3G技術(shù)及其應(yīng)用

摘要：簡述3G（第三代移動通信系統(tǒng)）的含義及3G技術(shù)的基本特點(diǎn)，介紹3G技術(shù)三大協(xié)議的發(fā)展現(xiàn)狀，分析全球3G發(fā)展趨勢及探析中國發(fā)展3G的問題。
　　
關(guān)鍵詞：3G；3G技術(shù)；WCDMA；TD-SCDMA；CDMA2000；

一 3G的含義

3G是英文3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術(shù)。相對第一代模擬制式手機(jī)(1G)和第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機(jī)(2G)，第三代手機(jī)一般地講，是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移 動通信系統(tǒng)。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。為了提供這種服務(wù)，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節(jié)/秒)、384kbps(千字節(jié)/秒)以及144kbps的傳輸速度。

二3G技術(shù)基本特點(diǎn)

從目前已確立的3G標(biāo)準(zhǔn)分析，其網(wǎng)絡(luò)特征主要體現(xiàn)在無線接口技術(shù)上。蜂窩移動通信系統(tǒng)的無線技術(shù)包括小區(qū)復(fù)用、多址/雙工方式、應(yīng)用頻段、調(diào)制技術(shù)、射頻信道參數(shù)、信道編碼及糾錯技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)、物理信道結(jié)構(gòu)和復(fù)用模式等諸多方面。縱觀3G無線技術(shù)演變，一方面它并非完全拋棄了2G，而是充分借鑒了2G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)上兼顧了2G的成熟應(yīng)用技術(shù)，另一方面，根據(jù)IMT-2000確立的目標(biāo)，未來3G系統(tǒng)所采用無線技術(shù)應(yīng)具有高頻譜利用率、高業(yè)務(wù)質(zhì)量、適應(yīng)多業(yè)務(wù)環(huán)境，并具有較好的網(wǎng)絡(luò)靈活性和全覆蓋能力。 3G在無線技術(shù)上的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）采用高頻段頻譜資源
為實(shí)現(xiàn)全球漫游目標(biāo)，按ITU規(guī)劃IMT-2000將統(tǒng)一采用2G頻段，可用帶寬高達(dá)230MHz，分配給陸地網(wǎng)絡(luò)170MHz，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)60MHz，這網(wǎng)絡(luò)為3G容量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全球多業(yè)務(wù)環(huán)境提供了廣闊的頻譜空間，同時可更好地滿足寬帶業(yè)務(wù)。

（2）采用寬帶射頻信道，支持高速率業(yè)務(wù)
充分考慮承載多媒體業(yè)務(wù)的需要，3G網(wǎng)絡(luò)射頻載波信道根據(jù)業(yè)務(wù)要求，可選用5/10/20M等信道帶寬，同時進(jìn)一步提高了碼片速率，系統(tǒng)抗多徑衰落能力也大大提高。

（3）實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送
在寬帶信道中，可以靈活應(yīng)用時間復(fù)用、碼復(fù)用技術(shù)，單獨(dú)控制每種業(yè)務(wù)的功率和質(zhì)量，通過選取不同的擴(kuò)頻因子，將具有不同QoS要求的各種速率業(yè)務(wù)映射到寬帶信道上，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送。

（4）快速功率控制
3G主流技術(shù)均在下行信道中采用了快速閉環(huán)功率控制技術(shù)，用以改善下行傳輸信道性能，這一方面提高了系統(tǒng)抗多徑衰落能力，但另一方面由于多徑信道影響導(dǎo)致擴(kuò)頻碼分多址用戶間的正交性不理想，增加了系統(tǒng)自干擾的偏差，但總體上快速功率控制的應(yīng)用對改善系統(tǒng)性能是有好處的。

