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第三代移动通讯系统的研究与应用（论文）标 题：第三代移动通讯系统的研究与应用学生姓名： 朱喜喜 批 次： 1109 学习中心： 陕西延安奥鹏学习中心 指导教师： 摘要 第三代移动通信系统已在我国商业化运营，3G网络为各种业务提供了更多的资源，3G时代的移动业务不仅对网络，同时也对终端提出了更高的要求，3G终端必须具备更快更强的通信和处理能力，同时还要更加人性化，更具扩展性。本文首先简要的介绍了有关3G方面的技术术语、 3G的发展历程、现状，以及相关的产业链等。接着详细介绍了3G中的三大主流标准（CDMA2000、WCDMA、TD_SCDMA），以及主要特点，主要优点等，并且相互比较了它们之间的优点以及不足。同时又完整的介绍了TD-SCDMA,WCDMA,CDMA2000三种不同的3G移动通信国际主流标准，对这三种技术的特点作了分析和比较，论述了适合国情的自主产权的TD-SCDMA 系统特点,最后介绍了3G移动通信的发展趋势及面临的挑战。关键词：第三代移动通信IMT- 2000；WCDMA-FDD/ TDD；CDMA2000；TD- SCDMA；比较分析； Abstract Third generation mobile communication system has been in our commercial operation, 3G network for a variety of businesses with more resources, 3G mobile service times not only for the network, but also put forward higher-end requirements, 3G terminals must be accompanied by more rapid communication and processing capabilities, while also more humane and more scalability. This paper briefly introduced the 3Gs technical terminology, 3G course of development, the status quo, as well as related industries, such as chain. Then described in detail in the 3G of the three mainstream standards (CDMA2000, WCDMA, TD_SCDMA), and the main characteristics of the major advantages, and their mutual comparison between the advantages and inadequate. The paper also complete introduction TD-SCDMA, WCDMA, CDMA2000SAN kind of different 3G mobile communication international mainstream standard. The mainstream techniques in the third generation of mobile communicationvarious kind of code division multiple access are analyzed and compared in detail. The development and techniques route of the third generation of mobile communication has been proposed suitable to Chinese condition. At last，the paper introduces the development and challenge of the 3G mobile communication technology。Keyword: the 3G mobile communication technology IMT- 2000；WCDMA-FDD/ TDD；CDMA2000；TD-SCDMA; comparative analysis; 目录1、绪论11.1 移动通信发展概况11.2 3G的起源11.3 3G的3种不同的标准21.4 3G的特征简述21.5 3G的目标及要求32 3G主流技术标准之CDMA200032.1 CDMA2000概述32.2 CDMA2000的技术特点42.3 CDMA2000的应用现状及发展探讨73 3G主流技术标准之WCDMA93.1 WCDMA概述93.2 WCDMA的技术特点103.3 WCDMA的应用现状及发展探讨124 3G主流技术标准之TD-SCDMA144.1 TD-SCDMA概述144.2 TD-SCDMA的技术特点154.3 TD-SCDMA的应用现状及发展探讨175 3种主流技术标准的比较205.1 三种标准的主要优劣势分析205.2 三种标准的各种性能的比较216 3G业务的应用247 3G在中国的发展277.1 3G在中国的发展情况277.2 运用不同标准的三大运营商优劣势分析297.3 中国3G时代的发展趋势及面临的问题32参考文献341、绪论 1.1 移动通信发展概况 经过多年的努力, 第三代移动通信(3G) 的建设已经指日可待, 3G也已经从专家口中的一个术语, 变为社会大众口中的一个常用词。