移动通信课程设计

BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 移移动动通通信信技技术术课课程程设设计计 设设计计题题目目： 移移动动通通信信系系统统发发展展及及其其业业务务能能力力的的探探索索 班班 级级： 姓姓 名名： 指指导导教教师师： BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 七、答辩记录： 答辩意见及答辩成绩 答辩小组教师（签字）： 年 月 日 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 课课题题移移动动通通信信系系统统发发展展及及其其业业务务能能力力的的探探索索 设 计 任 务 1. 通过市场调研（含手机市场、运营商网站、 Internet 上的 其它资源网站）了解 GSM、CDMA、3G 手机终端的外形、功能、 业务、辐射等，结合所学知识，了解手机终端的构造原理以 及信号的处理流程，并作比较和总结阐述； 2. 了解从 2G 到 3G 以及 LTE-Advanced 的技术演进路线、网络 结构变化等，并作分析比较； 3. 查阅文献资料，总结并阐述移动通信增值业务的发展历程、 市场情况、以及增值业务发展的驱动力； 4. 了解并总结阐述移动增值业务提供的体系结构；了解并总结 移动通信增值业务的典型行业应用以及发展的主要方向；根 据自己对移动通信业务的理解，提出若干你认为可行的增值 业务； 5. 完成课程设计论文。 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 目目录录 摘摘 要要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 1 1 - - A AB BS ST TR RA AC CT T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 2 2 - - 1 1 G GS SM M, ,C CD DM MA A, ,3 3G G 手手机机. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 3 3 - - 1 1. .1 1 G GS SM M 手手机机 .- 3 - 1 1. .2 2 C CD DM MA A 手手机机 .- 3 - 1.2.1 关于 GSM 和 CDMA 手机的辐射问题 .- 4 - 1.2.2 手机安全辐射标准与手机发射功率.- 5 - 1 1. .3 3 3 3G G 手手机机 .- 6 - 1 1. .4 4 手手机机结结构构和和原原理理 .- 6 - 2 2 移移动动通通信信技技术术演演进进 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 8 8 - - 2 2. .1 1 第第二二代代移移动动通通信信技技术术 .- 8 - 2.1.1 概述 .- 8 - 2.1.2 第二代移动通信技术 -GSM .- 8 - 2.1.3 第二代移动通信技术 -CDMA .- 9 - 2 2. .2 2 2 2G G 向向 3 3G G 的的过过渡渡 .- 9 - 2.2.1 基于 GSM 的演进 .- 9 - 2.2.2 基于 CDMA 的演进 .- 10 - 2 2. .3 3 第第三三代代移移动动通通信信系系统统 ( (3 3G G) ).- 10 - 2.3.1 概述 .- 10 - 2.3.2 3G 主要技术标准 .- 11 - 2 2. .4 4 现现有有 3 3G G 技技术术向向 L LT TE E 演演进进的的路路线线 .- 15 - 2.4.1 概述 .- 15 - 2 2. .5 5 L LT TE E- - A AD DV VA AN NC CE ED D.- 16 - 2.5.1 概述 .- 16 - 2.5.2 LTE-Advanced 的演进目标 .- 17 - 3 3 移移动动通通信信增增值值业业务务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 1 18 8 - - 3 3. .1 1 移移动动通通信信增增值值业业务务概概述述 .- 18 - 3.1.1 移动通信增值业务定义.- 18 - 3.1.2 移动通信增值业务的分类 .- 18 - 3 3. .2 2 移移动动通通信信增增值值业业务务发发展展历历程程 .- 20 - 3.2.1 全球移动通信增值业务发展历程.- 20 - 3.2.2 我国移动通信增值业务发展历程.- 20 - 3.2.3 中国移动通信增值业务现状.- 23 - 3 3. .3 3 移移动动通通信信增增值值业业务务市市场场分分析析 .- 23 - BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 3 3. .4 4 移移动动通通信信增增值值业业务务发发展展驱驱动动力力分分析析 .