移动通信发展概况

移动通信发展概况

杨大豪

二00六年十月

目录

一、通信基本概念

（一）移动通信的特点

（二）移动通信应用范围

二、移动通信的工作方式、组成及系统工程

（一）无线电路工作方式

（二）移动通信系统的组成

（三）移动通信的射频工程

三、国际上移动通信发展概况

四、我国移动通信发展概况

五、3G应用比较

六、3G技术及其比较

（一）3G技术

（二）3G技术比较

七、第四代移动通信系统---4G

八、移动通信的频段分配表及信道频率

九、卫星通信及其它领域里的频率分配

移动通信发展概况

一、通信基本概念

（一）移动通信的特点

通信就是信息的传输与交换，通信的目的就是传输消息。因为在人类的活动过

程中要相互远距离传递信息，也就是将带有效信息的信号，通过某种系统由发送者

传送给接收者，这种信息的传输过程就是通信。

目前，人们大量应用移动通信手段传输信息。所谓移动通信，顾名思义就是通

信的一方或双方是在移动中实现通信的，其中，包含移动台（汽车、火车、飞机、

船舰等移动体上）与固定台之间通信，移动台（手机）与移动台（手机）之间通信；

移动台过、通过基站与有线用户通信等。

移动通信主要特点：（与固定点通信相比）

（1） 移动通信的传输信道必须使用无线电波传输；

（2） 电波传输特性复杂，在移动通信系统中由于移动台不断运动，不仅有多普

勒效应，而且信号的转播受地形、地物的影响也将随时发生变化；

（3） 干扰多而复杂；

（4） 组网方式多样灵活，移动通信系统组网方式可分为小容量大区制和大容量

小区制，移动通信网为满足使用，必须具有很强的控制功能，如通信（呼

叫）的建立和拆除，频道的控制和分配，用户的登记和定位，以及过境切

换和漫游的控制等；

（5） 对设备要求更苛刻；

（6） 用户量大而频率有限。

（二）移动通信应用范围

1、汽车调度通信

出租汽车公司或大型车队建有汽车调度台，汽车上有汽车电台，可以随时在调度员与司

机之间保持通信联系。

2、公众移动电话

这是与公用市话网相连的公众移动电话网。大中城市一般为蜂窝小区制，小城市或业务

量的中等城市常采用大区制。用户有车台和手机两类。

3、无线寻呼

这是一钟单向无线通信，主要起寻人呼叫的作用，采用的寻呼机，又称BP机或BB机，

可用一般电话拔通寻呼台，由寻呼台的无线寻呼发射机发出，只要被寻呼人在寻呼台的覆

盖范围之内，其所配的寻呼机收到信号即发出设定的声响或振动。

4、无绳电话

这是一种接入市话网的无线电话机，又称无绳电话。一般可在50～200m的范围内接收

或拔通电话。

5、集群无线移动电话

这实际上是把若干个原各自使用单独频率的单工工作调度系统，集合到一个基台工作。

这样，原来一个系统单独用的频率现在可以为几个系统共用，故称为集群系统。

6、卫星移动通信

这是把卫星作为中心转发台，各移动台通过卫星转发通信。

7、个人移动通信

个人可在任何时候、任何地点与其他人通信，只要有一个个人号码，不论该人在何处，

均可通过这个个人号码与其通信。

二、移动通信的工作方式、组成及系统工程

（一）无线电路工作方式

在移动通信中，按无线通道的使用频率数和信息传输方式，其无线电路工作方式可以分

为单工制、半双工制和双工制。

1、单工制

收、发使用同一个频率的按键通信方式，发送时不能接收，接收时不能发送。因此，

接收时发射机不工作，反之亦然。单工制通信示意图，如图（1）所示。

A B

发射机 发射机

f

1

f

1

f

1

接收机

f

1

图（1）单工制通信示意图

f

1

接收机

单工制通信是一种通信双方只能轮流地发送和接收的电路工作方式，而单工制通信只

使用一个频率。

2、半双工制

半双工制通信方式是收、发信机分别使用两个频率的按键通话方式，其半双工制通信

示意图，如图（2）所示。

移动台不需要天线共用装置，适合电池容量小的设备制式。这种方式是基站和移动台

分别使用两个频率，基站是双工通话，而移动台为按键发话，因此，称为半双工制通信。

这种通信方式与同频单工制比较，其优点是受邻近电台干扰少；有利于解决紧急呼叫；可

使基站载频常发，移动台就经常处于杂音被抑制状态，不需要静噪调整。一般专用移动通

信系统中可采用此方式，但它也存在按键发话澡作不习惯的问题。

移动台A

发射机

f

1

f

1

基站B

f

2

发射机

f

2

接收机

f

2

f

1

接收机

图（2）半双工制通信示意图

3、双工制

双工制通信是不用按键能直现送受话的一种制式，公用移动通信都采用此制式。它分为

同频双工和异频双工 。目前，组网用得最多的异频双工。

异频双工就是收与发用两个频率（有一定频率间隔要求）来实现双工通信，双工制通信

示意图，如图（3）所示。

移动台A

发射机

f

1

f

1

f

2

基站B

f

2

双

工

器

f

1

接收机

发射机

双

工

器

接收机

f

2

图（3）双工制通信示意图

由图（3）表明，发射机和接收机能同时工作，这种方式的优点是由于发射频带和接收频

带有一定间隔，通常为10MHz或45MHz，所以，可以大大提高抗干扰能力；使用方便，

