通信網(wǎng)banner.jpg)
相關(guān)專題：
摘要：簡(jiǎn)述3G（第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)）概況及其體制標(biāo)準(zhǔn)，介紹3G發(fā)展現(xiàn)狀及主流應(yīng)用技術(shù)，分析探討了2G（第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)）向3G演進(jìn)的方式。
關(guān)鍵詞：3G；CDMA2000；WCDMA；TD-SCDMA；CDMA2000 1X；GPRS
1 3G發(fā)展現(xiàn)狀
ITU在1996年將3G（第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)）由原來(lái)的FPLMTS正式命名為IMT-2000，其含義是3G統(tǒng)一使用2000MHz頻段、最高數(shù)據(jù)傳輸速率2000kbit/s，并計(jì)劃于2000年投入使用。ITU提出的IMT-2000系統(tǒng)分為陸地網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)兩大部分，包括尋呼、無(wú)繩系統(tǒng)、蜂窩系統(tǒng)和移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)等功能，IMT-2000宗旨是建立一個(gè)全球統(tǒng)一的多媒體移動(dòng)通信網(wǎng)，它的最終目標(biāo)概括為三點(diǎn)：（1）建立一個(gè)全球無(wú)縫覆蓋的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可提供全球漫業(yè)務(wù)。（2）支持寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，其數(shù)據(jù)傳輸速率要求為：室內(nèi)低速時(shí)2Mbit/s，室內(nèi)/室外中速時(shí)384kbit/s，車載高速時(shí)144kbit/s，衛(wèi)星環(huán)境下不小于9.6kbit/s。（3）提供高服務(wù)質(zhì)量和安全保密性能。
ITU主要致力于3G技術(shù)體制標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，3G標(biāo)準(zhǔn)分為核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)兩大部分。目前，核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)尚不明朗，但總趨勢(shì)是向支持IP的分組平臺(tái)發(fā)展，2G兩大核心網(wǎng)MAP及ANSI-41可能長(zhǎng)期并存。無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)已基本完成，ITU經(jīng)過10個(gè)候選方案的頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)接口、QoS、技術(shù)復(fù)雜性、覆蓋率、靈活性和設(shè)備體積等諸多方面的全面評(píng)估，最終正式確認(rèn)了5種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，分別是MS-CDMA、DS-CDMA、TD-CDMA、SC-TDMA、MC-TDMA，這是一個(gè)以CDMA技術(shù)為主體，兼顧TDMA技術(shù)，包含F(xiàn)DD和TDD兩種雙工方式的多元化體系標(biāo)準(zhǔn)，它基本涵蓋了目前2G的兩大技術(shù)體制，是一個(gè)多方利益妥協(xié)的結(jié)果，并沒有真正實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，因此3G實(shí)際是一個(gè)“家族概念”的網(wǎng)絡(luò)。從移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能分析，基于CDMA制式的3種標(biāo)準(zhǔn)被普遍看好，分別對(duì)應(yīng)CDMA2000、W-CDMA、TD-SCDMA三種技術(shù)，這三種技術(shù)極有可能成為未來(lái)3G的三大主流應(yīng)用技術(shù)。
目前，三大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已得到業(yè)界認(rèn)可，在技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的雙重作用下，3G從概念向產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程在加快，全球主要設(shè)備廠商都在積極跟蹤研發(fā)基于三大主流技術(shù)的3G網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，2001年下半年已推出CDMA2000和W-CDMA可商用系統(tǒng)及TD-SCDMA產(chǎn)品樣機(jī)。此外，3G商用進(jìn)程也已開始，日本DoCoMo已在東京地區(qū)開通世界上第一個(gè)W-CDMA商用網(wǎng)，歐洲已完成3G國(guó)際漫游測(cè)試，全球各大運(yùn)營(yíng)商對(duì)參與3G運(yùn)營(yíng)態(tài)度積極，歐洲、香港、臺(tái)灣及韓國(guó)都已完成3G牌照發(fā)放，國(guó)內(nèi)幾大運(yùn)營(yíng)商也在積極爭(zhēng)取3G牌照，并競(jìng)相開展3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，為3G運(yùn)營(yíng)作前期準(zhǔn)備。綜觀全球3G發(fā)展現(xiàn)狀，3G技術(shù)正處于發(fā)展和完善階段，三大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將經(jīng)歷逐步融合演變的過程，最終實(shí)現(xiàn)全球的統(tǒng)一，現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)將向3G過渡已是大勢(shì)所趨。
