我国3G及其演进技术TD_LTE的迅速发展
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即3G各系统间在设计上具有高度的互通性，使用共同的 频段和全球统一的标准，能提供全球无缝漫游；二是综 合化，能够提供多种业务，特别是能够支持多媒体业务 和互联网业务，并有能力容纳新的业务；三是个人化， 用户使用全球唯一的个人号码。 3G与 2G、 1G的主要区别是在传输速率上的提升， 它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供 包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 从移动通信发展的趋势来分析，为了开拓新的频谱资源， 最大限度地实现全球统一频段、统一制式和无缝漫游， 应对中高速数据和多媒体业务的市场需求，以及进一步 提高频谱效率、增加容量、降低成本、扭转ARPU下降的 趋势，移动通信向第三代发展是必然趋势。 在 3G标准的制订过程中， ITU首先组织专家组在充 分研究分析2G发展中各种困扰问题的基础上，明确提出 了3G的主要特点： （1） 3G是 2G的演进和发展，不是重新建立一个移 动通信网。 （2）能提供1G、2G所不能提供的各种宽带信息业务。 （3）具有多媒体业务功能，不仅能接收和发送语音、 数据信息，而且还能接收和发送静态、动态图象及其它 数据业务。 （4）能克服包括多径衰减、多址干扰、远近效应等 技术难题。 （5）实现数据业务，主要是Internet所需要不对称基 于包交换（IP）的业务。 （6）具有高频谱利用率，解决全球存在的系统容量 问题。 （7）系统设备低价位，业务服务高质量、低价位， 能满足个人通信化的要求。 第四代即4G，ITU提出4G应具有如下主要特点： （1）高速传输（高峰时 50 ～ 100Mbit/s ，平均 20 Mbit/s）。 （2）大容量（约10倍于3G系统）。 （3）支持下一代互联网（IPv6，QoS）。 （4）无缝服务。
通信电子技术 Communications Electronics
我国3G及其演进技术TD-LTE的迅速发展
韩 华 （中国移动通信集团上海有限公司）
摘 要：移动通信是当今信息通信业发展最为迅速的技术，特别是移动宽带网络的发展已成为推动移动互联网应 用的基础。文章首先叙述移动通信发展历程，分析了3G三大技术标准的形成，重点论述了我国3G及其后续演进技术 TD-LTE的迅速发展。 关键词：移动通信；互联网；移动互联网；3G；TD-LTE
UMTS网络架构图
2.2 CDMA2000标准 CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展 而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，由
70
美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、朗讯和后来 加入的韩国三星都参与，韩国现在成为该标准的主导者。 这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以 从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。 但 目 前 使 用 CDMA的 地 区 只 有 日 、 韩 和 北 美 ， 所 以 CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的 研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已 经率先面世。 CDMA原本仅供军方作为安全通信的技术。1993年 CDMA被美国电信行业协会确定为蜂窝系统标准，1995 年10月，和记电讯在中国香港推出第一例 CDMA商用业 务，仅一年后 CDMA陆续在美国、韩国和秘鲁面市，并 且用户迅速突破了100万。截至2011年6月，全球有325家 运 营 商 部 署 了 CDMA2000 网 络 ， 1 2 1 家 运 营 商 推 出 了 CDMA2000 1X/EV-DO网络，共有260家制造商为消费者 提供了超过5733种基于CDMA技术的终端。截至2010年 底，全球CDMA用户数达5.77亿，亚太和北美地区用户数 分别达到3.39和1.69亿。 该标准按照使用带宽可划分为1X系统和3X系统二类， 1X系统使用 1.25MHz带宽，因此提供的数据业务速率最 高只能达到307kbit/s，从某种角度来讲，CDMA2000 1X 系统是从2.5G直接升至3G，具有建设成本低的特点。 在CDMA2000 1X系统以后，国际上比较公认的发展 方向是1X/EV-DO和1X/EV-DV系统，其中1X/EV-DO系统 重点提高了数据业务性能，将用户最高数据业务速率提 高到2.4Mbit/s，而1X/EV-DV系统把数据业务最高速率提 高到3.1Mbit/s时，又进一步提高了语音业务的容量。 2.3 TD-SCDMA标准 全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步 CDMA)，该标准是由我国独自制定的3G标准，1999年6 月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信) 向ITU提出。 