（管理科学与工程专业论文）关于中国第三代移动通信标准选择的策略研究.pdf

北京邮电大学硕士学位论文 摘要 随着全球3 g 商用的全面推迟，人们丌始用更理性、更全面的视角来看待3 g ， 与此同时，3 g 的全面推迟也给3 g 标准中的“后来者”t d s c d m a 带来了 前所未有的赶超和发展的机遇，为将来能够登上国际3 g 舞台提供了时间上的保 证。 在中国，由于用户及业务快速增长与频率资源之间的矛盾日益激化、运营商 急切寻找新的业务增长点等原因，引入3 g 已经势在必行。中国作为当前国际上 最具市场潜力的国家，它对发展3 g 的策略以及对标准的选择无疑牵动着全球的 目光，并将对世界3 g 发展进程产生重大的影响。因此，在全球3 g 商用进程推 迟的大背景下，世界开始把更多的关注和目光投向中国，以期望获得市场先机， 在中国未来3 g 市场这块大蛋糕中能切得一块。同时，作为3 g 的标准之一 t d s c d m a 的提出国，中国在t d s c d m a 上如何作为，在未来一段时间内也 将成为新的关注热点。 本文客观地对当前国际上三种3 g 标准w c d m a 、c d m a2 0 0 0 和t d s c d m a 进行了全面的、多角度的对比，提出了最适合且最有利于我国实际情况的3 g 标 准选择t d s c d m a ，并以此期望能为我国发展第三代移动通信提出一点有用的 建议。 本文首先从当前国际上3 g 的发展现状着手：然后对目前t d s c d m a 的理论 以及研发最新进展作了一个介绍；第三章着重论证中国发展3 g 的必然性：第四 章给出了中国在发展3 g 过程中一个最关键问题标准选择上应该考虑的方方 面面的因素；第五章结合第四章中给出的这些因素对当前国际上三种3 g 标准一 一w c d m a 、c d m a2 0 0 0 和t d - s c d m a 进行了对比，然后在第六章得出结论和建议。 论文最后对作者的工作作了总结，并提出密切关注t d - s c d m a 发展，以便 为即将到来的3 g 作好更充分的准备。 关键词：第三代移动通信、t d s c d m a 、w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、标准选择 北京邮电大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ec o m m e r c i a l i z a t i o np r o c e s so f3 gd e l a y e di nt h ew o r l d w i d e p e o p l e b e g a n t o1 0 0 ko n3 gm o r es e n s i t i v e l ya n dc o m p r e h e n s i v e l y a n da tt h es a m et i m e ，t h e d e l a y e dp r o c e s sm a d e an e v e r - m e tc h a n c ef o rt h et d 。s c d m a ，w h i c hb e c a m eo n eo f t h e3 gs t a n d a r d sl a t e rt h a no t h e r s ，t od e v e l o pa n do v e r t a k eo t h e r3 gs t a n d a r d s ，a n d p r o v i d e di tw i t ht i m ee n s u r e dt og ou p 0 1 1t h ei n t e m a t i o n a l3 gs t a g ei nt h ef o t u r e i nc h i n a w i t ht h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nr a p i d l y g r o w i n gn u m b e ro fm o b i l e u s e r sa n dn e ws e r v i c e sa n df r e q u e n c yr e s o u r c e sb e c o m e sm o r ea n dm o r es h a r p e n e d ， a n dw i t ht h eu r g a n td e s i r eo fm o b i l eo p e r a t o r st of i n dn e wr e v e n u ec h a n n e l s e s c 3 gi sn e c e s s a r yt ob eb r o u g h ti n t oe f f e c t c h i n ab e i n gt h em o s t p o t e n t i a lm a r k e ti nt h e w o r l d ，i t ss t r a t e g yo n3 ga n di t sc h o i c eo n3 gs t a n d a r da r ea t t