第6章3G移动通信系统及其演进.ppt

1 2010 2 2010 3G融合了更多新技术以更高的数据传输能力和更大的系统容量力图满足人们多方面的移动通信需求 同时进一步促进了移动通信网络和互联网的融合 3G的演进向着移动宽带通信 全IP网络的方向发展 开拓更多全新的网络应用 3 2010 6 13G系统概述6 2WCDMA移动通信系统6 3TD SCDMA移动通信系统6 4cdma2000移动通信系统6 53G的演进 4 2010 6 13G系统概述 6 1 13G移动通信标准6 1 23G移动通信业务6 1 33G商用概况 5 2010 3G是第三代移动通信系统的简称 又被ITU 国际电信联盟 称为IMT 2000 指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统 IMT 2000的标准化工作开始于1985年 在欧洲被称为UMTS UniversalMobileTelecommunicationsSystem 通用移动通信系统 ITU对第三代移动通信的基本速率要求见表6 1 第三代移动通信标准规范实际上由3GPP 3rdGenerationPartnershipProject 第三代移动通信伙伴项目 和3GPP2 3rdGenerationPartnershipProject2 第三代移动通信伙伴项目二 制定 6 2010 表6 1ITU对第三代移动通信的基本速率要求 7 2010 3GPP成立于1998年12月 由欧洲的ETSI 日本的ARIB和TTC 韩国的TTA和北美的ATIS五个标准化组织发起 目前已发展成为有200多家无线厂商和运营商参加的联盟 中国无线通信标准研究组 CWTS 于1999年6月在韩国正式签字加入了3GPP 3GPP主要是制订以GSM MAP核心网为基础 全球陆地无线接入 UTRA 为无线接口的第三代技术规范 3GPP的技术规范组分为T 终端组 RAN 无线接入网组 CN 核心网组 和SA 业务和系统组 四个组 8 2010 3GPP2成立于1999年1月 由美国TIA 日本的ARIB 日本的TTC 韩国的TTA四个标准化组织发起 中国无线通信标准研究组 CWTS 于1999年6月在韩国正式签字加入了3GPP2 3GPP2主要是制订以ANSI 41核心网为基础 CDMA2000为无线接口的第三代技术规范 它的技术规范组分为TSG X 系统间操作组 TSG A 接入网组 TSG C cdma2000组 和TSG S 业务和系统组 四个组 截至目前 ITU通过的3G无线传输技术标准共有四种 分别是2000年5月 ITU通过的WCDMA cdma2000 TD SCDMA和2007年10月 ITU通过的WiMAX 9 2010 6 1 13G移动通信标准 1 3G的目标 1 全球统一频谱 标准 实现全球无缝漫游 2 更高的频谱效率 更低的建设成本 3 能提供较高的服务质量和保密性能 4 能提供足够的系统容量 方便2G系统的过渡和演进 5 能提供多种业务 适应多种环境 具体数据速率要求表6 1中已经列出 10 2010 6 1 13G移动通信标准 2 3G网络的发展进程3GPP建立的第三代移动通信技术标准称为通用陆地无线接入 UTRA 其中包括UTRAFDD WCDMA和UTRATDD TD SCDMA UTRA是基于GSM MAP核心网的第三代通信标准 TD SCDMA核心网与WCDMA核心网基本相同 所不同的地方在于无线接入网络部分 1 WCDMA TD SCDMA发展历程 R99版本中WCDMA依然采用GSM GPRS核心网的结构 但是采用新的空中接口协议 R4版本完成了中国提出的TD SCDMA标准化工作 同时引入了软交换的概念 将电路域的控制与业务分离 便于向全IP核心网结构过渡 R5版本将IP从核心网扩展到无线接入网 形成全IP的网络结构 将分组域控制与业务分离 在R4基础上增加了IP多媒体子系统 IMS 同时在无线传输中引入HSDPA R6版本引入HSUPA 高速上行链路分组接入 技术 目前R7等版本正在完善中 11 2010 6 1 13G移动通信标准 