第三代移动通信技术发展及平滑探讨文献综述

第三代移动通信技术发展及平滑探讨 1 前言 随着通信业务的迅猛发展和通信量的激增，未来的移动通信系统不仅要有大的系统容量，而且还要能支持话音、数据、图像、多媒体等多种业务的有效传输。第三代移动通信系统将高速移动接入和基于互连网协议的服务结合起来，在提高无线频率的同时，为用户提供更经济、内容更吩咐的无线通信服务。本文主要讨论了第三代移动通信的相关技术及其国内外发展现状和发展趋势。 第三代移动通信系统在国际上统称为 IMT-2000（简称 3G），是国际电信联盟（ ITU）在 1985 年提出的工作在 2000MHz 频段的 系统。 全球移动通信，从第一代模拟技术到第二代 GSM 和 CDMA，再到今日被各国广为关注的 3G，一直牵动着世界电信业的神经。3G 从概念的提出，到今天逐渐步入实用化，期间走过了漫长曲折的道路 1。 第三代移动通信的主流技术标准主要有三种： IMT-2000 CDMA-DS（ IMT-2000 直接扩频 CDMA），即 WCDMA，它可以在一个宽达 5MHz 的频带内直接对信号进行扩频；IMT-2000 CDMA-MC（ IMT-2000 多载波 CDMA），即 CDMA2000，这是美国提出的技术，它是由 1 个或多个 1.25MHz 的窄 带直接扩频系统组成的一个宽带系统； TD-SCDMA（时分同步码分多址），是由中国提出的，是 CDMA TDD 标准的一员。 2 课题意义 目前，第三代移动通信系统正在全力投入开发， 在错综复杂的环境下，我国政府在3G 的发展上采取了十分稳健的政策，保持了我国通信产业高速稳定的增长，并首次提出了具有自主产权的 TD-SCDMA 技术，具有重要的示范作用。从移动通信技术发展趋势和可实现业务功能分析，基于 CDMA 制式的 3 种标准被普遍看好，分别对应 CDMA2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 三种技术，它们被认为是 3G 的三大主 流应用技术标准。 在 3G 即将进入商用化 的 阶段，对技术标准的应用取舍也成为移动运营商要仔细考虑的问题，因此有必要对这三种主流技术标准进行比较分析，以期为 3G 标准的选择提供有益的参考。三种主流的 3G 技术标准在技术上各有千秋， 3 种技术标准都没有达到成熟，都需要开展全面而深入的研究和试验以及测试， 从目前的情况来看，不会出现哪种标准 “一统江湖 ”的局面，而至于谁能在 3G 时代占据更大的市场份额，关键是看哪个技术标准更符合市场需求和竞争的需要了 。我认为可以让 3 种标准应互相融合、互相补充，从而得到完善和发展，不断走向成熟，从 而实现 3G 的顺利过渡，真正实现“任何人，任何时间，任何地点和任何人”都能便利地通信。 3 国内外现状与发展方向 3.1 第三代移动通信的 定义 第三代移动通信系统是建立在 ITUIMT 2000 建议基础上的、工作在 2GHZ 频段的宽带移动通信系统，其主要特点包括： （ 1）全球普及、无缝漫游。第二代移动通信系统一般为区域或国家标准，而第三代移动通信系统将是一个在全球范围内覆盖和使用的系统。 （ 2）能够支持移动多媒体业务。 ITU 规定。第三代移动通信无线传输技术的最低要求必须满足快速移动环境，最高速率达 144kb s； 室外到室内或步行环境最高速率达384kb 人；室内环境最高速率达 2Mb S。 （ 3）过渡演进策略。由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相当规模，所以第三代的网络一定要能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容2。 3.2 国外情况 97 年以来，国内外有关第三代移动通信的研究逐渐成为移动通信领域的热点。按照ITU-R 的原有时间表， 1999 年 3 月完成第三代移动通信标准 IMT-2000 RTT 关键参数的选定， 2000 年完成包括上层协议在内的完整标准制定工作。由于移动通信在未来的信息产业中占有 举足轻重的作用，发达国家的政府部门、电信运营及制造商均不遗余力，积极参与有关第三代移动通信标准制定及其科研开发工作，以期在未来的竞争中占据有利地位10。 日本是第三代移动通信的最积极的倡导者，这是由于日本在第二代移动通信上采取了闭关自守、自成一统的政策，先后推出的 JDC（后改为 PDC）蜂窝系统及 PHS 无绳电话系统均未能成为国际市场的主流产品，从而使日本移动通信厂商在国际市场的竞争中几乎未能占到任何份额。日本急切希望通过第三代移动通信产品的推出，改变这种不利局面，因而日本在第三代移动通信系统的研 究中投入巨资，同时积极与欧洲融合，与欧洲形成了WCDMA 的共同体。日本最大的移动通信运营者 NTT DoCoMo 公司从去年开始进行大规模的 W-CDMA 现场试验。 5 个厂家为其提供试验用系统设备， 7 个厂家提供终端。 NTT DoCoMo 对所有厂家的设备进行了覆盖、切换等的性能测试和话音及 64kb/s、 128kb/s、384kb/s 等不同速率的数据和图像业务的测试。 美国关于向 3G 过渡问题， cdmaOne 的运营商采取的策略是由 cdma 1x 到 cdma2000 1xEV-DO，而 GSM 的运营商采取的策略是由 GPRS(General Packet Radio System)到W-CDMA；采用 TDMA 制式的运营商采取的策略是把 TDMA 重叠在 GSM 网上，然后再由 GPRS 向 EDGE(Enhanced Data GSM Environment)、或由 EDGE 向 W-CDMA 过渡 。 3.3 国内情况 自 1997 年我国就已经开展第三代移动通信系统的研究。在过去两年间我国第一次大规模的积极参加了制定和评估第三代移动通信技术和标准的工作我国科研工作者在体制标准及关键技术研究等方面做了大量深入细致的研究工作。