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UMTS移动通信系统1蜂窝移动通信系统的发展2第一代模拟蜂窝移动通信系统历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（AdvanceMobilePhoneService）系统，实现了真正意义上的可以随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成商用，之后AMPS也曾被引入中国。主要标准：美国的AMPS、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS主要特点：用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段调制方式：FM业务的种类单一，主要是话音业务系统的保密性较差频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户容量之间的矛盾十分突出3第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。主要特点：微蜂窝小区结构数字化技术---语音信号数字化新的调制方式---GMSK、QPSK等FDMA/TDMA频谱利用率高，系统容量大便于实现通信安全保密4第二代数字蜂窝移动通信系统-CDMA历史回顾：1995年，美国的高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北美等国家和地区投入使用，用户反映良好。CDMA系统的主要特点：用户的接入方式采用码分多址（CDMA）软容量、软切换，系统容量大抗多径衰落可运用话音激活、分集接收等先进技术IS-95CDMA5第三代数字蜂窝移动通信系统3G的主要特点：支持移动多媒体业务宽带CDMA技术

高频谱效率

FDMA/TDMA/CDMA

从电路交换到分组交换

从媒体(media)到多媒体(Multi-media)

高保密性全球范围无缝漫游系统微蜂窝结构3G主流技术：

WCDMAcdma2000TD-SCDMA

63rdGenerationMobileNetworks(3G)Evolutionto3GTD-SCDMA7InformationServicesSMSChatRoomE-Mailm-stocktradingm-bankingm-cashPictureMailRouteplanningMulti-playerGamesMobileOfficeScheduleManagementWorkflowManagementElectronicConferenceRadioMusicVideoMailVideostreamingWebInteractiveTVTVConference低速数据高速数据WAPGPRS3G移动数据业务发展方向83rdGenerationMobileNetworks(3G)9第三代移动通信的几个组织IMT-2000:InternationalMobileTelecommunications2000. IMT-2000isanITUinitiativetoprovide wirelessaccesstotheglobaltelecommunication infrastructure. IMT-2000encompassesbothsatelliteand terrestrialcomponentsandaimstoservefixed andmobileusersinpublicandprivatenetworks.103GPPThirdGenerationPartnershipProject

第三代移动通信标准化的伙伴项目

UMTS:UniversalMobileTelecommunicationSystem.参加3GPP的成员组织： ARIB(Japan):AssociationofRadioIndustriesandBusinesses. ETSI(Europe):EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute. CommitteeT1(USA) TTA(Korea):TelecommunicationsTechnologyAssociation,Korea CWTS(China):ChinaWirelessTelecommunicationStandard TTC(Japan):TelecommunicationTechnologyCommittee,Japan113GPPThirdGenerationPartnershipProject2 第三代移动通信标准化的伙伴项目2A3GPartnershipProjectforevolvedANSI/TIA/EIA-41networksandrelatedradiotransmissiontechnologies. 参加3GPP2的成员组织： ARIB(Japan):AssociationofRadioIndustriesandBusinesses. TIA(USA):TelecommunicationsIndustryssociation. TTA(Korea):TelecommunicationsTechnologyAssociation,Korea CWTS(China):ChinaWirelessTelecommunicationStandard TTC(Japan):TelecommunicationTechnologyCommittee,Japan12移动无线传播环境13TransmitterReceiverDR2R3R3矢量图DR1R2=衰落!多径影响14多普勒频移fcfcfd-fcfd+信号功率f15TransmittingantennaReceivingantenna1Receivingantenna2Receivingantenna3ReceiverRA1SuppressionRA2SuppressionRA3Amplification抗多径影响—空间分集16Transmittingantennaλ1,λ2,λ3ReceivingantennaDR2R3Receiverλ1,λ2,λ3λ1Suppressionλ2Suppressionλ3Amplification抗多径影响—频率分集1712tt|A2||A1||A3|重叠的多径信号经过匹配滤波器压缩后的信号+A1*A2*A3*A1*S1(t)+A2*S2(t)+A3*S3(t)“Rake”receiver抗多径影响—时间分集18抗多径影响—RAKE接收机19分类：

频分多址(FDMA)---按频道划分用户，频带独享，时间共享 时分多址(TDMA)---按时隙划分用户，时隙独享，频率共享 码分多址(CDMA)---按码型划分用户，时隙/频率共享多址技术20频分多址（FDMA）技术含义：每个用户占用一个频率用户识别：频道号特点：

简单，容易实现，适用于模拟和数字信号 以频率复用为基础，以频带划分各种小区 需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统 以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路 对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置 基站由多部不同载波频率的发射机同时工作 不适宜大容量系统使用应用：模拟/数字蜂窝移动通信系统PowerFrequencyTimeFDMA21时分多址（TDMA）技术含义：每个用户占用一个时隙用户识别：时隙特点：