3GPP2主要制定了cdma2000相关标准 cdma2000标准体系主要分为无线网和核心网两大部分 无线网与核心网技术的演进是分阶段 各自独立进行的 而WCDMA TD SCDMA的演进则是无线网和核心网同时进行的 2 cdma2000发展历程 cdma2000无线技术的发展历程 CDMA系统的无线接口经历了IS 95 IS 95A IS 95B cdma20001x EV DO和1x EV DV几个发展阶段 12 2010 6 1 13G移动通信标准 cdma2000系统的一个载波带宽为1 25MHz 如果系统分别独立使用每个载波 则被称为1x系统 如果系统将3个载波捆绑使用 则称为3x系统 1x系统的下一个发展阶段被叫做lx EV DO 其中EV是演进的缩写 而DO是指仅支持数据 DataOnly 但是由于引入了TDMA的技术 使lx EV DO不能前向兼容 在实际使用中 1x EV DO系统需要使用独立的载波 移动台也需要使用双模方式来支持语音和数据 3GPP2制定了1x EV DV的标准 即可以与1x系统共存于同一个载波中 13 2010 6 1 13G移动通信标准 cdma2000核心网发展历程 基于cdma2000的核心网架构是基于3GPP2制定的全IP网络架构 全IP网络的演进共分为4个阶段 阶段0 基于传统的电路模式 核心网标准为ANSI41 阶段1 是向全IP网络演进过程中的增强型网络 分组网络能力扩大 接入网和分组网络信令和承载开始分离 信令用IP进行传输 阶段2 引入软交换思想 信令和承载开始独立演变并采用IP进行传输 核心网和接入网也开始分离 引入了传统MS域 LegacyMSDomain LMSD 概念 在IP核心网中支持传统的终端 以及多媒体域IMS的一些实体 阶段3也称为多媒体域 包括分组数据子系统 PDS 和IP多媒体子系统 IMS 目前正在研究 移动网络的最终目标是实现全IP网络及空中接口IP化 14 2010 6 1 13G移动通信标准 3 IMT 2000的频谱划分ITU对第三代移动通信系统划分了230MHz频带 即上行1885 2025MHz 下行2110 2200MHz 其中1980 2010MHz和2170 2200MHz用于移动卫星业务 MSS 其它频段上下行不对称 考虑可采用FDD和TDD双工方式 此种频谱安排在WRC1992会议上通过 在2000年的WRC2000大会上 在WRC1992基础上又批准了519MHz附加频段 即806 960MHz 1710 1885MHz 2500 2690MHz 具体在中国3G的频谱安排如图6 1所示 其中TDD方式分配了155MHz 图6 1中国3G的频谱安排 15 2010 6 1 23G移动通信业务 3G移动通信业务比2G业务有了较大的扩展 数据传输和应用能力有了很大的提高 UMTS论坛将3G业务分为6类 即移动Internet接入 定制信息和娱乐业务 多媒体短消息业务 基于位置的业务 移动Intranet Extranet接入业务和增强语音 含可视电话服务 按照应用层QoS的业务分类 3GPP定义了4种基本业务类型 即会话类业务 流媒体类业务 交互类业务和背景类业务 按照媒体的表现形式 3G业务可以分为文本业务 视频业务和多媒体业务 从用户使用的角度 3G业务可有如下分类 1 通信类业务 2 娱乐类业务 3 资讯类业务 4 互联网业务 5 金融业务 6 位置服务 7 监控服务 16 2010 6 1 33G商用概况 3G网络的首次商用成功是2001年10月 日本运营商NTTDoCoMo的WCDMA正式投产运营 截至2009年5月初 全球共有284个WCDMA HSPA商用网络 分布在120个国家地区 代表运营商包括 英国沃达丰 日本NTTDoCoMo 和记黄埔3 西班牙电信 德国电信 法国电信 意大利电信 美国AT T 中国联通等全球绝大多数运营商 主要设备商包括 爱立信 华为 诺基亚西门子 中兴 阿尔卡特朗讯 摩托罗拉 OEM华为设备 等 全球共有106个CDMA20001xEV DO商用网络 还有40个EV DO网络正在部署之中 代表运营商包括 