3G概述.

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1 3G概述

2 什么是3G？ 现在通讯界时常使用到由国际电讯联盟所颁订的各种名词，3G指的是第三代，Third Generation的意思，而2.5G指的就是介於第二代以及第三代之间的第2.5代。接下来就为您介绍如何划分这些朝代。 一、第一代（1G）： AMPS AMPS全名为Advanced Mobile Phone Service，中文名称为类比式行动电话系统，当初中华电信090开头的门号就是属於此类。它的原理相当简单，就像是无线电手机一样透过基地台与他人通话，只要频率相同即可收听内容，也因为如此会有如盗拷机（王八机）等等安全上的顾虑。由於各GSM门号系统商的强力促销以及手机的日新月异，现在市场上几乎已经不见090的踪影。 　

3 二、第二代（2G）： PCS PCS指的是Personal Communication Service，美国联邦通讯委员会对数位蜂巢式技术的通称，包括 CDMA、GSM 与 TDMA。 而TDMA是一种使用"时槽分割多路传输"的数位无线通讯技术，将无线电频率切割成为一个一个时槽(TIME SLOT)，来分配给数个通讯端使用，而GSM就是架构在TDMA之下的通讯系统。 是不是已经被这些专有名词搞的头昏眼花呢？没关系，相信没有人会测验您这些名词解释的，您只要知道现在所使用的 GSM 系统是属於第二代就行了。

4 三、第二点五代（2.5G）： GPRS GPRS（General Packet Radio Service）整合封包式无线服务，这是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术。它和以往连续在频道传输的方式不同，而是以封包（packet）式来传输数据，因此使用者负担的费用是以其传输资料为计算方式，而不是以使用时间计费，对消费者而言比较经济。 GPRS的另一个特点是传输速率快，最高可以达到115kbps，不论是传输文字或是影像资料都可以快速的完成。 GPRS之所以会被称为是2.5G的原因，在於从GSM系统升级到GPRS只需要更换IP核心网路以及升级部份软体，资料传输速率便可达115kbps，相对於目前的9.6kbps，其差距不可不谓惊人，所以被视为从2G到3G的过渡方案。 不过网友们要注意的是，虽然GPRS系统可以提供最大115kbps的传输速率，但是手机本身如果不能提供对等的传输速率，则以手机所能提供的传输速率为主。

5 四、第三代（3G） 第三代行动电话主要的技术来源是CDMA的延伸，根据IMT-2000的规范，第三代行动通讯的标准是车行速度90km/hr时传输速率达144kbps，步行速度时传输速率达384kbps，室内或固定时传输速率可达2Mbps。 根据这个标准，全球行动电话目前可说是兵分二路，占有率较高的是由诺基亚（Nokia）、易立信（Ericsson）、NTT DoCoMo...等欧日厂商所主导的W-CDMA，紧追在後的则是由快通（Qualcomm）、朗讯（Lucent）...等美国厂商所主导的CDMA2000。 3G通讯的优势就在於大量且迅速的声音、影像以及文字资料传输，目前各周边系统商已经加紧脚步在准备迎接3G通讯时代的来临，3G走入生活的时代指日可待了。最後，希望以上这篇文章能对各位网友有帮助。　

6 3G标准 第三代移动通信系统最早1985年由 国际电信联盟(ITU)提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)，1996年更名为 IMT-2000(国际移动通信-2000)，意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000 kb/s，预期在2000年左右得到商用。从1997年开始，由于第二代移动通信系统的巨大成功， 用户的高速增长与有限的系统容量和有限的业务之间的矛盾渐趋明显，第三代移动通信的 标准化工作开始逐渐进入实质阶段。 目前，第三代移动通信系统的框架已确定，将以卫星移动通信网与地面移动通信网结合，形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区不同密度用户的通信需求，支持话音、数据和多媒体业务，实现人类个人通信的理想。

7 TD-SCDMA技术的特点 　　TD-SCDMA是一种TDD模式技术，比起FDD来说更适用于上下行不对称的业务环境，是多 时隙的TDMA与直扩CDMA、同步CDMA技术合成的新技术，同时采用了先进的智能天线技术， 充分利用了TDD上下行链路在同一频率上工作的优势，这样可大大增加系统容量、降低发射 功率、更好地克服无线传播中遇到的多径衰落问题；另外在TD-SCDMA中还用到了联合检测、 软件无线电、接力切换等技术，这使得系统在性能上有了较大程度的提高，在硬件制造方 面则降低了成本。　　 　　在系统组网方面，由于3GPP在制定第三代标准时已充分考虑已有的第二代网络的投 资，因此TD-SCDMA系统将尽量与3GPP制定的第三代标准在物理层之上取得一致，以更好地实现第二代网络向第三代网络的演进与过渡。 我国提出的TD-SCDMA技术，在技术上被公认有明显优势。根据此标准所开发的设备可以达到提供高频谱利用率、灵活和低成本的目标，在市场上将具有强的竞争能力。

