通信工程毕业设计（论文）-浅谈第三代移动通信的发展现状与未来

电 子 科 技 大 学 毕 业 设 计（论 文） 论文题目： 浅谈 第三代移 动 通信的 发 展 现状与 未 来 学习 中心 （或办学单位） ： 电子科技大学 珠海 市 学习中心 指导老师： 职 称： 讲师 学生姓名： 学 号 : 专 业： 通信工程 电子科技大学 继续教育学院 制 网络教育学院 2010 年 9 月 6 日 电 子 科 技 大 学 毕业设计（论文）任务书 题 目： 浅谈 第三代移 动 通信的 发 展 现状与 未 来 任务与要求： 1. 查阅 移动通信 的相关书籍及文献资料 2. 对我国 通信 发展所存在的问题进行调研与分析 3. 结合存在的问题和自身情况，提出相关的对策来解决问题 时间： 2010 年 7 月 6 日 至 2010 年 11 月 20 日 共 20 周 学习 中心： 电子科技大学网络教育学院珠海市学习中心 学生姓名： 学 号： 专业： 通 信工程 指导单位或教研室： 电子科技大学网络教育学院珠海市学习中心 指导教师： 职 称： 讲 师 电子科技大学 继续教育学院 制 网络教育学院 2010 年 09 月 06 日 毕业设计 (论文 )进度计划表 日 期 工 作 内 容 执 行 情 况 指导教师 签 字 7 月 6 日 至 9 月 3 日 选题及准备资料 ,了解写作格式和要求。 完成 9 月 3 日 上 报 论文题目电子版 完成 9 月 3 日 至 11月 18日 撰写论文 并交 指导老师 修改 完成 11月 20日 定稿 并打印交指导教师 完成 教师对进度计划实施情况总评 按计划完成。 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。 摘 要 本文 全面系统地介绍了第三代移动通信的基本理论和系统原理 ， 通信系统的发展历程， 以及 国内外第三代移动通信的发展现状 。 主要介绍了移动通信领域中的各种技术，其中包括目前相对成熟的移动通信技术，同时也包括现在新开发 应用的技术，还介绍了在探讨中的未来移动通信技术 。 阐述了 已提交 ITU 的十种第三代移动通信 IMT-2000 空中接口提案的主要技术特点，及 三 种主流提案 TD-SCDMA， WCDMA 和 CDMA2000 的主要区别； 分析 了 第三代移动通信 的国际应用状况与 发展趋势 ； 描述了第三代移动通信的主要技术特征及未来可能的网络过渡形式；对第三代移动通信系统所可能涉及的主要核心技术进行了展望 。 在任何地方以任何方式进行通信是人类的理想 .第三代移动通信系统的出现将使人类的通信方式出现革命性的改变 。 关键词 系统原理 趋势 核心技术 第三代移动通信 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 目录 第一章 第三代移动通信的简介 .1 第一节 移动通信系统的发展历程 .1 第二节 第三 代移动通信系统的标准化活动 .5 第三节 第三代移动通信系统基本特征 .9 第四节 第三代移动通信标准中的主要技术 . 11 第二章 三种 3G 制式的优劣比较 . 14 第一节 WCDMA 移动通信技术 . 14 第二节 TD-SCDMA 移动通信技术 . 15 第三节 CDMA2000 移动通信技术 17 第四节 第三代移动通信三种制式的比较 18 第 三 章 第三代移动通信的应用及发展分析 . 19 第一节 第三代移动通信的数据业务应用 . 19 第二节 第三代移动通信的发展分析 . 22 第四章 第三代移动通信的发展展望 24 结束语 . 26 谢辞 . 27 参考文献 . 28 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 1 第一章 第三代移动通信的简介 第一节 移动通信系统的发展历程 1897 年是人类移动通信元年。这一年， M G 马可尼在固定站与一艘拖船之间完成了一项无线通信试验，由此揭开了世界移动通信历史的序幕 。 1 公用移动通信始于 1946 年，这也是人类真正意义上开始使用移动通信技术的一年。在这一年，贝尔实验室根据美国联邦通信委员会（ FCC）的计划在圣路易斯建立了世界上第一个公用移动电话系统（汽车上装通信机），系统工作于150Mhz 频段，用现在的说法，属于大区移动通信系统。随后，前西德于 1950 年，法国于 1956 年，英国于 1959 年相继退出公用移动电话系统。贝尔实验室于 20世纪 50 年代中期解决了公用电话网与移动电话网的续接问题 。 