第三代移動通信的發(fā)展及主要的無線技術

主要內(nèi)容一、第三代移動通信系統(tǒng)的組成二、第三代移動通信系統(tǒng)的標準三、網(wǎng)絡演進四、關鍵技術五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述

主要內(nèi)容一、第三代移動通信系統(tǒng)的組成二、第三代移動通信系統(tǒng)的標準三、網(wǎng)絡演進四、關鍵技術五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述3G系統(tǒng)構成

UIMMTRANCN其他IMT-2000家庭成員的核心網(wǎng)UIM-MT接口(UIM)無線接口(UNI)RAN-CN接口NNI接口用戶識別模塊(UIM)無線接入網(wǎng)(RAN)用戶終端(MT)核心網(wǎng)CoreNetwork(CN)

4個功能子系統(tǒng)CN、RAN、MT、UIM4個標準接口UIM-MT、UNI、RAN-CN、NNI三層結構物理層、鏈路層、高層

主要內(nèi)容一、第三代移動通信系統(tǒng)的組成二、第三代移動通信系統(tǒng)的標準三、網(wǎng)絡演進四、關鍵技術五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述3G的標準3G標準化概況：ITU起領導作用具體規(guī)范由地區(qū)性標準化組織制定3GPP(3rdGenerationPartnershipProject)Http://3GPP2(3rdGenerationPartnershipProject2) Http://3G的標準

TIA(US)3GPP2ETSI(Europe)CWTS(China)ARIB(Japan)TTC(Japan)TTA(Korea)3GPPITU

3G的標準3GPP——第三代伙伴計劃是一個跨區(qū)域的標準化組織聯(lián)合體，其目的是為了制定一個基于演進的GSM核心網(wǎng)和通用無線接入（UTRA）技術的可在全 球推廣應用的第三代移動通信規(guī)范。

ARIB(Japan) CWTS(China) ETSI(Europe) T1(US) TTA(Korea) TTC(Japan)UTRA（UniversalTerrestrialRadioAccess)包括TD-SCDMA3G的標準3GPP制定的WCDMA標準中的三套技術(WCDMAFDD、WCDMATDD和TD-SCDMA)實際上采用的是同一套核心網(wǎng)絡規(guī)范，相同的體系結構，不同的無線技術。

3G的標準3GPP2——第3代伙伴計劃2是一個跨區(qū)域的標準化組織聯(lián)合體，其目的是為了制定一個基于演進的ANSI-41核心網(wǎng)和相關無線接入技術的可在全 球推廣應用的第三代移動通信規(guī)范。

ARIB(Japan) CWTS(China) TIA(US) TTA(Korea) TTC(Japan)3G的標準ORG—OperatorsHarmonizationGroup運營商融合組織建議將所有CDMA第三代技術分為三個模式：——DS直接擴譜——MC多載波方式

——TDD時分雙工3G的標準2000年5月5日，ITU-R2000年全會批準、通過了IMT-2000的無線接口技術規(guī)范：——包括CDMA和TDMACDMA為目前公認的主流技術CDMA有兩種頻分雙工（FDD）技術，一種時分雙工（TDD）技術IMT-2000CDMA-DS（WCDMA）IMT-2000CDMAMC（CDMA2000）IMT-2000CDMATD（(高碼片速率TDD─WCDMATDD、低碼片速率TDD─TD-SCDMA)）

接入方式：FDMA一個載頻1個信道TDMA一個載頻N個信道（時隙）CDMA同頻同時用不同碼（正交碼）來區(qū)分信道雙工方式：TDD收、發(fā)在同一頻段不同時刻。使用非對稱頻率，對非對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務有好處，適合于室內(nèi)、微小區(qū)而不適宜高速移動，不適宜蜂窩組網(wǎng)。FDD收、發(fā)在不同頻段。使用對稱配對頻率，適合蜂窩組網(wǎng)、適合于高速移動。TimeDivisionMultipleAccessFrequencyDivisionDuplex2G向3G的演進

