什么是3G.doc

1、? 什么是 3G? 3G 是英文 3rd Generation 的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代 GSM、TDMA 等数字手机(2G) ，第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，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(兆字节每秒)、384kbps(千字节每秒)以及 144kbps 的传输速度。 全球三大 3G 标准的技术性比较分析 目前，中

2、国的 3G 即将进入商用化应用阶段，对技术标准的取舍选择也成为移动运营商要仔细考虑的问题，因此有必要对这三种主流技术标准进行比较分析。 本文作者通过介绍和对比分析 3G 的三大主流技术，预测和展望了各种技术在未来的应用前景，并提出了自己的观点。 三种主流的 3G 技术标准- WCDMA、cdma2000 和 TD-SCDMA，在技术上各有千秋，从目前的情况来看，不会出现哪种标准“一统江湖”的局面，而至于谁能在 3G 时代占据更大的市场份额，关键是看哪个技术标准更符合市场需求和竞争的需要。 而需要注意的是，虽然 cdma2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 同属 3G 的主流技术标准，但是

3、仍然可以将其分为两类：cdma2000、WCDMA 并作一类，TD-SCDMA 则和前两者分开讨论。之所以可以这样做，是因为在技术上 cdma2000 和 WCDMA 是 FDD 的标准，而 TD-SCDMA 则是一个 TDD 标准。 (彻底调查) 对比报告全文： 2000 年 5 月，国际电联(ITU)在土耳其召开全会，经对 IMT-2000 无线接口技术标准的 10个候选方案的频谱效率、网络接口、QoS、技术复杂性、覆盖率、灵活性和设备体积等诸多方面的全面评估，正式确认了五种标准，分别是 MS-CDMA、DS-CDMA、TD-CDMA和 SC-TDMA、 MC-TDMA，这是一个以 CDM

4、A 技术为主体，兼顾 TDMA 技术，包含FDD 和 TDD 两种双工方式的多元化体系标准。 从移动通信技术发展趋势和可实现业务功能分析，基于 CDMA 制式的 3 种标准被普遍看好，分别对应 cdma2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 三种技术，它们被认为是 3G 的三大主流应用技术标准。目前，中国的 3G 即将进入商用化应用阶段，对技术标准的取舍选择也成为移动运营商要仔细考虑的问题，因此有必要对这三种主流技术标准进行比较分析，以期为我国 3G 标准的选择提供有益的参考。 主流 3G 标准概要 1. cdma2000 cdma2000 是从 cdmaOne 演进而来的第三代移动通信技

5、术。事实上，cdma2000 标准是一个体系结构，称为 cdma2000 family，它同样还包含一系列的子标准。其技术特点如下： 前反向同时采用导频辅助相干解调;在扩频码选择采用相同 M 序列，通过不同的相位偏置区分不同的小区和用户;射频带宽从 1.25MHz 到 20MHz 可调;快速前向和反向功率控制;下行信道中采用公共连续导频方式进行相干检测，提高系统容量;在下行信道传输中，定义直扩和多载波传输两种方式，码片速率分别为 3.6864Mcps 和 1.22Mcps，多载波方式能很好地兼容 IS-95 网络;支持 F-QPCH，可延长手机待机时间; 核心网络给予 ANSI-41 网络的演

6、进，并保持与 ANSI-41 网络的兼容性; 支持软切换和更软切换 ;设计了两类码复用业务信道，基本信道用于传送语音、信令和低速数据，是一个可变速率信道，补充信道用以传送高速率数据，在分组数据传送上应用了 ALOHA 技术，改善传输性能;在同步方式上 cdma2000 与IS-95 相同，基站间同步采用 GPS 方式。 cdma2000 的发起者主要以美国和韩国为主的以 IS-95 CDMA 为标准的制造商和运营公司，cdma2000 继承了 IS-95 窄带 CDMA 系统的技术特点，网络运营商同样可以在窄带 CDMA网络中更换或增加部分网络设备过渡到 3G。 2. WCDMA WCDMA

