通信工程畢業(yè)設(shè)計（論文）-淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來

電 子 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 論文題目： 淺談 第三代移 動 通信的 發(fā) 展 現(xiàn)狀與 未 來 學(xué)習(xí) 中心 （或辦學(xué)單位） ： 電子科技大學(xué) 珠海 市 學(xué)習(xí)中心 指導(dǎo)老師： 職 稱： 講師 學(xué)生姓名： 學(xué) 號 : 專 業(yè)： 通信工程 電子科技大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院 制 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 2010 年 9 月 6 日 電 子 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題 目： 淺談 第三代移 動 通信的 發(fā) 展 現(xiàn)狀與 未 來 任務(wù)與要求： 1. 查閱 移動通信 的相關(guān)書籍及文獻(xiàn)資料 2. 對我國 通信 發(fā)展所存在的問題進行調(diào)研與分析 3. 結(jié)合存在的問題和自身情況，提出相關(guān)的對策來解決問題 時間： 2010 年 7 月 6 日 至 2010 年 11 月 20 日 共 20 周 學(xué)習(xí) 中心： 電子科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院珠海市學(xué)習(xí)中心 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)： 通 信工程 指導(dǎo)單位或教研室： 電子科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院珠海市學(xué)習(xí)中心 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講 師 電子科技大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院 制 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 2010 年 09 月 06 日 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )進度計劃表 日 期 工 作 內(nèi) 容 執(zhí) 行 情 況 指導(dǎo)教師 簽 字 7 月 6 日 至 9 月 3 日 選題及準(zhǔn)備資料 ,了解寫作格式和要求。 完成 9 月 3 日 上 報 論文題目電子版 完成 9 月 3 日 至 11月 18日 撰寫論文 并交 指導(dǎo)老師 修改 完成 11月 20日 定稿 并打印交指導(dǎo)教師 完成 教師對進度計劃實施情況總評 按計劃完成。 簽名 年 月 日 本表作評定學(xué)生平時成績的依據(jù)之一。 摘 要 本文 全面系統(tǒng)地介紹了第三代移動通信的基本理論和系統(tǒng)原理 ， 通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程， 以及 國內(nèi)外第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀 。 主要介紹了移動通信領(lǐng)域中的各種技術(shù)，其中包括目前相對成熟的移動通信技術(shù)，同時也包括現(xiàn)在新開發(fā) 應(yīng)用的技術(shù)，還介紹了在探討中的未來移動通信技術(shù) 。 闡述了 已提交 ITU 的十種第三代移動通信 IMT-2000 空中接口提案的主要技術(shù)特點，及 三 種主流提案 TD-SCDMA， WCDMA 和 CDMA2000 的主要區(qū)別； 分析 了 第三代移動通信 的國際應(yīng)用狀況與 發(fā)展趨勢 ； 描述了第三代移動通信的主要技術(shù)特征及未來可能的網(wǎng)絡(luò)過渡形式；對第三代移動通信系統(tǒng)所可能涉及的主要核心技術(shù)進行了展望 。 在任何地方以任何方式進行通信是人類的理想 .第三代移動通信系統(tǒng)的出現(xiàn)將使人類的通信方式出現(xiàn)革命性的改變 。 關(guān)鍵詞 系統(tǒng)原理 趨勢 核心技術(shù) 第三代移動通信 Abstract This comprehensive and systematic introduction to the third generation mobile communication system, the basic theory and principle of the development process of communication systems, and domestic development of third generation mobile communication status. Introduces the field of mobile communications in a variety of techniques, including the current mobile communications technology is relatively mature, but also include the development and application of new technologies is also introduced to explore the future of mobile communication technology.Describes the ten that have been submitted to ITU third generation mobile communications IMT-2000 air interface, the main technical features of the proposal, and three major proposals TD-SCDMA, WCDMA and CDMA2000, the main difference； Analysis of the third generation mobile communication status and trends of the international application； describes the third generation mobile communication