第一代移动通信系统 如AMPS 和TACS等 是采用FDMA 制式的模拟蜂窝系统, 其主要缺点是频谱利用率低、系统容量小、业务种类有限, 不能满足移动通信飞速发展的需要。第二代移动通信系统( 如采用TDMA制式的欧洲GSM/ DCS1800 , 北美I S- 54 和采用CDMA制式的美国I S- 95 等) 则是数字蜂窝系统。虽然其容量和功能与第一代相比有了很大的提高, 但其业务主要限于话音和低速率数据( 9. 6kb/s ) , 远不能满足新业务和高传输速率的需要。第三代移动通信系统简称3G系统, 它最早是国际电联( I TU- R) 于1985 年提出的, 当时命名为未来公众陆地移动通信系统( FPLMTS) 。由于当时预期该系统在2000 年使用, 并工作在2000MHZ 频段, 故于1996 年正式改名为I MT-2000 。根据IMT-2000系统的基本标准，第三代移动通信系统主要由4个功能子系统构成，它们是核心网（CN）、无线接入网（RAN）、移动台（MT）和用户识别模块（UIM），且基本对应于GSM系统的交换子系统（SSS）、基站子系统（BBS）、移动台（MS）和SIM卡四部分。其中核心网和无线接入网是第三代移动通信系统的重要内容，也是第三代移动通信标准制订中最难办的技术内容。第三代移动通信系统大致目标是全球化、综合化和个人化。全球化就是提供全球海陆空三维的无缝隙覆盖, 支持全球漫游业务; 综合化就是提供多种话音和非话音业务, 特别是多媒体业务; 个人化就是有足够的系统容量、强大的多种用户管理能力、高保密性能和服务质量。 1.2 3G的起源第三代移动通信(3rdGeneration Mobile Communications:3G)系统是为多媒体通信设计的,开发第三代移动通信系统的工作始于“国际电信联盟”(ITU: International Telecommunications Union)下的世界无线电管理大会1992年会议,在此次会议中,2GHz附近的频率被指定给第三代移动通信系统使用。在ITU中,第三代移动通信系统被称为IMT-2000(International Mobile Telephony 2000)。2000年5月,国际电联(ITU)在土耳其召开全会,经对IMT-2000无线接口技术标准的10个候选方案(如表1所示)的频谱效率、网络接口、QoS、技术复杂性、覆盖率、灵活性和设备体积等诸多方面的全面评估,正式确认了五种标准,分别是MS-CDMA、DS-CDMA、TD-CD-MA、SC-TDMA和MC-TDMA,这是一个以CDMA技术为主体,兼顾TDMA技术,包含FDD和TDD两种双工方式的多元化体系标准。1.3 3G的3种不同的标准国际电联最初在规划第三代移动通信系统时，曾经希望定制一套全球统一的移动通信网络体系结构。 但由于第三代移动通信标准化时，原有的G S M 和I S - 95CDMA 系统的核心网络差别很大，无法用统一的方法兼容现有的系统，ITU 提出IMT-2000 核心网络“家族”概念，对原有的GSM 和IS-95 CDMA 采用不同的演进方式演进到未来的第三代移动通信系统。目前国际电联接受的3G 标准有3 种。（1）W C D M A ：W C D M A 是基于G S M 的3 G 技术规范，由欧洲提出，它的演进策略为：G S M ( 2 G ) -GPRS-EDGE-WCDMA(3G)，目前中国联通采用的此种3G通讯标准。（2）CDMA：cdma2000 是由窄带CDMA(IS-95C D M A ) 技术发展而来的宽带C D M A 技术，由美国主推，提出了从IS-95 CDMA(2G)-cdma2000 1xcdma20003x(3G)的演进策略，目前中国移动采用的此种3G通讯标准。（3）TD-SCDMA：TD-SCDMA 由我国大唐电信公司提出，该标准不经过2.5G的中间环节，由GSM(2G) 直接向TD-SCDMA(3G)过渡，目前中国电信采用的此种3G通讯标准。1.4 3G的特征简述一般来说,3 G的主要特性有三个:其一就是可以使用同一部手机实现全球漫游,使任意时间、任意地点、任何人之间的交流成为可能;其二是具有高速传输速率,在静止或步行情况下,数据传输速率能达到2Mbit/s,在车速情况下,数据传输速率达到384kbit/s;另外一点就是能提供各项标准的通信业务。1.5 3G的目标及要求总的来说第三代移动通信系统的目标可以概括为:l)能实现全球漫游:用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游,且可以在不同的速率、不同的运动状态下获得服务质量的保证。2)能提供多种业务:语音、可变速率的数据、视频,特别是多媒体业务。