第7章 第三代移动通信系统( 3G )

1、第7章 3G和未来移动通信系统 第7章 第三代移动通信系统（ 3G ） 7.1 概述概述 3G标准比较标准比较 第7章 3G和未来移动通信系统 7.1 概概 述述 事实上，早在事实上，早在19851985年，国际电信联盟（年，国际电信联盟（ITUITU）就提出了）就提出了 第三代移动通信系统的概念，当时称为未来公共陆地移动第三代移动通信系统的概念，当时称为未来公共陆地移动 通信系统，后考虑到该系统预计在通信系统，后考虑到该系统预计在20002000年左右商用，且工年左右商用，且工 作于作于2000 MHz2000 MHz频段，频段，19961996年更名为国际移动电信系统年更名为国际移动电信系

2、统IMT-IMT- 2000(International MobileTelecomunication2000(International MobileTelecomunication2000)2000)。 其主要特性有：其主要特性有： 第7章 3G和未来移动通信系统 （1 1）全球化。全球化。IMTIMT20002000是一个全球性的系统，它包是一个全球性的系统，它包 括多种系统，在设计上具有高度的通用性，该系统中的业括多种系统，在设计上具有高度的通用性，该系统中的业 务以及它与固定网之间的业务可以兼容，能提供全球漫游。务以及它与固定网之间的业务可以兼容，能提供全球漫游。 （2 2）多媒体化

3、。多媒体化。提供高质量的多媒体业务，如话音、提供高质量的多媒体业务，如话音、 可变速率数据、视频和高清晰图像等多种业务。可变速率数据、视频和高清晰图像等多种业务。 （3 3）综合化。综合化。能把现存的各类移动通信系统综合在能把现存的各类移动通信系统综合在 统一的系统中，以提供多种服务。统一的系统中，以提供多种服务。 （4 4）智能化。智能化。主要表现在智能网的引入，移动终端主要表现在智能网的引入，移动终端 和基站采用软件无线电技术。和基站采用软件无线电技术。 （5 5）个人化。个人化。用户可用惟一个人电信号码（用户可用惟一个人电信号码（PTNPTN）在）在 终端上获取所需要的电信业务，这就超越

4、了传统的终端移终端上获取所需要的电信业务，这就超越了传统的终端移 动性，真正实现了个人移动性。动性，真正实现了个人移动性。 第7章 3G和未来移动通信系统 图7-1 IMT-2000系统的营运环境 3G 3G标准比较标准比较 朱志亮朱志亮 Tel移动通信发展简述移动通信发展简述 1 1、无线通信概念的出现、无线通信概念的出现 关键词：无线电台、蜂窝、终端小型化、关键词：无线电台、蜂窝、终端小型化、AMPSAMPS 2 2、第二代移动通信发展的主要动力、第二代移动通信发展的主要动力 关键词：欧洲、统一、数字、关键词：欧洲、统一、数字、GSMGSM、TDMATDMA 美国

5、美国 关键词关键词:Qualcomm :Qualcomm 公司、公司、IS-95IS-95、频谱、话音质量、保密、频谱、话音质量、保密、 起步较晚起步较晚 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G3G） 人们孜孜不倦地对新技术进行开发，其主要目的是为了满足人们孜孜不倦地对新技术进行开发，其主要目的是为了满足 市场更高的应用需求。市场更高的应用需求。 手持机的迅速普及将驱动通信向手持机的迅速普及将驱动通信向个人化个人化方向发展；方向发展； 互联网用户数以翻番的速度膨胀又带来了互联网用户数以翻番的速度膨胀又带来了移动数据通信移动数据通信的发的发 展机遇；展机遇； 特别是移动多媒体和高速数据业务