该标准属于CDMA TDD模式，除具备CDMA TDD的 所有特点外，将智能天线、同步 CDMA、软件无线电等 当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、频率灵活 性及成本等方面具有独特优势，这也是TD-SCDMA之所 以被 ITU接受的重要原因， TD-SCDMA是我国百年通信 史上第一次制订的国际标准，对我国通信业发展来说是 一个重要的里程碑。 鉴于TD-SCDMA的技术特点，其在商业运营模式上 具有明显优势。首先是频谱利用率高，不但有利于降低 用户接入及频谱使用的平均成本，而且特别适合人口居 住密集的覆盖要求；其次是组网灵活，非常适合立体分 层组网，可很好解决覆盖盲点以及室内深度覆盖问题， 如采用智能天线可使宏小区覆盖范围相对更大。多天线 技术可以为室内覆盖提供多个信号源，也可以用多个天 线分别覆盖室内的不同区域或楼层。 再次是网络运行和维护成本低，这是因为 TD-SCDMA的网络规划和优化相对简单，网络易于控制 和掌握，在容量增加需对网络扩容时，二次网络规划方 便，可大大降低网络扩容的费用。同时，由于 TD-SCDMA采用接力切换而不是软切换技术可节省15～ 20%的网络传输资源，从而降低运营成本。此外，由于 TD-SCDMA采用软件无线电技术，在系统功能增加、技 术升级时，只需进行软件升级而不需要更换设备硬件， 这便降低了网络维护与升级的成本。而TD-SCDMA采用 多天线技术，在基站射频部分具有天然的容错能力，设 备失效风险也就分散化，这就降低了设备维修费用。 另外，TD-SCDMA在商业运作模式上还具有易于提 供差异化业务以及特别适合不对称数据业务和终端制造 成本低等优势。
The Rapid Development of 3G and Iபைடு நூலகம்s Evolution Technology TD-LTE in China
Han Hua (Shanghai Co., Ltd., China Mobile Communication Group) Abstract：Mobile communication is the most rapidly developing technology in the information communication industry in the world today and the development of mobile broadband network has become the basis for promoting the application of mobile internet. This paper describes the evolution of mobile communications, analyzes the formulation of three-big technical standards of 3G, and lays special stress on the description of the rapid development of 3G and its evolution technology TD-LTE in China. Key words：mobile communication; internet; mobile internet; 3G; TD-LTE
0 引言 移动通信和互联网是20世纪对经济和社会最有影响 力的重大创新，是当今信息通信业发展最为迅速的技术 和产业。移动通信自从1979年日本开放世界上第一个蜂 窝移动通信网算起，至今只有短短的20多年时间，但全 球移动电话用户数已超过了发展100多年的固定电话用户 数。国际电信联盟发布题为《2011年的世界》的最新报 告确认，信息通信技术依然保持着高速增长，预计蜂窝 移动用户将于2011年年底接近60亿户，而互联网用户将 达23亿左右。当今，在市场需求和技术发展的共同推动 下，移动互联网作为移动通信和互联网紧密结合的产物， 正成为整个信息技术产业发展最迅猛、市场潜力最大、 竞争最激烈的领域。而移动互联网的发展，必须依赖具 有宽带化、智能化、泛在化、融合化特点的移动宽带网 络的快速发展和演进。但是移动宽带网络的发展必须加 快3G及其后续演进技术TD-LTE的重大发展。 1 移动通信的发展历程 随着移动通信技术发展，至今移动通信发展已经历 了四代： 第一代即1G，系模拟移动通信，上世纪80年代初投 入商用，技术主要建立在频分多址(FDM)和蜂窝频率复 用理论的基础上，主要代表技术是美国的TACS制式； 第二代即2G，系数字移动通信，上世纪80年代中后 期投入商用，以欧洲提出的GSM和美国提出的CDMA技 术为代表； 第二代半即2.5G，上世纪90年代中期投入商用，技术 以GSM演进的GPRS和CDMA演进的CDMA 1X为代表。 鉴于第二代数字移动通信在技术和成本上获得较好 解决，从而迅速地促进了移动通信的发展，显然，移动 通信的繁荣是始于第二代数字移动通信。 第三代即3G，自2000年一些欧洲国家开始拍卖3G牌 照以来，全球移动通信的热点一直围绕着3G。所谓3G， 其实它的全称为3rd Generation，中文含义是指第三代数 字通信。 根据国际电信联盟(ITU)定义，3G特征一是全球化，
