第三代移动通信论文.doc

第三代移动通信系统摘要：第三代移动通信系统目标主要是全球化、综合化和个人化, 其主流制式有三种: 欧洲和日本共同提出的WCDMA- FDD/ TDD、以美国高通为代表提出的cdma2000 和以中国大唐为代表提出的TD- SCDMA。关键词：第三代移动通信IMT- 2000 WCDMA-FDD/ TDD CDMA2000 TD- SCDMA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。第三代移动通信系统的特点是：综合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动卫星、个人通信等各类移动通信功能，提供了与固定电信网络兼容的高质量业务，支持低速率话音和数据业务，以及不对称数据传输。第三代移动通信系统可以实现移动性、交互性和分布式三大业务，是一个通过微微小区，到微小区，到宏小区，直到“随时随地”连接的全球性卫星网络。下面，我们就来总结第三代移动通信的基本特征和它与第二代移动通信系统的基本区别。 1、第三代移动通信的基本特征 （1）具有全球范围设计的，与固定网络业务及用户互连，无线接口的类型尽可能少和高度兼容性； （2）具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性； （3）具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能； （4）具有在2GHz左右的高效频谱利用率，且能最大程度地利用有限带宽； （5）移动终端可连接地面网和卫星网，可移动使用和固定使用，可与卫星业务共存和互连； （6）能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务； （7）支持分层小区结构，也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接； （8）语音只占移动通信业务的一部分，大部分业务是非话数据和视频信息； （9）一个共用的基础设施，可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司； （10）手机体积小、重量轻，具有真正的全球漫游能力； （11）具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数，而不是以距离为收费参数的新收费机制。 2、宽带CDMA与窄带CDMA或GSM的主要区别 IMT-2000的主要技术方案是宽带CDMA，并同时兼顾了在第二代数字式移动通信系统中应用广泛的GSM与窄带CDMA系统的兼容问题。那么，支撑第三代移动通信系统的宽带CDMA与在第二代移动通信系统中运行的窄带CDMA和GSM在技术与性能方面有什么区别呢？ （1）更大的通信容量和覆盖范围。宽带CDMA可以使用更宽的信道，是窄带CDMA的4倍，提供的容量也要比它高4倍。更大的带宽可改善频率分集效果，从而可降低衰减问题。还可为更多用户提供更好的统计平均效果。宽带CDMA的上行链路中使用了相干解调，可提供2-3dB的解调增益，从而有效地改善了覆盖范围。由于宽带CDMA的信道更宽，衰减效应较小，可改善功率控制精度。其上、下行链中的快速功率控制还可抵消衰减，并可降低平均功率水平，从而能够提高容量。 （2）具有可变的高速数据率。宽带CDMA同时支持无线接口的高低数据比特率，其全移动的384kb/s数据率和本地通的2Mb/s数据率不仅可支持普通话音，还可支持多媒体数据，可满足具有不同通信要求的各类用户。由于可变的高速数据率，可通过使用可变正交扩频码，使得发射输出功率的自适应得以实现。应用中，用户会发现宽带CDMA要比窄带CDMA和GSM具有更好的应用性能。 （3）可同时提供高速电路交换和分组交换业务。虽然在窄带CDMA与GSM移动通信业务中，只有也只需要与话音相关的电路和交换。但分组交换所提供的与主机应用始终“联机”而不占用专用信道的特性，可以实现只根据用户所传输数据的多少来付费，而不是像现在的移动通信那样，只根据用户连续占用时间的长短来付费的新收费机制。另外，宽带CDMA还有一种优化分组模式，对于不太频繁的分组数据，可提供快速分组传播，在专用信道上，也支持大型或比较频繁的分组。同时，分组数据业务对于建立远程局域网和无线国际互联网接入的经济高效应用也非常重要。当然，高速的电话交换业务仍然非常适应像视频会议这样的实时应用。 （4）宽带CDMA支持多种同步业务。每个宽带CDMA终端均可同时使用多种业务，因而可使每个用户在连接到局域网的同时还能够接收话音呼叫，即当用户被长时间数据呼叫占据时也不会出现像现在常见的忙音现象。 （5）宽带CDMA技术还支持其他系统改进功能。第三代移动通信系统中的宽带CDMA还将引进其他可改进系统的相关功能，以期达到进一步提高系统容量的目的。具体内容主要是支持自适应天线阵（AAA），该天线可利用天线方向图对每个移动电话进行优化，可提供更加有效的频谱和更高容量。自适应天线要求下行链中每个连接都有导频符，而宽带CDMA系统中的每个区中都使用一个公共导频广播。 无线基站再也不需要全球定位系统来同步，由于宽带CDMA拥有一个内部系统来同步无线电基站，所以不像GSM移动通信系统那样在建立和维护基站时需要GPS（全球定位系统）外部系统来进行同步。因为依赖全球定位系统卫星覆盖来安装无线电基站，在购物中心和地铁等地区会导致实施困难等问题。 