劉 麒 孫玉萍 袁世杰/上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

2009年年初，3G牌照正式發(fā)放，中國三大運營商中國電信、中國移動、中國聯(lián)通分別獲得了相應(yīng)的3G頻段，3G網(wǎng)絡(luò)開始廣泛滲透到各個行業(yè)與領(lǐng)域，同時越來越多的人開始使用3G手機。3G技術(shù)的性能特點成為各界所關(guān)注和熱議的焦點。本文概述3G通訊技術(shù)及相關(guān)通訊終端設(shè)備的認證。

1 3G移動通信技術(shù)的基本特征

第三代移動通信技術(shù)，即國際電信聯(lián)盟(ITU)定義的IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000），俗稱3G，是3rd Generation的縮寫。它的最主要的目標(biāo)和特征為：

（1）全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一制式，全球無縫漫游

在3G概念提出的很多年里，也有一些持懷疑態(tài)度的國家和地區(qū)，特別是美國頻段與ITU的沖突，使得全球統(tǒng)一頻段的目標(biāo)無法完全實現(xiàn)，但是中國、歐洲、日本、韓國和絕大多數(shù)國家及地區(qū)目前規(guī)劃的頻段和ITU的基本一致。在2000年世界無線電大會（WRC）上又確認了新的頻段，將目前2G采用的800/900 MHz和1800/1900 MHz頻段均納入3G頻段，稱為WRC－2000確認頻段，同時又增加了2500 MHz～2690 MHz頻段。詳見圖1。

從圖中不難看出，由于2500 MHz以下頻段，各個國家都分配了不同的通訊技術(shù)，只有2500 MHz～2690 MHz還未被使用，可以有望實現(xiàn)全球統(tǒng)一。

（2）高頻譜效率

增加頻率效率，減小系統(tǒng)等待時間，更低終端功耗，提高小區(qū)覆蓋，增加范圍。

（3）支持移動多媒體業(yè)務(wù)，即室內(nèi)環(huán)境支持2 Mbps、步行/室外到室內(nèi)支持384 kbps、車速環(huán)境支持144 kbps等，這三個環(huán)境的三個數(shù)據(jù)速率是評估是否滿足3G技術(shù)最直接的定量標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 各國3G頻譜分配圖

2 3G移動通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀

第三代移動通信系統(tǒng)是國際電信聯(lián)盟在1985年首先提出的，當(dāng)時被稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)，即FPLMTS。1996年國際電信聯(lián)盟正式將其更名為全球移動通信系統(tǒng)IMT－2000，即工作在 2000 MHz頻段（1885 MHz～2025 MHz，2110 MHz～2200 MHz），最高業(yè)務(wù)速率可達 2000 kbps，并在2000年左右商用的系統(tǒng)。同時，ITU針對3G規(guī)定了5種陸地?zé)o線通訊技術(shù)：

① IMT-2000 CDMA DS（CDMA直接擴頻技術(shù)），WCDMA采用此技術(shù)；

② IMT-2000 CDMA MC（CDMA多載波技術(shù)），CDMA2000采用此技術(shù)；

③ IMT-2000 CDMA TD(寬帶時分多址技術(shù)),包括我國自主研發(fā)的TD-SCDMA采用此技術(shù)；

④ IMT-2000 TDMA SC（CDMA單載波技術(shù)），UWC-136（Universal Wireless Communications）使用的技術(shù)；

⑤ IMT-2000 FT(頻分多址技術(shù))，DECT使用此技術(shù)。

基于上述技術(shù)而發(fā)展的WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA成為國際上最具代表性的主流通訊技術(shù)，其中CDMA2000和WCDMA屬于FDD方式，即系統(tǒng)的上、下行頻段分開。TD-SCDMA屬于TDD方式，即系統(tǒng)的上、下行工作于同一頻率，但不同的時間間隙。

