移動通信系統1一、移動通信系統概述二、移動通信發展簡史三、蜂窩移動通信思想四、多址復用技術簡介五、模擬移動通信系統六、數字移動通信系統七、WAP和GPRS簡介八、3G移動通信系統2一、移動通信技術概述1、什么是移動通信2、無線信道的主要特點3、電磁波傳播方式4、三類不同的損耗5、無線通信三種效應6、多址干擾和其他干擾31、什么是移動通信通信雙方或至少有一方具備或實際在移動中進行信息交換的通信。42、無線通信的主要特點通信的移動性無線方式或無線與有線通信的結合電波傳輸條件復雜電磁波的反射、繞射、折射等受到干擾相對嚴重火花噪聲、工業噪聲等52、無線通信的主要特點系統和網絡結構復雜本身是多用戶系統，還要與其他通信系統連接要求頻帶復用率高無線電頻率資源緊張，要盡量使資源得到充分使用63、電磁波的傳播方式直射波在視距覆蓋區無遮擋傳播；反射波從不同物體反射后到達接收點；繞射波從較大的建筑物繞射后到達接收點；74、電磁波的傳輸損耗路徑傳播的損耗電波在自由空間傳播所產生的損耗；快衰落損耗由多徑傳播產生，電磁波到達接收天線的路徑不同，造成電信號的減弱，變化率相對較快。慢衰落損耗主要由繞射產生，變化率較慢，衰落的深度取決于信號的頻率和障礙物的材料、結構;85、無線傳輸的三種效應陰影效應由大型建筑物的遮擋而形成在傳播接收區域上的半盲區。遠近效應發射機附近接收效果好，遠就差；多普勒效應高速運動引起，對快速數據傳輸影響較大。91、移動用戶高速運動和附近建筑物可產生多普勒頻移。2、遠處小山、高大建筑物反射，電信號到達基站的路徑較長。3、基站附近建筑物反射，影響天線入射角?；?06、多址干擾和其他干擾多址干擾產生于多個信源用戶要求同時通信，而系統不能完全將它們隔離而引起的。其他干擾鄰頻干擾、工業干擾和太陽黑子干擾。11二、移動通信發展簡史1、麥克斯韋(1831-1879)

預言了電磁波的存在電磁場內周期性振動是能夠發生的。這樣的振動產生電磁波，它可以向宇宙空間延伸、傳播。傳播速度為30萬公里/秒。122、赫茲(1857-1894)

證實了電磁波的存在

赫茲利用自己設計的實驗裝置成功的證實了電磁波的存在，為無線電通信成為現實奠定了基礎。物理學中頻率的單位Hz就是以他的名字命名的。

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3、無線電通信的問世

馬可尼（1874-1937）

1895年實現了2英里的無線電收發

1897年5月跨越海峽通信獲得成功

1901年實現了跨越大西洋的通信獲得了1909年的諾貝爾物理學獎

波波夫（1859-1906）

1894年實驗中發現了天線的作用

1895年制作了完整的無線電收報機

1896年傳送了第一份無線電報

5月7日被定為“無線電發明日”

144、最初的應用（20世紀20年代）

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船舶上用于海上救援、天氣預報

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完成飛機之間、飛機與地面聯系

★

警方車載無線電保持與總部聯系

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消防車替代火災損壞的通信設備15★

頻段：采用短波頻段，話音質量差★

元件：采用電子管，體積大、設備笨★

接續方式：人工交換，人工切換頻率★

消耗功率：耗電量大20世紀70年代我軍師團級使用的短波電臺（仿美國產品）世紀165、發展時期（20世紀40-60年代）★

頻段：采用150-400MHz，話音質量較好

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元件：采用晶體管，體積減小

★

接續方式：自動交換，自動切換頻率

★

消耗功率：消耗功率成倍減小17

發展時期（20世紀70-80年代）

★個人無線尋呼系統問世

基于集成電路和計算機技術

★第一代模擬移動電話問世

貝爾實驗室推出蜂窩系統概念之后18

6、現在與未來

★

第二代數字移動電話系統已推廣普及成為公眾必備通信工具

★第三代數字移動電話（3G）相應的方案、標準已公布，通信系統已在運營中

★第四代移動電話

標準制定、方案論證的試驗階段

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三、蜂窩移動通信思想

★什么是蜂窩系統

★蜂窩系統的意義

★蜂窩系統帶來的技術難點

201、蜂窩移動通信思想貝爾實驗室提出，蜂窩原理把移動通信的區域按照蜂窩形狀劃分成若干小區，而兩個小區之間只要相隔一定距離，無線載頻就可以重復使用。背景：頻率資源緊缺，無法滿足眾多用戶的需要！21蜂窩移動通信思想f1f1f2f2f2f3f3f322

