第三代移動(dòng)通信TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的提出與形成

2019-11-03 09:11:59

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楊運(yùn)年大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司

　　摘要：本文介紹了3G的主要目標(biāo)、提供的業(yè)務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)及ITU對(duì)3G通信的基本要求和所面臨的主要問(wèn)題。詳細(xì)論述了TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的提出與形成過(guò)程。

　　關(guān)鍵詞：3G TD-SCDMA

　　我國(guó)提出的TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)公開(kāi)之后，在國(guó)際上引起強(qiáng)烈的反響，得到西門(mén)子等許多世界上著名公司的重視和支持。1999年11月在芬蘭赫爾辛基召開(kāi)的國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）會(huì)議上，將TD-SCDMA列為ITU國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一。2000年5月世界無(wú)線(xiàn)電行政大會(huì)正式接納TD-SCDMA為第三代移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。從而使TDSCDMA與歐洲、日本提出的W-CDMA、美國(guó)提出的cdma2000并列為三大主流標(biāo)準(zhǔn)之一。這是百年來(lái)中國(guó)電信史上的重大突破，標(biāo)志著我國(guó)在移動(dòng)通信技術(shù)方面進(jìn)入世界先進(jìn)行列。2001年3月16日，在美國(guó)加里福尼亞州舉行的3GPP TSG RAN第11次全會(huì)上，將TD-SCDMA列為3G標(biāo)準(zhǔn)之一，包含在3GPP版本4中。這是TD-SCDMA已經(jīng)成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要里程碑，表明該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被世界眾多的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商和生產(chǎn)廠(chǎng)家所接受。同時(shí)，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生為我國(guó)發(fā)展移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)提供了良好的機(jī)遇。

　　2001年3月，大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司成立，它肩負(fù)推進(jìn)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的使命，致力于研究和開(kāi)發(fā)3G和3G后無(wú)線(xiàn)傳輸解決方案，面向運(yùn)營(yíng)商提供TD-SCDMA全套系統(tǒng)產(chǎn)品及服務(wù)，標(biāo)志著TD-SCDMA全面進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

一、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）

　　移動(dòng)通信經(jīng)歷過(guò)第一代和第二代的發(fā)展過(guò)程，特別是在GSM和窄帶CDMA第二代移動(dòng)通信時(shí)期，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全世界漫游，用戶(hù)數(shù)量急劇膨脹。同時(shí)也暴露出了一些的問(wèn)題，主要有：系統(tǒng)容量仍然比較小、頻譜利用率不高、抗干擾能力較差、不適合于傳輸高速數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)等。隨著信息時(shí)代的發(fā)展，移動(dòng)ip、寬帶數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的比例在迅速增加，而第二代移動(dòng)通信的缺點(diǎn)和局限性日益顯現(xiàn)出來(lái)。所以，市場(chǎng)和技術(shù)驅(qū)動(dòng)促使人們探索和研究新的通信系統(tǒng)，這就是第三代移動(dòng)通信，即3G系統(tǒng)。

　　九十年代初期，人們將眼光瞄準(zhǔn)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G），在初期階段，主要討論未來(lái)公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)，即FPLMTS，又稱(chēng)為個(gè)人通信網(wǎng)絡(luò)（PCN）。這就是第三代移動(dòng)通信的前身，提出了對(duì)21世紀(jì)移動(dòng)通信發(fā)展的設(shè)想，即實(shí)現(xiàn)任何人在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，能夠向任何人傳送任何信息的通信模式。1996年國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）將FPLMTS正式更名為IMT2000標(biāo)準(zhǔn)（International Mobile Telecommunication 2000），通稱(chēng)為3G系統(tǒng)，即國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)。IMT2000表示該系統(tǒng)在2000年以后使用，工作于2000MHz頻帶，最高傳輸數(shù)據(jù)速率為2000kbps。

　　第三代移動(dòng)通信由衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)和地面移動(dòng)通信網(wǎng)組成。將形成一個(gè)對(duì)全球無(wú)縫覆蓋的立體通信網(wǎng)絡(luò)，滿(mǎn)足城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)各種用戶(hù)密度，以及高速移動(dòng)（對(duì)TDD方式為120Km/h，F(xiàn)DD方式為500km/h）用戶(hù)的需要，提供高質(zhì)量的話(huà)音、高速數(shù)據(jù)、寬帶多媒體及IP業(yè)務(wù)，并有效降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本。3G系統(tǒng)的主要目標(biāo)是進(jìn)一步擴(kuò)大系統(tǒng)容量和提高頻譜利用率，同時(shí)滿(mǎn)足多速率、多環(huán)境、多業(yè)務(wù)的要求，能夠逐步將現(xiàn)有的通信系統(tǒng)集成為統(tǒng)一的可替代的系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信的要求。