不需要收发控制澡作，特别适用于无线电话系统使用，便于与公众电话接口；适合多频道

同时工作的系统。在数字移动通信系统中，可采用时分双工（TDD）来传输信息的双工通

信方式。

（二）移动通信系统的组成

移动通信系统，通常是由移动台（MC）、基站（BS）、及移动业务交换中心（MSC）等

组成，如图（4）所示，该系统是与市话网通过中继线相连接的。

市话网（PSTN）

移动网（PLMN）

BS

无线小区

移动台（MS）

电话

市话局

中继线

移动业务

交换中心

BS

BS

有线网路

图（4） 移动通信系统的组成图

由移动通信系统组成表明，基站和移动台设有收、发信机和天馈线等设备。每个基站都

有一个可靠通信的服务范围，称为服务区。服务区的大小主要有发射功率和基站天线的高

度决定。移动通信系统按照服务面积的大小可分为大区制、中区制和小区制三种制式。大

区制是指一个城市由一个无线区覆盖，大区制的基站发射功率很大，无线区覆盖半径在30～

50Km范围。小区制一般是指覆盖半径为1～35Km的区域，它是由多个无线区链合而成整

个服务区的制式，小区制的基站发功率很小。利用正六边形小区结构组成了蜂窝网络，常

称为蜂窝移动通信，如GSM、CDMA等移动通信系统都是采用小区制，并组成蜂窝网络。

目前，发展方向是将小区进一步划小，成为宏区、毫区、微区、微微区，其覆盖半径降至

50m以下。中区指则是介于大区制和小区制之间的一种过渡制式。

移动业务交换中心（MSC）主要是提供路由器进行信息处理和对整个系统进行集中控制

管理。

（三）移动通信的射频工程

移动通信的射频工程，指的是移动通信的信号覆盖系统工程，若移动通信系统网络覆盖

设计合理，则可以几乎无限制地覆盖世界各地。但是，为了实现移动通信信号的覆盖，必

须进行网络优化，保证复杂环境都能实现信号的覆盖，实际上，提高覆盖质量或增加覆盖

面积，这就是利用移动通信的射频工程来实现移动通信的信号覆盖。需要优化移动通信网

络，加强覆盖的区域可分为如下几类：

1、盲区（或影形区）

移动通信区域较小的盲区以及移动通信工作区的边缘地带，可称为盲区。在这些盲区里，

可能还出现的问题是语音质量较差或经常掉话，甚至完全不通话。

2、高密度区

在用户密度特别高，话务量特别大的地区，如购物中心、娱乐中心、商务中心、会议中

心等地区，经常出现移动通信信道被占满，而使通信质量下降，甚至出现阻塞的情况。

3、边缘地区

边缘地区是指现有服务区的边界，其信号质量比较差，这些边缘地区也可以认为是影形

区，为了使边缘地区能高质量的通话，必须进行移动通信信号覆盖。

4、狭长地区

狭长地区指的是高速公路、铁路等地区，这些地区具有很高的移动通信业务量，必须在

狭长地区进行信号覆盖。

根据不同的地理环境及应用场合，解决这些信号覆盖的方案是不同的，目前，移动通信

的无线覆盖整体解决方案种类如下：

（1）室内覆盖分布系统——采用室内微蜂窝（或直放站）覆盖分布系统，解决了室内网

络优化。

（2）城市街道、小区覆盖综合解决方案——利用微蜂窝（或直放站）进行网络优化覆盖，

也可利用一点对多点的无线覆盖、光纤直放站系统等可以解决小区的优化覆盖问题。

（3）地铁、地下车库、地下商场等覆盖综合解决方案——利用室内微蜂窝（或直放站）

覆盖分布系统和遂道覆盖技术，可以解决地铁、地下车库、地下商场等的优化覆盖问题。

（4）乡镇、山区等覆盖综合解决方案——可利用塔顶放大器、射频和光纤直放站以及高

增益定向天线等多种手段可解决边缘乡镇、山区等的移动通信信号的覆盖。

（5）海域、海岛覆盖综合解决方案——由于海域、海岛覆盖区的特殊性，区域广、话务

量较少，可以利用大功率直放站或塔顶放大器实现覆盖。

（6）3G（TD-CDMA、WCDMA、CDMA-2000）、WLAN（无线局域网）、GSM/CDMA、

PHS（小灵通）等覆盖综合解决方案——可采用“多网合一” 解决方案。

利用移动通信的射频工程来实现移动通信的信号覆盖问题，实际上可分为室内和室外的

覆盖问题，室内覆盖是一种室内天线分布覆盖系统，通常采用微蜂窝或直放站作为信号源，

还采用馈线、微波无源器件（功分器、耦合器）、天线等组成分布系统；而室外覆盖问题，

采用大功率的直放站、塔顶放大器（功率放大器）等实现移动通信信号覆盖。

三、国际上移动通信发展概况

无线通信的概念最早的出现是在20世纪40年代，无线电台在第二次世界大战中的广

泛应用开创了移动通信的第一步。到70年代，美国贝尔实验室最早提出蜂窝的概念，解决

了频率复用的问题，80年代大规模集成电路技术及计算机技术突飞猛进的发展，长期困扰

移动通信的终端小型化的问题得到了初步解决，给移动通信的发展打下了基础。于是，美

国为了满足用户增长的需求，提出了建立在小区制的第一个蜂窝通信系统——AMPS

（Advance Mobile Phone Service）系统。这也是世界上第一个现代意义的，可能商用的，

能够满足随时随地通信的大容量移动通信系统。它主要建立在频率复用的技术上，较好地

解决了频谱资源受限的问题，并拥有更大的容量和更好的话音质量。这在移动通信发展历

史上具有里程碑的意义。AMPS系统在北美商业上获得的巨大成功，有力地刺激了全世界