8 TD-SCDMA向3G的过渡     采用TD-SCDMA技术向第三代的平滑过渡方案如图1所示。具体将分两步实现：第一步将现在的BSC换为EBSC，EBSC可接GSM的BTS，也可接第三代的NODE-B，NODE-B为TD-SCDMA设备；在E-BSC接入IP接口，就可提供宽带数据业务，GSM用户在E-BSC覆盖范围内可享受三代业务。 　　第二步仍然保持GSM的MSC，增加一个三代的MSC，采用ATM交换机。A接口不变，完全保留GSM网络的完整性，RNC是新设备，而NODE-B不需改变。 　　本文所建议的演进过程可以分为如下两个阶段： 　　

9 第一阶段：在第二代网络中提供第三代移动通信业务。
图2 在GSM网络中使用TD-SCDMA系统，提供3G业务示意图 　　如图2所示的现有GSM网络，在它扩容时，使用扩展的BSC(BSC+)，同时在用户集中地区，在现有GSM基站的站址增加TD-SCDMA基站。 　　在图中，使用TD-SCDMA/GSM双频双模用户终端，这些初期的3G用户在TD-SCDMA基站覆盖区内，可以享受3G服务。在覆盖区域以外，则使用GSM工作。显然，此初期系统用户在享受3G服务时，只能在同一BSC+的TD-SCDMA基站之间实现越区切换，而GSM网络的功能将不受影响。 　　

10 用此方式，可以用比简单地对GSM系统网络扩容更低的投入(平均每用户承担的BTS和BSC设备价格将比GSM系统低20%至30%)，不仅扩大了容量，在用户密集的地区为用户提供了移动通信服务,解决了频谱资源不足造成的容量问题。而且，还为最急需的地区提供了第三代移动通信的业务。同时，也为以后向第三代过渡打下了基础。 　　到这一步，第三代移动通信的覆盖范围可能逐步达到城市一级，在大城市将有几十到上百个第三代的BTS，系统将支持不同BSC+之间的自动越区切换。当然，还没有达到全国和全球覆盖，自动漫游还依靠GSM系统。 　　必须说明的是，上述建议不仅可以使用于GSM系统，同样可以使用于IS-95标准的第二代CDMA系统。在使用于CDMA系统中时，其主要目的是在用户密集地区，解决高密度用户的话音和数据业务需求；在提供数据业务方面，特别是对各种Internet接入业务，TD-SCDMA将是一种更经济和灵活的方式。这是目前北美运营商关心TD-SCDMA的原因。

11 第二阶段：过渡到第三代移动通信网络。 　　到 年，第三代移动通信将进入高速成长期，各国、各营运商均将开始建设如图3所示的，完整的第三代移动通信网络。比较图4和图3，可见唯一需要更换的设备就是将E-BSC更换为3G的RNC，再加上第三代的MSC，而网络中投资最大的部分：BTS已经在第一阶段建设了，只有对其接口进行软件升级，不增加硬件的投入。此时，网中不仅有TDD的基站，也将有FDD的基站，此3G网将是一个全国覆盖、国际漫游的完整的网络。从第二代到第三代的演进或过渡的过程将在上述基本上不大量增加新投资的过程中完成

12 CDMA技术概况     cdma2000全名：Code Division Multiple Access2000，如同WCDMA由GSM衍生而来的道理，cdma2000还是从cdmaOne蜕变进化出来，支援3G的一种制式。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。共分为两个阶段进化的 cdma2000，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。 　　美国TIA TR45.5向ITU提出的RTT方案称为cdma2000，其核心是由Lucent、Motorola、Nortel和Qualcomm联合提出的Wideband cdmaOne技术。cdma2000的一个主要特点是与现有的TIA/EIA-95-B 标准向后兼容，并可与IS-95B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。

