第三代移动通信技术及其应用

　　

　　摘要:本文阐述了3G技术及特点，并讨论了3G在中国的应用
　　关键词:移动通信;3G;宽带;CDMA
　　
　　一、什么是第三代移动通信系统
　　
　　第三代移动通信系统(3G)是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,并能同时提供语音数据综合服务和移动多媒体服务的移动通信系统，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。第三代移动通信系统一个突出特色就是，要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点，与任何人，用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。可见，第三代移动通信十分重视个人在通信系统中的自主因素，突出了个人在通信系统中的主要地位，所以又叫未来个人通信系统。第三代移动通信系统将会以宽带CDMA系统为主，所谓CDMA，即码分多址技术。移动通信的特点要求采用多址技术，多址技术实际上就是指基站周围的移动台以何种方式抢占信道进入基站和从基站接收信号的技术，移动台只有占领了某一信道，才有可能完成移动通信。
　　
　　二、第三代移动通信系统的特征
　　
　　第三代移动通信的基本特征：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；具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性；具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能；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；支持分层小区结构，也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接；语音只占移动通信业务的一部分，大部分业务是非话数据和视频信息；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；手机体积小、重量轻，具有真正的全球漫游能力；具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数，而不是以距离为收费参数的新收费机制。
　　宽带CDMA与窄带CDMA或GSM的主要区别：
　　IMT-2000的主要技术方案是宽带CDMA，并同时兼顾了在第二代数字式移动通信系统中应用广泛的GSM与窄带CDMA系统的兼容问题。那么，它们在技术与性能方面有什么区别呢？
　　3G与2G相比，具有:更大的通信容量和覆盖范围；具有可变的高速数据率；可同时提供高速电路交换和分组交换业务；支持多种同步业务；支持其他系统改进功能。具体内容主要是支持自适应天线阵（AAA），该天线可利用天线方向图对每个移动电话进行优化，可提供更加有效的频谱和更高容量。自适应天线要求下行链中每个连接都有导频符，而宽带CDMA系统中的每个区中都使用一个公共导频广播。无线基站再也不需要全球定位系统来同步，由于宽带CDMA拥有一个内部系统来同步无线电基站，所以不像GSM移动通信系统那样在建立和维护基站时需要GPS（全球定位系统）外部系统来进行同步。因为依赖全球定位系统卫星覆盖来安装无线电基站，在购物中心和地铁等地区会导致实施困难等问题。支持分层小区结构（HCS），宽带CDMA的载波可引进一种被称为“移动辅助异频越区切换（MAIFHO）”的新切换机制，使其能够支持分层小区结构。这样，移动台可以扫描多个码分多址载波，使得移动系统可在热点地区部署微小区。支持多用户检测，因为多用户检测可消除小区中的干扰并能提高容量。

三、3G主要技术标准及其在中国的应用
　　
　　国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA为无线接口标准，写入3G技术指导性文《2000年国际移动通讯计划》（简称IMT—2000）。2007年10月19日，在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上，经过多数国家投票通过，WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四个全球3G标准。
　　W-CDMA：全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。
　　CDMA2000：CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA2000 1x被称为2.5代移动通信技术。CDMA2000 3x与CDMA2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。前中国联通C网（现已经合并到中国电信）正在采用这一方案向3G过渡，采用的是CDMA IS95网络。
　　TD-SCDMA：全称为Time Division - Synchronous CDMA(时分同步CDMA)，该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。
　　WiMAX：WiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又称为802?16无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一公里”的宽带无线连接方案。将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后，由于成本较低，将扩大宽带无线市场，改善企业与服务供应商的认知度。
　　2009年1月，中国的3G牌照正式发放，中国移动获得TD-SCDMA牌照，中国电信获得CDMA2000牌照，中国联通获得W-CDMA牌照。在这之前，2008年4月1日中国移动通信集团公司在北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门和秦皇岛８个城市，启动第三代移动通信（３Ｇ）“中国标准”ＴＤ－ＳＣＤＭＡ社会化业务测试和试商用，其号段为１５７。标志着我国第三代移动通信(3G)标准TD的商业化应用正式起航。首批社会化业务测试邀请２万名不同行业和部门的用户，免费提供2000元至4000元的手机和数据卡终端，并给予测试用户每月800元的话费补贴。从中移动公开的资费标准看，普通通话费用TD比2G还要便宜。TD月租费为50元/月，本地基本通话费主叫0.40元/分钟，被叫免费；国内漫游通话费0.60元/分钟，被叫0.40元/分钟；国内长途通话费0.07元/6秒；短信息费网内0.1元/条，网外0.15元/条，接收免费。TD新业务——可视电话收费则是本地通信主叫0.6元/分钟，被叫免费；国内漫游主叫0.9元/分钟，被叫0.60元/分钟；国内长途0.10元/6秒。此外，中国移动还推出三款TD语音套餐和数据卡套餐，语音资费低于当前G网水平。2008年9月，工业和信息化部批准了中国移动《关于增加TD-SCDMA试商用选择性资费方案的报告》，从报告中可以看到，TD-SCDMA资费从9月起将大幅下调，广州、深圳、天津提前试点。特别值得注意的是，除本地被叫免费外，TD本地主叫降至首三分钟0.22元、以后每分钟0.11元，资费标准几乎降至固话资费水平。