20 世纪 60 年代中期，出现自动交换系统，解决了 “ 直接拨号、自动选择无线频率并自动接入公用电话网 ” 的关键技术。其后，各种完善的移动电话网络系统相继出现，它们为移动通信技术的发展进步奠定了强有力的基础。必须指出的是，直到 20 世纪70 年代中期，移动通信仍是属于大区移动通信系统，也就是说，不存在现在的“ 第几代 ” 移动通信的说法。真正将移动通信技术按照 “ 第几代 ” 来描述时，已经是 1979 年及其以后出现的通信系统了 。 第一代移动通信系统 ： 和任何一个新生事物一样，移动通信经历了从无到有，从小到大，不断发展壮大的历程。中 国移动通信的崛起，既是一个新兴行业的引进发展，也是一条民族通信企业的自主自强之路。通信行业飞速发展，其影响遍及社会的各个角落，移动通信的身影无处不在，给整个社会带来了思想、意识、观念的转变，开辟了一个全新的信息时代 模拟移动通信系统是蜂窝移动通信系统发展的早期阶段，在1946 年，第一种公众移动电话服务被引进到美国的 25 个主要城市，每个系统使用单个大功率的发射机和高塔，覆盖地区超过 50 公里，但仅能以半双工模式提供语音服务， 却使用 120kHz 带宽。虽然经过了后来技术的进步而提高了频谱使用效率，提供了全双工、自动拨 号等功能，但提供的服务由于频道的数量很少以及呼叫阻塞等原理不能满足使用。在 50 和 60 年代， AT&T 的贝尔实验室和全世界其他的通信公司发展了蜂窝无线电话的原理和技术。利用在地域上将覆盖范围划分成小单元，每个单元复用频带的一部分以提高频带的利用率，即利用在干扰受限的环境下，依赖于适当的频率复用规划（特定地区的传播特性）和频分复用1 孙立新等编著，第三代移动通信系统，人民邮电出版社， 2000 年 12 月 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 2 （ FDMA）来提高容量。从而实现了真正意义上的蜂窝移动通信 一个典型的模拟蜂窝电话系统是在美国使用的高级移动电话系统（ AMPS），AMPS 系统采用 7 小区复用模式，并可在需要时采用扇区化和 小区分裂来提高容量。与其他第一代蜂窝系统一样， AMPS 在无线传输中采用了频率调制，在美国，从移动台到基站的传输使用 824MHz 到 849MHz 的频段，而基站到移动台使用869MHz 到 894MHz 的频段。每个无线信道实际上由一对单工信道组成，他们彼此有 45MHz 分隔。每个基站通常有一个控制信道发射器（用来在前向控制信道上进行广播），一个控制信道接收器（用来在反向控制信道上监听蜂窝电话呼叫建立请求），以及 8 个或更多频分复用双工语音信道 。 在一个典型的呼叫中，随着用户在业务区内移动，移动交换中心发出多个空白 -突发指 令，使该用户在不同基站的不同语音信道间进行切换。在 AMPS 中，当正在进行服务的基站的反向语音信道（ RVC）上的信号强度低于一个预定的阀值，则由移动交换中心产生切换决定。预定的阀值由业务提供商在移动交换中心中进行调制，它必须不断进行测量和改变，以适应用户的增长、系统扩容，以及业务流量模式的变化。移动交换中心在相邻的基站中利用扫描接收机，即所谓定位接收机来确定需要切换的特定用户的信号水平。这样，移动交换中心就能找出接受切换的最佳邻近基站，从而完成交换的工作。 图 1-1-1 2G 系统的基本特性 第二代移动通信系统 ： 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 3 第二代移动通信系统 (2G)起源于 90 年代初期。欧洲电信标准协会在 1996年提出了 GSM Phase 2+，目的在于扩展和改进 GSM Phase 1 及 Phase 2 中原定的业务和性能。它主要包括立即计 费， GSM 900 1800 双频段工作等内容，也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，使得话音质量得到了质的改进；半速率编解码器可使 GSM 系统的容量提近一倍。在 GSM Phase2+阶段中，采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术、双频段等技术，有效地克服了随着业务量剧增所引发的 GSM 系统容量不足的缺陷；自适应语音编码 (AMR)技术的应用，极大提高了系统通话质量； GPRs EDGE 技术的引入，使 GSM 与计算机通信 Internet 有机相结合，数据传送速率可达 115384kbit s，从而使 GSM 功能得到不断增强，初步具备了支持多媒体业务的能力。