第三代移动通信的关键技术
Key Technique of the Third-Generation Mobile Communication 南京航空航天大学电子工程系 (南京210016) 颜 彪
扬州大学电子科学与工程系 (扬州225009)蔡 钧 石炳熙
于 卫 陈万培方 宇
【摘 要】 介绍了第三代移动通信系统的体系结构和关键技术。
关键词：第三代移动通信,CDMA，关键技术
【Abstract】 T his paper intro duces the architecture and key technique of the third-g en-
er ation m obile com munication system.
Keywords:the third-generation mobile communication,CDMA,key technique
留学申请网站1 引 言
近年来，移动通信技术发展非常迅速，全球出现了多个移动通信的技术标准。第一代移动通信如AM PS和TACS等系统，运用模拟技术，第二代移动通信系统采用了完全的数字化技术，其中以GSM 为突出代表，获得了相当广泛的应用。IS-95CDMA 系统也因话音质量好，容量大而发展迅速〔1〕。在用户数量不断增长的情况下，频率资源日益紧缺，需要有更先进的技术能充分利用频率资源。此外，随着宽带多媒体技术以及信息高速公路的发展，用户对移动通信系统的业务要求不仅仅局限于话音服务，还包括数据通信、宽带多媒体信息以及Internet接入。在这种背景下，提出了第三代移动通信，国际电联ITU把它命名为ITM-2000，即在2000年左右，在2000M Hz频段上，可利用第三代移动通信提供从基本话音服务到高速数据服务，能够接入Internet。第三代移动通信系统同时提供电路交换和分组交换业务，数据速率从最低的8kbps到384kbps，直至最高的2M Hz。它能提供对称和非对称业务，支持Inter-net浏览和视频会议。1997年以来，有关第三代移动通信的课题已成为移动通信领域的研究热点。
2 第三代移动通信系统的体系结构
IMT-2000系统构成如图1所示〔2〕，它主要由四个功能子系统构成：核心网(CN)、无线接入网(RAN)、移动台(M T)和用户识别模块(UIM)，分别对应GSM系统的交换子系统(SSS)、基站子系统(BSS)、移动台(M S)和SIMregion是什么意思
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图1 IM T-2000功能模型和接口
另外,IT U定义了4个标准接口：网络与网络接口(N NI)，在网络部分,ITU采用了“家族概念”，因而此接口是指不同家族成员之间的标准接口，是保证互通和漫游的关键接口；无线接入网与核心网之间的接口(RA N-CN)，对应于GSM系统的A接口；无线接口(U NI)用户识别模块；移动台之间的接口(U IM-M T)。
与第二代移动通信系统相类似，第三代系统的分层方法也可用三层结构描述，但它需要同时支持电路型业务和分组型业务，并允许支持不同质量、不同速率业务，因此其具体协议组成比第二代系统复杂得多。第三代系统其各层的主要功能如下:
(1)物理层：由一系列下行物理信道和上行信道组成。
(2)链路层：由媒体接入控制(M AC)子层和链路接入控制(LAC)子层组成,MAC子层根据LAC 子层不同业务实体的要求对物理层资源进行管理与控制，并负责提供LAC子层业务实体所需的QoS
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电子工程师通信技术与设备 V ol.27N o.6 2001 收稿日期:2001—03—22
级别。LAC子层与物理层对应独立的链路管理与控制，并负责提供M AC子层所不能提供的更高级别QoS控制，这种控制可通过ARQ等方式实现，以满足来自更高层业务实体的传输可靠性。
(3)高层：它集OSI模型中的网络层、传输层、会话层、表达层和应用层为一体。高层实体主要负责各种业务的呼叫信令处理、话音业务(包括电路类型和分组类型)和数据业务(包括IP业务，电路和分组数据，短消息等)的控制与处理等。
3 第三代移动通信的关键技术〔3～5〕
第三代移动通信的关键技术包括:
(1)CDMA多址技术
由于移动用户在不断地随机移动，想要建立它们之间的通信，首先必须引入区分与识别动态用户地址的多址技术。第三代移动通信以CDMA为技术核心,CDM A系统具有频率规划简单、频谱效率高、软切换和宏分集、软容量等诸多的优势：它可以克服同频干扰，使扇区间和小区间都可以同频复用而提高了频谱效率；可以克服多径传播干扰，使多径传播造成的选择性衰落变为多径信号增强合成，改善了传输性能；可以采用变速率编码，简单地实现话音间隙的利用；可以采用软切换增加切换的可靠性。
这些特点在以IS-95为代表的第二代蜂窝通信中都得到了较好的实现。已开通的CDM A系统运行结果证明：其频谱利用率为模拟系统的10倍左右，为GSM系统的3倍左右；在衰落环境下，在切换过程中其通话质量稳定。这些优点对实现第三代移动通信的目标具有重要的意义。
(2)多载波调制技术
大学四级成绩查询在信号调制方面，第三代移动通信采用自适应多进制方式，即根据无线信道的衰落程度、信道流量或其它参数的动态变化，收发信机同步地改变调制的进制数。在衰落较轻或业务空闲时，减少进制数，反之增加进制数。对于扩频通信系统，信号传输带宽可达数十M Hz以上，而无线环境的相干带宽一般
为数百kHz，是一个频率选择性衰落通道。因此，将带宽分为N个载波调制并进行传输，这样每个窄带信号经历的是N个平坦的非频率选择性衰落通道，当修改载波数目而各路的传输速率不变时，也就是改变了总的传输速率。所以，多载波调制比较容易满足不同业务的需要，灵活地实现多媒体业务。
(3)多用户检测技术
