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關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信 3G IMT-2000
[Abstract] This paper introduced the general technique situation of the third generation mobile communication system ,and discussed the network standard and optimizing network characteristic of IMT-2000 system based on analyzing and comparing all kinds of mobile communication systems.
Key words: mobile communication 3G IMT-2000
一、引言
現(xiàn)在，手機(jī)已成為普通百姓生活中不可缺少的通訊工具，它為人們的語(yǔ)音通訊提供了很多便利。但是，現(xiàn)在的手機(jī)通話(huà)質(zhì)量不好的問(wèn)題一直困擾著人們，而且隨著信息時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)數(shù)據(jù)和圖像的需求量越來(lái)越大，現(xiàn)在的手機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足人們的需求。于是人們開(kāi)始關(guān)心下一代手機(jī)什么樣？通信專(zhuān)家會(huì)告訴你：下一代手機(jī)更加精致、輕便，通過(guò)它你可以接受電子郵件、上互聯(lián)網(wǎng)購(gòu)物、可以開(kāi)著車(chē)收聽(tīng)網(wǎng)上新聞，可以與企業(yè)局域網(wǎng)連接并查詢(xún)相關(guān)信息，可以打可視電話(huà)。這就是業(yè)內(nèi)人士常說(shuō)的第三代移動(dòng)通信——寬帶CDMA帶給我們的全新通信方式。這一切聽(tīng)起來(lái)是那么美好，你一定會(huì)覺(jué)得它會(huì)離我們十分遙遠(yuǎn)，其實(shí)它近在眼前。電信廠(chǎng)商告訴人們，這一切的實(shí)現(xiàn)只需要5年時(shí)間。他們一致認(rèn)為未來(lái)幾年將是CDMA的天下。
到目前為止，移動(dòng)通信系統(tǒng)已發(fā)展到第二代。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是采用FDMA方式的模擬蜂窩系統(tǒng)，如AMPS、TACS等，其缺點(diǎn)是容量小，不能滿(mǎn)足飛速發(fā)展的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量的需要；第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用TDMA或CDMA為主的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，如GSM/DCS1800、IS-136、IS-95等，其容量和功能都比模擬系統(tǒng)有了很大的提高，但其業(yè)務(wù)種類(lèi)主要限于話(huà)音和低速數(shù)據(jù)(≤9.6 kbit/s)，而社會(huì)的發(fā)展對(duì)通信業(yè)務(wù)種類(lèi)和數(shù)量需求的劇增，人們已不再滿(mǎn)足于第二代系統(tǒng)。移動(dòng)通信發(fā)展的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)任何人可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間與其他任何人進(jìn)行任何方式的通信。于是，一種能夠提供全球漫游、支持多媒體業(yè)務(wù)且有足夠容量的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。
目前，世界各主要通信廠(chǎng)商，包括摩托羅拉、諾基亞、愛(ài)立信、飛利浦、三星、中國(guó)中興、大唐電信等都在全力推動(dòng)第三代移動(dòng)通信的發(fā)展，投入巨大的人力、物力進(jìn)行研發(fā)工作，并紛紛宣布其投入商用的時(shí)間。例如日本ARIB宣布于2001年商用，愛(ài)立信宣布于2002年投入商用等。廠(chǎng)商的這種競(jìng)爭(zhēng)所造成的聲勢(shì),更加劇了第三代移動(dòng)通信到來(lái)的緊迫感。
二、三代移動(dòng)通信(3G)——多媒體時(shí)代的需求
國(guó)際電訊聯(lián)盟(ITU)主要吸取了各大移動(dòng)通信企業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化組織的意見(jiàn)，提出了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念, IMT-2000 的提出對(duì)于移動(dòng)通信的發(fā)展具有里程碑和劃時(shí)代的意義。
IMT-2000其主要特性有：
1.全球性
