移动通信知识

1、共同学习共同学习 共同进步共同进步 3 3GG发展概述发展概述 3G3G技术名词解释技术名词解释 WCDMAWCDMA的三个版本的三个版本 无线通信原理及无线通信原理及WCDMAWCDMA系统结构系统结构 WCDMAWCDMA的相关技术的相关技术 3G3G业务分类业务分类 3G发展概述发展概述 蜂窝移动通信系统发展历程蜂窝移动通信系统发展历程 3G的发展的发展 IMT-2000IMT-2000概念的提出概念的提出 3G演进中的几大组织演进中的几大组织 ITU对对IMT-2000的总体要求的总体要求 3G的频率规划方案的频率规划方案 蜂窝移动通信系统发展历程蜂窝移动通信系统发展历程1AMPSTA

2、CSNMT其它第一代 80年代模拟模拟技术GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第二代 90年代数字需求驱动数字技术语音业务第三代 IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA 3G的发展的发展80年代末90年代初，第二代出现，第一代还在大规模发展，主要情况第一代通信制式繁多第二代只实现了区域制式的统一。需要真正意义的全球覆盖，提供带宽更宽，更灵活的业务，在不同网络无缝漫游IMT-2000IMT-2000概念的提出概念的提出 提出3G演进中的几大组织演进中的几大组织. 欧洲为主的欧洲为主的3GPP3GPPGSM核心网以美国为主的以美国为主的3G

3、PP23GPP2IS-41为核心网负责融合多载波的负责融合多载波的CDMACDMA模式模式负责融合直接序列扩频和负责融合直接序列扩频和TDDTDD的的CDMACDMA模式模式CDMA2000CDMA2000WCDMAWCDMA、TD-SCDMATD-SCDMAITU对对IMT-2000的总体要求的总体要求 服务质量要求 新业务能力要求 发展和演进能力要求 灵活性要求：多环境、多模式、多频带能力ITU对对IMT-2000的总体要求的总体要求 服务质量要求语音质量、覆盖、费用语音质量、覆盖和费用是移动通信最关心的问题改进话音质量、支持无缝切换、允许运行商在竞争环境中可以降低费用，同时开展多项业务业

4、务质量 对于多种业务如：语音、视频、数据业务、无线业务，不同的业务有不同的要求增加效率和能力移动通信用户的快速增长，频率紧张成为制约通讯发展的最大问题 在频谱利用率方面要比二代系统成倍提高能利用最佳的频谱利用率来提供目前所预期的所有业务。ITU对对IMT-2000的总体要求的总体要求新业务和能力要求新业务和能力要求灵活接入能力通过不同的方法接入很宽范围的业务能够实现一代和二代系统中不能实现的新话音和数据业务增加对宽带业务的要求无线上网无线图象传输业务实时地图点播节目等多种宽带业务能提供非常好的速率。能以较少的费用与其他无线和有线接入网络竞争根据要求分配带宽宽带业务非常广泛，有低速的话音、短信，

5、有高速的多媒体，有要求低时延（话音），有要求绝对的完整性 （文件传输），有连续传输（视频），有突发性传输（Internet)。信道要求动态，根据需要分配带宽。ITU对对IMT-2000的总体要求的总体要求发展和演进要求发展和演进要求兼容、继承、发展能力能否支持从第二代系统的发展和演进对于IMT-2000的成功意义巨大第二代系统的巨大投资仍在进行，两个时代的系统的共存、互通必不可少。从第二代过渡到第三代需要一个有步骤、逐步的解决方案GSMGSMCDMACDMAPHSPHS向向3G3G过渡过渡WCDMAWCDMACDMA200CDMA200TDSCDMATDSCDMAITU对对IMT-2000的总

