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1、三大主流3G技术对比分析杜娥电子科技大学成都学院成都市高新西区百叶路1号 邮编：摘要 本文主要介绍在移动通信发展进程中3G产生的背景，以及在商用过程中，如何平稳的实现3G的过渡。最后，重点介绍3大热门标准在技术上的实现，并比较各自在技术上以及实际建网过程中的优缺点，结合中国的实际国情，让3G技术更好的为我国的移动通信服务。关键字：3G，CDMA-2000,W-CDMA,TD-SCDMA;Abstract This paper describe the backgrounds of 3G in the mobile communications development process, how
2、to achieve 3Gs smooth transition in the business process. Finally, we focusing on three major popular standards , and compare their advantages and disadvantages in technical and practical of the process of building a network, then combined with Chinas actual conditions, let the 3G technology is bett
3、er for Chinas mobile communications services.1 概述近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。这一应用已深入到人们生活和工作的各个方面。移动通信这个神奇新兴的产业，使人类居住的地球变得越来越小，在任何时间、任何地点、与任何人进行任何类型的信息业务部能够得以实现。移动通信主要依靠三类无线通信：无线局域网（WLAN）、城市蜂窝网（2G 3G）和卫星通信（GEO MEO / LEO）。一般说来，城市蜂窝网主要用于城市，为携带轻便手机的移动用户提供通信便利。要实现全球用
4、户连通，就是期望世界各地和各城市的蜂窝网统一程式，或加装互相连通所必需的设备。当今世界上实际应用的城市蜂窝网（主要还是2G），并不完全属于同样的制式。各国现行的2G蜂窝网虽都属于数字式，但有些2G采用时分多址（TDMA），另一些则采用码分多址（CDMA），特别是北美和欧洲两大地区各自使用两类不同的制式。有些国家容许同一城市同时存在两种不同制式，各有不同的手机用户，互不侵犯，这显然很不合理。为了方便世界范围内用户的互联，现在，世界各国的蜂窝网准备连通为全世界统一的无线通信网，统一成同样的制式。国际上认真讨论并一致同意第三代（3G）蜂窝网必须使用统一的最新制式。2 3G应运而生2.1 3G技术要求
5、 从消费观点来看，需要更大语音容量以可靠地接纳更多的电话呼叫、通过增加计费的使用分钟（MOU)以产生更多的收益、高速数据服务(移动384kb/s,固定2Mb/s）以满足日益增长的移动用户群体的需要。所提出的3G技术将支持这些需要，任何3G技术的主要要求应包括：语音质量可与公用交换电话网络(PSTN)相比拟;对于乘机动车辆在大范围快速运行的用户,数据速率为144kb/s；对于站立不动或者在小范围慢速移动的行人，数据速率为384kb/s；逐步达到支持2.048Mb/s运行的办公室应用；支持数据包交换和电路交换两者的数据服务；适用于大多数因特网通信高度非对称特性的无线接口，其下行链路较之上行链路具有
6、大得多的带宽；使现行频谱有更高效的利用率；支持种类繁多的移动设备(如电话、手机、PDA等）；可灵活引入新服务和新技术。对开发3G的另一个重要动力是由于移动Internet激增所造成的对移动接入能力的要求。在美国和欧洲这两个地区，研究表明移动电话的拥有者都希望成为Internet的用户。鉴于目前75%访问Internet的用户都是在常规基础上进行的，这表明具有接受移动数据服务的巨大潜力。理想上，3G应当随时随地提供无缝的个人通信服务。从供应商的观点来看，对移动数据的需求在某种程度上也可以说是由供应方面促成的。无论是传统的网络运营商还是网络设备供应商，这两方面人士都在开发移动接入以解决他们各自面临