r a c t i n gal o to f a t t e n t i o n f r o mt h ew o r l d a n dw i l le n f l u e n c et h ei n t e r n a t i o n a l3 g p r o c e s sd r a m a t i c a l l y s o ， u n d e rt h ee n v i r o n m e n tw h i c h3 gc o m m e r c i a l i z a t i o np r o c e s s d e l a y e dw o r l d w i d e ， t h e r e r em o r ea n dm o r ep e o p l eb e g i n n i n gt op a ya t t e n t i o nt oc h i n aw i t ht h ed e s i r eo f g a i n i n ge a r l ye n t r yt o t h ee n o l t n o u sm a r k e to fc h i n aa n dg a i n i n gr e t u r nf r o mi t m e a n w h i l e ，c h i n ab e i n gt h ep r e s e n t e ro ft d s c d m a ，i t ss t r a t e g yo nt d - s c d m a w i l la l s ob eah o t s p o ti nt h en e a rf u t u r e t h i sp a p e rc o m p a r e dt h r e e3 gs t a n d a r d si nt h ew o r l d 一w c d m a c d m a2 0 0 0 a n dt d s c d m af r o ma1 0 to f a s p e c t s a n dt h e ng a v eu pw i t ht h ec o n c l u s i o nw h i c h 3 gs t a n d a r di sm o s ts u i t a b l ea n dm o s ta d v a n t a g e o u st oc h i n ai nm y o p i n i o n i m l o o k i n gf o r w a r d t og i v i n gs o m eu s a b l es u g g e s t i o nf o rd e v e l o p i n g3 gi nc h i n a mt l l i sp a p e r , if i r s ti n 订o d u c e dt h ec u r r e n ts t a t u so f3 gi nt h ew o r l d w i d e ，a n d t h e ni n t r o d u c e dt h e1 a t e s tf r u i ti nt d s c d m a t h e o r yr e s e a r c ha n dr d a t i e rt h a t ， t h en e c e s s i t yo fd e v e l o p i n g3 gi nc h i n ah a sb e e ne x p l a i n e d h ld e v e l o p i n g3 g s t a n d a r dc h o o s i n gi st h em o s ti m p o r t a n t p a r t s oi nt h ef o u r t hc h a p t e r , ip u tf o r w a r d a 1 0 to ff a c t o r sw h i c hh a dt ob ec o n s i d e r e di nc h o o s i n gt h e3 gs t a n d a r d a c c o r d i n gt o t h e s ef a c t o r s ，ic o m p a r e dt h et h r e e3 gs t a n d a r d sc o m p r e h e n s i v e l yi nt h en e x tc h a p t e r a n dt h e n i nt h es i x t hc h a p t e rc a m et ot h ec o n c l u s i o na n ds u g g e s t i o n a tt h ee n do ft h i sp a p e r , is u m m a r i z e dt h ew o r ka n dh i 曲1 i 曲tt h a tw es h o u l d k e e pc l o s ew a t c ho nt h ed e v e l o p m e n t o ft d s c d m ai no r d e rt om a k eb e t t e r p r e p a r a t i o n sf o r t h ec o m i n g3 g k e y w o r d s ：3 g ，w c d m a ，c d m a 2 0 0 0 ，t d - s c d m a ，s t a n d a r d c h o o s i n g 北京邮电大学硕士学位论文 一、第三代移动通信系统综述 第三代移动通信系统( t h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l es y s t e m ，简称3 g ) 是一 种较第一、第二代，包括2 5 代移动通信系统更为先进的移动通信系统。