7、的主要技术指标是：支持高速数据传输(慢速移动时 384kb/s，室内走动时 2Mb/s)，异步 BS，支持可变速传输，帧长 10ms，码片速率 3.84Mb/s。其主要特点如下： 基站同步方式：支持异步和同步的基站运行方式，组网方便、灵活;调制方式：上行为BPSK，下行为 QPSK;解调方式：导频辅助的相干解调 ;接入方式：DS-CDMA 方式;三种编码方式：在话音信道采用卷积码(R=1/3，K=9)进行内部编码和 Veterbi 解码，在数据信道采用 ReedSolomon 编码，在控制信道采用卷积码(R=1/2，K=9)进行内部编码和 Veterbi 解码;适应多种速率的传输，可灵活地提供

8、多种业务，并根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源，同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比(对于低速率的32kb/s、64kb/s、128kb/s 的业务)和多码并行传送( 对于高于 128kb/s 的业务) 的方式来实现;上、下行快速、高效的功率控制大大减少了系统的多址干扰，提高了系统容量，同时也降低了传输的功率;核心网络基于 GSM/GPRS 网络的演进，并保持与 GSM/GPRS 网络的兼容性;BTS 之间无需同步因 BS 可收发异步的 PN 码，即 BS 可跟踪对方发出的 PN 码，同时MS 也可用额外的 PN 码进行捕获与跟踪，因此可获得同步，来支持越区切换及宏分集，而在 B

9、TS 之间无需进行同步;支持软切换和更软切换，切换方式包括三种，即：扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换。 WCDMA 的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商， WCDMA 继承了第二代移动通信体制 GSM 标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展顺利，网络运营商可以通过在GSM 网络上引入 GPRS 网络设备和新业务，培育数据业务消费群体，逐步过渡到 3G。 3. TD-SCDMA TD-SCDMA 较前两种技术标准略显稚嫩，其主要技术特点如下： 信号带宽为 1.23MHz;码片速率为 1.28Mchip/s;采用智能天线技术，提高了频谱效率;采用同步 CDMA 技术，降低上行用户间的

10、干扰和保持时隙宽度;接收机和发射机采用软件无线电技术;采用联合检测技术，降低多址干扰 ;多时隙，具有上下行不对称信道分配能力，适应数据业务;采用接力切换，降低掉话率，提高切换的效率 ;语音编码：AMR 与 GSM 兼容;核心网络基于 GSM/GPRS 网络的演进，并保持与它们的兼容性;基站间采用 GPS 或者网络同步方式，降低基站间干扰。 TD-SCDMA 目前主要是西门子公司和中国大唐集团在开发，较前两个技术标准而言，对TD-SCDMA 进行大力支持和结成产业联盟的企业还比较少。 三种主流标准的比较 虽然 cdma2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 同属 3G 的主流技术标准，但是仍

11、然可以将其分为两类：cdma2000、WCDMA 并作一类，TD-SCDMA 则和前两者分开讨论。之所以可以这样做，是因为在技术上 cdma2000 和 WCDMA 是 FDD 的标准，而 TD-SCDMA 则是一个TDD 标准。 1. WCDMA 与 cdma2000 WCDMA 和 cdma2000 都满足 IMT-2000 提出的全部技术要求，包括支持高比特率多媒体业务、分组数据和 IP 接入等。这两种系统的无线传输技术均基于 DS-CDMA 作为多用户接入技术，单就技术来说，WCDMA 和 cdma2000 在技术先进性和发展成熟度上各具优势，但总体来看，WCDMA 似乎更胜一筹，以下

