第三代移動通信技術(shù)及其應用
摘要:本文闡述了3G技術(shù)及特點，并討論了3G在中國的應用
關(guān)鍵詞:移動通信;3G;寬帶;CDMA
一、什么是第三代移動通信系統(tǒng)
第三代移動通信系統(tǒng)(3G)是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,并能同時提供語音數(shù)據(jù)綜合服務和移動多媒體服務的移動通信系統(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)。第三代移動通信系統(tǒng)一個突出特色就是，要在未來移動通信系統(tǒng)中實現(xiàn)個人終端用戶能夠在全球范圍內(nèi)的任何時間、任何地點，與任何人，用任意方式、高質(zhì)量地完成任何信息之間的移動通信與傳輸?？梢?，第三代移動通信十分重視個人在通信系統(tǒng)中的自主因素，突出了個人在通信系統(tǒng)中的主要地位，所以又叫未來個人通信系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)將會以寬帶CDMA系統(tǒng)為主，所謂CDMA，即碼分多址技術(shù)。移動通信的特點要求采用多址技術(shù)，多址技術(shù)實際上就是指基站周圍的移動臺以何種方式搶占信道進入基站和從基站接收信號的技術(shù)，移動臺只有占領(lǐng)了某一信道，才有可能完成移動通信。
二、第三代移動通信系統(tǒng)的特征
第三代移動通信的基本特征：具有全球范圍設(shè)計的，與固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務及用戶互連，無線接口的類型盡可能少和高度兼容性；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；具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在廣域網(wǎng)采用384kb/s接入速率的數(shù)據(jù)率分段使用功能；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；支持分層小區(qū)結(jié)構(gòu)，也支持包括用戶向不同地點通信時瀏覽國際互聯(lián)網(wǎng)的多種同步連接；語音只占移動通信業(yè)務的一部分，大部分業(yè)務是非話數(shù)據(jù)和視頻信息；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；手機體積小、重量輕，具有真正的全球漫游能力；具有根據(jù)數(shù)據(jù)量、服務質(zhì)量和使用時間為收費參數(shù)，而不是以距離為收費參數(shù)的新收費機制。
寬帶CDMA與窄帶CDMA或GSM的主要區(qū)別：
IMT-2000的主要技術(shù)方案是寬帶CDMA，并同時兼顧了在第二代數(shù)字式移動通信系統(tǒng)中應用廣泛的GSM與窄帶CDMA系統(tǒng)的兼容問題。那么，它們在技術(shù)與性能方面有什么區(qū)別呢？
3G與2G相比，具有:更大的通信容量和覆蓋范圍；具有可變的高速數(shù)據(jù)率；可同時提供高速電路交換和分組交換業(yè)務；支持多種同步業(yè)務；支持其他系統(tǒng)改進功能。具體內(nèi)容主要是支持自適應天線陣（AAA），該天線可利用天線方向圖對每個移動電話進行優(yōu)化，可提供更加有效的頻譜和更高容量。自適應天線要求下行鏈中每個連接都有導頻符，而寬帶CDMA系統(tǒng)中的每個區(qū)中都使用一個公共導頻廣播。無線基站再也不需要全球定位系統(tǒng)來同步，由于寬帶CDMA擁有一個內(nèi)部系統(tǒng)來同步無線電基站，所以不像GSM移動通信系統(tǒng)那樣在建立和維護基站時需要GPS（全球定位系統(tǒng)）外部系統(tǒng)來進行同步。因為依賴全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星覆蓋來安裝無線電基站，在購物中心和地鐵等地區(qū)會導致實施困難等問題。支持分層小區(qū)結(jié)構(gòu)（HCS），寬帶CDMA的載波可引進一種被稱為“移動輔助異頻越區(qū)切換（MAIFHO）”的新切換機制，使其能夠支持分層小區(qū)結(jié)構(gòu)。這樣，移動臺可以掃描多個碼分多址載波，使得移動系統(tǒng)可在熱點地區(qū)部署微小區(qū)。支持多用戶檢測，因為多用戶檢測可消除小區(qū)中的干擾并能提高容量。
三、3G主要技術(shù)標準及其在中國的應用
國際電信聯(lián)盟（ITU）在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA為無線接口標準，寫入3G技術(shù)指導性文《2000年國際移動通訊計劃》（簡稱IMT—2000）。2007年10月19日，在國際電信聯(lián)盟在日內(nèi)瓦舉行的無線通信全體會議上，經(jīng)過多數(shù)國家投票通過，WiMAX正式被批準成為繼WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四個全球3G標準。