它的最 高目标就是使个人终端用户能够在任何时间、任何地点、与任何人通过任意方式 高质量地实现任何信息的传递。由于它十分重视个人在通信系统中的自主因素， 并突出其在通信系统中的主导地位，因此又被称为未来个人通信系统。 i t u ( 国际电联) 在1 9 9 6 年将3 g 由原来的f p l m t s 正式命名为蹦t 2 0 0 0 ， 其含义是3 g 统一使用2 0 0 0 m h z 频段、最高数据传输速率2 0 0 0 k b i t s 、并计划于 2 0 0 0 年投入使用。i t u 提出的i m t - 2 0 0 0 系统分为陆地网和卫星网两大部分，包 括寻呼、无绳系统、蜂窝系统和移动卫星通信系统等功能。 3 g 标准可分为核心网标准和无线接口标准两大部分。目前，核心网标准尚 不明朗，但总趋势是以第二代移动通信系统中基于m a p 的g s m 网络以及基于 i s 一4 1 的c d m a 网络为基础，向支持m 的分组平台方向发展。 在无线接口方面，国际电联( 删) 于1 9 9 8 年初开始向所属成员征集符合 要求的无线传输技术( r t t ) 提案。其提出的最低要求为： - 支持三种环境：室内、手持机和高速移动环境 所能传输的业务数据速率： 室内：2 m b p s 手持机：3 8 4k b p s 高速移动：频分模式( f d d ) 6 4 1 4 4 k b p s ，移动速度可以达到5 0 0 k m h 时分模式( t d d ) 6 4 1 4 4 k b p s ，移动速度可以达到1 2 0 k m h _ 提供高服务质量和安全保密性能 全球无缝覆盖 i t u 经过对1 0 个候选方案的频谱效率、网络接口、q o s 、技术复杂性、覆 盖率、灵活性和设备体积、成本等诸多方面的全面评估，最终正式确认了三类 ( t d m a 、c d m a f d d 、c d m a t i ) d ) 共五种技术( 两种r d m a 、两种 c d m a - f d d 、一种c d m a t d d ) 作为第三代移动通信的基础。其中c d m a 技 术被确认为3 g 的主流技术。 在c d m a 技术阵营中，根据双工模式的不同，又可以分为f d d 和t d d 两 大类。其中c d m a f d d 包括w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 ，c d m a t d d 包含欧洲 e t s i 提出的u t r a t d d 和中国c w t s 提出的t d s c d m a 。i t u 希望两个t d d 方案将来能够融合为一个统一的t d d 标准。不过，作为u t r a t d d 标准最主 要制订者之一的德国西门子公司已经放弃了对u t r a t d d 标准的开发，转而开 发t d s c d m a 标准，因而在c d m a t d d 技术中事实上仅剩下了t d 。s c d m a 标准。 在3 g 系统所要实现的目标中，最核心的问题是要高效地提供不同环境下的 多媒体业务并实现全球覆盖。与2 g 相比，3 g 在业务上提出了四个层面的要求： 北京邮电大学硕士学位论文 第一层：强调满足不同环境下的业务需求，包括室内及高速移动环境等； 第二层：强调业务的多样性，并通过多维的手段向用户传达信息，包括满足 用户同时对信息在视觉、听觉等感官上的要求，以及满足信息在流动的过程中实 时互动的要求等等； 第三层：强调业务提供的高效性，这里主要指业务提供的速率、质量等等； 第四层：强调实现更大范围，乃至全球的覆盖。 因此，这些目标对现有的移动通信系统提出了新的更高的要求： 1 ) 网络覆盖更广 2 ) 实现多种网络的综合，包括无线网与无线网的综合、移动网与固定 网的综合、陆地网与卫星网的综合等； 3 ) 系统具有高的频谱利用率，提供更高的通信容量，以满足不断增长 的用户提出的各类需求，同时解决用户快速增长和有限的无线资源 之间的矛盾； 4 ) 为用户提供更为灵活的接入方式，能适应多种业务环境，提供可变 的高速数据率的数据业务： 5 ) 与第二代移动通信系统兼容，以便于平滑升级。 1 1第三代移动通信的主要技术标准 在i t u 确认的无线接口标准的基础上，目前已经形成了基于3 g 主要技术标 准，它们分别是： w c d m a c d n m 2 0 0 0 一t d - s c d m a 其中，w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 基于f d d 方式，t d s c d m a 基于t d d 方式。 