2、蜂窩思想的重大意義頻率重復使用一定程度上解決了頻率資源緊張問題，可以滿足大容量的要求。容量可以通過配置調整用戶密集的地方采用更小的蜂窩。可以縮短傳輸距離效果更有保證，發射功率可以減小；23

3、蜂窩系統—技術難點定位與跟蹤移動中用戶通話、待機，如何更新位置。從關機到開機，系統怎樣才能很快獲得移動用戶的位置？保持最佳接入系統必須對目前的連接作連續的質量評估，同時必須不斷的測量相鄰接入點的質量。24通常用戶處于多個基站包圍之中，那么最基本的問題：如何找到最佳接入點。移動終端同時處于多個基站的監控之中25四、多址復用技術頻分多址技（FDMA）時分多址技（TDMA）碼分多址技（CDMA）26頻分多址技術定義當以傳輸信號的載波頻率不同來區分信道建立多址接入時，稱為頻分多址。27MSC

BSMS1MS2f2Fnff3頻段概念：收音機和電視機

FDMA系統工作原理示意圖

FDMA系統工作原理圖

MSCBSMS1MS2MSn頻段概念：收音機和電視機28老式收音機電視機29時分多址技術定義當以傳輸信號存在的時間不同來區分信道建立多址接入時稱為時分多址。30

時鐘的重要性：只有嚴格同步才能完成分路的作用TDMA系統工作原理示意圖MSCBSMS1MSN時隙幀31碼分多址技術定義當以傳輸信號的碼型不同來區分建立信道建立多址接入時，稱為碼分多址。32

CDMA通信系統既不分頻道又不分時隙，無論傳送何種信息的信道都靠采用不同的碼型來區分。

CDMA系統工作示意圖MSCMS1MS2MS3BSC1C2C3C1C2C333三種多址技術的比較

技術復用效率抗干擾性保密性FDMA

簡單較低較差較差TDMA

較復雜較高較好較好CDMA

復雜最高最好最好34五、模擬移動通信系統1、產生歷史2、通信體制3、發展時期4、主要缺點351、產生歷史初步構想產生于四十年代，但是由于當時的技術條件難以達到，只能作為一種設想。正式建議1971年12月，貝爾公司向美國聯邦通信委員會提出了蜂窩移動通信系統HCMTS的建議，并獲得批準。362、三種通信體制共同點：小區蜂窩、頻分多址（FDMA）美國標準：1983年，AMPS系統，頻率824～894MHz歐洲標準：1985年，ETACS系統，頻率900MHz日本標準：1988年，JTACS，頻率860～925MHz373、發展時期1981年：世界上只有五個國家建立蜂窩系統1985年：經過4、5年已經發展至十幾個國家1987年：我國引進了TACS移動通信系統38手機照片394、主要缺點通信制式復雜系統間沒有公共接口，不能自動漫游；業務功能單一很難開展數據業務（用于話音）；頻譜效率低頻譜利用率低，容量小（FDMA）；安全保密性差易被竊聽，易做“假機”。 40六、GSM移動通信系統1、GSM移動通信系統的產生2、GSM移動通信系統的組成3、GSM移動通信系統關鍵技術4、GSM系統的主要電信業務5、GSM移動通信系統工作過程

411、GSM移動通信系統的產生GSM系統（歐洲電信制定）：GlobalSystemofMobile，1990年開放性標準：沒有設立專利障礙；100多個國家采用、能夠國際漫游。復用方式時分多址復用TDMA； 422、GSM移動通信系統的組成

