淺析國內(nèi)移動通信3G技術(shù)

摘要：介紹了移動通信的發(fā)展史，對國內(nèi)三種制式的3G技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進行了分析，指出3G技術(shù)的發(fā)展演化趨勢的最終目標是LTE，這一4G標準獲得了最大的支持，也將是未來4G標準的主流。

關(guān)鍵詞：移動通信 現(xiàn)狀 趨勢分析

1 移動通信的發(fā)展史

移動通信技術(shù)可以說從無線電通信發(fā)明之日就產(chǎn)生了。至今先后經(jīng)歷了五個階段：

第一階段從上世紀20年代至40年代，為早期發(fā)展階段。第二階段從上世紀40年代中期至60年代初期。在此期間內(nèi)，公用移動通信業(yè)務(wù)開始問世。第三階段從上世紀60年代中期至70年代中期。這一階段是移動通信系統(tǒng)改進與完善的階段，其特點是采用大區(qū)制、中小容量，使用450MHz頻段，實現(xiàn)了自動選頻與自動接續(xù)。第四階段從上世紀70年代中期至80年代中期。這是移動通信蓬勃發(fā)展時期。該階段稱為1G（第一代移動通訊技術(shù)），主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址（FDMA）技術(shù)。這一階段的特點是蜂窩狀移動通信網(wǎng)成為實用系統(tǒng)，并在世界各地迅速發(fā)展。第五階段從上世紀80年代中期開始。這是數(shù)碼移動通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時期。該階段可以再分為2G、2.5G、3G、4G等。

2G：2G是第二代手機通信技術(shù)規(guī)格的簡稱，主要采用的是數(shù)碼的時分多址（TDMA）技術(shù)和碼分多址（CDMA）技術(shù)，與之對應(yīng)的是全球主要有GSM和CDMA兩種體制。

2.5G：2.5G是從2G邁向3G的銜接性技術(shù)，3G通信屬于一個系統(tǒng)工程，2.5G手機涉及多個層面的技術(shù)研究，要從當前以2G為主的通信技術(shù)向3G技術(shù)實現(xiàn)大跨越發(fā)展，不可能一下就銜接得上，因此出現(xiàn)了介于2G和3G之間的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、藍牙（Bluetooth）、EPOC等技術(shù)都是2.5G技術(shù)。2.5G功能通常與GPRS技術(shù)有關(guān)，GPRS技術(shù)是在GSM的基礎(chǔ)上的一種過渡技術(shù)。GPRS的推出標志著人們在GSM的發(fā)展史上邁出了意義最重大的一步，GPRS在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。較2G服務(wù)，2.5G無線技術(shù)可以提供更高的速率和更多的功能。

3G：3G，即3rd Generation，指的是支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谌苿油ㄐ偶夹g(shù)。與從前以模擬技術(shù)為代表的第一代和目前正在使用的第二代移動通信技術(shù)相比，3G將有更寬的帶寬，其傳輸速度最低為384K，最高為2M，帶寬可達5MHz以上。它能同時實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)的傳輸，向用戶提供方便、快捷的無線應(yīng)用，如無線接入Internet。能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)是第三代移動通信的另一個主要特點。目前3G存在四種標準：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。目前中國國內(nèi)移動通信正處于3G技術(shù)的廣泛應(yīng)用和高速發(fā)展時期。

4G：4G是第四代移動通信及其技術(shù)的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。目前中國移動已經(jīng)在部分城市推出4G（LTE）網(wǎng)絡(luò)的試商用。

移動通信將向資料化，高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，移動資料、移動IP將成為未來移動網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。

2 國內(nèi)3G技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

2008年12月31日，工信部正式向國內(nèi)三大運營商發(fā)布了3G牌照，中國移動獲得了中國自有知識產(chǎn)權(quán)TD-SCDMA的運營牌照，中國電信獲得了CDMA2000的運營牌照，中國聯(lián)通獲得了WCDMA的運營牌照。