6、体要求的总体要求灵活性要求：多环境、多模式、多频带灵活性要求：多环境、多模式、多频带多模/多频要求几种技术形成主要标准，单一制式在短期内只是一个愿望。要求多模/多频的多媒体终端支持不同标准的互通多环境能在各种可能存在的环境中都支持高的频谱效率、覆盖效率、服务质量具有不同的场所适应能力：室内、室外、郊区、车内具有不同的移动性环境：静止、步行、高速车辆 不同的用户密度：城市、农村、商业区移动性管理和固网接入不同网络间实现真正的无缝漫游支持不同网络的切换业务传递不终止最佳路由和最小时延支持固定无线网络接入能力，能与固定有线网竞争，或作为有线网的补充WARC-2000频谱分配 *我国IMT-2000频

7、谱占用情况 13G的频率规划方案1992年ITU在WARC-92大会上为第三代移动通信业务划分出的230MHZ带宽的频率，1885-2025MHZ作为IMT-2000的上行频段，2110-2200MHZ作为下行频段：其中：1885-1900MHZ：空，欧洲被DECT/日本被PHS占用 1900-1920MHZ: TDD，公共陆地移动通信 1920-1980MHZ： FDD, 公共陆地移动通信 1980-2010MHZ： FDD, 移动卫星通信 2010-2025MHZ: TDD, 公共陆地移动通信 2110-2170MHZ： FDD, 公共陆地移动通信 2170-2200MHZ: FDD, 移

8、动卫星通信中国的3G频率规划 主要工作频段主要工作频段：频分双工频分双工(FDD)(FDD)方式：方式：1920-1980 MHz / 2110-2170 MHz1920-1980 MHz / 2110-2170 MHz时分双工时分双工(TDD)(TDD)方式：方式：1880-1920MHz1880-1920MHz、2010-2025 MHz2010-2025 MHz 补充工作频段补充工作频段：频分双工频分双工(FDD)(FDD)方式：方式：1755-1785 MHz / 1850-1880 MHz1755-1785 MHz / 1850-1880 MHz时分双工时分双工(TDD)(TDD)方

9、式：方式：2300-2400MHz2300-2400MHz，与无线电定位业务，与无线电定位业务共用，均为主要业务，共用标准另行制定共用，均为主要业务，共用标准另行制定3 3GG发展概述发展概述 3G3G技术名词解释技术名词解释 WCDMAWCDMA的三个版本的三个版本 无线通信原理及无线通信原理及WCDMAWCDMA系统结构系统结构 WCDMAWCDMA的相关技术的相关技术 3G3G业务分类业务分类3G技术名词解释 什么是3G及3G的技术标准？ WCDMA标准及它的三个版本？ 什么是CDMA及CDMA2000?什么是3G？ 所谓3G，其实它的全称为3rd Generation 即第三代移动通信

10、。 相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)，第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节每秒)、384kbps(千字节每秒)以及144kbps的传输速度。 3G的技术标准 国际电信联盟(ITU)在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文

11、件2000年国际移动通讯计划(简称IMT-2000)。 CDMA2000 CDMA2000也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA One结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。 CDMA2000标准的发展 CDMA2000在核心网标准和技术方面

12、相对滞后 307.2KBPS(话音容量加倍) DV：高速数据业务+话音业务 DO：高速数据业务 115.2KBPS,8码道捆绑QCELP话音编码 9.6KBPSIS-95AIS-95BCDMA20001XCDMA2000-3XCDMA20001XEV-DO/DVTD-SCDMA TD-SCDMA （Time Division-Synchronisation Code Division Multiple Access）时分同步码分多址 该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电等当

13、今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。 2006年7月，关于 TD-SCDMA实地测试正在地进行。其中，电信于保定，移动于厦门，网通于青岛。现已开始面向友好用户放号，进行进一步测试。TD-SCDMA发展历程 TD 开始开始TD-SCDMA方面的研究方面的研究1990TD-SCDMA提案形成1998TD-SCDMA在3GPP会议上通过,作为3GPP的提案之一1999TD-SCDMA与WCDMA TDD技术融合WCDM