基站子系統（BSS）BaseStationSubsystem網絡交換子系統（NSS）

NetSwitchingSubsystem移動臺（MS）

MobileStation操作維護子系統

OperationandMaintenanceSubsystem

432、GSM移動通信系統的組成(續)

基站控制器（BSC）基站收發信臺（BTS）基站子系統（BSS）負責無線傳輸含收發信機天線單元進行無線信道分配開關機和越區管理44

網絡交換子系統（NSS）移動交換中心（MSC）歸屬位置寄存器（HLR）拜訪移位寄存器（VLR）鑒權中心（AUC）交換并對移動網絡管理與VLR完成登記、切換與HLR完成登記、切換負責用戶數據安全等45

移動臺（MS）

手機SIM卡存有認證客戶身份所需的所有信息，并能執行一些與安全保密有關的重要信息，以防止非法客戶進入網路。話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調制和解調、信息發射和接收。46BSC具有對一個或多個BTS進行控制的功能，負責無線網路資源的管理、小區配置數據管理、功率控制、定位和切換等。BTSBTSMSMSBTS無線接口設備，它完全由BSC控制，主要負責無線傳輸，完成無線與有線的轉換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。47鑒權中心操作維護中心訪問用戶位置寄存器歸屬用戶位置寄存器交換中心AC用于產生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權、加密的功能實體。OMC對整個網路進行管理和監控。如各種部件功能的監視、狀態報告、故障診斷等功能。BTSBTSMSMS48HLR是存儲管理部門用于移動客戶管理的數據。每個客戶都在HLR注冊登記，它主要存儲：1、客戶參數；2、所處位置交換中心歸屬用戶位置寄存器BTSBTSMSMSVLR是存儲MSC為了處理所管轄區域中MS（統稱拜訪客戶）的來話、去話呼叫所需檢索的信息，例如客戶的號碼，所處位置區域的識別，向客戶提供的服務等參數。49GSM移動通信系統網絡TMSC1TMSC1TMSC1TMSC2TMSC2TMSC2TMSC2MSCMSCMSCMSC一級匯接中心一級匯接中心一級匯接中心二級匯接中心移動端局移動端局503、GSM移動通信系統的關鍵技術時分多址技術

空間分集技術保密安全技術513、關鍵技術－時分多址TDMA技術多個的用戶共用一個信道。多址方案在GSM中，無線路徑上是采用TDMA。每一頻點上可分成8個時隙，每一時隙為一個信道，因此，一個射頻信道最多可有8個移動客戶同時使用。52F1F2f2f1第一代采用頻分多址方案01234567GSM采用時分多址方案FDMATDMA53分集背景：多徑傳輸的結果造成同樣一個射頻信號到達接收點時，信號相位不一致。3、關鍵技術－空間分集解決方法：即在若干個支路上接收相互間相關性很小的載有同一消息的信號，然后通過合并技術再將各個支路信號合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低衰落的概率。543、關鍵技術－保密技術主要目的保護用戶隱私和經濟利益；保密方法1：信道中傳輸的信號和信令進行加密。保密方法2：引入了SIM卡，一卡和用戶一一對應。SIM卡特點：客戶與設備分離、通信安全可靠、成本低。554、GSM系統主要的電信業務

電話業務緊急呼叫業務短消息業務SMS彩信業務MMS數據業務手機電郵業務564、電信業務－電話通信電話業務經過GSM網和PSTN網，能為移動用戶與移動用戶之間、移動用戶與固定網客戶之間，提供實時雙向通信。業務種類包括各種特服呼叫、各類查詢業務和申告業務，以及提供人工、自動無線電尋呼業務。574、電信業務－緊急呼叫緊急呼叫業務119、110或120；可以依據客戶所處基站位置，就近接入火警中心(119)、匪警中心(110)、急救中心(120)等。移動位置業務96年美國相關部門規定2001年10月，要求移動電話具備撥出緊急呼叫時，能夠提供準確的位置信息。

