談談第三代移動通信3G

2019-11-03 09:36:48

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　　摘要　文章詳細介紹了第三代移動通信概念的提出、技術標準、頻段的劃分及其發展的時間表，并著重就ITU-R對第三代移動通信中的無線接口標準所做工作和我國對第三代移動通信的貢獻作了詳細闡述，并提出了作者對我國發展第三代移動通信的一些看法。

　　關鍵詞　3G IMT-2000 第三代移動通信

　　1　概述

　　最近十多年來，蜂窩移動通信的技術和業務得到了迅速的發展，尤其是第二代移動通信出現后用戶數量激劇增長，許多國家和地區的移動電話的普及率超過50％，不少地方的移動電話已超過了固定電話，這將成為世界電話發展中的一種必然趨勢。

　　隨著移動通信用戶的增長，對頻率資源提出了更大的需求量，已經分給移動通信使用的那些頻率顯得不夠用了，尤其在人口密集的繁華大都市和人口眾多、國土面積小而經濟發達的國家，人們尋找新的頻率資源，探索頻率利用率高的移動通信技術成為移動通信發展中的熱點。

　　另外，從第二代移動通信技術來看，主要是GSM和CDMA制式，所承載的業務是語音和低速數據，所以在快速發展的同時，人們出于不同原因，期望有一種全球化的、無縫覆蓋的、統一頻率、統一標準，能在全球范圍內漫游的，集語言、數據、圖像和多媒體等多種業務的移動通信系統出現，以便更好適應信息化社會的需要，也可帶來更多經濟利益。

　　基于上述原因，第三代移動通信的概念于1985年正式提出來了。近年來互聯網業務的蓬勃發展，人們更加迫切地期望在移動的環境下，能夠方便地完成互聯網的寬帶接入。這就更加強了人們對第三代移動通信需求的迫切性。

　　第三代移動通信最初的名字FPLMTS(future public land mobile telecommunication system)，國際電聯ITU成立了IWP8/13工作組來研究，1991年正式成立了ITU-R TG8/1組專門來研究無線傳輸標準組織工作，1996年ITU正式把第三代移動通信更名為IMT-2000（international mobile telecommunication），有人把這2000解釋為利用2000MHz頻段，在2000年左右提供商用，最高速率可達到2000kbit/s的移動通信系統。它是一個由地面移動通信系統和衛星移動通信系統組成的全球覆蓋的，綜合了語音、數據、圖像和多媒體業務的具有高智能的，適應信息化社會的，有足夠用戶容量潛力的，能支持個人化通信的第三代移動通信，簡稱3G。本文主要闡述地面移動通信系統。

　　2　頻率劃分

　　在世界范圍內，各國使用的第一代和第二代移動通信制式不統一，分配給它們的頻率也不一致，這就給實現全球使用統一頻率的第三代移動通信帶來了麻煩。盡管如此，在1992年國際電聯負責全球無線電頻譜管理和分配的組織WARC-92大會（world administrative radio conference）為當時稱為FPLMTS系統分配了230MHZ頻率、1885-2025MHz和2110-2200MHz。其中有2×30MHz分配給衛星移動通信系統（MSS）。正因為幾個主要移動通信發達的國家對第三代移動通信頻率分配的不一致，尤其是美國現行的頻率劃分與WARC-92的建議頻率差異較大，因為美國聯邦通信委員會（FCC）已經把1865-1990MHz頻段拍賣給了PCS業務，使IMT-2000頻率統一和國際漫游帶來困難。

　　另外，隨著互聯網業務的飛速發展，手機上網的用戶會越來越多，所以原先分配給第三代移動通信的230MHz頻率顯得不夠了，希望在原先分配的頻率基礎上，再進行擴展以適應今后的發展。

　　在2000年召開的WRC-2000大會上，把原先分配的頻率稱為核心頻帶（core band），又建議了擴展頻帶806-960、1710-1885、2500-2690和2300-2400MHz，由各國的通信主管部門根據各國的實際狀況掌握使用。這對IMT-2000的頻率統一具有深遠的意義。