2 3G技術(shù)基本特點(diǎn)
從目前已確立的3G標(biāo)準(zhǔn)分析，其網(wǎng)絡(luò)特征主要體現(xiàn)在無(wú)線接口技術(shù)上。蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線技術(shù)包括小區(qū)復(fù)用、多址/雙工方式、應(yīng)用頻段、調(diào)制技術(shù)、射頻信道參數(shù)、信道編碼及糾錯(cuò)技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)、物理信道結(jié)構(gòu)和復(fù)用模式等諸多方面�？v觀3G無(wú)線技術(shù)演變，一方面它并非完全拋棄了2G，而是充分借鑒了2G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)上兼顧了2G的成熟應(yīng)用技術(shù)，如小區(qū)復(fù)用、多址/雙工方式、多相QPSK調(diào)制、卷積及交織技術(shù)、功率控制等；另一方面，根據(jù)IMT-2000確立的目標(biāo)，未來(lái)3G系統(tǒng)所采用無(wú)線技術(shù)應(yīng)具有高頻譜利用率、高業(yè)務(wù)質(zhì)量、適應(yīng)多業(yè)務(wù)環(huán)境，并具有較好的網(wǎng)絡(luò)靈活性和全覆蓋能力，因此，與2G相比3G在無(wú)線技術(shù)上的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾方面。
�。�1）采用高頻段頻譜資源
為實(shí)現(xiàn)全球漫游目標(biāo)，按ITU規(guī)劃IMT-2000將統(tǒng)一采用2G頻段，可用帶寬高達(dá)230MHz，分配給陸地網(wǎng)絡(luò)170MHz，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)60MHz，這網(wǎng)絡(luò)為3G容量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全球多業(yè)務(wù)環(huán)境提供了廣闊的頻譜空間，同時(shí)可更好地滿足寬帶業(yè)務(wù)。
（2）采用寬帶射頻信道，支持高速率業(yè)務(wù)
充分考慮承載多媒體業(yè)務(wù)的需要，3G網(wǎng)絡(luò)射頻載波信道根據(jù)業(yè)務(wù)要求，可選用5/10/20M等信道帶寬，同時(shí)進(jìn)一步提高了碼片速率，系統(tǒng)抗多徑衰落能力也大大提高。
�。�3）實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送
在寬帶信道中，可以靈活應(yīng)用時(shí)間復(fù)用、碼復(fù)用技術(shù)，單獨(dú)控制每種業(yè)務(wù)的功率和質(zhì)量，通過選取不同的擴(kuò)頻因子，將具有不同QoS要求的各種速率業(yè)務(wù)映射到寬帶信道上，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送。
�。�4）快速功率控制
3G主流技術(shù)均在下行信道中采用了快速閉環(huán)功率控制技術(shù)，用以改善下行傳輸信道性能，這一方面提高了系統(tǒng)抗多徑衰落能力，但另一方面由于多徑信道影響導(dǎo)致擴(kuò)頻碼分多址用戶間的正交性不理想，增加了系統(tǒng)自干擾的偏差，但總體上快速功率控制的應(yīng)用對(duì)改善系統(tǒng)性能是有好處的。
�。�5）采用自適應(yīng)天線及軟件無(wú)線電技術(shù)
3G基站采用帶有可編程電子相位關(guān)系的自適應(yīng)天線陣列，可以進(jìn)行發(fā)信波束賦形，自適應(yīng)地調(diào)整功率，減小系統(tǒng)自干擾，提高接收靈敏度，增大系統(tǒng)容量，另外軟件無(wú)線電技術(shù)在基站及終端產(chǎn)品中的應(yīng)用，對(duì)提高系統(tǒng)靈活性、降低成本至關(guān)重要。
3 3G主流應(yīng)用技術(shù)
就3G技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，CDMA2000、W-CDMA、TD-SCDMA三種技術(shù)體制最具潛力，是未來(lái)3G主流應(yīng)用技術(shù)，其共同特點(diǎn)是都應(yīng)用碼分多址技術(shù)實(shí)現(xiàn)信道共享，并采用擴(kuò)頻通信技術(shù)提高系統(tǒng)質(zhì)量，但在具體系統(tǒng)參數(shù)選取上各不相同，因此各具特點(diǎn)。