and the main technical characteristics of the network transition in the form of possible future， The third generation mobile communication system may be involved in core technologies were discussed. In any way in any place to communicate the ideals of mankind. The third generation mobile communication systems there will revolutionize the human way of communicating the change. KEY WORDS Trends Core Technology System Principle Third generation mobile communication 目錄 第一章 第三代移動通信的簡介 .1 第一節(jié) 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程 .1 第二節(jié) 第三 代移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化活動 .5 第三節(jié) 第三代移動通信系統(tǒng)基本特征 .9 第四節(jié) 第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)中的主要技術(shù) . 11 第二章 三種 3G 制式的優(yōu)劣比較 . 14 第一節(jié) WCDMA 移動通信技術(shù) . 14 第二節(jié) TD-SCDMA 移動通信技術(shù) . 15 第三節(jié) CDMA2000 移動通信技術(shù) 17 第四節(jié) 第三代移動通信三種制式的比較 18 第 三 章 第三代移動通信的應(yīng)用及發(fā)展分析 . 19 第一節(jié) 第三代移動通信的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用 . 19 第二節(jié) 第三代移動通信的發(fā)展分析 . 22 第四章 第三代移動通信的發(fā)展展望 24 結(jié)束語 . 26 謝辭 . 27 參考文獻(xiàn) . 28 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 1 第一章 第三代移動通信的簡介 第一節(jié) 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程 1897 年是人類移動通信元年。這一年， M G 馬可尼在固定站與一艘拖船之間完成了一項無線通信試驗，由此揭開了世界移動通信歷史的序幕 。 1 公用移動通信始于 1946 年，這也是人類真正意義上開始使用移動通信技術(shù)的一年。在這一年，貝爾實驗室根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會（ FCC）的計劃在圣路易斯建立了世界上第一個公用移動電話系統(tǒng)（汽車上裝通信機），系統(tǒng)工作于150Mhz 頻段，用現(xiàn)在的說法，屬于大區(qū)移動通信系統(tǒng)。隨后，前西德于 1950 年，法國于 1956 年，英國于 1959 年相繼退出公用移動電話系統(tǒng)。貝爾實驗室于 20世紀(jì) 50 年代中期解決了公用電話網(wǎng)與移動電話網(wǎng)的續(xù)接問題 。 20 世紀(jì) 60 年代中期，出現(xiàn)自動交換系統(tǒng)，解決了 “ 直接撥號、自動選擇無線頻率并自動接入公用電話網(wǎng) ” 的關(guān)鍵技術(shù)。其后，各種完善的移動電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，它們?yōu)橐苿油ㄐ偶夹g(shù)的發(fā)展進步奠定了強有力的基礎(chǔ)。必須指出的是，直到 20 世紀(jì)70 年代中期，移動通信仍是屬于大區(qū)移動通信系統(tǒng)，也就是說，不存在現(xiàn)在的“ 第幾代 ” 移動通信的說法。真正將移動通信技術(shù)按照 “ 第幾代 ” 來描述時，已經(jīng)是 1979 年及其以后出現(xiàn)的通信系統(tǒng)了 。 第一代移動通信系統(tǒng) ： 和任何一個新生事物一樣，移動通信經(jīng)歷了從無到有，從小到大，不斷發(fā)展壯大的歷程。中 國移動通信的崛起，既是一個新興行業(yè)的引進發(fā)展，也是一條民族通信企業(yè)的自主自強之路。通信行業(yè)飛速發(fā)展，其影響遍及社會的各個角落，移動通信的身影無處不在，給整個社會帶來了思想、意識、觀念的轉(zhuǎn)變，開辟了一個全新的信息時代 模擬移動通信系統(tǒng)是蜂窩移動通信系統(tǒng)發(fā)展的早期階段，在1946 年，第一種公眾移動電話服務(wù)被引進到美國的 25 個主要城市，每個系統(tǒng)使用單個大功率的發(fā)射機和高塔，覆蓋地區(qū)超過 50 公里，但僅能以半雙工模式提供語音服務(wù)， 卻使用 120kHz 帶寬。雖然經(jīng)過了后來技術(shù)的進步而提高了頻譜使用效率，提供了全雙工、自動撥 號等功能，但提供的服務(wù)由于頻道的數(shù)量很少以及呼叫阻塞等原理不能滿足使用。在 50 和 60 年代， AT&T 的貝爾實驗室和全世界其他的通信公司發(fā)展了蜂窩無線電話的原理和技術(shù)。利用在地域上將覆蓋范圍劃分成小單元，每個單元復(fù)用頻帶的一部分以提高頻帶的利用率，即利用在干擾受限的環(huán)境下，依賴于適當(dāng)?shù)念l率復(fù)用規(guī)劃（特定地區(qū)的傳播特性）和頻分復(fù)用1 孫立新等編著，第三代移動通信系統(tǒng)，人民郵電出版社， 2000 年 12 月 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 2 （ FDMA）來提高容量。從而實現(xiàn)了真正意義上的蜂窩移動通信 一個典型的模擬蜂窩電話系統(tǒng)是在美國使用的高級移動電話系統(tǒng)（ AMPS），AMPS 系統(tǒng)采用 7 小區(qū)復(fù)用模式，并可在需要時采用扇區(qū)化和 小區(qū)分裂來提高容量。與其他第一代蜂窩系統(tǒng)一樣， AMPS 在無線傳輸中采用了頻率調(diào)制，在美國，從移動臺到基站的傳輸使用 824MHz 到 849MHz 的頻段，而基站到移動臺使用869MHz 到 894MHz 的頻段。