支持分层小区结构（HCS），宽带CDMA的载波可引进一种被称为“移动辅助异频越区切换（MAIFHO）”的新切换机制，使其能够支持分层小区结构。这样，移动台可以扫描多个码分多址载波，使得移动系统可在热点地区部署微小区。 支持多用户检测，因为多用户检测可消除小区中的干扰并能提高容量。3、IMT- 2000 的技术要求为实现上述目标, 对其无线传输技术提出了以下要求。( 1 ) 高速传输以支持多媒体业务 室内环境至少2Mbi t / s ; 室外步行环境至少384kbi t / s ; 室外车辆运动中至少144kbi t / s 。( 2 ) 传输速率能够按需分配( 3 ) 上下行连路能适应不对称需求移动通信从第二代过渡到第三代的主要特征是网络必须有足够的频率, 不仅能提供话音、低速率数据等业务, 而且具有提供宽带数据业务的能力。4 、I MT- 2000 提供的业务根据I TU 的建议, I MT- 2000 提供的业务类型分为6 种类型( 1 ) 话音业务: 上下行链路的信息速率都是16kbi t / s , 属电路交换, 对称型业务。( 2 ) 简单消息: 是对应于短信息SMS 的业务, 它的数据速率为14kbi t / s , 属于分组交换。( 3 ) 交换数据: 属于电路交换业务, 上下行数据速率都是64kbi t / s 。( 4 ) 非对称的多媒体业务: 包括中速多媒体业务, 其下行数据速率为384kbi t / s 、上行为64kbi t / s 。( 5 ) 高速多媒体业务: 其下行数据速率为2000kbi t / s , 上行为128kbi t / s 。( 6 ) 交互式多媒体业务: 该业务为电路交换, 是一种对称的多媒体业务, 应用于高保真音响, 可视会议, 双向图像传输等。3G的目标是支持尽可能广泛的业务, 理论上,3G可为移动的终端提供384kbi t / s 或更高的速率, 为静止的终端提供2. 048Mbi t / s 的速率。这种宽带容量能够提供现在2G网络不能实现的新型业务。未来也许会出现一些现在无法想像的业务。5、IMT- 2000 系统的组成I MT- 2000 系统构成如图所示, 它主要由四个功能子系统构成, 即核心网(CN) 、无线接入网(RAN) 、移动台(MT) 和用户识别模块(UI M) 组成。分别对应于GSM系统的交换子系统(NSS) 、基站子系统(BSS) 移动台(MS) 和SI M卡。从图中可以看出, ITU 定义了4 个标准接口, 如下所述。( 1 ) 网络与网络接口(NNI ) : 由于I TU在网络部分采用了“家族概念”, 因而此接口是指不同家族成员之间的标准接口, 是保证互通和漫游的关键接口。( 2 ) 无线接入网与核心网之间的接口(RANCN), 对应于GSM系统的A接口。( 3 ) 无线接口(UNI )( 4 ) 用户识别模块和移动台之间的接口(UI MMT)。与第二代移动通信系统相似, 第三代移动通信系统的分层方法也可用三层结构描述, 但第三代系统需要同时支持电路型业务和分组型业务,并允许支持不同质量、不同速率业务, 因而其具体协议组成较第二代系统要复杂。6、第三代移动通信的主流制式在标准征集的过程中, 世界各国的电信制造商都积极准备, 投入了大量的人力和物力进行开发和研究, 我国也积极探索提出第三代移动通信系统标准提案。经过一段时间的筛选, 一些国家提出的标准先后出局, 剩下了几个影响比较大的标准草案, 包括由欧洲和日本支持的WCDMA 标准, 美国支持的c dma 2000 标准, 以及由我国大唐集团提出的TD- SCDMA 标准等。在技术上, 由于各个标准草案都是理论上的系统, 没有哪个系统占有绝对的优势, 而在政治上, 各个国家和地区竞争互不相让, 各公司之间的竞争到了白热化的阶段。我国提出的标准 TD- SCDMA 在这一过程中经受住了严峻的考验。一方面, 我国的TD- SCDMA 在技术上有着巨大的优势: 第一, TD- SCDMA 有最高的频谱利用率。因为我国标准是一种时分双工( TDD) 的移动通信系统, 只用一段频率就可完成通信的收信和发信, 而WCDMA 和c dma 2000 采用的都是频分双工( FDD) 的移动通信系统, 需要两段不同的频率才能完成通信的收信和发信。第二, TDSCDMA采用了世界领先的智能天线技术。基站天线可以自动追踪用户手机的方向, 使通信效率更高, 干扰更少, 设备成本更低。第三, 我国政府和运营商给予我国提出的3G 标准以巨大的支持, 同时, 大唐集团也采取了广泛的联合策略, 使这一起步较晚的标准得到了广泛的支持。经过艰苦的努力, 2000 年5 月5 日, TD- SCDMA 被I TU 正式批准为国际标准, 与欧洲和日本提出的WCDMA 以及由美国提出的c dma 2000 标准同列三大标准的行列。之后, TD- SCDMA 又被3GPP(第三代合作伙伴) 组织正式接纳, 成为全球第三代移动通信网络建设的选择方案之一。在全球, 经国际电联( I TU) 确认的三大3G主流标准分别为: 由GSM延伸而至的WCDMA; 由CDMA 演变发展的CDMA2000 ; 中国大陆大唐电信和德国西门子合作开发的全新标准TD- SCDMA。7、我国3G产业发展现状我国于2004 年实现了在TD- SCDMA 终端核心芯片领域的群体突破。从2004 年4 月至今, 陆续有展讯、凯明、T3G、大唐/ ADI 、重邮信科相继推出了终端基带芯片, 目前已开发的芯片经过各项测试, 设计达到预期目标。截至2006 年底, 我国已经有基于上述几款芯片的数十款终端、数据卡研发成功。伴随着TD- SCDMA终端芯片领域的群体突破