1.1 移動通信網絡技術

1.1.1 概述

移動通信網絡以手機作為主要的接入設備，網絡建設一般采用蜂窩式解決方案。到目前為止，移動通信網絡按照其發展可以分為第一代、第二代和第三代移動通信技術。第一代移動通信技術基于模擬的FDMA技術，已經被淘汰。隨著移動通信技術的發展，又出現了2G、2.5G、3G，甚至4G移動通信技術。

其中，2G移動通信網絡主要是指GSM技術，而2.5G移動通信網絡主要是指GPRS移動通信技術，它是基于GSM系統的無線分組交換技術，是作為現有GSM網絡向第三代移動通信演變的過渡技術。第三代移動通信技術也就是通常所說的3G，是指將無線通信與Internet等多媒體通信結合的新一代移動通信系統，它主要是基于CDMA技術的。第四代移動通信技術4G與3G相比，除了通信速率大大提高外，還可以借助IP進行通話。4G是為未來的無線通信提供服務的，國際電聯的無線部門ITU-R負責4G的標準化工作。

由于人們對移動通信業務的追求已從單純的語音業務擴展到多媒體業務，頻譜資源顯得日益緊張，因此追求盡可能高的頻譜利用率已經成為一個充滿挑戰的課題。這種挑戰促使人們努力開發高效的編碼、調制及信號處理技術來提高無線頻率的利用率。

1.1.2 第三代移動通信技術

第三代移動通信系統是國際電信聯盟（ITU）在1985年首先提出來的，當時被稱為未來公眾陸地移動通信系統（Future Public Land Mobile Telecommunication Systems，FPLMTS）。目前國際上承認的3G標準有三個：歐洲的WCDMA、美國的cdma2000和中國的TD-SCDMA。

在移動通信技術中，cdma2000和WCDMA都采用FDD標準，而TD-SCDMA采用TDD標準。因此將cdma2000與WCDMA合為一類，TD-SCDMA單獨列為一類。通常，FDD標準是移動通信的主流技術，但第三代移動通信技術將提供Internet接入等不對稱業務，所以TDD標準有著明顯的優勢，也越來越受到廣泛的重視。

1.1.3 WCDMA與cdma2000的比較

WCDMA和cdma2000均滿足IMT-2000提出的全部技術要求：支持高比特多媒體業務、分組數據和IP接入等。這兩種系統的無線傳輸技術均基于DS-CDMA作為多用戶接入技術。WCDMA和cdma2000在技術先進性和發展成熟度上各具優勢：

① WCDMA使用的帶寬和碼片速率（3.84 Mc/s）是cdma2000 1X的3倍以上，因而能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷，也改善了接收機解決多路徑效應的能力。

② WCDMA在小區站點使用異步基站，而cdma2000基站則通過GPS實現同步，這將造成室內和城區部署的困難。

③ 由于支持CDMA 1xEV-DO的TDM接入系統采用共享時分復用下行鏈路，它具有固定時隙，因此cdma2000物理層兼容性較差。

④ WCDMA較cdma2000能夠更加靈活地處理語音和數據混合業務。

⑤ WCDMA進行功率控制的速度是cdma2000的2倍，因而能保證更好的信號質量，并能支持更多的用戶。

⑥ cdma2000的導頻信道大約占下行鏈路總傳輸功率的20%，WCDMA只需占10%，因而可以節省更多公用信道開銷。

⑦ 在混合語音和數據流量方面，WCDMA的系統性能比cdma2000表現更加出色，從技術角度上講，WCDMA具有一定的優勢。GSM向3G過渡的最佳途徑就是由GPRS過渡到WCDMA。

