3G移动通信系统的发展现状和发展趋势

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　　摘要
　　 本文介绍了第三代移动通信系统的研究现状，分析和比较了目前我国目前各运营商提出的W-CDMA和TD-CDMA系统的技术特点，最后探讨了第三代移动通信系统的发展趋势。
　　 关键词：第三代移动通信系统码分多址IMT-20001引言第三代移动通信系统是指能够满足国际电联提出的IMT-2000/FPLMTS系统要求的新一代移动通信系统。国际电联于1995年提出了IMT-2000/FPLMTS的评估标准，对未来蜂窝移动通信系统提出了较详细的要求。IMT- 2000系统的基本特征有以下几点：全球范围设计的高度兼容性；MT- 2000中的业务与固定网络的业务兼容；质量；机体积很小，具有全球漫游能力；用的频谱为885 MHz～2025 MHz，2110 MHz～2200 MHz（共230 MHz）1980 MHz～2010 MHz，2170 MHz～2200 MHz（限于卫星使用）动终端可以连接地面网和卫星网，可移动使用也可固定使用；线接口的类型应尽可能得少，而且具有高度的兼容性。 从而可以看出未来的第三代移动通信系统要具有很好的网络兼容性，用户终端可在全球范围内几个不同的系统间实现漫游，不仅要为移动用户提供话音及低速数据业务，而且要提供广泛的多媒体业务，这就对无线接口提出了较高的要求。ITU已对IMT-2000的测试环境提出了具体要求，给出了表征 IMT-2000系统的最低限度的参数，包括：支持的数据率范围，误码率要求，单向的时延要求，激活因子和业务量模型。根据ITU的要求，目前各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案，联通的WCDMA，电信的TD-SCDMA。总体来说，在第三代移动通信系统中采用CDMA技术已达成共识，但各自实现方案还有较大差别，下面分别介绍并比较。2两种方案的特点（1） W-CDMA系统WCDMA是GSM的升级GSM是2G技术，其演进是GSM、GPRS、EDGE、WCDMA，同时也是全球3G技术中用户最广GSM系技术拥有全球85%移动用户、技术和商业应用最成熟的。WCDMA运营商遵循WCDMA、HSPA、LTE演进路线。HSDPA和HSUPA统称HSPA，后者上行速率更快，中国联通采用HSPA技术，其中大城市使用HSUPA，在09年6、7月份即可完成部署。HSPA后的HSPA+技术也已经开始在澳大利亚、新加坡等地开始建设，速率高达21Mbps。
　　 WCDMA为Wide band CDMA，它的英文全称是Wide bandCode Division Multiple Access，即宽频分码多重存取，源于欧洲和日本提出的宽带CDMA技术的融合，是基于GSM网发展出来的3G技术规范。WCDMA的载波带宽为5MHz，在室内的数据传送可达到每秒2Mbit，在移动空间达到每秒384Kbit。WCDMA采用最新的异步传输模式（ATM）微信元传输协议，允许在一条线路上传送300个语音呼叫，在人口密集的地区线路不容易堵塞。而且，WCDMA通过采用自适应天线和微小区技术，促进系统容量的提高。WCDMA与GSM网络有良好的兼容性和互操作性。作为一项新技术，它在技术方面不够成熟，但是它具有升级方便的优势，逐渐受到各大厂商的青睐。此外，WCDMA标准化进展顺利，继承了第二代移动通信体制GSM标准化程度高和开放性好的特点。WCDMA支持高速数据传输和变速传输。
　　 WCDMA具有以下特点：
　　1）基站支持异步和同步两种方式，能够方便、灵活地进行组网；
　　2）上行的调制方式为BPSK，下行的调制方式为QPSK；
　　3）采用导频辅助的相干解调方式；
　　4）适应多种速率的传输，同时可通过改变扩频比和多码并行传送的方式来实现多速率、多媒体的业务；
　　5）系统的多址干扰由于上、下行快速、高效的功率控制而大大减少，系统容量得到提高，传输功率得到降低；
　　6）核心网络在基于GSM/GPRS网络的同时保持了与GSM/GPRS网络的兼容性；
　　7）支持软切换和更软切换，包括扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换等3种切换方式。
