第三代移動通信和TD-SCDMA

大唐電信科技產(chǎn)業(yè)集團 袁征　楊驊



　　移動通信產(chǎn)業(yè)的市場前景


　　移動通信自８０年代發(fā)展以來，在市場和技術的驅動下發(fā)展迅速，已經(jīng)歷了第一代、第二代，現(xiàn)正向第三代發(fā)展。由于其使用的方便，用戶激增。以信息產(chǎn)業(yè)部最近的預測和國際上對中國市場的預測作依據(jù)，可得到１９９８年至２００５年我國移動通信每年的新增用戶數(shù)（將在１５００萬至２０００萬之間）和新增第三代移動通信用戶數(shù)。由于９００ＭＨｚ頻率資源不足和用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務的要求，當?shù)谌�代移動通信從２００２年進入市場，承擔起ＧＳＭ系統(tǒng)擴容的要求時，則上述市場的４０％至６０％為第三代移動通信設備的估計是完全可能的。如以上估計，我國在２００５年前第三代移動通信的市場容量將可能超過２００億美元。


　　而在國際上，特別是歐洲通信界在最近幾年，對第三代移動通信的市場進行了大量預測，其主要依據(jù)為：
　　在歐洲范圍內，大約在２００５至２０１０年期間，移動通信用戶數(shù)將超過普通有線電話用戶。


　　從２０００年起，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用戶數(shù)將極大的增加，甚至超過人口數(shù)，故從２００２年以后，第三代移動通信用戶數(shù)將急劇增長。


　　根據(jù)國外估計，歐洲移動通信用戶數(shù)大約占全世界移動通信用戶總數(shù)的２０％左右，也就是說，全世界在２００５年，將可能有超過１０億的移動通信用戶，其中大約２億是第三代移動通信用戶；到２０１０年，全世界將可能有１８億移動通信用戶，而第三代移動通信用戶將超過１０億。據(jù)此可估計出從２００２年到２０１０年共９年間，第三代移動通信產(chǎn)品的市場總容量大約為６，０００億美元，或５萬億人民幣。如此誘人的市場前景，必然引起了國際電信業(yè)在第三代移動通信領域內的新一輪競爭。


　　第三代移動通信的基本要求和特點


　　移動通信的發(fā)展經(jīng)歷了第一代模擬系統(tǒng)、第二代數(shù)字系統(tǒng)，現(xiàn)正向第三代多媒體系統(tǒng)發(fā)展。


　　第一代模擬系統(tǒng)自８０年代開始發(fā)展，預計將使用到２１世紀初，共有５０００萬用戶。該系統(tǒng)由于技術落后，標準不統(tǒng)一，使用時話音質量差，漫游范圍有限，因此，已逐步進入淘汰倒計時。


　　第二代數(shù)字系統(tǒng)自９０年代開始發(fā)展，預計將使用到２０１０年左右，將有４億用戶。其主要制式有：ＧＳＭ、ＩＳ－９５ＣＤＭＡ、ＩＳ１３６、ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ數(shù)字無繩電話和ＷＬＬ。該系統(tǒng)標準化工作較完善，可在全球較大范圍內實現(xiàn)漫游，其性能基本滿足了話音通信的要求，能提供低速數(shù)據(jù)（６４ｋｂｉｔ／ｓ）業(yè)務，在頻率資源允許的情況下，在２００５年或２０１０年前仍將繼續(xù)發(fā)展。但由于其技術的局限性，存在著話音質量仍不理想、數(shù)據(jù)傳輸率低、頻譜利用率不高等問題。


　　隨著全球經(jīng)濟發(fā)展、信息化社會及通信設備移動性和個人化的要求以及Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的異軍突起等等，有限頻譜資源和人口集中的矛盾、第二代技術體制與非話業(yè)務快速增長需求的矛盾日益突出，人們對第三代移動通信的呼喚愈來愈烈，對其要求也越來越清晰。國際電聯(lián)組織專家組，在充分研究了頻譜利用率、設備成本、組網(wǎng)能力、可能提供的業(yè)務以及技術先進性等困擾第二代移動通信發(fā)展的問題后，提出了第三代移動通信的最低要求ＩＴＵ－Ｒ Ｍ．１２２５建議，其具體要求如下：


