我國(guó)第三代移動(dòng)通信研究開發(fā)進(jìn)展<1>

我國(guó)第三代移動(dòng)通信研究開發(fā)進(jìn)展<1>（尤肖虎）
摘  要 本文簡(jiǎn)要介紹了第三代移動(dòng)通信發(fā)展歷程、主流技術(shù)特點(diǎn)及研究開發(fā)狀況，并簡(jiǎn)
述了我國(guó)第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)、研究開發(fā)方面取得的進(jìn)展，以及所研制的試驗(yàn)系
統(tǒng)的基本技術(shù)特征。
關(guān)鍵詞 第三代移動(dòng)通信  標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)  基本技術(shù)特征
1  第三代移動(dòng)通信主流技術(shù)及其進(jìn)展
    第三代移動(dòng)通信的概念最初由國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）于1985年提出，后正式命名為
IMT-2000。經(jīng)多年的研究與醞釀，于1997年進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的技術(shù)選擇與標(biāo)準(zhǔn)制定階段。經(jīng)過
一系列的評(píng)估與標(biāo)準(zhǔn)融合后，于1999年11月舉行的ITU-R TG8／l赫爾辛基會(huì)議上最終確定
了第三代移動(dòng)通信無線接口標(biāo)準(zhǔn)，并于2000年5月舉行的ITU-R 2000年全會(huì)（RA-2000）上
最終得到批準(zhǔn)通過，被正式命名為IMT-2000無線接口技術(shù)規(guī)范（M.1457）。此規(guī)范包括碼
分多址（CDMA）和時(shí)分多址（TDMA）兩大類共五種技術(shù)，其中CDMA為目前公認(rèn)的主流技術(shù)
，它包括兩種頻分雙工（FDD）技術(shù)和一種時(shí)分雙工（TDD）技術(shù)，分別為IMT-2000 
CDMA-DS、IMT-2000 CDMA MC和IMT-2000 CDMA TD，簡(jiǎn)述如下。
    （1）WCDMA技術(shù)，或稱IMT-2000 CDMA-DS，是由歐洲和日本最早提出的，其核心網(wǎng)基
于演進(jìn)的GSM網(wǎng)絡(luò)，空中接口采用直接擴(kuò)頻（DS）的寬帶CDMA。這種方式得到歐洲、北美、
亞太地區(qū)GSM運(yùn)營(yíng)商和日本、韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商的廣泛支持，是第三代移動(dòng)通信最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)
之一。WCDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化于2000年6月初步完成，形成了較為成熟的標(biāo)準(zhǔn)——Release’99
版本。以全I(xiàn)P為特征的標(biāo)準(zhǔn)——Release’2000版本的研究工作已經(jīng)啟動(dòng)。日本計(jì)劃于2001
年5月實(shí)現(xiàn)WCDMA的初步商用化，大部分歐洲國(guó)家則計(jì)劃于2002年實(shí)現(xiàn)以GSM演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)
的WCDMA商用化。
    （2）cdma2000技術(shù)，或稱IMT-2000 CDMA-MC，是由北美最早提出的另一種較具競(jìng)爭(zhēng)力
的第三代移動(dòng)通信技術(shù)，其核心網(wǎng)絡(luò)采用演進(jìn)方式的IS-95 CDMA的核心網(wǎng)絡(luò)（ANSI-41），
能與現(xiàn)有的IS-95 CDMA后向兼容。其單載波形式cdma2000-1x采用與IS-95 CDMA相同的帶寬
，但容量可相對(duì)提高一倍，且所支持的最高業(yè)務(wù)速率可達(dá)144 kbit／s。目前cdma2000-1x
技術(shù)得到北美和亞太地區(qū)IS-95 CDMA運(yùn)營(yíng)商的廣泛支持。韓國(guó)最大的IS-95CDMA運(yùn)營(yíng)商SKT
于2000年10月將cdma2000-lx投入商用，而大多數(shù)北美及亞太地區(qū)的IS-95 CDMA運(yùn)營(yíng)商則計(jì)
劃于2001年開始cdma2000-1x的商業(yè)化。三載波方式的cdma2000系統(tǒng)cdma2000-3x需占用IS
-95 CDMA的三倍以上帶寬，且技術(shù)復(fù)雜程度較高，其發(fā)展前景尚不明朗。而能夠支持更高
業(yè)務(wù)速率的增強(qiáng)型單載波技術(shù)cdma2000-1xEV正在引起廣泛的重視，其標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進(jìn)行
