第1章 WCDMA 原理 (华为版) WCDMA系统概述.doc

WA000010 WCDMA系统基本原理 WCDMA系统概述WCDMA基本原理 ISSUE1.0文档密级课程WCDMA基本原理 (cover)ISSUE 1.02020-1-20华为机密，未经许可不得扩散第1-27页, 共27页第1章 WCDMA系统概述1-11.1 移动通信的发展1-11.1.2 第一代移动通信系统1-11.1.3 第二代移动通信系统1-21.1.4 第三代移动通信系统1-31.1.5 3G的标准组织1-41.2 3G技术体系1-41.2.1 多种体制的由来1-41.2.2 RTT技术提案1-51.2.3 技术融合1-61.3 3G演进策略1-71.4 三种主要技术体制比较1-111.5 3G频谱规划情况1-131.6 3G业务介绍1-161.6.1 3G业务分类1-161.6.2 会话类业务1-171.6.3 流类业务1-171.6.4 交互类业务1-181.6.5 后台类业务1-19第1章第2章 WCDMA系统概述2.1 移动通信的发展自从1897年马可尼的试验证明了运动中的无线通信的可应用性，人们就开始了对移动通信的孜孜不倦的探索，并且已经得到了举世瞩目的发展。现代的移动通信发展至今，主要走过了两代已经经历了两代的成熟发展，目前全球3G已经进入快速发展的阶段，而第三代现在正处于预商用阶段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行，甚至国际电联的有关组织以及世界许多大的通信公司已经开始了“后3G的研究”。纵观移动通信发展历程，大都经过了提出方案、制定标准和商业运营三个阶段。图1-1概括了移动通信系统的发展历程，本节将分别对第一代、第二代以及第三代移动通信系统进行比较概括的描述。图2-1 移动通信发展历程。第一代移动通信系统最初的移动通信主要应用在军队和政府部门。第二次世界大战期间，战争的要求使得通信技术有了长足的发展。二战以后，很快就推出了第一种大区制的公众移动电话服务。但是受到相关设备和技术的制约，当时整个移动通信发展的速度并不是很快。直到20世纪70年代，美国贝尔实验室提出了小区制的蜂窝式移动通信系统解决方案，第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。时间是上世纪七十年代中期至八十年代中期。 这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量，才使移动通信得到了真正意义上的大规模应用。第一代移动通信系统的典型主要代表有：是美国的AMPS（Advanced Mobile Phone SystemAdvanced Mobile Phone Service）系统和后来的改进型系统TACS，以及NMT和NTT等。AMPS（先进的移动电话系统），使用模拟蜂窝传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS（总接入通信系统Total Access System）系统，使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准；此外还有北欧的NMT-450(Nordic Mobile Telephone)系统和NMT-900系统等。1987年，中国首个TACS制式的模拟移动电话系统建成。之后，AMPS系统也曾被引入中国。第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz分一个模拟用户信道。，同时，由于不同的频段、，不同的制式限制了移动通信的长途漫游，使得第一代移动通信只能是一种区域性的移动通信系统。其主要弊端有： 频谱利用率低； 业务种类有限； 无高速数据业务； 保密性差，易被窃听和盗号； 设备成本高； 体积大，重量大。为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统。，第二代移动通信系统第二代移动通信系统时间是从80年代中期开始应用的，在90年代得到了迅猛的发展。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是欧洲的GSM系统、和美国的DAMPS系统、以及IS-95和欧洲的GSM系统。GSM（全球移动通信系统Global System for Mobile Communication）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的GSM系统称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信道信号带宽为200KHz。DAMPS （先进的数字移动电话系统Digital Advanced Mobile Phone System），也称为IS-54（北美数字蜂窝），使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA多址方式。IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，指定使用CDMA多址方式，已成为美国PCS（Personal Ccommunication Ssystems个人通信系统）网的首选首先技术。由于第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B以及2.75G的系统，如EDGE和cdma20001X。CDMA系统容量大，相当于模拟系统的10到20倍，与模拟系统的兼容性好。但是美国、韩国、香港等地已经开通了窄带CDMA系统，对用户提供服务。由于窄带CDMA技术比GSM成熟晚等原因，使得其在世界范围内的应用远不及GSM，只在北美、韩国和中国等地有较大规模商用。但是无论是2.5G还是2.75G，移动通信系统现在主要提供的服务仍然是语音服务以及能够提供数据业务的低速率数据服务能力都是有限的。由于随着网络的发展和人们对于移动通信的需求，数据和多媒体通信的发展势头很快越来越明显，所以，第三代移动通信的目标就是宽带多媒体高速的数据业务通信。第三代移动通信系统第三代移动通信系统是一种能够能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力， 与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信的通信系统。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU） 于1985年提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS，Future Public Land Mobile Telecommunication System），1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000，国际移动通信-2000），。主要体制有WCDMA、cdma2000和UWC-136TD-SCDMA。1999年11月5日，国际电联ITU-R TG8/1第18次会议通过了“IMT-2000无线接口技术规范”建议，其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000 CDMA TDD部分中。“IMT-2000无线接口技术规范”建议的通过表明TG8/1制定第三代移动通信系统无线接口技术规范方面的工作已经基本完成，第三代移动通信系统的开发和应用将进入实质阶段。2.1.2 3G的 标准组织3G的标准化工作实际上是由3GPP（3th Generation Partner Project，第三代伙伴关系计划）和3GPP2两个标准化组织来推动和实施的。3GPP成立于1998年12月，由欧洲的ETSI（European Telecommunications Standards Institute）、日本ARIB（Association of Radio Industries and Businesses ）、韩国TTA（Telecommunications Technology Association）和美国的T1等组成。采用欧洲和日本提出的WCDMA技术，构筑新的无线接入网络，在核心网交换侧则在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进，提供更加多样化的业务。UTRA（Universal Terrestrial Radio Access）为其无线接口的标准。1999年的1月，3GPP2也正式成立，由美国的TIA(Telecommunications Industry Association)、日本ARIB、韩国TTA等组成。无线接入技术采用cdma2000和UWC-136(Universal Wireless Communications-136)为标准，cdma2000这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利，其。核心网采用ANSI/IS-41。我国的无线通信标准研究组（CWTS, China Wireless Telecommunications Standard group）是这两个标准化组织的正式组织成员，华为公司、大唐集团也都是3GPP的独立成员。我国的无线通信标准研究组（CWTS）是这两个标准化组织的正式组织成员，华为公司、大唐集团也都是3GPP的独立成员。2.2 3G技术体系2.2.1 多种体制的由来目前ITU对3G的研究工作主要由有3GPP和3GPP2这两个组织来承担。而在3G上，ITU的目标是：建立ITM-2000系统家族，求同存异，实现不同3G系统上的全球漫游。核心网方面，家族概念（Family Concept）(1) 网络部分在1997年3月ITU-T SG11的一次中间会议上，通过了欧洲提出的“ITM-2000家族概念”。根据“家族”概念，无线接入网和核心网两部分的标准化工作主要在“家族”内部进行。此概念是基于现有的网络目前的家族已经 有至少两种主要标准，即GSM MAP和IS-41。(2) 无线接口方面，在1997年9月ITU-R TG8/1会议上，开始讨论无线接口的家族概念。