第三代移動通信中的關鍵技術及典型業務

[摘要] 本文介紹了第三代移動通信（3G）中采用的關鍵技術，重點闡述了碼分多址、功率控制和軟件無線電技術；最后給出3G中典型的業務類型。

[關鍵詞] 第三代移動通信 碼分多址 智能天線 軟件無線電 3G業務

一、第三代移動通信（3G）

3G是英文The 3rd Generation Mobile Telecommunication的縮寫，指第三代移動通信技術。相對于第一代模擬制式手機（1G）和第二代GSM TDMA等數字手機（2G），第三代手機一般地講，是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。

二、3G中的關鍵技術

IMT-2000可以使用多種技術，如碼分多址技術、功率控制、智能天線、軟件無線電、多用戶檢測、語音激活技術等，并充分挖掘無線信道的潛力，從而獲得系統容量的大幅度增加。

1.碼分多址（CDMA）技術

碼分多址屬于擴頻通信，是在發送端用各不相同的、相互準正交的地址碼調制其所發送的信號;在接收端利用碼型的準正交性，通過地址識別從混合信號中選出相應的信號。CDMA的特點是:

（1)網內所有用戶可以使用同一載波，在頻域上占有相同的帶寬，可以同時發送和接收信號，在時域上可能占有相同的時間段。（2)為了傳送不同的信息，需要設置不同的信道。（3)雙工通信方式有頻分雙工FDD和時分雙工TDD兩種方式。

CDMA不同于一維多址劃分FDMA和TDMA，屬于時頻二維域上的劃分，三種多址技術的比較如圖1所示。在3G移動通信應用中，WCDMA系統是典型的CDMA/FDMA的混合應用，而TD-SCDMA系統是CDMA/TDMA/FDMA的混合應用。

2.功率控制技術

在CDMA蜂窩移動通信中，所有用戶在通信過程中共享同一個無線頻道和時間段，所以其中任一個用戶的通信信號對其他用戶的通信都是一種干擾。為了獲得高質量的通信和大的系統容量，就要采取功率控制，美國Qualcomm公司首先攻克了功率控制技術，功率控制的目的是通過控制發射端的發射功率，有效地解決遠近效應和邊緣問題，同時還有減少小區間的多址干擾。功率控制方法有以下幾種。

3.智能天線技術

智能天線是致力于空域資源的開發，是一種解決目前頻譜資源缺乏，無線系統容量不足的有效途徑。智能天線是基于自適應天線陣原理，利用天線陣的波束賦形產生多個獨立的波束，并且自適應地調整波束方向來跟蹤每一個用戶，達到提高信干比SIR，增加系統容量的目的。采用智能天線技術，為代表的智能天線已成為一個最活躍的領域。

對于移動通信系統，一般只考慮在基站使用智能天線。這主要是因為CDMA系統的上行鏈路是弱鏈路，再有基站對天線陣列的功率、體積等沒有嚴格的限制，而移動臺的尺寸卻受到了很大的限制。智能天線技術更適應于CDMA-TDD移動通信系統。我國自主研制的TD-SCDMA系統中使用了自適應智能天線技術。當然在CDMA-FDD的系統里也是可以采用，只不過是實現起來算法更復雜，實現更不容易。

4.軟件無線電技術

軟件無線電的核心思想:構造一個具有開放性、標準化、模塊化的，將各種功能，如工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密通用硬件平臺模式、通信協議等用軟件來實現，并使寬帶A/D和D/A 轉換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代移動通信系統。軟件無線電擺脫了面向某種或幾種用途的設計思想，通過模塊化、標準化的通用硬件設計，把通信功能從完全依賴于硬件的狀態下解放出來。

SDR是當今計算技術、超大規模集成電路和數字信號處理技術在無線電通信中應用的產物。它在我國提出的TD-SCDMA系統中得到廣泛應用。TD-SCDMA系統的基站和終端都采用了高速數字處理器和高速A/D變換器，處理速度高于每秒五千萬次，全部基帶信號處理和變換都用軟件來完成，3G中也用到了其他關鍵技術。

三、3G移動業務種類

1.3G業務概述

3G是一種網絡承載技術，與前兩代系統相比。第三代移動通信系統的傳輸速率在高速移動環境中支持144kb/s，步行慢速移動環境中支持384 kb/s，靜止狀態下支持2Mb/s。