14、A Wideband Code Division Multiple Access 宽带码分多址，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。 WCDMA标准的发展WCDMA标准规划清晰，制定严谨。WCDMA支持HSDPA技术，顺应未来高速无线数据业务的要求WCDMA将分阶段引入IP，目标是实现全网的IP化，标准比较完

15、善。WCDMA 2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容。 电路域IP话音承载 IP实时多媒体 电路域CS/MGW HSDPA VOIP QOS是关键 GSM/GPRS核心网 2000.3 2001.3 2002.3 3GPP Rel993GPP Rel43GPP Rel53 3GG发展概述发展概述 3G3G技术名词解释技术名词解释 WCDMAWCDMA的三个版本的三个版本 无线通信原理及无线通信原理及WCDMAWCDMA系统结构系统结构 WCDMAWCDMA的相关技术的相关技术 3G3G业务分类业务分类WCDMA标准及它的三个版本 新获取移动网络运营牌照的运营商，其决定部署UMTS网络

16、是面临的第一个问题就是选择标准的哪一个版本。3GPP WCDMA标准历经多年的努力，目前已有R99，R4，R5三个版本完成定稿，其中最新的R5版本于2002年6月完成。其三个版本各有特色。 WCDMA中的中的R99版本版本R99接入部分主要定义了全新的5MHz每载频的宽带码分多址接入网，采纳了功率控制、软切换及更软切换等CDMA关键技术，基站只做基带处理和扩频，接入系统智能集中于RNC统一管理，引入了适于分组数据传输的协议和机制，数据速率可支持144Kbit/s 、384Kbit/s ，理论上可达2Mbit/s 。基站和RNC之间采用基于ATM的Iub接口，RNC分别通过基于ATM AAL2的

17、Iu-CS和AAL5的Iu-PS分别与核心网的CS域和PS域相连。 在核心网定义的过程中，R99充分考虑到了向下兼容GPRS，其电路域与GSM完全兼容，通过编解码转换器实现话音由ATM AAL2至64K电路的转换，以便与GSMMSC互通。分组域仍然采用了GPRSSGSN和GGSN的网络结构，相对于GPRS，增加了服务级别的概念，分组域的业务质量保证能力提高，带宽增加。 从系统角度来看，系统仍然采用分组域和电路域分别承载与处理的方式，分别接入PSTN和公用数据网。从一般观点来看，R99比较成熟，较适用于需要立即部署网络的新运营商，同时也适用于拥有GSM/GPRS 网络的既有移动网络运营商，因其充

18、分考虑了对现有产品的向下兼容及投资保护，目前的商业部署全都采用了R99.WCDMA中的R4版本相对于R99，R4无线接入网网络结构没有改变，改变的只是一些接口协议的特性和功能的增强，如引入直放站，解决复杂地形覆盖问题和扇区降低终端和基站的发射功率以提高容量， Node B 同步减少系统邻近小区的交调干扰，降低传输网络的成本，Iub和Iur上的AAL2连接的QoS优化、RRM(无线资源管理)的优化，Iu上RAB(无线接入承载)的QoS协商，增强的RAB支持，Iub、Iur和Iu上的传输承载过程的修改；而核心网电路域变化较大，主要体现在： 1.网络由TDM中心节点交换型演进为典型的分组话音分布式体

19、系结构； 2.网络采用开放式结构，业务逻辑与底层承载相分离，话音分组化，由包方式承载， UTRAN 与核心网话音承载方式均由分组方式实现； 3.由于优化了话音编解码转换器，改善了WCDMA系统网络内部话音分组包的时延，提高了话音质量，编解码转换有可能只需在与PSTN的公网网关上实现，同时提高了核心网传输资源的利用率； 4.同时，由于话音采用统计复用方式传递，相对于TDM 64K静态电路带宽分配而言，可提高传输网的效率，实现网络带宽动态分配，避免TDM扩容时需反复调配2M电路的烦琐程序。 WCDMA中的R5版本 R5于6月间定稿，接入网中主要引入IP UTRAN和HSPDA的概念，IP可作为UT