在1998年1月TG8/1特别会议上，提出并开始采用“套”的概念，不再使用“家族概念”。其含义是无线接口标准可能多于一个，但并没有承认可以多于一个，而是希望最终能统一成一个标准。IMT-2000家族概念的引入给了地区标准化组织以极大的灵活性。这意味着只要该系统在业务和网络能力上满足要求，都可以称为IMT-2000家族的成员。造成第三代移动通信技术体制不同的原因主要有下面两个： (1) 与第二代的关系：从保护现有运营商利益角度看，3G的网络部分一定要与2G保持一定的第二代的兼容性，即第三代的网络是基于第二代的网络逐步发展演进的。第二代网络有两大核心网：GSM MAP和IS-41。无线接口部分，：美国的IS-95 CDMA和IS-136 TDMA运营者强调后向兼容（演进性），；欧洲的GSM、日本PDC的运营者强调无线接口不后向兼容（革命性革命型）。核心网与无线接口的对应关系如下图1-1所示： 核心网与无线接入网的对应关系图1-1 核心网与无线接入网接口的对应关系 (2) 频谱对技术的选用起着重要的作用：在频谱方面，其中关键的问题是ITU分配的ITM-2000频率在美国已用于PCS业务，；由于美国要与第二代共用频谱，所以特别强调无线接口的后向兼容，技术上强调逐步演进。而其他大多数国家有新的IMT-2000频段，新频段有很大的灵活性。另外就是知识产权起着非常重要的作用，Qualcomm（高通）公司有自己的专利声明。；另外还有就是竞争也是一个造成技术不同的主要因素。2.2.2 RTT技术提案1997年4月，ITU向全世界发出了征集IMT2000无线传输技术的通函，并制定了详细的IMT2000 RTT（Radio Transmission Technology，无线传输技术）的步骤和时间表。1998年6月30日，是ITU向各国征求RTT建议(第三代移动通信无线传输技术)的截止日。至1998年9月，RTT提案包括对MSS（Mobile Satellite Service，移动卫星业务）在内多达16个，它们基本来自IMT-2000的16个RTT评估组成员，包括：1 (1) UTRA WCDMA（欧洲）2(2) DECT （欧洲）(3) cdma2000 （美国）(4) UWC-136 （美国）(5) WIMS WCDMA （美国）(6) WCDMA/NA（美国）(7) WCDMA（日本）(8) TD-SCDMA（中国）(9) Global CDMA（同步）（韩国）(10) Global CDMA（异步）（韩国）(11) LEO卫星系统SAT-CDMA(12) ESA的宽带卫星系统SW-CDMA(13) 混合宽带CDMA/TDMA卫星系统SW-CTDMA(14) ICO全球通信公司的ICO RTT(15) INMARSAT的卫星系统Horizons(16) Iridium LLC公司的卫星系统INX。其中前10种为IMT-2000地面系统RTT提案，后6种RTT反映了将MSS（卫星移动通信业务）纳入IMT-2000的努力。提案充分反映了很多国家对IMT-2000未来制式确定的关心与力争施加有效影响的基本愿望。但从市场基础、后向兼容及总体特征看，欧洲ETSI的UTRA WCDMA及美国cdma2000这两个提案，最具竞争力，RTT融合的关键即在于这两个提案的融合能否取得有效的进展。2.2.3 技术融合IMT-2000既包括地面移动通信业务(（TMS, Terrestrial Mobile Service)），又包括卫星移动通信业务（MSS）。建议一个全球统一、融合得更好的第三代移动通信标准，对运营商、制造商、用户及政策规划管理部门均更有利，也为世界各国所欢迎。就16个RTT候选方案来看，地面移动通信融合的最终结果对于FDD模式，以欧洲ETSI的WCDMA （DS）与美国TIA的cdma2000最具竞争力；而对于TDD模式，欧洲的ETSI UTRA提出的TD-CDMA与中国CATT（China Academy of Telecommunications Technology，中国电信科学技术研究院）提出的TD-SCDMA是进一步融合的主要对象。1999年3月底，爱立信和高通公司就IPR（Intellectual Property Right，知识产权）达成的一系列协议，为推广全球CDMA标准扫除了知识产权方面的严重障碍。1999年5月底，运营者协调集团(OHG, Operators Harmonization Group)（全球31个主要操作运营者与11个重要制造商）提出的涉及IMT-2000的融合提案对促进其主要参数（码片速率、导频结构及核心网协议以GSM-MAP、ANSI-41为基础）统一起了积极作用，参与者一致统一码片速率对FDD-DS-CDMA取3.84Mcps，对FDD-MC-CDMA即FDD-cdma2000-(MC)取3.6864Mcps。1999年6月于北京召开的TG8/1第17次会议就IMT-2000的无线接口技术规范建议Rec、IMT、RSPC达成了框架协议，并鼓励3GPP、3GPP2及各标准开发组织SDOS支持上述OHG提案，由工作组对MSS提案进行更细节化的工作。全面确定了第三代移动通信系统无线接口最终规范的详细框架，而且在进一步推进CDMA技术融合方面取得了重大成果，使技术融合的前景一片光明。