如今3G已經(jīng)是移動(dòng)通信領(lǐng)域最熱門(mén)的話(huà)題。3G―第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT-2000, 是國(guó)際電聯(lián)(ITU)早在1985年提出的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念, IMT-2000 的提出對(duì)于移動(dòng)通信的發(fā)展具有里程碑和劃時(shí)代的意義。
IMT-2000其主要特性有：
IMT-2000是一個(gè)全球性的系統(tǒng)，能夠促成全球標(biāo)準(zhǔn)，能同時(shí)容納不同系統(tǒng)，具有世界統(tǒng)一的頻段和基于終端移動(dòng)性的全球漫游特性。
2.支持分組交換和多媒體業(yè)務(wù)
IMT-2000第三代移動(dòng)通信應(yīng)當(dāng)能夠同時(shí)提供實(shí)時(shí)語(yǔ)音和寬帶數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)，包括：能夠支持新的基于分組交換的空中接口，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)接入互聯(lián)網(wǎng)及無(wú)線(xiàn)IP技術(shù)，支持話(huà)音、活動(dòng)視頻和高清晰圖像等多種多媒體業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多種信息一體化。
3.高速傳輸、傳輸速率能按需分配
支持快速移動(dòng)環(huán)境中的144kbit／s數(shù)據(jù)速率和室內(nèi)慢速移動(dòng)環(huán)境下的2Mbit／s 數(shù)據(jù)速率；室內(nèi)外步行環(huán)境至少384 kbit/s數(shù)據(jù)速率；衛(wèi)星移動(dòng)環(huán)境至少9.6 kbit/s數(shù)據(jù)速率。支持多種速率的業(yè)務(wù)，包括低速尋呼、語(yǔ)音以及與視像和文件傳送有關(guān)的高速業(yè)務(wù)，傳輸速率能按需分配；具有支持上行和下行數(shù)據(jù)速率不對(duì)稱(chēng)的能力。
4.統(tǒng)一性
能把現(xiàn)存的尋呼、無(wú)繩、蜂窩、衛(wèi)星移動(dòng)等通信系統(tǒng)綜合在統(tǒng)一的系統(tǒng)中，以提供多種服務(wù)。
5.兼容性
能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，包括與第二代移動(dòng)通信網(wǎng)、ISDN及PDN等互聯(lián)；IMT-2000具有系統(tǒng)從第二代系統(tǒng)演進(jìn)、用戶(hù)從第二代系統(tǒng)過(guò)渡以及在IMT-2000內(nèi)部演進(jìn)的靈活性；在其內(nèi)部以及與固定網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)可相互兼容；具有能使移動(dòng)網(wǎng)業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)充并能獲取固定網(wǎng)業(yè)務(wù)和設(shè)施的構(gòu)架。
6.業(yè)務(wù)靈活性
第三代的網(wǎng)絡(luò)體系必須能夠做到方便地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)以增加新的業(yè)務(wù)，即要求網(wǎng)絡(luò)體系可以靈活地引入新業(yè)務(wù)，最小程度地影響網(wǎng)絡(luò)各單元。
7.智能化
網(wǎng)絡(luò)上則以智能化為典型特征。移動(dòng)終端可以連接地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，可移動(dòng)使用也可固定使用。
總之，全球漫游和多媒體業(yè)務(wù)是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)所追求的主要目標(biāo)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究為人們展示了一個(gè)美好的前景，未來(lái)人們可以帶著一部手機(jī)周游世界，而不必為在哪些國(guó)家無(wú)法進(jìn)行通信擔(dān)心，用戶(hù)還可用這部手機(jī)實(shí)現(xiàn)可視通話(huà)，接入互聯(lián)網(wǎng)等，真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的多媒體通信。
三、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成及分層結(jié)構(gòu)
IMT-2000系統(tǒng)主要由四個(gè)功能子系統(tǒng)組成(如圖1)，即核心網(wǎng)(CN),無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)(RAN)、移動(dòng)臺(tái)(MT)和用戶(hù)識(shí)別模塊(UIM)構(gòu)成。分別對(duì)應(yīng)于GSM系統(tǒng)的交換子系統(tǒng)(SSS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、移動(dòng)臺(tái)(MS)和SIM卡。另外，ITU定義了四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，即：