1) WCDMA技術(shù)研究現(xiàn)狀

WCDMA：即Wideband Code Division Multiple Access，意為寬頻碼分多址，其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。該系統(tǒng)通過直接架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上就能實現(xiàn)WCDMA網(wǎng)絡(luò)的升級，它以GSM MAP為核心網(wǎng)，UTRAN（Universal Telecommunication Radio Access）為無線接口的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由3GPP負責(zé)制定（第三代合作伙伴計劃3GPP，是由歐洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、韓國的TTA以及美國的T1在1998年底發(fā)起成立的3G標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范機構(gòu)），它采用3.84 Mcps的碼片速率，可在5 MHz帶寬內(nèi)，分別在快速移動、步行和慢速移動及靜止的環(huán)境下，提供144 kbps、384 kbps和2 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率,其增強型技術(shù)HSPA(High Speed Package Access)則可實現(xiàn)10 Mbps以上的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。功率控制技術(shù)是CDMA系統(tǒng)的一項核心技術(shù)，由于它采用基于信干比（SIR）的快速內(nèi)環(huán)閉環(huán)、開環(huán)、基于誤幀率（FER）的外環(huán)閉環(huán)三種功率控制方式，并且功率控制速率達到1500次/s，控制步長可在0.25-4 dB范圍內(nèi)可變，使得移動產(chǎn)品具有很強的抗多路徑衰落的能力，并且能有效調(diào)整和控制待機與工作的發(fā)射功率，降低功耗。

2) CDMA2000技術(shù)研究現(xiàn)狀

CDMA2000: 即 Code-Division Multiple Access 2000, 意為碼分多址2000,也稱為CDMA Multi-Carrier，其支持者主要以美國高通北美公司為主，摩托羅拉、朗訊和后來加入的韓國三星等都有參與。CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)是由IS-95A/B標(biāo)準(zhǔn)演進而來的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，因此該系統(tǒng)可以從原有的CDMA One結(jié)構(gòu)直接升級，建設(shè)成本低廉。該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由3GPP2負責(zé)制定（第三代合作伙伴計劃3GPP2，是由美國TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韓國的TTA在1999年初發(fā)起成立的3G標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范機構(gòu)），它含有多種載波模式CDMA2000 1x、3x、6x、9x、12x等，1x表 示 1個 1.25MHz帶寬的載波，并采用 1.2288Mcps的碼片速率。目前CDMA2000 1x按技術(shù)發(fā)展可分為0、A、B、C和D及其增強型技術(shù)五個版本，其中C和D版本又稱EV-DV(evolution-Data and video)，增強型技術(shù)即高速分組數(shù)據(jù)HRPD，又稱CDMA2000 1x EV-DO。CDMA2000 1x EV-DO 從版本0發(fā)展到現(xiàn)在的版本C，可以實現(xiàn)下行峰值3.1Mbps的速率，它是專門針對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的技術(shù)，不支持話音，但通過HRPD與前期版本的技術(shù)結(jié)合，比如在CDMA2000 1x版本B的技術(shù)基礎(chǔ)上增加新的載波來支持HRPD，就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音雙業(yè)務(wù)模式。CDMA2000采用的功率控制技術(shù)與WCDMA類同，功率控制速率最高為800次/s，控制步長在0.25-1 dB可變。CDMA2000目前一共定義了17個通訊頻段，不同國家應(yīng)用了不同的通訊頻段。

3) TD-SCDMA技術(shù)研究現(xiàn)狀

TD-SCDMA: 即Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access,意為時分-同步碼分多址,是由我國信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院提出，與德國西門子公司聯(lián)合開發(fā)，該系統(tǒng)可以從原有的GSM結(jié)構(gòu)直接升級而成，而且設(shè)備成本低。TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)由3GPP組織制訂，它采用時分雙工（TDD）、時分碼分多址方式工作，并采用1.28 Mcps的碼片速率, 它的增強型技術(shù)TD-HSDPA，可在1.6 MHz載波帶寬內(nèi),實現(xiàn)下行峰值2.8 Mbps的速率。不同于前兩個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的功率控制技術(shù)，它采用的開環(huán)與慢速閉環(huán)功率控制，控制速率最高為200次/s。相比與WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)，TD－SCDMA網(wǎng)絡(luò)是TDD和CDMA、TDMA技術(shù)的完美結(jié)合，有很好技術(shù)優(yōu)勢：第一個優(yōu)勢，它運用時分-同步碼分多址技術(shù)，上、下行鏈路采用同一頻率，并自由調(diào)整上下鏈路占有的工作時隙，因而能節(jié)省未來緊張的頻率資源，特別對上下行傳輸不對稱，不同傳輸速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說它更能顯示出其優(yōu)越性。圖2為我國3G頻率資源分配圖。其中中國電信獲得的CDMA2000頻段是（1920-1935）MHz（上行）和（2110-2125）MHz（下行）；中國聯(lián)通獲得的WCDMA頻段是（1940-1955）MHz（上行）和（2130-2145）MHz（下行）；中國移動獲得的TD -SCDMA頻段是（1880-1920）MHz和（2010-2025）MHz，由于它不需要占用上下行兩個頻段，在1.6 MHz載波帶寬內(nèi)可同時進行上下行語音和數(shù)據(jù)傳輸，故不管是語音還是數(shù)據(jù)的頻譜利用率都大大提高。第二個優(yōu)勢，獨特的智能天線技術(shù)，運用排列的天線陣元，跟蹤正在通訊的移動終端，自動調(diào)整基站的發(fā)射功率，達到減少系統(tǒng)干擾，降低多徑干擾，從而提高了系統(tǒng)容量。第三個優(yōu)勢，TD-SCDMA軟件無線技術(shù)能利用軟件修改硬件，在設(shè)計、測試方面非常方便，不同系統(tǒng)間的兼容性也容易解決。