下面介绍一下这三大技术标准的具体情况。 1 1 1w c d 舰 该技术方案由3 g p p l 的w c d m a 方案与3 g p p 2 2 的c d m a 2 0 0 0 方案的直接 扩频( d s ) 部分融合而来，主要源于欧洲的e t s i 和日本的a r i b 标准化组织， 主要倡导者有欧洲爱立信和诺基亚等公司。 它的核心网基于g s m m a p ，同时可通过网络扩展方式提供基于a n s i 一4 1 的运行能力。w c d m a 系统能同对支持电路交换业务( 如p s t n 、i s d n ) 和分 组交换业务( 如口网) 。该系统使用的灵活的无线协议可在一个载波内同时支持 3 g p p ( 3 g p a r t n e r s h i pp r o j e c t ) ：该组织是在1 9 9 8 年1 2 月成立的，由欧洲的e t s i 、日奉的a r i b 、旧本 的1 1 ，韩嚣的1 1 i a 和美国的丁l 五个标准化组织发起，主要是制订以g s m 核心网为基础，u t r a ( f d d 为w c d m a 技术t d d 为t d s c d m a 技术) 为无续接口的第三代技术舰范。 1 3 g p p 2 ：该组织是于1 9 9 9 年1 门成立，由荚国的e t i 、h 本的a r i b 、f = 本的t t c 、韩田的丌a 心个标 准化组织发起，生墼是制订以a n s i - 4 1 核心网为基础c d m a2 0 0 0 为无线接口的第三代技术规范。 2 北京邮电大学硕士学位论文 话音、数据和多媒体业务，并通过透明或非透明传输来支持实时、非实时业务。 其技术特点为： 与现行的g s m 系统使用同一时钟，实现w c d m a 与g s m 系统手机的双模 工作，是一种兼容的系统； 可适应多种速率、多种业务； 上下行快速功率控制； 反向相干解调； 支持不同载频间切换； v ，基站之间无需同步，也不需要特别的同步参考源： w c d m a 的越区切换是采用移动台发起的异步软切换方式进行的，基站需要 确定在什么时间、什么位置为移动台启动软切换算法。w c d m a 的移动 台可在同一频率下检测到其他基站与本基站的信号，确定它们之间的时间 差。检测到的时间信息经由本基站到达新的候选基站，候选基站调整它新的 专用信道的发射时间，即在发送信息的时间上进行调整，使不同基站在这个 信息比特期间与下行码道同步。 电磁干扰影响小； 适用于高速环境； 具有上行链路的多用户检测技术，多用户检测技术可通过测量各用户扩频码 之间的非正交性，用矩阵求逆法或迭代来消除多用户间的相互干扰。 1 1 2c d m a2 0 0 0 该方案即3 g p p 2 提交的c d m a 2 0 0 0 方案中多载波( m c ) 方案。它源于美 国t i a ( 电话工业协会) 的t r 4 5 5 标准，由美国高盛公司提出。 c d m a2 0 0 0 是从c d m a o n e 发展而来的一种3 g 技术，且的是为现有的 c d m a 运营商提供平滑升级到3 g 的途径，其核心是l u c e n t 、m o t o r o l a 、n o r t e l 和q u a l c o m m 联合提出的宽带c d m a o n e 技术。c d m a 2 0 0 0 的一个主要特点是 与现有的t i a e i a - 9 5 b 标准向后兼容，并可与i s 9 5 b 系统的频段实现共享或重 叠，这样就使运营商可以在i s 9 5 b 系统的基础上平滑地过渡，保护已有的投资。 c d m a2 0 0 0 的核心网基于a n s i - 4 1 ，但通过网络扩展方式，也可提供基于在 g s m m a p 核心网上运行的能力。 其技术特点是： 反向信道连续导频； 相干接收； 前向发送分集； 电磁干扰影响小： 与i s 一9 5 c d m a ，及c d m a1 x 的兼容性好； 综合经济技术性能较好。 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 3t d s c d m a t d s c d m a 是一种t d d 模式技术，是多时隙t d m a 与直扩c d m a 、同步 c d m a 技术合成的新技术。它是由中国无线通信标准化组织( c w t s ) 提出并得 到i t u 通过的3 g 无线通信标准。在3 g p p 内部，它也被称为低码片速率t d d 工作方式( 相对于3 8 4 m h z 的u t r a t d d ) 。 t d s c d m a 作为c d m at d d 的一种，具备t d d 的所有特点，如混合多 址方式，上下行链路特性的一致，时隙按上下行链路所需数据量进行动态分配 等。t d s c d m a 的特殊之处在于它使用了智能天线、联合检测、上行同步等技 术，这也是t d s c d m a 提案被i t u 接受的重要原因。 