蜂窝移动通信的研究和发展。随后，欧洲各国和日本都开发了自己的蜂窝移动通信网络，

具有代表性的有欧洲的TACS（Total Access Communication System）系统、北欧的NMT

（Nordic Mobile Telephone System）系统和日本的NTT（Nippon Telegraph and Telephone）

系统等。这些系统都是基于频分多址（FDMA）的模拟制式的系统，我们统称其为第一代

蜂窝移动通信系统。

（一）第一代模拟系统

第一代模拟系统主要建立在频分多址接入和蜂窝频率复用的理论基础上，在商业上取

得了巨大的成功，但随着技术和时间的发展，问题也逐渐暴露出来：所支持的业务（主要

是话音）单一、频谱效率太低、保密性差等。特别是在欧洲，一个国家有一个自己的标准

和体制，无法解决跨国家的漫游问题。模拟移动通信系统经过10余年的发展后，终于在20

世纪90年代初逐步被更先进的数字蜂窝移动通信系统所代替。

（二）第二代移动通信系统

推动第二代移动通信发展的主要动力是欧洲，欧洲国家比较小，要解决标准和制式的

统一才可能解决跨国家漫游。故从80年代处就开始研究数字蜂窝移动通信系统，一般称其

为第二代移动通信系统。它是随着超大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，语音数字

处理技术的成熟而发展起来的。在80年代欧洲各国提出了多种方案，并在80年代中、后

期进行了这些方案的现场实验比较，最后集中为时分多址（TDMA）的数字移动通信系统，

即GSM（Global System for Mobile Communications）系统。由于其技术上的先进性和优

越的性能已经成为目前世界上最大的蜂窝移动通信网络。

GSM标准化的工作主要由欧洲电信标准委员会（ETSI）下属的特别移动组（SMG）

完成。主要分为第一阶段和第2阶段。1990年，第一阶段规范冻结。1992年，商用开始，

同年第2阶段标准化工作开始。GSM空中接口的基本原则包括：每载波8个时隙，200KHz/

载波带宽，慢跳频。

和第一阶段比较，GSM第2阶段的主要特性包括：

1、增强的全速率语音编码器（EFR）；

2、适应多速率编解码器（AMR）；

3、14.4Kbit/s数据业务；

4、高速率电路交换数据（HSCSD）；

5、通用分组无线业务（GPRS）；

6、增强数据速率（EDGE）。

与欧洲相比较，美国在第二代数字蜂窝移动系统方面的起步要迟一些。1988年，美国

制定了基于TDMA技术的IS-54/IS-136标准，IS-136是一种模拟/数字双模标准，可以兼容

AMPS。更值得一提的是美国 Qualcomm公司在90年代初提出的CDMA技术，并在1993

年由TIA完成标准化成为IS-95标准。这也是3G标准中CDMA2000技术的雏形。

IS-95引入了直接序列扩谱CDMA空中接口的概念。由于AMPS已有的广大市场，IS-95

也必须使用相同频段，故在码片速率及射频特性等方面必须兼容AMPS的模拟制式。CDMA

技术有其固有的很多优点，如比FDMA及TDMA系统高得多的容量（频谱效率）、良好的

话音质量及保密性等等，使其在移动通信领域备受瞩目。IS-95技术也在北美和韩国等地得

到了大规模商用。但是，由于起步较晚及在网络和高层信令方面考虑不足，市场份额还是

远低于已经非常成熟的GSM网络。

（三）第三代移动通信系统

第三代移动通信系统由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成，将形成一个对全球

无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区各种用户密度，支持高速移动环境，提供

持话音、数据和多媒体等多种业务（最高速率可达2Mbps）的先进移动通信网，基本实现

个人通信的要求。

早在1985年国际电信联盟就提出了第三代移动通信（3G）的概念，同时建立了专门的

组织机构TG8/1进行研究，当时称为未来陆地移动通信系统（FPLMTS）。这时第二代移动

通信GSM的技术还没有成熟，CDMA技术尚未出现。在TG8/1的前十年，进展比较缓慢。

1992年，世界无线电行政大会（WARC）分配了230MHz的频率给FPLMTS：1885-2025MHz

和2110-2200MHz。此时，FPLMTS的研究工作主要由ITU完成，其中ITU-T负责网络方

面的标准化工作，ITU-R负责无线接口方面的标准化工作。

关于FPLMTS的研究工作在1996年后取得了迅速的进展，首先ITU于1996年确定了

正式名称：IMT-2000（国际移动通信－2000），其含义为该系统预期在2000年左右投入使

用，工作于2000MHz频带，最高传输数据速率为2000kbps。

IMT－2000的技术选取中最关键

的是无线传输技术（RTT）。无线传输技术（RTT）主要包括多址技术、调制解调技术、信道编解码与交

织、双工技术、信道结构和复用、帧结构、RF信道参数等。

ITU于1997年制定了建议，对IMT-2000

[1]