ARIB(Japan)CWTS(China)TTA(Korea) TTC(Japan)ETSI(Europe)T1(US)TIA(US)

主要內(nèi)容一、第三代移動通信系統(tǒng)的組成二、第三代移動通信系統(tǒng)的標準三、網(wǎng)絡演進四、關鍵技術五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述

CDMA2000(3XRTT)IS-95ACDMAone(1XRTT)IS-95BGSMGPRSTSMEDGETD-SCDMACDMAWCDMA(UTRA

FDD)GSMIPback-bonenetworkGSM網(wǎng)絡的演進建設未來3G系統(tǒng)時，現(xiàn)有GSM系統(tǒng)（包括GPRS）能夠復用的部分并不多IS-95系統(tǒng)的演進容量允許時，IS-95MSC/VLR可以與CDMA2000基站系統(tǒng)直接接入。IS-95基站系統(tǒng)可能通過更改插板升級為CDMA20001X系統(tǒng)。

主要內(nèi)容一、第三代移動通信系統(tǒng)的組成二、第三代移動通信系統(tǒng)的標準三、網(wǎng)絡演進四、關鍵技術五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述

關鍵技術關鍵技術功率控制的目的功率控制的目標是使所有手機信號到達基站的功率相同(上行)，減少對其他基站的干擾(下行)克服遠近效應和多徑衰落減少用戶間的干擾，保證系統(tǒng)容量延長電池使用時間關鍵技術功率控制的分類反向功率控制開環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制外環(huán)功率控制前向功率控制快速外環(huán)功率控制快速閉環(huán)功率控制關鍵技術開環(huán)功率控制：CDMA系統(tǒng)的每一個移動臺都一直在計算從基站到移動臺的路徑損耗，當移動臺接收到從基站來的信號很強時，表明要么離基站很近，要么有一個特別好的傳播路徑，這時移動臺可降低它的發(fā)送功率，而基站依然可以正常接收；相反，當移動臺接收到的信號很弱時，它就增加發(fā)送功率，以抵消衰耗。關鍵技術閉環(huán)功率控制：為了克服前向和反向鏈路上不相關的瑞利衰落，可以由基站檢測來自移動臺信號的信噪比，并把它與一個門限值比較，根據(jù)比較結果在下行信道上向移動臺發(fā)送功率上升或功率下降的指令，移動臺根據(jù)收到的指令來調(diào)節(jié)其發(fā)射功率。關鍵技術外環(huán)功率控制：是一種發(fā)生在基站內(nèi)或基站與移動交換中心之間的一種功率控制過程，它以直接影響話音質(zhì)量的誤幀率作為判決依據(jù)，及時地作出上調(diào)或下調(diào)信噪比門限的指令。關鍵技術快速前向外環(huán)功率控制：根據(jù)指配的前向業(yè)務信道要達到的目標誤幀率（FER）所需的Eb/Nt來估算門限設置值。該設置值或者通過閉環(huán)間接通知基站進行功率控制，或者在前向業(yè)務信道沒有閉環(huán)的情況下通過消息通知基站根據(jù)設置值的差異來控制發(fā)射功率水平。關鍵技術快速前向閉環(huán)功率控制：把前向業(yè)務信道接收信號的Eb/Nt與相應的外環(huán)功率控制設置值相比較來判定在反向功率控制子信道上發(fā)送給基站的功率控制比特的值。關鍵技術多用戶檢測技術（MUD） 測量各用戶擴頻碼之間的非正交性，用矩陣求逆方法或迭代法消除多用戶之間的相互干擾，增加系統(tǒng)容量 實際系統(tǒng)中等效干擾用戶數(shù)多達數(shù)百個，使硬件實體過于復雜）關鍵技術智能天線技術是雷達系統(tǒng)自適應天線陣在通信系統(tǒng)中的應用減少小區(qū)間干擾，降低多徑干擾，對每一個用戶，增強信噪比，增加容量和小區(qū)半徑存在多徑效應，每個天線需一個Rake接受機，使基帶處理單元復雜度明顯提關鍵技術高效信道編譯碼技術采用Turbo編碼技術：采用兩個并行相連的系統(tǒng)遞歸卷積編碼器，并輔之以一個交織器。交織器卷積編碼器1卷積編碼器2打孔復用輸入輸出關鍵技術RAKE多徑分集接收技術對多徑信號分別加權調(diào)整，使合成的信號得以加強，可降低多徑衰落信道造成的負面影響。