尽管 2G 技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大，频率资源己接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求 第 三 代移动通信系统 ： 第三代移动通信系统（ IMT-2000），在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带 CDMA 技术为主 ,并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统 亦即未来移动通信系统，是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最选进的移动通信 系统 。 第二代移动通信系统优点不少，但也存在问题，诸如，带宽限制了高速数据的应用，不能实现多媒体业务，多种标准 (如 GSM， DAMPS GDMA， PDC)并存，没有办法全球漫游等等而社会的发展要求信息交流快速、高效，并与时间、地点无关 。 近年来，有关 3G 的介绍很多，其实大多数谈论的是无线传输技术方案 。第二代移动通信系统 CSM和 IS-95CDMA的网络协议 CSM-MAP和 1S-41(现称为 ANSI 41)已是国际化。所以，第三代移动通信核心网必须要考虑如何利用第二代网络，即在 CSM-MAP 和 IS-41 基础 上演进 3C 核心网，如 3CPP 的 R99 基于 CSM CPRS 的核心网协议， 3CPP2 的 A 版本，其核心网基于 ANSI 41 的 MSG PDSN。 语音通信是第二代移动系统的主要服务，最近几年，移动通信设备则在大大增强对数据通信的支持能力，一些标准的移动通信设备当前可以提供速率达9.6Kbps 的数据服务。但是这样低的数据通信速率显然无法满足移动设备多媒体数据通信的需求 , 因此，厂商们纷纷在开发新的、速率更快的移动数据通信技术，其中最典型的就是 GPRS（通用分组无线服务）、 HSCSD（高速率电路交换数据）和 EDGE。这三种技术都能够不同程度地解决更高数据速率的需求问题。第三代通信技术的使用使得系统操作更加灵活，它能够支持基站间的异步操作；支持自适应天线阵技术与多用户检测的技术；支持非平衡频带下采用时分双工的模式，电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 4 采用单信元频率复用等。数据传输方式也向多样化发展，其可以同时支持分组交换和电路交换两种数据传输方式 。 第四代移动通信系统： 3G 时代尚未真正到来 。 可是 ，已经暴露出不少问题，诸如无线传输技术和核心网技术是家族式的 ；多种标准并存难以实现全球漫游；最大数据速率达 不到 2MBIT S (实际上最多只能达到 38KBIT S)，无法满足用户对最高带宽的要求等。于是，被称为 4G 的新一代移动通信技术又成为研究的方向。 4G 的设计指标大大优于 3G。 第四代移动通信技术已不完全是纸上谈兵比方说 ，美国已经建立了实验网，日本也对 4C 进行相应规划，中国已有科研机构 (如中国科学院计算所移动通信技术研发中心 )从事 4G 研发。然而，目前对 4G 的研究并不是在 ITU 的组织下进行的，而是一些国家各自独立进行科研。因此，最终提出的标准和实施方案难免多种多样，这为实现全球漫游又埋下祸根，有可能走 3G 的老路。于是， 5G的概念也破提出 。 从上述的 资料和数据中我们不难发现，短短 20 年间，移动通信技术发生了翻天覆地的变化，取得了较为显著地成果，并与人们的日常生活密切关联。这20 多年来，移动通信技术经历了从 1G 到 2G， 2G 到 2.5G， 2.5G 到 3G，甚至在不远的将来还将向 4G、 5G 发展。这样的发展不单为技术自身的进步、通信系统性能的提高提供了源源不断的动力，也为人们的生活、工作提供了极大的便捷。期待着移动通信技术有更长远的发展，为丰富通信网络做出贡献 。 图 1-1-2 移动通信的发展历程 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 5 第二节 第三代移动通信系统的标准 1. 