第三代移动通信的发展及主要的无线技术

主要内容一、第三代移动通信系统的组成二、第三代移动通信系统的标准三、网络演进四、关键技术五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述

主要内容一、第三代移动通信系统的组成二、第三代移动通信系统的标准三、网络演进四、关键技术五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述3G系统构成

UIMMTRANCN其他IMT-2000家庭成员的核心网UIM-MT接口(UIM)无线接口(UNI)RAN-CN接口NNI接口用户识别模块(UIM)无线接入网(RAN)用户终端(MT)核心网CoreNetwork(CN)

4个功能子系统CN、RAN、MT、UIM4个标准接口UIM-MT、UNI、RAN-CN、NNI三层结构物理层、链路层、高层

主要内容一、第三代移动通信系统的组成二、第三代移动通信系统的标准三、网络演进四、关键技术五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述3G的标准3G标准化概况：ITU起领导作用具体规范由地区性标准化组织制定3GPP(3rdGenerationPartnershipProject)Http://3GPP2(3rdGenerationPartnershipProject2) Http://3G的标准

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

3G的标准3GPP——第三代伙伴计划是一个跨区域的标准化组织联合体，其目的是为了制定一个基于演进的GSM核心网和通用无线接入（UTRA）技术的可在全 球推广应用的第三代移动通信规范。

ARIB(Japan) CWTS(China) ETSI(Europe) T1(US) TTA(Korea) TTC(Japan)UTRA（UniversalTerrestrialRadioAccess)包括TD-SCDMA3G的标准3GPP制定的WCDMA标准中的三套技术(WCDMAFDD、WCDMATDD和TD-SCDMA)实际上采用的是同一套核心网络规范，相同的体系结构，不同的无线技术。

3G的标准3GPP2——第3代伙伴计划2是一个跨区域的标准化组织联合体，其目的是为了制定一个基于演进的ANSI-41核心网和相关无线接入技术的可在全 球推广应用的第三代移动通信规范。

ARIB(Japan) CWTS(China) TIA(US) TTA(Korea) TTC(Japan)3G的标准ORG—OperatorsHarmonizationGroup运营商融合组织建议将所有CDMA第三代技术分为三个模式：——DS直接扩谱——MC多载波方式

——TDD时分双工3G的标准2000年5月5日，ITU-R2000年全会批准、通过了IMT-2000的无线接口技术规范：——包括CDMA和TDMACDMA为目前公认的主流技术CDMA有两种频分双工（FDD）技术，一种时分双工（TDD）技术IMT-2000CDMA-DS（WCDMA）IMT-2000CDMAMC（CDMA2000）IMT-2000CDMATD（(高码片速率TDD─WCDMATDD、低码片速率TDD─TD-SCDMA)）

接入方式：FDMA一个载频1个信道TDMA一个载频N个信道（时隙）CDMA同频同时用不同码（正交码）来区分信道双工方式：TDD收、发在同一频段不同时刻。使用非对称频率，对非对称的数据业务有好处，适合于室内、微小区而不适宜高速移动，不适宜蜂窝组网。FDD收、发在不同频段。使用对称配对频率，适合蜂窝组网、适合于高速移动。TimeDivisionMultipleAccessFrequencyDivisionDuplex2G向3G的演进

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

主要内容一、第三代移动通信系统的组成二、第三代移动通信系统的标准三、网络演进四、关键技术五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述

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

FDD)GSMIPback-bonenetworkGSM网络的演进建设未来3G系统时，现有GSM系统（包括GPRS）能够复用的部分并不多IS-95系统的演进容量允许时，IS-95MSC/VLR可以与CDMA2000基站系统直接接入。IS-95基站系统可能通过更改插板升级为CDMA20001X系统。

主要内容一、第三代移动通信系统的组成二、第三代移动通信系统的标准三、网络演进四、关键技术五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述

