第三代移动通信系统的研究现状和发展趋势.doc

1 第三代移动通信系统的研究现状和发展趋势摘要本文介绍了第三代移动通信系统的研究现状, 分析和比较了分别以日本、美国和欧洲为主提出的 W-CDMA 、 CdmaOne 和 TD-CDMA 系统的技术特点,最后探讨了第三代移动通信系统的发展趋势。关键词第三代移动通信系统码分多址 IMT-2000 1 引言第三代移动通信系统是指能够满足国际电联提出的 IMT-2000/FPLMTS 系统要求的新一代移动通信系统。国际电联于 1995 年提出了 IMT-2000/FPLMTS 的评估标准, 对未来蜂窝移动通信系统提出了较详细的要求。 IMT- 2000 系统的基本特征有以下几点: 球范围设计的高度兼容性; MT- 2000 中的业务与固定网络的业务兼容; 2 质量; 机体积很小,具有全球漫游能力; 用的频谱为 885 MHz ~ 2025 MHz , 2110 MHz ~ 2200 MHz (共 230 MHz ) 1980 MHz ~ 2010 MHz , 2170 MHz ~ 2200 MHz (限于卫星使用) 动终端可以连接地面网和卫星网,可移动使用也可固定使用; 线接口的类型应尽可能得少, 而且具有高度的兼容性。从而可以看出未来的第三代移动通信系统要具有很好的网络兼容性, 用户终端可在全球范围内几个不同的系统间实现漫游,不仅要为移动用户提供话音及低速数据业务,而且要提供广泛的多媒体业务, 这就对无线接口提出了较高的要求。 ITU 已对 IMT-2000 的测试环境提出了具体要求,给 3 出了表征 IMT-2000 系统的最低限度的参数,包括:支持的数据率范围, 误码率要求, 单向的时延要求, 激活因子和业务量模型。根据 ITU 的要求, 目前各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案, 主要以日本 o 公司为首提出的 W-CDMA ;美国 Lucent 、 Motorola 等公司提出的 CdmaOne ;欧洲西门子、阿尔卡特等公司提出的 TD-CDMA 。总体来说, 在第三代移动通信系统中采用 CDM A 技术已达成共识, 但各自实现方案还有较大差别, 下面分别介绍并比较。 2 三种方案的特点(1) W-CDMA 系统由于欧洲的 GS M 系统已经在数字移动通信市场中占据了很大的份额,美国的窄带 CDMA 系统( IS-95 )也正在迅速赶上来, 而日本的第二代数字移动通信系统 PDC 仅限于国内使用, 无法推广到其它国家, 所以日本很早就开始从事第三代移动通信系统的开发工作, 分别提出了基于 TDMA (时分多址) 和基于 CDMA ( 码分多址) 的第三代移动通信系统, 4 希望在未来的市场中占据有利地位,尤其以 o 公司( NTT )的 W-CDMA 系统最有竞争力,目前 o 公司正在同爱立信、 Motorola 、 Lucent ,以及其它厂家合作,努力完善系统, 争取在 1998 年完成样机, 1999 年进行商业试验。 W- CDMA 系统无线接口的基本参数为扩频方式:可变扩频比( 4~ 256 )的直接扩频; 载波扩频速率: 4. 096 Mchip/s ; 每载波带宽: 5 MHz (可扩展为 10 MHz/20 MHz ); 载波速率: 16 kbit/s ~ 256 kbit/s 帧长度: 10 ms ; 时隙长度(功率控制组):0. 625 ms ; 调制方式: QPSK 5 功率控制:开环+自适应闭环方式(功控速率 kbit/s ) W- CDMA 系统中采用导频符号相干 RAKE 接收机技术, 解决了反向信道的容量限制问题, 每个无线帧长度为 10 ms , 分成 16 个时隙( time slot ), 每个时隙长度为 0. 625 ms ,在每个时隙的前部插入全“1”或全“0”的导频符号进行信道参数估计,这种方法在其它系统的调制中也有采用的, 但 W-CDMA 系统将从导频符号得到的衰落信道的振幅和相位信息, 作为 RAKE 接收机最大比值合并的加权系数, 取得了很好的效果。与 IS- 95 不同, W-CDMA 系统不采用 GPS 精确定时方式, 不同基站间不采用精确定时, 优点是摆脱了美国 GPS 系统的控制, 可采用较为自由的信道管理方式。缺点是需要快速实现小区搜索。自适应阵列天线技术可以增加系统容量,而干扰消除技术可以减少高速率用户对系统造成的干扰。虽然这两种技术在实际应用中还有许多问题尚未解决, 但日本正努力在 W-CDMA 系统中采用这两项技术。自适应阵列天线技术已经有很多文章论述过, 这里不再介绍。干扰消除技术实际上 6 是多用户检测技术的一种实现方式。采用 2~3 级干扰消除器,容量可增加 30 %。另外, W- CDMA 系统采用了精确的功率控制, 即采用