圖2 中國3G頻譜分配圖

3 3G移動通信技術(shù)的發(fā)展演進

第三代移動通信系統(tǒng)不同于以往的第一代模擬制式手機（1G），第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機（2G），它是將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)，該技術(shù)的演進主要有三條路徑（圖3），其一是從第二代的 CDMAONE到CDMA2000 1X，再到第三代的CDMA2000 1X EV-DO。其二是從第二代的GSM到GPRS，再到第三代的WCDMA及增強型的HSPA。以上是移動通信技術(shù)演進的兩個主流路線，也是占世界絕大多數(shù)移動通信市場的路線。其三是我國以TD-SCDMA為主制定的3G演進技術(shù)路線，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，它也是通過GSM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)擴容升級而成的。近期，第三代移動通信系統(tǒng)的升級技術(shù)如UMB（Ultra-Mobile Broadband）,LTE(Long Term Evolution)等已經(jīng)成為世界通訊領(lǐng)域新的增長點，相信不久的將來，未來第四代移動通訊技術(shù)IMT-Advanced必將在全球通訊領(lǐng)域產(chǎn)生新的變革。

圖3 3G移動通信技術(shù)的發(fā)展演進

4 3G移動通信終端的國際認證要求

了解3G移動通信終端的國際認證要求，就能提早進入銷售市場，占得先機。表1為各國制定的3G手機的認證檢測標(biāo)準(zhǔn)：

表1 各國3G手機的認證標(biāo)準(zhǔn)

除了上述認證外，部分歐洲運營商希望廠商符合GCF規(guī)定的認證要求，GCF是由歐洲運營商和手機供應(yīng)商發(fā)起成立的機構(gòu)，主要目的是提供協(xié)調(diào)一致的一致性測試標(biāo)準(zhǔn)，它定義的測試體系很好地保證了手機的射頻性能指標(biāo)，使得成員運營商都認可GCF 的認證標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的測試項目包括：射頻測試，協(xié)議，音頻，SIM卡，OTA等。類似的北美運營商也希望廠商符合PTCRB（PCS認證委員會）規(guī)定的認證要求。

5 結(jié)語

綜上所述，3G通訊技術(shù)已經(jīng)被各個國家廣泛應(yīng)用，全球3G產(chǎn)業(yè)已經(jīng)掀起了一輪新的發(fā)展高潮?？梢灶A(yù)見，隨著全球3G用戶的不斷高速增長，3G業(yè)務(wù)將形成多種多樣的服務(wù)模式，進一步向人們的工作和生活滲透。中國作為全球最大的手機用戶市場，市場競爭尤其激烈，要想占有一席之地，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，還應(yīng)不斷推出具有優(yōu)異性能的新產(chǎn)品。

[1] European Telecommunications Standards Institute，3GPP TS 34.108[S]. France: ETSTI, 2009.

[2] European Telecommunications Standards Institute，3GPP TS 34.124[S]. France: ETSTI, 2010.

[3] 沈嘉, 杜瀅. 3G技術(shù)演進及標(biāo)準(zhǔn)化進展[M]. 黑龍江省通信管理局，2003.

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[6] 李小文、李貴勇、陳賢亮等. TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)、信令及實現(xiàn)[M].北京人民郵電出版社， 2003.