3G教程专业知识讲座

第三代移动通信技术——3G第1页什么是3G?

3G是英文3rdGeneration缩写，指第三代移动通信技术。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一样数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车环境中能够分别支持最少2Mbps（兆字节／每秒）、384kbps（千字节／每秒）以及144kbps传输速度。

第2页第三代移动通信系统发展历程1985年末，国际电信联盟（ITUInternationalTelecommunicationUnion）在讨论移动通信CCIRSG-8会议上提出了将来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）概念，从而拉开了第三代移动通信技术发展序幕。1997年以来、国内外有关第三代移动通信研究逐渐成为移动通信领域研究热点。按照ITU既定期间表、1999年3月完成第三代移动通信标准IMT－2023RTT关键参数选定。1999年终完成包括上层协议在内完整无线接口标准制定工作。2023年终完成关键网所有标准制定工作。第3页我国第三代移动通信系统发展历程1997年6月国家八六三通信技术主题在安徽黄山发起了初次规模较大有关宽带移动通信系统技术研讨会,来自国内外著名厂商均派代表参与了本次会议。1997年7月中国第三代移动通信评定协调组（ChEG）成立。1998年国家八六三通信技术主题又与邮电部第三代移动通信评定协调组（ChEG）联合在香山召开了规模更为庞大第三代移动通信研讨会。1998年6月邮电部电信技术研究院向ITU提交了自己第三代移动通信提议标准TD－SCDMA。1998年9月ChEG完成了对其他国家有关提案评定(重点针对欧洲WCDMA和北美cdma2023)报告，并提交ITU。1998年11月，国家第三代移动通信系统研究开发重大项目启动,该项目标主要目标是在2023年12月之前，通过自主科研开发拥有一批关键专利技术，建立具有第三代移动通信基本特性试验系统，为制定我国第三代移动通信体制标准提出提议。第4页第三代移动通信特点和基本特性第三代移动通信区分于现有第一代和第二代移动通信系统，其主要特点概括为:

（１）全球普及和全球无缝漫游系统。

第二代移动通信系统一般为区域或国标，而第三代移动通信系统是一种在全球范围内覆盖和使用系统。它将使用共同频段及全球统一标准。1992年世界无线电大会在2GHz频段上给FPLMTS陆地和卫星业务分派了230MHz频率,即1885～2025MHz和2110～2200MHz,其中卫星部分为1980～2010MHz和2170～2200MHz。为了统一标准,1994年国际电联将FPLMTS正式更名为国际移动通信系统2023(InternationalMobileTelecommunication2023,简称IMT2023),它取意于工作在2000MHz频段,在2023年左右商用全球移动通信系统。IMT2023目标是全球统一频段,统一标准,全球无缝覆盖;实现高服务质量,高保密性能,高频谱效率;提供多媒体业务,实现车速环境144kbit/s速率,步行环境384kbit/s速率,室内环境2Mbit/s速率无线多媒体通信。第5页

（２）具有支持多媒体业务能力，尤其是支持Internet业务能力。

现有移动通信系统主要以提供话音业务为主，伴随发展一般也仅能提供100kb/s～200kb/s数据业务，GSM演进到最高阶段速率能力为384kb/s。而第三代移动通信业务能力将比第二代有显著改善。它应能支持话音分组数据及多媒体业务；应能根据需要，提供所需带宽。ITU要求第三代移动通信无线传输技术最低要求中，必须满足下列三种环境要求，即：迅速移动环境，最高速率达144kb/s；室外到室内或步行环境，最高速率达384kb/s；室内环境，最高速率达2Mb/s。

第三代移动通信特点和基本特性第6页（３）便于过渡、演进。

由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相称规模，因此第三代网络一定要能在第二代网络基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容。（４）高频谱效率。（５）高服务质量。（６）低成本。（７）高保密性。第三代移动通信特点和基本特性第7页第三代移动通信系统组成IMT-2023系统组成见下列图，它主要有四个功能子系统组成，即关键网（CN）、无线接入网（RAN）、移动台（MT）和顾客识别模块（UIM）组成。分别对应于GSM系统交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、移动台（MS）和SIM卡。第8页