1999年11月，在芬兰赫尔辛基召开的第18次会议上，通过了“IMT-2000无线接口技术规范”建议，该建议的通过表明TG8/1在制定第三代移动通信系统无线接口技术规范方面的工作已基本完成。第三代移动通信系统的开发和应用进入实质阶段。TD-SCDMA和WCDMA、cdma2000被确定为最终的三种技术体制。三种主要3G制式2.2.4 3G演进策略3GPP和3GPP2制定的演进策略总体上都是渐进式的，其中的最重要的考虑有以下两点：。l 保证现有投资和运营商的利益；l 有利于现有技术的平滑过渡。从发展的角度看说，由现有的第二代移动通信系统向IMT-2000演进的过程是一个至关重要的问题。它关系到现有网的再使用（另建新网络不应是最佳方案）和多种第二代数字网络体制向同一规范发展这两个主要问题。2. GSM向WCDMA的演进的策略：GSM向WCDMA的演进的策略是：GSMHSCSD（高速电路交换数据，速率为14.464kbps）GPRS（通用分组无线业务，速率为144kbpss）EDGE（速率为473.6kbps）WCDMA (DS)（速率为2Mbps），(最终以网络业务覆盖再度平滑无缝隙地演进至IMT-2000 WCDMA（DS）。（1） 高速电路交换数据，HSCSD：High Speed Circuit Switched Data（高速电路交换数据）：HSCSD是能将多个全速率话音信道共同分配给HSCSD结构的特性。HSCSD的目的是以单一的物理层结构提供不同空中空间接口用户速率的多种业务的混合。HSCSD的好处在于具有更高的数据速率（高达64 kbps，最大数据速率取决于生产厂家）并仍使用现有GSM数据技术，现有GSM系统稍加改动就可使用。(2) 通用分组无线业务，GPRS：General Packet Radio Service（通用分组无线业务）：GPRS的主要优点是： 标准的无线分组交换Internet/Intranet接入，适用于所有GSM覆盖的地方；。 可变的数据速率峰值，从每秒几个比特到171.2kbps（最大数据速率取决于生产厂家）；。 由于按实际数据量记费，使用户可能全天在线上而只付实际传输数据量的费用，即按流量计费；。 支持现有业务以及新的应用业务；。 无线接口上打包，优化无线资源共享；。 网络构成的分组交换技术，优化网络资源共享；。 可延伸到未来无线协议的能力。在现有GSM部分的基础上，以分组交换为基础的GPRS网络结构增加了新的网络功能部分：（2） GSM演进的增强型数据速率，EDGE：Enhanced Data rates for GSM Evolution（GSM演进的增强型数据速率）：EDGE最早由爱立信在1997年提出，同年，ETSI批准了EDGE可行性研究。EDGE又被称为2.75G的移动通信系统，提供了从GPRS到第三代移动通信系统的过渡性方案，能够使现有的网络运营商最大限度地的利用现有的无线网络设备，可以在3G商业化之前为用户提供丰富的多媒体业务。EDGE采用了更加灵活的系统操作方式，例如：基站间异步操作，支持自适应天线技术等，；可以同时支持分组交换和数据交换两种数据传输方式，最高可以支持473.6Kbps。(4) 宽带码分多址，WCDMA：Wideband Code Division Multi Access（宽带码分多址）：WCDMA成为以UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）/IMT-2000为目标的成熟的新技术，。其能够满足ITU所列出的所有要求，提供非常有效的高速数据，具有高质量的语音和图象业务。在GSM向WCDMA的演进的过程中，仅核心网部分是平滑的。而由于空中接口的革命性变化，无线接入网部分的演进也将是革命性的。WCDMA的标准分为不同的版本(Release)，各个版本之间的时间间隔大约为1年，从1999年底的R99版本开始，经历了R99、R4、R5、R6等各个版本的发展演进。各个版本的基本情况如下：R99：R99于1999年12月发布，其特点是采用基于GSM/GPRS的核心网络，分为电路域和分组域两部分。在无线接入部分引入全新的WCDMA的无线接口传输技术。各个地面接口基于ATM传输。R4：R4于2001年3月首次发布。在核心网络的电路域中实现了软交换的概念，即传统的MSC分离为媒体网关(MGW, Media Gateway)和MSC服务器(MSC Server)两部分，这是迈向全IP的第一步。在无线接入部分引入了由中国的CWTS提交的TD-SCDMA技术。R5：R5于2002年3月首次公布。在核心网络引入了IP多媒体子系统(IMS, IP Multimedia Sub-system)，用来控制在分组域传输实时和非实时的多媒体业务。为了解决IP管理问题，IMS引入了IPv6。在无线接入部分引入了HSDPA（高速下行链路数据接入，High Speed Downlink Packet Access）技术，以提供更高的下行传输速率，最高可达14.4Mbps。另外无线接入部分还引入了终端定位增强功能，并且实现了端到端的全IP化。