每個無線信道實際上由一對單工信道組成，他們彼此有 45MHz 分隔。每個基站通常有一個控制信道發(fā)射器（用來在前向控制信道上進行廣播），一個控制信道接收器（用來在反向控制信道上監(jiān)聽蜂窩電話呼叫建立請求），以及 8 個或更多頻分復(fù)用雙工語音信道 。 在一個典型的呼叫中，隨著用戶在業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)移動，移動交換中心發(fā)出多個空白 -突發(fā)指 令，使該用戶在不同基站的不同語音信道間進行切換。在 AMPS 中，當(dāng)正在進行服務(wù)的基站的反向語音信道（ RVC）上的信號強度低于一個預(yù)定的閥值，則由移動交換中心產(chǎn)生切換決定。預(yù)定的閥值由業(yè)務(wù)提供商在移動交換中心中進行調(diào)制，它必須不斷進行測量和改變，以適應(yīng)用戶的增長、系統(tǒng)擴容，以及業(yè)務(wù)流量模式的變化。移動交換中心在相鄰的基站中利用掃描接收機，即所謂定位接收機來確定需要切換的特定用戶的信號水平。這樣，移動交換中心就能找出接受切換的最佳鄰近基站，從而完成交換的工作。 圖 1-1-1 2G 系統(tǒng)的基本特性 第二代移動通信系統(tǒng) ： 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 3 第二代移動通信系統(tǒng) (2G)起源于 90 年代初期。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會在 1996年提出了 GSM Phase 2+，目的在于擴展和改進 GSM Phase 1 及 Phase 2 中原定的業(yè)務(wù)和性能。它主要包括立即計 費， GSM 900 1800 雙頻段工作等內(nèi)容，也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術(shù)，使得話音質(zhì)量得到了質(zhì)的改進；半速率編解碼器可使 GSM 系統(tǒng)的容量提近一倍。在 GSM Phase2+階段中，采用更密集的頻率復(fù)用、多復(fù)用、多重復(fù)用結(jié)構(gòu)技術(shù)，引入智能天線技術(shù)、雙頻段等技術(shù)，有效地克服了隨著業(yè)務(wù)量劇增所引發(fā)的 GSM 系統(tǒng)容量不足的缺陷；自適應(yīng)語音編碼 (AMR)技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了系統(tǒng)通話質(zhì)量； GPRs EDGE 技術(shù)的引入，使 GSM 與計算機通信 Internet 有機相結(jié)合，數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá) 115384kbit s，從而使 GSM 功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業(yè)務(wù)的能力。盡管 2G 技術(shù)在發(fā)展中不斷得到完善，但隨著用戶規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質(zhì)量不能達(dá)到用戶滿意的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業(yè)務(wù)的需求 第 三 代移動通信系統(tǒng) ： 第三代移動通信系統(tǒng)（ IMT-2000），在第二代移動通信技術(shù)基礎(chǔ)上進一步演進的以寬帶 CDMA 技術(shù)為主 ,并能同時提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動通信系統(tǒng) 亦即未來移動通信系統(tǒng)，是一代有能力徹底解決第一、二代移動通信系統(tǒng)主要弊端的最選進的移動通信 系統(tǒng) 。 第二代移動通信系統(tǒng)優(yōu)點不少，但也存在問題，諸如，帶寬限制了高速數(shù)據(jù)的應(yīng)用，不能實現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)，多種標(biāo)準(zhǔn) (如 GSM， DAMPS GDMA， PDC)并存，沒有辦法全球漫游等等而社會的發(fā)展要求信息交流快速、高效，并與時間、地點無關(guān) 。 近年來，有關(guān) 3G 的介紹很多，其實大多數(shù)談?wù)摰氖菬o線傳輸技術(shù)方案 。第二代移動通信系統(tǒng) CSM和 IS-95CDMA的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 CSM-MAP和 1S-41(現(xiàn)稱為 ANSI 41)已是國際化。所以，第三代移動通信核心網(wǎng)必須要考慮如何利用第二代網(wǎng)絡(luò)，即在 CSM-MAP 和 IS-41 基礎(chǔ) 上演進 3C 核心網(wǎng)，如 3CPP 的 R99 基于 CSM CPRS 的核心網(wǎng)協(xié)議， 3CPP2 的 A 版本，其核心網(wǎng)基于 ANSI 41 的 MSG PDSN。 語音通信是第二代移動系統(tǒng)的主要服務(wù)，最近幾年，移動通信設(shè)備則在大大增強對數(shù)據(jù)通信的支持能力，一些標(biāo)準(zhǔn)的移動通信設(shè)備當(dāng)前可以提供速率達(dá)9.6Kbps 的數(shù)據(jù)服務(wù)。但是這樣低的數(shù)據(jù)通信速率顯然無法滿足移動設(shè)備多媒體數(shù)據(jù)通信的需求 , 因此，廠商們紛紛在開發(fā)新的、速率更快的移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)，其中最典型的就是 GPRS（通用分組無線服務(wù)）、 HSCSD（高速率電路交換數(shù)據(jù)）和 EDGE。這三種技術(shù)都能夠不同程度地解決更高數(shù)據(jù)速率的需求問題。第三代通信技術(shù)的使用使得系統(tǒng)操作更加靈活，它能夠支持基站間的異步操作；支持自適應(yīng)天線陣技術(shù)與多用戶檢測的技術(shù)；支持非平衡頻帶下采用時分雙工的模式，電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 4 采用單信元頻率復(fù)用等。數(shù)據(jù)傳輸方式也向多樣化發(fā)展，其可以同時支持分組交換和電路交換兩種數(shù)據(jù)傳輸方式 。 第四代移動通信系統(tǒng)： 3G 時代尚未真正到來 。 