20、RAN的信令传输和用户数据承载， HSDPA支持高速下行分组数据接入，应用不同的技术实现手段，峰值数据速率可高达8-10Mbps 。采纳了混和ARQII/III以增强分组数据信号传输的可靠性和高效性，支持RAB增强功能，对Iub/Iur的无线资源管理进行了优化，增强了UE定位功能，支持相同域内的不同RAN节点与不同CN节点的交叉连接。 相对于R4，R5核心网增加了IMS(IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM)IP多媒体子系统，但由于标准刚刚定稿，同时大量业务由于时间关系，不得不推后到R6考虑，故IMS域目前还无法完全取代R4分组化的CS域，支持某些传统业务和满足管制规定方面的要求，换

21、句话说，R5仍然需要R4分组化的CS域的部署，R5只是R4的补充和满足IP多媒体业务的需求的一个版本。3 3GG发展概述发展概述3G3G技术名词解释及三种制式的发展技术名词解释及三种制式的发展WCDMAWCDMA的三个版本的三个版本 无线通信原理及无线通信原理及WCDMAWCDMA系统结构系统结构 WCDMAWCDMA的相关技术的相关技术 3G3G业务分类业务分类无线通信原理及无线通信原理及WCDMA系统结构系统结构 无线传播特性 WCDMA系统结构系统结构无线传播特性 基本传播机制 反射：当电磁波遇到比其波长大的多的物体时发生反射 绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕

22、射 散射：当电磁波遇到的物体表面粗糙、不规则时发生散射无线传播特性 慢衰落和快衰落接收信号的场强中值在一段时间内的缓慢变化称为慢衰落。（阴影衰落） 接收信号在某时间内场强在振幅和相位发生非常急速变化的部分成为快衰落（多径效应） 快衰落 瑞利分布：非视距传播 莱斯分布：视距传播无线传播特性无线传播特性发送信号接收信号0dB发送信号-25dB接收信号0 + 发送信号接收信号0 2 3 + 发送信号接收信号干扰时延抖动衰落此外还有因为移动台移动而引起的频率扩散，即多普勒效应此外还有因为移动台移动而引起的频率扩散，即多普勒效应 多址方式多址方式 频分多址技术（频分多址技术（FDMA） 业务信道在不同频

23、段分业务信道在不同频段分 配给不同的用户。如配给不同的用户。如TACS、AMPS。时分多址技术（时分多址技术（TDMA）业务信道在不同的时间业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如分配给不同的用户。如GSM、DAMPS。码分多址技术（码分多址技术（CDMA）所有用户）所有用户在同一时间、同一频段上、根据不在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道。同的编码获得业务信道。FrequencyFrequencyTimeTimePowerPowerFrequencyFrequencyTimeTimePowerPowerFrequencyFrequencyTimeTimePowerPowerWC

24、DMA系统结构CNCNUTRANUECN：核心网：核心网UTRAN:UMTS陆地无线接入网陆地无线接入网UE：用户装置：用户装置WCDMA系统结构RNSRNSNode BNode BNode BNode BRNCCNRNC Iur IuIuIuIuIubIubIubIubUuUuUTRAN功能 1、全系统接入控制（许可，拥塞，系统信息广播） 2、加密/解密 3、移动性 4、无线资源管理及控制 5、广播/组播业务UTRAN体系结构 UTRAN由几个无线网络子系统（RNS)构成。 一个RNS通过IU接口与核心网络连接。RNS由一个无线网络控制器和几个通过IU接口连接此控制器上的NodeB组成。RN