多址技术 为了提高频率、时间和正交扩频码等资源的利用率，提高系统容量，并满足 用户不断增长的需求，在t d s c d m a 系统中，同时使用了f d m a 、t d m a 和 c d m a 三种多址技术来实现这一目标。( 见图1 1 ) 在t d s c d m a 系统中，每一个单元的无线资源都是由特定的无线载频、 特定的时隙、以及特定的正交扩频码所决定的。 试验证明：c d m a 和t d m a 的联合使用可以进一步提高系统的容量和 灵活性，特别是针对不对称的i p 型业务。 智能天线技术 智能天线技术利用信号传输的空间特性，达到抑制干扰、提取信号的目的。 智能天线所形成的波束可实现空间滤波，在提高期望信号增益的同时，还可抑制 干扰信号。在上行链路，如果在基站采用智能天线，则对小区内外的干扰以相同 的比率同时抑制。c d m a 系统本身是干扰受限系统，对干扰的抑制必将转化为 容量的增加，这对于频谱日益紧张的无线通讯，益处是不言而喻的。 采用智能天线技术，还可跟踪强信号，减少或抵消干扰信号，提高信干比， 北京邮电大学硕士学位论文 增加移动通信系统容量，降低信号发射功率，提高通信的覆盖范围，从而减少基 站数目，降低建设成本。 v 联合检测技术 联合检测是t d s c d m a 系统中使用的又一重要技术，它利用己知的训i 练序 列( m i d a m b l e ) 进行不同码道的信道冲击响应估计，对多码道信号联合处理，去 除多址干扰和码间串扰。 联合检测的作用主要表现在以下两个方面： 1 ) 在移动台处，虽然基站的智能天线波形赋形极大地降低了多用户干扰的 强度，但是多址干扰依然存在，尤其是当用户的位置非常靠近时，智能天线空分 多址的作用受到限制，多址干扰问题仍很严重。而联合检测技术能很好地解决这 种情况下的小区内的多址干扰问题。 2 ) 在基站处，由于信号从移动台沿多径到达基站，因此上行同步技术智能 保证主径在一定范围内的同步。联合检测技术把同时隙中多个用户的信号及多 径信号一起处理，精确地检测出各个用户的信号，克服了这方面的缺点。 上行同步技术 同步c d m a 或称上行同步，是降低多址干扰，简化基站接收机的一项重要 技术。t d s c d m a 系统中，上行链路和下行链路一样，都采用正交码扩频。移 动台动态调整发往基站的发射时间，使上行信号主径到达基站时保持同步，保证 了上行信道信号的不相关，降低了码间干扰。这样，系统的容量由于码问干扰的 降低而大大提高，同时基站接收机的复杂度也大为降低。 软件无线电 软件无线电时近几年来提出的一种实现无线通信的新概念和体制。它的核心 是：将宽带a d 和d i a 变换器尽可能的靠近天线，利用数字信号处理软件实现 传统上由硬件电路来完成的无线功能的技术，通过加载不同的软件，实现不同的 硬件功能。在t d s c d m a 系统中，软件无线电可用来实现智能天线、同步检测、 载波恢复和各种基带信号处理等功能。其优点主要表现在： 1 ) 通过软件方式，灵活完成硬件功能； 2 ) 具有良好的灵活性及可编程性； 3 ) 可替代昂贵的硬件电路，实现复杂的功能； 4 ) 对环境的适应性好，不会老化： 5 ) 便于系统升级，降低用户设备费用。 动态信道的分配 信道分配算法可以分为固定信道分配( f c a ) 和动态信道分配( d c a ) 两 种。 在动态信道分配d c a 中，小区和信道之间并没有固定信道分配f c a 那样 固定的关系。所有的信道都被集中到一起分配，只要该信道能够提供足够的链路 北京邮电大学硕士学位论文 质量，即大于最小载干比c i r 。时，任何小区都可以将该信道分配给呼叫。 在通信系统运行过程中，d c a 根据当前的网络状态，动态地将信道分配给 某个小区。在定的区域内，几个小区可用信道资源被集中起来，倒如由无线网 络控制器r n c 管理。r n c 将根据小区呼叫阻塞概率，候选信道的使用频率，信 道的再用距离等诸多代价函数，动态地将信道分配给呼叫。动态信道分配d c a 的优点是频率利用率高，无须信道预规划，非常适合网络中负载变化大的情况， 是t d d 模式的优势之一。 1 2 全球3 g 发展现状及趋势 尽管有关3 g 的各项研发和运营工作已经在全世界范围内如火如荼地展开， 并期待它能够为运营业、制造业、服务业及其它配套产业带来新的发展机遇，从 而促进移动通信运营、制造、服务和消费的良性循环，然而，几年下来，3 g 并 没有如当初想象的那样发展顺利，相反，多的却是磕磕绊绊，甚至有些运营商因 为发展3 g 而面临破产的境地。于是，很多人开始怀疑是否真的有必要发展3 g ， 更多的人开始怀疑现在推出3 g 的时机是否合适。曾经热情高涨的3 g 似乎 在“退烧”。 1 2 13 g 在欧洲 欧洲是全球手机平均普及率最高的一个地区，无论是运营商还是设备制造商 都曾经对3 g 抱以了极大的热忱。然而，现在好多的欧洲移动运营商却迟迟不肯 推出3 g 。造成这种局面的主要原因是它们再也不敢贸然地推出有可能为它们带 来沉重经济负担的新业务，已有豹巨额许可证费和投资费用支出已经让它们喘不 过气来。 据统计，整个欧洲电信业2 0 0 0 年年底的债务总额高达2 5 1 0 亿欧元，德国、 英国、法国、荷兰等国电信公司的资本负债率达到1 2 0 2 l o 。仅德国电信 一家在2 0 0 1 年8 月份就损失2 0 0 亿欧元，累计负债达5 0 0 多亿美元。