无线传输技术 提出了最低要求，并面向世界范围征求RTT建议。

ITU要求IMT-2000 RTT必须满足以下三种环境的要求。即：

1、快速移动环境，最高速率达144kbit/s；

2、室外到室内或步行环境，最高速率达384kbit/s；

3、室内环境，最高速率达2Mbit/s；

另外，ITU所定义的IMT-2000系统需要具有以下特性：

1．全球化：IMT-2000是一个全球性的系统，各个地区多种系统组成了一个IMT-2000

家族，各个系统间设计上具有高度的互通性，使用共同的频段，全球统一标准，能提

供全球无缝漫游。

2．综合化：能够提供多种业务，特别能够支持多媒体业务和Internet业务，并有能力

容纳新类型的业务。

3．个人化：全球唯一的个人号码，足够的系统容量，高保密性，高服务质量。

为了能够在未来的全球化标准的竞赛中取得领先，各个地区、国家、公司及标准化组

织纷纷提出了自己的技术标准，到截止日期1998年6月30日，ITU共收到16项建议，针

对地面移动通信的就有10项之多。其中包括我国电信科技研究院（CATT）代表中国政府提

出的TD-SCDMA技术。表（1）列出了所有十项IMT-2000地面无线传输技术提案。

表（1） 10种IMT-2000地面无线传输技术（RTT）提案

技术名称 提交组织 双工方式 适用环境

J:W-CDMA 日本ARIB FDD、TDD 所有环境

UTRA-UMTS 欧洲ETSI FDD、TDD 所有环境

WIMS W-CDMA 美国TIA FDD 所有环境

WCDMA/NA 美国T1P1 FDD 所有环境

Global CDMA Ⅱ 韩国TTA FDD 所有环境

TD-SCDMA 中国CWTS TDD 所有环境

CDMA2000 美国TIA FDD、TDD 所有环境

Global CDMA Ⅰ 韩国TTA FDD 所有环境

UWC-136 美国TIA FDD 所有环境

EP-DECT 欧洲ETSI TDD 室内、室外到室内

欧洲提出5种UMTS/IMT-2000 RTT方案，其中比较有影响的是以下两种：WCDMA

和TD-CDMA。前者主要由Ericsson、Nokia公司提出，后者主要由Siemens公司提出。

ETSI将W-CDMA和TD-CDMA融合为一种方案：统称为UTRA (UMTS Terrestrial Radio

Access)，这种方案考虑是以W-CDMA作为主流，同时吸收TD-CDMA技术的优点作为其

补充。

美国负责IMT-2000研究的组织是ANSI下的T1P1组、TIA 和 EIA。美国提出的

IMT-2000方案是cdma2000，主要由Qualcomm、Lucent、Motorola、和Nortel一起提出。

美国还提出了另外一些类W-CDMA标准和时分多址标准UWC-136。

日本的ARIB在第三代系统的标准研究制订方面也走在世界前列。先后制订出6种RTT

方案，经过层层筛选和合并，形成了以NTT DoCoMo公司为主提出的W-CDMA方案。日

本的W-CDMA方案和欧洲提出的W-CDMA极为相似，与其融合。

这10种提案中以欧洲的W-CDMA技术和美国的CDMA2000技术最为看好，同时，

中国的TD-SCDMA技术由于其本身的技术先进性并得到中国政府、运营商和产业界的支

持，也很受瞩目。

通过一年半时间的评估和融合，1999年11月5日ITU 在赫尔辛基举行的TG 8/1第18

次会议上，通过了输出文件ITU-R M.1457，确认了如下5种第三代移动通信RTT技术：

两种TDMA技术：

1、SC-TDMA（UMC-136）；

2、MC-TDMA（EP-DECT）；

三种CDMA技术：

1、MC-CDMA（CDMA2000 MC）；

2、DS-CDMA（包括UTRA/WCDMA和CDMA2000/DS）；

3、TDD CDMA（包括TD-SCDMA和UTRA TDD）；

表（2） ITU确认的5种 第三代移动通信RTT

MCDSTDDSCMC

CDMA CDMA CDMA TDMA TDMA

CDMATDMA

其中主流技术是上述三种CDMA技术。

ITU-R M.1457的通过标志着第三代移动通信标准的基本定型。我国提出的TD－

SCDMA（Time Division Duplex－Synchronous Code Division Multiple Access）建议标准与

欧洲、日本提出的W-CDMA和美国提出的cdma2000标准一起列入该建议，成为世界三大

主流标准之一.

