第三代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展及平滑探討文獻(xiàn)綜述

第三代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展及平滑探討 1 前言 隨著通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展和通信量的激增，未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)不僅要有大的系統(tǒng)容量，而且還要能支持話音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體等多種業(yè)務(wù)的有效傳輸。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將高速移動(dòng)接入和基于互連網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)結(jié)合起來，在提高無線頻率的同時(shí)，為用戶提供更經(jīng)濟(jì)、內(nèi)容更吩咐的無線通信服務(wù)。本文主要討論了第三代移動(dòng)通信的相關(guān)技術(shù)及其國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在國(guó)際上統(tǒng)稱為 IMT-2000（簡(jiǎn)稱 3G），是國(guó)際電信聯(lián)盟（ ITU）在 1985 年提出的工作在 2000MHz 頻段的 系統(tǒng)。 全球移動(dòng)通信，從第一代模擬技術(shù)到第二代 GSM 和 CDMA，再到今日被各國(guó)廣為關(guān)注的 3G，一直牽動(dòng)著世界電信業(yè)的神經(jīng)。3G 從概念的提出，到今天逐漸步入實(shí)用化，期間走過了漫長(zhǎng)曲折的道路 1。 第三代移動(dòng)通信的主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有三種： IMT-2000 CDMA-DS（ IMT-2000 直接擴(kuò)頻 CDMA），即 WCDMA，它可以在一個(gè)寬達(dá) 5MHz 的頻帶內(nèi)直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻；IMT-2000 CDMA-MC（ IMT-2000 多載波 CDMA），即 CDMA2000，這是美國(guó)提出的技術(shù)，它是由 1 個(gè)或多個(gè) 1.25MHz 的窄 帶直接擴(kuò)頻系統(tǒng)組成的一個(gè)寬帶系統(tǒng)； TD-SCDMA（時(shí)分同步碼分多址），是由中國(guó)提出的，是 CDMA TDD 標(biāo)準(zhǔn)的一員。 2 課題意義 目前，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)正在全力投入開發(fā)， 在錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境下，我國(guó)政府在3G 的發(fā)展上采取了十分穩(wěn)健的政策，保持了我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)高速穩(wěn)定的增長(zhǎng)，并首次提出了具有自主產(chǎn)權(quán)的 TD-SCDMA 技術(shù)，具有重要的示范作用。從移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能分析，基于 CDMA 制式的 3 種標(biāo)準(zhǔn)被普遍看好，分別對(duì)應(yīng) CDMA2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 三種技術(shù)，它們被認(rèn)為是 3G 的三大主 流應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 在 3G 即將進(jìn)入商用化 的 階段，對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用取舍也成為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商要仔細(xì)考慮的問題，因此有必要對(duì)這三種主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較分析，以期為 3G 標(biāo)準(zhǔn)的選擇提供有益的參考。三種主流的 3G 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上各有千秋， 3 種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都沒有達(dá)到成熟，都需要開展全面而深入的研究和試驗(yàn)以及測(cè)試， 從目前的情況來看，不會(huì)出現(xiàn)哪種標(biāo)準(zhǔn) “一統(tǒng)江湖 ”的局面，而至于誰能在 3G 時(shí)代占據(jù)更大的市場(chǎng)份額，關(guān)鍵是看哪個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更符合市場(chǎng)需求和競(jìng)爭(zhēng)的需要了 。我認(rèn)為可以讓 3 種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)互相融合、互相補(bǔ)充，從而得到完善和發(fā)展，不斷走向成熟，從 而實(shí)現(xiàn) 3G 的順利過渡，真正實(shí)現(xiàn)“任何人，任何時(shí)間，任何地點(diǎn)和任何人”都能便利地通信。 3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展方向 3.1 第三代移動(dòng)通信的 定義 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是建立在 ITUIMT 2000 建議基礎(chǔ)上的、工作在 2GHZ 頻段的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)包括： （ 1）全球普及、無縫漫游。