主题：【原创】中国3G之路与国家科技战略选择（引言、一） -- lingan

我的一篇论文，欢迎拍砖。

因为是交给学校的混学位用的，所以用词比较收敛，比如把一些生动的网络语言换成呆板的官样文字。但写的时候还是挺用心的。就不改了，凑合看吧。

3G是3rd Generation的缩写，其全称为“第三代移动通信”。在很多文献资料中，3G被看作一套标准或一个技术集合。事实上，3G的涵义不止限于技术层面。作为一个备受关注的热点名词，它更多的是与第三代移动通信相关的所有理论、技术、产业、产品、服务、概念……等的泛称。从哲学角度讲，这也可以视为技术的社会属性的一种表现。由于3G能够提供比第二代移动通信系统高十几甚至几十倍的信息传输速率，量变引起质变，3G通信系统在功能范围、服务质量和用户体验等多方面相比2G都有质的飞跃。很多2G/2.5G无法支撑的应用，例如宽带上网、视频通话、手机电视、手机网游和移动办公等等，都在3G的平台上得以开展。有了3G，人类5W（Whoever, Whenever, Wherever, Whomever, Whatever）的自由通信梦想将更加接近现实。

2009年1月7日，中华人民共和国工业和信息化部为中国移动通信集团公司（下简称“移动”），中国电信集团公司（下简称“电信”），中国联合网络通信集团有限公司（下简称“联通”）分别颁发了TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA三种3G牌照，中国由此正式进入3G时代。根据工信部公布的数据[7]，截至2010年6月，我国3G用户累计达1606万户，其中2月新增用户达152万。可以大胆预见，随着3G产业的成熟和服务的改善，特别是随着资费的不断降低和人民收入的提高，功能丰富、物美价廉的3G产品将越来越受到人们的青睐，中国3G用户数量将呈现爆炸式的增长。正如近些年互联网和手机的普及深刻改变了中国社会一样，3G的普及也将对国人的生活方式、思维理念、工作习惯等方方面面产生巨大影响。而与3G有关的产业链将延伸到国民经济的各个领域，相应的产值数以万亿计。

2010年4月，工信部等八个部委联合发布了《关于推进第三代移动通信网络建设的意见》（工信部联通(2010)106号）。《意见》指出：“发展3G是提升自主创新能力和相关产业竞争力的重要手段，也是应对金融危机影响，实现扩内需、保增长、促就业的重要举措，对于我国国民经济和社会长远发展具有重要意义。TD-SCDMA是我国通信业第一个拥有自主知识产权的3G国际标准，对于建设创新型国家，加快产业结构调整和优化升级，保障网络与信息安全具有重要意义。”如何理解这份文件的内容，为何要对TD-SCDMA特别加以强调，3G在中国经过了怎样的发展历程，中国对3G采取了怎样的国家政策，这些对于通信产业的发展乃至整个国家的技术进步有怎样的影响？笔者将根据所学的专业知识，结合自身对这一领域的长期关注和思考，从国家科技战略的角度对这些问题加以分析和解读，为提高民族自主创新能力提供一点浅见。

一. 3G技术概述

所谓第三代移动通信是相对第一代、第二代而言。第一代移动通信系统采用模拟技术，以贝尔实验室研制的AMPS和欧洲的TACS等为代表，能够为少量用户提供简单的话音服务。第二代移动通信系统采用数字技术，以欧洲的全球移动通信系统GSM和北美的IS-95等为代表，能够为大量用户提供便宜可靠的语音通信和低速率的数据通信服务，如短消息、彩信等等。但由于速率较低，第二代移动通信系统（2G）无法支撑海量的数据传输业务。例如网上视频聊天往往需要上百kbps的传输速率，而2G平均速率只能达到几k到几十k。3G就是为了解决这一问题而提出的。为了推动相关技术的发展，国际电信联盟（ITU）专门成立了International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000)标准化组织，并规定了3G系统应达到的一系列技术指标，或称为“指导规范”，其中包括同时支持语音和数据传输，达到200kbps以上的数据传输速率等等。

3G技术并没有严格的统一定义。一般来说，只要一项或一套技术满足了IMT-2000的指标要求，就可以称之为3G技术。但事实上，主流3G技术的核心部分都采用了码分多址（CDMA）方式，而码分多址的关键是扩频技术。扩展频谱（Spread Spectrum）通信技术是一种非常重要的抗干扰通信技术，其基本思想出现得很早。世界上公认的第一个实用扩频技术——跳频的构想由好莱坞传奇犹太女明星Hedy K. Markey于第二次世界大战后期提出。1949年，Derosa和Goroff完成了世界上第一个直序扩频（DSSS）系统，并将其成功运用在从新泽西到加利福尼亚之间的通信线路上。跳频和直序扩频是两种主要的扩频技术，主流的3G技术均采用了后者。理论方面，香农公式等信息论学说成果为扩频通信奠定了理论基础，m序列、Gold序列的提出以及完备正交函数等数学工具为其实现建立了基本的框架。再加上数字集成电路等技术的飞速发展，一个全新的通信体制呼之欲出。