(1)通信類業務:通常包括基礎話音業務、視像業務，以及利用手機終端進行即時通信的相關業務。（2)娛樂類業務:與現有的手機娛樂業務多半依靠文字類的短消息傳遞相比，3G的娛樂類業務稱得上“聲色俱佳”。（3)資訊類業務:由于3G網絡的大容量與高速率，3G運營商所提供的資訊類業務大多擺脫了2G時代的純文字內容，更多地通過視頻、音頻來實現資訊內容的實時交互性傳達。（4)互聯網業務:3G通常被認為是移動通信與互聯網融合的一個典型運用。運營商在開發3G業務時，除了延續移動通信的傳統業務外，也開發了與互聯網有關的業務。以適應時代的要求。

2.幾種典型的3G移動業務

（1)多媒體消息。普通的SMS文本消息只能發送文字，多媒體消息可以是文字、圖片和視頻片斷的一種或幾種形式的組合。圖片明信片是一種多媒體消息，該服務用來在節假日或者慶典場合代替紙制卡片給人們以祝福；圖片消息是另外一種多媒體消息，可以將自己拍下來的照片當作消息發送個朋友和家人;視頻消息是一種高級的餓多媒體消息，可以將多媒體視頻斷片以短信的形式發送給他人。

（2)彩鈴業務。3G可提供彩鈴電信增值服務，用戶可以通過相關網站上從多樣的商業音樂、個性化短消息、祝福語和語音廣告中進行選擇定制自己的鈴聲，從而取代接聽時單調的手機鈴聲。

（3)手機定位業務。該技術可實現5～50m高精確度定位，這就意味著你從馬路一邊走到另一邊，都能在手機上精確表現出來，同時用戶可以知道附近是否有酒店、車站等其他有用的信息。3G提供的移動定位服務包括的類型有：緊急救援、車隊管理、汽車救援、貨物跟蹤、物流管理、基于位置信息的廣告、選擇性的大眾廣播、與位置信息相關的收費等。

（4)可視電話。在移動環境下，通過終端提供可視電話將成為3G中的一個重要業務。隨著通信技術的不斷發展，人們對通信的需求將不再局限于單純的語音通信，不管語音通信的效果如何好，人們總會更傾向于面對面的交流。在寬帶得以保證的3G中，可視電話將逐步流行起來。通過終端上安裝的微型攝像頭或者其他分離的攝像裝置（通過線攬或者紅外方式連接到終端）采集通話者的圖像，然后在終端上進行壓縮編碼并通過無線信道傳送出去，在對端進行解壓。在3G中，由于編碼學的長足發展和IP方式的引入，基于IP方式的可視電話將進一步降低運營商的成本，促進用戶更多使用可視電話進行通話。

（5)移動銀行。隨著移動通信技術的發展，移動銀行也逐漸發展起來，可能成為3G業務的一個增長點。移動銀行所有客戶能夠獲得他們銀行賬戶的結算信息、支付賬單、購買和拋售股票和其他金融投資并可以帶著他們的移動電話去購物。人們經常會有另外的需要，比如借錢給朋友或親戚。如果雙方都能通過移動電話訪問移動銀行進行交易，那么直接把錢借給別人就沒有什么困難，這種自助式的通用移動銀行很可能會出現。

（6)移動游戲。移動游戲是一項創新的業務，它是娛樂業中利潤增長最快的，可能成為3G業務的一個重要的增長點。由于3G移動手機芯片的處理能力越來越強和顯示屏幕的質量越來越高，為游戲提供了一個完美的平臺。由于3G手機的普及率將會比PC高，加上3G網絡對數據的支持比以前的網絡有很大的改善，從而能夠允許更多人同時進行遠程游戲。

（7)即時通（PTT，Push To Talk）。PTT又叫一鍵通業務，該服務使得手機終端用戶能夠在分組交換網絡上，通過只按一個按鍵就進行一對一或群體即時通話。該服務采取“半雙工”模式，也就是說同一時間只有一人能夠講話，從而更便于群體交流。該服務可以使用戶能夠在通話群中靈活地選定或者變換通話對象，從而用戶可以輕易地與通話群體中的所有人或選擇部分人進行PPT通話。它是一種全數字傳輸的VoIP技術，其完全基于SIP和IMS的設計，很好地保證了互通性、可量測性和向未來3G的平滑過渡。

四、結束語

隨著通信新技術的發展和逐步的應用，移動通信的業務形式更趨于多樣化，會給人們的生活帶來更大的便利和精彩。

參考文獻:

[1]劉志宏朱毅虹:3G業務及其發展思路湖北省通信學會2006年學術年會論文集

[2]廖曉擯趙熙.編著:第三代移動通信網絡系統技術與應用基礎教程 北京：電子工業出版社 2007 94-96

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[4]馮建和王衛東:編著 第三代移動網絡與移動業務 北京：人民郵電出版社 2007 256-258