另外英国 电信负债4 3 0 亿美元，法国电信负债6 0 0 多亿美元。 这些巨额负债中有很大一部分来自于许可证费。前两年，欧洲政府将3 g 频 率许可证通过拍卖形式抬到天价出售。据统计，2 0 0 0 年，欧洲的电信公司光在 3 g 频段拍卖中就花掉了1 0 0 0 亿美元。单单在德国，频率许可拍卖便达到5 0 多 亿欧元，平摊到每个国民身上，每个人为此承担近1 0 0 0 美元。 下表列出了欧洲各国在3 g 牌照发放上的一些情况。 北京邮电大学硕士学位论文 国家牌照数目发牌方式中请发照时间筹集资金( 亿美元) 奥地利 6 拍卖2 0 0 0 1 18 3 比利时 4 拍卖 2 0 0 134 5 0 2 丹麦 4 拍卖2 0 0 1 第一季 1 5 9 法国 4 拍卖 2 0 0 11 2 6 爱尔兰 4 直接指定 2 0 0 1 4 1未定 意大利5拍卖2 0 0 0 1 0 1 1 1 2 挪威 4 直接指定 2 0 0 0 1 1 1不详 波兰 5 拍卖 2 0 0 0 1 25 4 6 葡萄牙 4 不详2 0 0 0 8 1不详 瑞典 4 拍卖 2 0 0 0 1 1 1不详 荷兰5拍卖2 0 0 0 75 9 亿荷兰盾 瑞士4拍卖2 0 0 0 1 2 6i j 3 2 英国 5 拍卖2 0 0 0 4 1 3 5 0 德国 6 拍卖 2 0 0 0 8 14 6 1 7 表l lg t 洲3 g 牌照发放情况 许可证上的巨额支出同时影响了其对网络的投资，从而产生了连带效应。巨 额的许可证费和投资费用同时还给一些电信企业带来了严重的后果，如德国电信 公司( m o b i l ec o r n ) 。由于持有其2 8 5 股份的大股东法国电信放弃对其的 援助计划，不再对其注入资金，使得德国政府不得不拿出4 亿欧元来帮助其渡过 破产的难关。可见，发展3 g 的正面效果尚未出现，而负面效果已经使一些企业 受到重创。 总体来看，现在大部分的欧洲电信运营商对发展3 g 仍持观望态度。它们这 样做是完全有道理的，一方面，企业本身背负沉重债务，且现在全球经济不景气， 资本市场疲软；另一方面，3 g 的市场前景仍需得到进步确认。 1 2 23 g 在日本 3 g 服务在日本推出一年多了。从发展3 g 业务的用户背景来看，日本人口 共有1 2 5 亿，而其中移动用户就有7 0 7 0 万，手机市场普及率高达6 0 ，良好的 用户群基础为发展3 g 业务提供了广阔的前景。 据统计，在全日本7 0 0 0 多万移动用户中，已经有5 4 6 5 万用户开始付费使用 无线互联网业务，其中d o c o m o 于1 9 9 9 年推出的i - m o d e 用户有3 3 4 9 万，k d d i 和j - p h o n e 无线互联用户分别为1 0 5 1 万和1 0 6 5 万。 同本作为3 g 的积极倡导者，在3 g 技术的研发和试验上做了大量工作。2 0 0 1 年1 0 月，n t t d o c o m o 在全球第一家匆忙推出第三代手机业务“f o m a ”。然而， 北京邮电大学硕士学位论文 作为日本电信业的鼻祖，n t t d o c o m o 公司的f o m a 业务用户增长并不尽如人 意，直到2 0 0 2 年6 月底，签约用户只有1 1 万。在此之前，它曾凭借着i - m o d e 红遍全球，并且获得了巨大的成功。 然而这次，f o m a 的推出并没有重复以前的光辉历史。2 0 0 1 年5 月，在它 推出试用服务的第二天便出现了技术故障，最后花了1 8 个小时才得以修复。这 不禁让人们对其系统的稳定性产生了怀疑。 由于d o c o m o 推出3 g 业务所采用的w c d m a 技术，技术标准尚未定型， 老有改动，因而这对产业链上的设备制造商和手机生产厂商都造成了波动影响。 另外，手机价格较贵，机型较大，而且电池待机时间很短，信号的覆盖区域 也很小，造成了用户的很大不满。 由英国沃达丰控股的j p h o n e 公司于2 0 0 2 年6 月开始其3 g 业务。与此同 时，日本k d d i 公司也于2 0 0 2 年4 月1 日开始了基于c d m a l x 的准3 g 业务， 准备积极向c d m a 2 0 0 0 过渡。 这三家移动运营商的相关对比如下： 采用标准通信速度手机售价月租费业务特点 n r rd o c o m ow c d m a 3 8 4 k b p s 4 万6 万日元1 5 万日元可视电话业务 k d d ic d m a l x 1 4 4 k b p s 2 万日元7 8 0 0 日元 g p s j - p h o n ew c d m a 3 8 4 k b p s 尚未公布 可以说，日本3 g 的业务已经展开，但由于基础网路投资较大，手机昂贵 业务应用类型较少，整个3 g 的业务发展不尽人意。 1 2 33 g 在韩国 在上世纪九十年代初，韩国选择了c d m a i s 一9 5 作为自己的运营标准，从而 开始了在国际上年轻的c d m a 技术向成熟化g s m 系统的挑战。经过近1 0 年的 发展后，韩国的窄带c d m a 已经成为成熟的商业体系。 