巴薩耶夫巴薩耶夫夫吳吳若甫若甫584、電信業務－短消息短消息業務發送、接收和小區廣播短消息業務。點對點：通常用于移動用戶之間戶互發短信。短消息發送或接收可在任何狀態下進行。小區廣播：移動通信網某一特定區域內廣播具有通用意義的短消息，如道路交通信息、天氣預報等。移動臺可以收到廣播消息，并顯示廣播短消息。594、電信業務－彩信MMS彩信業務編輯和傳送圖象、聲音、文本、動畫等各種信息；手機到手機、手機到互聯網、互聯網到手機；如果配合攝像頭，就可以即時拍照、即時傳送，在第一時間與親朋好友分享精彩動人的畫面。604、電信業務－電郵業務移動電子郵件終端(blackberry)

相當于一部掌上電腦,利用移動網絡收發電子郵件.RIM公司與中國移動合作

費用很高，目前只可能特殊用戶使用。

615、GSM工作過程1）客戶狀態2）周期性登記3）位置更新4）越區切換5）尋呼過程6）手機漫游7）接續流程

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1）GSM工作過程－客戶狀態MS開機網路對它作“附著”標記MS關機從網路中“分離”MS忙正在打電話63客戶狀態－MS開機鎖定頻率當移動臺開機后，它首先要在空中接口上搜索以找到正確的頻率，并依靠搜索到的正確頻率校正和同步頻率，并將此頻率鎖定。下載信息與移動交換中心信息交流，盡快與網絡連接。 64客戶狀態－MS開機

手機HLR用戶開機（發送客戶識別碼）移動交換中心位置更新請求（要求接入網絡）位置是否更新（是否接入網絡）位置更新接受（愿意接入網絡）位置更新證實（同意接入網絡）65客戶狀態－MS關機從網絡中分離當移動臺關機時，向移動交換中心發送最后一條信息，經確認后將斷開與該移動用戶的聯系。

66客戶狀態－MS關機

手機HLR用戶關機（發送最后一條信息）移動交換中心分離處理請求（從網絡中分離）VLRHLRMCS通知VLR將該用戶分離VLR通知HLR將該用戶已分離67客戶狀態—“忙”狀態業務標識：無線網路分配給MS一個業務信道，并在該客戶IMSI上標注客戶“忙”。此時移動電話處于工作狀態。

682）工作過程－周期性登記問題背景如果傳輸有誤，則標識狀態不正確。另外，MS越出覆蓋區，則標識也不正確。解決方法采取強制登記措施。如30分鐘登記一次。這樣，若GSM系統沒有接收到某MS的周期性登記信息，它就處于“隱分離”狀態在該MS上做記錄，只有當再次接收到正確的周期性登記信息后，將它改寫成“附著”狀態。693）工作過程－位置更新當移動臺從一個小區移到另一個小區時，工作頻率和存儲器中的位置區識別碼（LAI）都發生了變化，因此必須進行位置登記，這就叫位置更新。704）工作過程－越區切換

切換的意義在移動臺呼叫建立后，在通信期間因移動臺的移動會使通信質量下降，系統進行必要的切換用以保證通信質量。714）工作過程－越區切換兩種切換條件1、通信系統根據信號的強度決定是否切換。

2、通信系統根據接收的信噪比決定是否切換。724）工作過程－越區切換兩種切換方法1、硬切換：硬切換時移動臺先釋放與原來基站相連接的信道，然后再連接到新的小區基站的相關信道上。

2、軟切換：軟切換時移動臺在切換中仍保持與原基站小區相連接，同時又連接新的小區相應信道上，連接上以后，移動臺再斷開與原小區的連接。735）工作過程－尋呼尋呼目的控制服務區內的MS，隨時掌握用戶的位置、狀態。發送區域整個MSC的位置區內廣播，所有基站都要向MS發送尋呼消息。終端響應區內正在接收呼叫信息的被叫MS便會接收此尋呼消息并立即響應。746）工作過程－手機漫游漫游定義在移動通信系統中手機用戶從一個大服務區移動到另一個大的服務區，仍能為手機用戶進行通信服務的功能756）工作過程－手機漫游實現漫游的條件1、兩個移動通信系統之間簽定了相互漫游的協議2、移動臺必須開通了漫游功能3、移動臺必須滿足系統要求4、兩種制式一般不能實現漫游76業務流程:移動臺啟動呼叫過程1、發出呼叫3、安全審查4、分配業務信道BSCMSC6、被叫客戶取機應答，向移動臺發送應答連接消息，最后進入通話階段A用戶2、MS和MSC建立信令鏈路B用戶5、呼叫PSTN77CDMA移動通信系統的特點1、采用碼分多址技術