3. IS-95向cdma2000的演进的策略：IS-95向cdma2000演进的策略是：从IS-95A（速率为9.6/14.4Kbps）IS-95B（速率为115.2kbps）cdma2000 1X（速率为307.2kbps）cdma2000 1X EV-DO/DV（速率为2.4Mbps），cdma2000 1X能提供更大容量和高速数据速率（144kbps），支持突发模式并增加新的补充信道。采用增强技术后的cdma2000 1X EV可以提供更高的性能。第一个大规模进入商用的版本是IS-95A。IS-95A的先进性和成熟性经过了时间的充分检验，直到现在，该系统仍然在广泛使用。从技术上来说，IS-95A完全属于2G，主要支持话音业务。IS-95B被称为2.5G的移动通信系统，是一个生不逢时的版本。在发布IS-95B后仅半年的时间就发布了cdma2000标准，所以，大多数运营商选择了跳过IS-95B，直接使用cdma2000的过渡方式。从技术上来说，IS-95B与IS-95A的区别主要重要在于可以捆绑多个信道，IS-95B与IS-95A本质上是基本相同的，可以共存于同一载波中。cdma2000是IMT-2000系统的主要模式之一。按照标准的规定，cdma2000系统一个载波的带宽为1.25MHz。如果系统分别独立使用每个载波，则被叫做1x系统，；如果系统将3个载波捆绑使用，则被叫做3x系统。从商用情况来看，绝大多数CDMA运营商计划使用1x系统，几乎没有人考虑使用3x系统。1x系统的下一个发展阶段被叫做1x/EV-DO，其中EV是演进(Evolution)的缩写，而DO是指仅支持数据（DataOnly或者Data Optimized）。这项技术的特点是在CDMA技术的基础上引入了TDMA技术的一些特点，从而大幅度提高了数据业务的性能。在单个载波中，数据传输速率最高可以达到2.4Mbpsit/s。，平均吞吐量大约为600kbit/s。但是，由于引入了很多TDMA的技术，使1x/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。为了克服1x/EV-DO技术在前向兼容方面的缺点，3GPP2正在制定1x/EV-DV(Data & Voice)的标准。1x/EV-DV仍然采用了CDMA体系一贯的前向兼容思路，即可以与1x系统共存在同一个载波中。4. TD-SCDMA的发展历程：历程TD-SCDMA标准是由我国信息产业部电信科学研究院提出的3G标准，是具有中国自主知识产权的技术。按照国际电联的要求，TD-SCDMA于1998年6月30日由CATT（China Academy of Telecommunications Technology，中国电信科学技术研究院）代表中国提交到ITU和相关国际标准组织。1999年11月，ITU-R TG8/1第十八次会议在芬兰首都赫尔辛基举行，11月5日， 3G技术委员会宣布了TD-SCDMA被写入建议书。2000年5月，在土耳其召开的国际电联全会上，经投票表决，由中国提出的TDD模式的TD-SCDMA系统，与欧洲提出的WCDMA和美国提出的cdma2000同列为国际3G三大标准之一。2001年3月16日，在美国加利福尼亚州举行的3GPP TSG RAN第11次全会上，将TD-SCDMA列为3G系统标准之一，包含在3GPP R4版本中，。成为了真正意义上的可商用国际标准，。这也是TD-SCDMA的完全可商用的版本。在这之后，TD-SCDMA的标准进入了稳定并进行相应改进和发展的阶段。2002年10月，信息产业部通过【2002】479 号文件公布了3G 的TDD 频谱规划，为TD-SCDMA 标准划分了总计155MHz 的非对称频段。2006年1月20日，信息产业部正式颁布，3G三大国际标准之一的“中国标准”TD-SCDMA为我国通信行业标准。目前，TD-SCDMA共有两个版本，分别是TSM(TD-SCDMA for GSM)和LCR(Low Chip Rate)。其中，TSM是以GSM网络为核心网络的，LCR是以WCDMA为核心网络的。TD-SCDMA 最早研发的主要是TSMM(TD-SCDMA System for MobileGSM)版本， TSM 规范是在现有的GSM 规范的基础上修改空中接口而成的，采用与LCR 基本相同的物理层，保持大部分GSM网络的设计（包括BSC、MSC 等），以提供较GSM 更高的频谱效率和支持一些更高速率的数据业务。由于TSM 采用的是TD-SCDMA 空中接口并基于成熟的GSM 高层协议栈，所以它不是一个完全的3G 系统，可以看作是一个2.5G 系统。TSM 也可以说是GSM 网络向TD-SCDMA 过渡的中间技术。大唐原本希望运营商可以运用TSM 最终过渡到TD-SCDMA。然而，由于TD 的商业化进程缓慢，而且在第一阶段测试中，TSM 版本的测试问题太多，很多性能无法测试，最终导致大唐等公司放弃TSM 版本的研发，转攻LCR 版本。与TSM 相比，LCR(Low Chip Rate)是真正意义上的3G 标准；与UTRA TDD （又被称为HCR(High Chip Rate)，因为它的码片速率是3.84Mcps）相比，LCR 是个低码率解决方案，码片速率为1.28Mcps。，目前研究TD-SCDMA 的公司主攻的都是LCR 版本，由于LCR 版本是以WCDMA 为核心网络，这样采用WCDMA核心网的LCR TD-SCDMA 的厂商，能够很方便地“嫁接”原来在WCDMA 上的投入。