主要內(nèi)容一、第三代移動通信系統(tǒng)的組成二、第三代移動通信系統(tǒng)的標準三、網(wǎng)絡演進四、關鍵技術五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述CDMA2000-標準演進

199319971999200020019.6kbps14.4kbps115.2/64kbps153.6/307.2kbpsIS95AIS95Bcdma20001xcdma20001xcdma20001xEV-DOcdma20001xEV-DV2.4Mbps4-6Mbps2002Cdma2000-1X的網(wǎng)絡結構Cdma2000-1X的核心網(wǎng)3G核心網(wǎng)標準分兩個階段實施第一階段：在2G基礎上演進的電路交換和分組交換分離的網(wǎng)絡。（標準已經(jīng)比較成熟）第二階段：全IP網(wǎng)絡結構3GPP2核心網(wǎng)分為電路域和分組域電路域負責話音交換分組域負責數(shù)據(jù)業(yè)務交換Cdma2000-1X的核心網(wǎng)電路交換部分：ANSI-41AANSI-41BANSI-41CANSI-41DANSI-41EANSI-41FCdma2000-1X的核心網(wǎng)分組交換部分是CDMA系統(tǒng)在3G的主要進步。IS-95B支持中速數(shù)據(jù)業(yè)務，但沒有完整的與之對應的分組交換網(wǎng)絡標準。在3G中明確定義了與分組數(shù)據(jù)有關的PCF、PDSN和HA等網(wǎng)絡實體分組網(wǎng)絡標準的制定一直同IETF密切合作，盡量使用在現(xiàn)有Internet網(wǎng)上已經(jīng)成熟的標準RFC系列Cdma2000-1X的核心網(wǎng)分組交換部分有兩種應用方式基于簡單IP：SimpleIP基于移動IP：MobileIPCdma2000-1X的核心網(wǎng)

HomeIPNetworkHomeAAAMobileStationMobileClientHomeISPPrivateNetworkVisitedProviderHomeProviderVisitedAccessProviderNetworkMSC/VLRVisitedAAAAccessNetworkBSC,PCF

FAHLRHomeAccessProviderNetworkAAAServerAAABrokerNetworkR-Pinterface,A10/A11MIP/GREIPNetworkPDSNFirewallIPnetworkSS7NetworkHA分組數(shù)據(jù)業(yè)務節(jié)點PDSN歸屬代理HA鑒權、授權、計費服務器AAA分組控制功能PCFCdma2000-1X的核心網(wǎng)核心網(wǎng)分組部分實體功能-PCF核心網(wǎng)分組部分實體功能-PDSN/FA核心網(wǎng)分組部分實體功能-HA核心網(wǎng)分組部分實體功能-AAA基于簡單IP：PDSN、PCF基于移動IP：PDSN/FA、PCF、HA、AAACdma2000-1X的接口Um接口（EIA/TIAIS-2000）Abis接口A接口（CDGIOS4.x）A1/A2/A5（BSC