第三代移动通信技术标准化历程如下： 1985 年，未来公共陆地移动通信系统（ Future Public Land Mobile Telephone System, FPLMTS）概念被提出，其理想是实现全球标准的完全统一，使第三代系统做 到全球一体，实现真正的无缝漫游 2； 1991 年，国际电联（ ITU）正式成立了 TG8/1 任务组，负责 FPLMTS 标准的制订工作； 1992 年，国际电联召开世界无线通信系统大会（ WARC），对 FPLMTS 的频率进行了划分，成为第三代移动通信标准制订进程中的重要里程碑； 1997年初， ITU发出通函，要求各国在 1998年 6月前完成候选的 IMT-2000(即International Mobile Telecommunication，国际移动通信 2000)无线接口技术方案的提交。代表不同利益的各标准化组织开始了 各自的标准制定工作，并围绕以谁作为全球标准展开了激烈的争论。主要焦点集中在以爱立信为首并以庞大的 GSM市场为后盾的欧洲 W-CDMA 技术，与拥有多项 CDMA 技术专利的以高通为代表的美国 cdma2000 技术的争夺，双方展开了一系列针锋相对的较量，难以达成共识； 1998 年 6 月， ITU 共收到了 15 个有关第三代移动通信无线接口的候选技术方案。其中，包括 W-CDMA、 CDMA2000、以及由中国提出的 TD-SCDMA 在内的 10 种第三代地面候选无线接口技术。并确定了第三代无线接口技术分为两大类： CDMA与 TDMA，其 中 CDMA 占据主导地位； 1999 年 3 月， ITU-R TG8/1 第 16 次会议在巴西召开，此次会议确定了第三代移动通信技术的大格局。 IMT-2000 地面无线接口被分为两大组，即 CDMA与 TDMA。ITU-R TG8/1 巴西会议结束不久，爱立信与高通达成了专利相互许可使用协议； 1999 年 10 月， ITU-R TG8/1 最后一次会议最终完成第三代移动通信无线接口标准的制订工作； 2000 年，国际电信联盟最终确定了通信系统的接口技术标准。国际电联公开的 3G 标准有三个：欧洲和日本共同提出的 WCDMA、美国以 高通公司为代表提出的CDMA2000 以及中国以大唐集团为代表提出的 TD-SCDMA，这些标准在核心网中都采用分组交换方式，采用 CDMA 技术解决无线端口问题。因此，这三种标准无一例外的都采用了 CDMA 这一核心技术（ CDMA 技术是一种扩频方式的通信，是在数字通信技术的分支扩频通信的基础上发展起来的一种技术，就是用具有噪声特性的载波以及比简单点到几点通信所需带宽宽得多的频带去传输相同的数据）。 2. 提交 ITU 的十种备选方案及其特点 2 谈振辉 . 全球第三代移动通信标准的协调 . 中国通信， 2002，（ 10）： 20-25 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 6 截止到 1998 年 6 月 30 日，提交到 ITU 的地面第三代移动通信无线传输技术(RTT)共有 10 种，见表 1.其中 FDD 方式 8 种， TDD 方式 5 种 .这十项技术中，欧洲提出的 W-CDMA、北美提出的 cdma2000 和 UWC-136 将是第三代移动通信系统的主要技术，而宽带 CDMA 技术是主流 。 表 1-2-1 十种 IMT-2000 地面无 线传输技术提案 3 序号 提交技术 双工方式 应用环境 提交者 1 J:W-CDMA FDD、 TDD 所有环境 日本： ARIB 2 ETSI-UTRA-UMTS FDD、 TDD 所有环境 欧洲： ETSI 3 WIMS W-CDMA FDD 所有环境 美国： TIA 4 WCDMA/NA FDD 所有环境 美国： T1P1 5 Global CDMA FDD 所有环境 韩国： TTA 6 TD-SCDMA TDD 所有环境 中国： CATT 7 cdma2000 FDD、 TDD 所有环境 美国： TIA 8 Global CDMA FDD 所有环境 韩国： TTA 9 UWC-136 FDD 所有环境 美国： TIA 10 EP-DECT TDD 室内、室外到 室内 欧洲： ETSI DECT 计划 (1)W-CDMA(序号 1-5) 与欧洲 W-CDMA 类似 的提案共有五个 。 以欧洲 ETSI UTRA FDD、日本 ARIB W-CDMA 为代表，同时还有韩国 TTA CDMA 、美国 T1WCDMA/NA和 TIA TR46 的 WIMS W-CDMA.这五种提案基本参数类似 .其中美国 T1 提交的WCDMA/NA 和美国 TIA TR46 提交的 WIMS 已经融合成一个标准，称为 WP-CDMA，即宽带分组 CDMA 技术 。 (2CDMA2000(序号 7-8) 提出与北美 cdma2000 类似提案的有两种，包括美国TIA TR45 和韩国的 TTA.