另外ITU定义了4个标准接口，即：网络与网络接口(NNI)：由于ITU在网络部分采取了“家族概念”，因而此接口是指不一样家族组员之间标准接口，是确保互通和漫游关键接口。无线接入网与关键网之间接口（RAN-CN），对应于GSM系统A接口。无线接口(UNI)顾客识别模块和移动台之间接口（UIM-MT）第三代移动通信系统组成第9页第三代移动通信系统分层构造第三代移动通信系统组成第10页物理层：它由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。链路层：它由媒体接收控制（MAC）子层和链路接入控制（LAC）子层组成：MAC子层根据LAC子层不一样业务实体要求对物理层资源进行管理与控制，并负责提供LAC子层业务实体所需QoS级别。LAC子层负责与物理层相对独立链路管理与控制，并负责提供MAC子层所不能提供更高级别QoS控制,这种控制能够通过ARQ等方式来实现，以满足来自更高层业务实体传输可靠性。高层：它集OSI模型中网络层，传输层，会话层，体现层和应用层为一体。高层实体主要负责多种业务呼叫信令处理，话音业务（包括电路类型和分组类型）和数据业务（包括IP业务，电路和分组数据，短消息等）控制与处理等。第三代移动通信系统组成第11页第三代移动通信系统标准化活动1、提交ITU十种备选方案及其特点（１９９８．７）第12页上述10种提案按其技术特性能够分为下列几类:（1）W-CDMA（序号１～５）欧洲ETSIUTRAFDD、日本ARIBW-CDMA、韩国TTACDMAⅡ、美国T1WCDMA/NA和TIATR46WIMSW-CDMA这五种提案能够归为一类。此类提案多址方式均采取W-CDMA，同步方式、码片速率、帧构造等方面也基本一致。其中美国T1提交WCDMA/NA和美国TIATR46提交WIMSW-CDMA后来已融合为一种标准，称为WP-CDMA,即宽带分组CDMA技术。第三代移动通信系统标准化活动第13页（2）ＣＤＭＡ2023（序号7～8）美国TIAcdma2023、韩国TTACDMAⅡ可以归为一类,均是基于IS-95技术发展来。（3）ＵＷＣ-136（序号９）UWC-136是在北美IS-136TDMA(D-AMPS)技术基础上提交。由于IS-136TDMA是北美第二代系统主要技术之一,其顾客规模与IS-95相称，IS-136运行者继续采取UWC-136也在情理之中。第三代移动通信系统标准化活动第14页（4）我国TD-SCDMA（序号6）该方案与欧洲UTRATDD（序号2）（即TD-CDMA）技术比较相同,互相间融合也许性最大。但在帧构造、码片速率、切换方式和某些新技术（如智能天线、多顾客检测）应用上差异很大，技术融合也不是一件简单事情。（5）

EP2DECT（序号10）欧洲数字无绳通信系统DECT。从候选提案技术特点来看，CDMA技术占据了绝大多数，宽带CDMA技术无疑是第三代移动通信系统无线接入技术主流，而其典型代表是U-TRANFDD和CDMA2023。第三代移动通信系统标准化活动第15页目前国际电联接收3G标准

目前国际电联接收3G标准主要有下列三种：

WCDMA、CDMA2023与TD-SCDMA。CDMA是CodeDivisionMultipleAccess（码分多址）缩写，是第三代移动通信系统技术基础。第一代移动通信系统采取频分多址（FDMA）模拟调制方式，这种系统主要缺陷是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采取时分多址（TDMA）数字调制方式，提升了系统容量，并采取独立信道传送信令，使系统性能大为改善，但TDMA系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大发展潜力。第16页

1、W-CDMA

全称为WidebandCDMA，这是基于GSM网发展出来3G技术规范，是欧洲提出宽带CDMA技术，它与日本提出宽带CDMA技术基本相同，目前正在深入融合。该标准提出了GSM（2G）—GPRS—EDGE—WCDMA（3G）演进策略。GPRS是GeneralPacketRadioService（通用分组无线业务）简称，EDGE是EnhancedDatarateforGSMEvolution（增强数据速率GSM演进）简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。目前中国移动正在采取这一方案向3G过渡，并已将原有GSM网络升级为GPRS网络。目前国际电联接收3G标准