MSC）：A1負責傳輸話音；A2負責傳輸信令A3/A7（BSC

BSC）：用于BSC間的軟切換。A7負責傳輸信令；A3接口由信令子信道和業(yè)務子信道組成A8/A9（BSC

PCF）：A8用于傳輸用戶數(shù)據(jù)；A9用于傳輸信令A10/A11（PCF

PDSN）：A10用于傳輸用戶數(shù)據(jù)；A11用于傳輸信令Cdma2000-1X的接口

主要內(nèi)容一、第三代移動通信系統(tǒng)的組成二、第三代移動通信系統(tǒng)的標準三、網(wǎng)絡演進四、關鍵技術五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述4、TD-SCDMA采用TDD工作方式，使用非配對頻率，對于非對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務很有好處一般定位于室內(nèi)覆蓋，不適宜蜂窩組網(wǎng)。4、TD-SCDMATD-SCDMA標準由中國信息產(chǎn)業(yè)部電信科學技術研究院（CATT）和德國西門子公司合作開發(fā)采用時分雙工（TDD）、TDMA/CDMA多址方式工作，基于同步CDMA、智能天線、軟件無線電、聯(lián)合檢測及正向可變擴頻系數(shù)等技術目標是建立具有高頻譜效率、高經(jīng)濟效益和先進的移動通信系統(tǒng)。

4、TD-SCDMA-基本參數(shù)工作頻帶： 2010－2015MHz,1900-1920MHz

頻帶間隔： 1.6MHz

工作模式： TDD時分雙工

碼片速率: 1.28Mcps

最大數(shù)據(jù)傳輸速率： 2Mbit/s

靈活的上下行轉換點 支持并適配非對稱性業(yè)務上行同步 支持4、TD-SCDMA-關鍵技術時分雙工...適應于無線資源的自適應分配碼分多址...允許同時多個用戶接入聯(lián)合檢測...使同小區(qū)內(nèi)干擾減至最小動態(tài)信道分配......從而減少小區(qū)間的干擾智能天線...進一步降低小區(qū)間的干擾中國的驕傲---TD-SCDMATDD技術適配于3G非對稱數(shù)據(jù)話務模式寬松的頻率分配限制，使得利用額外的頻段成為可能利用已有的傳輸網(wǎng)絡

主要內(nèi)容一、第三代移動通信系統(tǒng)的組成二、第三代移動通信系統(tǒng)的標準三、網(wǎng)絡演進四、關鍵技術五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述2、WCDMA-進展和現(xiàn)狀WCDMA標準化進程3GPP制定的規(guī)范包括R99、R4、R5版本R99版本功能在2000年3月確定，2001年3月通過了完善版本，在此之后的任何改進將與之后向兼容，大多數(shù)試驗商用系統(tǒng)都是基于該版本2、WCDMA-進展和現(xiàn)狀WCDMA標準的演進R99核心網(wǎng)基于GSM/GPRS，電路和分組業(yè)務邏輯上完全分離RTT技術規(guī)范已完成,全新的無線接入網(wǎng)絡UTRAN無線接入網(wǎng)采用ATM承載方式R4電路域采用控制與承載分離的方式，將MSC改變?yōu)镸SCserver和媒體網(wǎng)關MGW增加了低碼片速率TDD模式(TD-SCDMA)R5全IP的第一個版本在核心網(wǎng)中引入多媒體域，提供IP實時多媒體業(yè)務在無線接口引入下行速率為8Mbps的HSDPA（高速下行包數(shù)據(jù)接入）2、WCDMA-頻率配置工作頻段移動臺發(fā)、基站收(上行)：1920MHz-1980MHz基站發(fā)、移動臺收(下行)：2110MHz-2170MHz頻率間隔WCDMA的頻率間隔為5MHz2、WCDMA-體系結構

UTRAN UMTSTerrestrialRadioAccessNetworkCN CoreNetworkUE UserEquitment已經(jīng)凍結的R99標準R99標準:2000年3月凍結RAN（RadioAccessNetwork）部分的變化是革命式的?？罩薪涌诨贑DMA技術Iub，Iur，Iu接口基于ATMIu接口上語音基于AAL2，數(shù)據(jù)基于AAL5CN（CoreNetwork）部分的變化是逐步演進式的。分為CS、PS兩個域CS域以2G的TDM交換網(wǎng)絡為基礎，增強其對話音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務的支持能力PS域以2.5G的GPRS網(wǎng)絡為基礎，增強數(shù)據(jù)業(yè)務的QosR99標準的UMTS網(wǎng)絡3GPP(3GenerationPartnershipProject)正在制定R4、R5標準在3GPP2000年9月的會議上，將R00標準分為R4、R5兩個階段實現(xiàn)；R4預定2001年3月完成，R5預定2001年12月實現(xiàn)。R4、R5是實現(xiàn)ALLIP網(wǎng)絡的兩個階段。RAN部分與R99基本一致CN部分改變較大IP作為核心網(wǎng)的主要承載技術分層化，引入新的功能實體(CSCF,MGCF,MGW等)

