谈谈第三代移动通信3G

2019-11-03 09:36:48

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供稿：网友

　　摘要　文章详细介绍了第三代移动通信概念的提出、技术标准、频段的划分及其发展的时间表，并着重就ITU-R对第三代移动通信中的无线接口标准所做工作和我国对第三代移动通信的贡献作了详细阐述，并提出了作者对我国发展第三代移动通信的一些看法。

　　关键词　3G IMT-2000 第三代移动通信

　　1　概述

　　最近十多年来，蜂窝移动通信的技术和业务得到了迅速的发展，尤其是第二代移动通信出现后用户数量激剧增长，许多国家和地区的移动电话的普及率超过50％，不少地方的移动电话已超过了固定电话，这将成为世界电话发展中的一种必然趋势。

　　随着移动通信用户的增长，对频率资源提出了更大的需求量，已经分给移动通信使用的那些频率显得不够用了，尤其在人口密集的繁华大都市和人口众多、国土面积小而经济发达的国家，人们寻找新的频率资源，探索频率利用率高的移动通信技术成为移动通信发展中的热点。

　　另外，从第二代移动通信技术来看，主要是GSM和CDMA制式，所承载的业务是语音和低速数据，所以在快速发展的同时，人们出于不同原因，期望有一种全球化的、无缝覆盖的、统一频率、统一标准，能在全球范围内漫游的，集语言、数据、图像和多媒体等多种业务的移动通信系统出现，以便更好适应信息化社会的需要，也可带来更多经济利益。

　　基于上述原因，第三代移动通信的概念于1985年正式提出来了。近年来互联网业务的蓬勃发展，人们更加迫切地期望在移动的环境下，能够方便地完成互联网的宽带接入。这就更加强了人们对第三代移动通信需求的迫切性。

　　第三代移动通信最初的名字FPLMTS(future public land mobile telecommunication system)，国际电联ITU成立了IWP8/13工作组来研究，1991年正式成立了ITU-R TG8/1组专门来研究无线传输标准组织工作，1996年ITU正式把第三代移动通信更名为IMT-2000（international mobile telecommunication），有人把这2000解释为利用2000MHz频段，在2000年左右提供商用，最高速率可达到2000kbit/s的移动通信系统。它是一个由地面移动通信系统和卫星移动通信系统组成的全球覆盖的，综合了语音、数据、图像和多媒体业务的具有高智能的，适应信息化社会的，有足够用户容量潜力的，能支持个人化通信的第三代移动通信，简称3G。本文主要阐述地面移动通信系统。

　　2　频率划分

　　在世界范围内，各国使用的第一代和第二代移动通信制式不统一，分配给它们的频率也不一致，这就给实现全球使用统一频率的第三代移动通信带来了麻烦。尽管如此，在1992年国际电联负责全球无线电频谱管理和分配的组织WARC-92大会（world administrative radio conference）为当时称为FPLMTS系统分配了230MHZ频率、1885-2025MHz和2110-2200MHz。其中有2×30MHz分配给卫星移动通信系统（MSS）。正因为几个主要移动通信发达的国家对第三代移动通信频率分配的不一致，尤其是美国现行的频率划分与WARC-92的建议频率差异较大，因为美国联邦通信委员会（FCC）已经把1865-1990MHz频段拍卖给了PCS业务，使IMT-2000频率统一和国际漫游带来困难。

　　另外，随着互联网业务的飞速发展，手机上网的用户会越来越多，所以原先分配给第三代移动通信的230MHz频率显得不够了，希望在原先分配的频率基础上，再进行扩展以适应今后的发展。

　　在2000年召开的WRC-2000大会上，把原先分配的频率称为核心频带（core band），又建议了扩展频带806-960、1710-1885、2500-2690和2300-2400MHz，由各国的通信主管部门根据各国的实际状况掌握使用。这对IMT-2000的频率统一具有深远的意义。