以频率复用为基础，小区内以时隙区分用户 每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置 系统要求严格的系统定时同步 对功控的要求不严 是时隙受限和干扰受限系统 TDD模式下，上下型信道信息可以共享应用：GSM系统FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA22码分多址（CDMA）技术FrequencyCDMAPowerTime含义：每个用户使用一个码型，频率/时间共享用户识别：码型特点：

每个基站只需一个射频系统 每个码传输一路数字信号 每个用户共享时间和频率 是一个多址干扰受限系统 需要严格的功率控制 需要定时同步 软容量、软切换，系统容量大 抗衰落、抗多径能力强应用：IS-95CDMA系统、cdma2000系统、WCDMA系统23蜂窝移动通信的基本概念24蜂窝移动通信的基本概念

蜂窝系统---“小区制”系统-将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在1-10km左右,在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。-“频率复用”的概念-特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等-问题：系统复杂，越区切换，漫游，位置登记；更新和管理以及系统鉴权等

蜂窝分类-宏蜂窝(Macro-cell)2-20km-微蜂窝(Micro-cell)0.4－2km-微微蜂窝(Pico-cell)<400m-分层蜂窝(由多种蜂窝组成)25移动通信系统的全球覆盖26蜂窝—频率复用方式FDMA频率复用11111111113626221457CDMA频率复用27FDMA—蜂窝覆盖28Sector-1Sector-2Sector-3Sector-4Sector-5Sector-6Sector-1Sector-3Sector-2G=3x0.85=2.55G=6x0.85=5.1*扇区的重叠按15%记扇区的裂变29蜂窝在通信网的位置30Base1Base2Base3蜂窝系统的小区切换31VLRMSCVLRMSCGMSCBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLRPSTNEDCHAPSTNBSCBTSBTSAbisBSSA移动通信网络结构32VLRMSCVLRMSCGMSCBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLREDCHABSCBTSBTSAbisBSSAPSTNVLRMSCVLRMSCGMSCBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLREDCHABSCBTSBTSAbisBSSA终端用户漫游33CDMA扩频技术原理扩频原理：以频带换取信噪比 香农理论：C=Bw

log2

(1+S/N)扩频系统的优点：抗干扰能力强，可抗白噪声、人为干扰、多径干扰等保密性好。扩频信号频谱近似白噪声，若不知PN序列生成方法就难以获取原始信息隐蔽性好。扩频信号近似白噪声，难以检测，宽带扩频信号功率谱密度很低，难以监听易于实现大容量多址通信易于精确定时和测距易于采用各种先进的分集技术，如RAKE接收、智能天线等34CDMA扩频和处理增益35CDMA直接序列扩频技术CDMA36FrequencyDomainUser#3User#2User#1SynchPagingPilot1.2288MHzfreqCodeDomain0123456789324063User1User3User2WalshCodePilotPagingSynchIS-95系统：信号在频域和码域上的分布情况IS-95CDMA37UMTS系统382G与3G网络结构VLRMSCVLRMSCSGSNGMSCBSCBTSBTSAbisBSSBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLREIRPSTNEDCFHAGSMPSTNGGSNPDNGbGpGcGfGnGrGsGPRSOtherPLMNRNCNodeBNodeBIubRNSRNCNodeBNodeBIubRNSIurIu-CSIu-PSIu-PSIu-CSUMTSGiPLMN:Publiclandmobilenetwork

UMTS:UniversalMobileTelecommunicationSystem

39WCDMA网络结构NodeBcellcellcellMEUSIMSIMMEUSIMSIMMEUSIMSIMNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellRNCRNCMSCSGSNGMSCGGSNVLREIRHLRAuCUEIurIubUuEEDPSTNBFCGsGfGrGnGiGpGcIuIuCSCN:CoreNetworkRNSRNSIuPSFDDModeonly40WCDMA网络功能实体41CoreNetworkD-RNCS-RNCNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellIubIubIubIubIurIuUTRAN结构42UENodeBCRNCSRNCCNUuIubIurIuUMTS接口43建立、维护和释放无线介入承载完成系统内和系统间切换以及SRNS重新分配不针对UE的一些通用过程，特定UE的用户信令管理;在UE和CN之间传递NAS信令消息;实现一个UE同时接入多个CN域分组数据流的资源预留机制Iu接口的主要功能44454647IuB传输资源的管理NodeB的O&M

Iub

链路管理；小区配置管理；

无线网络性能管理；

事件管理；

公用传输信道管理；无线资源管理（RRM）

；

实现具体的O&M传输

系统信息管理Iub协议功能48

TrafficMa