纵观1G到4G的发展历程,手机制式产业链需要循序渐进、一步一个脚印地向前推进。有人说中国可以直接从2G跳入4G,这完全是无稽之谈。光从信号的传送速率来看,2G时只有100kbit/s左右的速率怎么能一下子提升到4G时100Mbit/s?
立足于本国具有自主知识产权的3G制式TD-SCDMA,目前国内业界各部门正大力予以推广。这是本国3G技术发展的一大契机,只有以此为基础,打造出自己的产业链,并扩大其影响,才能有效地增加国际话语权,并更广泛和自信地参予国际竞争。
从1G到2G:超越语音通话的数字化延伸
第一代手机就是70?80年代首次出现的手机,只能语音通话,用的是模拟信号 属模拟蜂窝移动电话。它们之间不能互通,而且很不安全,这给人们带来很大的不便。
随着人们对通信的要求日益提高,加上数字信号的进步,于是就出现了第2代手机??2G。目前中国移动和中国联通就是用这种第2代(2G)的GSM系统,除语言通话外,还加有少量的数据通讯如短信、彩铃等。2G时代的主要特点是数字化,推行的是数字蜂窝系统。除话音清晰外,短信沟通是其一大特色,手机外形精巧美观,价格便宜,于是得到篷勃发展。
由于互联网的发展,使人们对网上数据的下载及上传有了要求,加上手机的拥有者彼此间尚需传送相片等,于是出现了EDGE等过渡制式。介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术,也有人称它为“二代半(2.5G)”技术。它实际的下载速率已升至200 kbit/s左右的水平,但要下载一部电影等所需时间太长,于是就产生了对第3代(3G)移动通信的要求。
3G:传输数据速度上的大提升
第三代3G与前两代的主要区别是传输数据速度上的提升,它的一个最基本的要求是下载的速率起码为384 kbit/s。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式。
3G时代移动通讯经国际电联ITU批准共有3种主流制式即欧洲的WCDMA;美国的CDMA2000;我国的TD-SCDMA,后来再加入一个WiMAX总共是4种制式,它们均满足ITU提出的基本要求,即:全球普及和全球无缝漫游,具有支持多媒体业务的能力,便于过渡和演进和高频谱利用率。
WCDMA是宽带码分多址,欧共体已统一使用这种3G制式,CDMA2000也是码分多址,由美国高通公司提出,主要用于北美。这两种制式都属于FDD,即频分双工型,采用两个频段分别用于信号的上行和下行。而我国采用的TD-SCDMA是时分-同步码分多址制式,与前两种不同,是TDD,即时分双工,只用一个频段,1.6MHz带宽,通过不同时隙用于信号的上行和下行;由于互联网下行信号总是多于上行信号,TDD可灵活地调节上行、下行时隙的多少来满足要求,因此有它独特的优点。
此外还采用智能天线可降低发射功率,减少多址干扰,提高系统容量;软件无线电技术,易于实现多制式基站和多模终端,系统可免费升级到HSDPA;频谱效率高,其话音频谱利用率比WCDMA高达2.2倍,数据频谱利用率甚至高达3.1倍。
WCDMA为挽救这种劣势,于是又研究出一种增强型技术,即所谓的HSDPA,是指高速下行分组接入,它是3GPP在R5协议中为了满足上/下行数据业务不对称的需求而提出的一种调制解调算法,它可以在不改变已经建设的WCDMA网络结构的情况下,把下行数据业务速率提高到14.4Mbit/s的?值速率。HSDPA技术的应用可以充分满足运营商在3G网络成熟期面临容量需求特别大时进行扩容,故常被称之为3.5G。
我国在这方面不甘落后,于是在10个城市建成TD-SCDMA网以后也马不停蹄地将它们全部升级为HSDPA,也已达到同样的下载速率。
立足通过TD的演进思路独立提出4G标准
科学在不断地向前发展,人们的需求也不断地在增强,为了能让人自由自在地畅游信息的海洋 3G时的 384 kbit/s 甚至3.5G的14.4Mbit/s也不能满足人们未来对大量多媒体信息实时传输的需求。于是国际电信联盟提出了IMT-AdvancedB3G即后3G 的设想,也有人将此称之为4G。
IMT-Advanced规定的关键特性概括如下:
1、需要在高移动性下支持100 Mbit/s,低移动性下支持1000 Mbit/s的高数据传输速率。
2、能够提供灵活广泛的基于分组交换的先进移动电信业务。
3、要求有世界范围内的漫游能力,满足多种用户环境下的业务需求。
4、显著提升多媒体应用的能力及高质量服务(QoS);发射功率只有现在的十分之一或百分之一,不再对其他设备构成电磁干扰。
5、基础设施和用户终端达到世界范围内的高度通用性,并支持手机互动功能。
随着WiMAX的发展与挑战,高速蜂窝移动网的标准化组织日渐考虑是不是一定要等到2012年后的IMT-Advanced才能满足这些需求呢?认识到在3G与B3G之间还有一段间隙,2004年底国际标准化组织3GPP在经过认真的讨论后提出了新的设想,打算在2007年实现峰值速率100Mbit/s的数据传输。这是一个巨大的挑战,并且还要求具有很好的向下兼容性,以保护现有的投资。这一新的系统被称作LTELong Term Evolution ,即长期演进计划。也有人将此称之为3.9G,即离4G只有一步之遥的意思。它的主要内容包括:
1、要求目标峰值速率:下行链路100Mbit/s,上行链路50Mbit/s;
2、适用于不同的带宽;
3、支持FDD和TDD的频谱分配;
4、提高频谱效率:要求下行链路高于HSDPA 3~4倍;上行链路高于HSUPA2~3倍
其主要特性体现在高数据速率、分组传送、灵活带宽和后向兼容等方面。
在方案的征集过程中有6个提案,按照双工方式可分为频分双工FDD 和时分双工TDD 两种;按照无线链路的调制方式或多址方式可分为码分多址CDMA 和正交频分多址OFDMA 两种;再按照上下行采用同类或不同类多址方式又可分为两种。
在最新结束的马耳他会议上,已有了最终的结果。FDD和TDD将尽量采用相同的多址技术,并且绝大多数公司支持的第二种方案:FDD SC-FDMA UL、FDD OFDMA DL将作为以后开展LTE研究的前提条件。
该方案的主要内容概括如下:该提案上行链路UL 采用单载波SC 频分多址FDMA ,主要的好处就是降低了发射终端的峰均功率比,减小了终端的体积和成本。下行链路DL 使用了目前频谱效率很高的正交频分复用OFDM 技术作为的主要调制方式,实现高速数据速率传送。其主要特点包括频谱带宽灵活分配、子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输时间间隔TTI 等。
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