13     cdma-2000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的协商。cdma-2000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，图1给出了N=3时的情况。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。cdma2000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。 IS-95/cdma2000网络演进 　 图2给出了一种可能的IS-95/cdma2000网络演进形态，它建立在已有IS-41核心网及正在完善之中的IS-634A RAN-CN接口标准上。由于北美在制定与IS-41相关的核心网络标准IS-634A、IS-707时，已考虑到分组数据的应用，因而可通过对现有核心网络的改造，完善对第三代移动通信所需的并发多业务的支撑。

14 WCDMA（UTRA FDD）概述 　　WCDMA主要由欧洲ETSI和日本ARIB提出，WCDMA系统的核心网是基于GSM-MAP的，同时可通过网络扩展方式提供在基于ANSI-41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、ISDN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多址方式，码片速率是3.84Mcps，载波带宽为5MHz。系统不采用GPS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的快速闭环、开环和外环三种方式。功率控制速率为1500次/秒，控制步长0.25~4dB可变，可有效满足抵抗衰落的要求。 　　

15 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。 GSM/WCDMA网络演进 图1 GSM/WCDMA网络演进形态 　　图1给出了一种可能的GSM/WCDMA网络演进形态，它建立在已有的GSM/MAP和正在发展中的GSM通用分组无线业务(GPRS)网的基础上。对于IMT-2000所需的基本话音业务及速率较高的电路型数据业务，由传统的GSM MSC/VLR支撑；对于分组型数据业务则由GPRS网关支持节点(GSN)所支撑。为了支持第三代移动通信所需的越区软切换，基站控制器之间还需增加GSM系统所不具备的RAN-RAN接口。对于HLR/AC功能则可借用第二代系统已有设备。 　　到2000年，多媒体应用将全面进入蜂窝通信世界。新业务将对无线电通信基础设施提出新的要求。为了支持新的业务需要开发一种新型无线通信系统。 　　

16 宽带码分址（WCDMA）技术的优势 　　业务灵活性 　　WCDMA允许每个5MHz载波处理从8Kbps到2Mbps的混合业务。另外在同一信道上即可进行电路交换业务也可以进行分组交换业务，利用在单一终端上进行多个电路和分组交换连接，从而实现真正的多媒体业务。可以支持不同质量要求的业务（例如话音和分组数据）并保证高质量和完美的覆盖。 　　频谱效率 　　WCDMA能够高效利用可用的无线电频谱。由于它采用单小区复用，因此不需要频率规划。利用分层小区结构、自适应天线阵列和相干解调（双向）等技术，网络容量可以得到大幅提高。重要的是，由于每个小区层所需要的一切就是2*5MHz，因此一个分层式网络可在2*15MHz频段内部署。 　　容量和覆盖范围 　　WCDMA射频收发信机能够处理的话音用户是典型窄带收发信机的8倍。每个射频载波可处理80个同时话音呼叫、或者每个载波可处理50个同时的Internet数据用户。有趣的是，在城市和郊区，WCDMA的容量差不多是窄带CDMA的两倍。更大的带宽和在上行链路与下行链路中使用相干解调和快速功率控制允许更低的接收机门限。 　　

17 每个连接可提供多种业务 　　WCDMA符合真正的UMTS/IMT-2000要求。分组和电路交换业务可在不同的带宽内自由地混合、并可同时向同一用户提供。每个WCDMA终端能够同时接入多达6个不同业务，这些业务可以是话音或者传真、电子邮件和视频等数据业务的组合。 　　网络规模的经济性 　　通过为现有数字蜂窝网络（如欧洲的GSM）增加WCDMA无线接入并运行于两种系统中，同一核心网络可被复用、并使用了相同的站点。WCDMA接入网络与GSM核心网络之间的链路使用了最新的ATM模式微型小区传输规程，即异步传输模式第二适配层（AAL2：ATM AdaptionLayer2）。这种高效地处理数据分组的方法将标准E1/T1线路的容量提高到了大约300个话音呼叫，而现在的网络只有30个话音呼叫。预计传输成本将节约50%左右。 　　卓越的话音能力 　　尽管下一代移动接入的主要目的是传输高比特率多媒体通信，但对于话音通信它也是一种频谱资源的运营公司每个小区将能够处理至少192个话音呼叫。而在GSM网络中每个小区只能处理大约100个话音呼叫。 　　