目前，韩国有4 6 0 0 万人口，2 0 0 1 年底固定电话用户达2 3 0 0 万，但c d m a 移动通信用户已达3 0 3 0 万。移动电话用户已经大大超过了固话用户，移动电话 普及率已达到6 2 3 ，成为全球最大的c d m a 商用网路。目前，韩国移动因特 网用户数超过1 6 2 0 万。 经过合并后，韩国目前有3 个全国范围的移动运营商。其中s k t 是全国最 大的移动运营者，占有全国5 0 以上的份额，另外两家运营商是频段分配在 1 8 0 0 p c s 的k tf r e e t e l 和l g 电信，分别拥有频谱2 0 m h z ( 1 4 个c d m a 载波) 和1 0 m h z ( 7 个载波) 。 韩国既是世界上最早全面采用c d m a 移动通信技术的国家，也是c d m a 应 用最成功的国家。早在2 0 0 2 年世界杯期间，移动通信网络已经全面升级到c d m a 1 x ，s k 电信( s k t ) 和韩国电信( k t ) 公司分别推出了准3 g 商用试验，并且 韩国各大通信公司都以最先进的c d m a 网络和丰富多彩的业务为世界杯提供了 优质的服务。目前，韩国f 在积极研发3 g 下的新应用。比如，手机信用卡和电 北京邮电大学硕士学位论文 子地图等。 然而，就韩国各大运营商对3 g 标准的选择来看，却是另外一番景象。早在 2 0 0 0 年末的时候，上述两大韩国移动通信运营商s k t 和k t 就已经从政府手中 买到了众人瞩目的3 g 牌照。令人惊讶的是，这次韩国政府颁发的3 g 牌照采用 的是欧洲标准，即w c d m a ，而非韩国一向支持的c d m a 2 0 0 0 。这样一来，韩 国国内三家第三代移动运营商中就有两家采用w c d m a ，而采用c d m a 2 0 0 0 的 就只有l g 电信一家。 因此，韩国在c d m a1 x 系统之后，3 g 将向何处发展，仍尚无定论。最近， 韩国信息与通信部部长已经宣布，韩国决定将w o c d m a 网络推出3 g 无线通信 服务的最后期限推迟至2 0 0 3 年以后。显然，在有3 g 服务发展样板之称的韩国， 3 g 服务的发展也存在有一些缺憾。 1 3 小结 总结起来说，尽管目前全球第三代移动通信的各项研发工作仍在积极进行， 但是其在世界范围内的商用日程已被全面推迟，这主要是多种因素综合作用的结 果： 1 )市场尚不成熟，高速移动多媒体业务的商务模型还在探索之中，还 需要一个时期的准备： 2 )终端技术尚需进一步发展； 3 ) 标准制定工作的推迟影响了设备的研发进度； 4 )国际经济大环境不景气，从而从资本市场上对3 g 产生影响。 人们在期待3 g 的同时，也开始用更理性、更全面的视角来看待3 g ，以免重 蹈覆辙。他们除了关心技术因素外，更多地开始关注市场、经济等其他非技术性 因素。 ， 尽管3 g 目前进展迟缓，但是，3 g 商用的推迟反映了其本身发展的客观规律， 人们没有理由为此而悲观失望。 与此同时，3 g 的全面推迟也给3 g 标准中的“后来者”t d s c d m a 带 来了前所未有的赶超和发展的机遇，为将来能够登上国际3 g 舞台提供了时间上 的保证。 中国作为目前国际上最具市场潜力的国家，它对发展3 g 的策略以及对标准 的选择无疑牵动着全球的目光，中国巨大的移动通信市场将成为国际上所有3 g 技术研发机构、生产厂商和运营商向往的目标。中国对3 g 标准的选择将对世界 3 g 发展进程产生巨大的影响。因此，在全球3 g 商用进程推迟的大背景下，开 始有更多的关注和目光投向中国，以期望获得市场先机，在中国未来3 g 市场这 块大蛋糕中能切得一块。 同时，作为3 g 的标准之一叫d s c d m a 的提出国，中国在t d s c d m a 上如何作为，在未来一段时间内也将成为新的关注热点。 北京邮电大学硕士学位论文 二、t d s c d m a 发展现状 t d s c d m a 作为中国自主提出的3 g 标准，经i t u 批准并确认为3 g 主要技 术标准之一后，得到了全世界范围内众多厂商和研发机构的积极投入，主要包括 大唐电信、德国西门子公司、丹麦r t x 公司、华为、中兴等。经过几年的努力， 到目前为止，无论在终端还是系统研发等技术环节上都已经取得了重大的成果。 2 1t s m 标准简介 t s m 系统是在g s m 核心网络支持下的t d s c d m a 系统。其标准基于 t d s c d m a 标准，但又不同于t d s c d m a 标准。两者在物理层的基本结构上 保持一致。而在高层，t s m 规范向g s m 标准靠拢，t d - s c d m a 标准与3 g p p 保持一致。 t s m 的核心思想就是在现有的g s m 网络中，用t d - s c d m a 技术来提供第 三代移动通信业务，以实现g s m 向3 g 的平滑过渡。一方面利用第三代移动通 信的频谱来解决g s m 系统容量的不足，特别是在高密度用户区容量不足的问题， 另一方面可以为用户提供第三代移动通信业务，即在初期实现高达3 8 4 k b i t s 的 各种速率的数据业务。