6、的迅速发展，迫切需要设特别是移动多媒体和高速数据业务的迅速发展，迫切需要设 计和建设一种新的网络以提供更计和建设一种新的网络以提供更宽宽的工作频带、支持更加灵的工作频带、支持更加灵 活的活的多种类多种类业务（高速率数据、多媒体及对称或非对称业务业务（高速率数据、多媒体及对称或非对称业务 等）；等）； 并使移动终端能够在不同的网络间进行并使移动终端能够在不同的网络间进行漫游漫游。 还有。还有。 对于不同的通信业务其性能要求也是不同的，对不同业务的对于不同的通信业务其性能要求也是不同的，对不同业务的 实时性和服务质量的要求差别很大。实时性和服务质量的要求差别很大。 大量业务还需要上下行不对称的服务

7、，如浏览网页、下载音大量业务还需要上下行不对称的服务，如浏览网页、下载音 乐等。乐等。 所有这些，所有这些，3G3G系统都能够很好地予以满足。系统都能够很好地予以满足。 第三代移动通信的标准化过程第三代移动通信的标准化过程 ITU ITU 要求要求IMT-2000 RTT IMT-2000 RTT 必须满足以下三种环境的要求：必须满足以下三种环境的要求： * * 快速移动环境，最高速率达快速移动环境，最高速率达144kbit/s144kbit/s； * * 室外到室内或步行环境，最高速率达室外到室内或步行环境，最高速率达384kbit/s384kbit/s； * * 室内环境，最高速率达室内环

8、境，最高速率达2Mbit/s2Mbit/s。 为了能够在未来的全球化标准的竞赛中取得领先，各个地区、国家、公为了能够在未来的全球化标准的竞赛中取得领先，各个地区、国家、公 司及标准化组织纷纷提出了自己的技术标准：司及标准化组织纷纷提出了自己的技术标准： 这这1010种提案中以欧洲的种提案中以欧洲的W-CDMAW-CDMA技术和美国的技术和美国的CDMA2000CDMA2000技术最为看好，同技术最为看好，同 时，中国的时，中国的TD-SCDMATD-SCDMA技术由于其本身的技术先进性并得到中国政府、运技术由于其本身的技术先进性并得到中国政府、运 营商和产业界的支持，也很受瞩目。营商和产业界的

9、支持，也很受瞩目。 通过一年半时间的评估和融合，通过一年半时间的评估和融合，19991999年年1111月月5 5日日ITUITU在赫尔辛在赫尔辛 基举行的基举行的TG 8/1TG 8/1第第1818次会议上，确认了如下次会议上，确认了如下5 5种第三代移动通种第三代移动通 信信RTTRTT（无线传输技术）技术：（无线传输技术）技术： US-TDMA GSM PDC GPRS WCDMA/ TD-SCDMA HSPDA EDGE WCDMA/ TD-SCDMA IS-95A CDMA IS-95B CDMA Cdma2000 1Xcdma2000 3X Data Only 1XEV-DO Da

10、ta & Voice 1XEV-DV 无线传输技术（无线传输技术（RTTRTT）主要包括多址技术、调制解调技术、信）主要包括多址技术、调制解调技术、信 道编解码与交织、双工技术、信道结构和复用、帧结构、道编解码与交织、双工技术、信道结构和复用、帧结构、RF RF 信道参数等。信道参数等。 WCDMAWCDMA WCDMAWCDMA最初主要有最初主要有EricssonEricsson、NokiaNokia公司为代表的欧洲通信厂公司为代表的欧洲通信厂 商提出。这些公司都在第二代移动通信技术和市场占尽了先商提出。这些公司都在第二代移动通信技术和市场占尽了先 机，并希望能够在第三代依然保持世界领先的地

11、位。机，并希望能够在第三代依然保持世界领先的地位。 日本由于在第二代移动通信时代没有采用全球主流的技术标日本由于在第二代移动通信时代没有采用全球主流的技术标 准，而是自己独立制订开发，很大程度制约了日本的设备厂准，而是自己独立制订开发，很大程度制约了日本的设备厂 商在世界范围内的作为，所以日本希望借第三代的契机，能商在世界范围内的作为，所以日本希望借第三代的契机，能 够进入国际市场。够进入国际市场。 以以NTT DoCoMo NTT DoCoMo 为主的各个公司提出的技术与欧洲的为主的各个公司提出的技术与欧洲的WCDMA WCDMA 比较相似，二者相融合，成为现在的比较相似，二者相融合，成为现