四、我国移动通信发展概况

（一）1982年至2000年：“无线寻呼”发展阶段

1、1982年，上海首先使用150MHz频段开通了我国第一个模拟寻呼系统；

2、1984年，广州用同样的频段开通了一个数字寻呼系统。

寻呼系统应用大约十几年时间，到2000年，椐不完全的统计，全国的寻呼用户已超过6500

万。

（二）无线移动电话---移动通信发展阶段

1、第一代移动通信（1G）----模拟移动电话

第一代移动通信（1G）----模拟移动电话是一种频分多址（FDMA）。

1987年，我国第一台模拟移动电话网在广东珠江三角洲开通，采用的体制为TACS。

随后北京、上海等相继建成模拟移动电话系统，用户年增加率一直100％。

2、第二代移动通信（2G）---数字移动电话

第二代移动通信（2G）---数字移动电话是一种时分多址（TDMA）。

1994年11月，开始建成GSM数字网，1998年模拟用户数量开始下降，2001年7月关

闭模拟网。

随后，2000年开始建成CDMA数字网（IS-95标准），CDMA是一种码分多址，CDMA

（码分多址）是有多个码分信道共享载频频道的多址连接方式。

目前使用的第二代数字移动通信系统可以提供话音及低速数据业务，能够基本满足人

们信息交流的需要。移动通信的发展速度超过人们的预料，1999年，移动通信产品在通信

设备市场中所占的份额已超过50%。目前，该比例还在逐渐增加。特别是中国的发展速度，

手机用户连续十年以超高速增长，截止到2002年底，中国的手机用户已经超过两亿，并且

仍然以较高的速度发展。图（5）给出了近几年中国移动用户增长的情况。

图（5） 中国移动用户增长示意图

手持机的迅速普及将驱动通信向个人化方向发展，互联网用户数以翻番的速度膨胀又

带来了移动数据通信的发展机遇。特别是移动多媒体和高速数据业务的迅速发展，迫切需

要设计和建设一种新的网络以提供更宽的工作频带、支持更加灵活的多种类业务（高速率

数据、多媒体及对称或非对称业务等），并使移动终端能够在不同的网络间进行漫游。由于

市场的驱动促使第三代移动通信系统（3G）的概念应运而生。

表（3） 中国蜂窝移动用户发展情况（单位：万元）

年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

中国移动 1325 2357 4324 8526 14100 20037

总用户数

中国移动 459 250

模拟用户数

中国移动 683 7829 6400 10050

数字用户数

中国联通 3 10 40 141 521 1850 3930 5400

GSM用户数

中国联通 120

CDMA用户数

3、第三代移动通信（3G）---TD-SCDMA

TD-SCDMA第三代移动通信标准是信息产业部电信科学技术研究院（现大唐移动通信

设备有限公司）在国家主管部门的支持下，根据多年的研究而提出的具有一定特色的3G通

信标准。是中国百年通信史上第一个具有完全自主知识产权的国际通信标准，在我国通信

发展史上具有里程碑的意义并将产生深远影响，是整个中国通信业的重大突破。该标准文

件在我国无线通信标准组（CWTS）最终修改完成后，经原邮电部批准，于1998年6月代

表我国提交到ITU（国际电信联盟）和相关国际标准组织。

TD－SCDMA系统全面满足IMT-2000的基本要求。采用不需配对频率的TDD（时分

双工）工作方式，以及FDMA/TDMA/CDMA相结合的多址接入方式。同时使用的低码片

速率，扩频带宽为。

TD-SCDMA系统还采用了智能天线、联合检测、同步CDMA、接力切换及自适应功

率控制等诸多先进技术，与其它3G系统（WCDMA、CDMA-2000）相比具有较为明显的

优势，主要体现在：

（1）频谱灵活性和支持蜂窝网的能力

TD-SCDMA采用TDD方式，仅需要 1.6MHz（单载波）的最小带宽。因此频率安排

灵活，不需要成对的频率，可以使用任何零碎的频段，能较好地解决当前频率资源紧张的

矛盾；若带宽为 5MHz则支持3个载波，在一个地区可组成蜂窝网，支持移动业务。

（2）高频谱利用率

TD-SCDMA频谱利用率高，抗干扰能力强，系统容量大，适用于人口密集的大、中城

市传输对称与非对称业务。尤其适合于移动Internet业务（它将是第三代移动通信的主要

业务）；

（3）适用于多种使用环境

TD-CDMA系统全面满足ITU的要求，适用于多种环境。

（4）设备成本低

设备成本低，系统性能价格比高。具有我国自主的知识产权，在网络规划、系统设计、

工程建设以及为国内运营商提供长期技术支持和技术服务等方面带来方便，可大大节省系

统建设投资和运营成本。

TD-SCDMA标准公开之后，在国际上引起强烈的反响，得到西门子等许多著名公司的

重视和支持。1999年11月在芬兰赫尔辛基召开的国际电信联盟会议上，TD-SCDMA被列

入ITU 建议ITU-R M.1457，成为ITU认可的第三代移动通信RTT主流技术之一。2000

年5月世界无线电行政大会正式接纳TD-SCDMA为第三代移动通信国际标准。从而使

TD-SCDMA与欧洲、日本提出的WCDMA、美国提出的cdma2000并列为三大主流标准之

一。这是百年来中国电信史上的重大突破，标志着我国在移动通信技术方面进入世界先进

行列。图（6）表示了TD-SCDMA标准的发展历程。

图（6） TD-SCDMA标准发展历程

虽然ITU在第三代移动通信标准的发展过程中起着积极的推动作用，但是ITU的建议

并不是完整的规范，上述标准的技术细节则主要由两个国际标准组织：3GPP和3GPP2再

根据ITU建议进一步来完成的。其中，以欧洲为主体的3GPP主要制定基于GSM MAP核心网

的第三代移动通信系统标准，其无线接入网标准则基于DS-CDMA（即WCDMA FDD模式）和

CDMA TDD（UTRA TDD和TD-SCDMA）；而以美国为主体的3GPP2制订基于美国IS-41核心网

的第三代移动通信标准，其无线接入网标准基于MC-CDMA（即CDMA2000，FDD模式）。

中国无线通信标准组（CWTS）是国际电联承认的标准化组织，也是上述两个国际组

织的成员。TD-SCDMA为国际电联正式接纳后，1999年12月在3GPP RAN会议上确定了

TD-SCDMA 与UTRA TDD标准融合的原则,经过一年的工作，2001年3月16日,在美国加里福

尼亚州举行的3GPP TSG RAN第11次全会上，将TD-SCDMA列为3G标准之一，包含在

3GPP版本4（Relea 4）中。这是TD-SCDMA已经成为全球3G标准的一个重要里程碑，

表明该标准已经被世界众多的移动通信运营商和生产厂家所接受。这也是TD-SCDMA的完

全可商用版本的标准，在这之后，TD-SCDMA标准进入了稳定并进行相应改进和发展阶段。

五、3G应用比较

第三代移动通信，主要目的是为了满足市场更高的应用需求。当前对高比特率的数据

业务和多媒体的应用需求已经提到了议事日程，这也是推动第三代移动通信系统发展的主

要动力。第二代移动通信系统主要支持话音业务，仅能提供最简单的低速率数据业务，速

率为9.6Kbit/s—14.4Kbit/s。改进后的第二代系统能够支持几十K到上百K的数据业务。而

3G从技术上能够最大支持2Mbits/s的速率，并且还在不断的发展中，将来将能够支持更高

的数据速率。这也为3G广阔应用的应用前景提供了良好的技术保障。图（7）给出了从2G

到3G系统所支持业务速率的比较。

可支持的

比特率

2Mb/s

384Kb/s

，

C

D

-

S

C

D

M

A

T

，

A

M

D

C

W

-

D

M

A

2

0

0

0

C

D

0

2

0

0

A

M

E

D

G

E

1

x

，

144Kb/s

B

)

P

R

S

，

I

S

9

5

G

(

统

系

代

改

进

的

第

二

9

5

)