　　3　技术要求

　　如前所述，第二代移动通信的业务主要是语音和低速数据，尽管短信息业务应用十分广泛，服务种类也很多，但数据速率仅在9.6kbit/s范围内。第三代移动通信的目标除了语言传输外，还需承载图像和多媒体业务，具体的传输速率要求是室外车辆速度时要达到144kbit/s；步行速度时要达到384kbit/s；室内环境下要达到2Mbit/s；另外，在卫星移动环境下满足9.6kbit/s传输速率。

　　除了对传输速率的要求外，传输速率的按需分配和上、下行的不对称传输也是所要求的。正因为这些目标要求才构成第三代移动通信的特征，也成为开发第三代移动通信中的技术难点。

　　4　发展历程

　　自从1985年第三代移动通信的概念提出以后，许多国家十分重视对它的研究，ITU成立了专门的工作小组来组织各国共同研究，讨论标准，并制定了时间表，最终实现在2000年左右把第三代移动通信投入运行，并开放业务，具体时间安排如下：

　　（1）1997年3月，ITU向各国发出征求第三代移动通信无线接口要求的无线传输技术（RTT）候选方案通知。

　　（2）1998年6月为提交无线传输技术方案的截止日期。

　　在此期间ITU收到了来自欧洲ETSI、美国TIA、日本ARIB、中国CATT和韩国TTA组织等10个方案，还收到有关卫星移动业务的6个方案。中国提交了TD-SCDMA方案，受到了世界的关注。

　　（3）1998年9月为各国向ITU提交评仨报告的截止日期。

　　在全范围范围内，共有10余个评仨组对所提交的方案进行评仨，并在规定时间内向ITU报告。中国RTT评仨协调组ChEG在规定的时间内向ITU提交了评估报告，从方案的频谱使用频率、技术复杂性、质量、无线技术灵活性、对网络接口的影响、支持手机终端的能力以及覆盖与功率效率等7个方面的内容进行评估。中国的评估报告里等7个方面的内容进行评估。中国的评估报告里对WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA三种方案进行了评估。

　　（4）1999年完成IMT-2000无线传输技术规范和各种接口的规范工作。

　　在此期间，首先要在1999年3月前选定无线传输技术的关键参数。

　　ITU-R TG8/1工作组第16次会议就上述通过了建议，另外，工作组在无线接口技术规范方面做了大量的评估协调融合工作，在1999年11月在分兰赫尔辛基闭幕的TG8/1工作组第18次会议，最终通过了IMT-2000的无线接口技术规范建议IMT和RSPC，其中有5个无线传输技术标准及各自的关键参数得到确认。中国提出的TD-SCDMA方案也在其中，它们是：

　　IMT-2000　　CDMA-DS:　　USRA/WCDMA

　　IMT-2000　　CDMA-MC:　　cdma2000MC

　　IMT-2000　　CDMA-TDD:　　TD-SCDMA和UTRA TDD

　　IMT-2000　　TDMA-SC:　　 UWC136

　　IMT-2000　　TDMA-FT:　　DECT

　　（5）2000年后，核心层标准化完成，开始进行实质性的产品开发、生产阶段，并将投入正式商用运行。　　许多国家和地区正在进行第三代移动通信的运营执照发放，芬兰已发放了四张执照，成为第一个开放第三代移动通信执照的国家。

　　5　中国的贡献

　　由于诸多的原因，我国在第一、二代移动通信研制、生产起步较晚，尽管政府和通信主管部门十分重视移动通信设备的国产化问题，情况有所改变，但总体来讲具有知识产权的国产设备在市场的占有率仍然偏低，尤其是手机终端。

　　几乎与国外在同一起跑线的第三代移动通信系统给我国的通信产业带来了极大的机遇，为此主管部门十分重视这项工作，积极鼓励和组织有关部门参与ITU关于体制和无线接口标准的国际活动。另外，中国移动通信胜诉　激增，使其成为移动通信用户的第二大国，在第三代移动通信的国际活动中的作用越来越显著和重要，在国际活动中所发表的意见的力度越来越有分量，在国际活动中积极提出我们的要求和权益。