TSM 的部署比LCR 更经济，并且在演进上是完全平滑的。但是，国内3G 牌照发放时间越往后推移， WCDMA的成熟度越高，LCR 则越占优势，这也是目前大部分厂家都主要研发LCR 版本的原因。2.3 三种主要技术体制比较5. WCDMA的技术特点：WCDMA由欧洲标准化组织3GPP所制定，受全球标准化组织、设备制造商、器件供应商、运营商的广泛支持，将成为未来3G的主流体制。核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性。核心网络可以基于TDM、ATM和IP技术，并向全IP的网络结构演进。核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。UTRAN基于ATM技术，统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展。MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心。空中接口采用WCDMA：信号带宽为5MHz；，码片速率为3.84Mcps；，采用AMR（Adaptive Multi-Rate，自适应多速率）语音编码；，支持同步/异步基站运营模式；，上下行闭环加外环功率控制方式；支持，开环（STTD、TSTD）和闭环（FBTD）发射分集方式；，导频辅助的相干解调方式；，卷积码和Turbo码的编码方式；，上行和下行采用QPSK调制方式。1. cdma2000的技术特点体制：cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，目前其标准化工作由3GPP2来完成。电路域继承2G IS95 CDMA网络，引入以WIN为基本架构的业务平台。分组域基于Mobile IP技术的分组网络。无线接入网以ATM交换机为平台，提供丰富的适配层接口。空中接口采用cdma2000，兼容IS95。： 信号带宽为N1.25MHz(（N1, 3, 6, 9, 12)）；码片速率为N1.2288Mcps；IS-95主要采用8K/13K QCELP（Qualcomm Code Excited Linear Predictive codec，高通公司码激励线性预测编码声码器）或语音编码，cdma2000主要是采用8K EVRC（Enhanced Variable Rate Coder，增强型可变速率编码器）语音编码；基站需要GPS/GLONESS同步方式运行；上下行闭环加外环功率控制方式；前向可以采用OTD（Orthogonal Transmit Diversity，正交发射分集）和STS（Space Time Spreading，空间时间扩展）发射分集方式，提高信道的抗衰落能力，改善了前向信道的信号质量；反向采用导频辅助的相干解调方式，提高了解调性能；采用卷积码和Turbo码的编码方式；上行HPSK和下行QPSK的调制方式。2. TD-SCDMA的技术特点：体制TD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出，目前已经融合到了3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中。核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性。核心网络可以基于TDM、ATM和IP技术，并向全IP的网络结构演进。核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。UTRAN基于ATM技术，统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展。MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心。空中接口采用TD-SCDMA标准。TD-SCDMA具有“3S”的特点，：即智能天线(（Smart Antenna)）、同步CDMA(（Synchronous CDMA)）和软件无线电(（Software Radio)）。TD-SCDMA采用的关键技术有：智能天线联合检测、多时隙CDMADS-CDMA、同步CDMA、信道编译码和交织（与3GPP相同）、接力切换等。从上面可以看出，TD-SCDMA和WCDMA两种技术体制之间最本质的区别在于空中接口所采用的技术不同，TD-SCDMA的空中接口是采用TDD（时分双工）方式的，而WCDMA的空中接口是采用FDD（频分双工）方式的。这个本质的区别导致了TD-SCDMA相对于WCDMA等FDD系统来说具有自身的优势和劣势。TD-SCDMA的优势有：频谱利用率高：TD-SCDMA用时隙来区分上下行的信道，不像WCDMA那样，需要成对的频率，因此频谱效率高，频谱分配更灵活。适用于非对称业务：3G的一个重要特点就是能够提供各种丰富多彩的数据业务，尤其是上下行不对称的业务，采用TDD方式的TD-SCDMA可以灵活分配上下行的时隙资源，特别适用于这些不对称业务。