　　3　技術要求

　　如前所述，第二代移動通信的業務主要是語音和低速數據，盡管短信息業務應用十分廣泛，服務種類也很多，但數據速率僅在9.6kbit/s范圍內。第三代移動通信的目標除了語言傳輸外，還需承載圖像和多媒體業務，具體的傳輸速率要求是室外車輛速度時要達到144kbit/s；步行速度時要達到384kbit/s；室內環境下要達到2Mbit/s；另外，在衛星移動環境下滿足9.6kbit/s傳輸速率。

　　除了對傳輸速率的要求外，傳輸速率的按需分配和上、下行的不對稱傳輸也是所要求的。正因為這些目標要求才構成第三代移動通信的特征，也成為開發第三代移動通信中的技術難點。

　　4　發展歷程

　　自從1985年第三代移動通信的概念提出以后，許多國家十分重視對它的研究，ITU成立了專門的工作小組來組織各國共同研究，討論標準，并制定了時間表，最終實現在2000年左右把第三代移動通信投入運行，并開放業務，具體時間安排如下：

　?。?）1997年3月，ITU向各國發出征求第三代移動通信無線接口要求的無線傳輸技術（RTT）候選方案通知。

　　（2）1998年6月為提交無線傳輸技術方案的截止日期。

　　在此期間ITU收到了來自歐洲ETSI、美國TIA、日本ARIB、中國CATT和韓國TTA組織等10個方案，還收到有關衛星移動業務的6個方案。中國提交了TD-SCDMA方案，受到了世界的關注。

　?。?）1998年9月為各國向ITU提交評仨報告的截止日期。

　　在全范圍范圍內，共有10余個評仨組對所提交的方案進行評仨，并在規定時間內向ITU報告。中國RTT評仨協調組ChEG在規定的時間內向ITU提交了評估報告，從方案的頻譜使用頻率、技術復雜性、質量、無線技術靈活性、對網絡接口的影響、支持手機終端的能力以及覆蓋與功率效率等7個方面的內容進行評估。中國的評估報告里等7個方面的內容進行評估。中國的評估報告里對WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA三種方案進行了評估。

　　（4）1999年完成IMT-2000無線傳輸技術規范和各種接口的規范工作。

　　在此期間，首先要在1999年3月前選定無線傳輸技術的關鍵參數。

　　ITU-R TG8/1工作組第16次會議就上述通過了建議，另外，工作組在無線接口技術規范方面做了大量的評估協調融合工作，在1999年11月在分蘭赫爾辛基閉幕的TG8/1工作組第18次會議，最終通過了IMT-2000的無線接口技術規范建議IMT和RSPC，其中有5個無線傳輸技術標準及各自的關鍵參數得到確認。中國提出的TD-SCDMA方案也在其中，它們是：

　　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

　?。?）2000年后，核心層標準化完成，開始進行實質性的產品開發、生產階段，并將投入正式商用運行?！　≡S多國家和地區正在進行第三代移動通信的運營執照發放，芬蘭已發放了四張執照，成為第一個開放第三代移動通信執照的國家。

　　5　中國的貢獻

　　由于諸多的原因，我國在第一、二代移動通信研制、生產起步較晚，盡管政府和通信主管部門十分重視移動通信設備的國產化問題，情況有所改變，但總體來講具有知識產權的國產設備在市場的占有率仍然偏低，尤其是手機終端。

　　幾乎與國外在同一起跑線的第三代移動通信系統給我國的通信產業帶來了極大的機遇，為此主管部門十分重視這項工作，積極鼓勵和組織有關部門參與ITU關于體制和無線接口標準的國際活動。另外，中國移動通信勝訴　激增，使其成為移動通信用戶的第二大國，在第三代移動通信的國際活動中的作用越來越顯著和重要，在國際活動中所發表的意見的力度越來越有分量，在國際活動中積極提出我們的要求和權益。

