電信領(lǐng)域無線通信技術(shù)之一-3G技術(shù)

投入商用的3G技術(shù)都是在CDMA(碼分多址)技術(shù)上發(fā)展起來的，CDMA即碼分?jǐn)U頻技術(shù)，可提供GSM技術(shù)3倍以上的網(wǎng)絡(luò)容量。國(guó)際電信聯(lián)盟確定的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA，這三種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)內(nèi)都已商用。2007年美國(guó)主導(dǎo)下，將WiMAX技術(shù)列為第四項(xiàng)3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。3G技術(shù)業(yè)務(wù)種類涉及語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等，能夠同時(shí)傳送聲音和數(shù)據(jù)信息。AMPSTACSNMTC450NAMTSDAMPSIS-95GSMPDCCDMA2000WCDMATD-SCDMA語(yǔ)音業(yè)務(wù)多媒體業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)第一代模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)80年代第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)90年代第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)21世紀(jì)FDMA話音TDMA話言和低速數(shù)據(jù)CDMA寬帶多媒體移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展3G技術(shù)的起源3G技術(shù)的發(fā)展歷程1985年，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)提出了第三代移動(dòng)通信的概念，最初命名為未來公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)(FPLMTS)。上世紀(jì)九十年代，ITU主導(dǎo)開展FPLMTS標(biāo)準(zhǔn)、頻段等具體實(shí)施細(xì)節(jié)的制定工作。1996年FPLMTS更名為IMT-2000系統(tǒng)，計(jì)劃在2000年前后將3G技術(shù)投入商用。1999年確定了3G技術(shù)的接口方式、技術(shù)框架以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為技術(shù)的商業(yè)化奠定基礎(chǔ)。3G技術(shù)的發(fā)展歷程2000年，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)正式公布了3G技術(shù)的接口標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，包括CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA。日本開通3G業(yè)務(wù)。2001～2003年，韓國(guó)、歐洲、北美相繼開通了各自標(biāo)準(zhǔn)的3G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，3G業(yè)務(wù)商用化進(jìn)入高速發(fā)展期，逐步取代2G技術(shù)。2007年，WiMAX被接納為第四個(gè)3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并開始在臺(tái)灣、加拿大、新西蘭等國(guó)家運(yùn)行。2008年，工信部正式發(fā)放3G牌照，移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商開展3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。3G技術(shù)的發(fā)展歷程2010年底，國(guó)內(nèi)高覆蓋率的3G網(wǎng)絡(luò)基本建成，3G終端用戶超過2G終端用戶。2013年底，工信部正式發(fā)放4G技術(shù)TD-LTE運(yùn)營(yíng)牌照，移動(dòng)通信步入4G時(shí)代。2015年底，4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó)主要城市，4G終端用戶突破用戶總數(shù)的三分之一。預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來4G技術(shù)將全面取代3G技術(shù)，但3G技術(shù)由于其覆蓋范圍廣，通信質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)還將在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮作用。3G技術(shù)的目標(biāo)3G網(wǎng)絡(luò)由衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)和地面移動(dòng)通信網(wǎng)構(gòu)成，滿足各種用戶密度下和不同速度下移動(dòng)用戶的需求，提供高速、高質(zhì)量的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。與2G系統(tǒng)及其他各種通信系統(tǒng)相兼容，充分利用已有網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)全球的無縫覆蓋及漫游具有高度的靈活性，能適應(yīng)多種環(huán)境的自由通信提供高質(zhì)量的寬帶數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)足夠的系統(tǒng)容量和好的用戶管理能力支持多種環(huán)境下不同的傳輸速率高速移動(dòng):144kbps室外步行:384kbps室內(nèi):2Mbps對(duì)3G系統(tǒng)的要求針對(duì)上述目標(biāo)，對(duì)3G系統(tǒng)提出了下列要求設(shè)計(jì)須便于系統(tǒng)的升級(jí)、演進(jìn)，易于向下一代系統(tǒng)發(fā)展上下行鏈路能適用不對(duì)稱業(yè)務(wù)的需求頻譜利用率高具有簡(jiǎn)單的小區(qū)結(jié)構(gòu)和易于管理的信道結(jié)構(gòu)天線資源的管理、系統(tǒng)配置、服務(wù)設(shè)施靈活方便，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境傳輸速率可按需分配具有較強(qiáng)的抗干擾能力和保密性3G的工作頻率ITU對(duì)3G的頻率規(guī)劃IMT-2000針對(duì)頻分雙工(FDD)，時(shí)分雙工(TDD)，以及移動(dòng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)(MSS)規(guī)劃了不同的頻段。核心頻段1885MHz～2025MHz和2110MHz～2200MHz。對(duì)于FDD方式：1920MHz～1980MHz，2110MHz～2170MHz對(duì)于TDD方式：1885MHz～1920MHz，2010MHz～2025MHz對(duì)于MSS方式：1980MHz～2010MHz，2170MHz～2200MHz3G的工作頻率國(guó)家無線電管理委員會(huì)對(duì)3G的頻率規(guī)劃IMT-2000針對(duì)頻分雙工(FDD)，時(shí)分雙工(TDD)，以及移動(dòng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)(MSS)規(guī)劃了不同的頻段。主要工作頻段FDD方式：1920MHz～1980MHz，2110MHz～2170MHzTDD方式：1880MHz～1920MHz，2010MHz～2025MHz補(bǔ)充工作頻段FDD方式：1755MHz～1785MHz，1850MHz～1880MHzTDD方式：2300MHz～2400MHz，2010MHz～2025MHz衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)工作頻段：1980MHz～2010MHz，2170MHz～2200MHz3G的工作頻率三大運(yùn)營(yíng)商分配的頻段中國(guó)電信CDMA2000：1920MHz～1935MHz，2110MHz～2125MHz，共15MHz×2中國(guó)聯(lián)通WCDMA：1940MHz～1955MHz，2130MHz～2145MHz，共15MHz×2中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA：1880MHz～1900MHz，2010MHz～2025MHz，共35MHz3G的業(yè)務(wù)3G技術(shù)支持多種業(yè)務(wù)，包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像以及多媒體等的傳輸，并能靈活地引進(jìn)新業(yè)務(wù)交互性業(yè)務(wù)會(huì)話業(yè)務(wù)消息業(yè)務(wù)檢索與存儲(chǔ)業(yè)務(wù)分配性業(yè)務(wù)從一個(gè)中心源向網(wǎng)上數(shù)量不限的授權(quán)接收機(jī)分配一種連續(xù)的信息流，如廣播業(yè)務(wù)移動(dòng)性業(yè)務(wù)直接與用戶移動(dòng)性相關(guān)的業(yè)務(wù)如漫游和定位3G的主流標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介WCDMAWCDMA支持FDD和TDD工作模式，F(xiàn)DD模式下，上下行鏈路分別使用兩個(gè)獨(dú)立的5MHz載波；TDD模式下，上下行鏈路時(shí)分共享一個(gè)5MHz載波。3G的主流標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介WCDMA碼片速率經(jīng)過信源編碼的含有信息的數(shù)據(jù)叫做“比特”，其傳輸速度即比特速率經(jīng)過信源編碼和交織后的數(shù)據(jù)叫做“符號(hào)”經(jīng)過最終擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)叫做“碼片”，其傳輸速度即碼片速率，單位是cps，chipspersecond符號(hào)速率＝（業(yè)務(wù)速率＋校驗(yàn)碼）×信道編碼×重復(fù)或打孔率碼片速率＝符號(hào)速率×擴(kuò)頻因子如：WCDMA符號(hào)速率＝960kbps，擴(kuò)頻因子為4