便于使用智能天线等新技术：TDD方式的TD-SCDMA上下行工作于同一频率，上下行的无线电波传播特性是基本一致的，可以采用智能天线等新技术来提高系统的性能。TD-SCDMA的劣势有：基站之间的同步：由于上下行同频，为了减少基站之间的相互干扰，需要使用GPS以保证系统的精确同步；上下行干扰问题：TD-SCDMA和其他CDMA系统一样，本身就是一个自干扰系统，同时由于上下行同频，基站和用户之间有可能会产生新的干扰；支持的移动速度问题：采用多时隙不连续发射方式，抗快衰落和抗多普勒效应的能力差，在高速移动环境下的性能差，因而支持的终端最高移动速度只有120km/h，而WCDMA支持的终端最高移动速度为500km/h，同时受电波传输时延的限制，TD-SCDMA的覆盖能力也低于WCDMA，如果要提高TD-SCDMA的覆盖能力，就要牺牲一定的时隙资源；发射功率：由于基站/终端不是在所有的时间均进行发射，而是以时隙为单位发射，有TDMA的因素，因此导致存在脉冲功率干扰，需要较大的瞬时发射功率，而WCDMA则不存在这个问题。可以认为在TDD模式下，需要把功率集中到部分时隙进行发射，而在FDD模式下，功率是在所有时隙下均发射的，因此TD-SCDMA的瞬时发射功率高。以上三种主要技术体制的对比情况如下表所示：表1-1 三种主要技术体制比较WCDMAcdma2000TD-SCDMA多址方式FDMACDMAFDMACDMAFDMATDMACDMA双工方式FDDFDDTDD主要工作频段（MHz）上行：19201980下行：21102170上行：19201980下行：211021701880192020102025载波带宽5MHz1.25MHz1.6MHz码片速率3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps同步方式异步同步同步发射分集STTD、TSTDFBTDOTD、STS无接收检测相干解调相干解调联合检测功率控制1500Hz800Hz200Hz越区切换软、硬切换软、硬切换接力切换2.4 3G频谱规划情况国际电联对第三代移动通信系统IMT-2000划分了230MHz频率，即上行18852025MHz、下行21102200MHz，共230MHz。其中，19802010 MHz（地对空）和21702200MHz（空对地）这60MHz的频谱用于移动卫星业务。上下行频带不对称，主要考虑可使用双频FDD方式和单频TDD方式。此规划在WRC92(World Radio Conference)上得到通过，在2000年的WRC2000大会上，在WRC-92的基础上又批准了新的附加频段： 806-960 MHz 、1710-1885 MHz 、2500-2690 MHz。3G频谱规划的情况如下图所示。如下图1-2所示：图1-3 WRC-2000的频谱分配欧盟对第三代移动通信的问题亦十分重视，欧洲电信标准化协会早在十多年前就开始了第三代移动通信标准化的研究工作，成立了一个由运营商、设备制造商和电信管制机构的代表组成的“通用移动通信系统（即UMTS）论坛”，1995年正式向ITU提交了频谱划分的建议方案。欧洲的频谱划分情况为：陆地通信为19001980MHz、20102025MHz和21102170MHz，共计155MHz。北美情况比较复杂，如图1-2所示。在3G低频段的18501990MHz处，实际已经划给PCS（Personal Communication Systems，个人通信系统）使用，且已划成215MHz和25MHz的多个频段。PCS业务已经占用的IMT-2000的频谱，虽然经过调整，但调整后IMT-2000的上行与PCS的下行频段仍需共用。这种安排不大符合一般基站发高收低的配置。日本的频谱划分情况，1893.51919.6MHz已用于PHS(Personal Handy phone System)频段，还可以提供260MHz15MHz135MHz的3G频段(（19201980MHz, ，21102170MHz, ，20102025MHz)）。 目前，日本正在致力于清除与第三代移动通信频率有冲突的问题。韩国和ITU的建议一样，共计有170MHz的频谱资源可用于3G的地面移动通信系统。WCDMA FDD模式使用频谱为（3GPP并不排斥使用其他频段）：上行：19201980MHz，下行：21102170MHz。每个载频的频带宽度频率为5MHz范围，双工间隔为：190MHz。而在北美美洲地区则为：上行：18501910MHz，下行：19301990MHz，。双工间隔为：80MHz。WCDMA TDD（包括High bit rate和Low bit rate）模式使用的频谱为（3GPP并不排斥使用其他频段）： (1) 上下行19001920MHz和20102025MHz； (2) 美洲地区：上下行18501910MHz和19301990MHz； (3) 美洲地区：上下行19101930MHz。特殊情况下（如两国边界地区）可能会出现TDD和FDD在同一个频带内共存的情况，3GPP TSG RAN WG4正在进行这方面的研究。cdma2000 中只有FDD模式，目前共有7个Band class，其中Band Class 6为IMT-2000规定的19201980MHz/21102180MHz的频段。