（电路与系统专业论文）自适应双工技术研究[电路与系统专业优秀论文].pdf

自适应双工技术研究 摘要 随着通信技术的发展，移动通信网络与其它网络，特别是互联网 的结合日益紧密，提高了用户对下行的数据传输的需求，导致了上下 行链路传输速率的非对称特性。不仅如此，在电磁辐射限制的约束下， 上下行的传输速率也具有显著的非对称特性，通过上下行链路电磁辐 射对人体s a r 值的计算对比表明：在电磁辐射影响的限制下，上行链 路的传输速率是受限的，而下行链路的传输速率远远大于上行链路。 因此，考虑电磁环境与健康的限制条件的单用户的上下行链路容量的 非对称性也将成为未来移动通信系统的显著特点。 自适应技术可以根据信道、业务要求的变化改变系统中的某些参 数，进而提高频谱利用率。目前的自适应技术主要是指链路自适应， 系统根据单条链路的信道的传输环境以及剩余资源，通过自适应技术 来提高单用户的吞吐量。本文提出了双工自适应的概念，双工自适应 就是指移动通信系统根据不同方向链路的业务种类、总量、长期统计 以及瞬态特性，而动态调节上下行链路的资源分配，以适应未来移动 通信系统的非对称特性。 目前人们只是在t d d 模式下研究双工自适应技术，t d d 自适应技 术是指时分双工系统中的上下行时隙切换点是可变的，可以根据业务 的情况动态的调整上下行时隙的分配，从而灵活的为上下行分配资源。 由于可变切换点会带来交叉时隙干扰，因此解决可变切换点中的交叉 时隙干扰问题成为t d d 自适应技术的关键。本文提出了一种基于隔离 区域的移动台间干扰解决方案一i r i m ( i s o l a t e d r e g i o ni n t e r f e r e n c e m i t i g a t i o n ) ，在该方案中隔离区域是由移动台接收到的导频信号差值来 确定。在论文中对该方案进行了仿真验证，仿真结果表明该方案可以 很可靠地实现移动台之间的交叉时隙干扰的隔离，而且隔离区域比其 它方法的要小，对交叉时隙的覆盖影响小。 本文认为在f d d 模式下同样可以实现双工自适应技术，但是f d d 模式下的双工自适应技术有其特有的设计方法，诸如带宽的非对称性、 业务的非对称性以及传输能力的级联问题等等。文中提出了一种新型 的自适应非对称频分双工技术a f d d ( a s y m m e t r i cf r e q u e n c y d i v i s i o nd u p l e x ) 。a f d d 系统根据业务的实际情况确定上行( 下行) 单位带宽，将上行( 下行) 频率按上行( 下行) 单位带宽分成多个频 i l 点，所有上行( 下行) 频点组成上行( 下行) 频率池，每个小区根据 业务的实际情况，动态使用频率池中的频点。a f d d 兼具t d d 与对称 型f d d 的优点，能够灵活的为上、下行链路分配资源，更好的适应未 来移动通信系统的非对称特性，同时它又具有鲁棒性好，覆盖面积广 等优点。 结合c d m a 技术，本文分析了a f d d c d m a 在系统容量和覆盖 等性能上的提高，并分析了其无线资源管理算法，得出了适应 a f d d c d m a 系统的接入控制算法最优信噪比接入，并在文中对其进 行了仿真验证。o f d m 技术被认为是未来移动通信的核心技术，本文 结合o f d m a 技术，分析了a f d d 0 f d m a 相对于f d d o f d m a 提高 了系统容量，降低了阻塞率。论文中对系统容量和阻塞率进行了合理 的数学推导，证明了系统容量和阻塞率都有性能的提高。 关键字：非对称传输，双工技术，自适应双工技术，移动通信系统 i l i r e s e a r c ho n t h ea d a p t i v ed u p l e x t e c h n i q u e a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m m u n i c a t i o n st e c h n i q u e s t h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nc o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k sa n do t h e rn e t w o r k se s p e c i a l l yi n t e m e t h a sb e c o m em o r ea n dm o r ec o m p a c t ，w h i c he n h a n c et h eu s e r sd e m a n do f d o w n l i n kt r a n s m i s s i o nd a t aa n dm a k er a t eo ft h eu p l i n ka n dd o w n l i n k b e c o m ea s y m m e t r i c b e s i d e st h a t ，u n d e rt h er e s t r i c t i o no fe l e c t r o m a g n e t i c r a d i a t i o n ，t h er a t eo fu p l i n ka n dd o w n l i n ka r ea l s oa s y m m e t r i c b yt h e c a l c u l a t i o no fh u m a n ss a rw h i c hi sc a u s e db yu p l i n ka n dd o w n l i n k e l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o n i ts h o w st h a t ：u n d e rt h er e s t r i c t i o no f e