25、C的功能 RNC（Radio network controller)无线网络控制器 UTRAN中的智能实体，具备如下功能： 1、无线资源管理（码字分配，功率控制，接入控制） 2、用户呼叫管理 3、连接CS和PS域核心网 4、无线移动性管理Node B 的功能 Node B是天线接收数据到Iub接口上ATM信元数据的转换器，其功能： 1、无线传输和接收处理 2、参与移动性管理 3、参与功率控制3GPP R99体系结构 R99HLRGMSCMSC/VLRMSC/VLRAuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNGGSNBTSBTSNode BNode BIu-CSRNCIu-

26、PSGbBSCAGsGrGnGcCDHEGGpIubAbisUmUuRNCIurCS域域PS域域Node BIubCNGi3GPP R4体系结构 R4AuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNGGSNNode BNode BIu-CSRNCIu-PSGbAGsGrGnGcCDGpIubUuRNCIurCS域域PS域域Node BIubNbNcMGWGMSC ServerMcMSC Server/VLRMcHHLRMGWGi3GPP R5体系结构 R5PSTNSGSNGsGrGnGcCDCS域域PS域域NbNcMGWGMSC ServerMcMSC Server/VLRM

27、cHSSMGWUTRANIuMRFP CSCFCxMwMgMrIP多媒体域多媒体域 CSCFMcMGCF IMS-MGWGiGiGGSNInternet核心网络内各部分功能 MSC是移动交换中心。WCDMA核心网的功能节点。主要完成电路域的呼叫接续和移动性管理，鉴权和加密等功能。 GMSC是核心网络与外部网络之间的网关节点.与PSTN/ISDN等网络相连,完成MSC功能中的呼叫路由功能。 VLR拜访位置寄存器：存储进入该控制区域内已登记用户的相关数据，为移动用户提供呼叫接续的必要数据。核心网络内各部分功能 AUC鉴权中心：为CS和PS域公用设备，存储用户鉴权算法和加密密钥。 AUC通过HLR将

28、鉴权和密钥发往VLR，MSC和SGSN，以保证网络安全。 EIR设备识别寄存器，存储着系统中移动设备的国际移动识别码。是PS和CS域的公用设备。核心网络内各个部分的功能SGSN的主要功能有1) 移动性管理：负责路由区更新、附着、分离等流程；2) 安全管理：负责鉴权、三元组与五元组的转换等；3) 会话管理：负责PDP上下文的激活、修改等；4) 计费：负责收集计费信息，生成相应的计费话单。 GGSN的主要功能有1) 会话管理：负责PDP上下文的激活、修改、地址分配等；2) 与外部网的互通：以透明方式或非透明方式接入外部网、接入外部网涉及的隧道功能等；3) 路由选择和数据转发：对外部网到来的数据进行

29、GTP 隧道封装转发给SGSN，对SGSN转发来的数据选择路由转发给外部数据网。4) 计费：负责收集计费信息，生成相应的计费话单。3 3GG发展概述发展概述3G3G技术名词解释及三种制式的发展技术名词解释及三种制式的发展WCDMAWCDMA的三个版本的三个版本 无线通信原理及无线通信原理及WCDMAWCDMA系统结构系统结构 WCDMAWCDMA的相关技术的相关技术 3G3G业务分类业务分类WCDMA数据简要发送过程数据简要发送过程.信道编码技术信道编码技术 -例子例子.床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床？

30、前前明明月月光光春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国信道编码技术（原理及目的）信道编码技术（原理及目的） .信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力 适合纠正非连续的少量错误适合纠正非连续的少量错误 目前使用较多的是卷积编码和目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（编码（1/2，1/3）无纠错编码：无纠错编码： BER10-1 10-2 不能满足通信需要不能满足通信需要卷积编码：卷积编码： BER10-3 满足语音通信需要满足语音通信需要Turbo 码：码： BER 信道的相关时间，RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号3 3GG发展概述发展概述3G3G技术名词解释及三种制式的发展技术名词解释及