第17页2、CDMA2023

CDMA2023是由窄带CDMA（CDMAIS95）技术发展而来宽带CDMA技术，由美国主推，该标准提出了从CDMAIS95（2G）—CDMA20231x—CDMA20233x（3G）演进策略。CDMA20231x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20233x与CDMA20231x主要区分在于应用了多路载波技术，通过采取三载波使带宽提升。目前中国联通正在采取这一方案向3G过渡，并已建成了CDMAIS95网络。

目前国际电联接收3G标准

第18页3、TD-SCDMA全称为TimeDivision-SynchronousCDMA（时分同步CDMA），是由我国大唐电信公司提出3G标准，该标准提出不通过2.5代中间步骤，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。但目前大唐电信公司还没有基于这一标准可供商用产品推出。目前国际电联接收3G标准

第19页三个技术标准比较

WCDMA、CDMA2023与TD—SCDMA都属于宽带CDMA技术。宽带CDMA深入拓展了标准CDMA概念，在一种相对更宽频带上扩展信号，从而减少由多径和衰减带来传输问题，具有更大容量，能够根据不一样需要使用不一样带宽，具有较强抗衰落能力与抗干扰能力，支持多路同步通话或数据传输，且兼容现有设备。WCDMA、CDMA2023与TD-SCDMA都能在静止状态下提供2Mbit/s数据传输速率，但三者某些关键技术仍存在着较大差异，性能上也有所不一样。

第20页1、双工模式

WCDMA与CDMA2023都是采取FDD（频分数字双工）模式，TD-SCDMA采取TDD（时分数字双工）模式。FDD是将上行（发送）和下行（接收）传输使用分离两个对称频带双工模式，需要成正确频率，通过频率来辨别上、下行，对于对称业务（如语音）能充足利用上下行频谱，但对于非对称分组交换数据业务（如互联网）时，由于上行负载低，频谱利用率则大大减少。TDD是将上行和下行传输使用同一频带双工模式，根据时间来辨别上、下行并进行切换，物理层时隙被分为上、下行两部分，不需要成正确频率，上下行链路业务共享同一信道，能够不平均分派，尤其适用于非对称分组交换数据业务（如互联网）。TDD频谱利用率高，并且成本低廉，但由于采取多时隙不连续传输方式，基站发射峰值功率与平均功率比值较高，造成基站功耗较大，基站覆盖半径较小，同步也造成抗衰落和抗多普勒频移性能较差，当手机处于高速移动状态下时通信能力较差。WCDMA与CDMA2023能够支持移动终端在时速500公里左右时正常通信，而TD-SCDMA只能支持移动终端在时速120公里左右时正常通信。TD-SCDMA在高速马路及铁路等高速移动环境中处于劣势。

三个技术标准比较

第21页2、码片速率与载波带宽

WCDMA(FDD-DS)采取直接序列扩频方式，其码片速率为3.84Mchip/s。CDMA20231x与CDMA20233x区分在于载波数量不一样，CDMA20231x为单载波，码片速率为1.2288Mchip/s，CDMA20233x为三载波，其码片速率为1.2288×3＝3.6864Mchip/s。TD-SCDMA码片速率为1.28Mchip/s。码片速率高能有效地利用频率选择性分集以及空间接收和发射分集，能够有效地处理多径问题和衰落问题，WCDMA在这方面最具优势。

载波带宽方面，WCDMA采取了直接序列扩谱技术，具有5MHz载波带宽。CDMA20231x采取了1.25MHz载波带宽，CDMA20233x利用三个1.25MHz载波合并形成3.75MHz载波带宽。TD-SCDMA采取三载波设计，每载波具有1.6M带宽。载波带宽越高，支持顾客数就越多，在通信时发生网塞也许性就越小。在这方面WCDMA具有比较显著优势。