相同頻率可在同一小區重復使用，系統容量和通信質量可權衡取舍。2、采用擴頻通信技術

提高了抗干擾性，保密安全性高。3、采用軟切換技術

克服了模擬移動電話和GSM移動電話在硬切換過程中容易掉線的缺點。

78七、WAP和GPRS簡介1、WAP（無線應用協議）簡介2、GPRS（通用分組無線業務）簡介791）WAP－產生背景2）WAP－論壇成立3）WAP－設計思想4）WAP－未來影響5）WAP－局限性1、WAP（無線應用協議）簡介801）WAP產生背景因特網便于獲得信息，生活和工作不可缺少的工具。但無法滿足人們在移動中獲取信息的需要。移動電話能夠移動，發展十分迅速，用戶數達到4億，每天新增25萬。但是，限于語音通信和短消息服務。812）WAP論壇——成立解決方案：WAP無線應用協議論壇發起者：1997年6月 P與Nokia、Ericsson、Motorola；論壇目的：制訂移動通信中使用Internet業務標準。WAP標準：1997年9月，WAP論壇出版了第一個WAP標準架構。次年5月，WAP1.0版正式推出。緊接著，1.1版和1.2版分別于1999年6月和1999年12月正式發行。目前2.0版已推出。82

2）WAP論壇——發展現有成員200多個，包括全球最主要的運營公司、設備制造商和軟件供應商。占全球95％手機市場。發展前景WAP論壇成員廣泛的代表性，其制訂的WAP規范具有多廠商設備可以互操作的特點，所以WAP有望成為業界廣泛接受和使用的無線信息網絡連接方式。83

3）WAP設計思想WAP設計目標WAP通信平臺WAP基本方案WAP基本組成WAP的影響84a）WAP－設計目標設計目標提供開放、統一的技術平臺，用戶很容易訪問和獲取以統一的內容格式表示的網絡信息和各種服務。具體內容規定了一套軟硬件的協議接口；提供了一種應用開發和運行環境。85b）WAP－通信平臺終端設備：最典型的是WAP手機，它相當于Internet中的PC機，可以提出WAP服務請求，無線收發所需信息。終端特點：相對于臺式機而言，CPU功能弱、內存小，無線環境下電力供應受限制，顯示屏較小，輸入功能有限。傳輸網絡：WAP可以支持目前的各種移動網絡，如GSM、CDMA、PHS、3G等等。86c）WAP－基本方案基本思想借鑒因特網，作相應的修改和簡化。對于使用者提供移動終端上運行的微型瀏覽器87d）WAP的基本組成移動終端基站代理網關Internet

服務器88★移動終端在它的顯示屏上運行有微瀏覽器，用戶可以采用簡單的選擇鍵實現WAP服務請求，并以無線方式發送和接收所需的信息?！锎砭W關負責協議網關與Internet協議棧之間的轉換。并對信息內容進行數據壓縮編碼，以減少網絡數據流量，最大限度地利用無線信道資源。還要進行錯誤糾正，確保網絡瀏覽和數據傳輸過程不會因無線電通信線路質量的變化而受到嚴重影響。89★服務器服務器中存有WAP應用程序，能夠被移動終端下載和刪除。增強瀏覽和表示功能，對用戶的操作給予更加靈活和智能的處理?？梢灾苯釉谝苿咏K端上處理告警等消息，避免移動終端和遠端服務器之間的數據交互，減少帶寬資源的消耗。904）WAP未來影響創造商業機會使得現有的業務或新的業務可以每時每刻被用戶訪問。“在任何地方、任何時間使用任何業務”。新的增值服務可以發掘出來各種嶄新的、甚至目前無法想像的增值業務，這為電信業務運營商提供了創造豐厚利潤的寶貴商業機會。91移動數據業務可視電話多媒體信息電視會議控制家用電器音頻/視頻下載彩票與博彩網絡游戲互聯網訪問個人商務管理位置信息交通信息互聯網訪問網上新聞預定小額支付查詢產品價格網上銀行網上購物925）WAP－局限性速率低局限在9.6kbps；屏幕小效果不太理想；按時計費：使用費太高；932、GPRS（通用分組無線業務）簡介1）GPRS－產生背景2）GPRS－基本思想3）GPRS－優缺點4）GPRS－主要應用941）GPRS－產生背景WAP存在的缺陷：傳輸速率低——只有9.6K；按時計費 WAP缺陷的原因從有線Internet方案移植到GSM；952）GPRS－基本思想

