第三代移动通信系统的演进趋势

2019-11-03 09:49:43

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第三代移动通信系统的演进趋势（谈振辉）摘要本文根据世界各国向ITU提交的无线传输技术（RTT）方案，讨论了向第三代移动通信系统演进的趋势。关键词移动通信无线传输技术网络接口1引言第一代移动通信系统是以频分多址（FDMA）和模拟调制（FM）为特征的，如北美洲的AMPS、欧洲的NMT和TACS。第二代移动通信系统是以时分多址（TDMA）。码分多址（CDMA）和数字调制（如4/πQffiK，GMSK，4/πDQPSK，OQPS）为特征的，如欧洲的GSM、PCS1800，北美洲的TIA/EIA-136和IS－95，日本的PDC。表1从上下行频带位置。信道间隔。信道数。双工模式及数字调制的性能等方面对GSM、TIA/EIA－136、IS－95和 PDC系统进行了比较。Untitled Document

表1 第二代移动通信系统的性能

	GSM	TIA/EIA-136	IS-95	PDC
频宽（MHz）上行链路下行链路上行链路下行链路上行链路下行链路	GSM900 935-960 8900-915	869-894		940-956
	GSM1800 1805-1880 1710-1785
	GSM1900 1930-1990 1850-1910	PCS 1930-1990 1850-1910		1429-1453 1477-1501
信道间隔（KHz）	200	1250		25
最小信道数	125	832	20	1600
单位信道的用户数	8	3	<63	3
多址技术	FDMA/TDMA		FDMA/CDMA	FAMD/TDMA
双工方式	FDD
调制方式	GMSK	π/4DQPSK	π/4OQPSK （上行） QPSK （下行）	π/4DQPSK

2第三代移动通信系统的主要特点及功能模型国际电联（ITU）提出第三代移动通信系统的目的是克服第二代移动通信系统因技术局限而无法提供宽带移动通信业务的缺陷，并把它命名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication for The Year 2000），期望在2000年实现商业化运行。第三代移动通信系统应具有下述主要性能： ·话音质量应相当于公众交换电话网（PSTN）的质量。 ·满足移动性高比特率、可变速率业务的需求：快速移动环境下，数据速率达到14 kbit／s；室内到室外或步行条件下，数据速率高达384 kbit／s；室内环境下，数据速率最高达到2Mbit／s。 ·支持电路和分组交换数据业务。 ·自适应无线接口技术支持Internet通信中下行链路流量大于上行链路流量业务。 ·频谱高效的利用率。 ·支持各类移动通信终端。 ·可灵活增添新业务和技术。 ·良好的兼容性能，能否与第二代移动通信系统兼容是IMT－2000的一个至关重要的性能。这是因为，第三代系统是在第二代系统的基础上演进而来，而多年来各国运营公司已经和正在对第二代系统进行大量的投入，因此，如何从GSM、IS－95等第二代系统向IMT－2000演进成为各大通信公司和用户关注的话题。与第二代系统的良好后向兼容性能解决两代系统间的转接问题，保护大多数运营者和用户的利益，并能较好地利用原有的通信网络等资源。这一点对于在第二代系统上投入大量资金的国家来说，更为重要。 IMT－2000定义了家族（Family）概念。“家族”的含义是将系统分为四大部分：用户识别模块（UIM）、移动终端（MT）、无线接入网（Radio access Network，RAN）。核心网（Core Network，CN）。IMT－2000家族的概念意味着第三代移动通信系统应该从现有第二代移动通信系统演化而来，而且在网络和业务能力上满足第三代移动通信系统要求的系统，都可以成为IMT-2000的家族成员。网络通用性是指网络结构能支持2G和兀家族成员的各种无线接口。3第三代移动通信系统的RTT方案及其与核心网的关系 ITU－R于1997年7月发出征集UNI接口中无线传输技术（RTT，Radio Transmission Technology）的通知，截止1998年6月ITU收到16个RTT方案，其中10个是用于地面移动通信系统，6个用于卫星移动通信系统。表2列举了10个地面移动通信系统中的无线传输技术方案。从表2中可以看出以下几个特点：·除了采用时分多址（TDMA）接入的DECT和UWC－136外，所提交的RTh的空中接口方案全采用码分多址（CDMA）制式，其中包括中国电信科学技术研究院提出的时分同步CDMA（TD－SCDMA ）。·在第二代移动通信系统中明显形成的三个标准体系，即TIA/EIA－136，GSM/TDMA和IS－95／CDMA均采取措施向第三代移动通信系统过渡；而区域特色大强的PDC则在这次换代过渡中被淘汰。·最有希望的换代方案是宽带CDMA（WCDMA）空中接口和GSM固定网相组合的方案，这是因为GSM网络已建立在全球110多个国家，并支持相互之间的漫游。支持该方案的组织有ATIS（Alliance for Telecommunication Industry Solutions）T1P1，WINS（无线综合业务数字网络多媒体业务），欧洲电信标准化组织（ETSI），日本无线工业和商业协会Untitled Document