12、在的WCDMAWCDMA系统。系统。 WCDMAWCDMA的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商，的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商，WCDMAWCDMA 继承了第二代移动通信体制继承了第二代移动通信体制GSMGSM标准化程度高和开放性好的特标准化程度高和开放性好的特 点，标准化进展顺利，网络运营商可以通过在点，标准化进展顺利，网络运营商可以通过在GSMGSM网络上引入网络上引入 GPRSGPRS网络设备和新业务，培育数据业务消费群体，逐步过渡网络设备和新业务，培育数据业务消费群体，逐步过渡 到到3G. 3G. WCDMAWCDMA cdma2000cdma2000 CDMA2000

13、CDMA2000 是在是在IS-95IS-95系统的基础上由系统的基础上由QualcommQualcomm、LucentLucent、 Motorola Motorola 和和Nortel Nortel 等公司一起提出的，等公司一起提出的，CDMA2000 CDMA2000 技术的技术的 选择和设计最大限度地考虑和选择和设计最大限度地考虑和IS-95IS-95系统的后向兼容，很多基系统的后向兼容，很多基 本参数和特性都是相同的。本参数和特性都是相同的。 cdma2000cdma2000标准是一个体系结构，称为标准是一个体系结构，称为cdma2000familycdma2000family，它同

14、，它同 样还包含一系列的子标准。样还包含一系列的子标准。 cdma2000cdma2000的发起者主要以美国和韩国为主的以的发起者主要以美国和韩国为主的以IS-95CDMAIS-95CDMA为为 标准的制造商和运营公司，标准的制造商和运营公司，cdma2000cdma2000继承了继承了IS-95IS-95窄带窄带CDMACDMA 系统的技术特点，网络运营商同样可以在窄带系统的技术特点，网络运营商同样可以在窄带CDMACDMA网络中更网络中更 换或增加部分网络设备过渡到换或增加部分网络设备过渡到3G3G。 cdma2000cdma2000 TD-SCDMATD-SCDMA目前主要是西门子公司和

15、中国大唐集团在开发，较目前主要是西门子公司和中国大唐集团在开发，较 前两个技术标准而言，对前两个技术标准而言，对TD-SCDMATD-SCDMA进行大力支持和结成产业进行大力支持和结成产业 联盟的企业还比较少。联盟的企业还比较少。 TDTDSCDMASCDMA TDTDSCDMASCDMA 现代电信技术的发展，尤其是近十多年来移动通信技术的发展过程告诉现代电信技术的发展，尤其是近十多年来移动通信技术的发展过程告诉 我们，标准是现代技术发展的核心。谁拥有了标准，掌握了大量的专利我们，标准是现代技术发展的核心。谁拥有了标准，掌握了大量的专利 权，谁就赢得了主动权，占领了高科技的制高点。权，谁就赢得

16、了主动权，占领了高科技的制高点。 由于种种原因，我国在移动通信技术方面，错过了第一代移动通信发展由于种种原因，我国在移动通信技术方面，错过了第一代移动通信发展 的机遇，而在第二代时期仅仅赶上了个的机遇，而在第二代时期仅仅赶上了个“末班车末班车”，为外国产品进行散，为外国产品进行散 件组装。从而使我国件组装。从而使我国80%80%以上的市场被外企所占有。以上的市场被外企所占有。 实践证明，市场之争归根到底是技术之争、标准之争。实践证明，市场之争归根到底是技术之争、标准之争。 三流的企业做产品，二流的企业做技术，一流的企业做标准。三流的企业做产品，二流的企业做技术，一流的企业做标准。 TDTDSC

