第三代移动通信系统分析论文

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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3GIMT-2000WCDMA-FDD/TDDcdma2000TD-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IS-54和采用CDMA制式的美国IS-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(ITU-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IMT-2000。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。

一、IMT-2000的技术要求和提供的业务

1、IMT-2000的要求

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

①室内环境至少2Mbit/s;

②室外步行环境至少384kbit/s;

③室外车辆运动中至少144kbit/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。

2、IMT-2000提供的业务

根据ITU的建议,IMT-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16kbit/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14kbit/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64kbit/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384kbit/s、上行为64kbit/s。

(5)高速多媒体业务:其下行数据速率为2000kbit/s,上行为128kbit/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384kbit/s或更高的速率,为静止的终端提供2.048Mbit/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。

二、IMT-2000系统的组成

IMT-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(UIM)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SIM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ITU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(UIMMT)。

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。

三、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cdma2000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cdma2000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ITU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cdma2000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(ITU)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。

四、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,我国TD-SCDMA终端产品的研发及产业化工作也步入了快车道。经过TDSCDMA产业化专项测试的检验,这些终端的通话功能已经基本稳定,目前正在进行复杂环境及切换、数据业务的测试。

参考文献

[1]卢孟夏等.通信技术概论.北京:高等教育出版社,2005

[2]杨大成等.cdma2000技术.北京邮电大学出版社,2001