技术人员需正确解读3G发展方向

1.引言

　　3G的发展方法已讨论多年,2004年底的基调是2005年3、5月份必须发牌。笔者曾建议2005年不能发牌[1]，被所登期刊加上"争鸣"文章标记并声称不代表本刊观点。2005年底狼烟又起，称2006年初即将发牌，但至今仍未见踪影。我们始终认为在发牌之前除了对3G标准要有一个正确认识外，还必须搞清楚下述问题：3G的主导业务是什么?若3G的主导业务是语音，则没有必要建设3G网络，采用2G扩容的方案将是最经济的做法。若3G的主导业务是移动因特网，则须研究所取标准是否能满足3G主导业务的需求?三个3G主流标准中哪一个标准更符合市场经济原则?只有在能够正确回答上述问题的条件下，才有可能实现3G发展的正确决策。任何盲目决策的做法，都将导致巨额投资失误，给国民经济的健康发展带来重大损失。

　　第三代移动通信系统(3G)标准自2000年5月公布以来，在国际、国内的发展并不顺利，其中由我国提出的TD-SCDMA(时分双工-同步码分多址)，正在国内得到逐步应用。第二代移动通信系统(2G)已在国内得到长足发展，已经形成了一个能够基本满足人们语音和短信息通信需求的覆盖全国的移动通信网络。2G移动通信系统将在20～30年内长期存在。因此3G应该以提供因特网业务为主，此时下行容量应远大于上行容量，至少5倍以上。就此而言，3G的三个主流标准都存在一些问题。这三个标准都是以CDMA(码分多址)为基础，用于车载移动通信系统的标准。CDMA方式的主要技术缺陷是上下行容量基本相同，而且当发信功率上升时，系统产生的自干扰加大，容量基本保持不变。由于CDMA方式中还存在高速和低速数据用户之间的干扰问题，也很难提供大范围变化的用户数据速率。无法利用发功率换取频率资源效率，导致CDMA方式的小区频谱利用率很低，虽然可以利用一些高级技术，如多用户接收、Turbo纠错编码等技术改善上述问题，但系统的性价比会迅速下降。而且上行信道的宽带配置对用户而言是不需要的，将会导致频谱资源的严重浪费[2]。这也是导致美国停止执行cdma2000标准的3G部分cdma2000 3X，抛弃以码分多址为主转向以时分多址(TDMA)为基本方式的EV-DO(Evolution-Data only)的主要原因。由于TDMA的EV-DO方式需要一个独立的下行频道，专门用于为移动因特网用户提供下行高速数据业务，即高比特速率()业务。由此也可以看出国际电信联盟(ITU)将3G FDD频段对称划分的不合理性。

　　曾计划在1X EV-DO之后推出的1X EV-DV(Evolution-Data&Voice)标准与1x EV-DO的主要不同是可以用一个载波同时传输语音、低 和高 信号，在传输语音与低 时使用与cdma2000 1x相同的无线配置，并将剩余的Walsh码资源组成两个TDMA信道用于高信号的传输。相应的可分为81.6、158.4…3091.2kbps 18档，选用1/5 Turbo纠错编码，可选用QPSK、8PSK、16QAM调制方式。1x EV-DV的相关参数曾计划在命名为cdma2000系统RC10的无线配置中公布。然而现在可以证明在多个CDMA信道中不可能实现高速数据传输，1x EV-DV标准已胎死腹中[3]。而在WCDMA R5中给出的HSDPA(高速下行分组接入)与1x EV-DV有类似的机制，亦可以证明该方式无法实现预期目标[4],但目前似乎还在流行。WCDMA标准现也提出了类似EV-DO需使用独立频点的HSDPA方式。

　　TD-SCDMA标准的绝大部分内容与TDD-WCDMA的标准的内容雷同,其中突出的差别是码片速率的不同和智能天线(SA)的引入.TD-SCDMA标准的码片速率为TDD-WCDMA标准的1/3.此项变动可使智能天线的实现难度下降,但并不会对系统的适用环境产生实质性的影响.TDD-WCDMA标准的设计者承认,TDD-WCDMA标准与FDD-WCDMA标准不同,由于采用时分双工方案,它适用于步行移动通信系统。但是标准的设计者没有认识到在用户信息速率上升后，FDD-WCDMA系统会蜕变为一个步行移动通信系统。因此TDD-WCDMA标准已经成为一个被抛弃的标准。这样的例子在3G标准中并不罕见。cdma2000标准的3G部分cdma2000 3x虽然比FDD-WCDMA标准合理，却也被弃之不用，这也说明FDD-WCDMA标准存在着许多不合理的设计内容，如具有对称的上、下行容量，过宽的上行带宽，手机价格偏高等等。

　　TD-SCDMA标准在时分双工，时分多址的基础上又引入码分多址，这些特点决定了它的发信机发信速率极高，在相同覆盖半径的条件下，与频分双工、码分多址方式相比，所需的发功率需大10倍以上，决定了它具有步行移动通信系统的基本特征。虽然在标准中引入了SA，试图利用SA的空分多址作用减少CDMA方式下的多重接入干扰(MAI)，以达到减少发功率，满足满码道工作的要求。TD-SCDMA标准的参与者认为[5]"由于TD-SCDMA系统中采用智能天线技术，使得TDD模式的缺点均可克服，例如接收灵敏度低，主要适用于低速移动环境，仅支持半径较小的小区等。采用智能天线后，可以让TD-SCDMA系统的所有码道同时利用，这样就克服了低码片速率支持的信息传输速率较低的问题。采用智能天线后，可以实现单基站对移动台准确定位，从而可以实现接力切换。"文献[6]也认为智能天线作为TD-SCDMA的核心技术将在减少用户干扰，提高容量，切换控制等方面有着至关重要的作用。但是SA在CDMA 系统下行信道中的应用似乎还存在不可用性问题，文献[7]在理论上证明了SA在CDMA下行信道中的不可用性，尚有待于进一步的确认。论文作者也提出了两种改进方案[8] [9]，尚有待于实验论证。但是TD-SCDMA系统的时分双工特征使该系统昂贵的基站智能天线收发信机只能在一半时间内工作，则必然使其成为一个设备价格高昂、能耗效率极低的劣质系统。这一系列的事实都说明3G标准是2000年左右信息泡沫的产物，对它们的推广应用必须慎之又慎。

　　与3G标准不同的是2G标准却相对合理，特别是在GSM系统基础上推出的EDGE(Enhanced data rate for GSM evolution)标准对提高用户的下行速率较为有效，鉴于我国已存在广泛应用的GSM网络，若能利用EDGE方式对其升级，则是一种既能节省投资，又能满足移动因特网需要的高效率方式。当然cdma2000 1X EV-DO方式也是一种更为合理的3G标准。cdma2000标准的这种根本性改变应当引起决策阶层的警觉，难道是CDMA方式的发明者甘愿抛弃他们的伟大发明，并自动退出与WCDMA竞争的宽带移动通信历史舞台?显然这两种可能性都是不存在的。

　　本文将首先介绍3 G的5个标准，并对一些常用移动通信系统的主要指标进行比较，用于研究它们的合理性。还将对3G的频率分配、TD-SCDMA标准的主要技术特征进行一些讨论。