3G移动通讯技术与产品认证

刘 麒 孙玉萍 袁世杰/上海市计量测试技术研究院

0 引言

2009年年初，3G牌照正式发放，中国三大运营商中国电信、中国移动、中国联通分别获得了相应的3G频段，3G网络开始广泛渗透到各个行业与领域，同时越来越多的人开始使用3G手机。3G技术的性能特点成为各界所关注和热议的焦点。本文概述3G通讯技术及相关通讯终端设备的认证。

1 3G移动通信技术的基本特征

第三代移动通信技术，即国际电信联盟(ITU)定义的IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000），俗称3G，是3rd Generation的缩写。它的最主要的目标和特征为：

（1）全球统一频段、统一制式，全球无缝漫游

在3G概念提出的很多年里，也有一些持怀疑态度的国家和地区，特别是美国频段与ITU的冲突，使得全球统一频段的目标无法完全实现，但是中国、欧洲、日本、韩国和绝大多数国家及地区目前规划的频段和ITU的基本一致。在2000年世界无线电大会（WRC）上又确认了新的频段，将目前2G采用的800/900 MHz和1800/1900 MHz频段均纳入3G频段，称为WRC－2000确认频段，同时又增加了2500 MHz～2690 MHz频段。详见图1。

从图中不难看出，由于2500 MHz以下频段，各个国家都分配了不同的通讯技术，只有2500 MHz～2690 MHz还未被使用，可以有望实现全球统一。

（2）高频谱效率

增加频率效率，减小系统等待时间，更低终端功耗，提高小区覆盖，增加范围。

（3）支持移动多媒体业务，即室内环境支持2 Mbps、步行/室外到室内支持384 kbps、车速环境支持144 kbps等，这三个环境的三个数据速率是评估是否满足3G技术最直接的定量标准。

图1 各国3G频谱分配图

2 3G移动通信技术的研究现状

第三代移动通信系统是国际电信联盟在1985年首先提出的，当时被称为未来公众陆地移动通信系统，即FPLMTS。1996年国际电信联盟正式将其更名为全球移动通信系统IMT－2000，即工作在 2000 MHz频段（1885 MHz～2025 MHz，2110 MHz～2200 MHz），最高业务速率可达 2000 kbps，并在2000年左右商用的系统。同时，ITU针对3G规定了5种陆地无线通讯技术：

① IMT-2000 CDMA DS（CDMA直接扩频技术），WCDMA采用此技术；

② IMT-2000 CDMA MC（CDMA多载波技术），CDMA2000采用此技术；

③ IMT-2000 CDMA TD(宽带时分多址技术),包括我国自主研发的TD-SCDMA采用此技术；

④ IMT-2000 TDMA SC（CDMA单载波技术），UWC-136（Universal Wireless Communications）使用的技术；

⑤ IMT-2000 FT(频分多址技术)，DECT使用此技术。

基于上述技术而发展的WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA成为国际上最具代表性的主流通讯技术，其中CDMA2000和WCDMA属于FDD方式，即系统的上、下行频段分开。TD-SCDMA属于TDD方式，即系统的上、下行工作于同一频率，但不同的时间间隙。

1) WCDMA技术研究现状

WCDMA：即Wideband Code Division Multiple Access，意为宽频码分多址，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，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。该系统通过直接架设在现有的GSM网络上就能实现WCDMA网络的升级，它以GSM MAP为核心网，UTRAN（Universal Telecommunication Radio Access）为无线接口的第三代移动通信标准。该技术标准由3GPP负责制定（第三代合作伙伴计划3GPP，是由欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、韩国的TTA以及美国的T1在1998年底发起成立的3G标准的技术规范机构），它采用3.84 Mcps的码片速率，可在5 MHz带宽内，分别在快速移动、步行和慢速移动及静止的环境下，提供144 kbps、384 kbps和2 Mbps的数据传输速率,其增强型技术HSPA(High Speed Package Access)则可实现10 Mbps以上的下行数据传输速率。功率控制技术是CDMA系统的一项核心技术，由于它采用基于信干比（SIR）的快速内环闭环、开环、基于误帧率（FER）的外环闭环三种功率控制方式，并且功率控制速率达到1500次/s，控制步长可在0.25-4 dB范围内可变，使得移动产品具有很强的抗多路径衰落的能力，并且能有效调整和控制待机与工作的发射功率，降低功耗。