1.第三代移動(dòng)通信的主要目標(biāo)

（1）具有高層次的通信業(yè)務(wù)質(zhì)量

　　其中包括：提高話(huà)音和數(shù)據(jù)質(zhì)量，支持網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接；較好地解決傳輸誤碼和系統(tǒng)時(shí)延問(wèn)題。因?yàn)橐苿?dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)誤碼率和傳輸時(shí)延提出了更高的要求；提高頻譜利用率，從而增加了系統(tǒng)容量，以滿(mǎn)足話(huà)音及多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求；提供多種新型業(yè)務(wù)，包括寬帶數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)；具有高度的系統(tǒng)靈活性。其靈活性表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一接口，以規(guī)范無(wú)線(xiàn)尋呼、陸地蜂窩、無(wú)繩電話(huà)、衛(wèi)星移動(dòng)通信等多種系統(tǒng)。該系統(tǒng)必須能與各種形式的廣域網(wǎng)進(jìn)行相互操作及網(wǎng)絡(luò)集成。靈活性還包括多功能、多環(huán)境能力、多操作模式、多頻段運(yùn)行等，以實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫漫游；具有良好的系統(tǒng)兼容性能，首先必須能夠與GSM等第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)兼容。因?yàn)榈诙苿?dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋和漫游，所以第三代與第二代系統(tǒng)的后向兼容及平滑過(guò)渡，對(duì)保護(hù)廣大運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)的利益，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，使3G系統(tǒng)健康發(fā)展是至關(guān)重要的。

（2）具有較高的傳輸技術(shù)

　　為了實(shí)現(xiàn)上述通信質(zhì)量目標(biāo)，對(duì)其無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)提出了更高的要求：為支持多媒體業(yè)務(wù)必須具有的最高傳輸速率：在室內(nèi)環(huán)境下為2Mbps、室外步行環(huán)境下至少384Kbps、室外車(chē)輛運(yùn)動(dòng)中至少144Kbps；傳輸速率能夠按需進(jìn)行分配；上下行鏈路傳輸速率適合于對(duì)稱(chēng)及不對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)需求。

　　由此看出，隨著電信網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的發(fā)展，特別是Internet和多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，促進(jìn)了ATM/IP交換技術(shù)的發(fā)展，使得移動(dòng)通信與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)相結(jié)合的第三代移動(dòng)通信成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.第三代移動(dòng)通信提供的業(yè)務(wù)

　　與第二代移動(dòng)通信相比較，3G系統(tǒng)將支持更加廣泛的業(yè)務(wù)，除高質(zhì)量的話(huà)音通信外，為移動(dòng)終端提供386Kbps或更高的數(shù)據(jù)速率，為靜止終端提供2Mbps的數(shù)據(jù)速率，從而保證了用戶(hù)能夠在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸寬帶IP和多媒體業(yè)務(wù)。

　　第三代移動(dòng)通信提供的業(yè)務(wù)大體分為三個(gè)方面：①移動(dòng)性高速業(yè)務(wù)（即高速I(mǎi)nternet）：E-mail、WWW、實(shí)時(shí)圖象傳輸、多媒體文件傳輸、移動(dòng)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)；②移動(dòng)性寬帶業(yè)務(wù)（即高速電信業(yè)務(wù)）：寬帶ISDN、漫游業(yè)務(wù)、電子郵件、呼叫中心業(yè)務(wù)；③移動(dòng)性個(gè)人業(yè)務(wù)（即信息數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）：交互視頻業(yè)務(wù)、TV／radio／data、增值的Internet業(yè)務(wù)。

ITU-RM.816建議提出的IMT-2000業(yè)務(wù)類(lèi)型：

·話(huà)音業(yè)務(wù)：即典型的話(huà)音對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)，其上、下型鏈路數(shù)據(jù)速率為16Kbps。屬于電路交換；

·簡(jiǎn)單消息：對(duì)應(yīng)于短消息SMS的業(yè)務(wù)，速率為14Kbps。

·交換數(shù)據(jù)：屬于電路交換業(yè)務(wù)，其上、下行鏈路的數(shù)據(jù)速率均為64Kbps。

·非對(duì)稱(chēng)的多媒體業(yè)務(wù)：屬于分組交換業(yè)務(wù)，其特點(diǎn)是下行鏈路業(yè)務(wù)量較大，上行鏈路業(yè)務(wù)量較小，其具體業(yè)務(wù)包括文件下載、Internet瀏覽、非交互式電子醫(yī)療等。按照傳輸速率又可以分為：中速多媒體業(yè)務(wù)：下行鏈路為384Kbps、上行鏈路為64Kbps；高速多媒體業(yè)務(wù)：下行鏈路為2000Kbps、上行鏈路為128Kbps。

