三代移動通信系統(tǒng)G課件

1、08-8月-223G-11 第八講 3G的應(yīng)用和我們的機會 第七講 中國3G現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略 第六講 3G 全球發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 第五講 CDMA通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 第四講 3G的無線傳輸技術(shù) 第三講 第三代移動通信系統(tǒng)簡介 第二講 CDMA的概念及系統(tǒng) 第一講 移動通信發(fā)展簡史第三代移動通信系統(tǒng)第1頁，共35頁。08-8月-223G-12第三代移動通信系統(tǒng) 第一講 移動通信發(fā)展簡史江蘇郵通建設(shè)監(jiān)理有限公司丁彪dingbiao第2頁，共35頁。08-8月-223G-131. 導論 1.1 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展演化 1.2 第二代移動通信系統(tǒng)及其發(fā)展, 并向第三代網(wǎng)絡(luò)的兼容與過渡 1.3 第三代移動通信

2、系統(tǒng)3G 第3頁，共35頁。08-8月-223G-141.1 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展演化 自從1897年馬可尼的實驗證明了運動中無線通信的可應(yīng)用性，人們就開始了對未來的移動通信孜孜不倦的探索。 早期成功應(yīng)用的移動通信系統(tǒng)可追溯到20 世紀30年代美國的警用車載系統(tǒng)，該系統(tǒng)方便快捷到30年代中期全美警察部門安裝了大約5000個無線接收裝置。這一階段的特點是工作頻率較低，工作在短波頻段上。第4頁，共35頁。08-8月-223G-15第二次世界大戰(zhàn)期間使得通信技術(shù)及其制造業(yè)有了長足的發(fā)展。1946年，貝爾實驗室推出了第一種大區(qū)制的公眾移動電話服務(wù)。在美國圣路易斯建立了世界上第一個公用汽車電話網(wǎng)，被稱為“

3、城市系統(tǒng)”。 從40年代中期至60年代初期，在西德、法國等國 家隨后陸續(xù)發(fā)展了公用移動電話系統(tǒng)；其間完成 了從專用網(wǎng)向公用移動網(wǎng)的過渡，采用人工接續(xù) 的方式解決了移動電話系統(tǒng)與公用市話之間的接 續(xù)問題，這時的通信網(wǎng)的容量較小。第5頁，共35頁。08-8月-223G-1660年代中期至70年代后期，主要是改進和完善移動通信系統(tǒng)的性能，包括直接撥號、自動選擇無線信道等。同時解決了自動接入公用電話網(wǎng)的問題，這時的系統(tǒng)都采用大區(qū)制，選擇的頻段和容量都較以往有了很大的提高。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，解決了困擾移動通信的終端小型化和系統(tǒng)設(shè)計等關(guān)鍵問題，移動通信系統(tǒng)進入蓬勃發(fā)展階段。第6

4、頁，共35頁。08-8月-223G-17美國貝爾實驗室（bell lab）提出了小區(qū)制的蜂窩式移動通信系統(tǒng)的解決方案。在1978年，開發(fā)了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系統(tǒng)，這是第一種真正意義上的隨時隨地通信的大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)。它結(jié)合頻率復用技術(shù)，可在整個服務(wù)覆蓋區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)自動接入公用電話網(wǎng)，與以前的系統(tǒng)相比確有更大的容量和更好的話音質(zhì)量，可以說，蜂窩化的系統(tǒng)設(shè)計方案解決了公用移動通信系統(tǒng)的大容量要求和頻譜資源受限的矛盾。第7頁，共35頁。08-8月-223G-18到80年代中期，歐洲和日本也紛紛建立了自己的蜂窩移動通信網(wǎng)，主要代表有：英國的ETA

5、CS(European Total Access Communication System)系統(tǒng)；法國的450系統(tǒng)，北歐國家的NMT-450（Nordic Mobile Telephone-450）系統(tǒng)。1987年，中國首個TACS制式模擬移動電話系統(tǒng)建成并投入商用。 這些系統(tǒng)都是FDMA（頻分多址接入）頻分雙工模 擬制式系統(tǒng)，被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)。第8頁，共35頁。08-8月-223G-19盡管模擬蜂窩系統(tǒng)取得了巨大的成功，但是在實際的使用過程中也暴露出一些問題： 模擬系統(tǒng)存在保密性較差。 頻譜效率較低，有限的頻譜資源和快速發(fā)展的用 戶容量的矛盾十分突出； 業(yè)務(wù)種類單一，只有話音業(yè)務(wù)