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（5）灵活的网络结构。 （6）使用微波频段（3～6GHz）。 （7）低系统成本（3G系统的1/10～1/100）。 4G是目前传输速率最快的移动通信技术，比已投入 商业运营的3G网络的传输速率快10倍。借助4G移动网络， 用户可更顺畅地用手机上网，通过笔记本电脑完成一些 需要更快传输速率和更高传输性能的任务，如网络电视 播放、网络视频会议等。美国、瑞典、挪威等少数国家 已开通4G移动通信网络。4G国际标准候选技术有中国主 导的TD-LTE和欧美主导的FDD-LTE. 2 3G三大主流标准 2.1 WCDMA（W-CDMA）标准 全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频码分多重存取，这是基于GSM网发展 的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日 本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融 合。其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本 公司也参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基 亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂 商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统 提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的 亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA 具有先天的市场优势。 WCDMA标准可支持 384kbit/s～ 2Mbit/s带宽的数据 传输速率，即在高速移动状态下，可提供 384kbit/s的传 输速率，在低速或在室内环境下则可提供高达2Mbit/s的 传输速率。 WCDMA已有 R99、 R4和 R5三个版本，且还 在不断更新。其中R99是一个相对成熟、稳定的版本。 WCDMA在欧洲又称 UMTS( Universal Mobil Telecommunication System)，是通用移动通信系统的英 文缩写。UMTS由UTRAN(Universal Torrential Radio Access Network—通用陆地无线接入网)和CN(Core Network－核心网)组成。
即3G各系统间在设计上具有高度的互通性，使用共同的 频段和全球统一的标准，能提供全球无缝漫游；二是综 合化，能够提供多种业务，特别是能够支持多媒体业务 和互联网业务，并有能力容纳新的业务；三是个人化， 用户使用全球唯一的个人号码。 3G与 2G、 1G的主要区别是在传输速率上的提升， 它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供 包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 从移动通信发展的趋势来分析，为了开拓新的频谱资源， 最大限度地实现全球统一频段、统一制式和无缝漫游， 应对中高速数据和多媒体业务的市场需求，以及进一步 提高频谱效率、增加容量、降低成本、扭转ARPU下降的 趋势，移动通信向第三代发展是必然趋势。 在 3G标准的制订过程中， ITU首先组织专家组在充 分研究分析2G发展中各种困扰问题的基础上，明确提出 了3G的主要特点： （1） 3G是 2G的演进和发展，不是重新建立一个移 动通信网。 （2）能提供1G、2G所不能提供的各种宽带信息业务。 （3）具有多媒体业务功能，不仅能接收和发送语音、 数据信息，而且还能接收和发送静态、动态图象及其它 数据业务。 （4）能克服包括多径衰减、多址干扰、远近效应等 技术难题。 （5）实现数据业务，主要是Internet所需要不对称基 于包交换（IP）的业务。 （6）具有高频谱利用率，解决全球存在的系统容量 问题。 （7）系统设备低价位，业务服务高质量、低价位， 能满足个人通信化的要求。 第四代即4G，ITU提出4G应具有如下主要特点： （1）高速传输（高峰时 50 ～ 100Mbit/s ，平均 20 Mbit/s）。 （2）大容量（约10倍于3G系统）。 （3）支持下一代互联网（IPv6，QoS）。 （4）无缝服务。
通信电子技术 Communications Electronics
我国3G及其演进技术TD-LTE的迅速发展
韩 华 （中国移动通信集团上海有限公司）
摘 要：移动通信是当今信息通信业发展最为迅速的技术，特别是移动宽带网络的发展已成为推动移动互联网应 用的基础。文章首先叙述移动通信发展历程，分析了3G三大技术标准的形成，重点论述了我国3G及其后续演进技术 TD-LTE的迅速发展。 关键词：移动通信；互联网；移动互联网；3G；TD-LTE
UMTS网络架构图