经过艰苦努力和国际合作我国向 ITU 提交第三代移动通信系统提案 TD-SCOMA。又在此无线传输技术（ RTT）的基础上完成了 TD-SCDMA 标准成为 COMATDD 标准的一员 11。这是我国的一次创举和突破是中国对国际上第三代移动通信发展的一个贡献，将对我国和国际上第三代移动通信的发展产生重大影响。我国提出的 TD-SCDMA 技术在技术上被公认有明显优势。根据此标准所开发的设备可以达到提供高频谱利用率灵活和低成本的目标在市场上将具有强的竞争能力。 TD-SCDMA 是公认的第二代移动通信向第三代演进的首选技术。 1999 年 3 月成立了中国第三 代移动通信系统研究开发领导小组正式启动了国家第三代移动通信系统研究开发重大项目。这个项目分为两个阶段第一阶段的主要目标是在2000 年 12 月之前，通过自主科研开发拥有一批核心专利技术，建立 TD SCDMA、WCDMA 及 CDMA2000 试验系统制定符合国家利益的第三代移动通信体制标准。第二阶段将根据市场需求和国际标准的演变结果在前一阶段研究的基础上进行符合中国市场需要的第三代移动通信商用系统的研制和产业化工作。 4 研究方法和研究成果 4.1 CDMA-2000 CDMA-2000 的网络演进可以建立在已有 IS-41 核心网及正在完善之中的 IS-634A RAN-CN 接口标准上。由于北美在制定与 IS-41 相关的核心网络标准 IS-634A、 IS-707 时，已考虑到分组数据的应用，因而可通过对现有核心网络的改造，完善对第三代移动通信所需的并发多业务的支撑 5。 4.2 WCDMA 它可以建立在已有的 GSM/MAP和正在发展中的 GSM通用分组无线业务 (GPRS)网的基础上。对于 IMT-2000 所需的基本话音业务及速率较高的电路型数据业务，由传统的GSM MSC/VLR 支撑 ；对于分组型数据业务则由 GPRS 网关支持节点 (GSN)所支撑。为了支持第三代移动通信所需的越区软切换，基站控制器之间还需增加 GSM 系统所不具备的RAN-RAN 接口。对于 HLR/AC 功能则可借用第二代系统已有设备 6。 4.3 TD-SCDMA 采用 TD-SCDMA 技术向第三代的平滑过渡方案可以分两步实现。 第一步将现在的 BSC换为 EBSC， EBSC可接 GSM的 BTS，也可接第三代的 NODE-B，NODE-B 为 TD-SCDMA 设备；在 E-BSC 接入 IP 接口，就可提供宽带数据业务， GSM 用户在 E-BSC 覆盖 范围内可享受三代业务。 第二步仍然保持 GSM 的 MSC，增加一个三代的 MSC，采用 ATM 交换机。 A 接口不变，完全保留 GSM 网络的完整性， RNC 是新设备，而 NODE-B 不需改变 7。 5 结束语 在任何地方以任何方式进行通信是人类的理想。第三代移动通信系统的出现将使人类的通信方式出现革命性的改变，从而将使二十一世纪人类的生活发生深刻的变革。第三代移动通信系统涉及电信网络技术、计算机网络及终端技术、信号处理技术、多媒体传输技术、超大规模集成电路设计技术、嵌入式实时多任务软件技术、微波与电磁场技术等，需要 多种学科、多项技术的相互融合与渗透。我们必须综合各种技术和标准使第二代移动通信能够顺利过渡到第三代移动通信，并使它顺利发展。 参考文献 1 徐澄圻 . 21 世纪通信发展趋势 . 北京：人民邮电出版社， 2002 2 孙友伟 . 现代通信新技术、新业务 . 北京：北京邮电大学出版社， 2004 3 李建东，杨家玮 . 个人通信 . 北京：人民邮电出版社， 1998 4 摩托罗拉工程学院 . GPRS 网络技术 . 北京：电子工业出版社， 2005 5 摩托罗拉工程学院 . CDMA2000-1X 网络技术 . 北京：电 子工业出版社， 2005 6 张平 . WCDMA 移动通信系统 . 北京：人民邮电出版社， 2004 7 李世鹤 . TD-SCDMA 第三代移动通信系统标准 . 北京：人民邮电出版社， 2003 8 郭梯云，邬国扬，李建东 . 移动通信（修订版） . 西安：西安电子科技大学出版， 2000 9 啜钢，王文博 . 移动通信原理与应用 . 北京：北京邮电大学出版社， 2002 10 第三代移动通信系统发展现状 /Info_Show.asp?ID=1396&Cate=2 01/04/06 11 第三代移动通信技术的发展及现状 /TechForum/TechForumHtml/techindustry /20010326.05002.htm 31/03/06 12 Standards for Third Generation Mobile Communication /Xplore/login.jsp?url=/iel5/6454/17283 /00798464.pdf?arnumber=798464 02/04/06 附录（缩写） 3G Third Generation 第三代移动通信 CDMA Code Division Multiple Access 码分多址 EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution GSM演进增强型数据 IMT International Mobile Telecommunications 国际移动通讯 TD-SCDMA Time-Division Synchronization Code Division-Multiple-Access 时分 -同步码分多址 WCDMA Wideband Code Division Multiple Access 宽带码分多址 ITU International Telecommunication Union 国际电信联盟 GPRS General Packet Radio Services