3G系統關鍵技術的研究摘要：第三代移動通信系統（3G）的目標主要是全球化、綜合化和個人化，可以提供各種各樣的更為豐富多彩的業務。在未來，隨著各種先進信息技術的融合，3G信息將是會有互相取長補短的功能。發展第三代移動通信系統在全球也形成共識，本文先分析了移動通信的發展趨勢，重點闡述了3G系統關鍵技術及其特點，并討論了3G在中國的應用，對未來移動通信系統做了展望。關鍵詞：3G系統功率控制分集接收智能天線OFDM技術課程設計的教學目的1）培養學生正確的設計思想，理論聯系實際的工作作風，嚴肅認真、實事求是的科學態度和勇于探索的創新精神。2）鞏固所學的移動通信技術知識，培養學生綜合運用所學知識與生產實踐經驗，分析和解決工程技術問題的能力，培養初步的獨立設計能力；3）掌握文獻資料的檢索與運用，并學會撰寫嚴謹流暢的設計文檔。1移動通信的發展趨勢第一代移動通信系統（如AMPS和TACS等）是采用FDMA制式的模擬蜂窩系統，其主要缺點是頻譜利用率低、系統容量小、業務種類有限，不能滿足移動通信飛速發展的需要。第二代移動通信系統（如采用TDMA制式的歐洲GSM/DCS1800，北美IS-54和采用CDMA制式的美國IS-95等）則是數字蜂窩系統。雖然其容量和功能與第一代相比有了很大的提高，但其業務主要限于話音和低速率數據（9.6kb/s），遠不能滿足新業務和高傳輸速率的需要。第三代移動通信系統簡稱3G系統，它最早是國際電聯（ITU-R）于1985年提出的，當時命名為未來公眾陸地移動通信系統(FPLMTS)。由于當時預期該系統在2000年使用，并工作在2000MHZ頻段，故于1996年正式改名為IMT-2000。根據IMT-2000系統的基本標準，第三代移動通信系統主要由4個功能子系統構成，它們是核心網（CN）、無線接入網（RAN）、移動臺（MT）和用戶識別模塊（UIM）。其中核心網和無線接入網是第三代移動通信系統的重要內容，也是第三代移動通信標準制訂中最難辦的技術內容。