CDMA2000源于美國(guó)IS-95體系，是北美3G體制標(biāo)準(zhǔn)的代表，屬CDMA/FDD體制，主要沿用IS-95技術(shù)，屬同步寬帶CDMA技術(shù)。CDMA2000主要特點(diǎn)是：在下行信道傳輸中，定義直擴(kuò)和多載波傳輸兩種方式，碼片速率分別為3.6864Mcps和1.22Mcps，多載波方式能很好地兼容IS-95網(wǎng)絡(luò)；在同步方式上CDMA2000與IS-95相同，基站間同步采用GPS方式；在擴(kuò)頻碼選擇采用相同M序列，通過不同的相位偏置區(qū)分不同的小區(qū)和用戶；此外在下行信道中采用公共連續(xù)導(dǎo)頻方式進(jìn)行相干檢測(cè)，提高系統(tǒng)容量。CDMA2000設(shè)計(jì)了兩類碼復(fù)用業(yè)務(wù)信道，基本信道用于傳送語(yǔ)音、信令和低速數(shù)據(jù)，是一個(gè)可變速率信道，補(bǔ)充信道用以傳送高速率數(shù)據(jù)，在分組數(shù)據(jù)傳送上應(yīng)用了ALOHA技術(shù)，改善傳輸性能；另外CDMA2000射頻帶寬從1.25MHz到20MHz可調(diào)。
W-CDMA是歐洲和日本提出的3G候選方案最終融合的標(biāo)準(zhǔn)，同屬CDMA/FDD體制，它是建立在窄帶CDMA技術(shù)基礎(chǔ)上的一種異步寬帶CDMA技術(shù)。W-CDMA只采用直擴(kuò)方式，并選用4.096Mcps高速率碼片，擴(kuò)頻碼采用GOLD長(zhǎng)碼擴(kuò)頻序列，依靠不同長(zhǎng)碼序列區(qū)分大小區(qū)和用戶，基站間采用準(zhǔn)同步方式，GPS同步方式為可選項(xiàng)目。W-CDMA在下行信道采用時(shí)分復(fù)用專用導(dǎo)頻方式進(jìn)行相干解調(diào)；業(yè)務(wù)信道分為單碼傳送和多碼傳送兩種結(jié)構(gòu)，可將多種速率的不同業(yè)務(wù)分配給同一個(gè)5MHz載波上的多個(gè)用戶。
TD-SCDMA是由中國(guó)提出的3G體制標(biāo)準(zhǔn)，它與前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最大不同之處是采用了TDD雙工方式，并將TDMA與CDMA技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省頻譜資源，不需要成對(duì)的頻率，能很好地實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸，由于上下行傳播特性相同，可以使智能天線技術(shù)得到最佳應(yīng)用，同時(shí)它還應(yīng)用了軟件無(wú)線電、聯(lián)合檢測(cè)等新技術(shù)。
綜觀這三大主流技術(shù)，就發(fā)展背景而言，CDMA2000和W-CDMA以成熟的二代CDMA/FDD技術(shù)為基礎(chǔ)，源于歐洲及北美兩大移動(dòng)通信陣營(yíng)，均有世界知名運(yùn)營(yíng)和制造業(yè)廠商作支撐，具有強(qiáng)大的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)，其主要優(yōu)勢(shì)在于已有二代的成功運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和高度的市場(chǎng)認(rèn)知度，在技術(shù)上較TD-SCDMA成熟，另外FDD技術(shù)在滿足終端高速移動(dòng)方面優(yōu)勢(shì)明顯，缺點(diǎn)是由于采用5MHz標(biāo)稱射頻帶寬，頻譜利用率及抗干擾能力較TD-SCDMA低，設(shè)備成本較高。相對(duì)而言，TD-SCDMA，作為一種TDD方式的3G標(biāo)準(zhǔn)得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，其主要優(yōu)勢(shì)采用1.7MHz射頻帶寬，通過采用TDMA+CDMA方式，實(shí)現(xiàn)了時(shí)隙碼復(fù)用，巧妙地提高系統(tǒng)容量，頻譜利用率高，設(shè)備成本低，并可適時(shí)分配上下行時(shí)隙，特別適合于非對(duì)稱業(yè)務(wù)傳輸，缺點(diǎn)是系統(tǒng)同步要求較高，終端移動(dòng)速度受限，由于應(yīng)用了智能天線、聯(lián)合檢測(cè)等新技術(shù)，技術(shù)成熟性有待提高。從目前3G發(fā)展現(xiàn)狀看，CDMA2000因具有較好的兼容性，勢(shì)頭最為強(qiáng)勁，優(yōu)勢(shì)突出，得到了全于較好的兼容性，勢(shì)頭最為強(qiáng)勁，優(yōu)勢(shì)突出，得到了全球主要運(yùn)營(yíng)商及制造商的廣泛支持和認(rèn)可，有可能在未來(lái)3G網(wǎng)絡(luò)中處于主導(dǎo)地位；W-CDMA發(fā)展中遇到了一些問題，進(jìn)展相對(duì)遲緩，業(yè)界持觀望態(tài)度；TD-SCDMA技術(shù)雖起步較晚，但發(fā)展較快，在短時(shí)間內(nèi)完成了由理論到樣機(jī)的轉(zhuǎn)變，最近又成功地完成了室外網(wǎng)絡(luò)通話實(shí)驗(yàn)，很可能在2003年推出商用系統(tǒng)，其技術(shù)的成熟性及市場(chǎng)認(rèn)知度有了新的提高。
4 3G演進(jìn)方式
3G發(fā)展進(jìn)程受諸多因素影響，除技術(shù)及市場(chǎng)需求外，目前龐大的2G網(wǎng)絡(luò)如何低成本向3G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，是影響3G技術(shù)選擇及商用化程度的重要因素。
�。�1）向CDMA2000的演進(jìn)方式