2.2 CDMA2000标准 CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展 而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，由
70
美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、朗讯和后来 加入的韩国三星都参与，韩国现在成为该标准的主导者。 这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以 从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。 但 目 前 使 用 CDMA的 地 区 只 有 日 、 韩 和 北 美 ， 所 以 CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的 研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已 经率先面世。 CDMA原本仅供军方作为安全通信的技术。1993年 CDMA被美国电信行业协会确定为蜂窝系统标准，1995 年10月，和记电讯在中国香港推出第一例 CDMA商用业 务，仅一年后 CDMA陆续在美国、韩国和秘鲁面市，并 且用户迅速突破了100万。截至2011年6月，全球有325家 运 营 商 部 署 了 CDMA2000 网 络 ， 1 2 1 家 运 营 商 推 出 了 CDMA2000 1X/EV-DO网络，共有260家制造商为消费者 提供了超过5733种基于CDMA技术的终端。截至2010年 底，全球CDMA用户数达5.77亿，亚太和北美地区用户数 分别达到3.39和1.69亿。 该标准按照使用带宽可划分为1X系统和3X系统二类， 1X系统使用 1.25MHz带宽，因此提供的数据业务速率最 高只能达到307kbit/s，从某种角度来讲，CDMA2000 1X 系统是从2.5G直接升至3G，具有建设成本低的特点。 在CDMA2000 1X系统以后，国际上比较公认的发展 方向是1X/EV-DO和1X/EV-DV系统，其中1X/EV-DO系统 重点提高了数据业务性能，将用户最高数据业务速率提 高到2.4Mbit/s，而1X/EV-DV系统把数据业务最高速率提 高到3.1Mbit/s时，又进一步提高了语音业务的容量。 2.3 TD-SCDMA标准 全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步 CDMA)，该标准是由我国独自制定的3G标准，1999年6 月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信) 向ITU提出。 该标准属于CDMA TDD模式，除具备CDMA TDD的 所有特点外，将智能天线、同步 CDMA、软件无线电等 当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、频率灵活 性及成本等方面具有独特优势，这也是TD-SCDMA之所 以被 ITU接受的重要原因， TD-SCDMA是我国百年通信 史上第一次制订的国际标准，对我国通信业发展来说是 一个重要的里程碑。 鉴于TD-SCDMA的技术特点，其在商业运营模式上 具有明显优势。首先是频谱利用率高，不但有利于降低 用户接入及频谱使用的平均成本，而且特别适合人口居 住密集的覆盖要求；其次是组网灵活，非常适合立体分 层组网，可很好解决覆盖盲点以及室内深度覆盖问题， 如采用智能天线可使宏小区覆盖范围相对更大。多天线 技术可以为室内覆盖提供多个信号源，也可以用多个天 线分别覆盖室内的不同区域或楼层。 再次是网络运行和维护成本低，这是因为 TD-SCDMA的网络规划和优化相对简单，网络易于控制 和掌握，在容量增加需对网络扩容时，二次网络规划方 便，可大大降低网络扩容的费用。同时，由于 TD-SCDMA采用接力切换而不是软切换技术可节省15～ 20%的网络传输资源，从而降低运营成本。此外，由于 TD-SCDMA采用软件无线电技术，在系统功能增加、技 术升级时，只需进行软件升级而不需要更换设备硬件， 这便降低了网络维护与升级的成本。而TD-SCDMA采用 多天线技术，在基站射频部分具有天然的容错能力，设 备失效风险也就分散化，这就降低了设备维修费用。 另外，TD-SCDMA在商业运作模式上还具有易于提 供差异化业务以及特别适合不对称数据业务和终端制造 成本低等优势。
The Rapid Development of 3G and Iபைடு நூலகம்s Evolution Technology TD-LTE in China