l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o n ，t h eu p l i n kt r a n s m i s s i o n r a t ei s l i m i t e d ；t h e d o w n l i n kr a t ei sm u c hh i g h e rt h a nt h a to fu p l i n k s o t h ea s y m m e t r i c c h a r a c t e r i s t i cb e t w e e nu p l i n ka n dd o w n l i n kf o ro n eu s e rw h i c ht a k e r e s t r i c t i o no fe l e c t r o m a g n e t i cs u r r o u n d i n ga n dh u m a nh e a l t hi n t oa c c o u n t w i l lb ev e r yi m p o r t a n ti nt h ef u t u r ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m a d a p t i v et e c h n i q u ec h a n g et h es y s t e m sp a r a m e t e ra c c o r d i n gt ot h e c h a n n e lc o n d i t i o na n ds e r v i c ed e m a n dt oi r e p r o v et h ee m c i e n c yo f f r e q u e n c yu s a g e n o w a d a y s ，a d a p t i v et e c h n i q u em a i n l yc o n c e m sa b o u t l i n ka d a p t i v e ，i nw h i c ht h es y s t e ma d o p tt h ea d a p t i v et e c h n i q u ea c c o r d i n g t ot h ec h a n n e lc o n d i t i o na n dr e s o u r c eo fs i n g l et r a n s m i s s i o nl i n kt o i m p r o v e t h et h r o u g h p u to fs i n g l eu s e r d u p l e xa d a p t i v ei si n t r o d u c e di nt h i s a r t i c l e ，i ti sm e a n st h a tt h es y s t e ma l l o c a t e st h er e s o u r c et ou p l i n ka n d d o w n l i n kd y n a m i c a l l ya c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co fd o w n l i n ka n d u p l i n k t os u i tt h e a s y m m e t r i c c h a r a c t e r i s t i co ff u t u r em o b i l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m n o w a d a y sp e o p l em a i n l yc o n c e r na b o u td u p l e xa d a p t i v et e c h n i q u eo f t d d ，t h es w i s hp o i n to ft d da d a p t i v et e c h n i q u ei sv a r i a b l e ，t h et d d a d a p t i v et e c h n i q u e c a na l l o c a t et h es l o to fu p l i n ka n dd o w n l i n k d y n a m i c a l l ya c c o r d i n gt ot r a f f i cc o n d i t i o n s b u tt h ev a r i a b l es w i t c hp o i n t m a yc a u s ec r o s s e ds l o ti n t e r f e r e , s oh o w t oa v o i dt h ec r o s s e ds l o ti n t e r f e r e i st h ek e yt e c h n i q u eo ft d da d a p t i v et e c h n i q u e t h i sa r t i c l ei n t r o d u c ea s c h e m e i r i m ( i s o l a t e d r e g i o n i n t e r f e r e n c e m i t i g a t i o n ) t o s o l v et h e c r o s s e ds l o ti n t e r f e r e n c eb a s e do ni s o l a t e da r e a t h ei s o l a t e da r e ai s d e t e r m i n e db yd i f f e r e n c eo fp i l o ts i g n a l i nt h i sa r t i c l e ，s i m u