关键技术关键技术功率控制的目的功率控制的目标是使所有手机信号到达基站的功率相同(上行)，减少对其他基站的干扰(下行)克服远近效应和多径衰落减少用户间的干扰，保证系统容量延长电池使用时间关键技术功率控制的分类反向功率控制开环功率控制闭环功率控制外环功率控制前向功率控制快速外环功率控制快速闭环功率控制关键技术开环功率控制：CDMA系统的每一个移动台都一直在计算从基站到移动台的路径损耗，当移动台接收到从基站来的信号很强时，表明要么离基站很近，要么有一个特别好的传播路径，这时移动台可降低它的发送功率，而基站依然可以正常接收；相反，当移动台接收到的信号很弱时，它就增加发送功率，以抵消衰耗。关键技术闭环功率控制：为了克服前向和反向链路上不相关的瑞利衰落，可以由基站检测来自移动台信号的信噪比，并把它与一个门限值比较，根据比较结果在下行信道上向移动台发送功率上升或功率下降的指令，移动台根据收到的指令来调节其发射功率。关键技术外环功率控制：是一种发生在基站内或基站与移动交换中心之间的一种功率控制过程，它以直接影响话音质量的误帧率作为判决依据，及时地作出上调或下调信噪比门限的指令。关键技术快速前向外环功率控制：根据指配的前向业务信道要达到的目标误帧率（FER）所需的Eb/Nt来估算门限设置值。该设置值或者通过闭环间接通知基站进行功率控制，或者在前向业务信道没有闭环的情况下通过消息通知基站根据设置值的差异来控制发射功率水平。关键技术快速前向闭环功率控制：把前向业务信道接收信号的Eb/Nt与相应的外环功率控制设置值相比较来判定在反向功率控制子信道上发送给基站的功率控制比特的值。关键技术多用户检测技术（MUD） 测量各用户扩频码之间的非正交性，用矩阵求逆方法或迭代法消除多用户之间的相互干扰，增加系统容量 实际系统中等效干扰用户数多达数百个，使硬件实体过于复杂）关键技术智能天线技术是雷达系统自适应天线阵在通信系统中的应用减少小区间干扰，降低多径干扰，对每一个用户，增强信噪比，增加容量和小区半径存在多径效应，每个天线需一个Rake接受机，使基带处理单元复杂度明显提关键技术高效信道编译码技术采用Turbo编码技术：采用两个并行相连的系统递归卷积编码器，并辅之以一个交织器。交织器卷积编码器1卷积编码器2打孔复用输入输出关键技术RAKE多径分集接收技术对多径信号分别加权调整，使合成的信号得以加强，可降低多径衰落信道造成的负面影响。

主要内容一、第三代移动通信系统的组成二、第三代移动通信系统的标准三、网络演进四、关键技术五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述CDMA2000-标准演进

199319971999200020019.6kbps14.4kbps115.2/64kbps153.6/307.2kbpsIS95AIS95Bcdma20001xcdma20001xcdma20001xEV-DOcdma20001xEV-DV2.4Mbps4-6Mbps2002Cdma2000-1X的网络结构Cdma2000-1X的核心网3G核心网标准分两个阶段实施第一阶段：在2G基础上演进的电路交换和分组交换分离的网络。（标准已经比较成熟）第二阶段：全IP网络结构3GPP2核心网分为电路域和分组域电路域负责话音交换分组域负责数据业务交换Cdma2000-1X的核心网电路交换部分：ANSI-41AANSI-41BANSI-41CANSI-41DANSI-41EANSI-41FCdma2000-1X的核心网分组交换部分是CDMA系统在3G的主要进步。IS-95B支持中速数据业务，但没有完整的与之对应的分组交换网络标准。在3G中明确定义了与分组数据有关的PCF、PDSN和HA等网络实体分组网络标准的制定一直同IETF密切合作，尽量使用在现有Internet网上已经成熟的标准RFC系列Cdma2000-1X的核心网分组交换部分有两种应用方式基于简单IP：SimpleIP基于移动IP：MobileIPCdma2000-1X的核心网