之中。2000年3月，由我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織提交的LAS-CDMA技術(shù)，作為cdma2000-1xEV第二階段
的候選方案之一，已引起關(guān)注。LAS-CDMA的技術(shù)核心是采用三進(jìn)制新型擴(kuò)頻碼解決CDMA系
統(tǒng)的干擾問題，從而達(dá)到提高系統(tǒng)容量的目的。
    （3）IMT-2000 CDMA-TD為時(shí)分雙工（TDD）的CDMA技術(shù)，它包括中國(guó)提出的TD-SCDMA
技術(shù)和歐洲提出的TD-CDMA兩種方式。這兩種TDD方式的CDMA技術(shù)正在國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)化組織
3GPP中進(jìn)行協(xié)調(diào)和融合，其標(biāo)準(zhǔn)化工作于2000年底完成。由我國(guó)提交的TD-SCDMA技術(shù)由于
采用了智能天線和上行同步等先進(jìn)技術(shù)，具有容量大、適合不對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸?shù)臐撛趦?yōu)點(diǎn)，
而越來越受到重視。目前有關(guān)研究單位正在解決連續(xù)覆蓋、大范圍組網(wǎng)、頻率指配和系統(tǒng)
同步等關(guān)鍵技術(shù)問題。目前來看，TD-SCDMA作為其它兩種FDD方式的CDMA技術(shù)的補(bǔ)充形式，
適合于高密度用戶區(qū)和中低速移動(dòng)環(huán)境的應(yīng)用，并隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的增大，有著良好的發(fā)
展前景。但目前參與研究和開發(fā)TD-SCDMA的國(guó)內(nèi)外廠家非常有限，需要聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家企
業(yè)共同研發(fā)和生產(chǎn)，才能保證其成功。
2  我國(guó)第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化及研究開發(fā)概況
2.1 標(biāo)準(zhǔn)化工作
    我國(guó)有關(guān)部門非常重視第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化研究，并從始至終積極參與ITU的有
關(guān)工作。1997年7月，在原郵電部的領(lǐng)導(dǎo)下，成立了由科研、運(yùn)營(yíng)和產(chǎn)業(yè)部門專家聯(lián)合組
成的第三代移動(dòng)通信評(píng)估協(xié)調(diào)組（ChEG），正式開始我國(guó)第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。
評(píng)估協(xié)調(diào)組組織國(guó)內(nèi)著名的高等院校和華為、中興、大唐等企業(yè)，在全國(guó)范圍內(nèi)征集文
稿，對(duì)第三代移動(dòng)通信所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的仿真、研究和評(píng)估。經(jīng)過一年的努
力，于1998年6月向ITU提交了我國(guó)的候選技術(shù)TD-SCDMA，并于1998年9月提交了WCDMA、
cdma2000及TD-SCDMA三項(xiàng)技術(shù)的評(píng)估報(bào)告。1999年4月，經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)，正式成立了由
多家企業(yè)、研究部門和運(yùn)營(yíng)部門作為成員單位的中國(guó)無線通信標(biāo)準(zhǔn)化組織（CWTS），負(fù)責(zé)
我國(guó)第三代移動(dòng)通信及其它無線通信方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作，并于1999年5月同時(shí)加入了兩個(gè)
國(guó)際性的標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP和3GPP2，全面參與WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000和LAS-CDMA等有
關(guān)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化研究活動(dòng)。
    在我國(guó)政府、運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)化部門的共同努力下，TD-SCDMA最終被接納為國(guó)際
標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)組成部分，并于2000年5月得到ITU的最終批準(zhǔn)。為使TD-SCDMA真正成為國(guó)際
