第三代移動通信系統分析論文

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摘要：第三代移動通信系統目標主要是全球化、綜合化和個人化,其主流制式有三種:歐洲和日本共同提出的WCDMA-FDD/TDD、以美國高通為代表提出的cdma2000和以中國大唐為代表提出的TD-SCDMA。

關鍵詞：第三代移動通信3GIMT-2000WCDMA-FDD/TDDcdma2000TD-SCDMA

經過多年的努力,第三代移動通信(3G)的建設已經指日可待,3G也已經從專家口中的一個術語,變為社會大眾口中的一個常用詞。

第一代移動通信系統{如AMPS和TACS等}是采用FDMA制式的模擬蜂窩系統,其主要缺點是頻譜利用率低、系統容量小、業務種類有限,不能滿足移動通信飛速發展的需要。

第二代移動通信系統(如采用TDMA制式的歐洲GSM/DCS1800,北美IS-54和采用CDMA制式的美國IS-95等)則是數字蜂窩系統。雖然其容量和功能與第一代相比有了很大的提高,但其業務主要限于話音和低速率數據(9.6kb/s),遠不能滿足新業務和高傳輸速率的需要。

第三代移動通信系統簡稱3G系統,它最早是國際電聯(ITU-R)于1985年提出的,當時命名為未來公眾陸地移動通信系統(FPLMTS)。由于當時預期該系統在2000年使用,并工作在2000MHZ頻段,故于1996年正式改名為IMT-2000。第三代移動通信系統大致目標是全球化、綜合化和個人化。全球化就是提供全球海陸空三維的無縫隙覆蓋,支持全球漫游業務;綜合化就是提供多種話音和非話音業務,特別是多媒體業務;個人化就是有足夠的系統容量、強大的多種用戶管理能力、高保密性能和服務質量。

一、IMT-2000的技術要求和提供的業務

1、IMT-2000的要求

為實現上述目標,對其無線傳輸技術提出了以下要求。

(1)高速傳輸以支持多媒體業務

①室內環境至少2Mbit/s;

②室外步行環境至少384kbit/s;

③室外車輛運動中至少144kbit/s。

(2)傳輸速率能夠按需分配

(3)上下行連路能適應不對稱需求

移動通信從第二代過渡到第三代的主要特征是網絡必須有足夠的頻率,不僅能提供話音、低速率數據等業務,而且具有提供寬帶數據業務的能力。

2、IMT-2000提供的業務

根據ITU的建議,IMT-2000提供的業務類型分為6種類型

(1)話音業務:上下行鏈路的信息速率都是16kbit/s,屬電路交換,對稱型業務。

(2)簡單消息:是對應于短信息SMS的業務,它的數據速率為14kbit/s,屬于分組交換。

(3)交換數據:屬于電路交換業務,上下行數據速率都是64kbit/s。

(4)非對稱的多媒體業務:包括中速多媒體業務,其下行數據速率為384kbit/s、上行為64kbit/s。

(5)高速多媒體業務:其下行數據速率為2000kbit/s,上行為128kbit/s。

(6)交互式多媒體業務:該業務為電路交換,是一種對稱的多媒體業務,應用于高保真音響,可視會議,雙向圖像傳輸等。

3G的目標是支持盡可能廣泛的業務,理論上,3G可為移動的終端提供384kbit/s或更高的速率,為靜止的終端提供2.048Mbit/s的速率。這種寬帶容量能夠提供現在2G網絡不能實現的新型業務。未來也許會出現一些現在無法想像的業務。

二、IMT-2000系統的組成

IMT-2000系統構成如圖所示,它主要由四個功能子系統構成,即核心網(CN)、無線接入網(RAN)、移動臺(MT)和用戶識別模塊(UIM)組成。分別對應于GSM系統的交換子系統(NSS)、基站子系統(BSS)移動臺(MS)和SIM卡。

從圖中可以看出,ITU定義了4個標準接口,如下所述。

(1)網絡與網絡接口(NNI):由于ITU在網絡部分采用了“家族概念”,因而此接口是指不同家族成員之間的標準接口,是保證互通和漫游的關鍵接口。

(2)無線接入網與核心網之間的接口(RANCN),對應于GSM系統的A接口。

(3)無線接口(UNI)

(4)用戶識別模塊和移動臺之間的接口(UIMMT)。

與第二代移動通信系統相似,第三代移動通信系統的分層方法也可用三層結構描述,但第三代系統需要同時支持電路型業務和分組型業務,并允許支持不同質量、不同速率業務,因而其具體協議組成較第二代系統要復雜。

三、第三代移動通信的主流制式

在標準征集的過程中,世界各國的電信制造商都積極準備,投入了大量的人力和物力進行開發和研究,我國也積極探索提出第三代移動通信系統標準提案。經過一段時間的篩選,一些國家提出的標準先后出局,剩下了幾個影響比較大的標準草案,包括由歐洲和日本支持的WCDMA標準,美國支持的cdma2000標準,以及由我國大唐集團提出的TD-SCDMA標準等。在技術上,由于各個標準草案都是理論上的系統,沒有哪個系統占有絕對的優勢,而在政治上,各個國家和地區競爭互不相讓,各公司之間的競爭到了白熱化的階段。我國提出的標準———TD-SCDMA在這一過程中經受住了嚴峻的考驗。一方面,我國的TD-SCDMA在技術上有著巨大的優勢:第一,TD-SCDMA有最高的頻譜利用率。因為我國標準是一種時分雙工(TDD)的移動通信系統,只用一段頻率就可完成通信的收信和發信,而WCDMA和cdma2000采用的都是頻分雙工(FDD)的移動通信系統,需要兩段不同的頻率才能完成通信的收信和發信。第二,TDSCDMA采用了世界領先的智能天線技術。基站天線可以自動追蹤用戶手機的方向,使通信效率更高,干擾更少,設備成本更低。第三,我國政府和運營商給予我國提出的3G標準以巨大的支持,同時,大唐集團也采取了廣泛的聯合策略,使這一起步較晚的標準得到了廣泛的支持。經過艱苦的努力,2000年5月5日,TD-SCDMA被ITU正式批準為國際標準,與歐洲和日本提出的WCDMA以及由美國提出的cdma2000標準同列三大標準的行列。之后,TD-SCDMA又被3GPP(第三代合作伙伴)組織正式接納,成為全球第三代移動通信網絡建設的選擇方案之一。

在全球,經國際電聯(ITU)確認的三大3G主流標準分別為:由GSM延伸而至的WCDMA;由CDMA演變發展的CDMA2000;中國大陸大唐電信和德國西門子合作開發的全新標準TD-SCDMA。

四、我國3G產業發展現狀

我國于2004年實現了在TD-SCDMA終端核心芯片領域的群體突破。從2004年4月至今,陸續有展訊、凱明、T3G、大唐/ADI、重郵信科相繼推出了終端基帶芯片,目前已開發的芯片經過各項測試,設計達到預期目標。截至2006年底,我國已經有基于上述幾款芯片的數十款終端、數據卡研發成功。伴隨著TD-SCDMA終端芯片領域的群體突破,我國TD-SCDMA終端產品的研發及產業化工作也步入了快車道。經過TDSCDMA產業化專項測試的檢驗,這些終端的通話功能已經基本穩定,目前正在進行復雜環境及切換、數據業務的測試。

參考文獻

[1]盧孟夏等.通信技術概論.北京:高等教育出版社,2005

[2]楊大成等.cdma2000技術.北京郵電大學出版社,2001