　　１．四種工作環(huán)境下提供數(shù)據(jù)業(yè)務的要求


Ａ．移動衛(wèi)星


Ｂ．高速移動：ＦＤＤ，５００ｋｍ／ｈ；ＴＤＤ，１２０ｋｍ／ｈ，６４~１４４ｋｂｉｔ／ｓ


Ｃ．室內外步行：３０ｋｍ／ｈ，３８４ｋｂｉｔ／ｓ（手持機環(huán)境）


Ｄ．室內固定用戶：３ｋｍ／ｈ，２Ｍｂｉｔ／ｓ


２．全球無縫覆蓋


３．主要業(yè)務要求


Ａ．提供高質量話音


Ｂ．電路交換和包交換數(shù)據(jù)的高質量傳輸


Ｃ．提供增值業(yè)務和智能網(wǎng)業(yè)務


　�。矗�和第二代移動通信系統(tǒng)兼容


　　綜上所述，可得出第三代移動通信的主要特點如下：


　　是從現(xiàn)有第二代移動通信演進和發(fā)展而來，并不是完全重新建設一個移動通信網(wǎng)。


　　初期主要業(yè)務仍然是話音業(yè)務，數(shù)據(jù)業(yè)務將逐漸增加。


　　數(shù)據(jù)業(yè)務將主要是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ所需要的不對稱的、基于包交換（ＩＰ）的業(yè)務。


　　最主要達到的目標為全球漫游、高頻譜利用率（解決全世界存在的系統(tǒng)容量問題）、低價格（設備和服務）以及滿足通信個人化的要求。


　　目前，在第三代移動通信發(fā)展中，主要有ＦＤＤ（頻分雙工）與ＴＤＤ（時分雙工）兩種工作方式的系統(tǒng)。根據(jù)兩種工作方式技術特點的不同，預計在第三代移動通信網(wǎng)中，將使用移動衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋，使用ＦＤＤ提供大區(qū)制對稱業(yè)務，在城市及近郊區(qū)使用ＴＤＤ系統(tǒng)，用多模終端實現(xiàn)漫游。



　　我國的第三代移動通信系統(tǒng)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ



　　技術創(chuàng)新是現(xiàn)代企業(yè)最重要的事。在移動通信產(chǎn)業(yè)，擁有自己的知識產(chǎn)權是至關重要的。在第二代移動通信系統(tǒng)中，我們沒有自己的專利，僅僅有自己的產(chǎn)品設計，故在國際競爭中不得不處于比較困難的境地。在面臨第三代移動通信這一場新的競爭中，發(fā)揮中國人的聰明才智，形成自己專利和完整的知識產(chǎn)權就是我們的戰(zhàn)略方針。信息產(chǎn)業(yè)部電信科學技術研究院自９０年代中期開始為加入第三代移動通信的競爭做準備，１９９７年至１９９８年，有了兩個方面的主要成果：在無線接入技術方面，發(fā)明了ＳＣＤＭＡ技術，形成了ＳＣＤＭＡ無線用戶環(huán)路系統(tǒng)產(chǎn)品，達到國際領先水平；另一方面，在移動通信網(wǎng)絡設備方面，開發(fā)成功了ＧＳＭ和ＣＤＭＡ（ＩＳ－９５）等第二代移動通信交換系統(tǒng)和ＧＳＭ及ＤＣＳ１８００系統(tǒng)的無線基站和基站控制器，并都形成了產(chǎn)品，通過了現(xiàn)場試驗，１９９９年開始大規(guī)模生產(chǎn)并供應市場。以上技術基礎使得我國在國際電聯(lián)有了自己的發(fā)言權，使得中國參預國際競爭成為可能。


　　根據(jù)ＩＴＵ的要求和原郵電部的準備，我國于１９９８年６月底向國際電聯(lián)提交了我國對ＩＭＴ２０００無線傳輸技術（ＲＴＴ）的建議，目前我國的第三代移動通信標準ＴＤ－ＳＣＤＭＡ，已經(jīng)成為ＩＴＵ 關于ＩＭＴ ２０００建議的一個組成部分，我國終于擁有了具有知識產(chǎn)權的第三代移動通信國際標準。


　　在上述背景下，總結我國科研產(chǎn)業(yè)界在移動通信領域的成功經(jīng)驗和失敗教訓，面對前述市場前景，大唐踏上了我國第三代移動通信系統(tǒng)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ產(chǎn)品開發(fā)艱難而光榮的征程。


　�。裕模�ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)采用時分雙工（ＴＤＤ）、ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ多址方式工作，基于同步ＣＤＭＡ、智能天線、多用戶檢測（ＪＤ）、正交可變擴頻系數(shù)、Ｔｕｒｂｏ編碼技術、ＯＤＭＡ等新技術，工作于２０１０ＭＨｚ到２０２５ＭＨｚ。