可能的演進(jìn)路線是IS-95-CDMA2001 1x-CDMA2000。世界上絕大多數(shù)窄帶CDMA運(yùn)營(yíng)商將按此路線向3G運(yùn)營(yíng)過渡，是北美3G體制過渡的主要方式。目前CDMA運(yùn)營(yíng)處于IS-95基礎(chǔ)上，經(jīng)完善形成的3G過渡方案，被稱為2.5G技術(shù)，在容量上它是IS-95的兩倍，支持153kbit/s高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，CDMA2000 1x是2G向3G過渡的重要階段，目前是業(yè)界最為關(guān)注的技術(shù)，眾多3G廠商都已推出自己的產(chǎn)品，CDMA2000 1x實(shí)驗(yàn)網(wǎng)也已在國(guó)內(nèi)主要城市開通。CDMA2000的整個(gè)演進(jìn)路線，思路清晰，能很好地兼容現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)，過渡成本較低，目前發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，前景較為樂觀。
�。�2）向WCDMA的演進(jìn)方式
可能的演進(jìn)路線是GSM-HSCSD-GPRS-EDGE-WCDMA。此路線是歐洲及日本3G體制過渡的主要方式，是目前GSM運(yùn)營(yíng)商向3G運(yùn)營(yíng)的首先方案。GSM是2G TDMA移動(dòng)通信的主要標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)勢(shì)在于標(biāo)準(zhǔn)的成熟性和完整性上，HSCD被稱為高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它主要是通過時(shí)隙捆綁技術(shù)提高數(shù)據(jù)傳輸速率，可支持最高57.6kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；GPRS通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)是GSM的3G過渡方案，也稱為2.5G技術(shù)，它主要是一個(gè)通過設(shè)置網(wǎng)關(guān)GGSN和業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)SGSN，疊加在現(xiàn)有GSM網(wǎng)之上的無(wú)線分組網(wǎng)，可提供114kbit/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；EDGE是一種增強(qiáng)型GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它是在采用捆綁技術(shù)基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用高效調(diào)制技術(shù)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率，可實(shí)現(xiàn)384kbps的高速數(shù)據(jù)傳輸。GPRS的商業(yè)運(yùn)營(yíng)是GSM向3G過渡的關(guān)鍵，與目前CDMA2000 1x發(fā)展態(tài)勢(shì)相比，全球GPRS發(fā)展相對(duì)滯后，國(guó)內(nèi)GPRS也遲遲也沒啟動(dòng)，另外WCDMA的過渡成本相對(duì)較高，發(fā)展中也遇到了一些技術(shù)難題，這些將可能對(duì)WCDMA的商業(yè)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響。
�。�3）向TD-SCDMA的演進(jìn)方式
相比之下，TD-SCDMA演進(jìn)路線尚不明朗，開發(fā)廠商宣稱TD-SCDMA主要基于GSM MAP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)平滑過渡，同時(shí)也兼容ANSI-41向3G過渡，能最大程度地降低過渡成本，但這都有待于實(shí)際運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)。對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商，TD-SCDMA又多了一種技術(shù)選擇，特別是新興移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商選擇的可能性較大，TD-CDMA將憑借TDD無(wú)線通信固有特點(diǎn)，在未來(lái)3G網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)一席之地。
5 3G前景
未來(lái)3G網(wǎng)絡(luò)，受體制標(biāo)準(zhǔn)及商業(yè)利益影響，初期將是“家族式”多元化網(wǎng)絡(luò)，其成員應(yīng)包括三大主流應(yīng)用技術(shù)及衛(wèi)星移動(dòng)通信的應(yīng)用，各成員間相互提供漫游服務(wù)，同時(shí)兼容現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)。3G運(yùn)營(yíng)環(huán)境將是多層次結(jié)構(gòu)，基本話音業(yè)務(wù)主要還用2G網(wǎng)絡(luò)承載，只是在有3G業(yè)務(wù)需求的地區(qū)，疊加3G網(wǎng)絡(luò)，提供3G移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，降低初期網(wǎng)絡(luò)成本。但隨著技術(shù)的融合，業(yè)務(wù)需求的增長(zhǎng)，最終3G將全面取代2G網(wǎng)絡(luò)。
摘自《黑龍江通信技術(shù)》2002.1