·交互式多媒體業(yè)務(wù)：屬于電路交換業(yè)務(wù)，是一種對(duì)稱(chēng)的多媒體業(yè)務(wù)，即上、下行鏈路的業(yè)務(wù)量相等。應(yīng)用于高保真音響、可視會(huì)議、雙向圖象傳輸?shù)取楸ＷC用戶(hù)的實(shí)時(shí)性，用戶(hù)實(shí)際速率為128Kbps。

3．ITU對(duì)第三代移動(dòng)通信的基本要求

（1）適應(yīng)于多種無(wú)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)環(huán)境

　　移動(dòng)通信的運(yùn)營(yíng)環(huán)境主要有自然環(huán)境和移動(dòng)環(huán)境兩個(gè)方面：

·自然環(huán)境（小區(qū)結(jié)構(gòu)）：主要包括通信容量極高的室內(nèi)微微蜂窩小區(qū)、人口密集的城市中心地帶的微蜂窩小區(qū)、以及農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)的宏蜂窩小區(qū)，還包括以后直接與衛(wèi)星連接實(shí)現(xiàn)全球覆蓋的更大范圍的通信。

·移動(dòng)環(huán)境：ITU規(guī)定，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信終端的移動(dòng)速度不超過(guò)500Km／h（對(duì)于FDD雙工方式）或120Km／h（對(duì)于TDD方式）時(shí)，應(yīng)該保證正常的通信質(zhì)量要求。

　　對(duì)于一個(gè)適應(yīng)性良好的移動(dòng)通信系統(tǒng)，要求在所有無(wú)線(xiàn)和移動(dòng)通信可能存在的環(huán)境中，都能夠保持比較高的頻譜利用率、網(wǎng)絡(luò)效率、通信質(zhì)量和業(yè)務(wù)容量。

（2）支持多種業(yè)務(wù)

　　要求第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠支持多種業(yè)務(wù)，除一般的話(huà)音、數(shù)據(jù)、文本等窄帶業(yè)務(wù)外，還要提供第二代移動(dòng)通信不能提供的圖象、高速數(shù)據(jù)、不對(duì)稱(chēng)的IP以及速率達(dá)到2Mbps的寬帶多媒體業(yè)務(wù)等。隨著信息時(shí)代的發(fā)展，不對(duì)稱(chēng)的IP、多媒體業(yè)務(wù)的比例將迅速增加，所以要求系統(tǒng)具有自動(dòng)調(diào)整帶寬和變速率（VI3R）的性能，在上、下行方向得到業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)需要的帶寬、時(shí)延和傳輸質(zhì)量。

（3）提高頻譜利用率，降低網(wǎng)絡(luò)投資

　　頻譜利用率是指在單位頻帶內(nèi)傳輸?shù)脑?huà)音業(yè)務(wù)容量或信息容量，當(dāng)前頻率資源緊張已經(jīng)成為制約移動(dòng)通信發(fā)展的瓶頸，所以要求第三代移動(dòng)通信必須具有較高的頻譜利用率和網(wǎng)絡(luò)效率，支持以后用戶(hù)量的增加和提供各種業(yè)務(wù)的需要。并且還應(yīng)該盡可能地降低設(shè)備成本，減少網(wǎng)絡(luò)投資費(fèi)用。

（4）擁有較高的通信服務(wù)質(zhì)量

　　業(yè)務(wù)質(zhì)量是系統(tǒng)的性能指標(biāo)決定的，誤碼率／誤幀率、傳輸延時(shí)是移動(dòng)通信的重要質(zhì)量指標(biāo)。第三代移動(dòng)通信的傳輸誤碼率和時(shí)延應(yīng)該在一個(gè)很寬的帶寬和數(shù)據(jù)速率范圍內(nèi)符合要求。具體要求如下：

　　傳輸誤碼率：對(duì)于移動(dòng)沽音和視頻圖象業(yè)務(wù)，要求BER≤10-3；對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，要求無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的BER≤10-6。由于無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)中的誤碼率性能比固定通信網(wǎng)絡(luò)要差一些，所以要求移動(dòng)通信的話(huà)音編碼器和數(shù)據(jù)適配器應(yīng)能適應(yīng)于高誤碼率以保證必需的服務(wù)質(zhì)量。

