浅谈第三代移动通信的技术及发展
发布时间：2015-07-07 09:34
摘 要：基于数字移动通信的 发展 趋势，第三代移动通信系统3g是当前最有前途、最具竞争力的技术。介绍了3g的发展简况及技术标准，并指出了3g面临的主要问题。
关键词：3g；技术；标准；发展
3g是国际电信联盟(itu)在1985年提出的工作在2000mhz频段的系统。与第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信系统相比，第三代的最主要特征是可提供移动多媒体业务。
1 3g技术概述
3g是“3rdgeneration”(第三代)的缩写，即第三代移动通信系统(imt-2000)，它是高速移动数据 网络 通信领域的行业术语。狭义地讲，3g就是指国际电信联盟(itu)确定的三大主流无线接口标准：w-cdma(宽频分码多重存取)、cdma2000(多载波分复用扩频调制)和tds-cdma(时分同步码分多址接入)。纵观移动通讯系统的发展 历史 ，模拟移动手机被称作“第一代”；数字移动手机被列入“第二代”；而其后的发展技术被称作“第三代”。当前全球还存在多种第一代和第二代通讯系统，它们成为全球范围内普及单一通讯终端设备的一个阻力。另外，3g技术面临的最大挑战是系统的标准化，如何能够支持单一通讯终端设备可以在全球范围内得到通用。3g技术的设计基础是支持全系列的移动多媒体系统，其对多种数据速率提供灵活的支持，不仅可以传送语音数据，还可以根据需要传送视频数据。使用3g网络，我们可以传输需要高带宽的应用数据，它能够处理图像、 音乐 、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、 电子 商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。
2 3g发展的必然性
由于第二代（2g）系统频谱资源的有限性、频谱利用率的较低性、支持移动多媒体业务的局限性，以及2g系统之间的不兼容性，因而导致了系统的容量较小、难以满足高速宽带业务的需求和不能实现用户全球漫游等不足，发展3g移动通信将是第二代移动通信前进的必然结果。
发展3g的原动力有市场驱动和技术驱动两方面原因。从市场驱动方面看，发展3g可以满足未来移动用户容量的需求，并且可以提供移动数据和多媒体通信业务。从技术驱动上看，发展3g是更高频谱效率的要求，是各大网络兼容性的要求，是全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖，全球漫游的要求所决定的。
3g可使人们享受到更多的通信乐趣，除了获得更清晰的话音业务外，还可以随时随地通过个人移动终端进行多媒体通信，比如上网浏览、多媒体数据库访问、实时股市行情查询、可视电话、移动电子商务、交互游戏，无线个人随身听和视频传送等。3g移动电话将成为人们生活和工作的好帮手。
3 3g的主要技术标准
在itu确认的无线接口标准的基础上，目前己经形成主要技术标准：有基于fdd方式的wcdma和cd-ma2000、基于tdd方式的td-scdma。
3.1 wcdma
由3gpp1的wcdma方案与3gpp2的cdma2000方案的直接扩频(ds)部分融合而来，主要源于欧洲的etsi和日本的arib标准化组织，主要倡导者有爱立信和诺基亚等公司。它的核心网基于gsm-map，通过 网络 扩展方式提供基于ansi-41的运行能力。wcdma系统能同时支持电路交换业务(如)和分组交换业务(如ip网)。该系统使用灵活的无线协议，可在一个载波内同时支持话音、数据和多媒体业务，并通过透明或非透明传输支持实时、非实时业务。
3.2 cdma2000
即3gpp2提交方案中的多载波(mc)方案，源于美国tia(电话 工业 协会)的tr45.5标准，由美国高盛公司提出。cdma2000是从cdmaone 发展 而来，目的是为已有的cdma运营商平滑升级到3g提供途径，核心是lucent，motorola，nortel和qualcomm联合提出的宽带cdmaone技术。主要特点是与现有的tia/eia-95-b标准向后兼容，并与is-95b系统的频段实现共享或重叠，使运营商可在is-95b系统的基础上平滑地过渡，保护已有投资。cdma2000的核心网基于ansi-41，但经网络扩展方式；也可提供基于gsm-map核心网上的运行能力。
3.3 td-scdma
它是一种高性能和低成本的系统，是在tdd模式下，采用在周期重复的时间帧里传输基本的tdma突发脉冲的工作模式(和gsm相同)，通过周期性地切换传输方向，在同一载波上交替地进行上下行链路传输。可以控制上下行的发送时间，发送时间段内不接受，接受时间段内不发送，且可灵活控制和改变发送和接受的时段长短比例。其优势是上下行链路间的转折点可因业务的不同而认识调整。对于因特网等非对等业务的数据传输，下行数据量远大于上行数据量，可增加下行的时段时间，缩短上行的时段时间，以达到高效传送非对等数据业务的目的，从而实现3g所要求的两类业务(对称的电路交换业务和非对称的分组交换业务)。