化的標(biāo)準(zhǔn)，從1999年開始，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織CWTS全面參與3GPP有關(guān)活動(dòng)，推進(jìn)TD-SCDMA
網(wǎng)絡(luò)、基站、終端的標(biāo)準(zhǔn)化，并力爭(zhēng)在2000年底完成全部標(biāo)準(zhǔn)化工作。
    2000年3月，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織CWTS又向負(fù)責(zé)制定cdma2000系列標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)化組
織3GPP2，提交了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)LAS-CDMA。作為cdma2000-1xEV候選技術(shù)的
一員，正在與其他候選技術(shù)一起征求各方面的意見。
2.2 研究開發(fā)工作
    中國(guó)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)研究開發(fā)項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱C3G）是經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，科技部、信息
產(chǎn)業(yè)部聯(lián)合組織實(shí)施的，面向未來無線通信市場(chǎng)的國(guó)家重大研究開發(fā)項(xiàng)目。C3G研究開發(fā)
工作于1998年11月正式啟動(dòng)，其總體目標(biāo)是在2001年初，通過自主科研開發(fā)擁有一批核
心專利技術(shù)，完成WCDMA、cdma2000和TD-SCMDA現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，2002年底前完成包括芯片
在內(nèi)的三種商用系統(tǒng)的研制和小批量生產(chǎn)，為制定我國(guó)的第三代移動(dòng)通信體制標(biāo)準(zhǔn)提出
建議。C3G項(xiàng)目分別列入了科技部“ 863”計(jì)劃重大產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目和信息產(chǎn)業(yè)部重大研究開
發(fā)項(xiàng)目。
    C3G項(xiàng)目設(shè)立了領(lǐng)導(dǎo)小組和總體組，分別負(fù)責(zé)有關(guān)重大事宜的決策與項(xiàng)目的實(shí)施和研
發(fā)工作。為加強(qiáng)和產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)系，有效保護(hù)項(xiàng)目形成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在企業(yè)自愿加入的前
提下，于1999年11月成立了由C3G總體組和企業(yè)共同組建的C3G知識(shí)產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟。目前共有
8家企業(yè)成為C3G知識(shí)產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟成員。參加聯(lián)盟的企業(yè)共同出資參與研究開發(fā)，共同承擔(dān)
投資風(fēng)險(xiǎn)，共同享有總體技術(shù)與核心技術(shù)成果及其知識(shí)產(chǎn)權(quán)，以加速科研成果的轉(zhuǎn)移。
    至2000年6月，C3G項(xiàng)目已取得重要階段性進(jìn)展，所研制的 WCDMA和cdma2000-1x兩
套試驗(yàn)系統(tǒng)，包括移動(dòng)交換機(jī)（MSC）、基站控制器（RNC／BSC）、基站分系統(tǒng)（BTS）
及移動(dòng)終端（MT）等，能在車載移動(dòng)環(huán)境下提供速率達(dá)144kbit／s數(shù)據(jù)傳輸能力，并能
提供移動(dòng)視頻多媒體業(yè)務(wù)、網(wǎng)上瀏覽業(yè)務(wù)、話音業(yè)務(wù)等。TD-SCDMA系統(tǒng)的研制開發(fā)主要
由大唐電信與西門子公司以合作方式進(jìn)行，也已取得重要階段性進(jìn)展，并計(jì)劃于2001年
初推出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
3  WCDMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    整個(gè)系統(tǒng)包括3G交換機(jī)（UMSC）、基站控制器（RNC）、基站子系統(tǒng)（Node B）和
移動(dòng)終端等部分組成。各部分的基本功能分別描述如下。
    （1）移動(dòng)交換子系統(tǒng)
    UMSC建立在演進(jìn)形式的GPRS系統(tǒng)基礎(chǔ)上，包括MSC、3G-SGSN和3G-CGSN三個(gè)功能實(shí)體