- 26 - 4 4 移移动动增增值值业业务务体体系系结结构构及及经经典典行行业业应应用用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 2 28 8 - - 4 4. .1 1 移移动动增增值值业业务务提提供供的的体体系系结结构构 .- 28 - 4 4. .2 2 移移动动增增值值业业务务的的应应用用领领域域 .- 30 - 4.2.1 移动增值服务市场发展特点.- 30 - 4.2.2 物流行业应用 .- 31 - 4 4. .3 3 移移动动增增值值业业务务发发展展方方向向 .- 31 - 4.3.1 基于移动通信网络的传统增值业务.- 31 - 4.3.2 不使用移动通信网络的移动增值业务.- 33 - 4 4. .4 4 未未来来的的移移动动业业务务的的展展望望增增值值业业务务 .- 34 - 5 5 总总结结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 3 35 5 - - 参参考考文文献献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 3 36 6 - - BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 摘要摘要 回顾移动通信的发展历程，可以看出，移动通信业务从单一的话音业务发 展到话音、数据等多种业务，再到话音、数据、视频、多媒体、移动互联网等 业务；随着计算机、微电子、互联网等科学技术的快速进步，移动通信设备从 模拟发展到全数字化；移动通信核心网络从电路交换、分组交换发展到正在向 全 IP 网络演进，同时正向实现不同接入技术之间互联和网络融合的方向发展。 本文介绍了移动通信系统的发展及业务能力的进步。 关键词：关键词：GSM；CDMA；3G；LTE-Advanced；增值业务 Abstract Review the development process of mobile communications, we can see, mobile communication services from a single voice business to voice, data and other services, to voice, data, video, multimedia, mobile Internet and other services.With computers, microelectronics , the Internet and other rapid progress of science and technology, the mobile communication equipment develop from analog to all digital. Mobile communication core network from circuit switching, packet switching is being developed to evolve to all-IP network, while achieving a positive interconnection between different access technologies and network convergence direction. This article describes the development of mobile communications systems and operational capacity of the progress. Keywords: GSM；CDMA；3G；LTE-Advanced；Value added service 1 1 GSM,CDMA,3GGSM,CDMA,3G 手机手机 1.11.1 GSMGSM 手机手机 目前，手机制式主要包括 GSM、CDMA、3G 三种，手机自问世至今，经 历了第一代模拟制式手机（ 1G） 、第二代 GSM、TDMA 等数字手机（ 2G） 、第 2.5 代移动通信技术 CDMA 和第三代移动通信技术 3G。 GSM 数字网:GSM(Global System For Mobile Communication)网即全 球移动通信系统 ，又称 “全球通” ，很多公司参与了标准的制定工作。 GSM 采用的是数字调制技术，其关键技术之一是时分多址(每个用户在 某一时隙上选用载频且只能在特 定时间下收信息 )，GSM 系统有几项重要 特点：防盗能力佳、网络容量大、号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易 受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量底等。