　　傳輸時(shí)延：第二代移動(dòng)通信的單向總時(shí)延大約為90ms，其中無(wú)線(xiàn)接入部分約為50ms。對(duì)于話(huà)音業(yè)務(wù)，該時(shí)延還是可以容忍的，但如果加上其它時(shí)延（如長(zhǎng)途電路、衛(wèi)星電路），就可能出現(xiàn)問(wèn)題。因?yàn)槎嗝襟w數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求時(shí)延的變化范圍是比較大的，并有可能存在一定程度的信道不對(duì)稱(chēng)。對(duì)此，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)者根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展及服務(wù)質(zhì)量要求，在必要時(shí)可以考慮采用具有自適應(yīng)、軟件下載的IMT2000終端。

（5）具有高度的靈活性

　　第三代移動(dòng)通信必須具有支持多種高速業(yè)務(wù)的能力，能夠提供不同速率數(shù)據(jù)信號(hào)的接入，與不同網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)全球漫游的目標(biāo)。所有這些，都要求3G系統(tǒng)在多方面具有高度的靈活性，主要包括：具有多種功能、支持多種業(yè)務(wù)、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境、提供多頻帶接入、擁有多模式操作及其通信終端等。

（6）由第二代移動(dòng)通信平滑演進(jìn)到3G系統(tǒng)

　　第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)在全世界已經(jīng)具有相當(dāng)大的規(guī)模，現(xiàn)在仍然以較快的速度發(fā)展。即使在第三代移動(dòng)通信建設(shè)的初期階段，大約2010年以前，移動(dòng)通信還是以話(huà)音業(yè)務(wù)為主。所以無(wú)論從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面來(lái)看，移動(dòng)通信的運(yùn)營(yíng)商不可能拋棄現(xiàn)有的20網(wǎng)絡(luò)，去孤立地建設(shè)一個(gè)3G系統(tǒng)，而是要求2G必須能夠與新建的3G系統(tǒng)在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)同時(shí)存在，互聯(lián)互通。隨著高速數(shù)字、IP和多媒體業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，逐步由第二代移動(dòng)通信平滑演進(jìn)到第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。

（7）具有較強(qiáng)的抗干擾能力

　　第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所處的環(huán)境是比較復(fù)雜的，它與現(xiàn)存的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)尋呼系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)以及微波通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)之間形成一定的干擾，而且不同類(lèi)型的3G系統(tǒng)（如WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA）之間也會(huì)形成干擾。同時(shí)，高速率信號(hào)的多徑干擾將更為復(fù)雜。所以，在制訂第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要將抗干擾能力放在重要的位置。

4．第三代移動(dòng)通信所面臨的主要問(wèn)顆

　　第三代移動(dòng)通信所面臨的技術(shù)難題有的是蜂窩移動(dòng)通信所固有的，有的是3G系統(tǒng)所特有的。

·多徑衰落：在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，電波傳播環(huán)境比較復(fù)雜，無(wú)論在上行鏈路或下行鏈路都要發(fā)生折射、反射和散射，形成多條傳播路徑。不同路徑的信號(hào)到達(dá)接收端時(shí)，由于大線(xiàn)的位置、方向和極化不同，使接收信號(hào)的幅度、相位動(dòng)態(tài)變化，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的衰落現(xiàn)象。為了保證通信質(zhì)量，不得不增加發(fā)射信號(hào)功率，這就直接影響了系統(tǒng)的容量。

·時(shí)延擴(kuò)展：信號(hào)經(jīng)過(guò)不同的傳輸路徑時(shí)，除產(chǎn)生嚴(yán)重的衰落現(xiàn)象外，還會(huì)產(chǎn)生不同的傳播時(shí)延。因?yàn)閺臅r(shí)域角度來(lái)看，各個(gè)路徑的長(zhǎng)度不同，信號(hào)到達(dá)的時(shí)間就不同，這樣，如果從基站發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)，則接收信號(hào)中不僅包含該脈沖，而且還包含它的各個(gè)時(shí)延信號(hào)。這種由于多徑效應(yīng)引起的接收信號(hào)中脈沖的寬度擴(kuò)展現(xiàn)象，稱(chēng)為時(shí)延擴(kuò)展。當(dāng)時(shí)延超過(guò)檢測(cè)脈沖符號(hào)寬度的10％時(shí)，符號(hào)間的干擾將明顯存在，從而限制了移動(dòng)通信的數(shù)據(jù)速率。

·多址干擾：由于3G系統(tǒng)普遍采用CDMA多址技術(shù)，即采用不同的擴(kuò)頻碼子來(lái)區(qū)分用戶(hù)，這就要求各用戶(hù)的擴(kuò)頻碼具有極強(qiáng)的自相關(guān)性和弱的自相關(guān)性。而實(shí)際上各用戶(hù)間的互干擾不可能完全消失，所以CDMA系統(tǒng)是一個(gè)功率受限系統(tǒng)，來(lái)自本小區(qū)和鄰近小區(qū)用戶(hù)的干擾決定了系統(tǒng)容量和性能。多址干擾是3G系統(tǒng)所特有的一種干擾。