（5）采用自適應(yīng)天線及軟件無線電技術(shù)
3G基站采用帶有可編程電子相位關(guān)系的自適應(yīng)天線陣列，可以進(jìn)行發(fā)信波束賦形，自適應(yīng)地調(diào)整功率，減小系統(tǒng)自干擾，提高接收靈敏度，增大系統(tǒng)容量，另外軟件無線電技術(shù)在基站及終端產(chǎn)品中的應(yīng)用，對提高系統(tǒng)靈活性、降低成本至關(guān)重要。
三 3G協(xié)議
目前全球有代表性的3G協(xié)議有ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ2000和ＴＤ－ＳＣＤＭＡ三大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn)，它們都是被國際電聯(lián)（ＩＴＵ）寫入3Ｇ技術(shù)指導(dǎo)性文件的。　
W-CDMA：英文名稱是Wideband CDMA，中文譯名為“寬帶分碼多工存取”，它可支持384kbps到2Mbps不等的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持者主要以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商。　
CDMA2000：亦稱CDMA Multi-Carrier，由美國高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現(xiàn)在成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。
TD-SCDMA：該標(biāo)準(zhǔn)是由中國獨(dú)自制定的3G標(biāo)準(zhǔn)，由于中國的龐大的市場，該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視，全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。
這三大標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成了各自的陣營，其中諾基亞、愛立信為主的歐洲陣營把持ＷＣＤＭＡ，北美陣營堅(jiān)持ＣＤＭＡ2000，而以大唐為主的國內(nèi)本土陣營則把更多的目光投向自主產(chǎn)權(quán)的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ。可以說，三大標(biāo)準(zhǔn)在中國各有支持者，聯(lián)通青睞ＣＤＭＡ2000，移動看好ＷＣＤＭＡ，而ＴＤ－ＳＣＤＭＡ也吸引了國內(nèi)主要運(yùn)營商的目光。
四 全球3G發(fā)展趨勢分析
回顧2005年，全球3G市場繼續(xù)呈現(xiàn)較快增長的趨勢，進(jìn)入2006年，這種勢頭繼續(xù)有所增強(qiáng)。從總體來看，全球3G商用網(wǎng)絡(luò)持續(xù)增加，3G業(yè)務(wù)日趨豐富，3G用戶穩(wěn)步增長。全球3G市場已經(jīng)從起步期進(jìn)入到發(fā)展期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2006年4月底，全球移動用戶達(dá)到23.47億戶。其中，全球使用cdma2000 1x和WCDMA等3G技術(shù)的用戶已經(jīng)達(dá)到了2.448億，已占全球移動用戶總數(shù)的10%。
中國賽迪顧問公司發(fā)布報告指出，全球3G手機(jī)用戶已經(jīng)突破1億，增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過GSM用戶。報告稱，盡管全球各地的電信市場發(fā)展階段并不相同，但總體趨勢是2G用戶的增量市場空間萎縮，這一趨勢在發(fā)達(dá)地區(qū)尤為明顯。而據(jù)咨詢機(jī)構(gòu)Research and Markets最新發(fā)布的研究數(shù)據(jù)，2007年西歐將有20％的移動用戶成為3G用戶，而在2010年之際，這個比例將達(dá)到50%。顯然，多年來3G發(fā)展以日韓為重心的局面正在改變。
在技術(shù)進(jìn)步和市場驅(qū)動的雙重作用下，3G從概念向產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程必然在加快，全球主要設(shè)備廠商都在積極跟蹤研發(fā)基于三大主流技術(shù)的3G網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，2001年下半年已推出CDMA2000和W-CDMA可商用系統(tǒng)及TD-SCDMA產(chǎn)品樣機(jī)。此外，3G商用進(jìn)程也已開始，日本DoCoMo已在東京地區(qū)開通世界上第一個W-CDMA商用網(wǎng)，歐洲已完成3G國際漫游測試，全球各大運(yùn)營商對參與3G運(yùn)營態(tài)度積極，歐洲、香港、***及韓國都已完成3G牌照發(fā)放，國內(nèi)幾大運(yùn)營商也在積極爭取3G牌照，并競相開展3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，為3G運(yùn)營作前期準(zhǔn)備。綜觀全球3G發(fā)展現(xiàn)狀，3G技術(shù)正處于發(fā)展和完善階段，三大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將經(jīng)歷逐步融合演變的過程，最終實(shí)現(xiàn)全球的統(tǒng)一，現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)將向3G過渡已是大勢所趨。