3)能适应多种环境:可以综合现有的公众电话交换网(P S T N)、综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通信系统,提供无缝覆盖。4)足够的系统容量,强大的用户管理能力,高度的保密性能和极佳的服务质量。2 3G主流技术标准之CDMA20002.1 CDMA2000概述CDMA2000是由窄带CDMA(CDMAIS95技术发展而来的宽带CDMA技术,由美国主推,该标准提出T从CDMAIS95(2G)CDMA2000 1 xCDMA2000 3 x(3 G)的演进策略。CDMA2000lx被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA2000lx的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡,并已建成了C D M A I S 9 5网络。CDMA2000 是从 CDMAOne 演进而来的第三代移动通信技术。事实上 ,CDMA2000 标准是一个体系结构 ,称为 CDMA2000family,它同样还包含一系列的子标准。经过10 多年发展，CDMA 标准已经经历了多个技术阶段。其中，IS-95A 和IS-95B 同为系列标准，总称为IS-95。IS-95B 是IS-95A 的进一步发展。一般认为，它们均属于第二代移动通信技术标准。CDMA2000 是IS-95 标准向第三代技术演进的方案，由3GPP2 负责制定和发布。CDMA 标准的后向兼容性是其重要优势之一。从IS-95 到CDMA2000 1x、CDMA2000 1x EV-DO 及CDMA2000 1xEV-DV，都是后向兼容的。只要部署了CDMA 网络， 就可以较低的代价平滑向下一代演进。兼容性有两方面的含义：下一代移动终端可以直接在上一代网络中漫游，无须更换终端；上一代移动终端也可以直接漫游到下一代网络中，也无须更换终端。在一系列标准中，CDMA2000 1x 原意指采用单载波形式的CDMA2000 系统，也可以理解为CDMA2000 的第一阶段。它在核心网部分引入了分组交换，可支持移动IP 业务。目前，CDMA2000 1xRelease 0 版本技术已经非常成熟，在全球多个国家和地区成功商用。CDMA2000 1x Release 0 中还定义了CDMA2000 3x 多载波模式。它与CDMA2000 1x 的主要区别是，前向信道采用3 载波方式，而CDMA2000 1x 用单载波方式。目前多载波是CDMA2000 的AIE（空中接口演进) 第一阶段的主要工作内容。从技术和商用成熟度考虑，运营商对CDMA2000 1x EV 更感兴趣。CDMA2000 1x EV 是在CDMA2000 lx基础上进一步提高速率的增强体制。它从2000 年开始分为两个方向发展：一个称为1x EV-DO 技术，主要是对数据业务进行了增强，即在网络容量（固定带宽，每个小区容纳的用户数）和业务级别（提供给每个用户的平均数据吞吐量）方面进行了优化。该技术有助于提升无线数据业务的利润空间，已经在韩国、美国和日本等国家有了规模商用。另一个叫做1x EV-DV 技术，它对数据业务和语音业务同时进行了增强，集CDMA2000 1x 和CDMA2000 1x EV-DO 两者之优势，可在1.25MHz 带宽内，同时提供语音业务和高达3.1Mbit/s 的分组数据速率。2.2 CDMA2000的技术特点CDMA的发起者主要以美国和韩国为主的以IS-95CDMA为标准的制造商和运营公司，它继承了IS-95窄带CDMA系统的技术特点，网络运营商同样可以在窄带CDMA网络中更换或增加部分网络设备过度到3G。事实上，CDMA2000标准是一个体系结构，它同样包含一系列子标准。其技术特点有：前反向同时采用导频辅助相干调节；通过不同的相位偏置区分不同的小区和用户；射频宽带从1.25MHz到20MHz可调；快速前向和反向功能控制；下行信道中从用公共连续导频方式进行相干检测，提高系统容量；码片速率分别为1.2288Mcps和3.6864Mcps，多栽波方式能很好的兼容IS-95网络；核心网络给予ANSI-41网络的演进，并保持与ANSI-41网络的兼容性；支持软切换和更软切换；在同步方式上CDMA2000与IS-95相同，基站间同步采用GPS方式等。下面我们来具体分析EV-DO 与EV-DV这两种技术的技术特点：首先，EV-DO与EV-DV可以说是齐头并进。从EV-DO的角度来看，尽管CDMA2000 lx 数据承载能力相对IS-95 已经有了很大的提高，但应用于多媒体业务时，还是存在空中接口上的瓶颈。为了解决这一问题，3GPP2 发布了1x EV-DO Release 0 标准（正式的名称为HRPD-High Rate Packet Data）。该标准根据无线数据业务的非对称特性，优化了数据业务的传输能力，前向最高传输速率提高到2.4Mbit/s。1x EV-DO Release 0 的主要技术特点包括：1）前向链路时分复用。对于前向链路，在给定的某一瞬间，某一用户将得到1x EV-DO 载波的全部功率，1x EVDO载波总是以全功率发射。2）自适应调制编码。根据前向射频链路的传输质量，移动终端可以要求9种数据速率，最低为38.4kbit/s，最高2457.6kbit/s。