因此其话音清晰，保密 容易，能提供的数据传输服务较多。 GSM 网能支持的用户数量为模拟网的 1.8-2 倍。 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 GPRS：GPRS 是 General Packet Radio Service 的英文简称， 中文为 通用无线分组业务，是一种基于 GSM 系统的无线分组网络 ，提供端到端的、 广域的无线 IP 连接。相对原来 GSM 的拨号方式的电路交换数据传送方式， GPRS 是分组交换技术，具有 “实时在线” 、 “按量计费” 、 “快捷登录” 、 “高速传输” 、 “自如切换”的优点。 图1.1 GSM手机 lenovo E268D 1.21.2 CDMACDMA 手机手机 CDMA 手机即采用了 CDMA 技术的手机。 CDMA (Code Division Multiple Access) 又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术， CDMA 允 许所有使用者同时使用全部频带 (1.2288Mhz)，且把其他使用者发出讯号视 为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞。 CDMA 中所提供语音编码技术，通话品 质比目前 GSM 好，可把用户对话时周围环境噪音降低，使通话更清晰。就安 全性能而言， CDMA 不但有良好认证体制，更因其传输特性，用码来区分用 户，防盗听能力大大增强。 Wideband CDMA(WCDMA)宽带码分多址传输技术， 为 IMT-2000 重要基础技术，将是第三代数字无线通信系统标准之一。 图 1.2 CDMA 手机华为 C2829 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 1 1. .2 2. .1 1 关关于于 G GS SM M 和和 C CD DM MA A 手手机机的的辐辐射射问问题题 众所周知，由于 CDMA (IS-95) 系统中采用快速的反向功率控制、软切 换、语音激活等技术，以及 IS-95 规范对手机最大发射功率的限制，使 CDMA 手机在通信过程中辐射功率很小而享有 绿色手机的美誉。但最近有 一些报导对绿色手机提出了质疑，认为 GSM 手机与 CDMA 手机辐射相当， 其基本观点是 GSM 手机只有八分之一的时间产生辐射，因此GSM 手机与 CDMA 手机的 SAR 值 (人体单位质量吸收的射频功率 ) 大体相当。 1）CDMA 和 GSM 系统对手机发射功率要求比较 目前普遍使用的 GSM 手机 900MHz 频段最大发射功率为 2W (33dBm)， 1800MHz 频段最大发射功率为 1W(30dBm)，同时规范要求，对于 GSM900 和 1800 频段，通信过程中手机最小发功率分别不能低于5dBm 和 0dBm。CDMA IS-95A 规范对手机最大发射功率要求为 0.2W1W(23dBm30dBm)，目前网络实际上允许手机的最大发射功率为 23dBm (0.2W)，规范对 CDMA 手机最小发射功率没有要求。 在实际通信过程中，在某个时刻某个地点，手机的实际发射功率取决于 环境，系统对通信质量的要求 ,语音激活等诸多因素 , 实际上就是取决于 系统的链路预算。在通常的网络设计和规划中 , 对于基本相同的误帧率要 求, GSM 系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9dB 左右，由于 CDMA 系统采用扩频技术 , 扩频增益对全速率编码的增益为 21dB, (对其他 低速率编码的增益更大 ), 所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于 - 14dB! (CDMA 系统通常要解扩后信号的值为 7dB 左右)。手机与系统的通 信可分为两个阶段，一是接入阶段，二是话务通信阶段。对于GSM 系统， 手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前，是没有功率控制的，为保证接 入成功，手机以系统允许的最大功率发射 (通常是手机的最大发射功率 )。 在分配专用信道 (SDCCH 或 TCH)后，手机会根据基站的指令调整手机的发射 功率，调整的步长通常为 2dB。调整的频率为 60ms 一次。 对于 CDMA 系统，在随机接入状态下，手机会根据接收到的基站信号电 平估计一个较小的值作为手机的初始发射功率 , 发送第一个 Access Probe，如果在规定的时间内没有得到基站的应答信息，手机会加大发射功 率，发送第二个 Access Probe，如果在规定时间内还没有得到基站的应答 信息，手机会再加大发射功率。