　　（2） TD-CDMAUMTS是ETSI针对第三代移动通信系统IMT-2000提出的解决方案，目前又分为 2个子方案即由德国的kaiserslautern大学、西门子公司、阿尔卡特公司提出并得到GSM网络运营者支持的TD-CDMA系统和由NTT DoCoMo、爱立信公司、诺基亚公司提出的W-CDMA系统。TD- CDMA可以单独运营以满足ETSI/UMTS和ITU/IMT- 2000的要求也可双模工作向后兼容GSM900和DCS1800，使第二代GSM900、DCS1800系统可以平滑过渡至IMT-2000，从而可以利用现有的GSM网络设备，节约了投资，其无线接口参数每载波带宽：1．6 MHz；每载波时隙数：8 slot；帧长度：4．615 ms；时隙长度：577 μs；单位时隙信道数：8个；单位时隙传信率：8/16 kbit/s；特征码扩频码长度：16 bit；单位载波信道数：64个。从TD- CDMA的接入方式可以看出其兼有TDMA和CDMA的特点，是以 TDMA为基本框架在每个时隙传送具有正交特征码的多用户信号，好处是能利用TDMA、CDMA的优点并克服各自的缺点且与GSM有较好的兼容性。TDMA的优势是已经通过了大量用户的试验和有全球最大的用户数；而CDMA的优势是可灵活提供可变速率业务和多径分集能力。单位载波信道数的增加所带来的好处是对于同样的小区用户数而言，收发信机个数降低，最多可达8倍，从而可降低基站设备的投资。TD- CDMA中的扩频调制不同于DS- CDMA，它具有很强的适应性，既可适应于GSM中所采用的QPSK/GMSK方式，又可适应于多载波CDMA和脉冲压缩（Pulse Compression） CDMA，从而确保了对GSM系统的兼容性和对新技术的开放性。由于TD- CDMA系统接入方式的特殊性，从时域上已大幅度降低了多址干扰，加上小区复用系数为 3，又从空间上隔离了部分多址干扰，仅考虑上述2项就比直扩CDMA要优越。另外，由于TD-CDMA用户数少，每时隙最多为8个信道，共有16个特征码字表示的信道，多用户信号是同步的，从而决定了联合检测（即多用户检测）容易实现，且可进行最大似然检测以达到多用户检测的性能极限，大大降低了多址干扰。而在直扩CDMA中（如IS-95），由于反向信道异步和用户数多的特点使得多用户检测难以实现。3未来的发展趋势ITU为 IMT-2000/FPLMTS系统提出的时间表是：1998年底完成无线传输技术的选择，1999年完成标准的制定，2000年以后开始商用。现在以日本、欧洲和美国电信公司为主的联盟已分别提出了各自的第三代移动通信系统，决定最终结果的不仅是技术的先进，还有成本、系统的复杂性和市场需求，具体（1） 市场需求。IMT-2000商用系统将在2000年左右推出，会在以后十年内逐渐占领市场，所以要研究今后几年人们对移动通信业务需求，IMT- 2000应能够提供那些业务。（2） 成本和系统复杂性。成本取决于系统本身的投入，及与已有系统设备的兼容性。从初期投入来分析，W-CDMA系统采用了一些新技术，要设计全新的基站和移动台，及整个网络结构，所以投入要大一些。（3） 技术先进性。运营商希望以较少的基站覆盖较大的区域，并且提高系统容量。从整体的性能来衡量，W-CDMA因为设计比较超前，可提供更多的业务、较大的系统容量而具有相当大的竞争力，TD-CDMA系统因为其本身的缺陷，无法充分发挥CDMA技术的优势。由于目前的移动运营商已在现有的第二代移动通信系统中投入了大量资金，因此必然希望将自己目前的系统平滑过渡到第三代系统；另外，欧、日、美电信公司都希望在未来的第三代移动通信系统市场中占有较大份额，都不会轻易放弃自己的方案。因此，国际电联很难最终形成一个统一的第三代移动通信标准，极有可能几种方案共存。4结束语本文介绍了有可能成为IMT-2000标准的三个第三代移动通信系统候选方案，比较了其技术特点。我国应积极参加国际电联有关第三代移动通信系统的方案论证过程，并开展第三代移动通信系统的关键技术的研究工作，希望能尽力摆脱专利问题的困扰，形成自己的专利技术，提高中国电信业的独立性和与国外电信厂商的竞争能力。
　　

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