，符合3GPP Release’99標(biāo)準(zhǔn)。三個(gè)功能實(shí)體綜合在一個(gè)體系結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，支持第三代
移動(dòng)通信系統(tǒng)并發(fā)業(yè)務(wù)、高速電路業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)的MSC／VLR／HLR框架結(jié)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)第三
代移動(dòng)通信系統(tǒng)的地面電路管理、移動(dòng)性管理、呼叫控制、基本電信業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等
功能，具體特征包括：
    ·速率為64kbit／s的電路數(shù)據(jù)交換和不低于384kbit／s的分組數(shù)據(jù)交換；
    ·與PSTN／ISDN、IP網(wǎng)的互通；
    ·WCDMA Iu接口（包括Iu-PS和Iu-CS）MSC側(cè)的功能；
    ·MSC與每個(gè)RNC的接口為1個(gè)Iu-CS接口，SGSN與每個(gè)RNC接口為1個(gè)Iu-PS接口，物理
層均為STM-1光接口，傳輸層為ATM；
    ·交換能力不低于數(shù)萬線；
    ·具備與多個(gè)RNC連接的能力；
    ·與PSTN、ISDN、IP網(wǎng)絡(luò)及其他MSC接口各一個(gè)；
    ·具備AMR語音壓縮編譯碼功能；
    ·具備VLR功能，可與HLR／AC互通；
    ·基于TCP／IP的OMC互聯(lián)接口功能。
    （2）基站控制器子系統(tǒng)
    RNC子系統(tǒng)通過Iu接口與WCDMA核心網(wǎng)設(shè)備（UMSC）連接，通過Iub接口與基站子系統(tǒng)
（Node B）連接，通過Iur接口與其它RNC連接；管理和控制Node B與核心網(wǎng)設(shè)備間信息
傳遞，實(shí)現(xiàn) 3GPP Release’99無線空中接口標(biāo)準(zhǔn)中控制平面和用戶平面的層2
（MAC和RLC）和層3（RRC）功能，實(shí)現(xiàn)無線資源管理、RNC之間的軟切換和宏分集功能。
具體特征包括：
    ·基于TCP／AP的OMC互聯(lián)接口功能；
    ·單個(gè)RNC具備提供不少于16個(gè)Iub接口、1個(gè)Iu（含Iu-CS和Iu-PS接口）和不少于2
個(gè)Iur接口的能力；
    ·支持384 kbit／s分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、64 kbit／s和亞速率電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的交換與傳輸；
    ·地面電路同步方式為主從方式，RNC為MSC的受控站，同時(shí)向BTS提供主控時(shí)鐘；
    ·支持Iu-PS、Iu-CS、Iub和Iur接口協(xié)議；
    ·具備RNC內(nèi)部和RNC之間的分集與軟切換處理功能；
    ·支持以ATM交換平臺(tái)為基礎(chǔ)的電路型和分組型業(yè)務(wù)；
    ·具備電路型業(yè)務(wù)和分組型業(yè)務(wù)的接續(xù)控制功能；
    ·具備無線資源管理功能；
    ·具備必需的RNC和BTS的操作維護(hù)；
    ·BTS與RNC接口（Iub）采用STM-1光接口ATM傳輸協(xié)議；
    ·RNC與RNC接口（Iur）采用SIM-1光接口及ATM傳輸協(xié)議；
    ·RNC與MSC接口（Iu）采用STM-1光接口及ATM傳輸協(xié)議。
    （3）基站子系統(tǒng)
    基站子系統(tǒng)通過Iub接口，接收來自基站控制器的無線資源控制命令，完成 3GPP 
Release’99空中接口公共物理信道和專用物理信道（第一層）的發(fā)送與接收功能。在
C3G WCDMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，每個(gè)Node B可配置成單頻點(diǎn)三扇區(qū)或三頻點(diǎn)單扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)
具備支持單載頻滿配置WCDMA物理信道的能力（約48個(gè)話音信道或4個(gè)384 kbit／s高速
數(shù)據(jù)信道）。每個(gè)扇區(qū)具有獨(dú)立的置于機(jī)框內(nèi)部扇區(qū)模擬前端模塊。每個(gè)Node B包含
一個(gè)射頻合成與分配模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)扇區(qū)模擬前端電路的RF信號(hào)合成與分配。
    基站子系統(tǒng)每個(gè)扇區(qū)的具體技術(shù)特征包括：
    ·支持3GPP標(biāo)準(zhǔn)所建議的分集發(fā)射技術(shù)，包括開環(huán)分集和閉環(huán)分集；