这类提案是由北美 IS-95 标准发展而来的 。 (3)UWC-136(序号 9) 这是一种纯 TDMA 技术 .在北美 IS-136 TDMA(D-AMPS)技术的基础上提交的 。 由于 IS-136 TDMA 是北美第二代系统的主要技术之一，其用户规模与 IS-95 相当，所以 UWC-136 将被 IS-136 的运营者继续采用 。 我国提交的 TD-SCDMA(序号 6)技术，有可能与其他五种 TDD 方式进行融合，特别是与欧洲的 UTRA TDD 方式，即 TD-CDMA 技术比较相似，融合的可能性最大 。 EP-DECT(序号 10)，即欧洲数字无绳通信系统 DECT，它由于使用了第三代移3 尤肖虎、曹淑敏、李建东，第三代移动通信系统发展现状与展望，电子学报， vol.27， 1999 年 11 月 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 7 动通信频谱 的原因而提交，一般不引起人们的重视 。 从十种候选技术看，有 8 种为 CDMA 技术，也就是说宽带 CDMA 技术是第三代移动通信的主要技术 。 其中 W-CDMA和 cdma2000 将是第三代移动通信的主流技术 。 3.第三代移动通信标准化的主要走向 尽管 ITU 仍在尽最大努力寻求标准的统一，但如图 1 所示的以欧美为代表的两种发展路线，将直接影响着第三代移动通信标准的走向 .事实上，目前已经存在的两大区域性标准化组织 3GPP 和 3GPP2，将有可能确定第三代移动通信的最终格局 .其中 3GPP 是由欧洲 ETSI 发起的，日本 ARIB、 TTC、韩 国 TTA 和美国 T1 参加的第三代伙伴计划 .目的是制定以 GSM MAP 为核心网、 UTRA(FDD： W-CDMA， TDD： TD-CDMA)为无线接口的第三代移动通信标准 .43GPP2 是由美国国家标准协会 ANSI 发起的，日本 ARIB、 TTC、韩国 TTA 参加的另一个第三代伙伴计划 .目的是制定以 IS-41 为核心网、 cdma2000 为无线接口的第三代移动通信标准 .中国无线通信标准研究组(CWTS)也于 1999 年 5 月底正式加入了两个 3GPP，积极参与其标准化工作 。 图 1-2-1 核心网与无线接口的对应关系 ITU TG8/1 于 1999 年 3 月 8 日至 19 日在巴西召开了第 16 次会议 .此次会议完成并通过了 IMT-2000 无线接口关键参数 (IMT.RKEY)的选定，从而确定了第三代移动通信技术的基本格局 .巴西会议将 IMT-2000无线接口技术被分 为 CDMA和 TDMA4 王江舟 , 闵范保 , 聂敏 , 朱畅华 .第三代移动通信系统无线增强技术 .电子工业 出版社 2003 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 8 两大类， CDMA 又进一步分为 FDD 直接序列扩频，即 FDD CDMA-DS(含 W-CDMA 和cdma2000)、 FDD 多载波， FDDCDMA-MC(cdma2000)和 TDD(含中国的 TD-SCDMA、欧洲的 TD-CDMA、日本的 W-CDMA TDD 方式及 cdma2000 TDD 方式 )三种形式 .TDMA 也分成了类似的三种形式 。 而 CDMA FDD 直接序列扩频方式和 CDMA TDD 方式是融合的两个主要领域 。 1999 年 5 月 31 日到 6 月 11 日在北京举行的 ITU TG8/1 第 17 次会议完成了第三代移动通信 IMT-2000 无线接口技术规范建议 (简称 RSPC 建议 )框架的制定，并进一步推动了 CDMA 技术的融合 .这次会议为 ITU 在 1999 年 10 月份的芬兰会议上完成 RSPC 建议最终文稿打下了坚实的基础 5。 此次会议完成的无线接口规范框架分为三个部分：一部分是直接引用 3GPP 和其他地区标准化 组织的无线接口技术规范，约占 70%；另一部分是对每一个空中接口最主要和最基本内容的描述，包括标准的主要参数、基本技术、主要性能和关键技术等，约占 20%；第三部分是对所有 ITM-2000 空中接口的宏观描述，这部分约占 10%.这一框架的构成表明以 ITU 为主导的、与 3GPP、 3GPP2 和地区标准化组织共同承担的 IMT-2000 无线接口标准制定工作的格局已很清晰 .ITU 从 1985 年提出第三代移动通信的概念以来，一直在领导着第三代移动通信标准化和标准的融合工作 .