可是 ，已經(jīng)暴露出不少問題，諸如無線傳輸技術(shù)和核心網(wǎng)技術(shù)是家族式的 ；多種標(biāo)準(zhǔn)并存難以實現(xiàn)全球漫游；最大數(shù)據(jù)速率達(dá) 不到 2MBIT S (實際上最多只能達(dá)到 38KBIT S)，無法滿足用戶對最高帶寬的要求等。于是，被稱為 4G 的新一代移動通信技術(shù)又成為研究的方向。 4G 的設(shè)計指標(biāo)大大優(yōu)于 3G。 第四代移動通信技術(shù)已不完全是紙上談兵比方說 ，美國已經(jīng)建立了實驗網(wǎng)，日本也對 4C 進行相應(yīng)規(guī)劃，中國已有科研機構(gòu) (如中國科學(xué)院計算所移動通信技術(shù)研發(fā)中心 )從事 4G 研發(fā)。然而，目前對 4G 的研究并不是在 ITU 的組織下進行的，而是一些國家各自獨立進行科研。因此，最終提出的標(biāo)準(zhǔn)和實施方案難免多種多樣，這為實現(xiàn)全球漫游又埋下禍根，有可能走 3G 的老路。于是， 5G的概念也破提出 。 從上述的 資料和數(shù)據(jù)中我們不難發(fā)現(xiàn)，短短 20 年間，移動通信技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化，取得了較為顯著地成果，并與人們的日常生活密切關(guān)聯(lián)。這20 多年來，移動通信技術(shù)經(jīng)歷了從 1G 到 2G， 2G 到 2.5G， 2.5G 到 3G，甚至在不遠(yuǎn)的將來還將向 4G、 5G 發(fā)展。這樣的發(fā)展不單為技術(shù)自身的進步、通信系統(tǒng)性能的提高提供了源源不斷的動力，也為人們的生活、工作提供了極大的便捷。期待著移動通信技術(shù)有更長遠(yuǎn)的發(fā)展，為豐富通信網(wǎng)絡(luò)做出貢獻(xiàn) 。 圖 1-1-2 移動通信的發(fā)展歷程 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 5 第二節(jié) 第三代移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) 1. 第三代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化歷程如下： 1985 年，未來公共陸地移動通信系統(tǒng)（ Future Public Land Mobile Telephone System, FPLMTS）概念被提出，其理想是實現(xiàn)全球標(biāo)準(zhǔn)的完全統(tǒng)一，使第三代系統(tǒng)做 到全球一體，實現(xiàn)真正的無縫漫游 2； 1991 年，國際電聯(lián)（ ITU）正式成立了 TG8/1 任務(wù)組，負(fù)責(zé) FPLMTS 標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作； 1992 年，國際電聯(lián)召開世界無線通信系統(tǒng)大會（ WARC），對 FPLMTS 的頻率進行了劃分，成為第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)制訂進程中的重要里程碑； 1997年初， ITU發(fā)出通函，要求各國在 1998年 6月前完成候選的 IMT-2000(即International Mobile Telecommunication，國際移動通信 2000)無線接口技術(shù)方案的提交。代表不同利益的各標(biāo)準(zhǔn)化組織開始了 各自的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并圍繞以誰作為全球標(biāo)準(zhǔn)展開了激烈的爭論。主要焦點集中在以愛立信為首并以龐大的 GSM市場為后盾的歐洲 W-CDMA 技術(shù)，與擁有多項 CDMA 技術(shù)專利的以高通為代表的美國 cdma2000 技術(shù)的爭奪，雙方展開了一系列針鋒相對的較量，難以達(dá)成共識； 1998 年 6 月， ITU 共收到了 15 個有關(guān)第三代移動通信無線接口的候選技術(shù)方案。其中，包括 W-CDMA、 CDMA2000、以及由中國提出的 TD-SCDMA 在內(nèi)的 10 種第三代地面候選無線接口技術(shù)。并確定了第三代無線接口技術(shù)分為兩大類： CDMA與 TDMA，其 中 CDMA 占據(jù)主導(dǎo)地位； 1999 年 3 月， ITU-R TG8/1 第 16 次會議在巴西召開，此次會議確定了第三代移動通信技術(shù)的大格局。 IMT-2000 地面無線接口被分為兩大組，即 CDMA與 TDMA。ITU-R TG8/1 巴西會議結(jié)束不久，愛立信與高通達(dá)成了專利相互許可使用協(xié)議； 1999 年 10 月， ITU-R TG8/1 最后一次會議最終完成第三代移動通信無線接口標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作； 2000 年，國際電信聯(lián)盟最終確定了通信系統(tǒng)的接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。國際電聯(lián)公開的 3G 標(biāo)準(zhǔn)有三個：歐洲和日本共同提出的 WCDMA、美國以 高通公司為代表提出的CDMA2000 以及中國以大唐集團為代表提出的 TD-SCDMA，這些標(biāo)準(zhǔn)在核心網(wǎng)中都采用分組交換方式，采用 CDMA 技術(shù)解決無線端口問題。因此，這三種標(biāo)準(zhǔn)無一例外的都采用了 CDMA 這一核心技術(shù)（ CDMA 技術(shù)是一種擴頻方式的通信，是在數(shù)字通信技術(shù)的分支擴頻通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種技術(shù)，就是用具有噪聲特性的載波以及比簡單點到幾點通信所需帶寬寬得多的頻帶去傳輸相同的數(shù)據(jù)）。 2. 提交 ITU 的十種備選方案及其特點 2 談?wù)褫x . 全球第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào) . 中國通信， 2002，（ 10）： 20-25 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 6 截止到 1998 年 6 月 30 日，提交到 ITU 的地面第三代移動通信無線傳輸技術(shù)(RTT)共有 10 種，見表 1.