美国Verizon Alltel Sprint 日本KDDI 中国电信 印度Reliance Tata等 主要设备商包括 阿尔卡特朗讯 中兴 华为 摩托罗拉等 17 2010 6 1 33G商用概况 TD SCDMA网络目前主要在中国部署 主要设备商包括 大唐移动 中兴 上海贝尔 鼎桥等 2009年1月7日 工业和信息化部为中国移动 中国电信和中国联通发放了3张3G牌照 其中 中国移动获得TD SCDMA牌照 中国联通和中国电信分别获得WCDMA和CDMA2000牌照 我国通信行业正式进入3G时代 截至2009年底 三家电信运营商共完成3G基站建设32 5万个 3G用户超过1500万户 18 2010 6 2WCDMA移动通信系统 6 2 1WCDMA系统网络结构6 2 2WCDMA系统技术特点6 2 3WCDMA系统信道结构 19 2010 在这里应该首先说明一下 一般来讲一个通用移动通信网络在功能上由核心网 CN 无线接入网 UTRAN 用户设备 UE 等组成 实际中我们为了表示不同的网络常以无线接入网 空中接口 的不同来加以区分 我们所熟知的WCDMA TD SCDMA及cdma2000都是指的空中接口 至于核心网则有可能相同也有可能是不同的 而且还分别演进有不同的版本 比如WCDMA TD SCDMA的核心网基本是相同的 而cdma2000的核心网与前两者是不同的 3GPP的第一个标准是WCDMA系统的R99版本 其中依然采用GSM GPRS核心网的结构 当然空中接口协议是全新的 6 2 1WCDMA系统网络结构 20 2010 6 2 1WCDMA系统网络结构 下面以R99版本为例来说明WCDMA系统的网络结构 R99版本与第二代移动通信系统在逻辑结构上基本相同 由下列3个主要部分组成 图6 3WCDMA网络结构 21 2010 6 2 1WCDMA系统网络结构 1 用户设备 UserEquipment UE 它一般是一个多媒体的用户终端 包括移动台和一些定制的专用设备 2 无线接入网 UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork UTRAN 它包含一个或几个无线网络子系统RNS 而一个RNS则是由一个无线网络控制器RNC和一个或几个节点B NodeB 组成的 它与第二代移动通信系统对应关系是 NodeB对应于BTS RNC对应于BSC RNS对应于BSS 3 移动核心网 CoreNetwork CN 包括电路交换CS 分组交换PS和广播BS3个主要部分 22 2010 6 2 2WCDMA系统技术特点 WCDMA的主要技术参数如表6 2所示 表6 2WCDMA的主要技术参数 23 2010 6 2 2WCDMA系统技术特点 1 系统带宽为5MHz 码片速率为3 84Mc s 2 支持频分双工与时分双工的工作模式 3 支持异步基站操作 4 WCDMA中的声码器采用自适应多速率 AMR 技术 5 支持基于导频信号的相干检测 6 快速功率控制技术 7 WCDMA系统中使用的信道编码类型有两种 卷积编码和Turbo编码 此外 WCDMA空中接口还采用一些先进的技术 如自适应天线 多用户检测 可变用户数据速率 下行发射分集 分集接收和分层式小区结构等来提高整个系统的性能 24 2010 WCDMA信道可以划分为物理信道 传输信道和逻辑信道 物理信道是传输介质 是UE和NodeB之间的信道 提供了无线传输的平台 信息实际上是通过物理信道来传输的 逻辑信道则是按信道的功能来划分的 而传输信道是以数据通过空中接口的方式和特征来定义的 它描述不同逻辑信道传送时的组合方式 1 物理信道物理信道主要是以物理承载特性加以区分的 在WCDMA中 由于业务与控制类型都很复杂 因此物理信道也比较复杂 上行链路专用物理信道分两类 即专用物理数据信道 DPDCH 和专用物理控制信道 DPCCH DPDCH用于运送物理层以上层的专用逻辑信道产生的专用数据 DPCCH用于运送物理层产生的控制信息 控制信息包括已知的导频位 用以支持相干检测时的信道估计 传输功率控制 TPC 命令和可变长度传输帧格式指示 TFI 