2) CDMA2000技术研究现状

CDMA2000: 即 Code-Division Multiple Access 2000, 意为码分多址2000,也称为CDMA Multi-Carrier，其支持者主要以美国高通北美公司为主，摩托罗拉、朗讯和后来加入的韩国三星等都有参与。CDMA2000标准是由IS-95A/B标准演进而来的第三代移动通信标准，因此该系统可以从原有的CDMA One结构直接升级，建设成本低廉。该技术标准由3GPP2负责制定（第三代合作伙伴计划3GPP2，是由美国TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA在1999年初发起成立的3G标准的技术规范机构），它含有多种载波模式CDMA2000 1x、3x、6x、9x、12x等，1x表 示 1个 1.25MHz带宽的载波，并采用 1.2288Mcps的码片速率。目前CDMA2000 1x按技术发展可分为0、A、B、C和D及其增强型技术五个版本，其中C和D版本又称EV-DV(evolution-Data and video)，增强型技术即高速分组数据HRPD，又称CDMA2000 1x EV-DO。CDMA2000 1x EV-DO 从版本0发展到现在的版本C，可以实现下行峰值3.1Mbps的速率，它是专门针对高速数据业务的技术，不支持话音，但通过HRPD与前期版本的技术结合，比如在CDMA2000 1x版本B的技术基础上增加新的载波来支持HRPD，就能实现数据与语音双业务模式。CDMA2000采用的功率控制技术与WCDMA类同，功率控制速率最高为800次/s，控制步长在0.25-1 dB可变。CDMA2000目前一共定义了17个通讯频段，不同国家应用了不同的通讯频段。

3) TD-SCDMA技术研究现状

TD-SCDMA: 即Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access,意为时分-同步码分多址,是由我国信息产业部电信科学技术研究院提出，与德国西门子公司联合开发，该系统可以从原有的GSM结构直接升级而成，而且设备成本低。TD-SCDMA标准由3GPP组织制订，它采用时分双工（TDD）、时分码分多址方式工作，并采用1.28 Mcps的码片速率, 它的增强型技术TD-HSDPA，可在1.6 MHz载波带宽内,实现下行峰值2.8 Mbps的速率。不同于前两个技术标准的功率控制技术，它采用的开环与慢速闭环功率控制，控制速率最高为200次/s。相比与WCDMA和CDMA2000网络，TD－SCDMA网络是TDD和CDMA、TDMA技术的完美结合，有很好技术优势：第一个优势，它运用时分-同步码分多址技术，上、下行链路采用同一频率，并自由调整上下链路占有的工作时隙，因而能节省未来紧张的频率资源，特别对上下行传输不对称，不同传输速率的数据业务来说它更能显示出其优越性。图2为我国3G频率资源分配图。其中中国电信获得的CDMA2000频段是（1920-1935）MHz（上行）和（2110-2125）MHz（下行）；中国联通获得的WCDMA频段是（1940-1955）MHz（上行）和（2130-2145）MHz（下行）；中国移动获得的TD -SCDMA频段是（1880-1920）MHz和（2010-2025）MHz，由于它不需要占用上下行两个频段，在1.6 MHz载波带宽内可同时进行上下行语音和数据传输，故不管是语音还是数据的频谱利用率都大大提高。第二个优势，独特的智能天线技术，运用排列的天线阵元，跟踪正在通讯的移动终端，自动调整基站的发射功率，达到减少系统干扰，降低多径干扰，从而提高了系统容量。第三个优势，TD-SCDMA软件无线技术能利用软件修改硬件，在设计、测试方面非常方便，不同系统间的兼容性也容易解决。

图2 中国3G频谱分配图

3 3G移动通信技术的发展演进

第三代移动通信系统不同于以往的第一代模拟制式手机（1G），第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），它是将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，该技术的演进主要有三条路径（图3），其一是从第二代的 CDMAONE到CDMA2000 1X，再到第三代的CDMA2000 1X EV-DO。其二是从第二代的GSM到GPRS，再到第三代的WCDMA及增强型的HSPA。以上是移动通信技术演进的两个主流路线，也是占世界绝大多数移动通信市场的路线。其三是我国以TD-SCDMA为主制定的3G演进技术路线，从系统结构看，它也是通过GSM网络架构扩容升级而成的。近期，第三代移动通信系统的升级技术如UMB（Ultra-Mobile Broadband）,LTE(Long Term Evolution)等已经成为世界通讯领域新的增长点，相信不久的将来，未来第四代移动通讯技术IMT-Advanced必将在全球通讯领域产生新的变革。

图3 3G移动通信技术的发展演进

4 3G移动通信终端的国际认证要求

了解3G移动通信终端的国际认证要求，就能提早进入销售市场，占得先机。表1为各国制定的3G手机的认证检测标准：

表1 各国3G手机的认证标准

除了上述认证外，部分欧洲运营商希望厂商符合GCF规定的认证要求，GCF是由欧洲运营商和手机供应商发起成立的机构，主要目的是提供协调一致的一致性测试标准，它定义的测试体系很好地保证了手机的射频性能指标，使得成员运营商都认可GCF 的认证标准，相关的测试项目包括：射频测试，协议，音频，SIM卡，OTA等。类似的北美运营商也希望厂商符合PTCRB（PCS认证委员会）规定的认证要求。

5 结语

综上所述，3G通讯技术已经被各个国家广泛应用，全球3G产业已经掀起了一轮新的发展高潮。可以预见，随着全球3G用户的不断高速增长，3G业务将形成多种多样的服务模式，进一步向人们的工作和生活渗透。中国作为全球最大的手机用户市场，市场竞争尤其激烈，要想占有一席之地，在保证产品质量的前提下，还应不断推出具有优异性能的新产品。

[1] European Telecommunications Standards Institute，3GPP TS 34.108[S]. France: ETSTI, 2009.

[2] European Telecommunications Standards Institute，3GPP TS 34.124[S]. France: ETSTI, 2010.

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