7、的问题，让公众满意并提供Internet对移动电话用户的接入。2.2 3G的过渡我们认为选择GPRS技术过渡到3G是较好的方案。GPRS可以利用现有的GSM网络，一举在全国推出数据乃至多媒体通信服务，延长GSM的生存周期，充当3G的开路先锋，拓展增值业务。GPRS技术是一种经济高效的分组数据技术，它在目前普通GSM网络的传统电路交换中增加了分组交换数据功能，数据彼分割成数据包而不是以稳定的数据流进行运输。按每数据比特的发送和接收来收费，这样会大大降低使用费用，满足用户对数据的需求,得到用户的支持,进而为3G打下坚持的市场和用户基础。EDGE（Enhanced Data rates for GS
8、M Evolution）是一种有效提高GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384kbs的传输途率，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡方案，从而使现有的网络运营商运用现有的网络设备，在第二代移动网络商业化之前，为用户提供个人多媒体通信业务。如果将EDGE与W-CDMA联合使用，可以把W-CDMA的投资转移到晚些时候，从而可以减少网络投资，赢得时间，也可为运营者控制市场走向，判断这些服务在多大范围内能被接受，显然，EDGE能保护和继续使用GSM的大部分设备，能充分发挥GSM的余热，延长GSM的生存周期，应该说是一条向3G过渡的
9、好路径。2.3 3G的三大标准技术和建网比较移动通信的第三代标准是全世界关注的热点，国际电联已经最后确定了第三代标准由六种不同的标准组成，其中WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA最受关注。从技术上看，CDMA2000 1X从IS-95平滑升级，技术成熟性最高，有明确的提高频谱利用率的演进路线，在国外有预商用试验网，但CDMA2000全球漫游能力一般。CDMA2000技术的提交是为了保证在美国和韩国广泛应用的IS95系统的利益。所提出的系统发挥了当前2G CDMA系统的全部功能以接受某些3G的特点。事实上，当前的CDMAOne系统可以看成充分发展的3G CDMA 2000系统的窄带版本
10、。W-CDMA来源于IS-95 CDMA技术，有较高的扩频增益，发展空间较大，全球漫游能力也最强，并在多于110个国家中，特别是在欧洲成为优选。W-CDMA 协议基于欧洲电信标准学会(ETSI)的UMTS。此协议称为UMTS地面无线接入(UTRA），它描述两种操作模式：频分多路(FDD)和时分多路(TDD）。在FDD模式中，每一物理通道指定一个唯一的频率代码。每一位要求能处理高数据速率服务的用户可指定多个物理通道。上行通道相应于一个特定的载波频率、一个扩展代码和一个相关相位(O或者2弧度），这意味着它可以容纳多路信息流。在所指定的扩展代码中有一个10ms的帧结构，每个10ms帧划分为16 个周
11、期为625ms的时隙，每个时隙相应于一功率控制周期（每秒钟有1600次功率控制调节）。FDD模式中下行帧结构与上行是相同的，在其中用户和通信信息在625ms的时隙内进行时间多路复用。在上行和下行方向的扩展代码都具有从4改变到256的扩展因子，其中扩展因子反比于所需的数据速率。在一下行通道中发送的位速率超过最大允许值时，可以应用相同的扩展因子建立起几路并行的连接。TDD模式具有一个由16个时隙组成的10ms帧结构，每个时隙625ms长。在10ms的帧内可以设置多个交换点以容纳非对称的上行和下行电路。每个625ms的时隙以其自身独特的代码来扩展。每个时隙内可容纳两个或更多的625ms猝发信号，它们