17、DMASCDMA TDTDSCDMA SCDMA 系统全面满足系统全面满足IMT-2000IMT-2000的基本要求。采用不需配的基本要求。采用不需配 对频率的对频率的TDDTDD（时分双工）工作方式，以及（时分双工）工作方式，以及FDMA/TDMA/CDMAFDMA/TDMA/CDMA 相结合的多址接入方式。同时使用相结合的多址接入方式。同时使用1.28Mcps1.28Mcps的低码片速率，的低码片速率， 扩频带宽为扩频带宽为1.6MHz1.6MHz。 TD-SCDMA TD-SCDMA 系统的优势，主要体现在：系统的优势，主要体现在： TDTDSCDMASCDMA (1)(1)频谱灵活性和

18、支持蜂窝网的能力频谱灵活性和支持蜂窝网的能力 仅需要仅需要1.6MHz1.6MHz（单载波）的最小带宽，不需要成对的频率；（单载波）的最小带宽，不需要成对的频率； 若带宽为若带宽为5MHz5MHz则支持则支持3 3个载波，在一个地区可组成蜂窝网。个载波，在一个地区可组成蜂窝网。 (2)(2)高频谱利用率高频谱利用率 TD-SCDMA TD-SCDMA 频谱利用率高，抗干扰能力强，系统容量大，适用于人口密集频谱利用率高，抗干扰能力强，系统容量大，适用于人口密集 的大、中城市传输对称与非对称业务。的大、中城市传输对称与非对称业务。 (3)(3)适用于多种使用环境适用于多种使用环境 TD-CDMA

19、TD-CDMA 系统全面满足系统全面满足ITUITU的要求，适用于多种环境。的要求，适用于多种环境。 (4)(4)设备成本低设备成本低 设备成本低，系统性能价格比高。具有我国自主的知识产权，在网络规设备成本低，系统性能价格比高。具有我国自主的知识产权，在网络规 划、系统设计、工程建设以及为国内运营商提供长期技术支持和技术服划、系统设计、工程建设以及为国内运营商提供长期技术支持和技术服 务等方面带来方便，可大大节省系统建设投资和运营成本。务等方面带来方便，可大大节省系统建设投资和运营成本。 TD-SCDMATD-SCDMA发展现状发展现状 CDMA FDDCDMA TDD 120002000年年

20、5 5月，月，TD-SCDMATD-SCDMA被国际电联被国际电联 批准为批准为3G3G国际标准国际标准 120012001年年3 3月，月，TD-SCDMATD-SCDMA标准被标准被3GPP3GPP 正式接纳正式接纳 120022002年年1010月，信产部公布月，信产部公布3G3G频谱频谱 规划，划分了规划，划分了155155兆兆TDDTDD频段频段 120022002年年1010月，月，TD-SCDMATD-SCDMA产业联盟产业联盟 成立成立 120042004年年1010月，月，TD-SCDMATD-SCDMA顺利结束顺利结束 MTNetMTNet测试，成绩喜人测试，成绩喜人 12

21、0052005年年7 7月，月，TD-SCDMATD-SCDMA顺利结束产顺利结束产 业化专项测试业化专项测试 TD-SCDMA 发展里程碑发展里程碑 标准标准 创立创立 阶段阶段 技术技术 验证验证 阶段阶段 产品产品 开发开发 阶段阶段 从从9898年年6 6月标准提出到月标准提出到20002000年年5 5月月 被被ITUITU接纳及接纳及20012001年年3 3月被月被3GPP3GPP接接 纳纳 从从9898年底到年底到20022002年年1212月月MTNetMTNet内部内部 测试第二阶段完成测试第二阶段完成 从从20022002年年2 2月大唐移动成立到月大唐移动成立到2004