4 3g系统面临的主要问题
4.1 多径衰落
这存在于所有的移动通信系统中。无线电波在传播过程中将发生折射、反射和散射，从而产生多条传播路径。不同路径的信号到达接收机时，由于天线的位置、方向和极化不同，使接收信号的幅度、相位起伏变化，产生严重的衰落现象。为了保证通信质量，不得不增加信号功率，这就直接影响了系统的容量。
4.2 时延扩展
不同路径的信号有不同的传播时延，当时延超过检测脉冲宽度的10%时，脉冲间的干扰就明显存在，从而限制了移动通信的数据速率。
4.3 多址干扰
由于3g系统采用cdma技术，即采用不同的扩频码字来区分用户，这就要求各用户的扩频码具有强自相关性和弱互相关性。但实际上各用户间的互干扰不可能完全消失，所以cdma系统是干扰受限系统，就是说来自本小区和邻近小区用户的干扰成了决定系统容量和性能的主要因素。多址干扰是3g系统所特有的一种干扰。
4.4 远近效应
在各移动台均以相同功率发射信号时，基站接收到的近处移动台发射的信号功率将远大于远处移动台发射的信号功率。远近效应就是指近处大功率信号对远处小功率信号产生的很强的干扰。它也是一类多址干扰，不过在3g系统中这种多址干扰表现十分突出。
4.5 体制问题
目前，第二代系统已经被广泛应用，所以，从资源利用的角度来考虑，3g系统必须兼容前代系统，而且能在将来平滑地过渡到第四代移动通信系统，甚至个人通信系统的最高目标。但目前，第二代系统种类繁多，标准层出不穷，体制多种多样。所以，如何使3g系统起好一个承前启后的作用，也是一个突出问题。
从技术标准上来讲，wcdma、cdma2000和td-scdma这3种技术标准都没有达到成熟，都需要开展全面而深入的研究和试验以及测试，任何一种标准都是在某一方面、某一领域内有其优越性和特殊性。因此，3种标准会互相融合、互相补充，从而得到完善和发展，不断走向成熟。
参考 文献
［1］刘海东.第三代移动通信系统与新技术及标准规范实用手册［m］.北京：科大 电子 出版社，2005.
［2］李小文，李贵勇等.td- scdma第三代移动通信系统、信令及实现［m］.北京：人民邮电出版社，2005.
［3］杨毅刚.3g发展趋势展望［j］.电信建设，2002，（2）.
关键词：3g；技术；标准；发展
3g是国际电信联盟(itu)在1985年提出的工作在2000mhz频段的系统。与第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信系统相比，第三代的最主要特征是可提供移动多媒体业务。
1 3g技术概述
3g是“3rdgeneration”(第三代)的缩写，即第三代移动通信系统(imt-2000)，它是高速移动数据 网络 通信领域的行业术语。狭义地讲，3g就是指国际电信联盟(itu)确定的三大主流无线接口标准：w-cdma(宽频分码多重存取)、cdma2000(多载波分复用扩频调制)和tds-cdma(时分同步码分多址接入)。纵观移动通讯系统的发展 历史 ，模拟移动手机被称作“第一代”；数字移动手机被列入“第二代”；而其后的发展技术被称作“第三代”。当前全球还存在多种第一代和第二代通讯系统，它们成为全球范围内普及单一通讯终端设备的一个阻力。另外，3g技术面临的最大挑战是系统的标准化，如何能够支持单一通讯终端设备可以在全球范围内得到通用。3g技术的设计基础是支持全系列的移动多媒体系统，其对多种数据速率提供灵活的支持，不仅可以传送语音数据，还可以根据需要传送视频数据。使用3g网络，我们可以传输需要高带宽的应用数据，它能够处理图像、 音乐 、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、 电子 商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。
2 3g发展的必然性
由于第二代（2g）系统频谱资源的有限性、频谱利用率的较低性、支持移动多媒体业务的局限性，以及2g系统之间的不兼容性，因而导致了系统的容量较小、难以满足高速宽带业务的需求和不能实现用户全球漫游等不足，发展3g移动通信将是第二代移动通信前进的必然结果。
发展3g的原动力有市场驱动和技术驱动两方面原因。从市场驱动方面看，发展3g可以满足未来移动用户容量的需求，并且可以提供移动数据和多媒体通信业务。从技术驱动上看，发展3g是更高频谱效率的要求，是各大网络兼容性的要求，是全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖，全球漫游的要求所决定的。