18 无缝的GSM/UMTS接入 　　双模终端将在GSM网络和UMTS/IMT-2000网络之间提供无缝的切换和漫游，在两个接入系统之间将有尽可能大的业务映象。 　　快速业务接入。为了支持多媒体业务的即时接入，一种新的随机接入机制已经开发出来，它利用快速同步来处理384Kbps分组数据业务。在移动用户和基站之间建立连接所需的时间只有零点几毫秒。 　　低风险成熟技术。在日本和欧洲已经对WCDMA评估了多年，爱立信、诺基亚以及日本的NTTDoCoMo进行了WCDMA的测试工作。在欧洲，自1989年起，作为RACE项目的一部分，爱立信就开始了WCDMA的开发工作。开发小规模WCDMA基站的进展确保了在2000年前全面商业部署WCDMA。　　 　　终端的经济性和简单性。WCDMA手机所要求的信号处理大约是复合TD/CDMA技术的十分之一。更简单、更经济的终端易于进行大量生产，从而也就带来了更高的规模经济、更多的竞争，网络运营公司和用户也将获得更大的选择余地。 　　从GSM升级。CDMA使用与GSM相同的网络协议结构（信令），这样将能够使用现有的GSM网络作为核心网络基础设施。因此，WCDMA为GSM运营公司提供了在现有投资上建立第三代无线接入的机会。

19 推动3G发展的主要因素 　　探讨过2G网络后，我们了解到2.5G分组服务可弥补2G网络的主要缺点，接下来我们将剖析3G网络的发展未来。 　　首先，让我们了解促进3G发展的主要因素。概括地说，3G能够通过无线网络，为用户提供高带宽、IP分组交换业务和丰富的信息内容。 　　让我们从不同层面逐一了解3G的定义。 　　高带宽。3G服务理论上为每位用户每秒提供介于384kbit以至2Mbit的数据内容。当利用下行链路回放动画和召开视频电话的假设具备可行性时，业界对于哪一种高带宽服务即将面世，存在很大的争议。3G网络能够提供更高的带宽，这是2G/2.5G网络无可比拟的独特优势。 　　IP分组交换。互联网协议(IP)能在复杂的网络拓朴结构以内，以高效和快捷的方式传送大量的分组信息。即使转用IPv6协议困难重重，可是为了配合大量的固定IP地址的3G设备，此举势在必行。业界更为TCP/IP协议增添若干扩展性能，全面提高数据交换的效率。语音数据在IP领域当中，只是另一种数据种类，而基于IP的语音技术正好提供了有效的语音通话支持。　　

20 丰富的内容。这是3G网络的重点之一。能够以低成本为用户有效提供多元化的数据种类，对3G服务的蓬勃发展至关重要。此外，移动运营商也必须区分不同种类的数据，以便根据服务内容对用户的价值来收取费用，而并非纯粹计算用户收发的数据量。 　　在无线网络上。尽管通过无线网络传送信息往往涉及非常高深的技术，但移动设备用户却没有兴趣了解这些。从他们的角度来看，移动电话只不过是可以使用一至两年的消费电子设备，使用方法简单明了。作为工程协会的成员，我们所担当的角色是鉴定和处理与高频率和高带宽的无线传输相关的技术性问题，以确保用户可以体验到通畅的服务。 　　3G网络当前面临的主要挑战是提供卓越且不间断的无线传输，让一般用户可把精力集中在享受"消费服务"，而不是信号的强弱，同频干扰或类似的问题。

21 3G的缺陷 1996年，第二代CDMA在韩国获得了成功，这震惊了当时对CDMA抱有抵制态度的欧洲和日本的无线产业阵营，它们急切地提出所谓宽带CDMA的概念，即WCDMA，以区别于北美的IS-95 CDMA，企图回避高通公司的IS-95专利；而北美的阵营则提出IS-95CDMA的增强型系统，即cdma2000。于是乎第三代移动通信的标准，也称IMT-2000或3G，就在这样的一种历史背景下被加速地制订出来。由于当时未能预见到互联网的崛起及其迅猛发展的趋势，致使3G的性能不能令人满意，产生标准制式不统一、主流技术不适应互联网发展需求、市场生命周期不乐观等问题。

22 现行WCDMA和cdma2000的技术局限性 首先是WCDMA和cdma2000频谱效率很低。这主要是由于这两种CDMA系统在多小区网络系统中所使用的扩频地址码，在多用户、多途径传播环境中，它们的特性极不理想，会在系统内产生干扰，因此上述系统又称为自干扰系统，这些干扰分别是： ● 小区内干扰——符号间干扰（ISI）和多址干扰（MAI）：这些干扰在单小区内限制了用户数量； ● 相邻小区间干扰（ACI）：它不但进一步限制了系统的容量，也限制了基站的覆盖范围。 这些干扰使频谱利用率降低，最终导致系统容量低，无线传输速率只有：144kbps（车载移动）、384kbps（步行）和2Mbps（固定）。随着无线互联网络的崛起，用户要求无线传输速率达到：1M～2Mbps（车载移动）、3.6Mbps（步行）和15Mbps（固定）。WCDMA和cdma2000的系统容量显然满足不了未来无线互联网络的需求。