·遠(yuǎn)近效應(yīng)：當(dāng)各移動(dòng)終端以相同的功率發(fā)射時(shí)，基站接收到近處移動(dòng)終端的信號(hào)功率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)處移動(dòng)終端發(fā)射的信號(hào)功率。遠(yuǎn)近效應(yīng)就是指近處大功率信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)處小功率信號(hào)產(chǎn)生的干擾。它也屬于多址干擾一類(lèi)，在3G系統(tǒng)中表現(xiàn)比較突出。

·系統(tǒng)兼容問(wèn)題：第一代和第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，但由于它們支持的業(yè)務(wù)能力有限，頻譜利用率不高，必然由第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)所代替。隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于“第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)”也已提到了議事日程。所以3G系統(tǒng)處于一個(gè)承上啟下的作用，要求它要后向兼容第二代系統(tǒng)，以后還要前向兼容第四代系統(tǒng)。

5．第三代移動(dòng)通信的發(fā)展歷程及3G標(biāo)準(zhǔn)

　　1985年，ITU-R（CCIR）成立臨時(shí)工作組，提出未來(lái)公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS），對(duì)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫的移動(dòng)漫游。

　　1996年，F(xiàn)PLMTS正式更名為IMT-2000系統(tǒng)，即國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)。其含義為：工作在2000MHz頻段，傳輸信息速率最大為2000KHz，大約于2000年左右投入使用。

　　1999年3月，國(guó)際電信聯(lián)盟ITU-R TG8／1第16次會(huì)議在巴西召開(kāi)，這次會(huì)議基本決定了第三代移動(dòng)通信技術(shù)的大格局，將IMT2000無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)分為兩大組，即CDMA和TDMA。其中CMA按照雙工方式又分為：FDD直接序列、FDD多載波和TDD；TDMA也被分為類(lèi)似的三種。這次會(huì)議的結(jié)果表明，第三代移動(dòng)通信將是多技術(shù)的，同時(shí)也為這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在一定的范圍內(nèi)相互融合提供了機(jī)會(huì)。

　　1999年3～6月，一些國(guó)家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化組織以及國(guó)際運(yùn)營(yíng)商組織召開(kāi)了一系列技術(shù)融合會(huì)議，在CDMA、FDD、TDD技術(shù)融合方面取得了重大進(jìn)展。特別是R月的多倫多會(huì)議，三十多個(gè)世界主要無(wú)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)商及十多家設(shè)備廠(chǎng)商在CDMA、FDD技術(shù)達(dá)成了融合協(xié)議，使兩種寬帶CDMA技術(shù)（WCDMA與cdma2000）實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。

　　1999年6月，ITU-R TG8／1第17次會(huì)議在北京召開(kāi)。這次會(huì)議不僅全面地確定了第三代移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)接口最終規(guī)范的詳細(xì)框架，并進(jìn)一步推進(jìn)了CDMA技術(shù)的融合。

　　1999年11月5日ITU-R TG8/1第18次會(huì)議在芬蘭首都赫爾辛基舉行。會(huì)議通過(guò)了“第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT-2000）無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)規(guī)范“建議IMT.RSPC（IMT-2000 Radio Interface Secitication），為今后全球第三代移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。這次會(huì)議標(biāo)志著第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。

　　由于對(duì)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了不同的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，形成了各種不同的通信制式和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。自從ITU提出向全球征集第三代移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，各大通信集團(tuán)先后提交了10種3G地面無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)（RTT），其中FDD雙工方式8個(gè)，TDD雙工方式5個(gè)。

　　在2000年5月的ITU-R全會(huì)上，通過(guò)了正式文件，即ITU-R M.1457。此文件中確認(rèn)了如下5種第三代移動(dòng)通信RTT技術(shù)：兩種TDMA標(biāo)準(zhǔn)：SCTDMA（美國(guó)的UMC-136）和MC-TDMA（歐洲的EP-DECT）。TDMA標(biāo)準(zhǔn)是承認(rèn)和保持現(xiàn)有的技術(shù)，并在非常有限的場(chǎng)合下使用，不是IMT-2000的主流；三種CDMA標(biāo)準(zhǔn)：MC-CDMA（即美國(guó)的cdma2000，包括1x、3x并可擴(kuò)展至6x、9x、12x），DSCDMA（即歐洲，日本的WCDMA），和CDMA TDD（中國(guó)的TD-SCDMA和歐洲的UTRA TDD）。