　　20世纪90年代初我国就开始参加ITU-RTG8/1。

　　1997年，成立IMT-2000无线传输技术（RTT）评估协调组，成员包括电信部门相关人员、大学教授、研究单位和部分企业中的专家组成，并在ITU正式注册。协调评估组组长又担任了ITU-R TG8/1第5工作组主席。

　　1998年通信主管部门成立IMT-2000领导小组，具体领导评估协调组和技术开发组。同年成立IMT-2000技术开发组，并向ITU提交了TD-SCDMA方案。中国评估协调组向ITU提交了评估报告，对WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA进行了评估。

　　1999年，中国无线通信标准研究组（CWTS）代表中国的无线电标准化组织参加了3GPP和3GPP2工作组。其中3GPP是制定以GSM核心网为基础UTRA为无线接口的第三代移动通信技术规范，3GPP2是制定以ANSI-41核心网为基础，cdma2000为无线接口的第三代移动通信的技术规范。中国向ITU提交的TD-SCDMA无线传输技术标准在TG8/1 18会议上得到确认。

　　6　几点看法

　　第三代移动通信是人们所向往的，如何从第二代过渡到第三代移动通信又是人们极为关注的问题，尤其是第二代移动通信发展较好的运营单位更是这样。

　　在第三代移动通信标准的融合方面ITU和各国做了大量的工作和努力，但国家多，又有技术专利等经济利益的趋动，从现在看要达到频率和标准的安全统一似乎是不可能的。

　　我国是个移动通信用户大国，GSM的迅速发展，使我国有着最大的GSM网络和用户，但从普及率来看，还是属于偏低的，具有巨大的市场潜力。

　　从目前业务来看，90％以上是话音，但在最近5-8年时间里，仍然会以话间业务为主。

　　中国移动和联通有着覆盖全国的GSM网，为了覆盖和系统容量的需要，都还在投入相当的资金以满足用户的需求。

　　中国地域辽阔，要新建一个覆盖全国的移动通信网需要巨大的资金和时间，这也是我国比其他小国家在投资决定上格外要慎重的重要因素之一。

　　第三代移动通信工作在2GHz频段，在无线技术上的平滑过渡几乎不可能，这也是运营者必须要考虑的问题。　我国提交的TD-SCDMA方案被ITU确认，为我国通信产业带来了新的机遇。

　　鉴于上述种种特点，如果目前运营单位格局不变的话，预计会出现下列情况：

　　（1）第二代移动通信，尤其是GSM还将继续发展，与第三代将共存一段相当长的时间。

　　（2）预计在2002年左右，在我国的少数发达地区，出现规模不大的第三代移动通信试验网是完全可能的。但大规模地新建一个第三代移动通信网可能要在2005年之后。

　　（3）在技术发展方面，GPRS仍然会作为向第三代移动出现前的过渡，被大多数的运营商采用，其数据速率会逐步提高，最终至115kbit/s。

　　（4）EDGE技术可以把GSM速率提高到384kbit/s，对于能够拿到第三代执照的运营商是否采用它将需慎重。但对于拿不到第三代执照的运营商极有可能采用EDGE技术，来与第三代运营商竞争，但我国似乎不存在这个可能。

　　（5）倘若新的运营商出现，一步就跨入第三代移动通信的可能性是存在的。

　　7　结束语

　　从1985年第三代移动通信概念的提出至今，已有15个年头，人们不管出于何种动机，都显之付出了巨大的劳动。各种意见的争论基本结束，设备生产商正按着规范开发设备的生产，运营商也正紧张地做运营前的准备，许多国家政府已经或正着手经营许可证的发放，这一切充分表明，第三代移动通信系统实际应用离开我们不远了。

　　随着社会的发展，技术进步也是无止境的，当人们等待着第三代移动通信出现的时候，第四代移动通信的字眼已经悄悄地出现，人们已经开始在酝酿和探讨第四代移动通信的概念了，这就是技术发展的规律。

　　摘自《电子技术》2001.4

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