网络不决定前向链路的速率，而是由移动终端根据测得的C/I 值，请求最佳的数据速率。3）Hybrid ARQ。根据数据速率的不同，一个数据包在一个或多个时隙中发送。HARQ 功能允许在成功解调一个数据包后提前终止发送该数据包的剩余时隙，从而提高系统吞吐量。4）反向链路码分复用。移动终端根据前向RAB 信道指示，增加或降低传输速率，数据承载能力与1x 系统相同，峰值速率为153.6kbit/s。5）调度算法兼顾Best Effort 和Fair。对无线信道状况比较好的用户，基站给予的前向业务速率比较大。前向调度算法决定下一个时隙给哪一个用户使用。调度程序向某一用户分配时隙的原则是，移动终端请求的速率与其平均吞吐量之比为最高。在保证系统综合性能最大的同时，所有用户都能获得适当的服务。1x EV-DO Release 0 仅仅是CDMA迈向3G 世界的第一步，因此，在提供新业务方面，能力尚显不足。第一，反向业务能力还维持在CDMA2000 1x 系统的水平上，峰值速率只有153.6kbit/s，难以适应对称性较强的业务需求，如可视电话等。第二， 对QoS的支持考虑不够，不能满足业务多样性要求，比如，对于以可视电话为代表的实时业务，无法提供足够的QoS保证机制。第三，存在数据与话音业务的并发问题。首先，DO Release 0设计的初衷是优化数据业务传输能力，需要独立的载波承载DO 业务，当分组数据业务量不是很高时，存在对载波的利用不够充分的问题。其次，DO Release 0 不能后向兼容1x 系统。双模终端在使用EVDO网络的同时，需要周期性地监听1x 网络的高优先级的寻呼信息，这将影响终端的待机时间和EV-DO 数据业务的使用。EV-DV由于对DO Release 0 仅提高数据业务的性能不满意， 因此3GPP2 又开始了1x EV-DV 的研究工作。1x EV-DV 与CDMA2000 系列标准完全后向兼容， 能够在一个载波上提供混合的高速数据和话音业务。1x EV-DV 空中接口标准分为两个版本：Release C 和Release D。ReleaseC 主要改进和增强了CDMA2000 1x 的前向链路， 前向峰值速率达到3.1Mbit/s。Release D 在Release C 的基础上改进和增强了反向链路，反向峰值速率达到1.8Mbit/s。EV-DV 的主要技术特点有：（1）兼容CDMA2000， 支持多种业务组合。同时使用了时分复用（TDM） 和码分复用（CDM），根据所支持的业务性质使用不同的资源分配方法，可通过多个业务信道的组合，支持不同QoS 要求的多种业务。（2）增强的前反向信道。增加了新的前反向分组数据信道（PDCH）和相应的控制信道、链路质量指示信道等，采用高阶调制（16QAM/8PSK）技术，将前反向峰值速率提高到3.1 和1.8Mbit/s。（3）自适应调制编码（AMC）。改变调制和编码格式，使它在系统限制范围内与信道条件相适应，而信道条件则可以通过发送反馈来估计。（4）Hybrid ARQ。结合使用纠错编码和ARQ 技术，有效增加无线链路的数据吞吐量，减小重传的时延。物理层的HARQ 技术和AMC 的结合，可以使数据传输更加适应无线链路的变化，改善数据链路的性能。（5）反向链路控制方式灵活，调度和速率控制快。支持公共速率控制、专用速率控制等不同的调度模式，并且由MAC 层向基站传输MS 的相关信息和请求，使得反向链路从申请到发送的调整时延减小，保证了系统的QoS 性能和对时延敏感型业务的支持能力。另外，EV-DO与EV-DV也可以说是殊途同归。随着EV-DV 的性能在Release D 中获得完善和增强，CDMA2000 EV-DO 也于同期针对Release 0 的不足做了改进，制定了Release A。Release A 的分组数据信道采用了和EV-DV Release D 相同的复用和调制方式，支持的前反向峰值速率亦达到3.1 和1.8Mbit/s。同时，增强了QoS 支持，前向链路增加了对小数据包的支持，有利于对时延敏感的小包的传送，RLP 层改进了对单用户多流程的支持，反向链路采用子分组发送、公共速率控制的调度机制，这些改进有效减少了时延，保障了EV-DO 的QoS。Release A 还完善了1x/DO 双模操作，在网络侧对结构做了改动，使得EV-DO系统可以接收1x 系统发送的寻呼消息、短信息等电路域消息。CDMA2000 1x 演进到1x EV-DO 或1x EV-DV，在分组核心网结构方面，并没有发生大的变化，网络结构基本同1x一致。即使是专门提供数据业务的EVDO，也仅需在核心网中增加AN-AAA，分组域无需大的改动。从CDMA 的两条技术演进路径看，EV-DO 和EV-DV 都充分考虑了同现有网络的后向兼容性， 比如与CDMA20001x 的互操作性、核心网的一致性。在数据速率支持方面，EV-DO Release A 与EV-DV Release D 完全相同。在对实时业务的支持方面，两者也都提出了相应的解决方案。相比较而言，在对话音和高速数据并发业务的支持、对同一载波话音和数据业务的配置比例支持、与1x 反向兼容等方面，EV-DV 相对EV-DO 具有一定优势，但技术也更复杂，实现难度更大。随着CDMA2000 1x EV 技术标准的不断完善，特别是核心网完全IP 化以后，EV-DV 和EV-DO 的业务支持能力将会趋于统一。 