6 2 3WCDMA系统信道结构 25 2010 WCDMA中基本的物理资源是每个载波频率 频点 上的码字数 另外还包括无线帧结构 时隙结构和符号速率等 传输信道经过信道编码 并且与物理信道提供的数据速率相一致 这样传输信道和物理信道就可以对应起来 WCDMA的上 下行物理信道分类如图6 4所示 6 2 3WCDMA系统信道结构 图6 4WCDMA上 下行物理信道结构 26 2010 1 上行专用物理信道上行专用物理信道 DPCH 有两类 即上行专用物理数据信道 DPDCH 和上行专用物理控制信道 DPCCH 2 上行公共物理信道与上行传输信道相对应 上行公共物理信道也分为两类 用于承载随机接入信道 RACH 的物理信道称为物理随机接入信道 PRACH 用于承载公共分组 CPCH 的物理信道称为物理公共分组信道 PCPCH 6 2 3WCDMA系统信道结构 27 2010 2 逻辑信道WCDMA系统的逻辑信道如图6 5所示 6 2 3WCDMA系统信道结构 图6 5WCDMA系统的逻辑信道结构 28 2010 逻辑信道分两大类 即控制信道 传输控制平面信息 和业务信道 传输用户平面信息 1 控制信道 CCH 控制信道主要包括 1 广播控制信道 BCCH 为下行链路信道 2 寻呼控制信道 PCCH 为下行链路信道 当网络不知道UE所在小区或UE处于小区连接状态 UE睡眠模式 时使用该信道 3 公共控制信道 CCCH 是在网络和UE之间发送控制信息的双向信道 通常是当UE没有RRC连接时使用该信道 或当小区重选后接入一个新的小区时使用 6 2 3WCDMA系统信道结构 29 2010 4 专用控制信道 DCCH 是在UE和网络之间发送专用控制信息的点对点双向信道 该信道通过RRC连接过程建立 5 共享控制信道 SHCCH 是在网络和UE之间发送上行链路和下行链路共享信道控制信息的双向信道 该信道仅用于TDD 6 ODMA 条件驱动多址接入 公共控制信道 OCCCH 是在UE之间发送控制信息的双向信道 7 ODMA专用控制信道 ODCCH 是在UE之间发送专用控制信息的点到点双向信道 该信道由RRC连接过程建立 6 2 3WCDMA系统信道结构 30 2010 2 业务信道 TCH 业务信道包括 1 专用业务信道 DTCH 是UE专用的传输用户信息的点到点双向信道 2 ODMA专用业务信道 ODTCH 是UE专用的在UE之间传输用户信息的点到点双向信道 3 公共业务信道 CTCH 是向全部或一组特定UE传输用户信息的点到点信道 3 逻辑信道和物理信道之间的映射通常逻辑信道所提供的功能需要映射到物理信道 WCDMA的逻辑信道到物理信道的映射关系如图6 6所示 6 2 3WCDMA系统信道结构 31 2010 图6 6WCDMA的逻辑信道到物理信道的映射 6 2 3WCDMA系统信道结构 32 2010 6 3TD SCDMA移动通信系统6 3 1TD SCDMA系统的技术特点6 3 2TD SCDMA系统信道结构 33 2010 TD SCDMA TimeDivisionSynchronousCDMA 时分同步码分多址 标准是中国信息产业部电信科学研究院在国家主管部门的支持下 根据多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信系统标准 TD SCDMA于2001年3月被第三代移动通信合作伙伴项目组织 3GPP 列为第三代移动通信采用的五种技术中的三大主流技术标准之一 与UMTS和IMT 2000的建议完全融合 其标准包含在3GPP的R4版本中 成为TD SCDMA可完全商用版本的标准 TD SCDMA核心网与WCDMA核心网基本相同 所不同的地方在于无线接入网络部分 34 2010 6 3 1TD SCDMA系统的技术特点 TD SCDMA系统的主要技术参数如表6 3所示表6 3TD SCDMA系统主要参数 35 2010 TD SCDMA的目标是要确立一个具有高频谱效率和高经济效益的先进的移动通信系统 与WCDMA和cdma2000标准比较 TD SCDMA拥有独特的特点 1 TD