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3G漫谈

刘宁   

  1. 中国惠普
  • 出版日期:2004-06-15 发布日期:2004-06-15

Small Talk on “3G(3rdGeneration)”

Liu Ning   

  • Online:2004-06-15 Published:2004-06-15

摘要: 3G概念于1985年由国际电信联盟(ITU)提出,是英文3rdGeneration的缩写,指第三代移动通信技术。
相对第一代模拟制式网络和第二代GSM(欧洲制式的全球通)、TDMA(北美制式的时分多址)等数字制式网络而言,第三代移动通信网络(3G)作为新一代移动通信系统,不仅能够提供基本话音业务,同时进一步将无线通信与因特网等多媒体通信结合,能够使用户享受到处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、视频会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种大大增强的业务体验,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/秒)、384kbps(千字节/秒)以及144kbps的传输速度。
从第一代到第三代,移动电话几乎是“十年一变”。第一代移动电话泛指模拟式移动电话,它让人们开始享受移动通信的便利;第二代移动电话采用数字信号,而且还加入数据(data)传输功能;第三代移动电话(3G)则是带来全新概念的移动通信——高速度、多媒体、个性化。第二代每秒只能传送9.6Kbps,第三代却能传送2Mbps,相差超过200倍。
3G的主要标准制式包括欧洲和日本主导的WCDMA以及美国的CDMA2000。
WCDMA是宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access)的缩写。它是一个高效率的空中接口,能独立运营在一个GSM网络之外的频段。
CDMA2000则是窄带CDMA(码分多址)技术的继承与发展,频带可与CDMA公用。
WCDMA制式:
WCDMA主要由欧洲电信标准化组织(ETSI)和日本ARIB(日本无线通信协会)提出,WCDMA系统的核心网是基于GSM-MAP(欧洲GSM无线应用协议)的,同时可通过网络扩展方式提供在基于ANSI-41(北美无线应用协议)的核心网上运行的能力。
WCDMA系统支持宽带业务,可有效支持电路交换业务(如PSTN公共电话交换网、ISDN集成业务数字网)、分组交换业务(如IP网)。灵活的无线协议可在一个载波内对同一用户同时支持话音、数据和多媒体业务。通过透明或非透明传输块来支持实时、非实时业务。
WCDMA采用DS-CDMA(直接扩频 -码分多址)的多址方式,码片速率是3.84Mcps(兆码片/秒),载波带宽为5MHz。系统不采用GPS(全球定位系统)精确定时,不同基站可选择同步和不同步两种方式,可以不受GPS系统的限制。在反向信道上,采用导频符号相干RAKE(无线多径衰落信道)接收的方式,解决了CDMA中反向信道容量受限的问题。
WCDMA采用精确的功率控制,包括基于SIR(信号干扰比)的快速闭环、开环和外环三种方式。功率控制速率为1 500次/秒,控制步长0.25~4dB可变,可有效满足抵抗衰落的要求。
WCDMA还可采用一些先进的技术,如自适应天线(Adaptive antennas)、多用户检测(Multi-user detection)、分集接收(正交分集、时间分集)、分层式小区结构等,来提高整个系统的性能。
CDMA2000制式:
美国TIA TR45.5(美国电信联盟协会)向ITU提出的RTT(无线传输技术)方案称为CDMA2000,其核心是由朗讯、摩托罗拉、北电和高通公司联合提出的Wideband cdmaOne(宽带码分多址的一种技术)。CDMA2000是从cdmaOne蜕变进化出来,一种支援3G的制式。目的是确保投资发展CDMA的网络商,能够简单及有效率地由cdmaOne过渡到3G进程。
CDMA2000分为两个阶段进化,第一阶段将提供每秒144Kbps的数据传送率,而当数据速度加快到每秒2Mbps传送时,便是第二期。到时,好像WCDMA一样,支持移动多媒体服务,是CDMA发展3G的最终目标。
CDMA2000的一个主要特点是与现有的TIA/EIA-95-B(北美窄带CDMA体系)标准向后兼容,并可与 IS-95B(即cdmaOne的空中接口) 系统的频段共享或重叠,这样就使CDMA2000系统可从IS-95B系统的基础上平滑地过渡、发展,保护已有的投资。另外,CDMA2000也能有效地支持现存的IS-634A标准。CDMA2000的核心网是基于ANSI-41,同时通过网络扩展方式提供在基于GSM-MAP的核心网上运行的能力。
CDMA2000采用MC-CDMA(多载波CDMA)多址方式,可支持话音、分组数据等业务,并且可实现QoS(服务质量)的协商。CDMA2000包括1X和3X两部分,也可扩展到6X、9X、12X。对于射频带宽为N×1.25MHz的CDMA2000系统,采用多个载波来利用整个频带。支持一个载波的CDMA2000标准IS2000已在1999年6月通过。
CDMA2000采用的功率控制有开环、闭环和外环三种方式,速率为800次/秒或50次/秒。CDMA 2000还可采用辅助导频、正交分集、多载波分集等技术来提高系统的性能。
由于技术、经济等各方面原因,3G的应用在全球范围内都被推迟。从我国情况看,2004年很可能是3G热身年,几大运营商以及相关的设备制造商对3G的大量准备工作,都将加紧实施。一旦3G启动,市场格局必将被重新划分,必会因建设新网络而掀起新的投资高潮,整个通信行业的产业链又会高速旋转起来。