l a t i o ni sd o n e t op r o v et h i ss c h e m e t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o w st h a ti tc a na v o i dt h e c r o s s e ds l o ti n t e r f e r e n c eo fm o b i l es t a t i o n se f f i c i e n t l ya n dt h ei s o l a t e da r e a i ss m a l l e rt h a no t h e rs c h e m e s ，1 1 a t sm o r e i tc a u s e sl i t t l ei n f e c t i o n st o c o v e r a g eo f c r o s s e ds l o t b e s i d e st d da d a p t i v et e c h n i q u e t h ef d da d a p t i v et e c h n i q u ei sa l s o r e a s o n a b l e b u tt h ef d da d a p t i v eh a si t ss p e c i a ld e s i g nm e t h o ds u c ha s a s y m m e t r i cb a n d w i d t h a s y m m e t r i cc h a r a c t e r i s t i e so fs e r v i c e t h i sa r t i c l e i n t r o d u c e san o v e la d a p t i v ea s y m m e t r i cf r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x a f d d a l l o c a t et h eu p l i n k ( d o w n l i n k ) b a n d w i d t ha c c o r d i n gt ot h es e r v i c e c i r c u m s t a n c e ，i t d i v i d et h e u p l i n k ( d o w n l i n k ) f r e q u e n c yi n t o s e v e r a l f r e q u e n c yp o i n t s ，a l lt h eu p l i n k ( d o w n l i n k ) f r e q u e n c yp o i n t sm a k eu p u p l i n k ( d o w n l i n k ) f r e q u e n c yp o o l ，e a c hc e l l u s et h e f r e q u e n c yp o i n t s d y n a m i c a l l ya c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls e r v i c ec i r c u m s t a n c e a f d dh a st h e a d v a n t a g e so ft d da n df d d ，i tc a na l l o c a t et h eu p l i n ka n dd o w n l i n k f r e q u e n c yr e s o u r c ef l e x i b l yt os u i tt h ea s y m m e t r i cc h a r a c t e r i s t i co ft h e f u t u r em o b i l ec o m m u n i c a t i o n ss y s t e m 。i ta l s oh a st h ea d v a n t a g e ss u c ha s s t r o n gr o b u s t n e s s ，w i d ec o v e r a g e c o m b i n i n gw i t hc d m a t h i sa r t i c l ea n a l y z et h ei m p r o v e m e n to f a f d d c d m at of d d c d m ai nt h ea r e ao fs y s t e mc a p a b i l i t ya n d c o v e r a g e w - e a l s o a n a l y z et h e r a d i or e s o u r c e m a n a g e m e n to f a f d d c d m a a n dp r o v et h ec a l la c c e s sc o n t r o lm e t h o d s n rb a s e d a c c e s sc o n t r o li sm o s ts u i t a b l et oa f d d c d m as y s t e mb ys i m u l a t i o n a s t h eo f d mi st h ec o r et e c h n i q u eo ff u t u r em o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ， t h i sa r t i c l ea l s oa n a l y z e si m p r o v e m e n to f a f d d 0 f d m at of d d o f d m a i nt h ea r e ao fs y s t e