　　20世紀90年代初我國就開始參加ITU-RTG8/1。

　　1997年，成立IMT-2000無線傳輸技術（RTT）評估協調組，成員包括電信部門相關人員、大學教授、研究單位和部分企業中的專家組成，并在ITU正式注冊。協調評估組組長又擔任了ITU-R TG8/1第5工作組主席。

　　1998年通信主管部門成立IMT-2000領導小組，具體領導評估協調組和技術開發組。同年成立IMT-2000技術開發組，并向ITU提交了TD-SCDMA方案。中國評估協調組向ITU提交了評估報告，對WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA進行了評估。

　　1999年，中國無線通信標準研究組（CWTS）代表中國的無線電標準化組織參加了3GPP和3GPP2工作組。其中3GPP是制定以GSM核心網為基礎UTRA為無線接口的第三代移動通信技術規范，3GPP2是制定以ANSI-41核心網為基礎，cdma2000為無線接口的第三代移動通信的技術規范。中國向ITU提交的TD-SCDMA無線傳輸技術標準在TG8/1 18會議上得到確認。

　　6　幾點看法

　　第三代移動通信是人們所向往的，如何從第二代過渡到第三代移動通信又是人們極為關注的問題，尤其是第二代移動通信發展較好的運營單位更是這樣。

　　在第三代移動通信標準的融合方面ITU和各國做了大量的工作和努力，但國家多，又有技術專利等經濟利益的趨動，從現在看要達到頻率和標準的安全統一似乎是不可能的。

　　我國是個移動通信用戶大國，GSM的迅速發展，使我國有著最大的GSM網絡和用戶，但從普及率來看，還是屬于偏低的，具有巨大的市場潛力。

　　從目前業務來看，90％以上是話音，但在最近5-8年時間里，仍然會以話間業務為主。

　　中國移動和聯通有著覆蓋全國的GSM網，為了覆蓋和系統容量的需要，都還在投入相當的資金以滿足用戶的需求。

　　中國地域遼闊，要新建一個覆蓋全國的移動通信網需要巨大的資金和時間，這也是我國比其他小國家在投資決定上格外要慎重的重要因素之一。

　　第三代移動通信工作在2GHz頻段，在無線技術上的平滑過渡幾乎不可能，這也是運營者必須要考慮的問題?！∥覈峤坏腡D-SCDMA方案被ITU確認，為我國通信產業帶來了新的機遇。

　　鑒于上述種種特點，如果目前運營單位格局不變的話，預計會出現下列情況：

　?。?）第二代移動通信，尤其是GSM還將繼續發展，與第三代將共存一段相當長的時間。

　?。?）預計在2002年左右，在我國的少數發達地區，出現規模不大的第三代移動通信試驗網是完全可能的。但大規模地新建一個第三代移動通信網可能要在2005年之后。

　?。?）在技術發展方面，GPRS仍然會作為向第三代移動出現前的過渡，被大多數的運營商采用，其數據速率會逐步提高，最終至115kbit/s。

　?。?）EDGE技術可以把GSM速率提高到384kbit/s，對于能夠拿到第三代執照的運營商是否采用它將需慎重。但對于拿不到第三代執照的運營商極有可能采用EDGE技術，來與第三代運營商競爭，但我國似乎不存在這個可能。

　　（5）倘若新的運營商出現，一步就跨入第三代移動通信的可能性是存在的。

　　7　結束語

　　從1985年第三代移動通信概念的提出至今，已有15個年頭，人們不管出于何種動機，都顯之付出了巨大的勞動。各種意見的爭論基本結束，設備生產商正按著規范開發設備的生產，運營商也正緊張地做運營前的準備，許多國家政府已經或正著手經營許可證的發放，這一切充分表明，第三代移動通信系統實際應用離開我們不遠了。

　　隨著社會的發展，技術進步也是無止境的，當人們等待著第三代移動通信出現的時候，第四代移動通信的字眼已經悄悄地出現，人們已經開始在醞釀和探討第四代移動通信的概念了，這就是技術發展的規律。

　　摘自《電子技術》2001.4

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