这个过程重复下去，直到收到基站的应答或 者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下，每1.25ms 基站会向手 机发送一个功率控制命令信息，命令手机增大或减少发射功率,步长为 1dB。 可以看出， CDMA 系统对手机的发射功率的要求比 GSM 系统对手机发 射功的要求要小得多。而 GSM 手机在接入过程中以最大的功率发射，在通话 过程中功率控制速度较慢，所以手机以大功率发射的机率较大。而CDMA 手机独特的随机接入机制和快速的反向功率控制，可以使手机平均发射功率 维持在一个较低的水平。 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 1 1. .2 2. .2 2 手手机机安安全全辐辐射射标标准准与与手手机机发发射射功功率率 手机辐射对人体的影响尚在不断的观察与研究之中 , 国外有大量相互 矛盾的研究报告 , 目前尚未有全面的科学的结论。目前国际上普遍采用的标 准是 SAR 值(SPECIFIC ABSORPTION RATE)，它指的是人体单位质量吸收的 射频功率。 由于手机在通话时靠近人的脑部 (不带耳机)，手机辐射天线与人脑的 距离通常小于 15cm。人脑处于天线辐射的近场，由于人体组织结构的复杂 性，理论上计算天线辐射功率与人体内场强分布的关系非常困难。但根据电 磁场理论，在天线结构以及手机和人体相对位置一定的情况下，天线输出功 率越大，在人体内形成的电场强度越高，人体吸收的射频辐射功率越大。目 前测量 SAR 值一个重要方法是使用人体组织等效模型，利用探头来测量受射 频辐射的人体内的实际场强值。对SAR 要求较严的是 FCC 标准，对 30MHz-15GHz 频段推荐了两类辐射标准： a. 受控制的辐射极限： 0.4mw/g(人体平均值 )，峰值 8mw/g(对任何 1 克人体组织平均 )，平均时间 6 分钟； b. 非控制的辐射极限 :0.08mw/g(人体平均值 ), 峰值 1.6mw/g(对任何 1 克人体组织平均 )，平均时间 30 分钟。 1.31.33G3G 手机手机 3G 手机通俗地说就是指第三代（ The Third Generation）手机。具备 强大功能的基础是 3G 手机极高的数据传输速度 ，目前的 GSM 移动通信网的 传输速度为每秒 96KB，而第三代手机最终可能达到的数据传输速度将高 达每秒 2MB。而为此做支撑的则是互联网技术充分糅合到3G 手机系统中， 其中最重要的就是数据打包技术。 3G 手机支持高质量的话音，分组数据， 多媒体业务和多用户速率通讯，将大大扩展手机通讯的内涵。 图1.3 CDMA2000 明星手机 摩托罗拉 XT800 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 1.41.4手机结构和原理手机结构和原理 1 1. .4 4. .1 1 手手机机的的结结构构 一部手机从结构上来看，大致上可以分为发射机、接收机、控制部分、 人机界面及电源系统。 1) 控制部分 控制部分需要完成对整个系统的控制功能 ,它包含了将解调制后的信号 转化为音频输出，将音频经受话器（ MIC）输入并送至发射调制器；也包含 了一个中央处理器；并为人机接口电路接供接口，当然它还包括有自己的存 储器，用于存储手机的系统及字库等数据。人机接口用于提供基本的输入输 出功能，如显示屏、键盘等。电源系统则为整个手机的各个电路供电。 2)接收机的电路结构 手机接收到的射频信号很弱，需要对其进行放大才能使用。手机的接收 机部分的功能大致上可以归纳为： 首先，天线收到的信号经过射频滤波和低噪声放大器后送至混频电路； 混频电路将接收到的高频信号转换为中频信号，中频信号经中频滤波、中频 放大后，进行 I/Q 解调制，最后得到 67.707KHz 的 I/Q 信号。这个信号将 送到控制部分做处理。控制部分对I/Q 信号做的处理主要有： GMSK 解调制、 去分间插入、解密、信道解码，最后经PCM 解码还原为音频信号输出。 3). 反射机的电路结构 反射机的电路功能则基本与接收机相反。首先受话器（MIC）将语音转 化为模拟电信号，这些电信号经过PCM 编码后变成数字语音信号。然后在 控制部分电路中会经过数字音频处理，如：信道编码、均衡、加密以及 I/Q 分离等，最后得到 I/Q 信号。 I/Q 信号在反射机的中频电路中经过 I/Q 信号调制，将 I/Q 信号调制 在一个中频的信号上，中频信号经过频率变换回路，得到一个包含发送数据 的直流脉冲信号，这个信号经调制得到最终发射信号。发射信号通过功率放 大后经天线发出。 4). I/Q 信号 I/Q 信号就是控制部分从射频部分接收到的或者是由控制部分向射频 部分发送的基带信号，频率是 67.707KHz。在控制部分需要对 I/Q 信号完 成 GMSK 调制解调、加解密、信道编码解码等功能，也就是完成“基带处理” 的功能。 5). GSM 模块 由于基带处理部分及射频回路的复杂性，不太适合一般的开发人员，故 使用 GSM 模块开发手机项目会很大程度降低手机开发的难度。