2.3 CDMA2000的应用现状及发展探讨从2000年开始，3GPP2就在CDMA2000 1x基础上制定了1x的增强技术，即1x EV的标准，目前1x EV分为两个阶段。在CDMA2000 1x EV两个发展阶段中，第一阶段是CDMA2000 1x EV-DO，支持平均速率650kbit/s、最高可达2.04Mbit/s速率的高速数据业务；第二阶段为CDMA2000 1x EV-DV，它属于数据、话音改进型，具有数据信道与话音信道合一的特点，可同时传输数据和话音两种业务，最大速率可达到5Mbit/s。据悉，CDMA2000继续巩固其作为全球领先的3G技术的市场地位，在不同的市场上提供电话通讯和宽带移动服务，也是下一代移动宽带整合服务中不可或缺的组成部分。目前在123个国家中有超过331家运营商选择CDMA2000作为其3G平台，其中311家提供商业服务。同时，根据CDG消息，CDMA2000在一些全球最发达的移动市场上是领先的3G解决方案，如加拿大、日本、韩国和美国；全球106个国家有超过244家运营商在使用CDMA2000技术，包括中国、印度、尼日利亚和俄罗斯。据了解，截止到2010年底，有超过67%的CDMA2000运营商提供基于1xEVDO移动宽带服务；自1xEVDO版本A进行商业发布以来的三年内，有122家运营商使用了版本A，覆盖超过5亿的用户，使其成为历史上推广最快的无线技术。根据CDG统计，截止到2009年第三季度末，CDMA2000的用户达到5.18亿；EVDO全球用户为1.42亿，其使用量以约27%的增长率在不断增长。同时，有27%的CDMA2000用户使用EVDO设备和服务；CDMA2000总共占有全球3G市场55%的市场份额。此外，CDG预测，CDMA2000将继续保持强劲的增长势头，到2014年用户数将累计达到7亿。据了解，根据来自124家制造商的超过2330件设备，CDMA2000可以提供众多可供选择的设备，包括智能手机、电视手机、笔记本、PC卡、USB接口调制解调器、无线路由器、CE设备、超低价手机和无线终端固定台。经济规模和竞争程度促使CDMA2000手机价格降低，达到了GSM手机的价位，然而它能够提供更多的功能和特点。同时，对于价格敏感的全球细分市场，有众多价位低于25美元的超低价CDMA2000手机可供选择。此外，WorldMode设备使CDMA2000运营商能够向其客户提供全球漫游，有超过200种设备可以同时在CDMA2000（包括CDMA450）、WiMAX、GSM/GPRS/EDGE和WCDMA/HSPA网络上运行。随着中国市场的打开以及网络建设等工作的开展，这将对全球3G的发展产生巨大的推动作用，特别是对CDMA2000而言，在全球大多数运营商的发展逐步放缓的前提下，中国电信的强势加入显得至关重要。中国电信已于2009年上半年完成全国342个城市的CDMA网络的升级和扩容。中国电信所规划的两个阶段中，已完成近800亿的投资，其中第一阶段是2008年下半年进行的CDMA业务启动期，投资总额约279亿元，2008年下半年进行的CDMA招标属于第一阶段，2009年上半年全国342个城市的CDMA网络扩建、改建工作完成，并于下半年启动了更大规模的第二阶段的网络投资。对于中国市场而言，3G的启动略晚与其他市场，但是从发展的角度看来，中国更晚进入3G时代使中国的电信市场可以更加成熟和完善，对3G发展的推动力度也更加巨大。特别是对于略显颓势的CDMA2000而言，“雪中送炭”将比“锦上添花”更显得意义重大。之前，CDMA全球发展联盟以及高通公司的多位高层在接受采访时，都表示了对未来中国电信运营CDMA网络和CDMA2000网络非常强烈的支持与期待，在与中国电信合作方面也做出了积极的努力和尝试，由此可见，中国CDMA2000能否获得成功对于其全球的发展都有着至关重要的作用。3 3G主流技术标准之WCDMA3.1 WCDMA概述WCDMA全称是Wideband Code Division Multiple Access,中文译名为“宽带码分多址”。这是基于G S M网发展出来的3 G技术规范,是欧洲提出的宽带C D M A技术,它与日本提出的宽带CD以技术基本相同,目前正在进一步融合。该标准提出了GSM(2G)一代;GPRSEDGEWCDMA(3 G)的演进策略。GPRS是General Packet Radio Service(通用分组无线业务)的简称,EDGE是Enhanced Datarate for GSM Evolution(增强数据速率的G S M演进)的简称,这两种技术被称为2.5代移动通信技术。目前中国移动正在采用这一方案向3G过渡,并已将原有的G S M网络升级为G P R S网络。GSM的巨大成功对第三代系统在欧洲的标准化产生重大影响。欧洲于1988年开展RACE(欧洲先进通信技术的研究)程序,并一直延续到1992年6月,它代表了第三代无线研究活动的开始。1992-1995年之间欧洲开始了RACE程序。ACTS(先进通信技术和业务)建立于1995年底,为UMTS(通用移动通信系统)建立了FRAMES(未来无线宽带多址接入系统)方案。在这些早期研究中,对各种不同的接入技术包括TDMA、CDMA、OFDM等进行了实验和评估。为WCDMA奠定了技术基础。