与窄带通信相比，扩频通信具有容量大，速率高，抗干扰能力强，能实现码分多址和抗多径、抗衰落等优点，这也是几大主流的3G系统不约而同地选择扩频的原因。70年代以前，扩频通信主要用于军事领域，直到1985年，高通公司（Qualcomm）在美国圣地亚哥成立，将其引入到商用通信领域。1991年12月5日，在大量蜂窝移动通信工业部门支持下，高通对其设计开发的CDMA蜂窝网进行了现场实验。试验报告表明，CDMA在其理论上分析的优越性，在实际通信条件下是存在的，有实际测试数据证明了系统容量和性能改善了许多，CDMA蜂窝网具有向实用化、工业化发展的价值和可行性[3]。1993年，美国有关部门制定并公布了第一个CDMA空中接口标准IS-95。需要注意的是，IS-95是一个二代的标准。为了升级到3G，高通等一批企业和科研机构推出了CDMA2000并被IMT-2000所采纳。CDMA2000是一套3G空中接口标准，其第一个版本被称为CDMA2000 1x，之后又陆续推出CDMA2000 EVDO和EVDV等1x的升级版。这些标准及其内嵌的技术统称为CDMA2000。由于该套标准及其核心技术由美国高通公司主导，因此往往称CDMA2000是“美国提出的标准”。从IS-95到CDMA2000 1x再到CDMA2000 EVDO/EVDV，是“美国版”的由2G向3G的演进路线。

1990年代末，日本NTT DoCoMo公司为其研发的3G网络FOMA设计了空中接口，并将其提交给ITU作为一种3G标准的备选方案。与此同时，欧洲电信标准委员会（ETSI）在着手开发3G标准，其提出的方案与DoCoMo的有相似之处。最后二者进行了融合，由此诞生了另一个非常重要的3G标准WCDMA[5][6]。由于美国高通公司垄断了CDMA2000几乎所有的专利，使用CDMA2000的厂商需要向高通交纳高昂的专利费，因此有人认为WCDMA有绕开高通的企图。但事实上，WCDMA仍有相当一部分核心技术采用了高通的专利，采用WCDMA的厂商仍然无法避开高通这个“收税官”。在WCDMA之前，由欧洲主导的2G标准为全球移动通讯系统GSM，之后又陆续推出了被称为“二代半”的GPRS和2.75代的EDGE来弥补GSM在速率和数据通信等方面的不足。由于GSM和WCDMA的主导者在相当程度上重合，因此一般认为GSM（2G）—GPRS（2.5G）—EDGE（2.75G）—WCDMA（3G）是“欧洲版”的由2G到3G的演进路线。综合各种统计口径来看，WCDMA是目前应用最广泛，用户数最多的3G标准。

1998年6月30日，中国原邮电部中国电信科学技术研究院（现大唐电信）向ITU提交了TD-SCDMA建议草案，从而成为IMT-2000的15个候选方案之一。ITU综合了各评估组的评估结果，在1999年11月赫尔辛基ITU-RTG8/1第18次会议上和2000年5月在伊斯坦布尔的ITU-R全会上，TD-SCDMA被正式接纳为CDMATDD制式的方案之一。TD-SCDMA是“第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。这是我国电信史上重要的里程碑。”[6]。

以上介绍了3G三大主流标准CDMA2000，WCDMA和TD-SCDMA的由来。（事实上，被IMT-2000接受的3G标准还有TD-CDMA和WiMax，但与本文论述无关，故此省略。）这里需要简单说明一下专利、技术和标准的关系。标准指的是各厂商开发的产品在技术参数等方面共同遵循的规范。通信标准不同于其他工业标准，通信标准往往都是根据所采用的技术设计的，甚至直接就是一些技术的组合，因此通信领域的技术和标准很难区分。例如软切换是一种技术，但由于采用软切换的手机只能跟采用软切换的基站通信，那么“采用软切换”也就成了生产手机和基站的厂商共同遵循的规范，即标准。因此通信标准往往本身就包含了详细的技术描述，同时也就涉及到与这些技术相对应的专利。采用了某个标准就意味着要采用与该标准对应的那些技术。因此，更准确一些，CDMA2000，WCDMA和TD-SCDMA不仅仅是标准，它们实际上都是第三代移动通信的一揽子解决方案。

下面简要介绍和比较这三套标准（技术）的特点和优缺点。CDMA2000采用多载波技术和频分数字双工模式（FDD）和基站间同步，单个信道带宽为1.25M。WCDMA也是采用频分数字双工模式，但单个信道带宽为5M，基站间可以有同步和异步两种方式。TD-SCDMA（以下简称TD）则采用时分数字双工模式（TDD），基站间同步，单个信道带宽为1.6M，此外TD还引入了智能天线和软件无线电等技术。三者比较，前两者需要一对信道来实现双工，而TD由于采用了TDD，可以通过在上下行之间分配时隙来支持非对称业务，不需要成对的信道，因此频谱效率更高些。但TD的基站覆盖面积较小，并且在支持高速移动方面要比前两者差一些。

技术细节这里不展开叙述。总之，纯粹就技术水平而言，三套标准的差别不大。但作为面向商用化的技术体系，其实际效果究竟如何，是由多方面因素决定的。由于TD的提出较晚，现场实验论证和设备调试等方面都不如另外两套标准充分。而且由于中国基础工业水平和科技发展水平的总体落后，特别是在芯片工艺、大规模集成电路制造和软件设计等3G产业链上重要的配套环节与国际先进水平相差甚远，TD相关的产品设备不仅数量较少，质量上也不如CDMA2000和WCDMA的成熟。再加上企业研发投入不足、营销不力、政策支持力度不够和竞争对手的有意排挤等很多原因，造成TD在整体上处于弱势。这就好比一颗良种，不幸落到了贫瘠的土壤里，又没有得到很好的施肥和灌溉，还不时遭到害虫的侵袭，发育不良也就可想而知了。这一点在下面的讨论中将进一步展开。