22、2004 年底，正式进入产业化阶段年底，正式进入产业化阶段 20052005年上半年产品进入市场、规年上半年产品进入市场、规 模化发展以及模化发展以及3G3G后技术的跟进与后技术的跟进与 发展发展 市场市场 应用应用 阶段阶段 海信、夏新海信、夏新 南高、重邮南高、重邮 波导、联想波导、联想 大唐、华立大唐、华立 三星、三星、LG TCL、海尔、海尔 迪比特迪比特 英华达英华达 UT 终端终端 阿尔卡特阿尔卡特 华为华为 中兴中兴 北电北电 爱立信爱立信 诺基亚诺基亚 泰克泰克 日本芝测日本芝测 安捷伦安捷伦 中创信测中创信测 湖北众友湖北众友 星河亮点星河亮点 WILLTEK 安利安利 R&

23、S 大唐大唐 西门子西门子 中兴中兴 普天普天 阿尔卡特阿尔卡特 大唐大唐 华为华为 中兴中兴 诺基亚诺基亚 基站基站网络控制器网络控制器核心网核心网仪仪 表表 展讯展讯 T3G 凯明凯明 华立华立 ADI ST 重邮重邮 芯片芯片 海天海天 中山通宇中山通宇 14所所 天线天线 我国作为经济后发国家，要实现产业结构的调整必须把握新兴的产业机遇，也就是要我国作为经济后发国家，要实现产业结构的调整必须把握新兴的产业机遇，也就是要 抓住由于技术更新换代所带来的新兴产业机会，只有在这样的产业领域，我们的劣势抓住由于技术更新换代所带来的新兴产业机会，只有在这样的产业领域，我们的劣势 才能充分规避，我们

24、的后发优势才能得以充分施展！才能充分规避，我们的后发优势才能得以充分施展！ 时间周期 2 1 3 4 5 6 技术 代际 后发国家发后发国家发 挥后发优势挥后发优势 的最佳时机的最佳时机 技术路径已为发达国家技术路径已为发达国家 设定，产业格局稳定，设定，产业格局稳定， 后发国家只能跟随后发国家只能跟随 技术更替时先发国家的劣势：技术更替时先发国家的劣势： 已有的雄厚产业基础可能由于技术已有的雄厚产业基础可能由于技术 的升级而价值全失，转移成本巨大。的升级而价值全失，转移成本巨大。 技术更替时后发国家的优势：技术更替时后发国家的优势： 原有基础基本空白，便于产业重塑，原有基础基本空白，便于产业

25、重塑， 不存在转移成本和沉没成本问题。不存在转移成本和沉没成本问题。 典型案例典型案例 二十世纪八十年代初期，中国与印度相比在通讯领域存在巨大的差距，当中国的电话二十世纪八十年代初期，中国与印度相比在通讯领域存在巨大的差距，当中国的电话 交换机尚以落后的步进制交换机为主时，印度已普及了当时属于先进技术的纵横制交交换机尚以落后的步进制交换机为主时，印度已普及了当时属于先进技术的纵横制交 换机，且规模远比中国大。而当数字技术的发展使得程控交换机成为通讯领域的新兴换机，且规模远比中国大。而当数字技术的发展使得程控交换机成为通讯领域的新兴 技术时，印度因全部更新代价巨大而迟疑不决，而中国则毫不犹豫地抓

26、住机遇迅速替技术时，印度因全部更新代价巨大而迟疑不决，而中国则毫不犹豫地抓住机遇迅速替 代并普及了程控交换机。今天，中国与印度相比已在通讯领域取得了绝对领先地位。代并普及了程控交换机。今天，中国与印度相比已在通讯领域取得了绝对领先地位。 从产业大背景来看：从产业大背景来看： 移动通信产业是事关国民经济发展的移动通信产业是事关国民经济发展的 重要战略性产业，国家必须具有主导重要战略性产业，国家必须具有主导 产业发展的能力！产业发展的能力！ p资金以及技术双重密集型特征，是基础性、先导性以及战略性产业资金以及技术双重密集型特征，是基础性、先导性以及战略性产业 p产业价值链较长，具有明显的产业带动和