12、是 WCDMA 相对 cdma2000 的一些优势所在： (1) WCDMA 使用的带宽和码片速率 (3.84Mcps)是 cdma2000 1x 演进家族的三倍以上，因而能提供更大的多路径分集、更高的中继增益和更小的信号开销。此外，更高的码片速率也改善了接收机解决多径效应的能力。 (2) WCDMA 在小区站点同步方面的设计是使用异步基站，而 cdma2000 基站则通常通过GPS 实现同步，这将造成室内和城市小区( 采用室内天线)部署的困难。 (3)由于支持 1xEV-DO 的 TDM 接入系统采用共享时分复用下行链路，它具有固定时隙，因此 cdma2000 物理层兼容性较差。 (4) W

13、CDMA 较 cdma2000 能够更加灵活地处理话音和数据混合业务。 (5) WCDMA 进行 功率控制的频率 几乎是 cdma2000 的两倍，达到每秒 1500 次(1.5kHz)，因而能保证更好的信号质量，并支持更多的用户。 (6) cdma2000 的导频信道大约需要下行链路总传输功率的 20%，相比之下 WCDMA 只需要约 10%，因而可以节省更多的公用信道的开销。 (7)为支持基于 GSM 的 GPRS 业务而部署的所有业务( 如计费、安全、漫游等) 也支持WCDMA 业务，而为了完善新的数据/ 话音网络，cdma2000 1x 必须添加额外的网元或进行功能的升级。 (8)在混

14、合话音和数据流量方面，WCDMA 的系统性能比 cdma2000 也表现得更加出色。 因此，从技术的角度来讲，WCDMA 具备一定优势，各家电信企业也因此更加倾向于采用该标准。 另外，在传统网络基础和市场推广上，WCDMA 占据着更大的优势。由于全球移动系统有85%都在用的 GSM 系统，而 GSM 向 3G 过渡的最佳途径就是历经 GPRS 演进到WCDMA，所以传统网络上的绝对优势使得 cdma2000 难以对 WCDMA 望其项背。 2. TD-SCDMA TD-SCDMA 与 WCDMA 和 cdma2000 相比，具有如下的特点和优势： (1)频谱利用率高：TD-SCDMA 采用 T

15、DD 方式和 CDMA 和 TDMA 的多址技术，在传输中很容易针对不同类型的业务设置上、下行链路转换点，因而可以使总的频谱效率更高。 (2)支持多种通信接口：TD-SCDMA 同时满足 Iub、A 、Gb、Iu、IuR 多种接口要求，基站子系统既可作为 2G 和 2.5G 的 GSM 基站的扩容，又可作为 3G 网中的基站子系统，能同时兼顾现在的需求和未来长远的发展。 (3)频谱灵活性强：TD-SCDMA 第三代移动通信系统频谱灵活性强，仅需单一 1.6M 的频带就可提供速率达 2M 的 3G 业务需求，而且非常适合非对称业务的传输。 (4)系统性能稳定：TD-SCDMA 收发在同一频段上，

16、上行链路和下行链路的无线环境一致性很好，更适合使用新兴的“智能天线“ 技术；利用了 CDMA 和 TDMA 结合的多址方式，更利于联合检测技术的采用，这些技术都能减少了干扰，提高系统的性能稳定性。 (5)与传统系统兼容性好：TD-SCDMA 支持现存的覆盖结构，信令协议可以后向兼容，网络不必引入新的呼叫模式，能够实现从现存的通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。(6)系统设备成本低:TD-SCDMA 上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新技术，这也可达到降低成本的目的;在无线基站方面，TD-SCDMA 的设备成本也比较低。 (7)支持与传统系统间的切换功能:TD-S

17、CDMA 技术支持多载波直接扩频系统，可以再利用现有的框架设备、小区规划、操作系统、账单系统等，在所有环境下支持对称或不对称的数据速率。 当然，与前两种标准相比，尤其是与 WCDMA 比起来， TD-SCDMA 也有“尚显稚嫩”的地方。比如，在对 CDMA 技术的利用方面，TD-SCDMA 因要与 GSM 的小区兼容，小区复用系数为 3，降低了频谱利用率。又因为 TD-SCDMA 频带宽度窄，不能充分利用多径，降低了系统效率，实现软切换和软容量能力较困难。另外，TD-SCDMA 系统要精确定时，小区间保持同步，对定时系统要求高。而 WCDMA 则不需要小区间同步，可适应室内、室外，甚至地铁等不

