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第三代移动通信和TD-SCDMA

2010-10-20   来源:互联网   点击:
大唐电信科技产业集团 袁征 杨骅  移动通信产业的市场前景  移动通信自80年代发展以来,在市场和技术的驱动下发展迅速,已经历了第一代、第二代,现正向第三代发展。由于其使用的方便,用户激增。

大唐电信科技产业集团 袁征 杨骅


  移动通信产业的市场前景

  移动通信自80年代发展以来,在市场和技术的驱动下发展迅速,已经历了第一代、第二代,现正向第三代发展。由于其使用的方便,用户激增。以信息产业部最近的预测和国际上对中国市场的预测作依据,可得到1998年至2005年我国移动通信每年的新增用户数(将在1500万至2000万之间)和新增第三代移动通信用户数。由于900MHz频率资源不足和用户对数据业务的要求,当第三代移动通信从2002年进入市场,承担起GSM系统扩容的要求时,则上述市场的40%至60%为第三代移动通信设备的估计是完全可能的。如以上估计,我国在2005年前第三代移动通信的市场容量将可能超过200亿美元。

  而在国际上,特别是欧洲通信界在最近几年,对第三代移动通信的市场进行了大量预测,其主要依据为:
  在欧洲范围内,大约在2005至2010年期间,移动通信用户数将超过普通有线电话用户。

  从2000年起,Internet用户数将极大的增加,甚至超过人口数,故从2002年以后,第三代移动通信用户数将急剧增长。

  根据国外估计,欧洲移动通信用户数大约占全世界移动通信用户总数的20%左右,也就是说,全世界在2005年,将可能有超过10亿的移动通信用户,其中大约2亿是第三代移动通信用户;到2010年,全世界将可能有18亿移动通信用户,而第三代移动通信用户将超过10亿。据此可估计出从2002年到2010年共9年间,第三代移动通信产品的市场总容量大约为6,000亿美元,或5万亿人民币。如此诱人的市场前景,必然引起了国际电信业在第三代移动通信领域内的新一轮竞争。

  第三代移动通信的基本要求和特点

  移动通信的发展经历了第一代模拟系统、第二代数字系统,现正向第三代多媒体系统发展。

  第一代模拟系统自80年代开始发展,预计将使用到21世纪初,共有5000万用户。该系统由于技术落后,标准不统一,使用时话音质量差,漫游范围有限,因此,已逐步进入淘汰倒计时。

  第二代数字系统自90年代开始发展,预计将使用到2010年左右,将有4亿用户。其主要制式有:GSM、IS-95CDMA、IS136、TDMA/CDMA数字无绳电话和WLL。该系统标准化工作较完善,可在全球较大范围内实现漫游,其性能基本满足了话音通信的要求,能提供低速数据(64kbit/s)业务,在频率资源允许的情况下,在2005年或2010年前仍将继续发展。但由于其技术的局限性,存在着话音质量仍不理想、数据传输率低、频谱利用率不高等问题。

  随着全球经济发展、信息化社会及通信设备移动性和个人化的要求以及Internet的异军突起等等,有限频谱资源和人口集中的矛盾、第二代技术体制与非话业务快速增长需求的矛盾日益突出,人们对第三代移动通信的呼唤愈来愈烈,对其要求也越来越清晰。国际电联组织专家组,在充分研究了频谱利用率、设备成本、组网能力、可能提供的业务以及技术先进性等困扰第二代移动通信发展的问题后,提出了第三代移动通信的最低要求ITU-R M.1225建议,其具体要求如下:

  1.四种工作环境下提供数据业务的要求

A.移动卫星

B.高速移动:FDD,500km/h;TDD,120km/h,64~144kbit/s

C.室内外步行:30km/h,384kbit/s(手持机环境)

D.室内固定用户:3km/h,2Mbit/s

2.全球无缝覆盖

3.主要业务要求

A.提供高质量话音

B.电路交换和包交换数据的高质量传输

C.提供增值业务和智能网业务

  4.和第二代移动通信系统兼容

  综上所述,可得出第三代移动通信的主要特点如下:

  是从现有第二代移动通信演进和发展而来,并不是完全重新建设一个移动通信网。

  初期主要业务仍然是话音业务,数据业务将逐渐增加。

  数据业务将主要是Internet所需要的不对称的、基于包交换(IP)的业务。

  最主要达到的目标为全球漫游、高频谱利用率(解决全世界存在的系统容量问题)、低价格(设备和服务)以及满足通信个人化的要求。

  目前,在第三代移动通信发展中,主要有FDD(频分双工)与TDD(时分双工)两种工作方式的系统。根据两种工作方式技术特点的不同,预计在第三代移动通信网中,将使用移动卫星实现全球覆盖,使用FDD提供大区制对称业务,在城市及近郊区使用TDD系统,用多模终端实现漫游。