2.1 中國移動TD-SCDMA TD-SCDMA（Time-Division Synchronous Code Division Multiple Access時分同步碼分多址）的技術(shù)特點為：時分同步碼分多址技術(shù)，智能天線技術(shù)和軟件無線技術(shù)。在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)支持具有靈活性等方面有獨特優(yōu)勢。它采用tdd雙工模式，載波帶寬為1.6mhz。td-scdma軟件無線技術(shù)能利用軟件修改硬件，不僅便于設(shè)計和測試，而且也能兼容不同的系統(tǒng)。但它的技術(shù)研究還在初始階段，尚未發(fā)展成熟，而且在抗快衰落和終端用戶的移動速度方面也有待進一步研究。

TD-SCDMA為TDD模式在應(yīng)用方面的特點為：①終端的移動速度受現(xiàn)有DSP運算速度的限制僅能達到240km/h；②基站覆蓋半徑在15km以內(nèi)時頻譜利用率和系統(tǒng)容量可達最佳，在用戶容量不是很大的區(qū)域，基站最大覆蓋可達30-4km。因此，該模式容易在城市或城郊地區(qū)得到普及。在大部分城區(qū)或城郊，人口分布集中，地域小，車速都達不到200km/h，小區(qū)半徑往往小于15km。而在廣大農(nóng)村地區(qū)，可采用WCDMA FDD方式進行覆蓋。這樣一來，TDD與FDD兩種模式互為補充，能滿足大部分用戶的需求。

2.2 中國聯(lián)通WCDMA WCDMA，即Wideband Code Division Multiple Access（寬帶碼分多址），是一個ITU標準。它起源于歐洲，由CDMA演變而來，大多數(shù)人認為WCDMA是IMT-2000業(yè)務(wù)的拓展。該模式能為移動及手提無線設(shè)備提供高速率的數(shù)據(jù)。它采用DS-CDMA和FDD兩種方式，碼片速率可達3.84Mcps，載波帶寬5MHz。在Release 99/Release 4版本的基礎(chǔ)上，該版本可以在5MHz的帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達384kbps。WCDMA能夠支持移動/手提設(shè)備之間的語音、圖象、數(shù)據(jù)以及視頻通信，速率可達2Mb/s（對于局域網(wǎng)而言）或384Kb/s（對于寬帶網(wǎng)而言）。首先數(shù)字化處理輸入信號，在一個較寬頻譜范圍內(nèi)，通過編碼的擴頻模式來傳輸用戶數(shù)據(jù)。窄帶CDMA使用的是200KHz寬度的載頻，而WCDMA使用的是一個寬5MHz的載頻。聯(lián)通WCDMA包括以下幾個特點：

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)速度最快。WCDMA網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)研究相對成熟，在全球范圍內(nèi)的商用時間很長，具有較好的可演進性，全球首個3G商用網(wǎng)絡(luò)率先引進了這種網(wǎng)絡(luò)制式。近兩年，聯(lián)通推出的WCDMA 3G技術(shù)已完全支持HSDPA/HSUPA，從理論上講，該網(wǎng)絡(luò)制式的網(wǎng)絡(luò)下載速率最高可達14.4Mbps，2G無線寬帶能達到150Kbps，聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)速度一般為2G網(wǎng)絡(luò)速度的100倍。

2.2.2 支持業(yè)務(wù)最廣泛。在強大的網(wǎng)絡(luò)平臺的基礎(chǔ)上，WCDMA可以拓展出即時通訊、可視電話、手機搜索、手機報、手機上網(wǎng)、手機電視、手機郵箱、手機音樂、無線上網(wǎng)卡等形式多樣的 3G業(yè)務(wù)，為用戶提供更高的業(yè)務(wù)享受，極大的豐富其工作和生活。強大的網(wǎng)絡(luò)體系和更廣闊的業(yè)務(wù)拓展空間，會極大的提高iPhone的使用性能和市場競爭優(yōu)勢。