在我国，根据目前的无线电频谱频率划分情况如下图所示，17002300MHhz频段有2G系统移动业务、PHS和MSS固定业务和空间业务，该频段内还有大量的微波通信系统和一定数量的无线电定位设备正在使用。1996年12月，国家无委为了发展蜂窝移动通信和无线接入的需要，对2GHz的部分地面无线电业务频谱频率进行了重新规划和调整，。但还与第三代移动通信有冲突，即公众蜂窝移动通信1.9MHz的频段和无线接入的频段均占用了IMT-2000的频段中的一部分。我国3G频谱划分因此，第三代移动通信必须与现有的各种无线通信系统共享有限的频谱频率资源。为了促使运营、科研、生产等部门积极发展第三代移动通信系统，满足我国移动通信发展的近期频谱需求和长远频谱需求，必须随着技术、业务的发展，做好IMT-2000频段的规划调整工作。我国的IMT-2000频谱使用情况如下图所示。图1-4 我国IMT-2000频谱占用情况IMT-2000在我国的频段分配如下： （一）主要工作频段： 频分双工(（FDD)）方式：19201980MHz/21102170MHz；时分双工(（TDD)）方式：18801920MHz、20102025MHz。 （二）补充工作频率： 频分双工(（FDD)）方式：17551785MHz/18501880MHz； 时分双工(（TDD)）方式：23002400MHz，与无线电定位业务共用，均为主要业务，共用标准另行制定。 （三）卫星移动通信系统工作频段：19802010MHz/21702200MHz。 2.5 3G业务介绍2.5.1 3G业务分类概述第二代移动通信系统，比如GSM，最初是为有效传输话音业务而设计的，对数据业务的传输能力的支持是有限的。相比之下，WCDMA的网络最初就是为灵活传输任意类型的业务而设计的，而且传输每一种新业务都不需要特殊的网络优化。WCDMA对于开通新业务的优越性能包括： 高速率：理论上，R99/R4速率可以达到2Mbps，HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行链路数据接入）技术可以使速率达到14.4Mbps； 支持业务的无缝移动性； 保障业务的QoS； 支持并发业务； 与现存的GSM/GPRS网络能够互连互通。根据各种业务对传输时延延迟和误码率特性要求的不同，UMTS定义了以下一下四种不同的业务类别：QoS类别：会话类（Conversational class）；流类（Streaming class）；交互类（Interactive class）；后台类（Background class）。这四种业务类别之间最显著的区别在于对时延的敏感性，会话类业务对时延最敏感，而后台类是对时延最不敏感的业务。2.5.2 会话类业务这类业务最普遍的应用是语音电话业务。但是随着网络和多媒体的发展，许多新的应用也属于这类业务，比如IP电话和视频电话等。会话类业务的最大的特点是上下行链路间有较低的端到端时延延时，并且该类业务是对称或近似对称的。最大的端到端时延延时是由人们进行视频和音频会话时人的感受感觉决定的，。，因此这类业务对可接受的传输延迟的限制是非常严格的，。如果延迟过长，将导致通话质量的不可接受。2.5.3 流类业务这类业务最常见的应用就是收看视频节目或者收听音频节目，实时数据流针对一个激活目标是单向传输的。相对于会话类业务，流类业务能忍受更大的时延变化，时延变化可以通过在接收端利用去抖动缓冲消除。总的来看互联网视频产品以及相应的媒体可以分成不同的目标区域：网络广播和视频流点播。网络广播供应商通常把大量通过实际因特网连接到高性能媒体服务器上的用户作为服务对象；而点播业务则经常被大型企业应用，他们希望把视频剪辑或者演讲存储在服务器上，这个服务连接器连接到一个高带宽的局域网上，当然，这些演讲很少被几百人同时点播。在3G中的多媒体业务首先发展的将是分布式的多媒体业务。语音业务由于所需的带宽较少，将首先发展起来，尤其是压缩率高的MP3将广泛应用，而视频业务，出现应用的首先是基于低码率，小图像的MPEG4制式的单向视频应用，如实时的广告业务、，或电影的片段公告以及交通监控等。在分组域上实现的多媒体流业务，主要的应用是384Kbps视频点播、移动会议电视等。随着人们生活水平的提高，未来的交通监控可能会得到大规模的应用。现在各大城市的交通拥堵情况日益严重，车辆的增多将使人们更加希望能够随时了解路况信息，尤其在上下班的高峰期。目前的方法主要就是通过收听交通台的广播，了解当前的路况信息。但是广播只能是隔一段时间广播一次，不能保证实时性。而3G应用以后，就可以较好的解决这个问题。通过在一些繁忙路口安装摄像头，采集路口交通状况信息，并存入服务器，我们可以通过3G手机拨号到网络，登陆服务器，用户就可以随时了解各个路口的路况信息，从而节约用户的时间了。随着人们生活水平的提高，未来的交通监控可能会得到大规模的应用。现在各大城市的交通拥堵情况日益严重，车辆的增多将使人们更加希望能够随时了解路况信息，尤其在上下班的高峰期。目前的方法主要就是通过收听交通台的广播，了解当前的路况信息。但是广播只能是隔一段时间广播一次，不能保证实时性。而3G应用以后，就可以较好的解决这个问题。通过在一些繁忙路口安装摄像头，采集路