Han Hua (Shanghai Co., Ltd., China Mobile Communication Group) Abstract：Mobile communication is the most rapidly developing technology in the information communication industry in the world today and the development of mobile broadband network has become the basis for promoting the application of mobile internet. This paper describes the evolution of mobile communications, analyzes the formulation of three-big technical standards of 3G, and lays special stress on the description of the rapid development of 3G and its evolution technology TD-LTE in China. Key words：mobile communication; internet; mobile internet; 3G; TD-LTE
0 引言 移动通信和互联网是20世纪对经济和社会最有影响 力的重大创新，是当今信息通信业发展最为迅速的技术 和产业。移动通信自从1979年日本开放世界上第一个蜂 窝移动通信网算起，至今只有短短的20多年时间，但全 球移动电话用户数已超过了发展100多年的固定电话用户 数。国际电信联盟发布题为《2011年的世界》的最新报 告确认，信息通信技术依然保持着高速增长，预计蜂窝 移动用户将于2011年年底接近60亿户，而互联网用户将 达23亿左右。当今，在市场需求和技术发展的共同推动 下，移动互联网作为移动通信和互联网紧密结合的产物， 正成为整个信息技术产业发展最迅猛、市场潜力最大、 竞争最激烈的领域。而移动互联网的发展，必须依赖具 有宽带化、智能化、泛在化、融合化特点的移动宽带网 络的快速发展和演进。但是移动宽带网络的发展必须加 快3G及其后续演进技术TD-LTE的重大发展。 1 移动通信的发展历程 随着移动通信技术发展，至今移动通信发展已经历 了四代： 第一代即1G，系模拟移动通信，上世纪80年代初投 入商用，技术主要建立在频分多址(FDM)和蜂窝频率复 用理论的基础上，主要代表技术是美国的TACS制式； 第二代即2G，系数字移动通信，上世纪80年代中后 期投入商用，以欧洲提出的GSM和美国提出的CDMA技 术为代表； 第二代半即2.5G，上世纪90年代中期投入商用，技术 以GSM演进的GPRS和CDMA演进的CDMA 1X为代表。 鉴于第二代数字移动通信在技术和成本上获得较好 解决，从而迅速地促进了移动通信的发展，显然，移动 通信的繁荣是始于第二代数字移动通信。 第三代即3G，自2000年一些欧洲国家开始拍卖3G牌 照以来，全球移动通信的热点一直围绕着3G。所谓3G， 其实它的全称为3rd Generation，中文含义是指第三代数 字通信。 根据国际电信联盟(ITU)定义，3G特征一是全球化，
通信电子技术 Communications Electronics
（5）灵活的网络结构。 （6）使用微波频段（3～6GHz）。 （7）低系统成本（3G系统的1/10～1/100）。 4G是目前传输速率最快的移动通信技术，比已投入 商业运营的3G网络的传输速率快10倍。借助4G移动网络， 用户可更顺畅地用手机上网，通过笔记本电脑完成一些 需要更快传输速率和更高传输性能的任务，如网络电视 播放、网络视频会议等。美国、瑞典、挪威等少数国家 已开通4G移动通信网络。4G国际标准候选技术有中国主 导的TD-LTE和欧美主导的FDD-LTE. 2 3G三大主流标准 2.1 WCDMA（W-CDMA）标准 全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频码分多重存取，这是基于GSM网发展 的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日 本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融 合。其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本 公司也参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基 亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂 商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统 提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的 亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA 具有先天的市场优势。 WCDMA标准可支持 384kbit/s～ 2Mbit/s带宽的数据 传输速率，即在高速移动状态下，可提供 384kbit/s的传 输速率，在低速或在室内环境下则可提供高达2Mbit/s的 传输速率。 WCDMA已有 R99、 R4和 R5三个版本，且还 在不断更新。其中R99是一个相对成熟、稳定的版本。 WCDMA在欧洲又称 UMTS( Universal Mobil Telecommunication System)，是通用移动通信系统的英 文缩写。UMTS由UTRAN(Universal Torrential Radio Access Network—通用陆地无线接入网)和CN(Core Network－核心网)组成。