mc a p a b i l i t y , a f d d o f d m ar e d u c et h eb l o c kr a t e c o m p a r et of d d 0 f d m aa n di ti sp r o v e db ym a t h e m a t i c sa n a l y s i s k e yw o r d s ：a s y m m e t r i ct r a n s m i s s i o n ，d u p l e x t e c h n i q u e ，a d a p t i v e d u p l e xt e c h n i q u e ，m o b i l ec o m m u n i c a t i o n ss y s t e m v 北京邮电大学博士研究生学位论文 a c d m a a c i a c k a f d d a m c a m p s a r q b p s k c a c c c i c c t i c h c d m a c q i c s d c a d l d s s s d w p t s e a e d g e f c c f d d f d m a f e c f h g p g p r s g p s g s m h a r q h s d p a 英文缩写词汇表 a s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l f i p l e a c e c s s 异步码分多址 a d j a c e n tc h a n n e li n t e r f e r e n c e邻近信道干扰 a c k n o w l e d g ec h a r a c t e r 确认字符 a s y m m e t r i cf r e q u e n c yd u p l e xd i v i s i o n非对称频分双工 a d a p t i v em o d u l a t i o na n dc o d i n g 自适应调制和编码 a d v a n c e dm o b i l ep h o n es y s t e m 先进移动电话系统 a u t o m a t i cr e p e a t r e q u e s t自动重传请求 b i n a r yp h a s es h i f tk e y i n g 二相移相键控 c o n n e c t i o na d m i s s i o nc o n t r o l 呼叫接纳控制 c o c h a n n di n t e r f e r e n c e 同信道干扰 c o d e dc o m p o s i t et r a n s p o r tc h a n n e l编码合成传输信道 c o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s 码分多址接入 c h a n n e lq u a l i t yi n d i c a t o r 信道质量指示 c i r c u i ts w i t c h e dd o m a i n 电路交换域 d y n a m i cc h a n n e la l l o c a t i o n 动态信道分配 d o w n l i n k 下行 d i r e c ts e q u e n c es p r e a ds p e c t r u m 直接序列扩频 d o w n l i n kp i l o tt i m es l o t 下行导频时隙 e l e c t r o m a g n e t i ca s y m m e t r y电磁非对称 e n h a n c e dd a t ar a t e sf o rg s me v o l u t i o n 增强数据速率业务 f e d e r a lc o m m u n i c a t i o n s c o m m i s s i o n 美国联邦通信委员会 f r e q u e n c y d i v i s i o nd u p l e x 频分双工 f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s 频分多址接入 f o r w a r de r r o rc o r r e c t i o n 前向纠错编码 f r e q u e n c yh o p p i n g 跳频扩频 g u a r dp e r i o d保护间隔 g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e 通用分组无线业务 g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m 全球定位系统 g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 全球移动通信系统 h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t混合自动重传请求 h i g hs p e e dd o w n l i n kp a c k e ta c c e s s 高速f 行分组接入 北京邮电大学博士研究生学位论文 h s d s c h h s s c c h h s s i c h i c p i r i m i s p 盯u l m d s l o s l t e m a c m c s m i m o m m d s n i s d n n l o s n m t o f d m o f d m a 0 s i o v s f p d c p n p s q a m q o s q p s k r c p c r c p t r n c s a s a r s a w s c d m a h