SCDMA系统采用混合多址方式 TD SCDMA无线传输方案是FDMA TDMA和CDMA三种基本多址技术的结合应用 如图6 7 a 所示 图6 7 b 所示为WCDMA cdma2000多址方式示意图 6 3 1TD SCDMA系统的技术特点 图6 7TD SCDMA和WCDMA多址方式 36 2010 2 TD SCDMA采用TDD双工方式 3 上行同步 4 采用智能天线 5 采用联合检测技术 6 采用动态信道分配 DCA 7 采用接力切换 8 设备成本低 9 TD SCDMA核心网络基于GSM GPRS网络的演进 并保持与它们的兼容性 TD SCDMA可以单独组网或作为无线接入网和WCDMA混合组网 具有较好的网络兼容性和灵活的组网方式 支持2G向3G演进和平滑过渡 6 3 1TD SCDMA系统的技术特点 37 2010 6 3 2TD SCDMA系统信道结构 从不同协议层如何承载用户各种业务的角度将信道分成3类 逻辑信道 传输信道和物理信道 1 TD SCDMA系统信道介绍 1 逻辑信道逻辑信道是MAC子层向RLC子层提供的数据传输服务 表述承载的任务和类型 逻辑信道根据不同数据传输业务定义逻辑信道的类型 逻辑信道通常分为两大类 用来传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信道 38 2010 6 3 2TD SCDMA系统信道结构 控制信道包括广播控制信道 BCCH 寻呼控制信道 PCCH 公共控制信道 CCCH 专用控制信道 DCCH 和共享控制信道 SHCCH 业务信道包括公共业务信道 CTCH 和专用业务信道 DTCH TD SCDMA逻辑信道的分类与WCDMA基本一致 只是在控制信道里增加了共享控制信道 SHCCH 用来在网络和终端之间传输控制信息的双向信道 完成对上下行共享信道进行控制 39 2010 6 3 2TD SCDMA系统信道结构 2 传输信道传输信道是由物理层向MAC子层提供的数据传输服务 定义了信息通过无线接口进行传输的方式 传输信道可分为两类 某一时刻信道上的信息是发送给所有用户或一组用户的公共传输信道 信道上的信息在某一时刻只发送给单一用户的专用传输信道 公共传输信道 专用传输信道 3 物理信道 4 逻辑信道 传输信道和物理信道之间的映射关系 40 2010 6 3 2TD SCDMA系统信道结构 逻辑信道和传输信道之间 传输信道和物理信道之间有特定的映射关系 如图6 8所示 逻辑信道与传输信道的映射可以为一对一的映射关系 也可以为一对多或多对一的映射关系 图6 8逻辑信道 传输信道与物理信道之间的映射关系 41 2010 6 3 2TD SCDMA系统信道结构 从不同协议层如何承载用户各种业务的角度将信道分成3类 逻辑信道 传输信道和物理信道 1 TD SCDMA系统信道介绍 1 逻辑信道逻辑信道是MAC子层向RLC子层提供的数据传输服务 表述承载的任务和类型 逻辑信道根据不同数据传输业务定义逻辑信道的类型 逻辑信道通常分为两大类 用来传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信道 42 2010 6 4cdma2000移动通信系统6 4 1cdma20001x EV DO技术特点 43 2010 按照ITU对数据传输能力的要求cdma20001x还达不到3G的标准 故只能算是2 5G 这一点在第5章中已经说明 只有当其演进到cdma20001x EV阶段时才能被称为真正的3G cdma20001x EV又分为两个阶段cdma20001x EV DO 语音和数据使用不同载波 和cdma20001x EV DV 语音和数据使用同一载波 实际上cdma20001x EV DV这一阶段已经被放弃 cdma20001x EV DO转而向LTE演进 44 2010 6 4 1cdma20001x EV DO技术特点 与IS 95相比较 cdma2000主要的技术改进都集中在基站与移动台间的点对点无线链路上 而且我们知道 分组数据业务和话音业务是两种性质不同的业务 两者对资源的需求具有截然不同的特点 