1.1 移动通信网络技术

1.1.1 概述

移动通信网络以手机作为主要的接入设备，网络建设一般采用蜂窝式解决方案。到目前为止，移动通信网络按照其发展可以分为第一代、第二代和第三代移动通信技术。第一代移动通信技术基于模拟的FDMA技术，已经被淘汰。随着移动通信技术的发展，又出现了2G、2.5G、3G，甚至4G移动通信技术。

其中，2G移动通信网络主要是指GSM技术，而2.5G移动通信网络主要是指GPRS移动通信技术，它是基于GSM系统的无线分组交换技术，是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术。第三代移动通信技术也就是通常所说的3G，是指将无线通信与Internet等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，它主要是基于CDMA技术的。第四代移动通信技术4G与3G相比，除了通信速率大大提高外，还可以借助IP进行通话。4G是为未来的无线通信提供服务的，国际电联的无线部门ITU-R负责4G的标准化工作。

由于人们对移动通信业务的追求已从单纯的语音业务扩展到多媒体业务，频谱资源显得日益紧张，因此追求尽可能高的频谱利用率已经成为一个充满挑战的课题。这种挑战促使人们努力开发高效的编码、调制及信号处理技术来提高无线频率的利用率。

1.1.2 第三代移动通信技术

第三代移动通信系统是国际电信联盟（ITU）在1985年首先提出来的，当时被称为未来公众陆地移动通信系统（Future Public Land Mobile Telecommunication Systems，FPLMTS）。目前国际上承认的3G标准有三个：欧洲的WCDMA、美国的cdma2000和中国的TD-SCDMA。

在移动通信技术中，cdma2000和WCDMA都采用FDD标准，而TD-SCDMA采用TDD标准。因此将cdma2000与WCDMA合为一类，TD-SCDMA单独列为一类。通常，FDD标准是移动通信的主流技术，但第三代移动通信技术将提供Internet接入等不对称业务，所以TDD标准有着明显的优势，也越来越受到广泛的重视。

1.1.3 WCDMA与cdma2000的比较

WCDMA和cdma2000均满足IMT-2000提出的全部技术要求：支持高比特多媒体业务、分组数据和IP接入等。这两种系统的无线传输技术均基于DS-CDMA作为多用户接入技术。WCDMA和cdma2000在技术先进性和发展成熟度上各具优势：

① WCDMA使用的带宽和码片速率（3.84 Mc/s）是cdma2000 1X的3倍以上，因而能提供更大的多路径分集、更高的中继增益和更小的信号开销，也改善了接收机解决多路径效应的能力。

② WCDMA在小区站点使用异步基站，而cdma2000基站则通过GPS实现同步，这将造成室内和城区部署的困难。

③ 由于支持CDMA 1xEV-DO的TDM接入系统采用共享时分复用下行链路，它具有固定时隙，因此cdma2000物理层兼容性较差。

④ WCDMA较cdma2000能够更加灵活地处理语音和数据混合业务。

⑤ WCDMA进行功率控制的速度是cdma2000的2倍，因而能保证更好的信号质量，并能支持更多的用户。

⑥ cdma2000的导频信道大约占下行链路总传输功率的20%，WCDMA只需占10%，因而可以节省更多公用信道开销。

⑦ 在混合语音和数据流量方面，WCDMA的系统性能比cdma2000表现更加出色，从技术角度上讲，WCDMA具有一定的优势。GSM向3G过渡的最佳途径就是由GPRS过渡到WCDMA。

1.1.4 TD-SCDMA与WCDMA和cdma2000的比较

TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）的中文含义为时分同步码分多址接入。TD-SCDMA系统是TDMA和CDMA两种基本传输模式的灵活结合，是由中国无线通信标准化组织（China Wireless Telecommunications Standard group，CWTS）提出并得到ITU通过的3G无线通信标准。该标准采用时分双工（TDD）、TDMA/CDMA多址方式工作，并且采用了智能天线、软件无线电、联合检测、接力切换等一系列高新技术。TD-SCDMA具有以下优势：

① 频谱利用率高。TD-SCDMA采用TDD方式、CDMA和TDMA相结合的多址技术，在传输中很容易针对不同类型的业务设置上、下行链路转换点，因而可以使得频谱利用率更高。

② 支持多种通信接口。TD-SCDMA同时满足多种接口要求，基站子系统既可作为2G和2.5G的GSM基站的扩容，又可作为3G网中的基站子系统，能同时兼顾当前的需求和将来的发展。

③ 频谱灵活性强。TD-SCDMA通信系统频谱灵活性强，仅需单一1.6 MHz的频带就可提供速率高达2 MHz的3G业务需求，而且非常适合非对称业务的传输。

④ 系统性能稳定。TD-SCDMA收/发在同一频段上，上行链路和下行链路的无线环境一致性很好，更适合使用新兴的智能天线技术；利用CDMA和TDMA结合的多址方式，便于采用联合检测技术，能减少干扰并提高系统的稳定性。

⑤ 与传统系统兼容性好。TD-SCDMA支持现存的覆盖结构，信令协议可以后向兼容，网络不必引入新的呼叫模式，就能够实现从现有的通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。

⑥ 系统设备成本低。TD-SCDMA上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性便于智能天线的利用，可达到降低成本的目的；在无线基站方面，TD-SCDMA的设备成本比较低。

⑦ 支持与传统系统间的切换功能。TD-SCDMA支持多载波直接扩频系统，可以利用现有的框架设备、小区规划、操作系统、账单系统等，在所有环境下均支持对称或不对称的数据传输速率。

当然，与前两种标准相比，尤其是与WCDMA相比，TD-SCDMA也有略显不足的地方。比如，在对CDMA技术的利用方面，TD-SCDMA因要与GSM的小区兼容，小区复用系数为3，降低了频谱利用率；又因为TD-SCDMA频带宽度窄，不能充分利用多径，降低了系统效率，实现软切换和软容量能力较差；另外，TD-SCDMA系统要精确对时，小区间要严格保持同步，因此对时钟系统的精度要求高。而WCDMA则不需要小区间同步，可适应室内外，甚至地铁等不同的环境。另外，WCDMA对移动性的支持更加优越，适合宏蜂窝、蜂窝、微蜂窝组网，而TD-SCDMA只适合微蜂窝，对高速移动的支持也较差。尤其是在从GSM向3G的过渡过程中，WCDMA的优势更加明显。

1.1.5 第四代移动通信技术

目前还没有第四代移动通信的准确定义，但比较认同的解释是：“第四代移动通信可以称为宽带接入和分布网络，具有非对称的和超过2 Mb/s的数据传输能力，它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统、互操作的广播网络和卫星系统等。”

一般认为第四代移动通信技术应该具有以下特点：

① 高速率：即从2 Mb/s提高到10 Mb/s。

② 兼容性好：应该可以为各系统之间提供无缝的业务支持，并提供全球无缝漫游。

③ 支持多重模式、支持对称/非对称业务。能根据网络的状况和变化的信道条件进行自适应处理。使低速与高速的用户和各种各样的用户设备能够并存与互通，从而满足系统多类型用户的需求。

④ 以IP为基础的无线接续，支持QoS。

第四代移动通信不仅是一个全新的系统，也是目前各种无线通信系统的统一和融合。