WCDMA技術與發展

2019-11-03 09:43:18

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供稿：網友

　　第三代移動通信系統（也稱3G）是移動通信市場經歷了第一代模擬技術的移動通信業務的引入，在第二代數字移動通信市場的蓬勃發展中被引入日程的。在當今Internet數據業務不斷升溫中，在固定接入速率（HDSL、ADSL、VDSL）不斷提升的背景下，第三代移動通信系統也看到了市場的曙光，益發為電信運營商、通信設備制造商和普通用戶所關注。　　

　　移動通信技術開始是各自發展的狀態，各個國家、技術組織都不斷發展自己的技術，美國有AMPS、D-AMPS、IS-136、IS-95，日本有PHS、PDC，歐洲則是GSM。這種格局一方面在移動通信發展的初期滿足了用戶的需求，開拓了移動通信市場，另一方面也人為造成地區間的隔離，引發了全球統一移動通信制式的需求。ITU正是在這個背景下于1985年啟動了第三代移動通信系統的規范工作。　　

　　在第三代移動通信規范提案的概念評估過程中，寬帶碼分多址（WCDMA）技術以其自身的技術優勢成為3G的主流技術之一。這里主要介紹WCDMA起源、面臨的移動通信市場和業務狀況、發展現狀和演進方向。　　

一、WCDMA的起源

　　WCDMA主要起源于歐洲和日本的早期第三代無線研究活動，GSM的巨大成功對第三代系統在歐洲的標準化產生重大影響。歐洲于1988年開展RACEⅠ（歐洲先進通信技術的研究）程序，并一直延續到1992年6月，它代表了第三代無線研究活動的開始。1992-1995年之間歐洲開始了RACEⅡ程序。ACTS（先進通信技術和業務）建立于1995年底，為UMTS（通用移動通信系統）建議了FRAMES（未來無線寬帶多址接入系統）方案。在這些早期研究中，對各種不同的接入技術包括TDMA、CDMA、OFDM等進行了實驗和評估。為WCDMA奠定了技術基礎。　　

　　日本于1993年在ARIB中建立了研究委員會來進行日本3G的研究和開發，并通過評估將CDMA技術作為3G的主要選擇。日本運營商NTT DoCoMo在1996年推出了一套WCDMA的實驗系統方案，并得到了當時世界上主要的移動設備制造商的支持。由此產生了WCDMA的發展動力。

　　1998年12月成立的3GPP（第三代伙伴項目）極大地推動了WCDMA技術的發展，加快了WCDMA的標準化進程，并最終使WCDMA技術成為ITU批準的國際通信標準。第三代的主要技術體制，其中WCDMA-FDD/TDD（現稱高碼片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后現稱低碼片速率TDD）都是由3GPP開發和維護的規范，這些技術都是以CDMA技術為核心的。值得指出的是，TD-SCDMA技術規范是我國第一份自己提出，被ITU全套采納的無線通信標準，最近已經通過了3GPP的規范化進程，推出了完整的技術規范協議。目前看來，將要采用的第三代標準中選取WCDMA-FDD模式的國家是最多的，比如歐洲、日本、韓國都決定WCDMA-FDD模式為自己的主流制式。去年底，美國的AT&T移動業務分公司也宣布選取WCDMA-FDD為自己的第三代業務平臺。　　

　　WCDMA的三套技術實際上采用的是同一套核心網絡規范，不同的無線接入技術。其核心網絡的主要特點就是重視從GSM網絡向WCDMA網絡的演進，這是由于GSM的巨大商業成功造成的，這種演進是以GPRS技術作為中間承接的。　　

　　除了制定TD-SCDMA標準以外，中國也積極參與了ITU和3GPP的WCDMA另外兩種技術的跟蹤、評估和研發工作，這些工作在90年代中期就已經開始了。1998年成立的中國無線通信標準研究組（CWTS）是3GPP的正式組織成員，華為公司、大唐集團等國內企業還加入3GPP，成為獨立成員。目前這些企業都在加緊研發自己的WCDMA-FDD系統，力爭和國外主要通信設備制造商同期加入我國移動通信的實驗網建設工程中。　　

　　在3GPP成員和專家的努力下，WCDMA已經推出了成熟的可供商用的版本Release 99和包括TD-SCDMA全套規范的Release 4版本。但是，由于無線通信技術和ip技術的迅速發展，WCDMA標準也在不斷發展中，新的兼容的無線技術和核心網絡技術也在不斷被提出和采納，從現在的情況看，WCDMA還是一個“活”的標準，在后面會介紹WCDMA還有許多需要研究的課題，需要學術界和產業界的共同開發。