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)一般為區(qū)域或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將是一個(gè)在全球范圍內(nèi)覆蓋和使用的系統(tǒng)。 （ 2）能夠支持移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)。 ITU 規(guī)定。第三代移動(dòng)通信無線傳輸技術(shù)的最低要求必須滿足快速移動(dòng)環(huán)境，最高速率達(dá) 144kb s； 室外到室內(nèi)或步行環(huán)境最高速率達(dá)384kb 人；室內(nèi)環(huán)境最高速率達(dá) 2Mb S。 （ 3）過渡演進(jìn)策略。由于第三代移動(dòng)通信引入時(shí)，第二代網(wǎng)絡(luò)已具有相當(dāng)規(guī)模，所以第三代的網(wǎng)絡(luò)一定要能在第二代網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上逐漸靈活演進(jìn)而成，并應(yīng)與固定網(wǎng)兼容2。 3.2 國(guó)外情況 97 年以來，國(guó)內(nèi)外有關(guān)第三代移動(dòng)通信的研究逐漸成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)。按照ITU-R 的原有時(shí)間表， 1999 年 3 月完成第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn) IMT-2000 RTT 關(guān)鍵參數(shù)的選定， 2000 年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)制定工作。由于移動(dòng)通信在未來的信息產(chǎn)業(yè)中占有 舉足輕重的作用，發(fā)達(dá)國(guó)家的政府部門、電信運(yùn)營(yíng)及制造商均不遺余力，積極參與有關(guān)第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定及其科研開發(fā)工作，以期在未來的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位10。 日本是第三代移動(dòng)通信的最積極的倡導(dǎo)者，這是由于日本在第二代移動(dòng)通信上采取了閉關(guān)自守、自成一統(tǒng)的政策，先后推出的 JDC（后改為 PDC）蜂窩系統(tǒng)及 PHS 無繩電話系統(tǒng)均未能成為國(guó)際市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，從而使日本移動(dòng)通信廠商在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中幾乎未能占到任何份額。日本急切希望通過第三代移動(dòng)通信產(chǎn)品的推出，改變這種不利局面，因而日本在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研 究中投入巨資，同時(shí)積極與歐洲融合，與歐洲形成了WCDMA 的共同體。日本最大的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)者 NTT DoCoMo 公司從去年開始進(jìn)行大規(guī)模的 W-CDMA 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。 5 個(gè)廠家為其提供試驗(yàn)用系統(tǒng)設(shè)備， 7 個(gè)廠家提供終端。 NTT DoCoMo 對(duì)所有廠家的設(shè)備進(jìn)行了覆蓋、切換等的性能測(cè)試和話音及 64kb/s、 128kb/s、384kb/s 等不同速率的數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)的測(cè)試。 美國(guó)關(guān)于向 3G 過渡問題， cdmaOne 的運(yùn)營(yíng)商采取的策略是由 cdma 1x 到 cdma2000 1xEV-DO，而 GSM 的運(yùn)營(yíng)商采取的策略是由 GPRS(General Packet Radio System)到W-CDMA；采用 TDMA 制式的運(yùn)營(yíng)商采取的策略是把 TDMA 重疊在 GSM 網(wǎng)上，然后再由 GPRS 向 EDGE(Enhanced Data GSM Environment)、或由 EDGE 向 W-CDMA 過渡 。 3.3 國(guó)內(nèi)情況 自 1997 年我國(guó)就已經(jīng)開展第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究。在過去兩年間我國(guó)第一次大規(guī)模的積極參加了制定和評(píng)估第三代移動(dòng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的工作我國(guó)科研工作者在體制標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)鍵技術(shù)研究等方面做了大量深入細(xì)致的研究工作。經(jīng)過艱苦努力和國(guó)際合作我國(guó)向 ITU 提交第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)提案 TD-SCOMA。又在此無線傳輸技術(shù)（ RTT）的基礎(chǔ)上完成了 TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)成為 COMATDD 標(biāo)準(zhǔn)的一員 11。這是我國(guó)的一次創(chuàng)舉和突破是中國(guó)對(duì)國(guó)際上第三代移動(dòng)通信發(fā)展的一個(gè)貢獻(xiàn)，將對(duì)我國(guó)和國(guó)際上第三代移動(dòng)通信的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。