6、； 模擬系統(tǒng)存在同頻干擾和互調(diào)干擾； 第9頁，共35頁。08-8月-223G-1101.2 第二代移動通信系統(tǒng)及其發(fā)展， 并向第三代網(wǎng)絡(luò)的兼容與過渡 90年代初，使用數(shù)字傳輸技術(shù)的第二代移動通信系統(tǒng)被引入。GSM，PDC（Personal Digital Cellular）,IS-136(D-AMPS)和IS-95(CDMA)是其中投入使用的幾個系統(tǒng)，前三個是TDMA（時分多址接入）系統(tǒng)；第二代移動通信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)包括話音和低 速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、更高的頻譜效率、更好的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及更先進的漫游。第10頁，共35頁。08-8月-223G-1111.2.1 GSM的發(fā)展二十世紀年代中期，歐洲人采用類

7、似空中客車的戰(zhàn)略，聯(lián)合起來研制泛歐洲的移動通信標準，提高競爭優(yōu)勢。1992年，正式GSM商用系統(tǒng)在歐洲投入使用。由于擁有更大的容量和良好的服務(wù)質(zhì)量，很快GSM網(wǎng)就遍布歐洲，取代了模擬制式的網(wǎng)絡(luò)。在歐洲大陸的成功運營，使得GSM向全世界擴展，奪取了大部分的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的市場份額。第11頁，共35頁。08-8月-223G-112歐洲的愛立信（Ericsson），諾基亞（Nokia）等憑借GSM的優(yōu)異表現(xiàn)而成為新的移動通信巨人，與美國的MOTOROLA并駕齊驅(qū)。1993年，我國首個全數(shù)字移動電話（GSM）系統(tǒng)建成開通?，F(xiàn)在中國大陸主要使用的網(wǎng)絡(luò)為GSM系統(tǒng)。中國是世界上移動通信發(fā)展最快的國家；同時也是移

8、動用戶數(shù)最多的國家。中國移動成為世界上用戶數(shù)量最多的運營商。第12頁，共35頁。08-8月-223G-1131.2.2 CDMA1992年，美國的一個名不見經(jīng)傳的Qualcomm（高通）公司向CTIA（Cellular Telecom Industry Association）提出了CDMA碼分多址的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的建議和標準。IS-95是兼容AMPS模擬制式的雙模標準。因為當時在美國第一代模擬系統(tǒng)AMPS的網(wǎng)絡(luò)非常發(fā)達，市場占有率很高。1993年，該建議被CTIA和TIA（Telecom Industry Association）批準為IS-95標準。第13頁，共35頁。08-8月-223

9、G-114簡介CDMA概念CDMA-Code Division Multiple AccessCDMA給每個用戶分配一個唯一的碼序列（擴頻碼），對承載信息的信號進行編碼。知道該碼序列用戶的接收機對收到的信號進行解碼，并恢復出原始數(shù)據(jù)。由于碼序列的帶寬遠大于所承載信息的信號的帶寬，編碼過程擴展了信號的頻譜，所以也稱為擴頻調(diào)制。CDMA通常也稱擴頻多址(Spread Spectrum Multiplex Access-SSMA)，信號頻譜擴展給予CDMA以多址能力。第14頁，共35頁。08-8月-223G-1151所傳信號的帶寬必須遠大于信息的帶寬2所產(chǎn)生的射頻信號的帶寬與所傳信息無關(guān)擴頻調(diào)制技術(shù)

10、有兩條基本要求：第15頁，共35頁。08-8月-223G-116多址方式第16頁，共35頁。08-8月-223G-117CDMA的主要優(yōu)點：1. 抗多徑衰落6. 可多址復用和任意選址5. 保密性強3. 軟切換2. 系統(tǒng)容量大-軟容量4. 抗干擾能力強（抗窄帶干擾、抗噪聲干擾和抗人為干抗）第17頁，共35頁。08-8月-223G-118由于以上的優(yōu)點使得CDMA系統(tǒng)在移動通信領(lǐng)域的應(yīng)用倍受青睞。以IS-95為標準的CDMA商用系統(tǒng)已在北美、香港、韓國、中國等國家和地區(qū)投入使用，而韓國則擁有CDMA最大用戶群。第18頁，共35頁。08-8月-223G-1191.2.3 US-TDMA （IS-54

11、/IS-136） 1989年，TIA/CTIA選擇了兼容FDMA的TDMA技術(shù)。IS-54是帶有一個模擬控制信道的US-TDMA標準；IS-136是只有數(shù)字控制信道的US-TDMA標準?，F(xiàn)在，IS-136主要分布在北美、南美和亞洲的一些地方，它的市場占有率僅次于GSM系統(tǒng)。第19頁，共35頁。08-8月-223G-1201.2.4 PDCPDC-Personal Digital Cellular，90年代初產(chǎn)生于日本，且只在日本使用。和美國的IS-54有很多相似之處。PDC日本慘痛的教訓 由于日本在第二代移動通信系統(tǒng)上采用了自己獨立的技術(shù)，從表面上看是保護了本國通信廠家的利益，但到后來發(fā)現(xiàn)日本

