第三代移动通信的发展及主要的无线技术

1. 第三代移动通信的发展及主要的无线技术

2. 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

3. 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. UIM MT RAN CN 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 3G系统构成 用户识别模块 (UIM) 无线接入网 (RAN) 用户终端 (MT) 核心网Core Network (CN)

5. 4个功能子系统 • CN、RAN、MT、UIM • 4个标准接口 • UIM-MT、UNI、RAN-CN、NNI • 三层结构 • 物理层、链路层、高层

6. 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

7. 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(3rd Generation Partnership Project) Http://www.3gpp.org 3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2) Http://www.3gpp2.org

8. ETSI(Europe) TIA(US) 3GPP 3GPP2 CWTS(China) ARIB(Japan) TTC(Japan) TTA(Korea) 3G的标准 ITU

9. 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（Universal Terrestrial Radio Access) • 包括TD-SCDMA

10. 3G的标准 • 3GPP制定的WCDMA标准中的三套技术(WCDMA FDD、WCDMA TDD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。

11. 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)

12. 3G的标准 • ORG—Operators Harmonization Group • 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

13. 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TDMA • CDMA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-2000 CDMA-DS（WCDMA） • IMT-2000 CDMA MC（CDMA2000） • IMT-2000 CDMA TD（ (高码片速率TDD─WCDMA TDD、低码片速率TDD─TD-SCDMA) ）

14. 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。 • Time Division Multiple Access • Frequency Division Duplex

15. ARIB(Japan) CWTS (China) TTA (Korea) TTC (Japan) 2G向3G的演进 ETSI (Europe) T1 (US) TIA (US)

16. 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

17. IS-95B CDMA CDMA one (1X RTT) CDMA2000 (3X RTT) IS-95A IP back-bone network WCDMA (UTRAFDD) EDGE GSM GPRS GSM TSM TD-SCDMA

18. GSM网络的演进

19. 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

20. IS-95系统的演进

21. 容量允许时，IS-95MSC/VLR可以与CDMA2000基站系统直接接入。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。

22. 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

23. 关键技术

24. 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

25. 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

26. 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。

27. 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。

28. 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。

30. 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。

31. 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。

33. 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）

34. 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

35. 输入 输出 卷积编码器1 打孔复用 交织器 卷积编码器2 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。

36. 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。

37. 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

38. CDMA2000-标准演进 cdma2000 1xEV-DV 4-6Mbps 2.4Mbps cdma2000 1xEV-DO cdma2000 1x 153.6/ 307.2kbps cdma2000 1x 115.2/ 64kbps IS95B 14.4kbps IS95A 9.6kbps 1993 1997 1999 2000 2001 2002

39. Cdma2000-1X的网络结构

40. 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

41. Cdma2000-1X的核心网 电路交换部分： • ANSI-41A • ANSI-41B • ANSI-41C • ANSI-41D • ANSI-41E • ANSI-41F

42. Cdma2000-1X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

43. Cdma2000-1X的核心网 • 分组交换部分有两种应用方式 • 基于简单IP：Simple IP • 基于移动IP：Mobile IP

44. 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PCF Cdma2000-1X的核心网 HLR MSC/VLR SS7 Network Home Access Provider Network Visited Access Provider Network Home AAA Visited AAA Home IP Network • IP • network AAA Server IPNetwork FA AAA Broker Network Firewall PDSN Mobile Station Mobile Client Access Network BSC, PCF HA Home ISP Private Network Visited Provider Home Provider R-P interface, A10/A11 MIP/GRE

45. Cdma2000-1X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、AAA

46. Cdma2000-1X的接口 • Um接口（EIA/TIA IS-2000 ） • Abis接口 • A接口（CDG IOS 4.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

47. Cdma2000-1X的接口

48. 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

49. 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。

50. 4、TD-SCDMA • TD-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。