3g可使人们享受到更多的通信乐趣，除了获得更清晰的话音业务外，还可以随时随地通过个人移动终端进行多媒体通信，比如上网浏览、多媒体数据库访问、实时股市行情查询、可视电话、移动电子商务、交互游戏，无线个人随身听和视频传送等。3g移动电话将成为人们生活和工作的好帮手。
在itu确认的无线接口标准的基础上，目前己经形成主要技术标准：有基于fdd方式的wcdma和cd-ma2000、基于tdd方式的td-scdma。
3.1 wcdma
由3gpp1的wcdma方案与3gpp2的cdma2000方案的直接扩频(ds)部分融合而来，主要源于欧洲的etsi和日本的arib标准化组织，主要倡导者有爱立信和诺基亚等公司。它的核心网基于gsm-map，通过 网络 扩展方式提供基于ansi-41的运行能力。wcdma系统能同时支持电路交换业务(如)和分组交换业务(如ip网)。该系统使用灵活的无线协议，可在一个载波内同时支持话音、数据和多媒体业务，并通过透明或非透明传输支持实时、非实时业务。
3.2 cdma2000
即3gpp2提交方案中的多载波(mc)方案，源于美国tia(电话 工业 协会)的tr45.5标准，由美国高盛公司提出。cdma2000是从cdmaone 发展 而来，目的是为已有的cdma运营商平滑升级到3g提供途径，核心是lucent，motorola，nortel和qualcomm联合提出的宽带cdmaone技术。主要特点是与现有的tia/eia-95-b标准向后兼容，并与is-95b系统的频段实现共享或重叠，使运营商可在is-95b系统的基础上平滑地过渡，保护已有投资。cdma2000的核心网基于ansi-41，但经网络扩展方式；也可提供基于gsm-map核心网上的运行能力。
3.3 td-scdma
它是一种高性能和低成本的系统，是在tdd模式下，采用在周期重复的时间帧里传输基本的tdma突发脉冲的工作模式(和gsm相同)，通过周期性地切换传输方向，在同一载波上交替地进行上下行链路传输。可以控制上下行的发送时间，发送时间段内不接受，接受时间段内不发送，且可灵活控制和改变发送和接受的时段长短比例。其优势是上下行链路间的转折点可因业务的不同而认识调整。对于因特网等非对等业务的数据传输，下行数据量远大于上行数据量，可增加下行的时段时间，缩短上行的时段时间，以达到高效传送非对等数据业务的目的，从而实现3g所要求的两类业务(对称的电路交换业务和非对称的分组交换业务)。
4 3g系统面临的主要问题
4.1 多径衰落
这存在于所有的移动通信系统中。无线电波在传播过程中将发生折射、反射和散射，从而产生多条传播路径。不同路径的信号到达接收机时，由于天线的位置、方向和极化不同，使接收信号的幅度、相位起伏变化，产生严重的衰落现象。为了保证通信质量，不得不增加信号功率，这就直接影响了系统的容量。
4.2 时延扩展
不同路径的信号有不同的传播时延，当时延超过检测脉冲宽度的10%时，脉冲间的干扰就明显存在，从而限制了移动通信的数据速率。
4.3 多址干扰
由于3g系统采用cdma技术，即采用不同的扩频码字来区分用户，这就要求各用户的扩频码具有强自相关性和弱互相关性。但实际上各用户间的互干扰不可能完全消失，所以cdma系统是干扰受限系统，就是说来自本小区和邻近小区用户的干扰成了决定系统容量和性能的主要因素。多址干扰是3g系统所特有的一种干扰。
4.4 远近效应
在各移动台均以相同功率发射信号时，基站接收到的近处移动台发射的信号功率将远大于远处移动台发射的信号功率。远近效应就是指近处大功率信号对远处小功率信号产生的很强的干扰。它也是一类多址干扰，不过在3g系统中这种多址干扰表现十分突出。
4.5 体制问题
目前，第二代系统已经被广泛应用，所以，从资源利用的角度来考虑，3g系统必须兼容前代系统，而且能在将来平滑地过渡到第四代移动通信系统，甚至个人通信系统的最高目标。但目前，第二代系统种类繁多，标准层出不穷，体制多种多样。所以，如何使3g系统起好一个承前启后的作用，也是一个突出问题。
从技术标准上来讲，wcdma、cdma2000和td-scdma这3种技术标准都没有达到成熟，都需要开展全面而深入的研究和试验以及测试，任何一种标准都是在某一方面、某一领域内有其优越性和特殊性。因此，3种标准会互相融合、互相补充，从而得到完善和发展，不断走向成熟。
参考 文献
［1］刘海东.第三代移动通信系统与新技术及标准规范实用手册［m］.北京：科大 电子 出版社，2005.
［2］李小文，李贵勇等.td- scdma第三代移动通信系统、信令及实现［m］.北京：人民邮电出版社，2005.
［3］杨毅刚.3g发展趋势展望［j］.电信建设，2002，（2）.
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