18、同的环境的应用。另外，WCDMA 对移动性的支持更加优质，适合宏蜂窝、蜂窝、微蜂窝组网，而 TD-SCDMA 只适合微蜂窝，对高速移动的支持也较差。尤其是在从 GSM 网向 3G 的过渡过程中， WCDMA 的优势更加明显。因此，从目前的情况来看，TD-SCDMA 和 WCDMA 虽然各具优势，但 WCDMA 更应成为 3G 过渡的主流标准。 结论性分析 三种主流的 3G 技术标准-WCDMA、cdma2000 和 TD-SCDMA，在技术上各有千秋，从目前的情况来看，不会出现哪种标准“一统江湖”的局面，而至于谁能在 3G 时代占据更大的市场份额，关键是看哪个技术标准更符合市场需求和竞争的需要

19、。对于这个问题的分析，除了要从前文所述的各项技术特点以及厂家供货环境、全球范围内广泛采用的程度等入手外，还要结合各国国情、各运营商的具体情况以及市场竞争等因素进行考虑。 单就中国而言，由于我们是发展中国家，所以如何保护现有的网络投资并使其产生最大的效益是首先值得重视的问题。因此，在满足业务发展需要的同时，要充分利用已建的 2G网络，保护用户业务的连续性，这就要求新建的 3G 网络必须与第二代网络有很好的后向兼容性。符合这些条件的 3G 标准，WCDMA 应是首选。 其次，中国之所以发展 3G，一个迫切的需要是为了解决当前所面临的频谱资源日益短缺的问题；另外，由于我国人口众多且经济发展不平衡，造

20、成了业务分布的不均匀性，移动通信的主要用户和业务大部分集中在中心城市和部分人口密集的地区，这就要求我们选择的标准应当是频谱利用率较高的技术制式。在这一点上，TD-SCDMA 的优势更明显一些。 第三，对于中国的运营商来讲，3G 建设初期最主要的任务还是要完成大规模覆盖，实现基本漫游，待基本业务和用户群稳定后，再进一步考虑网络容量的增加，业务种类的丰富。WCDMA 在大规模覆盖上有自己的技术优势，将是初期的优选。 第四，如果考虑竞争带来的价格因素，则 WCDMA 的优势更突出。这是因为与其它技术标准相比，WCDMA 在全球范围内已经形成多厂家供货的局面，这势必带来设备价格和产品质量的竞争，在市场

21、杠杆的调节下，设备和服务价格会不断降低，质量不断提高，是非常有利于运营商降低建设投资的。 最后，出于对民族工业的支持，TD-SCDMA 在中国一定要上。我国已经在 1G、2G 时代落后于世界了，如果能够基于自主产权的 TD-SCDMA 形成 3G 产业链，就可能带动起中国的通信制造业、运营业等的快速发展，从而取得赶超世界先进的良机。 综合如上的种种分析和考虑，我国对 3G 技术标准的选择，以 WCDMA 和 TD-SCDMA 的结合为宜。利用 WCDMA 在大规模覆盖、远距离通信等领域的优势组建全国和国际网络、快速实现无缝覆盖，而在人口密集和手机上网需求密集的地区则可以选择 TD-SCDMA。当然，选择这两种标准也是由于在技术上 FDD 和 TDD 方式可以实现互补。 可以预见，在我国的 3G 发展中， WCDMA 将以其自身的诸多优势在市场需求中占据大片江山。TD-SCDMA 则会以独有的技术特色和独特身份，在 3G 市场上占有一席之地，但它可能更多的是作为 WCDMA 的有益补充，应用在不对称业务需求量比较大、用户移动性又比较小的高密度地区。而 cdma2000 标准则可能只有 2G 时代即依托 CDMA 的中国联通会采用了。(中国无线电管理 清华大学 龚克)