随着标准截止日期和商用化时间的临近，区域标准化组织，特别 是跨区域的标准化组织 3GPP 和 3GPP2 在每个接口的具体标准化方面做了深入细致的标准化工作 .ITU 和这些组织共同完成 IMT-2000 标准制定是必然的趋势，也是 ITU 不得不接受的现实 .。 由于 ITU 第三代移动通信无线接口规范 IMT-2000 的制定工作将于 1999年 10月份结束， ITU 如何继续进行在此之后的标准研究与技术改进工作也成为 TG8/1 北京会议的重要议题 .会议认为，在完成第一个版本的第三代标准之后，还要继续进行增强型的 IMT-2000 标准化研究，并对第三代移动通信业务和技术不断更新 .对IMT-2000 后 续技术 (第四代移动通信 )的研究也应提上议事日程 .这些新的研究课题将在 1999 年 11 月举行的 ITU-R 第 8 研究组会议上进行讨论 。 4.标准融合的最新进展 (1)FDD 方面 1999 年 5 月国际运营者融合组 (OHG)在多伦多会议上就 CDMA FDD 技术融合达成了重要协议，在融合方面取得突破性进展 .此协议主要含两个方面，一个是将两种宽带 CDMA 直接序列扩频方式的三个主要参数统一起来，即： 直扩系统码片速率采用 3.84Mcps； 下行导频方式，公共导频采用连续导频，即CDM；专用导频采用非连续导频，即 TDM； 同步方 式，采用 W-CDMA 的异步 /同步方式 。 5 A.Duel-Hallen,A.J.Holtzman,and Z.Zvonar.IEEE Personal Communications,Apr.1995:46 58 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 9 另外，此协议还将 CDMA FDD 多载波方式和 CDMA FDD 直接序列扩频的高层协议统一起来，以支持基于 GSM 的核心网和基于 ANSI-41 的核心网 .1999 年 7 月份，两个 3GPP 均明确表示支持 OHG 的融合建议和 ITU 的结论 。 (2)TDD 方面 中国一直是 TDD 技术融合的倡导者和推动者，并继续积极推进CDMA TDD 技术的融合 .在 1999 年 4 月份北京举行的第三次 TDD 融合会议上， 3GPP的一些主要成员原则上同意将 TD-SCDMA的低码片速率 (1.3542Mcps)作为 3GPP TDD的一个选项，另外将 TD-SCDMA 的几个关键技术，如智能天线、上行同步、接力切换 (baton handover)等，纳入 3GPP TDD 标准中加以考虑 .我国也在 1999 年 6 月初举行的 3GPP 会议上，将有关上述内容的详细文稿提交会议进行讨论 .但根据会议讨论的情况， 3GPP TDD 技术与我国 TD-SCDMA 技术的完全融合，尚需大量的协调工作 。 第三节 第三代移动通信系统基本特征 模拟移动通信具有很多不足之处，比如容量有限；制式太多、互不兼容、不能提供自动漫游；很难实现保密；通话质量一般；不能提供数 据业务等。第二代数字移动通信克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量、保密性得到了很大提高，并可进行省内、省际自动漫游。但由于第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据业务的应用，也无法实现移动的多媒体业务。同时，由于各国第二代数字移动通信系统标准不统一，因而无法进行全球漫游。比如，采用日本的 PHS系统的手机用户，只有在日本国内使用，而中国 GSM 手机用户到美国旅行时，手机就无法使用了。 表 1-3-1 各种制式速率比对 制式 WCDMA R99 WCDMA R4 HSDPA R5 HSUPA R6 HSPA+ R7 LTE R8（ 08 年 9 月冻结） 技术特点 UTRAN 引入，关键技术应用 控制与承载分离 高速下行分组技术 HSDPA 的引入 高速上行分组技术 HSUPA 的引入及 MBMS HSPA 增强技术 多载波、OFDM 的引入进一步提高速率 上行 /下行速率 384Kbps/2Mbps 384Kbps/2Mbps 384Kbps/14.4Mbps 5.76Mbps/14.4Mbps 10Mbps/28Mbps 50Mbps/100Mbps 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 10 成熟度 成熟商 用 成熟商用 成熟商用 系统成熟，终端 受限 商用不成熟， 预计 09Q3 商用不成熟，预计 2011年后 与第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信相比，第三代移动通信是覆盖全球的多媒体移动通信。