我國(guó)提出的 TD-SCDMA 技術(shù)在技術(shù)上被公認(rèn)有明顯優(yōu)勢(shì)。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā)的設(shè)備可以達(dá)到提供高頻譜利用率靈活和低成本的目標(biāo)在市場(chǎng)上將具有強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。 TD-SCDMA 是公認(rèn)的第二代移動(dòng)通信向第三代演進(jìn)的首選技術(shù)。 1999 年 3 月成立了中國(guó)第三 代移動(dòng)通信系統(tǒng)研究開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)小組正式啟動(dòng)了國(guó)家第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)研究開發(fā)重大項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目分為兩個(gè)階段第一階段的主要目標(biāo)是在2000 年 12 月之前，通過自主科研開發(fā)擁有一批核心專利技術(shù)，建立 TD SCDMA、WCDMA 及 CDMA2000 試驗(yàn)系統(tǒng)制定符合國(guó)家利益的第三代移動(dòng)通信體制標(biāo)準(zhǔn)。第二階段將根據(jù)市場(chǎng)需求和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的演變結(jié)果在前一階段研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行符合中國(guó)市場(chǎng)需要的第三代移動(dòng)通信商用系統(tǒng)的研制和產(chǎn)業(yè)化工作。 4 研究方法和研究成果 4.1 CDMA-2000 CDMA-2000 的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)可以建立在已有 IS-41 核心網(wǎng)及正在完善之中的 IS-634A RAN-CN 接口標(biāo)準(zhǔn)上。由于北美在制定與 IS-41 相關(guān)的核心網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) IS-634A、 IS-707 時(shí)，已考慮到分組數(shù)據(jù)的應(yīng)用，因而可通過對(duì)現(xiàn)有核心網(wǎng)絡(luò)的改造，完善對(duì)第三代移動(dòng)通信所需的并發(fā)多業(yè)務(wù)的支撐 5。 4.2 WCDMA 它可以建立在已有的 GSM/MAP和正在發(fā)展中的 GSM通用分組無線業(yè)務(wù) (GPRS)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。對(duì)于 IMT-2000 所需的基本話音業(yè)務(wù)及速率較高的電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，由傳統(tǒng)的GSM MSC/VLR 支撐 ；對(duì)于分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則由 GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn) (GSN)所支撐。為了支持第三代移動(dòng)通信所需的越區(qū)軟切換，基站控制器之間還需增加 GSM 系統(tǒng)所不具備的RAN-RAN 接口。對(duì)于 HLR/AC 功能則可借用第二代系統(tǒng)已有設(shè)備 6。 4.3 TD-SCDMA 采用 TD-SCDMA 技術(shù)向第三代的平滑過渡方案可以分兩步實(shí)現(xiàn)。 第一步將現(xiàn)在的 BSC換為 EBSC， EBSC可接 GSM的 BTS，也可接第三代的 NODE-B，NODE-B 為 TD-SCDMA 設(shè)備；在 E-BSC 接入 IP 接口，就可提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， GSM 用戶在 E-BSC 覆蓋 范圍內(nèi)可享受三代業(yè)務(wù)。 第二步仍然保持 GSM 的 MSC，增加一個(gè)三代的 MSC，采用 ATM 交換機(jī)。 A 接口不變，完全保留 GSM 網(wǎng)絡(luò)的完整性， RNC 是新設(shè)備，而 NODE-B 不需改變 7。 5 結(jié)束語(yǔ) 在任何地方以任何方式進(jìn)行通信是人類的理想。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的出現(xiàn)將使人類的通信方式出現(xiàn)革命性的改變，從而將使二十一世紀(jì)人類的生活發(fā)生深刻的變革。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)涉及電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及終端技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、多媒體傳輸技術(shù)、超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件技術(shù)、微波與電磁場(chǎng)技術(shù)等，需要 多種學(xué)科、多項(xiàng)技術(shù)的相互融合與滲透。我們必須綜合各種技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)使第二代移動(dòng)通信能夠順利過渡到第三代移動(dòng)通信，并使它順利發(fā)展。 參考文獻(xiàn) 1 徐澄圻 . 21 世紀(jì)通信發(fā)展趨勢(shì) . 北京：人民郵電出版社， 2002 2 孫友偉 . 現(xiàn)代通信新技術(shù)、新業(yè)務(wù) . 北京：北京郵電大學(xué)出版社， 2004 3 李建東，楊家瑋 . 個(gè)人通信 . 北京：人民郵電出版社， 1998 4 摩托羅拉工程學(xué)院 . 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