*網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)接口(NNI):由于ITU在網(wǎng)絡(luò)部分采用“家族概念”,因而此接口是指不同家族成員之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，是保證互通和漫游的關(guān)鍵接口；
*無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)和核心網(wǎng)之間的接口(RAN-CN)，對(duì)應(yīng)于GSM系統(tǒng)的A接口；
*無(wú)線(xiàn)接口(UNI)；
*用戶(hù)識(shí)別模塊和移動(dòng)臺(tái)之間的接口(UIM-MT)。
第三代移動(dòng)通信分層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介如下：
★物理層：有一系列下行物理信道和上行物理信道組成。
★鏈路層：由媒體接入控制(MAC)子層和鏈路接入控制(LAC)子層組成，分別完成對(duì)物理層資源的管理以及業(yè)務(wù)質(zhì)量控制。
★高層：負(fù)責(zé)完成各種業(yè)務(wù)呼叫信令處理以及對(duì)各種業(yè)務(wù)的控制和處理，相當(dāng)于OSI模型中網(wǎng)絡(luò)層以上各層的集合。
四、TD-SCDMA--中國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的驕傲
根據(jù)ITU要求，世界上各大電信運(yùn)營(yíng)商提出了自己的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)方案。例如， W-CDMA，cdma2200， TD-CDMA。我國(guó)也第一次提出自己的建議:TD-SCDMA，又在此無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)(RTT)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自己的努力和國(guó)際合作，完成了TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，成為CDMA TDD標(biāo)準(zhǔn)的一員。這是我國(guó)的一次創(chuàng)舉，也是中國(guó)對(duì)國(guó)際上第三代移動(dòng)通信發(fā)展的一個(gè)貢獻(xiàn)。
TD-SCDMA的中文含義為時(shí)分同步碼分多址接入，該項(xiàng)通信技術(shù)也屬于一種無(wú)線(xiàn)通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
1、TDD雙工方式在第三代移動(dòng)通信中的重要性
在第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，國(guó)際上對(duì)TDD雙工方式第一次給予了高度重視，在CDMA和TDMA系統(tǒng)中都制定了TDD的標(biāo)準(zhǔn)。很多國(guó)家的營(yíng)運(yùn)商都表示了首先選用TDD系統(tǒng)的愿望。其主要原因?yàn)樵谕瑯訚M(mǎn)足IMT2000要求的前提下，TDD系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：
•TDD能使用各種頻率資源，不需要成對(duì)的頻率；
•TDD適用于不對(duì)稱(chēng)的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率，特別適用于IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
•TDD上下行工作于同一頻率，對(duì)稱(chēng)的電波傳播特性使之便于使用諸如智能天線(xiàn)等新技術(shù)，達(dá)到提高性能、降低成本的目的；
•TDD系統(tǒng)設(shè)備成本較低，將可能比FDD系統(tǒng)低20%-50%。
TDD系統(tǒng)的主要問(wèn)題是在終端的移動(dòng)速度和覆蓋距離等方面，如目前ITU要求TDD系統(tǒng)達(dá)到120km/h，而FDD系統(tǒng)則要求達(dá)到500km/h；FDD系統(tǒng)的小區(qū)半徑可能達(dá)到數(shù)十公里而TDD系統(tǒng)只有幾公里。
以上情況說(shuō)明，移動(dòng)通信一定是以FDD為主流的傳統(tǒng)論點(diǎn)已受到挑戰(zhàn)，TDD系統(tǒng)在第三代移動(dòng)通信中的位置已不可動(dòng)搖。目前，多數(shù)人預(yù)測(cè)第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的前景是一個(gè)共同的網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)用來(lái)完成全球無(wú)縫覆蓋，F(xiàn)DD系統(tǒng)用來(lái)建設(shè)全國(guó)和國(guó)際移動(dòng)通信網(wǎng)，而TDD系統(tǒng)用來(lái)在城市人口集中地區(qū)提供高密度和高容量的話(huà)音、數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)，用雙模甚至多模用戶(hù)終端來(lái)實(shí)現(xiàn)全球漫游。
