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引言
個人通信是指任何人在任何時間和任何地點實現與任何人進行任何種類的信息交換。實現個人通信的通信網絡叫個人通信網，實現個人通信的業(yè)務服務叫個人通信服務。個人通信服務不僅提供終端的移動性，而且提供個人的移動性，將傳統的“通信至終端”轉變?yōu)椤巴ㄐ胖羵�人”，每個用戶有一個屬于自己的唯一號碼，即全球一人一號，網絡能按用戶意愿提供多種服務，包括各類寬帶業(yè)務�？梢妭�人通信的實現將使人類徹底擺脫現有通信網的束縛，達到無約束自由通信的最高境界。
無線接入是實現個人通信的必要條件，也是技術難點。無線個人通信系統是一個立體的通信網絡，天上有衛(wèi)星通信系統的覆蓋，地上有各種大小的蜂窩系統覆蓋。它主要包括：陸地蜂窩移動通信系統、衛(wèi)星移動通信系統、尋呼系統、集群移動通信系統、無繩通信系統等。在這些系統中，陸地蜂窩移動通信系統因其與人們日常生活關系最為密切而無疑是最為重要的一類系統，目前各國專家正積極地研究與開發(fā)的第三代移動通信系統（３Ｇ）正是蜂窩移動通信系統的重要里程碑。
第三代移動通信系統中面臨的主要問題
八十年代初開始商用的以模擬技術為主要特征的移動通信系統被稱為第一代移動通信系統；九十年代人們普遍使用的以ＧＳＭ和ＩＳ－９５為代表的數字移動通信系統被稱為第二代移動通信系統；而被命名為ＩＭＴ－２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）的以智能移動通信技術為主要特征的新一代移動通信系統被稱為第三代移動通信系統。與前兩代系統相比，３Ｇ系統有更大的容量、更好的通信質量、更高的頻帶利用率，這些特點使得它能為高速和低速移動用戶提供話音、數據、會議電視及多媒體等多種業(yè)務。而且用戶能在全球范圍內無縫漫游。
�。常窍到y確實給人們展示了一個美好的通信前景，但這些美好前景的實現要以克服３Ｇ系統所面臨的技術難題為前提。這些難題有的是蜂窩移動通信所固有的，也有的是３Ｇ系統所特有的。只有理解了這些問題，才能深刻地理解為解決這些問題而開發(fā)出的各種關鍵技術的意義。
�。薄⒍鄰剿ヂ洌哼@個問題存在于所有的移動通信系統中。由于無線電波在傳播過程中將發(fā)生折射、反射和散射，從而產生多條傳播路徑。不同路徑的信號到達接收機時，由于天線的位置、方向和極化不同，使接收信號的幅度、相位起伏變化，產生嚴重的衰落現象。為了保證通信質量，不得不增加信號功率，這就直接影響了系統的容量。
�。�、時延擴展：不同路徑的信號有不同的傳播時延，當時延超過檢測脈沖符號寬度的１０％時，符號間的干擾就明顯存在，從而限制了移動通信的數據速率。
３、多址干擾：由于３Ｇ系統采用碼分多址（ＣＤＭＡ）技術，即采用不同的擴頻碼字來區(qū)分用戶，這就要求各用戶的擴頻碼具有強的自相關性和弱的互相關性。但實際上各用戶間的互干擾不可能完全消失，所以ＣＤＭＡ系統是干擾受限系統，就是說來自本小區(qū)和鄰近小區(qū)用戶的干擾成了決定系統容量和性能的主要因素。多址干擾是３Ｇ系統所特有的一種干擾。
�。础⑦h近效應：在各移動臺均以相同功率發(fā)射信號時，基站接收到的近處移動臺發(fā)射的信號功率將遠大于遠處移動臺發(fā)射的信號功率。遠近效應就是指近處大功率信號對遠處小功率信號產生的很強的干擾。它也是一類多址干擾，不過在３Ｇ系統中這種多址干擾表現十分突出。