从当时的技术发展情况来看 如果将话音和数据业务放在一个载波上提供服务 由于两者会互相影响 需要复杂的控制机制来协调 难度太大 而且对核心网的部署也会有所影响 而如果将这两种业务分别放在不同的载波上 对两者采取不同的传输和控制方法 则可以大大简化系统设备的结构 简化资源控制软件 使两种业务分别得到好的服务质量 45 2010 6 4 1cdma20001x EV DO技术特点 于是 人们又提出了cdma20001x EV DO系统 其最初的名字叫做HDR HighDataRate 其概念开始是由Qualcomm公司于1997年8月向CDMA发展组织 CDG 提出的 在接下来的几年中 该技术逐渐成型为产品 并进行了实际系统演示 2000年9月 1x EV DO的标准制定完成 cdma20001x EV DO系统通过与话音业务不同的独立载波提供高速数据业务 其前向链路数据速率最高可达2 4Mb s 反向链路数据速率最高可达153 6kb s 需要注意的是 虽然1x EV DO必须要用另外的载波来传送分组数据业务 不支持话音 但它的射频特性却是和IS 95以及cdma20001x的射频特性一致 46 2010 6 4 1cdma20001x EV DO技术特点 针对高速分组数据业务的特性 1x EV DO系统对cdma2000系统做了重大改进 1x EV DO 在前向链路上采用了多项与cdma20001x差别较大的技术 1x EV DO系统前向链路的主要特点有 1 采用时分多址方式 2 采用动态速率控制 3 采用快速自适应的调制编码 4 采用灵活的调度算法 5 采用快速小区交换 47 2010 6 4 1cdma20001x EV DO技术特点 cdma20001x EV DO分为 版本0 版本A 版本B 版本A采用了OFDM技术来实现高容量多播处理 可支持运营商以更低的成本开展多播业务 并确保高速移动网络的稳定性 版本B技术是对单载波EV DO版本A技术进行多载波扩展 因而被称为多载波EV DO 2006年 3GPP2发布了EV DO版本B空中接口协议 即多载波EV DO技术 由于2008年11月美国高通停止UMB无线技术的研发 预计许多传统的采用cdma2000技术标准的运营商将选择直接从cdma2000过渡至LTE的演进路线 48 2010 6 53G的演进 6 5 13G的演进路线6 5 2LTE技术简介6 5 3LTE Advanced技术简介6 5 4WiMAX的演进 49 2010 随着移动宽带通信技术的飞速发展 用户对移动宽带业务的需求也在不断的提高 为了适应市场需要和保持竞争力 现在3G家族标准中的几个成员都沿着自己的既定路线向下一代移动通信系统演进 关于下一代移动通信系统的名称很多 有4G B3G BeyondIMT 2000等 在2005年10月的ITU RWP8F第17次会议上 ITU给了其一个正式的名称IMT Advanced 目前3G标准有cdma2000 WCDMA TD SCDMA WIMAX四种 其演进路径主要有三条 6 5 1 3G的演进路线 50 2010 一是WCDMA和TD SCDMA 均从HSPA演进至HSPA 进而到LTE 全世界大多数电信运营商 以及爱立信 诺基亚西门子 华为等主要电信设备生产商均坚定支持这一路线 二是cdma2000沿着EV DORev 0 Rev A Rev B 进而到UMB 但近年来 全球CDMA投资趋于萎缩 主要的CDMA运营商美国Verizon Sprint 中国电信 日本KDDI 韩国SK电信等均已明确表示将选择LTE建设后3G网络 至今没有一家运营商宣布采用或测试UMB技术 在此背景下 美国高通最终宣布放弃UMB的商业化开发 同时将强化支持LTE的芯片组的开发体制 三是WiMAX的IEEE802 16m路线 以英特尔 三星电子 阿尔卡特朗讯 奥维通等为代表的WiMAX厂商 和一些新兴运营商仍然在这一路线坚持探索 6 5 1 3G的演进路线 51 2010 4G是3G技术的进一步演进 4G通信系统应包括以下几点 1 统一的无线接入 全球无缝覆盖 全球漫游 2 更高速率的数据接入 3 