i g hs p e e dd o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l 高速下行共享信道 h i 曲s p e e ds h a r e dc o n t r o lc h a n n e l高速共享控制信道 h i 曲s p e e ds h a r e di n f o r m a t i o nc h a n n e l高速共享信息信道 i n t e r n e tc o n t e n tp r o v i d e r 网络内容提供商 i s o l a t e d r e # o ni n t e r f e r e n c em i t i g a t i o n 基于隔离区域的交叉时隙干扰 消除 i n t e m e ts e r v i c ep r o v i d e r 网络服务提供商 i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n 国际电信同盟 l o c mm u l t i p o i n td i s t r i b u t es e r v i c e 本地多点分配业务 l i n eo f s i g h t 视距 l o n gt e r me v o l u t i o n 长期演进计划 m e d i a a c c e s sc o n t r o l 媒体接入控制 m o d u l a t i o na n dc o d i n gs c h e m e 调制和编码方案 m u l t i p l ei n p u tm u l t i p l eo u t p u t 多路输入多路输出 m i c r o w a v em u l t i p o i n td i s t r i b u t i o ns y s t e m s微波多路分配系统 n a r r o w b a n d - i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i # t a ln e t w o r k窄带综合业务数字网 n o nl i n eo f s i g h t 非视距 n o r d i cm o b i l et e l e p h o n es y s t e m 北欧移动电话系统技术 o r t h n g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 正交频分复用 o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s正交频分多址接入 o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t开放式系统互连 o r t h o g o n a lv a r i a b l es p r e a d i n gf a c t o r 正交扩频因子码 p e r s o n a ld i # t a lc e l l u l a r 个人数字蜂窝 p s e u d on o i s ec o d ep n 码 p h y s i c a ls l o t 物理时隙 q u a d r a t u r e a m p l i t u d em o d u l a t i o n 正交幅度调制 q u a l i t yo fs e r v i c e 服务质量 q u a t e r n a r yp h a s es h i f tk e y i n g 四相移相键控 r a t ec o m p a t i b l ep u n c t u r i n gc o n v o l u t i o n a lc o d e s 速率适配打孔卷积码 r a t ec o m p a t i b l ep u n c t u r i n gt u r b oc o d e s 速率适配打孔t u r b o 码 r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r无线网络控制器 s e r v i c ea s y m m e t r y 业务非对称 s p e c i f i ca b s o r p t i o nr a t e 吸收比率 s t o p a n d w a i t 停止等待 s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s 同步码分多址 1 1 0 北京邮电大学博士研究生学位论文 s n r s i g n a l - t o - n o i s er a t i o 信噪比 s p s w i t c h i n gp o i n t 切换点 s rs e l e c t i v er e p e a t 选择重复 s s l s e c u r i t ys o c k e tl a y e r加密套接字协议层 t a c st a c t i c a la i rc o n t r o ls y s t e m 战术空军控制系统 t d dt i m ed i v i s i o nd u p l e x 时分双工 t d m at i m ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s 时分多址接入 t d s c d m at i m ed i v i s i o ns y n c h r o n o u sc d m a 时分同步码分多址接入 t f c i t r a n s p o r tf o r m a tc o m b i n a t i o ni d e n t i f i e r 传输格式合成指示 t ht i m eh o p p i n g 跳时扩频 t p c t r a n s m i s s i o np o w