�。怠Ⅲw制問題：目前，第一代和第二代系統已經被廣泛應用，所以，從資源利用的角度來考慮，３Ｇ系統必須兼容前兩代系統，而且能在將來平滑地過渡到第四代移動通信系統，甚至個人通信系統的最高目標。但目前，第一代和第二代系統種類繁多，標準層出不窮，體制多種多樣。所以，如何使３Ｇ系統起好一個承前啟后的作用，也是一個急待解決的問題。
第三代移動通信系統中的關鍵技術
為了解決３Ｇ系統所必須面對的主要問題，各國學者進行了廣泛而深入的研究，發(fā)展并創(chuàng)新了許多關鍵技術。這些技術有的已被３Ｇ系統采用，有的還在進一步研究之中。
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這里所指的多址技術包括兩方面的含義：一是指ＣＤＭＡ系統中地址碼的研究；二是指各種多址協議的進一步研究。
因為３Ｇ系統采用碼分多址技術，所以擴頻碼的選擇至關重要。ＩＳ－９５系統中采用了６４位Ｗａｌｓｈ函數作為擴頻碼，前向信道的性能可以得到保證，但反向信道性能還不盡如人意。目前，學者們對正交變擴頻因子碼（ＯＶＳＦ）進行了廣泛研究，希望徹底解決其生成方法、可用數目和復用等問題，使其盡早投入使用。
另外，人們對ＣＤＭＡ／ＰＲＭＡ多址協議也給予了極大關注，它可以看作是傳統分組預約多址（ＰＲＭＡ）協議的擴展。ＰＲＭＡ是基于時分多址的幀結構，每個用戶在真正有信息輸出時，才按照一定允許概率競爭空閑時隙。研究結果表明：ＣＤＭＡ／ＰＲＭＡ協議與隨機接入的ＣＤＭＡ相比，在蜂窩環(huán)境和僅有話音的情況下，系統容量可提高６８％～８４％。
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雖然擴頻技術有利于克服多徑衰落以提供高質量的傳輸信道，但擴頻系統存在潛在的頻譜效率非常低的缺點。所以，系統中必須采用信道編碼技術以進一步改善通信質量。目前，主要采用前向信道糾錯編碼和交織技術以進一步克服衰落效應。編碼和交織都極大地依賴于信道的特征和業(yè)務的需求。不僅對于業(yè)務信道和控制信道采用不同的編碼和交織技術，而且對于同一信道的不同業(yè)務也采用不同的編碼和交織技術。目前，研究較多的有分組編碼、卷積碼和格碼調制等。在三種編碼技術中，Ｍ－ａｒｙ無線頻率ＲＦ調制結合網格糾錯編碼方案能提供較大的帶寬效率，但根據目前糾錯編碼技術發(fā)展趨勢來看，結合分組碼和卷積碼技術的級聯碼例如并行級聯碼－Ｔｕｒｂｏ碼將更具吸引力。
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功率控制技術是解決遠近效應的有效方法。在上行鏈路，為了克服寬帶ＣＤＭＡ系統的遠近效應，需要動態(tài)范圍達８０ｄＢ的功率控制。上行鏈路功率控制方式分開環(huán)和閉環(huán)兩種，閉環(huán)功率控制包括內環(huán)功控和外環(huán)功控。開環(huán)功率控制主要用來克服距離衰減，閉環(huán)功率控制用于克服多普勒頻率產生的衰落，以此保證基站接收到的所有移動臺信號具有相同的功率。在下行鏈路中，為了實現快速和自適應的功控算法，也插入功控子信道實現前向的閉環(huán)功控。
�。�、智能天線
