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第三代移动通信系统

       国际电联(ITU)于1985年提出第三代移动通信系统标准,1996年统称为IMT-2000,其原意是把世界上的所有移动通信标准于2000年左右统一为全球唯一技术标准。但由于种种原因,最终形成了三个国际标准,即欧洲的WCDMA、美国的cdma2000和中国的TD-SCDMA标准。
IMT-2000的目标
1. IMT-2000的目标
       (1) IMT-2000解决的第一个问题:无线频率
       由于电磁波谱是有限资源,因此作为信号承载的频率必须统筹安排。IMT-2000的目标之一就是统一频率,满足系统的无线兼容问题。IMT-2000的核心频带是在世界无线大会WARC'92上规定的1885~2025 MHz/2110—2200MHz(其中980—2010MHz/2170-2200MHz为卫星通信频段),以满足全球互连互通的需要。
       (2) IMT-2000解决的第二个问题:无线传输方案(RTT)
       RTT是充分利用频谱效率的关键所在.也是各种无线电技术的主要区别之处。国际电联对各候选方案进行了评估和协调融合工作,希望形成一个统一的技术标准,或易于在终端上实现不同的技术标准。
       (3) IMT-2000解决的第三个问题:网络的拓展性
       网络技术在不断发展,因此保持网络的后向兼容是明智之举。由于现存的网络已耗巨资,人们确保IMT2000网络和现行的网络互连互通,才能保护广大的用户、运营商以及制造商的利益,并获得广泛的支持«IMT-2000在网络构造上充分考虑了现有网的发展和今后的拓展性能。
(4)IMT-2000业务目标
        全球漫游;与现存网络互连(公众、专用、商业、居民、本地环路、蜂窝、卫星、无绳等);虚拟本地网环境;提供多媒体服务;数据速率达到2Mbit/s;具备QoS保证;支持分组数据;兼容各种用户设备(个人便携终端、特殊移动终端、标准PSTN/ISDN终端等);将无线接入和网络独立出来,建立IMT-2000大家族的概念,即家族成员可以实施按需分配功能模块。
CDMA
2. 第三代移动通信系统的关键技术
       可以看到,第三代移动通信系统的三个标准(WCDMA.cdma2000,TD-SCDMA)都釆用CDMA多址方式,以扩频方式占用宽信道.降低了频率复用系数,同时釆用较2G系统更为先进的通信技术,满足了ITU对3G系统的要求,其关键技术如下:
(1) 高效信道编译码技术
       信道编码和交织依赖于信道特性和业务需求。不仅对于业务信道和控制信道采用不同的编码和交织技术,而且对于同一信道的不同业务也采用不同的编码和交织技术。
       Turbo码是1993年由C.Berrou等人提出的一种新型编码,它具有接近香农极限的纠错性能。成为通信领域倍受瞩目的一项新技术。
        在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Turbo码两种纠错编码。在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用Turbo码以利于其优异的纠错性能;考虑到Turbo码译码的复杂度、时延的原因,在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码,在其他逻辑信道中也使用卷积码。
(2) 智能天线技术
       无线覆盖范围、系统容量、业务质量、阻塞和掉话等问题一直困扰着蜂窝移动通信系统。采用智能天线阵技术可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质量。智能天线阵(Intel¬ligentAntennaArrays,又称AdaptiveAntennaArrays)技术是基于自适应天线阵列原理,利用天线阵列的波束合成和指向,产生多个独立的波束,自适应地调整其方向图以跟踪信号变化;对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号,提高接收信号的载干比(C/Z),以增加系统的容量和频谱效率。其特点在于以较低的代价换得无线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和掉话等性能的显著提高。智能天线阵在干扰和噪声环境下,通过其自身的反馈控制系统改变辐射单元的辐射方向图、频率响应以及其他参数,使接收机输出端有最大的信噪比。
智能天线技术
(3) 多用户检测和干扰消除技术
       对于CDMA系统,从理论上讲,如果能消去用户受到的多址干扰.就可以提高容量。多用户检测的基本思想是把所有用户的信号都当作有用信号,而不是当作干扰信号。在小区通信中,每个移动用户与一个基站通信,移动用户只需接收所需信号,而基站必须检测所有的用户信号,因此移动用户只有自己的扩频码,而基站需要知道所有用户的扩频码。由于移动用户受到复杂度的限制(如尺寸、重量等),多用户检测目前主要用于基站。但是基站只有本小区用户的扩频码,相邻小区的干扰仍会降低多用户检测的性能。无线信道是多径信道,可以在多用户检测前端用RAKE类型的结构解决多径问题。
(4)向全IP网过渡
       现有的GSM的电路交换正在向支持GRPS的分组交换网过渡。3G的应用和服务将在数据速率和带宽方面提出更多的要求,如果想满足高流量等级和不断变化的需求,唯一的办法是过渡到全IP网络。它将真正实现话音和数据的业务融合;移动IP的目标是将无线话音和无线数据综合到一个技术平台上传输,这一平台就是IP协议。未来的移动网络将实现全包交换。包括话音和数据都由IP包来承载,话音和数据的隔阂将消失。
       全1P网络可节约成本,提高可扩展性、灵活性和使网络运作更有效率等。支持Ipv6,解决IP地址的不足和移动IP。由于IP在移动通信中的引入,将改变移动通信的业务模式和服务方式。基于移动IP技术,为用户快速、高效、方便地部署丰富的应用服务成为可能。
3.IMT-2000无线传输技术
       在IMT-2000无线传输技术标准化过程中,成立了两个标准化协调组织,即3GPP和3GPP2,分别对WCDMA和cdma2000进行融合。IMT-2000的无线接口的技术分类如表10.1所示。
表10.1IMT-2000无线传输技术分类
无线传输技术分类
      IMT-2000空中接口标准是由多种标准组合成的一个混合标准。在这个混合型的物理接口标准中,除保留了一个TDMA的标准UWC-136外,主要是对CDMA技术的标准进行了大量的工作。标准中主要的陆地标准都是基于CDMA技术的。表10.2中列出了它们的主要技术参数。
表10.2IMT-2000中CDMA技术各项标准的主要物理层参数