　　三種CDMA標(biāo)準(zhǔn)是IMT-2000的主流標(biāo)準(zhǔn)。它們都是應(yīng)用寬帶CDMA技術(shù)。其中，MC-CDMA（cdma2000）是FDD雙工方式，是基于IS-41的核心網(wǎng)。DS-CDMA（WCDMA）也是FDD雙工方式，CDMAIDD（UTRA-TDD，TD-SCDMA）是TDD雙工方式，它們是基于MAP核心網(wǎng)。對(duì)于后兩種CDMA TDD方式，其無(wú)線(xiàn)接口采用相同的高層信令和不同的物理層。由于UTRA TDD是作為WCDMA的補(bǔ)充，不能單獨(dú)組成蜂窩網(wǎng)絡(luò)，許多公司已經(jīng)放棄對(duì)UTRA TDD的開(kāi)發(fā)。現(xiàn)在TDD方式只有TD-SCDMA一種。

　　TD-SCDMA具有系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、尤其適合于傳輸非對(duì)稱(chēng)的IP業(yè)務(wù)等明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以前研制開(kāi)發(fā)UTRA TDD的一些國(guó)外大公司已開(kāi)始轉(zhuǎn)向TD-SCDMA。而在MC-CDMA中沒(méi)有TDD模式的標(biāo)準(zhǔn)，故TD-SCDMA必須同時(shí)能工作于兩種核心網(wǎng)。因?yàn)門(mén)D-SCDMA是在3GPP內(nèi)，基于MAP核心網(wǎng)制定的第二層和第三層協(xié)議的技術(shù)規(guī)范，要工作于IS-41核心網(wǎng)，必須聯(lián)合開(kāi)發(fā)兩種核心網(wǎng)之間的接口，關(guān)于這方面的研究開(kāi)發(fā)工作正在進(jìn)行。

　　3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要分為核心網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)兩大部分。完整的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是由兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織，即3GPP（3 Generation Partnership PRoject）和3GPP2根據(jù)ITU建議來(lái)完成的：由3GPP制定基于GSM MAP的核心網(wǎng)及基于DS-CDMA（即WCDMA FDD模式）和CDMA TDD的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；由3GPP2制定基于美國(guó)的IS-41的核心網(wǎng)和MC-CDMA（即DMA2000，F(xiàn)DD模式）的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

　　我國(guó)無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)組（CWTS）是國(guó)際電聯(lián)承認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化組織，也是上述兩個(gè)國(guó)際組織的成員。由于我國(guó)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，CWTS主要參加了3GPP的活動(dòng)。2000年3月，3GPP已經(jīng)提供Release99，有了一個(gè)基本文件，但迄今為止都還在修改和完善中（先后共通過(guò)了超過(guò)數(shù)千條修改）。R’99的要點(diǎn)如下：核心網(wǎng)方面：基于ATM的技術(shù)；無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)方面：完成了WCDMAFDD和TDD的空間接口標(biāo)準(zhǔn)。但并未完成ITU要求的將我國(guó)TD-SCDMA建議包涵在內(nèi)的有關(guān)問(wèn)題。

　　由于技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中將出現(xiàn)各種問(wèn)題，ITU要求兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織繼續(xù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改和更新。在3GPP內(nèi)，每年都將完成一個(gè)新版本。2000年主要完成第四版本（Release 4），于2001年3月通過(guò)。R’4的主要內(nèi)容為：在核心網(wǎng)方面，完成全I(xiàn)P的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)框架；在無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)方面，完成兩種TDD方式的整合（Integration）。即在同一套標(biāo)準(zhǔn)文件中，包括了高速率（碼片速率3.84Mcps、5MHz帶寬）和低速率（碼片速率1.28Mcps 1.6MHz帶寬）的TDD模式的整合。

二、TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的提出和形成

　　1998年信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院（大唐電信集團(tuán)）代表我國(guó)向國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）提出了第三代移動(dòng)通信TD-SCDMA（Time Division Duplex-Synchronous Codec Division Multiplex AcCSS）標(biāo)準(zhǔn)建議。1999年11月在芬蘭赫爾辛基舉行的國(guó)際電聯(lián)（ITU-R）會(huì)議上，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)提案被寫(xiě)入第三代移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)規(guī)范的建議中。2000年5月世界無(wú)線(xiàn)電行政大會(huì)正式批準(zhǔn)接納TD-SCDMA為第三代移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一（M.1457 IMT2000R-SPFC）。這是一百多年來(lái)我國(guó)第一次向國(guó)際上完整地提出自己的電信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建議，是我國(guó)電信技術(shù)的重大突破，標(biāo)志著在移動(dòng)通信技術(shù)方面已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