(

G

S

M

，

I

S

第

二

代

系

统

14.4kb/s

图（7） 2G与3G支持的业务速率

一种技术能够很好地满足市场需求,并具有良好的质量保证，才会体现出技术的意义。

3G系统被设计为能够很好地支持大量的不同业务，并且能够方便地引入新的业务。各种不

同的业务分别具有不同的业务特性，并且需要不同的带宽来承载。从话音到动态视频，所

需的带宽差别很大，从图（8）中可以看出3G所支持的从窄带到宽带的不同业务的带宽范

围。

3

G

提

供

的

业

务

视频会议

动态图像、可视电话

音乐(mp3)、图像

Web浏览

电子商务

E-mail

语音

2Mb/s10kb/s100kb/s1Mb/s

比特率

图（8） 3G能够提供的业务及所需带宽

另外，对于不同的通信业务其性能要求也是不同的，如语音，视频需要具有较好的实

时性和连续性，但对数据并不要求太高的可靠性。而电子邮件、网上下载等则对时延并不

是非常敏感，但要有高的数据可靠性。也就是说，对不同业务的实时性和服务质量的要求

差别很大。另外，大量业务还需要上下行不对称的服务，如浏览网页、下载音乐等。所有

这些3G系统都能够很好地予以满足。`

六、3G技术及其比较

（一）3G技术

1、WCDMA

WCDMA最初主要有Ericsson、Nokia公司为代表的欧洲通信厂商提出。这些公司都

在第二代移动通信技术和市场占尽了先机，并希望能够在第三代依然保持世界领先的地位。

日本由于在第二代移动通信时代没有采用全球主流的技术标准，而是自己独立制订开发，

很大程度上制约了日本的设备厂商在世界范围内的作为，所以日本希望借第三代的契机，

能够进入国际市场。以NTT DoCoMo为主的各个公司提出的技术与欧洲的WCDMA比较

相似，二者相融合，成为现在的WCDMA系统。WCDMA主要采用了带宽为5MHz的宽

带CDMA技术、上下行快速功率控制、下行发射分集、基站间可以异步操作等技术特点。

2、CDMA2000

CDMA2000是在IS-95系统的基础上由Qualcomm、Lucent、Motorola和Nortel等公

司一起提出的，CDMA2000技术的选择和设计最大限度地考虑和IS-95系统的后向兼容，

很多和信道估计比较困难；

（２）前相链路可采用发射分集方式，提高了信道的抗衰落能力；

（３）增加了前向快速功控，提高了前向信道的容量。在IS-95系统中，前向链路只支

持慢速功控；

（４）业务信道可采用比卷积码更高效的Turbo码，使容量进一步提高；

（５）引入了快速寻呼信道，减少了移动台功耗，提高了移动台的待机时间。

WCDMA和CDMA2000都是采用FDD模式的技术，而TDD技术由于本身固有的特

点突破了FDD技术的很多限制，如：上下行工作于同一频段，不需要大段的连续对称频段，

在频率资源日紧张的今天，这一点尤显重要；这样，基站端的发射机可以根据在上行链路

获得的信号来估计下行链路的多径信道的特性，便于使用智能天线等先进技术；同时能够

简单方便地适应于3G传输上下行非对称数据业务的需要，提高系统频谱利用率；这些优势

都是FDD系统难以实现的。因此，随着技术的发展，国际上对使用TDD的CDMA技术日

益关注。

3、TD-SCDMA

TD-SCDMA也就是在这种环境下诞生的，它综合TDD和CDMA的所有技术优势，具

有灵活的空中接口，并采用了智能天线、联合检测等先进技术（这些在后面的章节中陆续

将有阐述），使得TD-SCDMA具有相当高的技术先进性，并且在三个标准中具有最高的频

谱效率。随着对大范围覆盖和高速移动等问题的逐步解决，TD-SCDMA将成为可以用最经

济的成本获得令人满意的3G解决方案。

（二）3G技术比较

图（9）（A）、（B）分别表示TD—SCDMA和WCDMA的多址方式结构。可以看出，

TD—SCDMA方式采用了TDMA技术，有利于传输非对称数据业务。表1-3对WCDMA、

TD-SCDMA和CDMA2000三种主流标准的主要技术性能进行了比较。其中仅有TD—

SCDMA方式使用了智能天线、联合检测和同步CDMA等先进技术，所以在系统容量、频

谱利用率和抗干扰能力方面具有突出的优势。

码 道时 间

T D M A

Y

-

A

x

i

s

C D M A

F D M A频 率

(A) TD—SCDMA多址方式结构示意图

时间

码道

CDMA

Y

-

A

x

i

s

FDMA频率

(B) WCDMA多址方式结构示意图