因为一个 GSM 模块其实已经完成了手机中射频部分电路的功能、基带处理部分的功 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 能，它有自己的 CPU、操作系统。开发人员只要通过 AT 指令，用串口与 GSM 模块上的系统通讯，告诉 GSM 模块要干什么就好了。 图 1.4 手机的结构 2 2 移动通信技术演进移动通信技术演进 2.12.1 第二代移动通信技术第二代移动通信技术 2 2. .1 1. .1 1 概概述述 随着移动用户的急剧增长，第一代模拟移动通信的缺点也越来越多的暴 露出来，主要缺点可以概括为三个：第一是频率利用率不高，用户受到极大 的限制，不能满足大城市快速增长的密度容量的要求；第二是个各系统技术 体制杂乱，不能实现各网间和国际间的漫游服务；第三是业务单一，不能满 足数据等新业务的需求。为此，从20 世纪 80 年代中期，各国相继推出了 第二代蜂窝移动通信系统标准。第二代蜂窝移动通信系统的业务主要集中在 语音和低速电路型数据业务上，它的出现极大推动了移动通信的发展，使移 动用户出现了爆炸式的增长。 下面分别介绍我国的第二代两大数字移动通信系统：GSM 和 CDMA IS- 95。 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 2 2. .1 1. .2 2 第第二二代代移移动动通通信信技技术术 - -G GS SM M 1）GSM 系统的主要特点 微蜂窝小区结构 数字化技术-语音信号数字化 新的调制方式 -GMSK、QPSK FDMA/TDMA 等 频谱利用率高，系统容量大 便于实现通信安全保密 2）GSM 系统的主要技术 （1）TDMA 时分多址技术 TDMA 时分多址是在一个较宽的载波上把时间分成周期性的帧，每一帧 再分成若干时隙，每个时隙就构成了一个无线信道，分配给每一个移动用户 使用。 GSM 系统是在一个 200KHz 宽的无线载波上，把时间分割成周期为 4.615ms 的无线帧，每一帧再分割成 8 个时隙，换句话说每一个 200KHz 宽 的载波上有 8 个 TDMA 的无线信道。 （2）紧密频率复用技术 根据 GSM 体制的推荐， GSM 采用 43 频率复用方式，即每 4 个基站 为一群，每个基站分成 3 个三叶草形 120 度扇形，共需 12 组频率。 （3）跳频技术 跳频是指载波频率在一定宽度的频带范围内按某种图案（跳频序列）进 行跳变，跳频相当于展宽了频谱，因此是扩频通信基本技术方式中的一种， 跳频有频率分集和干扰源分集两个作用，因此可以提高系统抗干扰和抗衰落 的能力，从而改善无线信号传输质量，降低误码率。 （4）分集技术 在移动通信中，为了克服由于受地形地物等影响，电波传输产生的多径 和时延，造成无线信号的衰落而影响通信质量，移动通信现在广泛采用了天 线分集接收技术，因为它可以有效的减少无线信号衰落的影响。 2 2. .1 1. .3 3 第第二二代代移移动动通通信信技技术术 - -C CD DM MA A 1）CDMA 系统的主要特点 用户的接入方式采用码分多址（ CDMA） 软容量、软切换，系统容量大 抗多径衰落 可运用话音激活、分集接收等先进技术 2）CDMA 系统的主要技术 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 （1）软切换 所谓软切换就是当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原 基站的联系。而以往的系统所进行的都是硬切换，即先中断与原基站的联系， 再在一指定时间内与新基站取得联系。软切换只能在相同频率的CDMA 信道 间进行。它在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用。这样可 大大减少由于切换造成的掉话。 （2）功率控制技术 相比于带宽受限的 FDMA 和 TDMA 系统，CDMA 系统能够提供足够大的系 统容量，其主要受限于系统所受干扰，降低干扰可以直接增加系统的通信容 量。由于对 CDMA 系统采用同时同频载波，控制各移动台的功率就是实现最 大容量的关键，可以通过功率控制技术将移动台之间的干扰减到最小，实现 信道的最大容量。 2.22.2 2G2G 向向 3G3G 的过渡的过渡 2 2. .2 2. .1 1 基基于于 G GS SM M 的的演演进进 GSM 网的数据传输速率为 9.6kb/s，向 3G 演进的第一步是增强数据传 输能力，已有两种高速移动数据规范。 1）HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data) 高速电路交换数据业务，同时利用4 个 14.4kbps 的时隙以电路交换方 式提供 57.6kbps 的信息传输速率。 