五 推進(jìn)3G面臨三大挑戰(zhàn)

但是，在3G快速發(fā)展的同時，也應(yīng)該看到存在的局限性。3G網(wǎng)絡(luò)要求具有良好的服務(wù)質(zhì)量、后向兼容性及其與固網(wǎng)的兼容性、以及高速多媒體業(yè)務(wù)能力等，而現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)與這一目標(biāo)還有差距；3G終端在多媒體業(yè)務(wù)支持、延長待機(jī)時間、統(tǒng)一應(yīng)用平臺等方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)；由于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、終端瓶頸以及缺乏合適的業(yè)務(wù)模式等原因，體現(xiàn)3G差異化服務(wù)的高速多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展并不理想。這些限制引起對3G網(wǎng)絡(luò)、終端和業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢的重新思考。
在3G發(fā)展中，面臨的挑戰(zhàn)主要包括三個方面：一是3G技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)，二是3G建設(shè)帶來的挑戰(zhàn)，三是3G運(yùn)營帶來的挑戰(zhàn)。
3G技術(shù)的多樣性決定它的復(fù)雜程度，從標(biāo)準(zhǔn)制式來看，3G有三大標(biāo)準(zhǔn)，而其中WCDMA又有不同的版本，不同技術(shù)版本的功能也不盡相同。多技術(shù)的共存和聯(lián)合工作導(dǎo)致了技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。另外，WCDMA自身還存在著硬切換、系統(tǒng)間切換及室內(nèi)覆蓋方案的實(shí)施等問題；同時，CDMA同頻特性在一定程度上限制了其優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的方法，WCDMA業(yè)務(wù)的多樣性使網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運(yùn)營難度遠(yuǎn)超過GPRS和CDMA1X。
在3G的具體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，也存在著互操作、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、規(guī)劃建設(shè)等問題。這主要包括：如何維持3G到2G切換的高質(zhì)量；如何控制好2G和3G間小區(qū)選擇和重選；2G/3G如何組網(wǎng)，如何選擇和設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等。
而在3G運(yùn)營方面，運(yùn)營商面臨的挑戰(zhàn)將更多。首先是業(yè)務(wù)層面，運(yùn)營商需要在不同業(yè)務(wù)對資源的消耗和收入之間找到平衡，諸如視頻電話、因特網(wǎng)瀏覽等業(yè)務(wù)比語音占用更多資源，這就需要合理配置業(yè)務(wù)使用狀況。
其次，運(yùn)營商需充分考慮終端在3G中的作用。在3G時代，以多媒體為主的終端，將包含影像功能、數(shù)字電視流媒體功能以及在線或無線互動的游戲功能。另外，一個很大的商機(jī)就是針對企業(yè)的應(yīng)用，這些運(yùn)用了3G高帶寬數(shù)據(jù)功能的應(yīng)用都是很好的應(yīng)用，這些業(yè)務(wù)需要相應(yīng)的終端設(shè)備來支持。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中太多的options選擇，要求運(yùn)營商根據(jù)自身戰(zhàn)略要求實(shí)施不同的技術(shù)版本，提出獨(dú)特的功能要求。