其中 FDD 方式 8 種， TDD 方式 5 種 .這十項技術(shù)中，歐洲提出的 W-CDMA、北美提出的 cdma2000 和 UWC-136 將是第三代移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)，而寬帶 CDMA 技術(shù)是主流 。 表 1-2-1 十種 IMT-2000 地面無 線傳輸技術(shù)提案 3 序號 提交技術(shù) 雙工方式 應(yīng)用環(huán)境 提交者 1 J:W-CDMA FDD、 TDD 所有環(huán)境 日本： ARIB 2 ETSI-UTRA-UMTS FDD、 TDD 所有環(huán)境 歐洲： ETSI 3 WIMS W-CDMA FDD 所有環(huán)境 美國： TIA 4 WCDMA/NA FDD 所有環(huán)境 美國： T1P1 5 Global CDMA FDD 所有環(huán)境 韓國： TTA 6 TD-SCDMA TDD 所有環(huán)境 中國： CATT 7 cdma2000 FDD、 TDD 所有環(huán)境 美國： TIA 8 Global CDMA FDD 所有環(huán)境 韓國： TTA 9 UWC-136 FDD 所有環(huán)境 美國： TIA 10 EP-DECT TDD 室內(nèi)、室外到 室內(nèi) 歐洲： ETSI DECT 計劃 (1)W-CDMA(序號 1-5) 與歐洲 W-CDMA 類似 的提案共有五個 。 以歐洲 ETSI UTRA FDD、日本 ARIB W-CDMA 為代表，同時還有韓國 TTA CDMA 、美國 T1WCDMA/NA和 TIA TR46 的 WIMS W-CDMA.這五種提案基本參數(shù)類似 .其中美國 T1 提交的WCDMA/NA 和美國 TIA TR46 提交的 WIMS 已經(jīng)融合成一個標(biāo)準(zhǔn)，稱為 WP-CDMA，即寬帶分組 CDMA 技術(shù) 。 (2CDMA2000(序號 7-8) 提出與北美 cdma2000 類似提案的有兩種，包括美國TIA TR45 和韓國的 TTA.這類提案是由北美 IS-95 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來的 。 (3)UWC-136(序號 9) 這是一種純 TDMA 技術(shù) .在北美 IS-136 TDMA(D-AMPS)技術(shù)的基礎(chǔ)上提交的 。 由于 IS-136 TDMA 是北美第二代系統(tǒng)的主要技術(shù)之一，其用戶規(guī)模與 IS-95 相當(dāng)，所以 UWC-136 將被 IS-136 的運營者繼續(xù)采用 。 我國提交的 TD-SCDMA(序號 6)技術(shù)，有可能與其他五種 TDD 方式進行融合，特別是與歐洲的 UTRA TDD 方式，即 TD-CDMA 技術(shù)比較相似，融合的可能性最大 。 EP-DECT(序號 10)，即歐洲數(shù)字無繩通信系統(tǒng) DECT，它由于使用了第三代移3 尤肖虎、曹淑敏、李建東，第三代移動通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與展望，電子學(xué)報， vol.27， 1999 年 11 月 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 7 動通信頻譜 的原因而提交，一般不引起人們的重視 。 從十種候選技術(shù)看，有 8 種為 CDMA 技術(shù)，也就是說寬帶 CDMA 技術(shù)是第三代移動通信的主要技術(shù) 。 其中 W-CDMA和 cdma2000 將是第三代移動通信的主流技術(shù) 。 3.第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)化的主要走向 盡管 ITU 仍在盡最大努力尋求標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，但如圖 1 所示的以歐美為代表的兩種發(fā)展路線，將直接影響著第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的走向 .事實上，目前已經(jīng)存在的兩大區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)化組織 3GPP 和 3GPP2，將有可能確定第三代移動通信的最終格局 .其中 3GPP 是由歐洲 ETSI 發(fā)起的，日本 ARIB、 TTC、韓 國 TTA 和美國 T1 參加的第三代伙伴計劃 .目的是制定以 GSM MAP 為核心網(wǎng)、 UTRA(FDD： W-CDMA， TDD： TD-CDMA)為無線接口的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn) .43GPP2 是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 ANSI 發(fā)起的，日本 ARIB、 TTC、韓國 TTA 參加的另一個第三代伙伴計劃 .目的是制定以 IS-41 為核心網(wǎng)、 cdma2000 為無線接口的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn) .中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組(CWTS)也于 1999 年 5 月底正式加入了兩個 3GPP，積極參與其標(biāo)準(zhǔn)化工作 。 圖 1-2-1 核心網(wǎng)與無線接口的對應(yīng)關(guān)系 ITU TG8/1 于 1999 年 3 月 8 日至 19 日在巴西召開了第 16 次會議 .此次會議完成并通過了 IMT-2000 無線接口關(guān)鍵參數(shù) (IMT.RKEY)的選定，從而確定了第三代移動通信技術(shù)的基本格局 .巴西會議將 IMT-2000無線接口技術(shù)被分 為 CDMA和 TDMA4 王江舟 , 閔范保 , 聶敏 , 朱暢華 .第三代移動通信系統(tǒng)無線增強技術(shù) .電子工業(yè) 出版社 2003 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 8 兩大類， CDMA 又進一步分為 FDD 直接序列擴頻，即 FDD CDMA-DS(含 W-CDMA 和cdma2000)、 FDD 多載波， FDDCDMA-MC(cdma2000)和 TDD(含中國的 TD-SCDMA、歐洲的 TD-CDMA、日本的 W-CDMA TDD 方式及 cdma2000 TDD 方式 )三種形式 .TDMA 也分成了類似的三種形式 。 