碼片速率＝960kbps×4＝3.84Mcps3G的主流標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介CDMA2000CDMA2000采用多種數(shù)據(jù)速率，加上不同的信道組合及動(dòng)態(tài)信道分配，數(shù)據(jù)速率高的用戶占用較多的碼信道資源，數(shù)據(jù)速率低的用戶占用較少的碼信道資源，無線資源利用率高。3G的主流標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介TD-SCDMATD-SCDMA體系結(jié)構(gòu)及接口常用多址技術(shù)FDMACDMATDMA寬窄帶技術(shù)差別TD-SCDMA體系結(jié)構(gòu)及接口擴(kuò)頻技術(shù)原理TD-SCDMA體系結(jié)構(gòu)及接口TD-SCDMA體系結(jié)構(gòu)及接口TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)SRNCDRNCNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNC

IuIuIur

IubIubIubIubUEUuUTRAN總體結(jié)構(gòu)TD-SCDMA體系結(jié)構(gòu)及接口物理層信令承載ALCAP應(yīng)用協(xié)議無線網(wǎng)絡(luò)層傳輸網(wǎng)絡(luò)層

控制面

傳輸網(wǎng)絡(luò)控制面用戶面數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)承載信令承載

傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶面

傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶面UTRAN通用協(xié)議模型TD-SCDMA體系結(jié)構(gòu)及接口RRCMAC物理層BMCRLCRLCRLCRLC