2.2.3 終端種類最多。截止到2012年底，通信市場上已出現(xiàn)了2000多個支持WCDMA商用終端的款式，款式和功能多樣的WCDMA手機相繼問世。

2.2.4 國內(nèi)覆蓋廣泛。到2012年底，我國大陸范圍內(nèi)的300多個地市已實現(xiàn)聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，同時正式投入商業(yè)運營模式；與此同時，新覆蓋的城鎮(zhèn)數(shù)量還在持續(xù)增加，聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)已覆蓋了我國大部分地區(qū)。

2.2.5 開通國家最廣，可漫游的國家和地區(qū)最多。到目前為止，國內(nèi)外100個國家先后開通了300個WCDMA網(wǎng)絡(luò)，在全球3G商用網(wǎng)絡(luò)總量的71.3%。中國聯(lián)通已與國內(nèi)外200余個國家的400個運營商實現(xiàn)了GSM/WCDMA網(wǎng)絡(luò)的國際漫游。聯(lián)通3G用戶可以在國內(nèi)外大部分地區(qū)使用網(wǎng)絡(luò)通訊。

2.3 中國電信CDMA2000 TD-SCDMA（Time-Division Synchronous Code Division Multiple Access時分同步碼分多址）是由我國與德國西門子公司共同研發(fā)的系統(tǒng)模式。

CDMA 2000是第三代移動通信系統(tǒng)IMT-2000系統(tǒng)中的一種模式。它的原理是將CDMA2000劃分成多個階段來實施，第一個過渡階段稱為CDMA2000 1X，cdma2000-1X的CDMA前向信道采用單載波方式，它的技術(shù)指標與3G標準不完全吻合，因此稱作2.75G比較科學(xué)；第二個階段稱為CDMA2000 3X，CDMA前向信道為3載波方式。雖然它可以提供較高的速率數(shù)據(jù)，但也會占用很寬的頻譜資源，因此在現(xiàn)階段大部分運營商會選擇cdma2000-1XEV。

3 3G技術(shù)的發(fā)展演化趨勢

3G將最終向4G發(fā)展演化，OFDM技術(shù)被認為是第四代移動通信技術(shù)的核心技術(shù)。2012年1月18日下午5時，國際電信聯(lián)盟在2012年無線電通信全會全體會議上，正式審議通過將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）技術(shù)規(guī)范確立為IMT-Advanced（俗稱“4G”）國際標準，中國主導(dǎo)制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance同時并列成為4G國際標準。

其演進的歷史如下：

GSM→GPRS→EDGE→WCDMA→HSDPA/HSUPA→HSDPA+/HSUPA+→FDD-LTE長期演進。

各演進階段理論最高下載速度如下：

GSM（9K）→GPRS（42K）→EDGE（172K）→WCDMA（364K）→HSDPA/HSUPA（14.4M）→HSDPA+/HSUPA+

（42M）→FDD-LTE（300M）。

由于WCDMA網(wǎng)絡(luò)的升級版HSPA和HSPA+均能夠演化到FDD-LTE這一狀態(tài)，而中國自主的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)也將繞過HSPA直接向TD-LTE演進，CDMA2000的4G演化最終目標將是LTE，所以這一4G標準獲得了最大的支持，也將是未來4G標準的主流。該網(wǎng)絡(luò)提供媲美固定寬帶的網(wǎng)速和移動網(wǎng)絡(luò)的切換速度，網(wǎng)絡(luò)瀏覽速度大大提升。

4 結(jié)束語

目前全世界手機用戶已達45億，移動通信已經(jīng)基本實現(xiàn)了人與人的互聯(lián)，并正在實現(xiàn)人與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。3G技術(shù)的普及正使越來越多的人通過手機上網(wǎng)，4G技術(shù)的推廣將使手機上網(wǎng)用戶數(shù)量產(chǎn)生飛躍。可以預(yù)想，隨著3G技術(shù)的普及與向4G的演化，全世界手機上網(wǎng)用戶數(shù)量將最終會超過使用電腦上網(wǎng)的用戶數(shù)量，同時智能手機和其他能上網(wǎng)的手機數(shù)量將更加可觀。

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