而 CDMA FDD 直接序列擴頻方式和 CDMA TDD 方式是融合的兩個主要領(lǐng)域 。 1999 年 5 月 31 日到 6 月 11 日在北京舉行的 ITU TG8/1 第 17 次會議完成了第三代移動通信 IMT-2000 無線接口技術(shù)規(guī)范建議 (簡稱 RSPC 建議 )框架的制定，并進一步推動了 CDMA 技術(shù)的融合 .這次會議為 ITU 在 1999 年 10 月份的芬蘭會議上完成 RSPC 建議最終文稿打下了堅實的基礎(chǔ) 5。 此次會議完成的無線接口規(guī)范框架分為三個部分：一部分是直接引用 3GPP 和其他地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化 組織的無線接口技術(shù)規(guī)范，約占 70%；另一部分是對每一個空中接口最主要和最基本內(nèi)容的描述，包括標(biāo)準(zhǔn)的主要參數(shù)、基本技術(shù)、主要性能和關(guān)鍵技術(shù)等，約占 20%；第三部分是對所有 ITM-2000 空中接口的宏觀描述，這部分約占 10%.這一框架的構(gòu)成表明以 ITU 為主導(dǎo)的、與 3GPP、 3GPP2 和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化組織共同承擔(dān)的 IMT-2000 無線接口標(biāo)準(zhǔn)制定工作的格局已很清晰 .ITU 從 1985 年提出第三代移動通信的概念以來，一直在領(lǐng)導(dǎo)著第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)的融合工作 .隨著標(biāo)準(zhǔn)截止日期和商用化時間的臨近，區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化組織，特別 是跨區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織 3GPP 和 3GPP2 在每個接口的具體標(biāo)準(zhǔn)化方面做了深入細(xì)致的標(biāo)準(zhǔn)化工作 .ITU 和這些組織共同完成 IMT-2000 標(biāo)準(zhǔn)制定是必然的趨勢，也是 ITU 不得不接受的現(xiàn)實 .。 由于 ITU 第三代移動通信無線接口規(guī)范 IMT-2000 的制定工作將于 1999年 10月份結(jié)束， ITU 如何繼續(xù)進行在此之后的標(biāo)準(zhǔn)研究與技術(shù)改進工作也成為 TG8/1 北京會議的重要議題 .會議認(rèn)為，在完成第一個版本的第三代標(biāo)準(zhǔn)之后，還要繼續(xù)進行增強型的 IMT-2000 標(biāo)準(zhǔn)化研究，并對第三代移動通信業(yè)務(wù)和技術(shù)不斷更新 .對IMT-2000 后 續(xù)技術(shù) (第四代移動通信 )的研究也應(yīng)提上議事日程 .這些新的研究課題將在 1999 年 11 月舉行的 ITU-R 第 8 研究組會議上進行討論 。 4.標(biāo)準(zhǔn)融合的最新進展 (1)FDD 方面 1999 年 5 月國際運營者融合組 (OHG)在多倫多會議上就 CDMA FDD 技術(shù)融合達(dá)成了重要協(xié)議，在融合方面取得突破性進展 .此協(xié)議主要含兩個方面，一個是將兩種寬帶 CDMA 直接序列擴頻方式的三個主要參數(shù)統(tǒng)一起來，即： 直擴系統(tǒng)碼片速率采用 3.84Mcps； 下行導(dǎo)頻方式，公共導(dǎo)頻采用連續(xù)導(dǎo)頻，即CDM；專用導(dǎo)頻采用非連續(xù)導(dǎo)頻，即 TDM； 同步方 式，采用 W-CDMA 的異步 /同步方式 。 5 A.Duel-Hallen,A.J.Holtzman,and Z.Zvonar.IEEE Personal Communications,Apr.1995:46 58 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 9 另外，此協(xié)議還將 CDMA FDD 多載波方式和 CDMA FDD 直接序列擴頻的高層協(xié)議統(tǒng)一起來，以支持基于 GSM 的核心網(wǎng)和基于 ANSI-41 的核心網(wǎng) .1999 年 7 月份，兩個 3GPP 均明確表示支持 OHG 的融合建議和 ITU 的結(jié)論 。 (2)TDD 方面 中國一直是 TDD 技術(shù)融合的倡導(dǎo)者和推動者，并繼續(xù)積極推進CDMA TDD 技術(shù)的融合 .在 1999 年 4 月份北京舉行的第三次 TDD 融合會議上， 3GPP的一些主要成員原則上同意將 TD-SCDMA的低碼片速率 (1.3542Mcps)作為 3GPP TDD的一個選項，另外將 TD-SCDMA 的幾個關(guān)鍵技術(shù)，如智能天線、上行同步、接力切換 (baton handover)等，納入 3GPP TDD 標(biāo)準(zhǔn)中加以考慮 .我國也在 1999 年 6 月初舉行的 3GPP 會議上，將有關(guān)上述內(nèi)容的詳細(xì)文稿提交會議進行討論 .但根據(jù)會議討論的情況， 3GPP TDD 技術(shù)與我國 TD-SCDMA 技術(shù)的完全融合，尚需大量的協(xié)調(diào)工作 。 第三節(jié) 第三代移動通信系統(tǒng)基本特征 模擬移動通信具有很多不足之處，比如容量有限；制式太多、互不兼容、不能提供自動漫游；很難實現(xiàn)保密；通話質(zhì)量一般；不能提供數(shù) 據(jù)業(yè)務(wù)等。第二代數(shù)字移動通信克服了模擬移動通信系統(tǒng)的弱點，話音質(zhì)量、保密性得到了很大提高，并可進行省內(nèi)、省際自動漫游。但由于第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)帶寬有限，限制了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，也無法實現(xiàn)移動的多媒體業(yè)務(wù)。同時，由于各國第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，因而無法進行全球漫游。比如，采用日本的 PHS系統(tǒng)的手機用戶，只有在日本國內(nèi)使用，而中國 GSM 手機用戶到美國旅行時，手機就無法使用了。 