而提供高速数据业务，是第三代移动通信系统区别于第二 代移动通信系统的典型特征之一。 引入t s m 系统及其标准的初衷是为了实现由第二代的g s m 网络到具有我 国自主知识产权的第三代移动通信系统t d s c d m a 的平滑过渡，同时也为2 0 0 2 年末开始的t d s c d m a 系统现场试验提供一个标准。 我国的第二代移动通信系统主要采用的是g s m 系统，目前拥有世界上最大 的g s m 网络。面对庞大的g s m 网络和用户数，如何平稳地向第三代移动通信 系统过渡，这是国内乃至世界上每一个移动运营商都将面临的问题。直接建立一 个全薪的三代网络，其投资将是十分巨大的。 1 9 9 9 年1 1 月底召开了由信息产业部中国电信科学技术研究院、重庆邮电学 院及其他一些通信企业参加的“由g s m 向t d s c d m a 过渡”的研讨会。会上 确定了在完成t d s c d m a 国际标准的同时，制定一套可在g s m 网上运行 t d s c d m a 技术的标准，并将其命名为t s m 标准( t d - s c d m as y s t e mf o r m o b i l e ) 。这一标准于2 0 0 0 年初在中国无线通信标准研究组( c w t s ) 立项。 目前，主要的技术文稿都已经在c w t si 作组会议上提交并获得全会通过。 作为中国标准，t s m 系统规范已由c w t s 正式发布，该标准目前已受到众多通 信公司的关注。 1 0 - 北京邮电太学硕士学位论文 2 2t s m 演进方案 t s m 标准中规定的系统网络结构如图2 1 所示 u i _ + 豳2 1 ：t s m 系统国络结构国 图中各部分说明如下： 1 )基站控制器( b s c e ) ，它是在保持原g s m 的b s c 硬件不变，仅对 软件进行修改而成的。修改的主要目的是为了把原g s m 的资源描 述映射到t d - s c d m a 的资源表中。这种映射在高层信令中将对无 线资源控制子层( r r c ) 的协议造成影响，而其上层m m 、c m 和 下层d l 层都不受影响。 2 ) a 接口和g b 接口，它们与g s m 系统完全相同，不需任何改动，这 就意味着b s c e 可以直接和g s m 系统的m s c 和s g s n 相连。 3 )b t s c ，它是一个基于t d s c d m a 物理层标准的基站。在此基站中， 所有t d s c d m a 的核心技术都得到采用，如使用智能天线来实现 空间波束赋形，以降低系统成本和提高系统容量；使用同步c d m a 技术等等。 4 )b s c e 和b t s c 之间的a b i s + 接口，它在g s m 的a b i s 接口标准上进 行了升级，其目的是为了支持高速数据业务的传输。 5 )双模终端u e ，它可以工作在g s m 系统和t s m 系统，以t s m 系统 优先。 6 ) 空中接口u u 的物理层在底层( 如射频、子帧结构、时隙结构及主 要的物理信道) 和t d s c d m a 标准相同，其第二和第三层结构则 主要基于g s m 标准。 根据t s m 标准，本着减少风险和首期投资的目的，各主要研发机构设计了 一份完整的与现有g s m g p r s 系统平滑过渡的实际方案，并得到了广泛的认可， 该方案分两个阶段进行： 一、在现有的g s m 网络中增建仍s c d m a 基站 在用户集中的地区的g s m 基站中增建t d s c d m a 的基站，基站控制器使 用g s m 和t d s c d m a 共用的增强型基站控制器，不需要增建机房和配置其他 设备，也不需要进行频率规划，相邻小区可以使用相同频率，每个小区内可以根 据用户密度使用多个载频。用户使用t d s c d m g s m 双频双模终端，在 t d s c d m a 基站覆盖范围内提供3 g 业务，在覆盖范围外使用g s m 系统。由于 由卤 北京邮电大学硕士学位论文 t d s c d m a 系统的频谱利用率为g s m 系统的3 5 倍，建立t d s c d m a 基站， 利用第三代频谱，可以解决g s m 系统容量不足的问题，同时又满足了用户密集 区的移动通信的需要，还可为部分用户提供第三代业务，为今后全网进入第三代 打下基础，按照这样的规划，第三代移动通信的覆盖范围可逐步扩大到城市一级。 图2 2 为g s m t d s c d m a 的组网方式。 二、过渡蓟第三代移动通信两终 预计，从2 0 0 4 起，第三代移动通信系统将开始进入高速发展的阶段，全面建 设第三代移动通信的核心网络，此时的第三代核心网络可同时支持第二代的 g s m 网及第三代的t d d 系统或f d d 系统。网络中投资最大的b t s 部分已经在 第一阶段建设完毕，唯一需要投入的费用是不同系统接入第三代核心网的接口软 件的升级，第二代的g s m 系统仍然可以工作，只是不再发展，而第三代系统将 迅速发展并最终完全取代第二代系统。 我国提出的t d s c d m a 标准在网络上充分考虑到与第二代g s m 的兼容性， 在技术上也考虑与g s m 双模切换兼容向t d s c d m a 体制第三代系统演进，一 开始就