第三代移動通信系統(tǒng)的演進趨勢

2019-11-03 09:49:43

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第三代移動通信系統(tǒng)的演進趨勢（談?wù)褫x）摘要本文根據(jù)世界各國向ITU提交的無線傳輸技術(shù)（RTT）方案，討論了向第三代移動通信系統(tǒng)演進的趨勢。關(guān)鍵詞移動通信無線傳輸技術(shù) 網(wǎng)絡(luò) 接口1引言第一代移動通信系統(tǒng)是以頻分多址（FDMA）和模擬調(diào)制（FM）為特征的，如北美洲的AMPS、歐洲的NMT和TACS。第二代移動通信系統(tǒng)是以時分多址（TDMA）。碼分多址（CDMA）和數(shù)字調(diào)制（如4/πQffiK，GMSK，4/πDQPSK，OQPS）為特征的，如歐洲的GSM、PCS1800，北美洲的TIA/EIA-136和IS－95，日本的PDC。表1從上下行頻帶位置。信道間隔。信道數(shù)。雙工模式及數(shù)字調(diào)制的性能等方面對GSM、TIA/EIA－136、IS－95和 PDC系統(tǒng)進行了比較。Untitled Document

表1 第二代移動通信系統(tǒng)的性能

	GSM	TIA/EIA-136	IS-95	PDC
頻寬（MHz）上行鏈路下行鏈路上行鏈路下行鏈路上行鏈路下行鏈路	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
信道間隔（KHz）	200	1250		25
最小信道數(shù)	125	832	20	1600
單位信道的用戶數(shù)	8	3	<63	3
多址技術(shù)	FDMA/TDMA		FDMA/CDMA	FAMD/TDMA
雙工方式	FDD
調(diào)制方式	GMSK	π/4DQPSK	π/4OQPSK （上行） QPSK （下行）	π/4DQPSK

2第三代移動通信系統(tǒng)的主要特點及功能模型國際電聯(lián)（ITU）提出第三代移動通信系統(tǒng)的目的是克服第二代移動通信系統(tǒng)因技術(shù)局限而無法提供寬帶移動通信業(yè)務(wù)的缺陷，并把它命名為IMT-2000（International Mobile Telecommunication for The Year 2000），期望在2000年實現(xiàn)商業(yè)化運行。第三代移動通信系統(tǒng)應(yīng)具有下述主要性能： ·話音質(zhì)量應(yīng)相當于公眾交換電話網(wǎng)（PSTN）的質(zhì)量。 ·滿足移動性高比特率、可變速率業(yè)務(wù)的需求：快速移動環(huán)境下，數(shù)據(jù)速率達到14 kbit／s；室內(nèi)到室外或步行條件下，數(shù)據(jù)速率高達384 kbit／s；室內(nèi)環(huán)境下，數(shù)據(jù)速率最高達到2Mbit／s。 ·支持電路和分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 ·自適應(yīng)無線接口技術(shù)支持Internet通信中下行鏈路流量大于上行鏈路流量業(yè)務(wù)。 ·頻譜高效的利用率。 ·支持各類移動通信終端。 ·可靈活增添新業(yè)務(wù)和技術(shù)。 ·良好的兼容性能，能否與第二代移動通信系統(tǒng)兼容是IMT－2000的一個至關(guān)重要的性能。這是因為，第三代系統(tǒng)是在第二代系統(tǒng)的基礎(chǔ)上演進而來，而多年來各國運營公司已經(jīng)和正在對第二代系統(tǒng)進行大量的投入，因此，如何從GSM、IS－95等第二代系統(tǒng)向IMT－2000演進成為各大通信公司和用戶關(guān)注的話題。與第二代系統(tǒng)的良好后向兼容性能解決兩代系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)接問題，保護大多數(shù)運營者和用戶的利益，并能較好地利用原有的通信網(wǎng)絡(luò)等資源。這一點對于在第二代系統(tǒng)上投入大量資金的國家來說，更為重要。 IMT－2000定義了家族（Family）概念。“家族”的含義是將系統(tǒng)分為四大部分：用戶識別模塊（UIM）、移動終端（MT）、無線接入網(wǎng)（Radio access Network，RAN）。核心網(wǎng)（Core Network，CN）。IMT－2000家族的概念意味著第三代移動通信系統(tǒng)應(yīng)該從現(xiàn)有第二代移動通信系統(tǒng)演化而來，而且在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力上滿足第三代移動通信系統(tǒng)要求的系統(tǒng)，都可以成為IMT-2000的家族成員。網(wǎng)絡(luò)通用性是指網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能支持2G和兀家族成員的各種無線接口。3第三代移動通信系統(tǒng)的RTT方案及其與核心網(wǎng)的關(guān)系 ITU－R于1997年7月發(fā)出征集UNI接口中無線傳輸技術(shù)（RTT，Radio Transmission Technology）的通知，截止1998年6月ITU收到16個RTT方案，其中10個是用于地面移動通信系統(tǒng)，6個用于衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。表2列舉了10個地面移動通信系統(tǒng)中的無線傳輸技術(shù)方案。從表2中可以看出以下幾個特點：·除了采用時分多址（TDMA）接入的DECT和UWC－136外，所提交的RTh的空中接口方案全采用碼分多址（CDMA）制式，其中包括中國電信科學技術(shù)研究院提出的時分同步CDMA（TD－SCDMA ）。·在第二代移動通信系統(tǒng)中明顯形成的三個標準體系，即TIA/EIA－136，GSM/TDMA和IS－95／CDMA均采取措施向第三代移動通信系統(tǒng)過渡；而區(qū)域特色大強的PDC則在這次換代過渡中被淘汰。·最有希望的換代方案是寬帶CDMA（WCDMA）空中接口和GSM固定網(wǎng)相組合的方案，這是因為GSM網(wǎng)絡(luò)已建立在全球110多個國家，并支持相互之間的漫游。支持該方案的組織有ATIS（Alliance for Telecommunication Industry Solutions）T1P1，WINS（無線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)），歐洲電信標準化組織（ETSI），日本無線工業(yè)和商業(yè)協(xié)會Untitled Document