盡管3G發(fā)展面臨的問題不易解決，但是現(xiàn)在全球已經(jīng)部署的WCDMA基站已經(jīng)成千上萬，整個移動產(chǎn)業(yè)為3G付出了太多，不論是制造業(yè)、運(yùn)營業(yè)。從這個角度出發(fā)，3G也不會輕易被拋棄，3G在全球進(jìn)入成熟的商用和繁榮期只是時間上的問題。
六 中國發(fā)展3G的問題探析
面對即將來臨的3G，中國市場自然也不甘寂寞。在市場的驅(qū)動和政府的宏觀調(diào)控之下，目前我國已經(jīng)對三大標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了3G技術(shù)試驗(yàn)，3G產(chǎn)品和技術(shù)日漸成熟。
3G技術(shù)測試分為兩個階段，尤其以日前結(jié)束的第二階段外場測試最為關(guān)鍵。這一階段的主要測試內(nèi)容包括：無線網(wǎng)絡(luò)性能測試、終端測試、業(yè)務(wù)測試、互操作測試、網(wǎng)管和計(jì)費(fèi)以及無線干擾共六個方面。國內(nèi)6大運(yùn)營商、12家系統(tǒng)設(shè)備商以及10家終端廠商積極參與了3G技術(shù)試驗(yàn)第二階段外場測試結(jié)果表明，目前3G技術(shù)已經(jīng)基本成熟，3G終端種類也相對豐富。
未來3G的發(fā)展在復(fù)雜性和智能化將由網(wǎng)絡(luò)更多地轉(zhuǎn)向終端，中國終端制造商將面臨更大的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。無論從市場需求看還是從技術(shù)發(fā)展看，3G是移動通信發(fā)展的必然趨勢。
但是，隨著3G鐘聲的敲響，移動通信網(wǎng)絡(luò)重復(fù)性建設(shè)引發(fā)的問題也將日趨嚴(yán)重。首先,各運(yùn)營商大規(guī)模的重復(fù)性建設(shè)勢必造成資金的巨額浪費(fèi)、占用大量自然資源等問題。其次,由于目前缺乏政府部門的統(tǒng)一規(guī)劃管理，各運(yùn)營商在獲取基站站址時常采取排他方式，隨著站址資源的日益緊缺，租賃/購買站址機(jī)房的成本必然不斷增加。另一方面，人民群眾對健康、環(huán)保問題的日益重視，因?yàn)榇罅恳苿油ㄐ呕镜慕ㄔO(shè)也會帶來較多的社會負(fù)面效應(yīng)，如對電磁輻射的擔(dān)憂、對市容市貌的破壞等。
??? 針對漸趨嚴(yán)重的移動通信基站的重復(fù)性建設(shè)，我國應(yīng)建立相關(guān)的有效管理機(jī)制，統(tǒng)籌規(guī)劃移動通信的基站建設(shè)，有效引導(dǎo)各運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)資源共享，盡早實(shí)現(xiàn)集約化、景觀化的移動通信基站建設(shè)，達(dá)到通信建設(shè)與人類社會和諧發(fā)展的目的。
總而言之，我國在迎接3G到來之時，要注意下述三方面問題：
(1)科學(xué)決策
堅(jiān)持我國政府部門確定發(fā)展中國3G及3G產(chǎn)業(yè)的基本方針與原則，“積極跟進(jìn)、試驗(yàn)先行、培育市場、支持發(fā)展”。在理性與務(wù)實(shí)驅(qū)動下的3G無論從全球乃至中國已初見曙光，采取更積極的姿態(tài)準(zhǔn)備與培育市場、支持發(fā)展和不失時機(jī)地切入推進(jìn)，已提上緊迫議事日程。
(2)細(xì)分市場與積極創(chuàng)新
參考FOMA等成功經(jīng)驗(yàn)，緊密結(jié)合中國國情，正確處理好市場驅(qū)動導(dǎo)向與技術(shù)驅(qū)動支撐的基本關(guān)系。特別要注重終端、應(yīng)用與服務(wù)。現(xiàn)在看來，對3G應(yīng)用而言，單一的所謂殺手锏式服務(wù)一般并不存在，依然應(yīng)該將眼光瞄準(zhǔn)大眾市場，確定一系列可以滿足不同階層用戶對其內(nèi)容、位置與時間和服務(wù)內(nèi)涵等不同需求，處理好“產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈”的共贏合作關(guān)系，以先進(jìn)有效的技術(shù)與合理的價位，專門定制各類服務(wù)與應(yīng)用，才能形成各類吸引相關(guān)用戶的殺手锏式業(yè)務(wù)與應(yīng)用。3G服務(wù)一定要有一個合理的用戶能接受的價位。