1.1.4 TD-SCDMA與WCDMA和cdma2000的比較

TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）的中文含義為時分同步碼分多址接入。TD-SCDMA系統是TDMA和CDMA兩種基本傳輸模式的靈活結合，是由中國無線通信標準化組織（China Wireless Telecommunications Standard group，CWTS）提出并得到ITU通過的3G無線通信標準。該標準采用時分雙工（TDD）、TDMA/CDMA多址方式工作，并且采用了智能天線、軟件無線電、聯合檢測、接力切換等一系列高新技術。TD-SCDMA具有以下優勢：

① 頻譜利用率高。TD-SCDMA采用TDD方式、CDMA和TDMA相結合的多址技術，在傳輸中很容易針對不同類型的業務設置上、下行鏈路轉換點，因而可以使得頻譜利用率更高。

② 支持多種通信接口。TD-SCDMA同時滿足多種接口要求，基站子系統既可作為2G和2.5G的GSM基站的擴容，又可作為3G網中的基站子系統，能同時兼顧當前的需求和將來的發展。

③ 頻譜靈活性強。TD-SCDMA通信系統頻譜靈活性強，僅需單一1.6 MHz的頻帶就可提供速率高達2 MHz的3G業務需求，而且非常適合非對稱業務的傳輸。

④ 系統性能穩定。TD-SCDMA收/發在同一頻段上，上行鏈路和下行鏈路的無線環境一致性很好，更適合使用新興的智能天線技術；利用CDMA和TDMA結合的多址方式，便于采用聯合檢測技術，能減少干擾并提高系統的穩定性。

⑤ 與傳統系統兼容性好。TD-SCDMA支持現存的覆蓋結構，信令協議可以后向兼容，網絡不必引入新的呼叫模式，就能夠實現從現有的通信系統到下一代移動通信系統的平滑過渡。

⑥ 系統設備成本低。TD-SCDMA上下行工作于同一頻率，對稱的電波傳播特性便于智能天線的利用，可達到降低成本的目的；在無線基站方面，TD-SCDMA的設備成本比較低。

⑦ 支持與傳統系統間的切換功能。TD-SCDMA支持多載波直接擴頻系統，可以利用現有的框架設備、小區規劃、操作系統、賬單系統等，在所有環境下均支持對稱或不對稱的數據傳輸速率。

當然，與前兩種標準相比，尤其是與WCDMA相比，TD-SCDMA也有略顯不足的地方。比如，在對CDMA技術的利用方面，TD-SCDMA因要與GSM的小區兼容，小區復用系數為3，降低了頻譜利用率；又因為TD-SCDMA頻帶寬度窄，不能充分利用多徑，降低了系統效率，實現軟切換和軟容量能力較差；另外，TD-SCDMA系統要精確對時，小區間要嚴格保持同步，因此對時鐘系統的精度要求高。而WCDMA則不需要小區間同步，可適應室內外，甚至地鐵等不同的環境。另外，WCDMA對移動性的支持更加優越，適合宏蜂窩、蜂窩、微蜂窩組網，而TD-SCDMA只適合微蜂窩，對高速移動的支持也較差。尤其是在從GSM向3G的過渡過程中，WCDMA的優勢更加明顯。

1.1.5 第四代移動通信技術

目前還沒有第四代移動通信的準確定義，但比較認同的解釋是：“第四代移動通信可以稱為寬帶接入和分布網絡，具有非對稱的和超過2 Mb/s的數據傳輸能力，它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統、互操作的廣播網絡和衛星系統等。”

一般認為第四代移動通信技術應該具有以下特點：

① 高速率：即從2 Mb/s提高到10 Mb/s。

② 兼容性好：應該可以為各系統之間提供無縫的業務支持，并提供全球無縫漫游。

③ 支持多重模式、支持對稱/非對稱業務。能根據網絡的狀況和變化的信道條件進行自適應處理。使低速與高速的用戶和各種各樣的用戶設備能夠并存與互通，從而滿足系統多類型用戶的需求。

④ 以IP為基礎的無線接續，支持QoS。

第四代移動通信不僅是一個全新的系統，也是目前各種無線通信系統的統一和融合。