在传统的CDM A接收机中，各用户的接收相互独立，在多径衰落环境下，由于各用户之间所用的扩频码通常难以保证正交，造成多用户之间相互干扰，限制了系统容量的提高。解决此问题的有效办法是采用多用户检测技术，通过测量各用户扩频码之间的非正交性，用矩阵求逆方法或迭代方法消除多用户间的相互干扰。从理论上讲，采用多用户检测技术能极大改善系统容量，然而，基站接收端的等效干扰用户等于正在通话的移动用户数乘以基站端可观测到的多径数，这意味着在实际系统中，等效干扰用户数将多达数百个，这样，即使采用与干扰用户数成线性关系的多用户抵消算法，仍将使硬件实现过于复杂。因此，如何把多用户干扰抵消算法复杂度降低到可接受的程度，是多用户检测技术能否投入实用的关键。
(4)智能天线技术
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智能天线技术是指天线波束可以自动地跟踪移动用户信号源和自动地避开干扰源，以使所接收信号的“载波干扰比”达到最大。由于智能天线波束窄，能有效地减少同一波束内用户的数量，从而减轻了“
多用户干扰”。智能天线也是第三代移动通信希望重点突破的技术之一。
(5)功率控制技术
在CDM A系统中，由于用户共用相同频带，且各用户的扩频码之间存在非理想相关特性，用户发射功率的大小将直接影响系统的总容量，因而功率控制技术成为CDMA系统最重要的核心技术之一。
常见的CDM A功率控制技术可分为开环、闭环和外环功率控制三种类型。开环功率控制的基本原理是，根据用户接收功率和发射功率之积为常数的原则，先行测量接收功率的大小，由此确定发射功率的大小，开环功率控制用于确定用户的初始发射功率，或用户接收功率发生突变时的发射功率调节，开环功率控制未考虑上、下行信道电波功率的不对称性，因而精确性难以保证。闭环功率控制可较好地解决此问题，通过对接收功率测量值与信干比门限值的对比，确定功率控制比特信息，然后通过信道把功率控制比特信息传送到发射端，并据此调节发射功率的大小。外环功率控制技术是通过对接收误帧率的计算，确定闭环功率控制所需的信干比门限，通常需要采用变步长方法，以加快信干比门限的调节速度。
(6)高效信道编译码技术
在有关第三代移动通信系统的主要提案中，除采用与IS-95CDM A系统相类似的卷积码和交织
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颜 彪，等：第三代移动通信的关键技术
技术之外，还建议采用T urbo 编码技术。
Turbo 编码器采用两个并行相连的系统递归卷
积编码器，并以一个交织器辅之。两个卷积编码器的输出经并串转换和凿孔(Punctur e)操作后输出。相应地,T urbo 解码器由首尾相接、中间由交织器和解交织器隔离的两个以迭代方式工作的软判输出卷积解码器构成。虽然目前尚未得到严格的Turbo 编码理论性能分析结果，但从计算机仿真结果看，在交织器长度大于1000、软判输出卷积解码采用标准最大后验概率(MAP)算法的条件下，其性能比约束长度为9的卷积码提高1～2.5dB 。目前Turbo 码用于第三代移动通信系统的主要困难体现在:(1)由于交织长度的限制，无法用于速率较低、时延要求较高的数据传输;(2)基于MAP 的软输出解码算法所需计算量和存储量较大;(3)T ur bo 编码在衰落信道下的性能还有待于进一步研究。
雅思怎么读4 结束语
移动通信是当今全球发展最快的技术之一，它的最终目标是实现任何人可以在任何地点、任何时间与任何人进行任何方式的通信。第三代移动通信系统的出现将引发人类通信方式的变革，对21世纪人类生活产生深远影响。我国在第三代移动通信上已做了大量的工作，我国向IT U 提交的T D -SCD-M A 第三代移动通信标准已被国际电联采纳，成为国际通行的第三代移动通信技术规范的系列标准之一。与此同时，国内各电信科研机构都已向第三代移动通信进军。
参 考 文 献
1 (美)V ijay K .Gar g 著.于鹏，白春霞，刘睿等译.第三代移动通信系统原理与工程设计——IS -95CDM A 和cd-ma2000.北京：电子工业出版社,2001
上海市市花2 IT U W ebsite.w w w.itu.int /im t/2-r adio-dev /
pr oposals
3 吴伟陵编著.移动通信中的关键技术.北京：北京邮电大学出版社,2000
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5 刘东华，唐朝京.T ur bo 码的原理、设计与应用研究.电信技术研究,2000(2):1～21 ■
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是效仿图1的做法，在ACD 的用户侧加入VoIP 网关，再统一接入(如图5所示)；另一种方法是采用价格比较便宜的IP 座席卡，并在Call M anag er 中加入CT I 的有关协议模块(如图6所示)。相比而言，后一种方案成本更低，但开发难度大，而前一种方案,
则恰恰相反。
图5 GW
过渡升级模型
图6 坐席卡+CT I 协议模型
4 结束语
CT I 技术是当前信息技术发展的一个热点，而且其内容也在通过融入新技术而不断丰富。CT I 反映了通信技术与数据传输技术相互渗透的趋势。未来的CT I 技术更将朝着与Internet 结合、支持多媒体的方向发展。CTI 技术在帮助国内企业更好地为用户提供服务，从而在激烈的市场竞争中占据主动地位方面发挥着越来越大的作用。
参 考 文 献
1 雷震洲.全球信息网络的发展现状和趋势.电信软科学
研究,2000(1):21
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3 王启浩.Inter net 电话及其系统集成.江苏通信技术,
小个子女生穿衣搭配
1999,15(2):20-23
4 罗国明.CT I 技术及其发展趋势.电信技术,2000(7)■
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通信技术与设备 V ol .27N o .6 2001
克服困难的英语作文