它的主要的特点之一是可实现全球漫游，使任意时间、任意地点、任意人之间的交流成为可能。也就是说，每个用户都有一个个人通信号码，带着手机，走到世界任何一个国家，人们都可以找到你，而反过来，你走到世界任何一个地方，都可以很方便地与国内用户或他国用户通信，与在国内通信时 毫无分别。 能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。这就是说，用第三代手机除了可以进行普通的寻呼和通话外，还可以上网读报纸，查信息、下载文件和图片；由于带宽的提高，第三代移动通信系统还可以传输图象，提供可视电话业务。 第三代移动通信区别于现有的第一代和第二代移动通信系统，其主要特点概括为： 1 全球普及和全球无缝漫游的系统：第二代移动通信系统一般为区域或国家标准，而第三代移动通信系统是一个在全球范围内覆盖和使用的系统 .它将使用共同的频段 (尽管 WPC 分配给 IMT-2000 使用的频 段为 1885-2025MHz， 2110-2200MHz，但在美国，部分频段已用于 PCS.目前的 230MHz 频段只是 IMT-2000 计划频谱的一小部分， ITU 即将完成扩展频谱的规划 )及全球统一标准 . 2 具有支持多媒体业务的能力，特别是支持 Internet 业务的能力：现有的移动通信系统主要以提供话音业务为主，随着发展一般也仅能提供 100kb/s200kb/s 的数据业务， GSM 演进到最高阶段的速率能力为 384kb/s.而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的改进 .它应能支持话音分组数据及多媒体业务；应能根 据需要，提供所需带宽 .ITU 规定的第三代移动通信无线传输技术的最低要求中，必须满足以下三种环境的要求，即：快速移动环境，最高速率达 144kb/s；室外到室内或步行环境，最高速率达 384kb/s；室内环境，最高速率达 2Mb/s。 3 便于过渡、演进：由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相当规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 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 11 模，所以第三代的网络一定要能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容 。 IMT-2000 系统构成见图 2，它主要有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 (SSS)、基站子系统 (BSS)、移动台 (MS)和 SIM 卡 .另外 ITU 定义了 4 个标准接口，即： 6 物理层：它由一系列下行物理信道和上行物理信道组成 。 链路层：它由媒体接收控制 (MAC)子层和链路接入控制 (LAC)子层组成 4高服务质量：具有长话的话音质量，比特错误率小于 10 6 的数据业务。具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性 ， 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 ， 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 。 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； 5核心网由电路交换向分组交换过渡，并最终向全 IP 网演进 。 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 6低成本、低功耗、小体积、高保密等良好的商业特性。 手机体积小、重量轻，具有真正的全球漫游能力 。 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 。 第四节 第三代移动通信标准中的主要技术 带来第三代移动通信系统天翻地覆变化的当然是第三代移动通信中所采用 的多种高新技术，这些高新技术是第三代移动通信系统的精髓，也是制订第三代移动通信系统标准的基础，了解这些技术就了解了第三代移动通信系统。