第三代移動通信系統大致目標是全球化、綜合化和個人化。全球化就是提供全球海陸空三維的無縫隙覆蓋，支持全球漫游業務；綜合化就是提供多種話音和非話音業務，特別是多媒體業務；個人化就是有足夠的系統容量、強大的多種用戶管理能力、高保密性能和服務質量。23G標準國際電信聯盟（ITU）在2000年5月確定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX四大主流無線接口標準，寫入3G技術指導性文件《2000年國際移動通訊計劃》（簡稱IMT—2000）。CDMA是CodeDivisionMultipleAccess(碼分多址)的縮寫，是第三代移動通信系統的技術基礎。第一代移動通信系統采用頻分多址(FDMA)的模擬調制方式，這種系統的主要缺點是頻譜利用率低，信令干擾話音業務。第二代移動通信系統主要采用時分多址(TDMA)的數字調制方式，提高了系統容量，并采用獨立信道傳送信令，使系統性能大大改善，但TDMA的系統容量仍然有限，越區切換性能仍不完善。CDMA系統以其頻率規劃簡單、系統容量大、頻率復用系數高、抗多徑能力強、通信質量好、軟容量、軟切換等特點顯示出巨大的發展潛力。2.1W-CDMA也稱為WCDMA，全稱為WidebandCDMA，也稱為CDMADirectSpread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網發展出來的3G技術規范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術，它與日本提出的寬帶CDMA技術基本相同，目前正在進一步融合。W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商，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。該標準提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演進策略。這套系統能夠架設在現有的GSM網絡上，對于系統提供商而言可以較輕易地過渡。預計在GSM系統相當普及的亞洲，對這套新技術的接受度會相當高，因此W-CDMA具有先天的市場優勢。2.2CDMA2000CDMA2000是由窄帶CDMA(CDMAIS95)技術發展而來的寬帶CDMA技術，也稱為CDMAMulti-Carrier，它是由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現在成為該標準的主導者。這套系統是從窄頻CDMAOne數字標準衍生出來的，可以從原有的CDMAOne結構直接升級到3G，建設成本低廉。但目前使用CDMA的地區只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的，許多3G手機已經率先面世。該標準提出了CDMAIS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演進策。CDMA20001x被稱為2.5代移動通信技術。CDMA20003x與CDMA20001x的主要區別在于應用了多路載波技術，通過采用三載波使帶寬提高。目前中國電信正在采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMAIS95網絡。2.3TD-SCDMA全稱為TimeDivision-SynchronousCDMA(時分同步CDMA)，該標準是由中國大陸獨自制定的3G標準，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學技術研究院（大唐電信）向ITU提出。該標準將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當今國際領先技術融于其中，在頻譜利用率、對業務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優勢。另外，由于中國內的龐大的市場，該標準受到各大主要電信設備廠商的重視，全球一半以上的設備廠商都宣布可以支持TD—SCDMA標準。該標準提出不經過2.5代的中間環節，直接向3G過渡，非常適用于GSM系統向3G升級。2.4WiMAXWiMAX的全名是微波存取全球互通，又稱為802·16無線城域網，是又一種為企業和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。將此技術與需要授權或免授權的微波設備相結合之后，由于成本較低，將擴大寬帶無線市場，改善企業與服務供應商的認知度。2007年10月19日，國際電信聯盟在日內瓦舉行的無線通信全體會議上，經過多數國家投票通過，WiMAX正式被批準成為繼WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四個全球3G標準。33G系統的關鍵技術3.1功率控制技術3.1.1功率控制的基本概念功率控制技術是指在滿足網絡連通度BD235的前提下，通過節點功率控制或動態調整節點的發射功率，精簡節點間的無線通信鏈路，保留生成一個高效的數據轉發網絡拓撲結構，在保證網絡拓撲結構連通的基礎上，使得網絡中節點的能量消耗最小。典型的功率控制技術主要研究關鍵傳輸距離問題。3.1.2功率控制的作用因為CDMA系統是一個干擾受限系統，所有用戶共享頻段和空間時間，相對于某一個特定的用戶，其他所有用戶的功率跟背景干擾一起組成了噪音。基站跟手機之間的信息交互以幀為單位，為了保證控制一定的誤幀率FER水平，就必須保證幀信息到達對方的時候功率不能太弱，但是也不能太強，因為會給其他用戶造成干擾而降低系統容量。所以，功率控制就是要在保證FER的前提下，使每一個用戶都使用盡可能低的發射功率，而且使每一個用戶到達基站的功率都相等。3.1.3功率控制的應用情況的傳輸介質中。3.4.2OFDM技術的原理OFDM技術，實際上OFDM是MCM（Multi-CarrierModulation），多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾ICI。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。3.4.3OFDM技術的作用在向B3G/4G演進的過程中，OFDM是關鍵的技術之一，可以結合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術，最大限度的提高了系統性能。包括以下類型：V-OFDM，W-OFDM，F-OFDM，MIMO-OFDM，多帶-OFDM。OFDM中的各個載波是相互正交的，每個載波在一個符號時間內有整數個載波周期，每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊，這樣便減小了載波間的干擾。由于載波間有部分重疊，所以它比傳統的FDMA提高了頻帶利用率。在OFDM傳播過程中，高速信息數據流通過串并變換，分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸，每個子信道中的符號周期相對增加，這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的碼間干擾。另外，由于引入保護間隔，在保護間隔大于最大多徑時延擴展的情況下，可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環前綴作為保護間隔，還可避免多徑帶來的信道間干擾。3.4.4OFDM技術的應用情況2004年11月，根據眾多移動通信運營商、制造商和研究機構的要求，3GPP通過被稱為LongTermEvolution(LTE)即“3G長期演進”的立項工作。項目以制定3G演進型系統技術規范作為目標。3GPP經過激烈的討論和艱苦的融合，終于在2005年12月選定了LTE的基本傳輸技術，即下行OFDM，上行SC(單載波)FDMA。OFDM由于技術的成熟性，被選用為下行標準很快就達成了共識。而上行技術的選擇上，由于OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些設備商認為會增加終端的功放成本和功率消耗，限制終端的使用時間，一些則認為可以通過濾波，削峰等方法限制峰均比。不過，經過討論后，最后上行還是采用了SC-FDMA方式。擁有我國自主知識產權的3G標準——TD-SCDMA在LTE演進計劃中也提出了TD—CDM—OFDM的方案B3G/4G是ITU提出的目標，并希望在2010年予以實現。B3G/4G的目標是在高速移動環境下支持高達100Mb/S的下行數據傳輸速率，在室內和靜止環境下支持高達IGb/S的下行數據傳輸速率。而OFDM技術也將扮演重要的角色。4我國3G產業發展現狀2009年1月7日，中國工業和信息化部為中國移動、中國電信和中國聯通發放3張第三代移動通信牌照。中國移動使用我國具有自主知識產權的3G標準TD-SCDMA，中國電信獲得CDMA2000牌照，中國聯通獲得WCDMA牌照。2009年成為中國3G正式商用元年。

中國3G發展相對先進國家比較晚，2009年我國才正式邁進3G時代。在經濟危機低迷的狀態下，我國3G發展需要借助行業發展來拉動內需，同時刺激消費來實現經濟結構轉變，這對于3G來說，是一個莫大的挑戰。

未來全球3G市場將縱深發展，中國3G商用將在電信業務增長、移動寬帶發展、TD完善、運營市場均衡和共建共享五個方面全面推進。估計到2009年底，以大規模用戶放號為標志，中國通信業將全面進入3G時代，屆時3G將全面開始商用。2-3年后，3G用戶發展將進入高峰期，預計5年內將有一半的移動用戶成為3G用戶。中國的3G蛋糕非常之大，發展前景廣闊，中國3G發展也將極大地推動全球3G的發展。5總結通過此次對3G系統關鍵技術的研究，我進一步了解了移動通信系統的發展以及3G系統的標準和關鍵技術。3G系統的關鍵技術是系統能夠實現有效通信的重要保證，通過分析研究我掌握了關鍵技術在系統中的作用，及各關鍵技術在不同3G標準中的應用情況。隨著3G技術的快速發展，越來越多的傳統互聯網用戶開始使用移動互聯網服務，甚至于一些不用互聯網的用戶也開始享用移動互聯網服務。因為移動互聯網的出現正在極大的改變人們在信息時代的社會生活。移動音樂、手機游戲、視頻應用、手機支付、GPS定位等豐富多彩的移動互聯網應用正在飛速的發展。通過本次課程設計，不僅讓我鞏固了課堂所學知識，通過各種方式廣泛查閱相關資料，獨立、自主的進行設計及文檔的撰寫，還使我豐富了自己，做到理論與實際相結合，繼承與創新相結合，使自己懂的了許多相關知識，這樣不僅提高了自己，還擴展了自己的知識面，為以后學習和工作都奠