移动通信技术发展及3G三种制式在中国的应用

移动通信的发展历程

1.第一代移动通信技术

第一代移动通信技术(1G)是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。

第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等。

第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来：

(1) 频谱利用率低

(2) 业务种类有限

(3) 无高速数据业务

(4) 保密性差，易被窃听和盗号

(5) 设备成本高

(6) 体积大，重量大。

2.第二代移动通信技术

为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，并且发展起来，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM) 的体系。随后，美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通网相对于模拟移动通信，提高了频谱利用率，支持多种业务服务，并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统，IS-95和欧洲的GSM系统。

(1) GSM(全球移动通信系统)发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的DMA标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz 频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。GSM标准体制较为完善，技术相对成熟，不足之处是相对于模拟系统容量增加不多，仅仅为模拟系统的两倍左右，无法和模拟系统兼容。

(2) DAMPS (先进的数字移动电话系统)也称IS-54(北美数字蜂窝)，使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA多址方式。

(3) IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，指定使用CDMA 多址方式，已成为美国PCS(个人通信系统)网的首先技术。

由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B。移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多媒体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是移动宽带多媒体通信。

3.第三代移动通信技术

第三代移动通信分为三种制式：欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000和中国自主研发的TD-SCDMA。3G是第三代移动通信技术的简称（3rd-generation），特指能支持高速数据传输的一种蜂窝移动通讯技术。它能够同时传送声音(通话)及数据信息(电子邮件、即时通信等)，提供高速数据业务。3G诞生于2000年5月，它是由国际电信联盟（ITU）统一制定的结果，一是欧洲和日本流行的WCDMA，二是美国流行的CDMA2000，这两种制式分别由第二代制式GSM和CDMA IS-95发展而来，三是我国自主提出的一种新制式TD-SCDMA。2009年1月7日，工业和信息化部批准发放第三代移动通信牌照，此举标志着我国正式进入了3G时代。

WCDMA是英文Wideband Code Division Multiple Access的缩写，也叫Code Division Multiple AccessDirect Spread，中文译名为“宽带分码多工存取”，也叫“宽带码分多址”，它所代表的含义为宽频分码多重存取，WCDMA能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。它采用的是直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz基于Release 99/Release 4版本，可在5MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。W-CDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。输入信号先被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。窄带CDMA 使用的是200KHz宽度的载频，而W-CDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频。

目前，WCDMA牌照被划分给中国联通。

CDMA2000作为宽带CDMA的一个重要实施标准，是IS-95体制移动通信系统的发展，其第一阶段CDMA2000 1X在技术上已经成熟，可同时提供话音和分组数据业务，物理层最大速率可达307.2kbps。CDMA2000 1X目前已经在韩国开始商用，这为IS-95体制的第二代通信系统向第三代通信系统的过渡跨出了稳健的一步，而CDMA2000的理想发展模式为从最初的窄带CDMA技术向CDMA20001X技术发展，然后向CDMA20003X（3G）方向过渡。

CDMA2000技术提供了多种带宽范围的选择来支持从与TIA／EIA-95-B兼容的9.6Kbps 到大于2Mbps的数据业务（包括电路和分组数据业务），允许运营商在很多方面实现最大的灵活性。CDMA2000的信令标准时IS-2000，信令既支持TIA／EIA-95-B的信令和呼叫模式，也支持扩展的CDMA2000上层结构支持的宽范围的先进业务。该系统可以提供综合的业务，

并伴有一套完善的多业务同时运作的模式。新一代CDMA2000技术提供了业内最高水平的无线频谱利用率，可以在现有CDMA数字无线网络上有效地翻番语音容量，并为用户提供高速、永不断线的互联网连接。

CDMA2000技术是从CDMAOne演进而来的。CDMA2000标准是一个体系结构，称为CDMA2000family，它包含一系列子标准。由CDMAOne向3G演进的途径为：CDMAOne→(IS-95B→)CDMA2000 1x(3x)→CDMA2000 1xEV。其中从CDMA2000 1x之后均属于第三代技术。演进途径中各阶段特点分别为：

(1)IS-95B：通过捆绑8个话音业务信道，提供64K数据业务。在多数国家，IS95B被跨过，直接从CDMAOne演进为CDMA2000 1x。

(2)CDMA2000 1x：在IS-95的基础上升级空中接口，可在1.25M带宽内提供307.2K高速分组数据速率。

(3)CDMA2000 3x：在5M带宽内实现2M数据速率，后向兼容CDMA2000 1x及IS-95。

(4)CDMA2000 1x EV：增强型1x，包括两个阶段：CDMA2000 1×EV-DO（Data Only），采用话音分离的信道传输数据，和CDMA2000 1×EV-DV（Data and Voice），即数据信道与话音信道合一

目前，CDMA2000牌照被划分给中国电信。

TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access（时分同步码分多址）的简称，是一种第三代无线通信的技术标准，也是ITU（国际电信联盟）批准的三个3G标准中的一个，相对于另两个主要3G标准“CDMA2000”或“WCDMA”，它的起步较晚。

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。

TD-SCDMA标准是中国电信技术研究院所提出的。1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（现大唐电信科技股份有限公司）向ITU提出了该标准。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电（SDR）等技术融于其中。作为具有中国独立知识产权的新技术，将成为在中国地区和WCDMA、CDMA2000同时采用的3G标准。该方案的主要技术集中在大唐公司手中，它的设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式。

TD―SCDMA的无线传输方案灵活地综合了FDMA，TDMA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰，并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。基于高度的业务灵活性，TD―SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器（RNC）连接到交换网络，如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。在最终的版本里，计划让TD―SCDMA无线网络与INTERNET直接相连。TD－SCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的，它运行在