e rc o n t r o l发射功率控制 u eu s e re q u i r m e n t 用户终端 u l u p l i n k 上行 u m t su n i v e r s a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m 通用移动通信系统 u p p t su p l i n kp i l o tt i m es l o t 上行导频时隙 u t r au n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i oa c c c s s 通用地面无线接入 w c d m aw i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s 宽带码分多址接入 w l a nw i r e l e s sl o c a l a r e an e t w o r k 无线局域网 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不窖之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：燃幺勤日期：2 垒! 立窆 | 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅； 学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制 手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本 学位论文不属于 本人签名： 导师签名： 书。 日期： 日期： 北京邮电大学博士研究生学位论文 第一章绪论 1 1 移动通信系统的发展 移动通信系统的产生可以追溯到1 9 世纪中叶。1 8 7 3 年m a x w e l l 创立著名的麦 克斯韦方程组并推论出随时间变化的电磁场将以光速在真空里传播。1 8 8 8 年h e r t z 用实验方法证明两点间可以发射和检测电磁波，证实了m a x w e l l 对电磁波的预言。 m a r c o n i1 8 9 6 年用他研制的设备在相距3 公里的情况下实现了无线通信，1 8 9 7 年进行横跨布里斯托尔海峡的无线电通信取得成功，1 8 9 8 年1 月，通信距离达到 2 0 海里；1 8 9 9 年，在英国南福兰角建立了第一个无线电报站，同年在英国军舰上， 已能在相距7 5 英里间交换信息。1 9 0 1 年在加拿大纽芬兰岛与英格兰波德胡之间进 行了相距3 5 4 0 公里横跨大西洋莫尔斯电码的发射和接收试验。 1 9 0 3 年，英国海军建立了6 个海岸电台，并在2 6 艘军舰上安装了无线电台。 1 9 1 0 年，德国建立了高功率无线电台，可以和全球的殖民地相互通信。法国也利 用艾菲尔铁塔，与法属西非进行无线电联系。1 9 1 9 年，美国进行了岸船移动通信 试验。1 9 2 8 年美国底特律警察局引入移动通信装备。1 9 2 9 年在4 2 m h z 和8 7 m h z 频率上使用调幅技术实现了商用服务。1 9 3 4 年全美警察部门在5 0 0 0 部警车上装备 了移动通信设备。 第二次世界大战加速了无线电系统的发展。1 9 4 6 年，美国在圣路易斯建立了 第一商用移动电话系统，同一年底就在全美发展到2 5 个城市，它使用了1 5 0 m h z 的调频传输，信道带宽为1 2 0 k h z 。在欧洲，德国、法国等国家随后也陆续发展了 公用移动电话系统。 2 0 世纪7 0 年代末，随着大规模集成电路、微处理器技术的飞速发展，移动终 端小型化进程已经达到可以方便携带的程度；此外人们已经找到了有限频率资源 的广域覆盖的解决办法。1 9 7 9 年，称之为先进移动电话业务( a m p s ) 的第一个 蜂窝系统在芝加哥建成，1 9 8 0 年在日本建成大容量移动电话系统。紧接着欧洲陆 续也实现了商业系统的部署。这时的移动通信系统被称为第一代模拟移动通信系 统。 我国的移动通信起步于2 0 世纪8 0 年代未，引进的模拟通信系统以t a c s 为主。 北京邮电大学博士研究生学位论文 在移动通信发展的过程中，虽然还曾出现过其它几项技术，尤其是在欧洲，但是 a m p s 、n m t ( 包括n m t 和n m r 9 0 0 ) 和t a c s 当然地成为最为成功的技术。这 些系统也就成为主要的第一代移动通信系统，如表1 1 第一代模拟制式移动通信系 统所示【1 】。 表1 1 第一代模拟制式移动通信系统 制式引入时 双工 多址接入频谱位置信道带应用区域 间( m h z ) 宽 ( k h z ) n t t1 9 7 9f d df d m a4 0 0 8 0 02 5 日本 n m t - 4 5 01 9 8 lf d df d m a4 5 0 4 7 0 2 5北欧4 国 a m p s1 9 8 3f d df d m a 8 2 4 8 9 43 0 北美 e t a c s1 9 8 5f d df d m a 9 0 02 5 英国 c _ 4 5 0 1 9 8 5f d df d m a4 5 0 - 4 6 52 0 1 0 西德、葡萄 牙 n m t 9 0 01 9 8 6f d df d m a 8 9 0 9 6 01 2 5北欧4 国 j t a c s 1 9 8 8f d df d m a8 6 0 9 2 52 5 日本 n a m p s1 9 9 2f d df d m a 8 2 4 8 9 43 0 北美 这时的移动终端体积庞大、沉重，携带并不方便，待机时间短，价格高，不同 移动系统和终端之间不兼容，不通用，用户一般只能在本地使用移动电话；另外， 由于各个国家只在某些大城市实现了有限的网络覆盖，因此也很难实现真正意义 上的随时随地的通信。此外，通话服务费用也较为昂贵，用户群体较小。 