1．制訂TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)思想

（1）服從ITU對(duì)IMT2000陸地移動(dòng)通信RTT的基本要求

·支持業(yè)務(wù)的能力：在室內(nèi)、手持機(jī)和高速移動(dòng)的三種環(huán)境下，所能傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率：室內(nèi)2Mbps、手持機(jī)384kbps，高速移動(dòng)FDD方式64／144kbps，移動(dòng)速度達(dá)到500km/h、TDD方式64／144kbps，移動(dòng)速度達(dá)到120km／h；

·傳輸質(zhì)量：對(duì)于話(huà)音和視頻圖象業(yè)務(wù)數(shù)的誤碼率應(yīng)不超過(guò)10-3；對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)不超過(guò)10-6（根據(jù)具體業(yè)務(wù)要求而定）；

·全球無(wú)縫覆蓋；

·具有較高的頻譜利用率，即在有限頻譜資源條件下盡可能為更多的用戶(hù)服務(wù)；

·具有較好的經(jīng)濟(jì)性能。技術(shù)（設(shè)備）的復(fù)雜性，將直接影響到設(shè)備的制造成本和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能及可靠性。所以制訂第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，在保證通信質(zhì)量性能的前提下，盡可能地簡(jiǎn)化設(shè)備，降低成本，提高系統(tǒng)的性能／價(jià)格比。

（2）根據(jù)目前對(duì)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，IMT-2000在投入運(yùn)行后不久，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會(huì)超過(guò)話(huà)業(yè)務(wù)。而移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最主要部分將是不對(duì)稱(chēng)的IP業(yè)務(wù)。所以TD-SCDMA系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)應(yīng)該以不對(duì)稱(chēng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，同時(shí)兼顧話(huà)音、多媒體等對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)。

（3）擁有我國(guó)自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，占領(lǐng)移動(dòng)通信高科技的制高點(diǎn)。我們?cè)赥D-SCDMA系統(tǒng)中采用了國(guó)際上廣泛關(guān)注的新技術(shù)如智能天線(xiàn)、多用戶(hù)檢測(cè)、接力切換、同步CDMA和低碼片速率等，并擁有大量的專(zhuān)利權(quán)，使其關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手里。

（4）全面解決ITM-2000 RTT與3G IP核心網(wǎng)連接，構(gòu)成全I(xiàn)P的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。同時(shí)，針對(duì)我國(guó)和世界上許多國(guó)家當(dāng)前第二代移動(dòng)通信的實(shí)際情況，提出了從GSM到TD-SCDMA系統(tǒng)平滑演進(jìn)的技術(shù)方案。這樣既充分利用了當(dāng)前龐大的GSM網(wǎng)絡(luò)資源，又保護(hù)了營(yíng)運(yùn)商和廣大用戶(hù)的利益，具有較好的性能價(jià)格比。

2.TD-SCDMA建議的提出

　　TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)基礎(chǔ)起始于九十年代中期大唐集團(tuán)下屬的“北京信威通信技術(shù)有限公司”研制開(kāi)發(fā)的一套無(wú)線(xiàn)用戶(hù)環(huán)路（WLL）（國(guó)家“九五”重點(diǎn)攻關(guān)計(jì)劃的一部分）。我們稱(chēng)這套技術(shù)為SCDMA，其核心是一套TDD方式工作的、基于智能天線(xiàn)的同步CDMA系統(tǒng)，并用軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于智能天線(xiàn)（Smart Antenna）、同步CDMA（Synchronous CDMA）和軟件無(wú)線(xiàn)電（Software Radio）等技術(shù)英文的第一個(gè)字母均是“S”，故取名為SCDMA。該系統(tǒng)于1997年底開(kāi)發(fā)成功，智能天線(xiàn)和同步CDMA技術(shù)均獲得證明，為設(shè)計(jì)TD-SCDMA RTT打下了技術(shù)基礎(chǔ)。1998年我們按照ITU-R M.1225建議的一系列程序和規(guī)范，起草TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)得到中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通等公司的大力支持和幫助，該標(biāo)準(zhǔn)文件在我國(guó)無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)組（CWTS）最終修改完成后，經(jīng)原郵電部批準(zhǔn)，代表我國(guó)于1998年6月提交ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）和相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織。