表 1-3-1 各種制式速率比對 制式 WCDMA R99 WCDMA R4 HSDPA R5 HSUPA R6 HSPA+ R7 LTE R8（ 08 年 9 月凍結(jié)） 技術(shù)特點 UTRAN 引入，關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用 控制與承載分離 高速下行分組技術(shù) HSDPA 的引入 高速上行分組技術(shù) HSUPA 的引入及 MBMS HSPA 增強技術(shù) 多載波、OFDM 的引入進一步提高速率 上行 /下行速率 384Kbps/2Mbps 384Kbps/2Mbps 384Kbps/14.4Mbps 5.76Mbps/14.4Mbps 10Mbps/28Mbps 50Mbps/100Mbps 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 10 成熟度 成熟商 用 成熟商用 成熟商用 系統(tǒng)成熟，終端 受限 商用不成熟， 預(yù)計 09Q3 商用不成熟，預(yù)計 2011年后 與第一代模擬移動通信和第二代數(shù)字移動通信相比，第三代移動通信是覆蓋全球的多媒體移動通信。它的主要的特點之一是可實現(xiàn)全球漫游，使任意時間、任意地點、任意人之間的交流成為可能。也就是說，每個用戶都有一個個人通信號碼，帶著手機，走到世界任何一個國家，人們都可以找到你，而反過來，你走到世界任何一個地方，都可以很方便地與國內(nèi)用戶或他國用戶通信，與在國內(nèi)通信時 毫無分別。 能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)是第三代移動通信的另一個主要特點。這就是說，用第三代手機除了可以進行普通的尋呼和通話外，還可以上網(wǎng)讀報紙，查信息、下載文件和圖片；由于帶寬的提高，第三代移動通信系統(tǒng)還可以傳輸圖象，提供可視電話業(yè)務(wù)。 第三代移動通信區(qū)別于現(xiàn)有的第一代和第二代移動通信系統(tǒng)，其主要特點概括為： 1 全球普及和全球無縫漫游的系統(tǒng)：第二代移動通信系統(tǒng)一般為區(qū)域或國家標(biāo)準(zhǔn)，而第三代移動通信系統(tǒng)是一個在全球范圍內(nèi)覆蓋和使用的系統(tǒng) .它將使用共同的頻段 (盡管 WPC 分配給 IMT-2000 使用的頻 段為 1885-2025MHz， 2110-2200MHz，但在美國，部分頻段已用于 PCS.目前的 230MHz 頻段只是 IMT-2000 計劃頻譜的一小部分， ITU 即將完成擴展頻譜的規(guī)劃 )及全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) . 2 具有支持多媒體業(yè)務(wù)的能力，特別是支持 Internet 業(yè)務(wù)的能力：現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)主要以提供話音業(yè)務(wù)為主，隨著發(fā)展一般也僅能提供 100kb/s200kb/s 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， GSM 演進到最高階段的速率能力為 384kb/s.而第三代移動通信的業(yè)務(wù)能力將比第二代有明顯的改進 .它應(yīng)能支持話音分組數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)；應(yīng)能根 據(jù)需要，提供所需帶寬 .ITU 規(guī)定的第三代移動通信無線傳輸技術(shù)的最低要求中，必須滿足以下三種環(huán)境的要求，即：快速移動環(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/s；室內(nèi)環(huán)境，最高速率達(dá) 2Mb/s。 3 便于過渡、演進：由于第三代移動通信引入時，第二代網(wǎng)絡(luò)已具有相當(dāng)規(guī)2 G 2 . 5 G 3 G 3 . 5 G 3 . 75 G 3 . 9 G 2 . 75 G GSM WCDMA R99/R4 GPPS EDGE HSDPA R5 HSUPA R6 HSPA+ R7 LTE R8 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 11 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)上逐漸靈活演進而成，并應(yīng)與固定網(wǎng)兼容 。 IMT-2000 系統(tǒng)構(gòu)成見圖 2，它主要有四個功能子系統(tǒng)構(gòu)成，即核心網(wǎng) (CN)、無線接入網(wǎng) (RAN)、移動臺 (MT)和用戶識別模塊 (UIM)組成 .分別對應(yīng)于 GSM 系統(tǒng)的交換子系統(tǒng) (SSS)、基站子系統(tǒng) (BSS)、移動臺 (MS)和 SIM 卡 .另外 ITU 定義了 4 個標(biāo)準(zhǔn)接口，即： 6 物理層：它由一系列下行物理信道和上行物理信道組成 。 鏈路層：它由媒體接收控制 (MAC)子層和鏈路接入控制 (LAC)子層組成 4高服務(wù)質(zhì)量：具有長話的話音質(zhì)量，比特錯誤率小于 10 6 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。具有與固定通信網(wǎng)絡(luò)相比擬的高話音質(zhì)量和高安全性 ， 具有在 2GHz 左右的高效頻譜利用率，且能最大程度地利用有限帶寬 ， 移動終端可連接地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，可移動使用和固定使用，可與衛(wèi)星 業(yè)務(wù)共存和互連 。 能夠處理包括國際互聯(lián)網(wǎng)和視頻會議、高數(shù)據(jù)率通信和非對稱數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆纸M和電路交換業(yè)務(wù)； 5核心網(wǎng)由電路交換向分組交換過渡，并最終向全 IP 網(wǎng)演進 。 一個共用的基礎(chǔ)設(shè)施，可支持同一地方的多個公共的和專用的運營公司 6低成本、低功耗、小體積、高保密等良好的商業(yè)特性。 手機體積小、重量輕，具有真正的全球漫游能力 。 具有全球范圍設(shè)計的 ，與固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)及用戶互連，無線接口的類型盡可能少和高度兼容性 。 