23 其次是WCDMA和cdma2000系统不能有效地在同一载波内实现话音和数据同传，导致网络覆盖效率低。全球电信网络正以不可阻挡之势朝着在同一网络系统内实现话音、多媒体、电子邮件和因特网浏览业务的并存方向发展，这将最终导致WCDMA和cdma2000严重地制约无线互联网的应用和发展。 最后是WCDMA和cdma2000采用频分双工（FDD）无线传输技术，它们很不适合互联网非对称的传输业务模式。而时分双工（pD）无线传输技术不但能满足互联网非对称模式，而且无需成对频段，频谱利用率高。从长远来看，无需采用成对频段将是新一代无线互联网传输技术的主导方向。 传统时分双工（pD）无线传输技术存在的缺陷 在制定第三代移动通信标准时，主要运营商不敢将pD作为大区制组网系统，其主要原因是pD模式在大区制组网时存在以下3个严重缺陷：

24 （1）基站对基站的收发干扰； （2）不同小区手机之间的收发干扰； （3）手机高速运动时产生的CDMA所具有的“远近效应”问题。 基站对基站的收发干扰是任何pD系统进行大区组网时都会面临的问题。FDD在组网时使用两段独立的频谱来隔离上行和下行之间的干扰；在pD中使用同一段频谱，主要靠上、下行之间的保护时隙（GAP）来进行收发隔离。然而由于电波传输延时的原因，当本小区基站在接收一个弱的移动台信号时，相邻小区基站之间发来了很强的干扰，因此pD不能进行很好的收发隔离，因而，运营商仅仅将pD系统作为非组网（指无缝覆盖方式）系统，包括无线接入或者小区制系统。经验证明，pD系统，例如 DECT、CT-2 和 PHS，都是小区制系统。 不同小区手机之间的收发干扰是pD用于无线互联网络所面临的主要问题。

25 手机在小区内高速运动时所产生的“远近效应”是pD用于CDMA系统所面临的致命问题。所谓远近效应就是要求基站所接收到的小区内手机发来的信号必须相等，否则将导致系统容量的严重降低。由于各手机距离基站远近不一，这就要求手机时刻调节它的发射功率，确保基站所接收到的信号一致。特别是手机在高速运动的情况下，要求手机的功率调节速度达到800次/秒。CDMA采用pD方式时，手机只能在一帧内进行一次功率调节（因为一帧内每一个时隙可能分属于不同的用户）。由于手机高速运动时要求功率调节速度达到800次/秒，这使得pD帧长只能为1.25毫秒，而这种帧长结果实际上是不能使用的。 “拆东墙补西墙”带来的问题 由于pD在无线互联网应用的优点（可以非对称传输、无需成对频率和价格低廉等），尽管它存在以上3个严重的缺陷，系统厂商还是希望以其他方式来弥补这些缺陷，但这是一种俗称“拆东墙补西墙”的方式，往往是一个问题被解决，新的问题又出现了，一些典型的新问题有：

26 ● 一般上、下行之间的保护时隙为几十微妙，为了隔离收发干扰，提高小区的覆盖半径，一个业务时隙被转换作为保护时隙，使保护时隙的时长提高到几百微妙，但是这使得pD系统在每1帧中非业务时隙所占比例高达20%，降低了系统资源的使用效率。 ● 在手机出现同时隙收发干扰时，往往通过更换载频的方式来解决。但是这种方式将大大降低频谱效率，而且不是根本的解决手段，当手机收发干扰情况增多时，更换载频也无能为力。 ● 对于“远近效应”问题，1.25毫秒的帧长结构显然是不实用的，于是它们被提高到5毫秒或10毫秒，相对应的功率调节速度只为200次/秒或100次/秒，这样，手机在小区只能是低速运动，否则系统容量严重降低。 由我国专家发明的LAS-CDMA，即大区域码分多址，便是针对这些问题而设计的，它改变了传统CDMA的技术发展路线，运用了一种创新的扩频编码理论，通过建立“零干扰窗口”将传统的CDMA干扰减至理想的程度，使系统容量、频谱效率和传输速率大大提高。

27 END