12、這些廠商也失去了大規(guī)模進入國際市場的機會，所以日本沒有像MOTOROLA、 Ericsson、Nokia、北電（NorTel）、AlcaTel、Siemens等國際通信業(yè)的巨頭。第20頁，共35頁。08-8月-223G-1211.2.5 談?wù)?.5G，2.75G的概念 回顧一下：第二代（2G）：數(shù)字制式，話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，主要有：GSM，CDMA等。第一代（1G）：模擬制式，只有話音業(yè)務(wù)，主要有：AMPS，TACS等；第21頁，共35頁。08-8月-223G-122 何為2.5G？2.75G？GSM為2G系統(tǒng)，它的演進路線為GPRS2.5GGSM2GEDGE2.75G3GWCDMATD-

13、SCDMA第22頁，共35頁。08-8月-223G-123GSM的演進10 k100 k64 k1 M2 M1 k9899000102時間速率bps9.6SMS14.4EDGE電路型分組型話音GPRS2.5代IMT-2000WCDMACDMA TDD3代HSCSD9703第23頁，共35頁。08-8月-223G-124GPRS（General Packet Radio Service）也叫通用分組無線業(yè)務(wù)，是GSM phase2階段引入的內(nèi)容之一，屬于2.5G，是GSM網(wǎng)絡(luò)向3G演進的第一步：1993年由英國BT Cellnet公司提出。GPRS有兩點重要的意義： 1.在GSM網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)了分組

14、交換； 2.將速率提高到100k bit/s以上。第24頁，共35頁。08-8月-223G-125GPRS能夠提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6k bit/s更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高理論速率可達170k bit/s，實際速率典型值在14.443.2k bit/s左右。使用GPRS，在一個小區(qū)內(nèi)，多個用戶可共享同一條無線信道，同時進行通信，大大提高了信道的利用率。用戶可一直“在線”，但僅在實際傳送和接受數(shù)據(jù)時才占用無線資源。GPRS給移動用戶提供一個連接數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無連接分組接入。第25頁，共35頁。08-8月-223G-126GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SGSN（Serving GPRS Support Node）服

15、務(wù)GPRS支持節(jié)點主要作用：記錄移動臺的當前處理信息，并在移動臺和GGSN之間完成分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。GGSN（Gating GPRS Support Node）網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點主要作用：起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同速率網(wǎng)絡(luò)連接。第26頁，共35頁。08-8月-223G-127CDMA（IS95）為第二代移動通信系統(tǒng)，它的演進路線為：IS95A（2G）IS95BCDMA2000 1X EVDV（2.5G）CDMA 1X CDMA 2000 1X EVDO （2.75G）(3G)第27頁，共35頁。08-8月-223G-128 標 準 容量(GSM相比)數(shù)據(jù)數(shù)率電路域數(shù)據(jù)域 可用性 IS-

16、95A314.4kb/sX99年IS-95B3115kb/s99年CDMA 1X6144kb/s01年 3G（CDMA2000）6 2Mb/s03年第28頁，共35頁。08-8月-223G-129CDMA的演進10 k100 k64 k1 M2 M1 k9899000102時間速率bpsSMS話音9.614.4電路型分組型IS-95A IS-95B115.2/64308/144cdma2000-1x2.4M/3.1M/1XEVWCDMA?cdma2000-3X?9803第29頁，共35頁。08-8月-223G-1302.75G 概念EDGE同樣充分利用現(xiàn)有GSM資源，保護了對GSM的投資，目前

17、已有大部分設(shè)備可繼續(xù)在EDGE中使用。EDGE是一種有效提高GPRS信道編碼效率的高速移動數(shù)據(jù)標準，它允許高達384k bit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速。2000年EDGE技術(shù)就被加拿大和美國運營商部署。隨著3G業(yè)務(wù)在許多市場被延遲，EDGE商業(yè)案件正受到越來越多的關(guān)注。EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution) 是介于2.5G網(wǎng)絡(luò)GSM/GPRS與3G網(wǎng)絡(luò)WCDMA之間的 一種過渡型網(wǎng)絡(luò)，通常也稱為2.75G。第30頁，共35頁。08-8月-223G-1311.3 第三代移動通信系統(tǒng)3G為了滿足更多更高速率的業(yè)務(wù)以及更高頻譜的要求，同時減少已存在的各大網(wǎng)絡(luò)之間的不兼容性，一個世界性的標準FPLMTS（Future Public Land Mobile Telephone System）未來公用陸地移動電話系統(tǒng)應(yīng)運而生，1995年，更名為IMT2000國際移動通信，2000指當時劃分給3G的核心頻段2000MHZ。第31頁，共35頁。08-8月-223G-1321.3.1 3G主要特點：a.全球普及和全球無縫漫游的系統(tǒng)，它將使用共同的頻段，全球統(tǒng)一標準。b.具有支持多媒體業(yè)務(wù)的能力，應(yīng)能根據(jù)需要，提供帶寬。ITU規(guī)定第三代移動通信無線傳輸技術(shù)的最低要求中，必須滿足以下三種，即：1. 快速移動環(huán)境，