W-CDMA：全稱為Wideband CDMA，也稱為CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)，它與日本提出的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前正在進一步融合。其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上，對于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡，而GSM系統(tǒng)相當普及的亞洲對這套新技術(shù)的接受度預料會相當高。因此W-CDMA具有先天的市場優(yōu)勢。該標準提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演進策略。
CDMA2000：CDMA2000是由窄帶CDMA(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展而來的寬帶CDMA技術(shù)，也稱為CDMA Multi-Carrier，CDMA2000的研發(fā)技術(shù)卻是目前各標準中進度最快的，許多3G手機已經(jīng)率先面世。該標準提出了從CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演進策略。CDMA2000 1x被稱為2.5代移動通信技術(shù)。CDMA2000 3x與CDMA2000 1x的主要區(qū)別在于應用了多路載波技術(shù)，通過采用三載波使帶寬提高。前中國聯(lián)通C網(wǎng)（現(xiàn)已經(jīng)合并到中國電信）正在采用這一方案向3G過渡，采用的是CDMA IS95網(wǎng)絡(luò)。
TD-SCDMA：全稱為Time Division - Synchronous CDMA(時分同步CDMA)，該標準是由中國大陸獨自制定的3G標準，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學技術(shù)研究院（大唐電信）向ITU提出。該標準將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中，在頻譜利用率、對業(yè)務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優(yōu)勢。
WiMAX：WiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又稱為802?16無線城域網(wǎng)，是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一公里”的寬帶無線連接方案。將此技術(shù)與需要授權(quán)或免授權(quán)的微波設(shè)備相結(jié)合之后，由于成本較低，將擴大寬帶無線市場，改善企業(yè)與服務供應商的認知度。
2009年1月，中國的3G牌照正式發(fā)放，中國移動獲得TD-SCDMA牌照，中國電信獲得CDMA2000牌照，中國聯(lián)通獲得W-CDMA牌照。在這之前，2008年4月1日中國移動通信集團公司在北京、上海、天津、沈陽、廣州、深圳、廈門和秦皇島８個城市，啟動第三代移動通信（３Ｇ）“中國標準”ＴＤ－ＳＣＤＭＡ社會化業(yè)務測試和試商用，其號段為１５７。標志著我國第三代移動通信(3G)標準TD的商業(yè)化應用正式起航。首批社會化業(yè)務測試邀請２萬名不同行業(yè)和部門的用戶，免費提供2000元至4000元的手機和數(shù)據(jù)卡終端，并給予測試用戶每月800元的話費補貼。從中移動公開的資費標準看，普通通話費用TD比2G還要便宜。TD月租費為50元/月，本地基本通話費主叫0.40元/分鐘，被叫免費；國內(nèi)漫游通話費0.60元/分鐘，被叫0.40元/分鐘；國內(nèi)長途通話費0.07元/6秒；短信息費網(wǎng)內(nèi)0.1元/條，網(wǎng)外0.15元/條，接收免費。TD新業(yè)務——可視電話收費則是本地通信主叫0.6元/分鐘，被叫免費；國內(nèi)漫游主叫0.9元/分鐘，被叫0.60元/分鐘；國內(nèi)長途0.10元/6秒。此外，中國移動還推出三款TD語音套餐和數(shù)據(jù)卡套餐，語音資費低于當前G網(wǎng)水平。2008年9月，工業(yè)和信息化部批準了中國移動《關(guān)于增加TD-SCDMA試商用選擇性資費方案的報告》，從報告中可以看到，TD-SCDMA資費從9月起將大幅下調(diào)，廣州、深圳、天津提前試點。特別值得注意的是，除本地被叫免費外，TD本地主叫降至首三分鐘0.22元、以后每分鐘0.11元，資費標準幾乎降至固話資費水平。