其主要優(yōu)勢是：


Ａ．上下行對稱，利于使用智能天線、多用戶檢測、ＣＤＭＡ等新技術；


Ｂ．可高效率地滿足不對稱業(yè)務需要；


Ｃ．簡化硬件，可降低產(chǎn)品成本和價格；


Ｄ．便于利用不對稱的頻譜資源，頻譜利用率大大提高；


Ｅ．可與第二代移動通信系統(tǒng)兼容。


該系統(tǒng)基于ＧＳＭ網(wǎng)絡，使用現(xiàn)有的ＭＳＣ，對ＢＳＣ只進行軟件修改，使用ＧＰＲＳ技術。它可以通過Ａ接口直接連接到現(xiàn)有的ＧＳＭ移動交換機以支持基本業(yè)務、通過Ｇｂ接口支持數(shù)據(jù)包交換業(yè)務。


　　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ 系統(tǒng)基站采用高集成度、低成本設計，采用ＴＤ－ＳＣＤＭＡ 的物理層和基于修改后的ＧＳＭ二、三層。并支持基本的ＧＰＲＳ業(yè)務。


基站的主要特點是：


Ａ．３載波設計，每載波帶寬１．６ＭＨｚ，共占用５ＭＨｚ帶寬；


Ｂ．低中頻數(shù)字合成技術解決多載波的有關問題；


Ｃ．公用一套智能天線系統(tǒng)；


Ｄ．公用射頻收發(fā)信機單元；


Ｅ．基于軟件無線電的基帶數(shù)字信號處理技術；


Ｆ．低功耗設計，每載波基站耗電不超過２００Ｗ；


Ｇ．高可靠性和可維護性。


ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)采用雙頻雙模（ＧＳＭ ９００ 和ＴＤ－ＳＣＤＭＡ）終端，支持ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)內切換，并有支持ＴＤ－ＳＣＤＭＡ到ＧＳＭ系統(tǒng)的切換。在ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)覆蓋范圍內優(yōu)先選用ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)，在ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)覆蓋范圍以外采用現(xiàn)有的ＧＳＭ系統(tǒng)。


終端的主要特點為：


Ａ．有６個發(fā)射功率等級；


Ｂ．雙頻雙模：９００ＭＨｚ－ＧＳＭ，２０００ＭＨｚ－ＴＤ－ＳＣＤＭＡ；


Ｃ．使用ＧＳＭ ＳＩＭ卡；


Ｄ．話音編譯碼：ＧＳＭ／３Ｇ，８ｋｂｉｔ／ｓ；


Ｅ．配備數(shù)據(jù)接口或大尺寸ＬＣＤ顯示屏幕；


Ｆ．尺寸和價格：手持機和ＧＳＭ／ＤＣＳ１８００雙頻手持機相當；


Ｇ．固定臺及車載臺：多載波工作，外接天線，提供３８４ｋｂｉｔ／ｓ至２Ｍｂｉｔ／ｓ業(yè)務，具有較大尺寸ＬＣＤ顯示屏幕。


　�。裕模�ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)于２０００年底完成樣機開發(fā)，并進行現(xiàn)場試驗。２００２年前后，將提供市場。
　　ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)的使用不需立即重新建設一個第三代移動通信網(wǎng)絡，而是在已有的第二代（如ＧＳＭ）網(wǎng)絡上，增加ＴＤ－ＳＣＤＭＡ設備即可�？紤]我國ＧＳＭ網(wǎng)絡的現(xiàn)狀，可分階段完成移動通信向第三代移動通信網(wǎng)絡的過渡。首先，基站在用戶密度大的地區(qū)首先應用，解決ＧＳＭ容量不足問題。系統(tǒng)設備價格（平均每用戶價格）將比用ＧＳＭ擴容降低至少２０％。與ＧＳＭ系統(tǒng)同基站安裝，不需基建投資；其次，雙頻雙模終端，在ＴＤ－ＳＣＤＭＡ網(wǎng)絡覆蓋不到的地方使用ＧＳＭ基站，使用戶沒有局部覆蓋的感覺。雙頻雙模手持機的價格和現(xiàn)在ＧＳＭ雙頻手持機相當。在向第三代網(wǎng)絡過渡時，ＧＳＭ無線基站完全可以繼續(xù)使用，不致于有越來越大的第二代系統(tǒng)的包袱。


　　因此，移動通信系統(tǒng)向第三代發(fā)展過程中，具有獨立知識產(chǎn)權的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ移動通信系統(tǒng)是首選。研究開發(fā)ＩＭＴ２０００并形成產(chǎn)業(yè)，對我國移動通信產(chǎn)業(yè)的形成，是十年一遇的機遇，而開發(fā)以我國自己技術為主的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)是能否成功的關鍵。



----《通信世界》