智能天線也叫自適應陣列天線，它由天線陣、波束形成網絡、波束形成算法三部分組成。它通過滿足某種準則的算法去調節(jié)各陣元信號的加權幅度和相位，從而調節(jié)天線陣列的方向圖形狀，達到增強所需信號，抑制干擾信號的目的。智能天線也可以用空分復用ＳＤＭＡ的概念加以解釋，就是利用信號入射方向上的差別，將同頻率、同時隙的信號區(qū)分開來，從而達到成倍地擴展通信系統容量的目的。
智能天線技術已日趨完善，中國電信科學研究院信威公司已推出了帶智能天線的同步ＣＤＭＡ系統，美國麥得威通信公司的智能天線也已投放市場。
�。�、多用戶檢測
通信系統中的傳統檢測器都是單用戶檢測器，它將所需用戶的信號當作有用信號，而將其它用戶的信號都作為干擾信號對待。但從信息論的角度看，ＣＤＭＡ系統是一種多輸入、多輸出的信道。因此單用戶檢測器不能充分利用信道容量。多用戶檢測的基本思想就是把所有用戶的信號都當作有用信號，而不是干擾信號來處理，這樣就可以充分利用各用戶信號的用戶碼、幅度、定時和延遲等信息，從而大幅度地降低多徑多址干擾。目前，主要有兩種基本的方法來實現多用戶檢測：一是線性檢測法，它的基本想法是通過線性變換來消除不同用戶間的相關性，使得送入每個用戶的檢測器的信號只與自己的信號相關；二是相減式干擾對消器，它在送入匹配濾波器輸入端的信號中減去本地估計出的來自其它用戶的多址干擾，從而消除多址干擾。
�。�、切換技術
由于移動通信系統采用蜂窩結構，所以，移動臺在跨越空間劃分的小區(qū)時，必然要進行越區(qū)切換，即完成移動臺到基站的空中接口的轉移，以及基站到網入口和網入口到交換中心的相應的轉移。在第一和第二代移動通信系統中都采用越區(qū)硬切換方式，硬切換使通信容易中斷。３Ｇ系統將在使用相同載波頻率的小區(qū)間實現軟切換，即移動用戶在越區(qū)時可以與兩個小區(qū)的基站同時接通，只相應改變擴頻碼，即可做到“先接通再斷開”的交換功能，從而大大改善了切換時的通話質量。但軟切換具體的實現方法和步驟還有待研究。另外，不同載波的小區(qū)間的切換仍需要用硬切換，所以切換技術中還有許多問題需要解決。
７、信道結構及上層協議信令
�。常窍到y的用戶巨大，且要實現全球范圍的漫游，那么各種資源的管理控制必然十分復雜和龐大，這就要求信道結構合理，各種協議信令豐富完善。３Ｇ系統的無線空中接口將采用分層結構及協議，這些協議包括用戶平面、控制平面和控制平面?zhèn)鬟f信令。比如：呼叫控制、移動性管理、無線載波控制、無線資源控制等。
�。�、軟件無線電
軟件無線電是對無線傳輸系統的革命，它被稱為“無線電世界的個人計算機”。軟件無線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ轉換器，在通用的硬件平臺上，盡可能通過軟件來定義無線電的功能。這樣利用一個統一的平臺，通過軟件生成ＧＳＭ、ＩＳ－９５、ＩＳ－６６５、ＩＭＴ２０００等不同體制的終端，并且可以適應未來技術的發(fā)展。它與寬帶綜合業(yè)務網的基礎傳輸模式─異步轉移模式一樣能適應未來業(yè)務的發(fā)展，并與軟件定義的電信信息網絡的發(fā)展相一致。軟件化是無線傳輸系統從模擬到數字的飛躍后的另一次飛躍。在民用方面，Ａｉｒｃｏｍ公司已推出ＧＳＭ體制的基站系統。在軍用方面，美國已推出了“易通話”的演示系統，該系統在第一階段能產生１３種波形，第二階段能產生２７種波形，工作在３０種網絡，具有１３種加密體制。我國８６３－３１７主題也開展了這方面的研究。也許只有軟件無線電的全面實現，人類才能實現個人通信的美好愿望。
----《通信世界》