    ·支持3GPP標(biāo)準(zhǔn)所建議的物理信道的基帶發(fā)送處理，包括：信道編碼、TPC和TFCI
插入、擴(kuò)頻調(diào)制、信道增益控制、前向功率控制、濾波與合并等；
    ·基本公共導(dǎo)頻信道，每扇區(qū)1個(gè)；
    ·輔助公用導(dǎo)頻信道，每扇區(qū)1個(gè)；
    ·基本同步信道（P-Sync），每扇區(qū)1個(gè)；
    ·輔助同步信道（S-Sync），每扇區(qū)1個(gè)；
    ·基本公共控制信道（P-CCPCH），每扇區(qū)1個(gè)；
    ·輔助公共控制信道（S-CCPCH），每扇區(qū)1個(gè)；
    ·下行共享信道（P-DSCH），每扇區(qū)1個(gè)；
    ·公共分組信道（CPCH），每扇區(qū)1個(gè)；
    ·尋呼指示信道（PICH），每扇區(qū)1個(gè)；
    ·捕獲指示信道（AICH），每扇區(qū)1個(gè)；
    ·專用物理信道（DPCH），每扇區(qū)48個(gè)；
    ·每個(gè)基帶發(fā)送單盤所支持的物理信道數(shù)不少于16路；所有的公共信道暫用一個(gè)
專門的單盤；
    ·具備3GPP Release’99所建議的上行信道接收功能（包括反向接入信道
Preamble的捕獲，反向接入信道與專用信道相干接收，信道譯碼，反向信道PN碼維護(hù)
與跟蹤，反向?qū)Ｓ眯诺繤BI、TPC和TFCI提取，反向信道SIR測(cè)量等）；
    ·支持3GPP Release’99所建議的上行接入信道捕獲與接收；
    ·支持3GPP Release’99所建議的上行專用信道接收；
    ·支持3GPP Release’99所建議的上行公共分組信道；
    ·每個(gè)單盤可配置成上行接入信道捕獲或上行信道接收；
    ·每個(gè)單盤可支持4路上行專用信道接收；
    ·支持越區(qū)更軟切換與宏分集；
    ·反向接入信道單次Preamble捕獲時(shí)間不大于1.33ms；
    ·支持雙天線空間分集，每天線RAKE分集接收不少于4徑；
    ·最大可容忍的多普勒頻偏不低于500Hz；
    ·可合并的最大多拚時(shí)延差不小于50μs；
    ·最高數(shù)據(jù)傳輸速率不低于384kbit／s。
    （4）移動(dòng)終端子系統(tǒng)
    移動(dòng)終端子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3GPP Release’99所規(guī)定的第一層至第三層功能，并通過空中
接口實(shí)現(xiàn)與基站子系統(tǒng)、基站控制器以及UMSC的對(duì)等通信。移動(dòng)終端子系統(tǒng)本身具備
AMR語音壓縮編譯碼功能，并提供上層應(yīng)用所需的高速數(shù)據(jù)通道。
    移動(dòng)終端子系統(tǒng)的具體技術(shù)特征包括：
    ·支持速率為384kbit／s的分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括移動(dòng)IP業(yè)務(wù)、移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)；
    ·支持64kbit／s或128kbit／s的電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（ISDN業(yè)務(wù)）；
    ·支持3GPP Release’99所建議的三層呼叫處理協(xié)議；
    ·專用物理信道必須具備每秒1600次的快速動(dòng)態(tài)功率控制功能；
    ·發(fā)射機(jī)基帶數(shù)字濾波采用根升弦濾波器，帶外衰減性能符合3GPP Release’99的
要求；
    ·支持以下信道發(fā)送功能：隨機(jī)接入信道（PRACH），公共分組共享信道（CPCH），
專用物理信道（DPCH）；
    ·支持符合3GPP Release’99的前向發(fā)送分集接收，并支持以下前向物理信道的接
收：基本同步信道（P-Sync），輔助同步信道（S-Sync），基本公共控制信道
（P-CCPCH），輔助公共控制信道（S-CCPCH），下行共享信道（P-DSCH），公共分組信
道（CPCH），尋呼指示信道（PICH），捕獲指示信道（AICH），專用物理信道（DPCH）；
    ·初始捕獲時(shí)間小于1s；
    ·可合并的最大時(shí)延擴(kuò)展大于50μs；
    ·可容忍的最大多普勒頻偏500Hz；
    ·單天線6徑RAKE分集接收；
    ·接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍-25—-105dBm；
    ·支持多基站間的越區(qū)軟切換與宏分集；
    ·發(fā)射信號(hào)波形質(zhì)量符合3GPP Release’99要求；
    ·發(fā)送定時(shí)：由基帶接收子系統(tǒng)統(tǒng)一提供，定時(shí)抖動(dòng)不大于每秒1.5 chip，瞬間抖
動(dòng)不大于1／16 chip。