TD－SCDMA系统仅采取1.28Mchip/s码片速率，采取TDD双工模式，因此只需占用单一1.6M带宽，就可传送2Mbit/s数据业务。而WCDMA与CDMA2023要传送2Mbit/s数据业务，均需要两个对称带宽，分别作为上、下行频段，因而TD-SCDMA对频率资源利用率是最高。

三个技术标准比较

第22页3、智能天线技术

智能天线技术是TD-SCDMA采取关键技术，已由大唐电信申请了专利，目前WCDMA与CDMA2023都还没有采取这项技术。智能天线是一种安装在基站现场双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系固定天线单元获取方向性，并能够同步获取基站和移动台之间各个链路方向特性。TD－SCDMA智能天线高效率是基于上行链路和下行链路无线途径对称性（无线环境和传输条件相同）而取得。智能天线还能够减少小区间及小区内干扰。智能天线这些特性可显著提升移动通信系统频谱效率。三个技术标准比较

第23页4、越区切换技术

WCDMA与CDMA2023都采取了越区“软切换”技术，即当手机发生移动或是目前与手机通信基站话务繁忙使手机需要与一种新基站通信时，并不先中断与原基站联系，而是先与新基站连接后，再中断与原基站联系，这是典型CDMA技术。“软切换”是相对于“硬切换”而言。FDMA和TDMA系统都采取“硬切换”技术，先中断与原基站联系，再与新基站进行连接，因而容易产生掉话。由于软切换在瞬间同步连接两个基站，对信道资源占用较大。而TD-SCDMA则是采取了越区“接力切换”技术，智能天线可大体定位顾客方位和距离，基站和基站控制器可根据顾客方位和距离信息，判断顾客是否移动到应切换给另一基站临近区域，假如进入切换区，便由基站控制器通知另一基站做好切换准备，达成接力切换目标。接力切换是一种改善硬切换技术，可提升切换成功率，与软切换相比能够减少切换时对邻近基站信道资源占用时间。

在切换过程中，需要两个基站间协调操作。WCDMA无需基站间同步，通过两个基站间定期差异报告来完成软切换。CDMA2023与TD-SCDMA都需要基站间严格同步，因而必须借助GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）等设备来确定手机位置并计算出达到两个基站距离。由于GPS依赖于卫星，CDMA2023与TD-SCDMA网络布署将会受到某些限制，而WCDMA网络在许多环境下更易于布署，虽然在地铁等GPS信号无法达到地方也能安装基站，实现真正无缝覆盖。并且GPS是美国系统，若将移动通信系统建立在GPS可靠工作基础上，将会受制于美国GPS政策，有一定风险。

三个技术标准比较

第24页5、与第二代系统兼容性

WCDMA由GSM网络过渡而来，虽然能够保存GSM关键网络，但必须重新建立WCDMA接入网，并且不也许重用GSM基站。CDMA20233x从CDMAIS95、CDMA20231x过渡而来，能够保存原有CDMAIS95设备。TD-SCDMA系统建设只需在已有GSM网络上增加TD-SCDMA设备即可。三种技术标准中，WCDMA在升级过程中耗资最大。

三个技术标准比较

第25页第三代移动通信关键技术1、初始同步与Rake多径分集接收技术2、高效信道编译码技术3、智能天线技术4、多顾客检测技术5、功率控制技术第26页移动通信技术发展趋势和特点1、宽带化是通信信息技术发展主要方向之一。伴随光纤传输技术以及高通透量网络节点深入发展，有线网络宽带化正在世界范围内全面展开，而移动通信技术也正在朝着无线接入宽带化方向演进，无线传输速率将从二代系统9.6kbit/s向第三代移动通信系统最高速率2Mbit/s发展。2、

伴随网络中数据业务量主导地位形成，从传统电路交换技术逐渐转向以分组尤其是以IP为基础网络是发展必然。IP协议将成为电信网主导通信协议。伴随移动通信通用分组无线业务（GPRS）引入，顾客将在端到端分组传输模式下发送和接收数据，打破传统数据接入模式。GPRS骨干关键网也将广泛采取路由器技术，以IP为基础组网，开始了移动骨干网IP应用实践。第27页(3)