二、WCDMA面臨的市場機遇和業務情況　　

　　1.移動通信市場和WCDMA 　　

　　首先，全球移動通信發展的速度非常迅速，1999年已經超過4億用戶，其中一半以上是GSM用戶，其他主要是PDC和IS-95的用戶。按照最新的估計，全球達到10億用戶的里程碑將會在2002年上半年。全球上網手機的數量超過上網PC的數量的時間將提前到2002年。在2000年能上網的手機市場已達到6000萬。其中，支持WAP（無線應用協議）的手機占到約4000萬。中國的移動通信用戶也已經突破九千萬。諾基亞預測到今年上網手機數量將增加到2億左右，其中WAP手機有1.8億。　　

　　移動運營目前主要面臨的就是Internet業務和其他增值業務，如銀行業務、定位業務等的引入。這方面日本的NTT DoCoMo率先引入了I-Mode移動Internet業務，取得了巨大的商用成功，目前有一萬多個商業網站在經營I-Mode業務。新業務的引入對無線通信網絡提出了新的要求。GPRS一類在建立在原有制式上的數據傳輸方案已經遠遠不能滿足需求，需要一類適合于寬帶數據業務和IP業務的新的寬帶移動通信系統。

　　其次，原有業務由于使用的頻譜比較少（不到100MHz），加上第二代技術的頻譜效率本身比較低，甚至無法滿足現有的以語音為主的業務需求。實際上目前在一些國家和城市的中心地帶容量嚴重不足，日本等國家和一些中心城市的問題尤為突出。　　

　　ITU早在WRC92會議上就為IMT-2000規劃了120MHz（1920MHz-1980MHz，2110MHz-2170MHz）的對稱頻譜資源供FDD使用，35MHz（1900MHz-1920MHz，2010MHz-2025MHz）的非對稱頻譜資源供TDD使用。WRC2000的會議上又增加了800MHz頻段（806-960MHz），1.7GHz頻段（1710-1885MHz），2.5GHz頻段（2500-2690MHz）供IMT-2000業務使用，兩者相加使得3G未來的頻譜有500MHz以上，為未來的應用預留了巨大的資源空間。　　

　　再者，全球一體化的進程迫切需要一個全球統一的移動通信系統，第二代移動通信系統現有的多制式的空中接口和網絡設備，不可能實現這個要求，因此新的有望實現全球統一的移動通信系統WCDMA-FDD被寄予厚望。　　

　　最后，移動通信技術日新月異，第二代通信系統的標準化和產業化工作已經完成了很久，其主要目的當時也僅僅是為了解決語音通信的需求。近年來，隨著CDMA等無線通信技術的日益成熟，以及無線數據通信技術的發展，需要對原來無線通信技術體制進行相應的更新，提高頻譜資源的利用效率，提高運營商的成本收益。　　

　　3G的標準化需求是市場和技術雙重驅動的行為，目前3G的標準制定和系統開發工作已經基本完成。3G的商用進程也在進行中，最早是韓國cdma2000-1x去年底開始商用，日本預計今年7月份左右開始商用WCDMA-FDD，中國和歐洲計劃商用WCDMA的時間計劃在2002年左右。

　　2.WCDMA未來業務展望　　

　　3G的市場開發需要業務的牽引，不同于二代系統主要是為了解決人們隨時隨地話音通信的需求，3G能夠具有支持不同媒體業務的能力，如何開發這些能力是3G業務開發的一個重要課題。

　　為了提供市場前期牽引的能力，WCDMA規范注重了業務能力的開發。WCDMA預期提供的業務是非常豐富的。可以通過WCDMA終端，享受普通、寬帶話音，多媒體業務，可視電話和視頻會議電話；移動網絡上的Internet應用也更為普遍，E-MAIL、WWW瀏覽、電子商務、電子賀卡等業務與移動網絡相結合。移動辦公類業務也是一個發展方向：Intranet接入、企業VPN等將大力普及。信息、教育類業務將有很好的應用前景，股票信息、交通信息、氣象信息、位置服務（LCS）、網上教室、網上游戲等移動應用更將極大的豐富人們的生活。 IMT-2000提出了SoLSA、VHE等新的特色業務，使得業務提供更加靈活和個性化。R'99中可通過MExE，SAT，CAMEL等現有技術來體現VHE的業務平臺概念。WCDMA支持多呼叫，即能夠向終端提供同時進行多個CS呼叫或PS會話的能力。WCDMA提供豐富的切換能力（同頻、異頻和不同系統間切換）以保證移動網絡中的業務連續性問題。業務IP化、分組化、多媒體化、個性化、生成簡單化是總的發展趨勢。在未來的業務生成體系中，移動網絡運營者、業務提供者（ISP）和內容提供者（ICP）將進行緊密的分工合作。特別重要的是，未來的網絡將提供開放的業務結構（OSA），移動運營者可以自己或者和其他機構合作在網絡提供的開放業務平臺上開發出各種各樣的靈活業務，從而滿足移動用戶的更高要求。　　

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