HomeIPNetworkHomeAAAMobileStationMobileClientHomeISPPrivateNetworkVisitedProviderHomeProviderVisitedAccessProviderNetworkMSC/VLRVisitedAAAAccessNetworkBSC,PCF

FAHLRHomeAccessProviderNetworkAAAServerAAABrokerNetworkR-Pinterface,A10/A11MIP/GREIPNetworkPDSNFirewallIPnetworkSS7NetworkHA分组数据业务节点PDSN归属代理HA鉴权、授权、计费服务器AAA分组控制功能PCFCdma2000-1X的核心网核心网分组部分实体功能-PCF核心网分组部分实体功能-PDSN/FA核心网分组部分实体功能-HA核心网分组部分实体功能-AAA基于简单IP：PDSN、PCF基于移动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负责传输话音；A2负责传输信令A3/A7（BSC

BSC）：用于BSC间的软切换。A7负责传输信令；A3接口由信令子信道和业务子信道组成A8/A9（BSC

PCF）：A8用于传输用户数据；A9用于传输信令A10/A11（PCF

PDSN）：A10用于传输用户数据；A11用于传输信令Cdma2000-1X的接口

主要内容一、第三代移动通信系统的组成二、第三代移动通信系统的标准三、网络演进四、关键技术五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述4、TD-SCDMA采用TDD工作方式，使用非配对频率，对于非对称的数据业务很有好处一般定位于室内覆盖，不适宜蜂窝组网。4、TD-SCDMATD-SCDMA标准由中国信息产业部电信科学技术研究院（CATT）和德国西门子公司合作开发采用时分双工（TDD）、TDMA/CDMA多址方式工作，基于同步CDMA、智能天线、软件无线电、联合检测及正向可变扩频系数等技术目标是建立具有高频谱效率、高经济效益和先进的移动通信系统。

4、TD-SCDMA-基本参数工作频带： 2010－2015MHz,1900-1920MHz

频带间隔： 1.6MHz

工作模式： TDD时分双工

码片速率: 1.28Mcps

最大数据传输速率： 2Mbit/s

灵活的上下行转换点 支持并适配非对称性业务上行同步 支持4、TD-SCDMA-关键技术时分双工...适应于无线资源的自适应分配码分多址...允许同时多个用户接入联合检测...使同小区内干扰减至最小动态信道分配......从而减少小区间的干扰智能天线...进一步降低小区间的干扰中国的骄傲---TD-SCDMATDD技术适配于3G非对称数据话务模式宽松的频率分配限制，使得利用额外的频段成为可能利用已有的传输网络

主要内容一、第三代移动通信系统的组成二、第三代移动通信系统的标准三、网络演进四、关键技术五、CDMA2000概述六、TD-SCDMA概述七、WCDMA概述2、WCDMA-进展和现状WCDMA标准化进程3GPP制定的规范包括R99、R4、R5版本R99版本功能在2000年3月确定，2001年3月通过了完善版本，在此之后的任何改进将与之后向兼容，大多数试验商用系统都是基于该版本2、WCDMA-进展和现状WCDMA标准的演进R99核心网基于GSM/GPRS，电路和分组业务逻辑上完全分离RTT技术规范已完成,全新的无线接入网络UTRAN无线接入网采用ATM承载方式R4电路域采用控制与承载分离的方式，将MSC改变为MSCserver和媒体网关MGW增加了低码片速率TDD模式(TD-SCDMA)R5全IP的第一个版本在核心网中引入多媒体域，提供IP实时多媒体业务在无线接口引入下行速率为8Mbps的HSDPA（高速下行包数据接入）2、WCDMA-频率配置工作频段移动台发、基站收(上行)：1920MHz-1980MHz基站发、移动台收(下行)：2110MHz-2170MHz频率间隔WCDMA的频率间隔为5MHz2、WCDMA-体系结构