第四節(jié) 第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)中的主要技術(shù) 帶來第三代移動通信系統(tǒng)天翻地覆變化的當(dāng)然是第三代移動通信中所采用 的多種高新技術(shù)，這些高新技術(shù)是第三代移動通信系統(tǒng)的精髓，也是制訂第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，了解這些技術(shù)就了解了第三代移動通信系統(tǒng)。下面我們就專門介紹幾項有可能應(yīng)用于第三代移動通信系統(tǒng)中的技術(shù)。 1 TD-SCDMA 技術(shù)。 TD-SCDMA 是中國唯一提交的關(guān)于第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，它使用了第二代和第三代移動通信中的所有接入技術(shù)，包括 TDMA、 CDMA 和SDMA，其中最關(guān)鍵的創(chuàng)新部分是 SDMA。 SDMA 可以在時域 /頻域之外用來增加容量和改善性能， SDMA 的關(guān)鍵技術(shù)就是利用多天線對空間參數(shù)進行估計，對下行 鏈路的信號進行空間合成。另外，將 CDMA 與 SDMA 技術(shù)結(jié)合起來也起到了相互補充的作用，尤其是當(dāng)幾個移動用戶靠得很近并使得 SDMA 無法分出時， CDMA 就可以很輕松地起到分離作用了，而 SDMA 本身又可以使相互干擾的 CDMA 用戶降至最小。 SDMA技術(shù)的另一重要作用是可以大致估算出每個用戶的距離和方位，可應(yīng)用于第三代移動通信用戶的定位，并能為越區(qū)切換提供參考信息?？偟膩碇v， TD-SCDMA 有價6 談?wù)褫x . 第三代移動通信的演進趨勢 . 電信科學(xué)， 2000， 16（ 5）： 32-34 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 12 格便宜、容量較高和性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點。 2 智能天線技術(shù)：智能天線技術(shù)是中國標(biāo)準(zhǔn) TD-SDMA 中的重要技術(shù)之一，是基于自適應(yīng) 天線原理的一種適合于第三代移動通信系統(tǒng)的新技術(shù)。它結(jié)合了自適應(yīng)天線技術(shù)的優(yōu)點，利用天線陣列的波束匯成和指向，產(chǎn)生多個獨立的波束，可以自適應(yīng)地調(diào)整其方向圖以跟蹤信號的變化，同時可對干擾方向調(diào)零以減少甚至抵消干擾信號，增加系統(tǒng)的容量和頻譜效率。智能天線的特點是能夠以較低的代價換得天線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、抗阻塞和抗掉話等性能的提高。智能天線在干擾和噪聲環(huán)境下，通過其自身的反饋控制系統(tǒng)改變輻射單元的輻射方向圖、頻率響應(yīng)及其他參數(shù)，使接收機輸出端有最大的信噪比。 3 WAP 技術(shù)。 WAP（ Wireless Application Protocol，無線應(yīng)用協(xié)議）已經(jīng)成為數(shù)字移動電話和其他無線終端上無線信息和電話服務(wù)的實際世界標(biāo)準(zhǔn)。 WAP 可提供相關(guān)服務(wù)和信息，提供其他用戶進行連接時的安全、迅速、靈敏和在線的交互方式。 WAP 駐留在因特網(wǎng)上的 TCP/IP 環(huán)境和蜂窩傳輸環(huán)境之間，但是獨立于所使用的傳輸機制，可用于通過移動電話或其他無線終端來訪問和顯示多種形式的無線信息。 WAP 規(guī)范既利用了現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中適應(yīng)于無線通信環(huán)境的部分，又在此基礎(chǔ)上進行了新的擴展。由于 WAP 技術(shù)位于 GSM 網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)之間，一端連接現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò) ，一端連接因特網(wǎng)。因此，只要用戶具有支持 WAP 協(xié)議的媒體電話，就可以進入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)一體化的信息傳送。而廠商使用該協(xié)議，則可以開發(fā)出無線接口獨立、設(shè)備獨立和完全可以交互操作的手持設(shè)備 Internet 接入方案，從而使得廠商的 WAP 方案能最大限度地利用用戶對 Web 服務(wù)器、 Web 開發(fā)工具、 Web編程和 Web 應(yīng)用的既有投資，保護用戶現(xiàn)有利益。同時也解決了無線環(huán)境所帶來的有關(guān)新問題。目前，全球各大移動電話制造商，包括諾基亞、愛立信、摩托羅拉和阿爾卡特在內(nèi)，都已保證提供支持 WAP 的無線設(shè)備。 4 快速無線 IP 技術(shù)?？焖?無線 IP（ Wireless IP，無線互聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)將是未來移動通信發(fā)展的重點，寬頻帶多媒體業(yè)務(wù) 是最終用戶的基本要求。根據(jù)ITM-2000 的基本要求，第三代移動通信系統(tǒng)可以提供較高的傳輸速度（本地區(qū)2Mb/s，移動 144Kb/s）?，F(xiàn)代的移動設(shè)備越來越多了（手機、筆記本電腦、 PDA 等），剩下的好像就是網(wǎng)絡(luò)是否可以移動，無線 IP 技術(shù)與第三代移動通信技術(shù)結(jié)合將會實現(xiàn)這個愿望。由于無線 IP 主機在通信期間需要在網(wǎng)絡(luò)上移動，其 IP 地址就有可能經(jīng)常變化，傳統(tǒng)的有線 IP 技術(shù)將導(dǎo)致通信中斷，但第三代移動通信技術(shù)因為利用了蜂窩移動電話呼叫原理，完全可以使移動節(jié)點采用并保持固定不變的 IP 地址，一次登錄即可實現(xiàn)在任意位置上 或在移動中保持與 IP主機的單一鏈路層連接，完成移動中的數(shù)據(jù)通信。 5 軟件無線電技術(shù)。在不同工作頻率、不同調(diào)制方式、不同多址方式等多種標(biāo)準(zhǔn)共存的第三代移動通信系統(tǒng)中，軟件無線電技術(shù)是一種最有希望解決這些問電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未