2、TD-SCDMA--具有最佳頻譜利用率的3G解決方案
對(duì)于實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)的最佳頻譜利用率的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)靈活的，自適應(yīng)的頻譜分享是十分必要 的。一些為克服FDD模式的缺點(diǎn)的研究工作的結(jié)果表明，在頻域上，自適應(yīng)的頻譜分享將導(dǎo)致下列困難 ——系統(tǒng)自身干擾和引起EMC問(wèn)題，也就是增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和整體費(fèi)用。因此，TD-SCDMA的設(shè)計(jì)參照了TDD( 時(shí)分雙工)在不成對(duì)的頻帶上的時(shí)域模式。
TDD模式是基于在無(wú)線(xiàn)信道時(shí)域里的周期地重復(fù)TDMA幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)幀結(jié)構(gòu)被再分為幾個(gè)時(shí)隙。在 TDD模式下，可以方便地實(shí)現(xiàn)上/下行鏈路間地靈活切換。這一模式的突出的優(yōu)勢(shì)是，在上/下行鏈路間的時(shí)隙分 配可以被一個(gè)靈活的轉(zhuǎn)換點(diǎn)改變，以滿(mǎn)足不同的業(yè)務(wù)要求。這樣，運(yùn)用TD-SCDMA這一技術(shù)，通過(guò)靈活地改變上/ 下行鏈路的轉(zhuǎn)換點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)所有3G對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)。
對(duì)于FDD和TDD模式下的對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)，它們的頻譜利用率基本上是相等的。
如果在成對(duì)的頻譜上，對(duì)稱(chēng)的FDD模式業(yè)務(wù)的帶寬為5MHz,在成對(duì)的頻譜中上/下鏈路的要求為10MHz的總 頻譜。然而，對(duì)于在成對(duì)的頻帶上非對(duì)稱(chēng)FDD-互聯(lián)網(wǎng)模式，也就是IP業(yè)務(wù)，是典型的滿(mǎn)負(fù)荷下行鏈路和與相對(duì) 小的負(fù)荷的上行鏈路。這樣，大多數(shù)上行鏈路頻譜不能被利用。作為一種選擇，靈活的非對(duì)稱(chēng)TDD-互聯(lián)網(wǎng)模式 極容易設(shè)立一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，即大約80%的下行鏈路獲得容量(等于大約50%的下行鏈路帶寬),與此同時(shí)上行鏈路的容 量被減至20%。
上述情況表明，在FDD模式中由于增長(zhǎng)的非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)量的關(guān)系，數(shù)據(jù)吞吐量有一個(gè)固有的下落。然而， TDD模式則在每種獨(dú)立的業(yè)務(wù)中都呈現(xiàn)出滿(mǎn)負(fù)荷的數(shù)據(jù)吞吐量。在非成對(duì)頻譜中TDD模式的這種性能是系統(tǒng)固有 的靈活時(shí)域上/下行鏈路的資源分配的結(jié)果。
據(jù)此，我們可以得出結(jié)論，合適的TD-SCDMA時(shí)域操作模式可自行解決所有對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)以及任何混 合業(yè)務(wù)的上/下行鏈路資源分配的問(wèn)題。但在FDD系統(tǒng)中，由于其固定的上/下行鏈路分配，導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題不能在 頻域中被徹底解決。進(jìn)一步應(yīng)被強(qiáng)調(diào)的是，在時(shí)域TDD模式的系統(tǒng)中，對(duì)于頻率規(guī)劃管理來(lái)說(shuō)，不成對(duì)頻域更容 易被分配和利用。
五、走進(jìn)移動(dòng)通信新時(shí)代
CDMA在中國(guó)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，這帶給我們機(jī)遇，同時(shí)也是對(duì)我們民族通信產(chǎn)業(yè)的一次挑戰(zhàn)。如果說(shuō)GSM時(shí)代我們已經(jīng)落后，那么CDMA時(shí)代應(yīng)該是我們趕上國(guó)際水平的一個(gè)契機(jī)。我們從聯(lián)通“新時(shí)空”、大唐電信、中興的身上已看到了黎明前的曙光。努力吧，同胞們！！