(3)多模運(yùn)行及網(wǎng)絡(luò)安全與互操作
3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)從一開始即應(yīng)充分重視其多模運(yùn)行與不同網(wǎng)絡(luò)間、甚至異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互操作性和網(wǎng)絡(luò)安全問題，以及切實(shí)有效地處理和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)管理支撐手段，并應(yīng)兼顧好其向3G+/4G前向演進(jìn)的可行性與經(jīng)濟(jì)性。在WCDMA與cdma2000 1X EV并存競爭情況下，注意構(gòu)建多制式多模共用統(tǒng)一平臺及發(fā)揮軟件無線電升級前向擴(kuò)展的重要價值。
3G技術(shù)對人才培養(yǎng)方向的影響
隨著3G時代的到來，IT人才的傳統(tǒng)格局將被打破，既懂軟件開發(fā)技術(shù)又會移動通信技術(shù)的移動通信軟件工程師將成為2007年人才市場新寵。專家表示，未來幾年我國信息產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪的高速增長，但與產(chǎn)業(yè)增長相適應(yīng)的復(fù)合型人才儲備卻明顯不足，具有相關(guān)專業(yè)知識和技術(shù)的人才數(shù)量極少。電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)未來都將走向?qū)拵ЩP化和移動化，尤其是移動通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合將催生很多新的業(yè)務(wù)模式， 保守估計(jì)，隨著奧運(yùn)會開幕、3G網(wǎng)絡(luò)全面鋪開，3G軟件人才的市場缺口在未來的兩三年內(nèi)就將達(dá)到50萬人以上。隨著各大電信運(yùn)營商3G 網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模鋪設(shè)、盈利以及3G智能手機(jī)的普及，未來人才的需求量還將成倍增長。3G、“三網(wǎng)融合”是2007年中國通信業(yè)和IT行業(yè)最閃亮的關(guān)鍵詞，而移動通信技術(shù)與軟件技術(shù)的結(jié)合，也逐漸成為所有通信人和IT人的共識。
為解決3G“人才荒”的局面，國家信息產(chǎn)業(yè)部、教育部、中國軟件行業(yè)協(xié)會強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手啟動3G移動通信人才培養(yǎng)計(jì)劃，依托英泰移動通信學(xué)院共同打造“中國3G人才培養(yǎng)基地”。為大量想邁進(jìn)移動通信領(lǐng)域的傳統(tǒng)軟件人才和社會人士打開了行業(yè)大門，而三大機(jī)構(gòu)聯(lián)合認(rèn)證的權(quán)威性又保證了人才的質(zhì)量和實(shí)際技術(shù)，同時通過完善的就業(yè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，確保了畢業(yè)學(xué)員順利進(jìn)入相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高薪就業(yè)。

七 結(jié)束語

總之，3G應(yīng)用的成熟是一個漸進(jìn)過程，有待發(fā)展中不斷完善。縱觀那些將3G商用的國家，無一例外地沒有因?yàn)?G的商用而在電信業(yè)發(fā)展上出現(xiàn)一個歷史性的拐點(diǎn)，任何新事物的發(fā)展都需要一個平穩(wěn)過渡的時期，3G也不例外。任何新技術(shù)的應(yīng)用都不是一蹴而就，其市場應(yīng)用的前景也不是立竿見影就能表現(xiàn)出來的。相信在啟動3G之后，隨著市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大，3G的應(yīng)用必定能逐步地走向成熟和豐富。