  我国的第三代移动通信系统TD-SCDMA


  技术创新是现代企业最重要的事。在移动通信产业,拥有自己的知识产权是至关重要的。在第二代移动通信系统中,我们没有自己的专利,仅仅有自己的产品设计,故在国际竞争中不得不处于比较困难的境地。在面临第三代移动通信这一场新的竞争中,发挥中国人的聪明才智,形成自己专利和完整的知识产权就是我们的战略方针。信息产业部电信科学技术研究院自90年代中期开始为加入第三代移动通信的竞争做准备,1997年至1998年,有了两个方面的主要成果:在无线接入技术方面,发明了SCDMA技术,形成了SCDMA无线用户环路系统产品,达到国际领先水平;另一方面,在移动通信网络设备方面,开发成功了GSM和CDMA(IS-95)等第二代移动通信交换系统和GSM及DCS1800系统的无线基站和基站控制器,并都形成了产品,通过了现场试验,1999年开始大规模生产并供应市场。以上技术基础使得我国在国际电联有了自己的发言权,使得中国参预国际竞争成为可能。

  根据ITU的要求和原邮电部的准备,我国于1998年6月底向国际电联提交了我国对IMT2000无线传输技术(RTT)的建议,目前我国的第三代移动通信标准TD-SCDMA,已经成为ITU 关于IMT 2000建议的一个组成部分,我国终于拥有了具有知识产权的第三代移动通信国际标准。

  在上述背景下,总结我国科研产业界在移动通信领域的成功经验和失败教训,面对前述市场前景,大唐踏上了我国第三代移动通信系统TD-SCDMA产品开发艰难而光荣的征程。

  TD-SCDMA系统采用时分双工(TDD)、TDMA/CDMA多址方式工作,基于同步CDMA、智能天线、多用户检测(JD)、正交可变扩频系数、Turbo编码技术、ODMA等新技术,工作于2010MHz到2025MHz。

其主要优势是:

A.上下行对称,利于使用智能天线、多用户检测、CDMA等新技术;

B.可高效率地满足不对称业务需要;

C.简化硬件,可降低产品成本和价格;

D.便于利用不对称的频谱资源,频谱利用率大大提高;

E.可与第二代移动通信系统兼容。

该系统基于GSM网络,使用现有的MSC,对BSC只进行软件修改,使用GPRS技术。它可以通过A接口直接连接到现有的GSM移动交换机以支持基本业务、通过Gb接口支持数据包交换业务。

  TD-SCDMA 系统基站采用高集成度、低成本设计,采用TD-SCDMA 的物理层和基于修改后的GSM二、三层。并支持基本的GPRS业务。

基站的主要特点是:

A.3载波设计,每载波带宽1.6MHz,共占用5MHz带宽;

B.低中频数字合成技术解决多载波的有关问题;

C.公用一套智能天线系统;

D.公用射频收发信机单元;

E.基于软件无线电的基带数字信号处理技术;

F.低功耗设计,每载波基站耗电不超过200W;

G.高可靠性和可维护性。

TD-SCDMA系统采用双频双模(GSM 900 和TD-SCDMA)终端,支持TD-SCDMA系统内切换,并有支持TD-SCDMA到GSM系统的切换。在TD-SCDMA系统覆盖范围内优先选用TD-SCDMA系统,在TD-SCDMA系统覆盖范围以外采用现有的GSM系统。

终端的主要特点为:

A.有6个发射功率等级;

B.双频双模:900MHz-GSM,2000MHz-TD-SCDMA;

C.使用GSM SIM卡;

D.话音编译码:GSM/3G,8kbit/s;

E.配备数据接口或大尺寸LCD显示屏幕;

F.尺寸和价格:手持机和GSM/DCS1800双频手持机相当;

G.固定台及车载台:多载波工作,外接天线,提供384kbit/s至2Mbit/s业务,具有较大尺寸LCD显示屏幕。

  TD-SCDMA系统于2000年底完成样机开发,并进行现场试验。2002年前后,将提供市场。
  TD-SCDMA系统的使用不需立即重新建设一个第三代移动通信网络,而是在已有的第二代(如GSM)网络上,增加TD-SCDMA设备即可。考虑我国GSM网络的现状,可分阶段完成移动通信向第三代移动通信网络的过渡。首先,基站在用户密度大的地区首先应用,解决GSM容量不足问题。系统设备价格(平均每用户价格)将比用GSM扩容降低至少20%。与GSM系统同基站安装,不需基建投资;其次,双频双模终端,在TD-SCDMA网络覆盖不到的地方使用GSM基站,使用户没有局部覆盖的感觉。双频双模手持机的价格和现在GSM双频手持机相当。在向第三代网络过渡时,GSM无线基站完全可以继续使用,不致于有越来越大的第二代系统的包袱。

  因此,移动通信系统向第三代发展过程中,具有独立知识产权的TD-SCDMA移动通信系统是首选。研究开发IMT2000并形成产业,对我国移动通信产业的形成,是十年一遇的机遇,而开发以我国自己技术为主的TD-SCDMA系统是能否成功的关键。

----《通信世界》

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