尽管这些系统可以传输相对低速率的数据，但它们主要关注的还是语音信号的 传输。 在模拟制式系统中，采用f d m a 实现较为简单，而且在传输过程中采用电路 交换技术完整地使用一个连接( 传输线路) ，因此模拟制式系统的频谱利用率较低。 但是在瑞典、挪威、芬兰和丹麦四国实现了小范围的移动通信系统的统一，四 个国家的用户可以用一个终端在不同的国家和地区实现异地联网通信即具有漫游 功能。北欧国家的成功为同后欧洲统一的移动通信标准g s m 的产生奠定了基础。 在第一代模拟蜂窝移动通信发展的基础上，2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初，人 们又相继提出了各种第二代移动通信技术。第二代移动通信系统是以数字传输、 时分多址或码分多址( c d m a ) 为主体技术，制定了更加完善的呼叫处理和网络 管理功能，克服了第一代系统的不足之处，可与窄带综合业务数字网( n i s d n ) 相兼容，所以比起第一代移动通信系统有着明显的优越性。 2 g 数字移动通信系统与第一代模拟通信系统相比，具有更高的频谱利用率， 北京邮电大学博士研究生学位论文 有利于提高系统容量；能够提供多种业务服务，除了可以传送语音外，还可传送 数据业务，如传真和分组的数据业务等等，提高了通信系统的通用性；由于在数 字通信网络中无论语音、图像或是数据， 抗噪声，抗干扰和抗多径衰落的能力强： 其信息形式都是“二进制数字”，所以2 g 出现多个具有世界影响力的标准，制式 标准逐步统- - n 少数几个标准；多址接入技术包括t d m a 和c d m a ；传输采用电 路交换和分组交换；支持漫游功能；在c d m a 系统中引入话音激活和软切换的技 术；市场规模巨大，用户群落分布广泛，从低端到高端，覆盖用户群越来越大： 移动通信系统已经发展成为跨洲、跨国覆盖的广域网，服务质量非常高，系统结 构也越来越复杂 2 1 。 2 g 系统主要有欧洲的g s m 和北美的c d m a o n e 以及日本的p d c ，其中g s m 和p d c 使用的是t d m a f d d 系统，c d m a o n e 使用的是c d m a f d d 系统。事实 上，除了日本的p d c 以外，其它的2 g 商用系统都已经打破了地域的藩篱，在世 界各地交错分布，经常是在同一个城市会有两种系统并存。g s m 目前占据了全球 最大的商业市场。 在2 g 时代，移动通信系统真正意义上实现了最初的理想：无论何时何地均可 实现便捷的通信。全球用户已经达到了2 0 亿左右，许多发达国家的市场渗透率已 经超过5 0 甚至达到6 0 以上，但是在很多发展中国家仍然有广阔的增长空间。 用户对移动通信系统的需求也不局限于传输语音，无线上网、彩信、音乐等数据 传输开始逐渐显现出其业务价值。在很多用户密度高的地方，2 g 系统已经出现了 频率资源紧缺、数据传输能力较低的问题。2 0 世纪9 0 年代中期，人们将目光转向 第三代移动通信系统( 3 g ) 的研发。 需要说明的是，在2 g 移动通信系统向3 g 演进的过程中，还存在一些过渡型 的移动通信系统，这些移动通信系统被称为2 5 g 移动通信系统，2 5 g 移动通信系 统的目标是为了提高2 g 移动通信系统的数据传输能力。 在2 g 移动通信系统的设计中，传输语音是其首要目标，但随着整个产业的发 展，尤其是以短信为代表的数据业务的成功，人们逐渐意识到数据业务以及互联 网对于移动通信系统的价值。但是2 g 移动通信系统的传输能力实在有限，例如 g s m 只能传输不超过9 6 k b i t s 的业务，这个速度甚至比使用电话拨号上网( 5 6 k b i t s ) 还要慢许多。因此，各个2 g 移动通信系统开始着手推出基于现有2 g 系统 且具有分组传输特性的移动解决方案，其中包括g p r s g s m 、e d g e 和i s 9 5 b 等。 北京邮电大学博士研究生学位论文 第二代移动通信系统的迅猛发展鼓舞了所有的人。人们憧憬着在未来的世界， 大家都可以使用移动通信设备随心所欲、随时随地进行信息的传输，而无需考虑 系统的制式和运营商的网络差异。因此人们认为未来的移动通信系统应当实现技 术上的统一，消除两代系统的不兼容性。9 0 年代后期，国际电联定义了第三代移 动通信系统标准的基本特征： 能够实现多媒体通信； 可以实现手机间的高质量图像、视频通信，可以高速、高效地访问公网和专网 的信息和业务； 载波频率在2 g h z 附近； 先后有1 0 种标准被国际电联采纳。但这些标准在标准化过程中，有的逐渐消 亡，有的归并到其它标准中。最后形成两大标准体系：欧洲和日本的u m t s ( 并 不是说没有北美的公司参与) ，北美的c d m a 2 0 0 0 。这两个标准体系又各自形成自 己的技术标准组织：3 g p p 和3 g p p 2 。这些标准组织包括了各地区、各国的标准化 组织、运营商和制造商。如果说，1 g 、2 g 系统是由制造商主导技术和市场的开发， 那么3 g 则是运营商和制造商共同主导的产物。我国的t d s c d m a 准确的讲应当 是一种在3 g p p 下的无线接入方案，除了空中接口的无线接入技术不同以外，它的 r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l e r ) 和核心网等与u m t s 相同。将会应用在中国的3 g 候选方案应当是u m t s f d d 、t d s c d m a t d d 和c d m a 2 0 0 0 l x ，f d d 。3 g 系统 在欧美日等国家、地区已经开始较大规模的商业部署。日本n t td o c o m o 的用户 已经数以千万计了。 因为采用c d m a 技术可以很好地实现i m t 2 0 0 0 所规划的性能要求，因此3 g 系统中，主流的移动通信系统即使是存在高通专利威胁地情况下，仍不约而同地 采用了c d m a 作为接入技术的核心