WCDMA支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率,在高速移动的状态,可提供384Kbps的传输速率,在低速或是室内环境下,则可提供高达2Mbps的传输速率。而GSM系统目前只能传送9.6Kbps,固定线路Modem也只是56Kbps的速率,由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。此外,在同一些传输通道中,它还可以提供电路交换和分包交换的服务。因此,消费者可以同时利用交换方式接听电话,然后以分包交换方式访问因特网,这样的技术可以提高移动电话的使用效率,使得我们可以超越在同一时间只能做语音或数据传输的服务的限制。在费用方面,WCDMA因为是借助分包交换的技术。所以,网络使用的费用不是以接入的时间计算,而是以消费者的数据传输量来定。3.2 WCDMA的技术特点WCDMA的发起者主要是欧洲和日本的标准化组织和厂商，WCDMA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，标准化进展顺利。WCDMA支持高速数据传输（慢速移动时384kbit/s，室内走动时2Mbit/s），支持可变速传输。其主要特点如下：1)WCDMA的物理层采用DS-CDMA多址技术.将用户数据和利用CDMA扩频码片（chip）序列相乘，从而将用户信息扩展到较宽的带宽上（可以根据具体速率要求，选用不同的扩频因子）。2)WCDMA支持FDD/他DD两种工作模式。其中FDD要求为上下行链路成对分配频谱，而TDD可以使用不对称频谱供上下行链路共享，因此从某种意义上说，TDD可以更节省地使用频谱资源。3)WCDMA支持异步基站操作，网络侧对同步没有要求.因而易于完成室内和密集小区的覆盖。4)WCDMA采用10ms帧长，码片速率为3.84Mc/是。其3.84Mc/s的码片速率要求上下行链路分别使用5MHz的载波带宽，实际载波间距离的要求根据干扰的不同在4.4MHz一5MHz之间变化.变化步长为20OkHz。对于人口密集地带可选用多个载波覆盖。其10ms帧长允许用户的数据速率可变.虽然在10ms内用户比特率不变，但10ms帧之间用户的数据容量可变。5)WCDMA在上下行链路均利用导频相干检测，扩大了覆盖范围。WCDMA空中接口包括先进的CDMA接收机，它利用了多用户检测和自适应智能天线技术，这些手段可以较好地提高系统覆盖和容量。6)WCDMA允许不同Qos要求的业务进行复用。 7)WCDMA系统允许与GSM网络共存和协同工作，支持系统间的切换。 8)WCDMA在上行传输信号的包络中无同期性分量，故右避免音频干扰。另外WCDMA 标准由第三代合作伙伴计划组织（3GPP）制订，目前有R99、R4、R5 三个版本完成定稿，正在进行R6版本的制订工作。每个版本都有独特的性质，其标准规划清晰，制定严谨。1)成熟、稳定的R99。目前在全球已经安装和试开通的WCDMA 网络都是基于这个版本的。其最大的特征在于网络结构上继承了GSM GPRS 核心网结构。与GSM 不同的是在无线接入网部分引入了全新的无线接口WCDMA，并采用了分组化传输，更有利于实现高速移动数据业务的传输。在接口方面引入了基于ATM的Iub、Iur和Iu 接口，该版本功能在2000 年3 月份被确定，目前标准已相当完善。2)支持先进核心网络的R4。R4 在核心网电路域部分针对R99 基于TDM 的电路核心网进行了很大改进，提出与承载无关的电路交换网络BICSCN 的概念。R4 电路域由MSCServer、GMSCServer、MGW 等实体组成，各实体之间提供标准化的接口；信令可使用IP 承载；语音分组化实现了网络带宽动态分配，并且对带宽要求有所下降。3)全面IP 化的R5。R5 在接入网部分通过引入IP 技术实现端到端的全IP化。这些技术包括HSDPA（高速下行分组接入，其峰值数据速率可高达10Mb/s，时延更小）和UE 定位增强功能（更多的支持定位业务的实现手段）。特别是在R5 阶段引入了IP 多媒体子系统（简称IMS），叠加在分组域网络之上，由CSCF（呼叫状态控制功能）、MGCF（媒体网关控制功能）、MRF（媒体资源功能）和HSS（归属签约用户服务器）等功能实体组成。R5 在业务方面除原有的CAMEL、OSA 之外，新支持SIPAS。4)面向运营商新需求的R6。R6 完成时间尚未确定，目前计划的R6 主要特性包括：UTRAN 和CN 传输增强， 无线接口增强，IMSphase2，Presence，Push 业务，多媒体广播和多播MBMS，LCS、MMS、MeXE、紧急呼叫等增强，数字权限管理DRM，WLANUMTS互通，优先业务，通用用户信息GUP，网络共享，不同网络间的互通。3.3 WCDMA的应用现状及发展探讨 截至2008年6月，全球WCDMA用户数已经突破2.5亿，有91个国家部署了211张WCDMA商用网络，占3G网络总数的72%。在中国发牌前，亚洲地区共计拥有12张WCDMA牌照。作为WCDMA技术发展的代表性国家，日本和韩国在WCDMA的发展和应用上起到了先锋作用，但是欧洲用户数已超过亚太地区。日本的NTTDoCoMo是全球第一个发展3G的运营商，也是目前全球提供WCDMA技术的最大的3G移动服务运营商。