12、之间由其自身扩展的代码相区别。而TD-SCDMA已成为国际电联和3GPP标准，目前处于与欧洲TDD标准的融合阶段，技术成熟性一般，有较高的频谱利用率。TD-SCDMA是中国研究开发的技术，是国际电联正式批准的3G标准之一，与WCDMA和CDMA2000有很大的不同。从技术上看，它是一个TDD标准，起步又较晚，在高速移动方面，TDD系统较FDD系统要低，一开始人们就怀疑它的高速移动的能力。支持TD-SCDMA技术的厂商又比较少，因而TD-SCDMA并没有与前两者的相同地位，只能作为一种补充而已。但是，随着TD-SCDMA开发工作的进一步深入，人们对3G认识程度的加深，TDD方式的优势逐渐被认识，
13、如在频谱利用率方面的优势、在移动互联网的优势、在从GSM平滑演进到3G的优势等等。加之，在3G受阻的情况下，TD-SCDMA却逆势上行，好消息不断，首先是今年3月份，TD-SCDMA被3GPP所接纳，正式成为3GPP标准的一部分；其次是TD-SCDMA完成了其全球的首次呼叫演示；第二，也是最近TD-SCDMA又公开展示了其图像传输能力。这样一来，越来越多的厂商开始重视和研究TDD技术，TD-SCDMA技术论坛规模不断扩大。从技术的角度看，TD-SCDMA是一个TDD模式的标准，这就是与其他的种标准的不同之处，也就带来独特的优势。首先，TD-SCDMA可在非成对的频谱上实现所有业务，其特点是收发
14、在相同的频率上。而FDD模式的标准，需要两段对称的频率，分别用于收发。同时，由于TD-SCDMA采用了CDMA和TDMA的多址技术，使TD-SCDMA在传输中很容易设置一个上行和下行链路的转换点，来针对不同类型的业务，类似于可根据交通的流量来控制红绿灯转换的时间间隔。对于像互联网这样的“不对称”传输业务，可使其转换为“不对称”，而对于像语音这样的“对称”传输业务，可以使其转换为“对称”，这样总的频谱效率更高。而FDD模式却不能做到这一点。因为其上行链路和下行链路是相互独立的，资源不能相互利用。对于对称业务，FDD有很好的频谱利用率，而对于不对称业务其频谱利用率将有所降低。从建网经济性看，主要由
15、以下四个因素确定：第一，在技术发展的过程中，尤其是运营商在衡量各种标准的过程中，考虑较多的是网络能否平滑演进，这样才能有效的利用现有的资源，节约成本，具体看：由GSM发展到WCDMA，GSM可作为WCDMA的依托网，而由GSM发展到UCDMA2000，CDMA2000则不能依托GSM网络。第二，要看技术实现的难易程度，三种技术标准各有特色，但TD-SCDMA因为不需要双工器，在经济性方面会有优势。第三，建网经济性还与世界范围内采用的程度及多厂家供货环境有关，绝大多数GSM运营商采用WCDMA标准。之所以考虑多厂家供货环境，是因为历史经验证明，设备成本不单取决于技术实现难度，在很大程度上取决于规
16、模化程度。在网络规模和多厂家供贷方面WCDMA占优势。第四，是有关技术产权IPR方面，IPR不是单纯的技术问题，也是法律问题。任何进行CDMA产品开发的厂家都需从Qualcomm购买专利，在产品生产和销售方面还需生产许可证费和相应的生产提成费。WCDMA的IPR较分散，回旋的余地较大。TD-SCDMA是由中国研制开发的技术，在技术实现、IPR方面可能占优势。3.结论总之，3G技术的3大标准各有自己的优缺点，3G市场的发展也可谓一波三折，中国在3G发展过程中应该多向其他相似国家学习成功的经验。技术的发展需要循序渐进，一步一个脚印，能够实事求是。从3G过渡到4G中尤其需要技术的积累和制造业的发展，
17、盲目地追随国外4G潮流不符合中国的国情，同时也会将现有的优势拱手让人。参考文献13G中之民族标准TD-SCDMA技术，电子科技2002年1月，西安电子科技大学刘继宁 朱齐鸣 宁静2TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及实现，人民邮电出版社，李小文、李贵勇等编著3智能天线在CDMA网络规划与优化中的应用，3G时常观察，北京邮电大学鲁艳玲 龚平4作为第三代移动通信主要技术之一的TD-SCDMA及其演进策略，大唐电信周寰5WCDMA标准的现状和发展，人民邮电报李旋波6第三代移动通信的标准化工作，电信工程技术与标准化，信息产业部电信传输所徐菲7TD-SCDMA Hand Market，Marco Prinpato, Siemens8TD-SCDMA R&D, Friedhelm Kukel, Siemens