3．TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的制訂

　　TD-SCDMA RTT建議的初稿尚不太完善，但一出現(xiàn)，就得到歐洲研究和關(guān)注TDD方式的西門(mén)子公司的高度重視。1998年底至1999年中，我們一方面在ITU內(nèi)吸取其他建議的優(yōu)點(diǎn)，完善高層信令。同時(shí)，與西門(mén)子公司等共同合作，對(duì)該建議進(jìn)行了大量修改和完善，主要是RTT的物理層方面，如：增加了中間碼（Midamble）、使用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)、重新修改了幀結(jié)構(gòu)、補(bǔ)充了大量鏈路層的計(jì)算機(jī)仿真等等，對(duì)各種技術(shù)的能力有了更深刻的理解。從1999年開(kāi)始，當(dāng)使3GPP內(nèi)上百家公司了解TD-SCDMA物理層技術(shù)的同時(shí)，在CWTS內(nèi)部認(rèn)真研究了高層信令的有關(guān)問(wèn)題，并得到中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商的大力支持。從而使TD-SCDMA RTT在各方面更為成熟。

4.標(biāo)準(zhǔn)的融合與完善

　　ITU希望各國(guó)的3G建議盡可能融合，使標(biāo)準(zhǔn)種類(lèi)盡量減少。TD-SCDMA融合的主要對(duì)象是UTRA TDD技術(shù)，從1999年起，在北京召開(kāi)了3次TDD融合會(huì)議，并在ITU討論確定此標(biāo)準(zhǔn)的融合在3GPP內(nèi)完成。從1999至2001年，在3GPP內(nèi)作了大量的融合工作，如何在保持TD-SCDMA特點(diǎn)的原則下，盡可能和3GPP融合。2001年形成的標(biāo)準(zhǔn)，主要表現(xiàn)在：空間接口的高層（L2和L3）盡可能與UTRA TDD和FDD保持一致。目前，主要差別在于無(wú)線(xiàn)資源管理部分，因?yàn)椴煌锢韺樱瑹o(wú)線(xiàn)資源差別是很大的；盡可能使CDMA物理層的基本技術(shù)相同，如數(shù)據(jù)的復(fù)接和分接、調(diào)制方式（QPSK）、擴(kuò)頻碼、信道編碼、交織等等；碼片速率和每載波帶寬取WCDMA的V3。即帶寬1.6MHz，碼片速率1.28Mcps；最終確定了幀結(jié)構(gòu)；確定了射頻參數(shù)；確定了使用共同的核心網(wǎng)及其接口標(biāo)準(zhǔn)。

　　通過(guò)近兩年的國(guó)內(nèi)外合作，于2001年3月，此融合成功，TD-SCDMA成為3GPP R’4的一個(gè)組成部分。從而形成了完整的TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。此版本在2001年6月發(fā)表后，原來(lái)研究開(kāi)發(fā)UTRA TDD的公司，紛紛放棄了對(duì)付TRAIDD的開(kāi)發(fā)而轉(zhuǎn)向TD-SCDMA。表明了TD-SCDMA具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。由于TD-SCDMA具備明顯的優(yōu)勢(shì)，國(guó)家對(duì)TD-SCDMA給予了極大的支持。TD-SCDMA先后被列為國(guó)家科技部“863”項(xiàng)目、信息產(chǎn)業(yè)部重大科技攻關(guān)項(xiàng)目和移動(dòng)通信專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目及國(guó)家計(jì)委“十五”產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目和北京市科委科技計(jì)劃項(xiàng)目，并于2002年1月30日以863課題驗(yàn)收最優(yōu)等級(jí)通過(guò)了中國(guó)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目C3G/863總體組的驗(yàn)收。

　　2002年2月，為業(yè)界所關(guān)注的第一次TD-SCDMA戶(hù)外移動(dòng)通話(huà)公開(kāi)演示會(huì)取得了圓滿(mǎn)的成功。10月25日，《中國(guó)第三代移動(dòng)通信頻譜規(guī)劃方案》出臺(tái)，TD-SCDMA獲國(guó)家政策面強(qiáng)勁支持。10月30日，“TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會(huì)”在人民大會(huì)堂隆重舉行。聯(lián)盟的成立標(biāo)志著TD-SCDMA得到了通信制造業(yè)的整體響應(yīng)，陣營(yíng)覆蓋了從系統(tǒng)到終端的完整產(chǎn)業(yè)鏈，被視為T(mén)D-SCDMA產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中又一重大里程碑。

　　大唐移動(dòng)近期將集中力量完成內(nèi)部試驗(yàn)網(wǎng)上TD-SCDMA系統(tǒng)的各種功能性業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)，并與運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在真實(shí)環(huán)境下驗(yàn)證TD-SCDMA的技術(shù)和應(yīng)用，完成手機(jī)產(chǎn)品原理樣機(jī)和芯片的開(kāi)發(fā)。大唐移動(dòng)目前也正在和一批國(guó)內(nèi)外具有實(shí)力的移動(dòng)通信企業(yè)進(jìn)行廣泛的合作，與國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商共同推動(dòng)TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)化。

----《移動(dòng)通信在線(xiàn)》