下面我们就专门介绍几项有可能应用于第三代移动通信系统中的技术。 1 TD-SCDMA 技术。 TD-SCDMA 是中国唯一提交的关于第三代移动通信的标准技术，它使用了第二代和第三代移动通信中的所有接入技术，包括 TDMA、 CDMA 和SDMA，其中最关键的创新部分是 SDMA。 SDMA 可以在时域 /频域之外用来增加容量和改善性能， SDMA 的关键技术就是利用多天线对空间参数进行估计，对下行 链路的信号进行空间合成。另外，将 CDMA 与 SDMA 技术结合起来也起到了相互补充的作用，尤其是当几个移动用户靠得很近并使得 SDMA 无法分出时， CDMA 就可以很轻松地起到分离作用了，而 SDMA 本身又可以使相互干扰的 CDMA 用户降至最小。 SDMA技术的另一重要作用是可以大致估算出每个用户的距离和方位，可应用于第三代移动通信用户的定位，并能为越区切换提供参考信息。总的来讲， TD-SCDMA 有价6 谈振辉 . 第三代移动通信的演进趋势 . 电信科学， 2000， 16（ 5）： 32-34 电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未来 12 格便宜、容量较高和性能优良等诸多优点。 2 智能天线技术：智能天线技术是中国标准 TD-SDMA 中的重要技术之一，是基于自适应 天线原理的一种适合于第三代移动通信系统的新技术。它结合了自适应天线技术的优点，利用天线阵列的波束汇成和指向，产生多个独立的波束，可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化，同时可对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，增加系统的容量和频谱效率。智能天线的特点是能够以较低的代价换得天线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和抗掉话等性能的提高。智能天线在干扰和噪声环境下，通过其自身的反馈控制系统改变辐射单元的辐射方向图、频率响应及其他参数，使接收机输出端有最大的信噪比。 3 WAP 技术。 WAP（ Wireless Application Protocol，无线应用协议）已经成为数字移动电话和其他无线终端上无线信息和电话服务的实际世界标准。 WAP 可提供相关服务和信息，提供其他用户进行连接时的安全、迅速、灵敏和在线的交互方式。 WAP 驻留在因特网上的 TCP/IP 环境和蜂窝传输环境之间，但是独立于所使用的传输机制，可用于通过移动电话或其他无线终端来访问和显示多种形式的无线信息。 WAP 规范既利用了现有技术标准中适应于无线通信环境的部分，又在此基础上进行了新的扩展。由于 WAP 技术位于 GSM 网络和因特网之间，一端连接现有的 GSM 网络 ，一端连接因特网。因此，只要用户具有支持 WAP 协议的媒体电话，就可以进入互联网，实现一体化的信息传送。而厂商使用该协议，则可以开发出无线接口独立、设备独立和完全可以交互操作的手持设备 Internet 接入方案，从而使得厂商的 WAP 方案能最大限度地利用用户对 Web 服务器、 Web 开发工具、 Web编程和 Web 应用的既有投资，保护用户现有利益。同时也解决了无线环境所带来的有关新问题。目前，全球各大移动电话制造商，包括诺基亚、爱立信、摩托罗拉和阿尔卡特在内，都已保证提供支持 WAP 的无线设备。 4 快速无线 IP 技术。快速 无线 IP（ Wireless IP，无线互联网）技术将是未来移动通信发展的重点，宽频带多媒体业务 是最终用户的基本要求。根据ITM-2000 的基本要求，第三代移动通信系统可以提供较高的传输速度（本地区2Mb/s，移动 144Kb/s）。现代的移动设备越来越多了（手机、笔记本电脑、 PDA 等），剩下的好像就是网络是否可以移动，无线 IP 技术与第三代移动通信技术结合将会实现这个愿望。由于无线 IP 主机在通信期间需要在网络上移动，其 IP 地址就有可能经常变化，传统的有线 IP 技术将导致通信中断，但第三代移动通信技术因为利用了蜂窝移动电话呼叫原理，完全可以使移动节点采用并保持固定不变的 IP 地址，一次登录即可实现在任意位置上 或在移动中保持与 IP主机的单一链路层连接，完成移动中的数据通信。 5 软件无线电技术。在不同工作频率、不同调制方式、不同多址方式等多种标准共存的第三代移动通信系统中，软件无线电技术是一种最有希望解决这些问电子科技大学毕业论文（设计） 浅谈第三代移动通信的发展现状与未