3GR4組網(wǎng)

R99、R4核心網(wǎng)絡結構MSCSCPHLRMSCRANRANRANTDMMSCServerSCPHLRRANRANRANTDM/ATM/IPCS-MGWCS-MGWMSCServerTUP/ISUP/BICCTUP/ISUP注：R99與R4的分組域無變化，圖中未畫出。R99R4H.248H.248MAPOverTDMMAPOverTDM/IPCAPOverTDMCAPOverTDM/IPUMTS無線網(wǎng)絡的引入（1/3）RNCRNC2G/3GMSC

2G/3GSGSNBSC核心網(wǎng)UMTS（FDD）UMTS（TDD）2G/3GMSCIu-csIu-psIu-psIu-csGbA無線接入網(wǎng)AGSM

無線網(wǎng)絡的引入（2/3）無線設備方面（包括NODE-B、RNC）必須重新建設，無法對原有無線設備進行升級改造。第三代無線網(wǎng)絡的覆蓋由島嶼式向連片覆蓋發(fā)展，逐漸達到全覆蓋。第二代網(wǎng)絡將與第三代網(wǎng)絡將在相當長的時間內(nèi)共存，但隨著三代終端普及率逐漸超過二代終端，二代網(wǎng)絡將逐漸淘汰，為第三代騰出頻率。無線網(wǎng)絡的引入（3/3）漫游的要求利用多頻多模終端實現(xiàn)在不同系統(tǒng)間漫游切換的要求第三代相同制式間的切換第三代不同制式間的切換（不同F(xiàn)DD之間或FDD與TDD之間）間切換第三代與第二代GSM間的切換核心網(wǎng)絡的演進（1/2）網(wǎng)絡演進的平滑性在現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎上，通過設備改造或逐步引入新網(wǎng)絡單元等方式平滑演進到第三代核心網(wǎng)絡業(yè)務的連續(xù)性演進后的網(wǎng)絡在逐步加入新業(yè)務的同時仍支持原有業(yè)務保證切換和漫游終端的連續(xù)性能做到多模多頻具有后向兼容的業(yè)務功能核心網(wǎng)絡的演進（2/2）INTERNETSGSNGGSNIP骨干網(wǎng)GbHLRPLMNGSMBSSMSCGMSCAINTERNET/寬帶網(wǎng)3GWCDMA+++++Iu-psIu-csCS域PS域終端無線接入核心網(wǎng)外部網(wǎng)絡

WCDMAFDDDS主要技術與GSM完全不一致，為此稱為革命性的演進。載頻間隔為5MHz碼片速率原為4.096MC/s，后與cdma2000DS融合改為3.84MC/s功率控制和cdma2000相同，但控制速度快一倍為1600次/s可以實現(xiàn)軟切換BTS之間不需要同步，因此不需要GPScdma-2000MC

沿用IS-95的主要技術

功率控制，前向為閉環(huán)控制、反向為開環(huán)和閉環(huán)控制，控制速度為800次/s運用Rake接收機實現(xiàn)軟切換

采用GPS（全球定位系統(tǒng)）實現(xiàn)同步

1X的載波間隔為1.25MHz碼片速率為1.2288MC/s與IS-95一致

為增強其競爭力，3GPP2從2000年初在cdma20001X基礎上制定1X的演進技術，即1XEV的標準1XEV-DO，支持平均速率為650kb/s，峰值速率為2.4Mb/s1XEV-DV最高數(shù)據(jù)速率大于5Mb/sTD-SCDMA技術基礎是智能天線、軟件無線電和同步CDMA，通稱“3S”采用TDMA和CDMA混合接入方式不要精確的快速功率控制不采用軟切換非連續(xù)性發(fā)射，因而電磁性干擾大采用T