韩国是全球3G业务发展最快的市场之一，韩国三大运营商SKT、KTF和LGT都推出了3G业务。尽管SKT和KTF获得的是WCDMA的运营许可证，并且也在2004年年初推出了商用业务，但是目前他们仍以CDMA2000的业务为主。欧洲市场的商用网络部署更加突出。截至2007年底，欧洲就已经累计部署了111个WCDMA商用网络、96个HSDPA商用网络和18个HSUPA商用网络。一些运营商的WCDMA网络已经形成相当规模，T-Mobile在德国的WCDMA网络覆盖率超过50%，Vodafone在英国的WCDMA网络覆盖率达到40%，而Telefnica在瑞典的网络覆盖率达到了75%。预计到2010年底，全球3G用户数将接近8亿，其中使用WCDMA的用户数将占到用户总数的75%。西欧的发展尤其令人瞩目，新增移动用户中WCDMA用户超过30%。最早进入WCDMA领域是爱立信、摩托罗拉等国外设备商，凭借卓越的研发和市场化能力，他们赢得了WCDMA第一桶金。随后，从R99版本到HSPA，WCDMA技术经历了巨大的变化，在这一过程中，中国制造商拥有了后发优势。综合2007年以来的公开信息，伴随中兴、华为等国内设备厂商的快速崛起，部分传统优势厂商正在逐步衰落。除了北电、摩托罗拉之外，阿尔卡特朗讯和诺基亚西门子在欧洲的传统优势供应商地位也正在遭受国内设备商的挑战。在比利时等地，华为替换了阿朗的WCDMA；罗马尼亚运营商Zapp、巴西最大运营商BrT则选择了中兴作为UMTS网络建设的合作伙伴。据Gartner统计数据分析，2007年中兴通讯无线新增合同全球第一，GSM出货量同比增长300%，WCDMA系统2007年至2008年间获11个正式合同，其中4个来自欧洲市场。华为方面则表示，公司2007年无线收入达70亿美元。这一成就的取得很大程度上得益于后发优势。中国联通此次建设WCDMA网络，仍将首先给国内企业带来机会，同时也将带动WCDMA运营中心向亚洲回归。中国联通2008年7月开始的试验网建设。在上海、深圳、佛山、柳州、郑州、保定、无锡和武汉八地各进行约100个基站规模的外场测试。“中国联通移动通信网升级改造项目”将在全国超过200个城市实施。首批招标规模将在7万基站左右。在2009年的最后一天，中国联通宣布，经过系列网络验证及大量业务验证测试，WCDMA网络二期建设的7省（区）50个城市均已具备正式商用条件， 50个城市近日启动3G正式商用，对外向公众放号。截至目前，中国联通WCDMA网络已经覆盖了我国335个大中城市，基本覆盖全国地市级以上城市（除西藏5个地市以外）、交通干线和重点旅游景区，网络质量较为理想。 从获得3G牌照到现在，中国联通WCDMA网络的建设速度、网络规模已双双创下全球第一。而此前，中国联通还创造了WCDMA网络建设和业务开通时间的全球最快纪录。 除了建设网络外，正式商用以来，中国联通推出了手机上网、手机电视、可视电话、手机音乐等3G业务，受到消费者青睐。而近日，中国联通还在京发布了乐媒业务。该业务创新了传统彩信业务的编辑发送模式，将多媒体内容编辑和发送融为一体，优化了文本、图像、音频和视频多种媒体信息的相互分享，比传统彩信操作更加便捷。据了解，目前已有约30款主流WCDMA 制式3G手机支持乐媒。这一业务在此时推出，对于3G业务节日市场的开发意义非凡。第 34 页 4 3G主流技术标准之TD-SCDMA4.1 TD-SCDMA概述TD-SCDMA的全称是Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access,中文译名为“时分同步码分多址技术”,该项通信技术也属于一种无线通信的标准技术,它是由中国第一次提出并在此无线传输技术(RTT)的基础上与国际合作,完成了TD-SCDMA标准,成为CDMA TDD标准的一员,这是中国移动通信界的一次创举,也是中国对第三代移动通信发展的贡献。在与欧洲、美国各自提出的3G标准的竞争中,中国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一,这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。该方案的主要技术集中在大唐公司手中,它的设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式。TDD模式是基于在无线信道时域里周期地重复TDMA帧结构实现的。这个帧结构被再分为几个时隙。在TDD模式下,可以方便地实现上/下行链路间的灵活切换。这一模式突出的优势是,在上/下行链路间的时隙分配可以被一个灵活的转换点改变,以满足不同的业务要求。这样,运用TD-SCDMA这一技术,通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称业务。合适的TD-SCD-MA时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题。