27、辐射效应产业价值链较长，具有明显的产业带动和辐射效应 p国家的基础通信设施，关系到国家安全国家的基础通信设施，关系到国家安全 从产业发展规律来看：从产业发展规律来看： 移动通信正处于新老技术更替的关键移动通信正处于新老技术更替的关键 时期！时期！ 从从TD自身的技术特点来看：自身的技术特点来看： TD自身的技术优势，不但完全能够承自身的技术优势，不但完全能够承 载载3G运营服务，给运营企业和用户带运营服务，给运营企业和用户带 来非凡的价值，也将为我国在后来非凡的价值，也将为我国在后3G及及 4G阶段争取先发优势奠定坚实基础！阶段争取先发优势奠定坚实基础！ p终端成本远低于终端成本远低于WCDM

28、A和和cdma2000，系统设备综合成本要低，系统设备综合成本要低 30% p频谱利用率高，容量大，不仅能够满足话音的需求，而且在数据频谱利用率高，容量大，不仅能够满足话音的需求，而且在数据 通信方面的优势更加明显通信方面的优势更加明显 p网络规划简单，具有呼吸效应微弱、各类业务覆盖半径基本相同网络规划简单，具有呼吸效应微弱、各类业务覆盖半径基本相同 、对原有站点利用率高等特点、对原有站点利用率高等特点 p采用的关键技术是公认的采用的关键技术是公认的B3G发展方向，并且发展方向，并且MIMO和和OFDM技术技术 更容易引入更容易引入 TDSCDMA是我国通信业实现科技资助创新的典范是我国通信业

29、实现科技资助创新的典范 3G业务发展趋势业务发展趋势 话音业务话音业务 p 话音业务作为基本通信方式，不会弱化话音业务作为基本通信方式，不会弱化 p能够提供更好的通话语音质量能够提供更好的通话语音质量 p 话音业务是运营商收入的基本保证话音业务是运营商收入的基本保证 数据业务数据业务 p 数据业务的培育是一个长期过程数据业务的培育是一个长期过程 p 数据业务是吸引力和品牌，是最具潜力的业务数据业务是吸引力和品牌，是最具潜力的业务 p3G数据业务主体是基于不对称数据业务的具体应用数据业务主体是基于不对称数据业务的具体应用 p创新的创新的3G数据业务价值链体现了运营商的核心竞争力数据业务价值链体现

30、了运营商的核心竞争力 数据业务的提供能数据业务的提供能 力将成为运营商竞力将成为运营商竞 争争3G的关键所在！的关键所在！ UMTSUMTS（Universal Mobile Telecommunication System Universal Mobile Telecommunication System ） 4G4G浅析浅析 3G3G系统的局限性系统的局限性 1 1、不能支持较高的通信速率。平均速率只能达到、不能支持较高的通信速率。平均速率只能达到384kbit/s384kbit/s 2、不能提供动态范围多速率业务。不能提供动态范围多速率业务。 3、不能真正实现不同频段的不同业务环境间的无

31、缝漫游。不能真正实现不同频段的不同业务环境间的无缝漫游。 20002000年年1010月月6 6日国际电信联盟日国际电信联盟(ITU)(ITU)在加拿大蒙特利尔市成立在加拿大蒙特利尔市成立 了了“IMT 2000 and Beyond”IMT 2000 and Beyond”工作组，开始了对工作组，开始了对4G4G的研究的研究。 未来的通信系统具备以下特征：未来的通信系统具备以下特征： a)a)用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地 接入网络中来；接入网络中来； b)b)移动终端可以是任何类型的；移动终端可以是任何类型的； c)c)用户可以自由地选择业务、应用和网络；用户可以自由地选择业务、应用和网络； d)d)可以实现非常先进的移动电子商务；可以实现非常先进的移动电子商务； e)e)新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。 未来的未来的4G4G系统至少具备以下的基本条件：系统至少具备以下的基本条件： (1)(1)具有