图（9） WCDMA和TD-SCDMA多址方式比较

表（4） 三种主流3G标准主要技术性能的比较

载波间隔 5MHz

码片速率

帧长 10ms 10ms（分为两个子帧） 20ms

基站同步 不需要 需要 需要典型方法是GPS

功率控制 快速功控： 0-200Hz 反向：800Hz

下行发射分集 支持 支持 支持

频率间切换 支持，可用压缩 支持，可用空闲时 支持

检测方式 相干解调 联合检测 相干解调

信道估计 公共导频 DwPCH，UpPCH，前向、反向导频

WCDMA TD-SCDMA CDMA2000

上、下行1500Hz 前向：慢速、快速功控

模式进行测量 隙进行测量

Midamble

编码方式 卷积码 卷积码 卷积码

Turbo码 Turbo码 Turbo码

七、第四代移动通信系统---4G

（一）概述

第四代移动通信系统---4G可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提

供无线服务，可以在任何地方宽带接入互联网，能够提供信息通信之外的定位定时、数据

采集、远程控制等综合功能。

第四代移动通信系统---4G还应该是多功能集成的宽带移动通信系统或多媒体移动通信

系统，是宽带接入IP系统

（二）第四代移动通信系统-中的关键技术

1、新的调制技术

新的调制技术要求数据速率从2Mb/S提高到100Mb/S，对全速移动用户能够提供

150Mb/S的高质量影象服务。

2、软件无线电技术

软件无线电技术可使移动终端和基站从3G到4G的发展速度大大加快，系统升级变得

十分便捷。

3、智能天线技术

智能天线技术具有抑制干扰、信号自动跟踪以及数字波束形成等智能功能，用于移动

通信，既可改善信号质量又能增加传输容量。

4、网络技术

4G系统要满足3G不能达到的高速数据和高分瓣率多媒体服务的需要，应能与宽带IP

网络、宽带综合业务数据网（B-ISDN）和异步传输模式（ATM）兼容，实现多媒体通信，

形成综合宽带通信网。

八、移动通信的频段分配表及信道频率

目前，国内的移动通信工作频段是800～2500MHz范围内，有CDMA系统、GSM系

统、DCS系统、3G移动通信（WCDMA、CDMA-2000、TD-SCDMA）和W-LAN。

移动通信的频段分配，见表（5）。

表（5）移动通信的频段分配表

移动通信 运行商 频道间

制式 工作频段 隔

CDMA 上行 825～835MHz 825～835MHz

GSM 上行 890～915MHz 890～909MHz 909～915MHz 200KHz

DCS 上行 1710～1720MHz 1745～1755MHz 200KHz

WCDMA 上行 1920～1980MHz

下行 870～880MHz 870～880MHz

下行 935～960MHz 935～954MHz 954～960MHz

下行 1805～1815MHz 1840～1850MHz

下行 2110～2170MHz

CDMA-2000 上行

下行

TD-SCDMA 上行 1880 – 1920 MHz、2010 – 2025 MHz、2300 – 2400 MHz

下行

小灵通

W-LAN ～

1895  1920 MHz

中国移动 中国联通

（一）CDMA的各信道频率

CDMA的工作频段，上行工作频率为825-835MHz，下行工作频率为870-880MH频

道间隔为1.23MHz。CDMA的各信道频率配置，见表（6）。

表（6）CDMA的各信道频率配置

频道序号 上行频率 下行频率 备注

37

78

119

160

201

242

283

（二）GSM网的频道配置

1、频道序号和频道标称中心频率的关系

GSM网的频道配置采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为

45MHz，频道序号和频道标称中心频率的关系为

F（n）=890.200MHz+（n-1）×

上行

F（n）=F

下行上行

式中： 频道序号 n=1～124

2、GSM网的各信道频率

GSM网的频道序号 n=1～124，频道间隔为200KHz，GSM网的各信道频率，见表（7）。

表（7） GSM网的各信道频率配置

频道上行频率 下行频率 频道上行频率 上行频率 频道上行频率 下行频率

序号 （MHz） (MHz) 序号 (MHz) (MHz) 序号 (MHz) (MHz)