TD-SCDMA的无线传输方案灵活地综合了FDMA,TD-MA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合,它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线,容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰,并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。基于高度的业务灵活性,TD-SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器(RNC)连接到交换网络,如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。在最终的版本里,计划让TD-SCDMA无线网络与INTERNET直接相连。TD-SCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的,它运行在不成对的射频频谱上。TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率,可支持速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。4.2 TD-SCDMA的技术特点TD-SCDMA目前主要是中国大唐集团和鼎桥公司在开发，TD-SCDMA技术进展迅速：在顺利通过信息产业部MTnet一、二阶段测试的同时，成功的户外演示显示出TD-SCDMA走向最终商用的不可逆转之势；3G频谱规划的出台，TDD获得了总共155MHz的频谱资源，结合TD-SCDMA技术在频谱利用率方面的优势，必将为TD-SCDMA在未来的发展上提供广阔的空间；TD-SCDMA试验网的成功试运营，也进一步加速了TD-SCDMA的产业化及商用进程。TD-SCDMA的主要技术特点为：信号带宽为1.6MHz；码片速率为1.28Mchip/s；采用智能天线技术，提高了频谱效率；采用同步CDMA技术，降低上行用户间的干扰和保持时隙宽度；接受机和发射机采用软件无限电技术；采用联合检测技术，降低多址干扰；多时隙，具有上下行不对称信道分配能力，适应数据业务；采用接力切换，降低掉话率，提高切换的效率；核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与他们的兼容性；基站间采用GPS或者网络同步方式，降低基站间干扰。下面我们就TD-SCDMA某些技术特点作具体分析和研究：1)智能天线技术智能天线是由若干空间分隔的同心圆形天线阵列组成，每个天线的输出通过多输入接收机组合在一起，本质上，它是采用数字波束成型技术的自适应天线阵。其突出优点呈现在2个方面:第一，可增加系统容量及覆盖范围，借助有用信号和干扰信号在入射角上的差异，选择恰当的合并权值，将天线阵列方向图主瓣对准和自适应跟踪接收信号，而旁瓣或零陷对准主要的干扰信号，从而可有效地抑制干扰，更大比例地降低频率复用因子;第二，可减少多径效应，智能天线波束成型算法可将多径传播综合考虑，克服了多径传播引起数字无线通信系统性能的恶化，从接收角度看，基站利用智能天线对来自移动台的多径电波方向进行波达方向(DOA)估计，并进行空间滤波，也成为上行波束成型，可抑制其它移动台干扰和多径干扰。 智能天线的现存问题主要有2个。 第一，在高速移动环境下，性能受到影响。移动通信本身是一个时变信道，终端用户具有移动性，由于智能天线是由接收信号对上下行波束成型，因多谱勒频移特性要求TDD的周期不能太长。例如，当移动用户速度达到，100 Km/h时，其多谱勒频移接近20 Hz，用户端在10 ms内的位置变化达到28 CM, TD-SCDMA工作在2GHz频段，已超过一个波长，这对下行波束成型将带来较大误差。为此，就要将下TDD周期至少缩短一半，使收发间隔控制在子帧5 ms内，否则，无法保证智能天线的正常算法功能。 第二，在PLMN中，智能天线只能克服一个码片间隔内的多径干扰，而无法克服一个码片时间外多径时延引起的干扰。2)同步CDMA技术 同步CDMA指上行链路各终端用户信号与基站解调器要求完全一致，其同步功能通过软件设计和物理层帧结构设计实现。具体的实现是根据一定算法由基站向终端用户发送一个“同步移动指令”。同步CDMA技术可让使用正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交，相互间不会产生多址干扰，从而克服了异步CDMA多址技术存在的问题，大大提高了CDMA系统的容量和频谱利用率。 同步CDMA技术的问题在于，系统对同步要求非常严格，上行同步要求为，1/8 Chip宽度，网络同步要求为5 us。此外，在移动环境下实现严格同步存在难度，特别是高速移动环境中，基站到用户的电波传播时间不断变化，实现严格同步更加困难。3)联合检测技术 联合检测技术(JD)是在多用户检测技术(MUD)基础上提出的，TD-SCDMA首次在CDMA上采用JD，实现了智能天线与JD技术的有机结合。由于TD-SCDMA采用低码片速率，扩频增益较小，为了更好地解决智能天线主波束内多用户干扰问题和克服多径时延干扰问题，TD-SCDMA引入JD算法。JD算法的核心问题是利用智能天线空域滤波的结果、小区内用户的已知信息、信号估计的结果，对小区内所有用户信号数据进行联合检测，以得到多个用户的数据信息，从而提取有用用户信息，并利用所有用户的信道编码和信