高速的空中接口和高效的接入网结构 4 动态支持各种传输类型 终端类型 无线环境 QoS类型和移动模式 5 基于路由的全IP网络 更多的多媒体应用业务 6 极大的系统容量 更高的频谱利用率 6 5 1 3G的演进路线 52 2010 ITU要求4G的峰值速率在低速移动 热点覆盖场景下要达到1Gb s以上 在高速移动 广域覆盖场景下要达到100Mb s以上 另外 ITU还对4G在小区频谱有效性 小区边缘用户吞吐量和时延等方面也提出了最低要求 ITU还制定了IMT Advanced无线接口标准发展的时间表 具体如下 2008年3月 发出通函开发候选技术 2009年2月 10月 接收提交的候选技术 2009年2月 2010年10月 评估候选技术 2011年2月 形成无线接口技术规范建议 6 5 1 3G的演进路线 53 2010 2009年10月14日至21日 ITU在德国德累斯顿举行了ITU RWP5D工作组第6次会议 征集遴选下一代移动通信 IMT Advanced 候选技术 收到了来自中国 日本 韩国 欧洲标准化组织3GPP和北美标准化组织IEEE的共6项4G候选技术提案 中国提出的TD LTE Advanced LTE AdvancedTDD制式 成为4G的候选技术之一 6 5 1 3G的演进路线 54 2010 LTE系统以正交频分复用 OFDM OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing 和多天线MIMO MultipleInputMultipleOutput 技术为基础 引入了若干新技术 使得LTE能够提供数倍于3G系统的峰值速率 同时 LTE的网络结构演进趋于扁平化 IP化 使得数据传输速率更快 时延更短 频带更宽 运营成本更少 因此 3GPPLTE的工作主要体现在物理层 空中接口协议和网络架构上 6 5 2LTE技术简介 55 2010 1 LTE的技术特征3GPPLTE具有如下技术特征 1 明显增加峰值数据速率 在20MHz带宽上 下行传输速率172 8Mbps 2 2MIMO 和326 4Mbps 4 4MIMO 上行传输速率57 6Mbps 16QAM 和86 4Mbps 64QAM 2 明显提高频谱效率 下行链路3 5倍于R6版本的HSDPA 上行链路2 2 3 3倍于R6版本的HSUPA 3 在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率 下行链路是R6版本的HSDPA的2 3 4 8倍 上行链路是R6版本的HSDPA的2 5 5倍 4 系统部署灵活 支持多种系统带宽等级 1 4 3 5 10 15 20MHz 6 5 2LTE技术简介 56 2010 5 降低无线网络时延 控制面低于100ms 用户面低于10ms 6 LTE的信道数量比WCDMA系统有所减少 最大的变化是取消了专用信道 在上行和下行都采用共享信道 SCH 7 以分组域业务为主要目标 系统在整体架构上基于分组交换 8 QoS保证 通过系统设计和严格的QoS机制 保证实时业务 如VoIP 的服务质量 9 支持与已有的3G系统和非3GPP规范系统互通 10 支持进一步增强的多媒体广播多播业务 MBMS 频谱效率达到 3b s Hz 11 以尽可能相似的技术同时支持成对 Paired 和非成对 Unpaired 频段 6 5 2LTE技术简介 57 2010 2 LTE的网络结构3GPPLTE采用了图6 9所示的架构 主要由演进型NodeB eNB 和接入网关 AGW 两部分构成 AGW是一个边界节点 若将其视为核心网的一部分 则接入网主要由eNB一层构成 与传统的3GPP接入网相比 LTE减少了RNC节点 这种由eNB构成的单层结构 有利于简化网络和减小延迟 实现低时延 低复杂度和低成本的要求 6 5 2LTE技术简介 图6 9LTE的网络架构 58 2010 其中 eNB除具有原来eNB的功能外 还承担了以前RNC的大部分功能 AGW可包含3个功能实体 MME MobilityManagementEntity 移动管理实体 S G