表2 地面移動通信系統(tǒng)的RTT方案

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

（ARIB）。·為保護IS－95的專利，TIA的TR－45.5和韓國提交了cdma2000方案，它充分開發(fā)了第二代窄帶CDMA移動通信系統(tǒng)（cdmaOne）的潛力以滿足第三代移動通信性能要求。TR－45.5技術(shù)支持cdmaOne和cdma2000間切換，支持FDD/TDD雙工模式和無線接口。若cdma2000的信道帶寬是1.23 MHz，則稱為cdma2000 1X業(yè)務(wù)，若欲提供寬帶業(yè)務(wù)。cdma2000，只須帶寬為3個帶寬為1.23 MHz的cdmaOne即可，稱為cdma2000 3X。·鑒于全世界范圍內(nèi)AMPS和TIA／EIA－136的用戶數(shù)遠遠大于GSM用戶數(shù)的實際情況，UWC－136充分考慮了第一代移動通信系統(tǒng)AMPS和第二代移動通信系統(tǒng)TIA／EIA－136向第三代移動通信系統(tǒng)的演化。TIA／EIA－136的TIA TR－45.3提交了帶寬為 1MHz的TDMA接入的UWC－136方案。在現(xiàn)有的FDMA或TDMA系統(tǒng)中（如GSM，UWC－136），采用EDGE技術(shù)（Enhaned Data Rate for GSM Evolution），能做到在不增加帶寬的前提下提高信道容量，如以8PSK代替GSM中的GMSK調(diào)制，可在200 kHz信道中提高比特率 3倍，來支持上下鏈路非對稱業(yè)務(wù)。采用 HSCSD（High Speed Circuit Switched Data）可把GSM中數(shù)據(jù)速率從 9.6 kbit／s增至14.4 kbit／s。采用 GPRS（General Packet Radio Service）可使單一用戶在上下行鏈路中分配到所需的不等時隙。 1999年11月，在ITU TG8／1第18次會議上通過了 IMT－2000系統(tǒng)的無線接口技術(shù)規(guī)范——IMT.RSK建議，但是這個規(guī)范還不是ITU的正式建議。IMT.RSK地面部分建議將無線接入部分分為CDMA和TDMA兩類，其中把基于CDMA的RTT技術(shù)又分為了三個部分： IMT－2000 CDMA－DS（FDD）：它是由 3GPP的 WCDMA與3GPP2的cdma2000技術(shù)的直接序列擴頻部分（DS）融合后的技術(shù)，同時支持GSM MAP和ANSI－41兩個核心網(wǎng)絡(luò)，其碼片速率為 3.84Mchin/s。 IMT－2000 CDMA－MC（FDD）：它是cdma2000與 WCDMA融合之后的多載波部分，得到了cdmaOne運營商和CDG（CDMA Development Group）成員的支持。它同時也支持ANSI－41和GSM MAP兩個核心網(wǎng)絡(luò)，其碼片速率為3.6864 Mchip／s，目的是與cdmaOne后向兼容。 IMT－2000 CDMA TDD：這種技術(shù)用于非成對頻段通信，有非對稱業(yè)務(wù)靈活分配無線資源的優(yōu)點。它是基于ETSI UTRA建議的第二種操作模式TD－CDMA，與我國的TD－SCDMA建議協(xié)調(diào)，包括了低碼片速率的TD－SCDMA與高碼片速率UTRA TDD（TD－CDMA）兩種技術(shù)，目前這兩個技術(shù)在物理層完全分開，分別采用兩套技術(shù)規(guī)范。兩者的融合工作仍在進行中。關(guān)于NNI接口方案，目前有兩個核心網(wǎng)引起第三代移動通信系統(tǒng)研究的重視。一個是以ANSI/IS－41為核心網(wǎng)，另一個是以GSM為核心網(wǎng)，通過NNI把它們聯(lián)系起來，根據(jù)IMT.RSPC建議，RTT主要是WCDMA、cdma2000和TD－CDMA。4從第二代移動通信系統(tǒng)向第三代移動通信系統(tǒng)演進系統(tǒng)家族（Family of Systems）的概念意味著第三代移動通信系統(tǒng)應(yīng)該從現(xiàn)有的第二代移動通信系統(tǒng)演化而來，而且在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力上滿足第三代移動通信系統(tǒng)要求的系統(tǒng)，即可以成為IMT－2000的家族成員。這使得各電信部門具有了極大的靈活性，同時也意味著ITU已放棄它在空中接口。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面一致性均努力，而把精力放在網(wǎng)絡(luò)接口和互區(qū)標準上。5結(jié)論第一代和第二代移動通信系統(tǒng)的體制。標準和規(guī)范已明顯地形成歐洲、北美和東亞三大區(qū)域的勢力范圍，而具有世界上最大的移動通信用戶與業(yè)務(wù)市場的中國還沒有在技術(shù)和標準領(lǐng)域占有應(yīng)有的地位。我們應(yīng)積極參與國際電聯(lián)關(guān)于第三代移動通信系統(tǒng)標準的制定和評估活動，著手研究不同網(wǎng)絡(luò)間的互通問題，保護國家的現(xiàn)有投資，同時加速我國電信產(chǎn)業(yè)民族化、商品化的步伐。摘自《電信科學》

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