表2 地面移动通信系统的RTT方案

提交技术	描述	双工方式	提交者
W-CDMA	Wideband CDMA	FDD、TDD	日本：ARIB
UTRA	UMTS Terrestrial Radio Access	FDD、TDD	欧洲：ETSI
WIMS W-CDMA	Wireless Multimedia and Messaging Services Wideband CDMA	FDD	美国：TIA
NA:W-CDMA	Northamerican：Wideband CDMA	FDD	美国：T1P1
CDMA Ⅱ	Asynchronous DS-CDMA	FDD	韩国：TIA
TD-SCDMA	Time -division Synchronous CDMA	TDD	中国：CATT
cdma2000	Wideband CDMA(IS-95)	FDD、TDD	美国：TIA
CDMA Ⅰ	Multiband Synchronous DSCDMA	FDD	韩国：TIA
UWC-136	Universal Wireless Communications	FDD	美国：TIA
EP-DECT	Digital Enhancde Cordless Telecommunication	TDD	欧洲：ETSI EDCT计划
WP-CDMA	Wideband Packet-CDMA	FDD	美国：TIA及T1P1

（ARIB）。·为保护IS－95的专利，TIA的TR－45.5和韩国提交了cdma2000方案，它充分开发了第二代窄带CDMA移动通信系统（cdmaOne）的潜力以满足第三代移动通信性能要求。TR－45.5技术支持cdmaOne和cdma2000间切换，支持FDD/TDD双工模式和无线接口。若cdma2000的信道带宽是1.23 MHz，则称为cdma2000 1X业务，若欲提供宽带业务。cdma2000，只须带宽为3个带宽为1.23 MHz的cdmaOne即可，称为cdma2000 3X。·鉴于全世界范围内AMPS和TIA／EIA－136的用户数远远大于GSM用户数的实际情况，UWC－136充分考虑了第一代移动通信系统AMPS和第二代移动通信系统TIA／EIA－136向第三代移动通信系统的演化。TIA／EIA－136的TIA TR－45.3提交了带宽为 1MHz的TDMA接入的UWC－136方案。在现有的FDMA或TDMA系统中（如GSM，UWC－136），采用EDGE技术（Enhaned Data Rate for GSM Evolution），能做到在不增加带宽的前提下提高信道容量，如以8PSK代替GSM中的GMSK调制，可在200 kHz信道中提高比特率 3倍，来支持上下链路非对称业务。采用 HSCSD（High Speed Circuit Switched Data）可把GSM中数据速率从 9.6 kbit／s增至14.4 kbit／s。采用 GPRS（General Packet Radio Service）可使单一用户在上下行链路中分配到所需的不等时隙。 1999年11月，在ITU TG8／1第18次会议上通过了 IMT－2000系统的无线接口技术规范——IMT.RSK建议，但是这个规范还不是ITU的正式建议。IMT.RSK地面部分建议将无线接入部分分为CDMA和TDMA两类，其中把基于CDMA的RTT技术又分为了三个部分： IMT－2000 CDMA－DS（FDD）：它是由 3GPP的 WCDMA与3GPP2的cdma2000技术的直接序列扩频部分（DS）融合后的技术，同时支持GSM MAP和ANSI－41两个核心网络，其码片速率为 3.84Mchin/s。 IMT－2000 CDMA－MC（FDD）：它是cdma2000与 WCDMA融合之后的多载波部分，得到了cdmaOne运营商和CDG（CDMA Development Group）成员的支持。它同时也支持ANSI－41和GSM MAP两个核心网络，其码片速率为3.6864 Mchip／s，目的是与cdmaOne后向兼容。 IMT－2000 CDMA TDD：这种技术用于非成对频段通信，有非对称业务灵活分配无线资源的优点。它是基于ETSI UTRA建议的第二种操作模式TD－CDMA，与我国的TD－SCDMA建议协调，包括了低码片速率的TD－SCDMA与高码片速率UTRA TDD（TD－CDMA）两种技术，目前这两个技术在物理层完全分开，分别采用两套技术规范。两者的融合工作仍在进行中。关于NNI接口方案，目前有两个核心网引起第三代移动通信系统研究的重视。一个是以ANSI/IS－41为核心网，另一个是以GSM为核心网，通过NNI把它们联系起来，根据IMT.RSPC建议，RTT主要是WCDMA、cdma2000和TD－CDMA。4从第二代移动通信系统向第三代移动通信系统演进系统家族（Family of Systems）的概念意味着第三代移动通信系统应该从现有的第二代移动通信系统演化而来，而且在网络和业务能力上满足第三代移动通信系统要求的系统，即可以成为IMT－2000的家族成员。这使得各电信部门具有了极大的灵活性，同时也意味着ITU已放弃它在空中接口。网络技术等方面一致性均努力，而把精力放在网络接口和互区标准上。5结论第一代和第二代移动通信系统的体制。标准和规范已明显地形成欧洲、北美和东亚三大区域的势力范围，而具有世界上最大的移动通信用户与业务市场的中国还没有在技术和标准领域占有应有的地位。我们应积极参与国际电联关于第三代移动通信系统标准的制定和评估活动，着手研究不同网络间的互通问题，保护国家的现有投资，同时加速我国电信产业民族化、商品化的步伐。摘自《电信科学》

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