UTRAN UMTSTerrestrialRadioAccessNetworkCN CoreNetworkUE UserEquitment已经冻结的R99标准R99标准:2000年3月冻结RAN（RadioAccessNetwork）部分的变化是革命式的。空中接口基于CDMA技术Iub，Iur，Iu接口基于ATMIu接口上语音基于AAL2，数据基于AAL5CN（CoreNetwork）部分的变化是逐步演进式的。分为CS、PS两个域CS域以2G的TDM交换网络为基础，增强其对话音业务、数据业务的支持能力PS域以2.5G的GPRS网络为基础，增强数据业务的QosR99标准的UMTS网络3GPP(3GenerationPartnershipProject)正在制定R4、R5标准在3GPP2000年9月的会议上，将R00标准分为R4、R5两个阶段实现；R4预定2001年3月完成，R5预定2001年12月实现。R4、R5是实现ALLIP网络的两个阶段。RAN部分与R99基本一致CN部分改变较大IP作为核心网的主要承载技术分层化，引入新的功能实体(CSCF,MGCF,MGW等)

3GR4组网

R99、R4核心网络结构MSCSCPHLRMSCRANRANRANTDMMSCServerSCPHLRRANRANRANTDM/ATM/IPCS-MGWCS-MGWMSCServerTUP/ISUP/BICCTUP/ISUP注：R99与R4的分组域无变化，图中未画出。R99R4H.248H.248MAPOverTDMMAPOverTDM/IPCAPOverTDMCAPOverTDM/IPUMTS无线网络的引入（1/3）RNCRNC2G/3GMSC

2G/3GSGSNBSC核心网UMTS（FDD）UMTS（TDD）2G/3GMSCIu-csIu-psIu-psIu-csGbA无线接入网AGSM

无线网络的引入（2/3）无线设备方面（包括NODE-B、RNC）必须重新建设，无法对原有无线设备进行升级改造。第三代无线网络的覆盖由岛屿式向连片覆盖发展，逐渐达到全覆盖。第二代网络将与第三代网络将在相当长的时间内共存，但随着三代终端普及率逐渐超过二代终端，二代网络将逐渐淘汰，为第三代腾出频率。无线网络的引入（3/3）漫游的要求利用多频多模终端实现在不同系统间漫游切换的要求第三代相同制式间的切换第三代不同制式间的切换（不同FDD之间或FDD与TDD之间）间切换第三代与第二代GSM间的切换核心网络的演进（1/2）网络演进的平滑性在现有网络基础上，通过设备改造或逐步引入新网络单元等方式平滑演进到第三代核心网络业务的连续性演进后的网络在逐步加入新业务的同时仍支持原有业务保证切换和漫游终端的连续性能做到多模多频具有后向兼容的业务功能核心网络的演进（2/2）INTERNETSGSNGGSNIP骨干网GbHLRPLMNGSMBSSMSCGMSCAINTERNET/宽带网3GWCDMA+++++Iu-psIu-csCS域PS域终端无线接入核心网外部网络

WCDMAFDDDS主要技术与GSM完全不一致，为此称为革命性的演进。载频间隔为5MHz码片速率原为4.096MC/s，后与cdma2000DS融合改为3.84MC/s功率控制和cdma2000相同，但控制速度快一倍为1600次/s可以实现软切换BTS之间不需要同步，因此不需要GPScdma-2000MC

沿用IS-95的主要技术

功率控制，前向为闭环控制、反向为开环和闭环控制，控制速度为800次/s运用Rake接收机实现软切换

采用GPS（全球定位系统）实现同步

1X的载波间隔为1.25MHz码片速率为1.2288MC/s与IS-95一致

为增强其竞争力，3GPP2从2000年初在cdma20001X基础上制定1X的演进技术，即1XEV的标准1XEV-DO，支持平均速率为650kb/s，峰值速率为2.4Mb/s1XEV-DV最高数据速率大于5Mb/sTD-SCDMA技术基础是智能天线、软件无线电和同步CDMA，通称“3S”采用TDMA和CDMA混合接入方式不要精确的快速功率控制不采用软切换非连续性发射，因而电磁性干扰大采用T