基本方法在現有的GSM網絡基礎上，增加一些硬件和軟件升級，形成了一個新的網絡邏輯實體，提供端到端、廣域無線IP連接。通俗說法高速數據處理的技術，以分組交換技術為基礎，用戶通過GPRS可以在移動狀態下使用各種高速數據業務，包括收發E-mail、進行Internet瀏覽等。963）GPRS－優缺點

優點：實現多種數據業務，比GSM數據服務優越用戶呼叫建立時間短，接近做到永遠在線采用分組交換技術，根據傳輸數據量計費缺點：

GPRS與GSM共用同一網絡,會沖擊網絡容量實際傳輸速率比理論最高傳輸速率低很多

974）GPRS的主要應用面向個人用戶：

網上沖浪、E-mail、數據庫查詢、增強型短消息等。面向集團用戶：運輸業：車輛調度金融、證券和商業：無線ATM、自動售貨機公共服務：股市動態、天氣預報、交通信息遙測遙感：氣象、水文資料、災害遙測報警

98八、第三代移動通信系統簡介1、3G移動通信目標2、3G關鍵技術3、3G承載的業務4、3G對我國的挑戰5、3G時代已經到來6、3G的國際標準

991、第三代移動通信的目標具有統一的全球標準，與各類用戶高度兼容具有與固定通信網絡相比擬的話音質量和安全性具有處理國際互聯網、視頻會議等和大容量傳輸能力1001、第三代移動通信的目標增加分組交換業務，大部分業務是非話數據和多媒體信息具有根據數據量、服務質量、使用時間收費方式提高電池的壽命，使得用戶使用更方便、更舒適更高的頻譜和信道利用率并可與衛星業務共存和互連1012、第三代關鍵技術寬帶CDMA：兼顧2G中廣泛應用的GSM和窄帶CDMA的兼容問題，帶寬和容量提高了4倍，支持了分組交換業務；多種通信網絡融合：采用數字信令，結合移動衛星通信系統，以不同的小區結構，形成覆蓋全球的移動通信網絡。支持的業務：提供全球性話音及不同速率的數據和多媒體業務，速率最高可達2Mbps。1023、第三代承載的業務承載業務：業務具有全球性；支持高質量的話音、分組數據、多媒體業務；設置不同服務等級；適應多種環境，支持終端多樣化。用戶功能：話音業務；用手機讀報紙、看圖像、下載Internet網文件；移動可視電話、電話會議、全球定位。

1034、3G對我國的挑戰移動市場規模中國移動、聯通、電信擁有近10億用戶；我國在移動產業前景背景：丟失了第一代，錯過了第二代，如何發展第三代?基礎1：大唐的TD—SCDMA和連宇的LAS—CDMA，具有自主知識產權；基礎2：華為、中興、大唐、東方通信、連宇具備很強的研發和制造實力；1045、3G時代已經到來韓國已推出能夠收聽收看廣播節目和衛星電視的手機諾基亞全新的Nseries多媒體終端正式亮相。實現拍攝高質量照片、讀取電子郵件、瀏覽互聯網站、欣賞音樂、觀看移動電視等現許多廠家都推出了真正的3G雙模手機供消費者選擇1056、3G的國際標準WCDMA（寬帶碼分多址）其支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商，包括日本公司。特點：先天的市場優勢

該系統能架設在現有的GSM網絡上，與GSM網絡有良好的兼容性和互操作性。雖然技術成熟度上暫不及CDMA2000，對GSM系統相當普及的亞洲對該標準的接受度會相當高。

1066、3G的國際標準CDMA2000由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉和韓國三星都有參與，韓國現在成為該標