3G通信技术及应用
摘要：
近年来，随着个人数据通信的发展，功能强大的3G通信技术得到了广泛的应用。为了实现使用户能够在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线、由固定向移动、由单一业务向多媒体业雾演进，由此3G通信技术得到了快速的发展。在互联网应用快速普及的今天，3G通信技术已成为通信发展的重要新兴领域。3G通信技术使得人们使用品种广泛的设备在世界任何位置访问数据的愿望成为可能。
一、 绪论（引言）
2009年1月7日，工业和信息化部根据国务院会议精神，正式将3G移动通信运营牌照发放给中国电信、中国移动和中国联通三家电信运营商，目前3G频段也已经正式分配。其中中国电信获得的是cdma2000制式，频段是1920-1935MHz 和2110-2125MHz，其3G制式基于FDD（频分双工）模式；中国移动获得的是TD-SCDMA制式，频段是1880-1900MHz和2010-2025MHz，其3G标准基于TDD （时分双工）模式；中国联通获得的是WCDMA制式，频段是1940-1955MHz和2130-2145MHz，3G标准也基于FDD模式。根据工业和信息化部无线电管理局消息，相关分配方案已经正式通知三大运营商。自此，中国的移动通信正式开启了3G时代。
但是在日益增长的移动业务市场需求的推动下，3G技术正在逐步走向应用。从目前3G网络商用情况看，用户市场与运营商对3G的期望与网络实际应用之间存在一定的差距。这些差距一方面限制了3G技术应用推广速度，另一方面也影响了移动数据业务市场的发展速度。这些差距也导致了世界众多的运营商对3G持不乐观或者观望状态。
二、 正文
1.1 移动通信的发展历程
3G是英文The 3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。
当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望随时随地、及时可靠、不受时空限制地进行信息交流，提高工作的效率和经济效益。移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。1897 年，马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。移动通信综合利用了有线、无线的传输方式，为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术，尤其是半导体、集成电路及计算机技术的发展，以及市场的推动，使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。现代的移
动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于紧张的研制阶段，部分厂家已经推出实验产品。
第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。1978年，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状移动通信系统。而其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。
这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。
第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS，以及 NMT和 NTT 等。AMPS（先进的移动电话系统）使用模拟蜂窝传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS（总接入通信系统）使用 900MHz 频带，分 ETACS（欧洲）和 NTACS（日本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。
第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的 DAMPS 系统、IS-95 和欧洲的 GSM系统。
该阶段标准称为 PH ASE I，主要定义了 900M 频段的技术标准。随着系统应用日益广泛，需求不断增加，GSM 推出了：PHASE II 标准，它除了对 PHASE I 标准进行必要的修正和业务补充外，主要增加了 1800M 频段的技术标准；PHASE II ＋标准，主要增加了GPRS 部分的内容。
1991 年，GSM 系统正式在欧洲问世，网路开通运行。移动通信跨入第二代。
由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从 1996 年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS 和IS-95B。
移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多媒体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是移动宽带多媒体通信。
移动通信标准演进过程
3G 的多种信息技术的融合
第三代移动通信
1.2移动通信的关键技术
1.2.1 多址方式
多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址（FDMA ）、时分多址（TDMA ）和码分多址（CDMA ）三种接入方式。图2-1用模型表示了这三种方法简单的一个概念。
FDMA 是以不同的频率信道实现通信的，TDMA 是以不同的时隙实现通信的，CDMA 是以不同的代码序列实现通信的。
1.2.2 功率控制
所有的 GSM 手机都可以以 2dB 为一等级来调整它们的发送功率，GSM900移动台的最大输出功率是8W （规范中最大允许功率是20W ，但现在还没有20W
的
移动台存在）。DCS1800 移动台的最大输出功率是 1W。相应地，它的小区也要小一些。
当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进行变化。当它离基站较近时，需要降低发射功率，减少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应该增加功率，克服增加了的路径衰耗。
1.2.3 蜂窝技术
移动通信的飞速发展一大原因是发明了蜂窝技术。移动通信的一大限制是使用频带比较有限，这就限制了系统的容量，为了满足越来越多的用户需求，必须要在有限的频率范围尽可能大地扩大它的利用率，除了采用前面介绍过的多址技术等以外，还发明了蜂窝技术。
移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的。基站的覆盖范围有大有小，我们把基站的覆盖范围称之为蜂窝。采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围，但它的频率利用率较低，也就是说基站提供给用户的通信通道比较少，系统的容量也就大不起来，对于话务量不大的地方可以采用这种方式，我们也称之为大区制。采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，在相同的服务区域内增加了基站的数目，有限的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种方式称之为小区制或微小区制。
1.2.4 分集技术
分集技术是指系统同时接收衰落互不相关的两个或更多个输入信号后，系统分别解调这些信号然后将他们相加，这样系统可以接收到更多有用信号，克服衰落。
移动通信信道是一种多径衰落信道，发射的信号要经过直射、反射、散射等多条传播途径才能达到接收端，而且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号幅度、时延及相位随时随地发生变化，所以接收到的信号的电平是起伏、不稳定的，这些多径信号相互叠加就会形成衰落。叠加后的信号幅度变化符合瑞利分布，又称瑞利衰落。瑞利衰落随时间急剧变化时，称为“快衰落”。快衰落严重衰落深度达到20~30dB。瑞利衰落的中值场强只产生比较平缓的变化，称为“慢衰落”，且服从对数正态分布。
分集技术是克服叠加衰落的一个有效分发。由于具有频率、时间、空间的选择性，因此分集技术包括频率分集、时间分集、空间分集。
1.2.5 GPS 同步问题
GPS接收机中的信号不是直接从 GPS中输出的，而是通过控制本地时钟，由本地时钟输出的。因此，突发性干扰（例如：自然界中的闪电造成 GPS 信号瞬时中断）将在控制系统的作用下被消除，不会对输出信号造成任何影响。对于长
时间的信号中断，本地时钟仍然可以输出信号，但会逐步发生漂移。具体能够稳定工作的时间决定于本地时钟的质量。大部分系统可以稳定工作 2 天左右。
1.3 3G技术的社会影响社会影响
3G带来更快的运行速度
企业的信息化管理
企业移动商务类业务——降低企业的沟通成本，提升沟通效率
生产环境监控——架起安全生命线
移动监控为企业保驾护航
三、 结论和展望
中国未来的3G终端将是具有强大的移动通信功能，同时集PDA、数码相机、游戏机、多媒体播放器及其他消费类电子产品功能于一体的高科技产品。将为人们生活和工作带来极大方便。在不久的将来，移动用户就可以在自己的3G终端上享受更加丰富的业务，例如用户可以通过自己的终端看移动电视、下载MTV和MP3，可以用手机玩网络联机的3D游戏，可以通过手机知道家里的孩子或是老人是否安全可以在上下班的途中控制家里的家用电器，还可以在出差旅行的途中享受移动办公带来的便捷。
参考文献：
1.《3G技术及运用现状简介》
陈礼娟何辅云徐明亮张勇文献来自:2002’中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集 2002年
2.《3G技术试验及标准研究进展介绍》
王志勤万屹魏贵明文献来自:电信网技术 2003年第09期
3.《稳步发展的3G技术及标准》
姚春鸽文献来自:人民邮电 2003年
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