001 043 085

002 044 086

003 045 087

004 046 088

005 047 089

006 048 090

007 049 091

008 050 092

009 051 093

010 052 094

011 053 095

012 054 096

013 055 097

014 056 098

015 057 099

016 058 100

017 059 100

018 060 102

019 061 103

020 062 104

021 063 105

022 064 106

023 065 107

024 066 108

025 067 109

026 068 110

027 069 111

028 070 112

029 071 113

030 072 114

031 073 115

032 074 116

033 075 117

034 076 118

035 077 119

036 078 120

037 079 121

038 080 122

039 081 123

040 082 124

041 083

042 084

（三）DCS的频道配置

1、频道序号和频道标称中心频率的关系

DCS的频道配置采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为

95MHz，频道序号和频道标称中心频率的关系为

F（n）=1710.20MHz+（N-1）×

上行

F（n）=F（n）+95MHz

下行上行

式中：频道序号 n=1～374

2、DCS的各信道频率

DCS的频道序号 n=1～374，频道间隔为200KHz，GSM网的各信道频率，见表（8）。

表（8）a DCS的各信道频率配置（中国移动）

频率上行频率 下行频率 频率上行频率 下行频率 频率上行频率 下行频率

序号 （MHz） （MHz） 序号 （MHz） （MHz） 序号 （MHz） （MHz）

512 531 550

513 532 551

514 533 552

515 534 553

516 535 554

517 536 555

518 537 556

519 538 557

520 539 558

521 540 559

522 541 560

523 542 561

524 543

525 544

526 545

527 546

528 547

529 548

530 549

表（8）b DCS的各信道频率配置（中国联通）

频率上行频率 下行频率 频率上行频率 下行频率 频率上行频率 下行频率

序号 （MHz） （MHz） 序号 （MHz） （MHz） 序号 （MHz） （MHz）

686 705 724

687 706 725

688 707 726

689 708 727

690 709 728

691 710 729

692 711 730

693 712 731

694 713 732

695 714 733

696 715 734

697 716 735

698 717 736

699 718

700 719

701 720

702 721

703 722

704 723

（四）WCDMA的频道配置

WCDMA的频率范围，上行频率：1920～1980MHz；下行频率：2110～2170MHz。

工作频带为20MHz，在60MHz带内可任意选择，信道带宽为4.2MHz。

（五）TD-SCDMA的频率配置

1、工作频率

根据国家无委最新的频谱规划，TD-SCDMA系统可以使用如下频段：

1) 1880 – 1920 MHz: 上/下行共用

2010 – 2025 MHz: 上/下行共用

2300 – 2400 MHz 上/下行共用

2)* 1850 – 1910 MHz: 上/下行共用

1930 – 1990 MHz: 上/下行共用

3)* 1910 – 1930 MHz: 上/下行共用

注：1）* 用在ITU定义的区域2，此频段的分配属研究阶段。

2）其它频段由相关主管部门确定。

2、收发频率间隔 由于在TD-SCDMA系统中使用了时分双工，并不需要对发

信和收信进行频带分离，它的下行（前向链路）和上行（反向链路）的信息是在同一载

频的不同时间间隔上进行传送的。每个TDMA子帧包括7个主时隙(见图4.2 )，在这7

个常规时隙中，Ts0总是分配给下行链路，而Ts1总是分配给上行链路。上行时隙和下行

时隙之间由转换点分开，每个5ms的子帧有两个转换点（DL到UL和UL到DL）。

3、信道分配

1）信道间隔

* 信道间隔的标称值是，但是在一些特殊的情况下可以调整，以获得最优性能。

* 信道调整步长为200kHz，这意味着载波频率必须是200kHz的倍数。

2）信道编号

TD-SCDMA的载波频率是由绝对的射频信道编号（RFCN）来决定的，射频信道编号

与载波频率之间的关系如下：

N= 5  F MHz

t

其中：0.0  F 3276.6 MHz，这里F为载波频率，单位是MHz。

九、卫星通信及其它领域里的频率分配

（一）卫星通信的频段分配

卫星通信工作在微波波段，由于无线电波穿越大气层的传特点，卫星通信的工作频

段占微波波段的一小部分，目前，商用通信卫星的工作频段主要有C波段、Ku波段和

Ka波段，如表（9）所示。

表（9） 卫星通信的工作频段

频段 上行频率 下行频率 简称

C 6/4G

Ku 14/11G

Ka 30/20G

（二）GPS的载波频率

GPS是英文Navigation Satellite and Ranging/Global Positioning Systm的字头缩

NAVSTAR/GPS的简称，它的含义是，利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定

位系统，简称为GPS。

GPS的无线电载波为L波段的两个频率，即L=1575.42MHz，L=1227.60MHz。

12

发射双频是为了校正电离层产生的附加时延，L载波用P码（或Y码）和C/A码按正

1

交进行二相相位调制，L2载频仅用P码（或Y码）进行二相相位调制。

（三）家用电器的频段分配

微波技术广泛应用于家用电器，如收发信机、商用电视以及微波炉，其频段分配，

如表（10）所示。

表（10） 家用电器的频段分配表

名称 频率范围

调幅收音机 535～1605KHz

短波收音机 3～30MHz

调频收音机 80～108MHz

商用1～3 频道 ～

电视

4～5 频道 76～92MHz

6～12 频道 167～223MHz

13～24 频道 470～566MHz

25～68 频道 606～968MHz

微波炉