2）GPRS (General Packet Radio Service) 通用分组无线交换业务，欧洲 ETSI 建议 GPRS 分为两个发展阶段 (即 Phase 1+和 Phase 2+) 2 2. .2 2. .2 2 基基于于 C CD DM MA A 的的演演进进 1）CDMA 网络通过第一阶段无线传输标准（ 1xRTT）过渡到第二阶段无 线传输标准（ 3xRTT） ，从而实现 2G 向 3G 的平滑过渡。 2）IS-95B 即 CDMA one，利用码聚集 (aggregation)技术，在一个突发 中将 8 个码道分配给一个高速信道移动台，构成一基本码信道，系统的数据 速率改进到 IS-95B 规定的中等数据速率 (MDR)，即到 115.2kb/s，IS-95 采用的软切换和移动台辅助的频率间的硬切换 (MAHO)的改进措施也可增加 系统容量。 3）IS-95C(CDMA 2000 1xRTT)将达到 IMT-2000 的 MDR，是 CDMA one 系统容量的两倍，并可增加守候时间。 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 TDMA (IS- 136) GSM PDC CDMAon e GPRS CDMA 2000 1X CDMA2000 3X EDGE TD- SCDMA C CD DP PD D WCDMA 2G 3GFirst step into 3G into 3G 图 2.1 2G 向 3G 演进过程示意图 2.32.3 第三代移动通信系统第三代移动通信系统(3G)(3G) 2 2. .3 3. .1 1 概概述述 第三代移动通信系统简称 3G, 是由国际电信联盟 (ITU)率先提出并负责 组织研究的, 采用宽带码分多址 (CDMA)数字技术的新一代通信系统 , 是近 20 年来现代移动通信技术和实践的总结和发展。 1）3G 的主要特点 支持移动多媒体业务 宽带 CDMA 技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA 从电路交换到分组交换 从媒体(media)到多媒体(Multi-media) 高保密性 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构 2）3G 的主流技术 WCDMA CDMA 2000 TD-SCDMA 2.3.2 3G 主要技术标准 1）WCDMA 图 2.2 WCDMA 系统结构 WCDMA 是日本的 ABIB 向国际电联提供的技术提案，它能够在FDD 和 TDD 两 种方式下工作，并能与现行的 GSM 系统使用同一时钟、实现 WCDMA 与 GSM 系统手机的双模工作，是一种兼容的系统。当WCDMA 在 FDD 方式下工作时， 其码片速率为 4.0 MHz/s，数据速率可达 2 Mb/s，WCDMA 的每个载波仅占 UE Uu UTRAN Iu CN BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 5 MHz 带宽，若有 15 MHz 的频带就可传送 3 个载波。为了保证各载波间至 少有 20 kHz 以上的间隔， 15 MHz 内的 3 个载波所占的带宽只能在 4.25.0 MHz 间变动。WCDMA 的越区切换是采用移动台发起的异步软切换方 式进行的，WCDMA 的基站之间不需要同步，也不需要特别的同步参考源。为 了实现软切换，基站需要确定在什么时间，什么位置为移动台启动软切换算 法。WCDMA 的移动台可在同一频率下检测到其他基站与本基站的信号，确定 它们之间的时间差。检测到的时间信息经由本基站到达新的候选基站，候选 基站调整它新的专用信道的发射时间，即在发送信息的时间上进行调整，使 不同基站在这个信息比特期间 与下行码道同步。在 TDD 方式中，WCDMA 的 扩频增益不变，可使用多码传输，实现高速数据通信。它的最大特点是具有 上行链路的多用户检测技术，多用户检测技术可通过测量各用户扩频码之间 的非正交性，用矩阵求逆法或迭代来消除多用户间的相互干扰。 WCDMA 的核心网采取的是由 GSM 的核心网逐步演进的思路 , 即由最初 的 GSM 的电路交换的一些实体 , 然后加入 GPRS 的分组交换的实体 , 再到 最终演变成全 IP 的核心网。这样可以保证业务的连续性和核心网络建设投 资的节约化。由于 WCDMA 的无线接入方式完全不同于 GSM 的 TDMA 的无线接 入方式, 因此, WCDMA 的无线接入网是全新的 , 需要重新进行无线网络规划 和布站。为了体现业务的连续性 , WCDMA 的业务与 GSM 的业务是完全兼容 的。 2）CDMA 2000 （1）系统结构 一个完整的 CDMA 2000 移动通信网络由多个相对独立的部分构成 , 如 图 2.3 所示。其中的三个基础组成部分分别是无线部分、核心网的电路交换 部分和核心网的分组交换部分。无线部分由BSC(基站控制器 )、分组控制 功能(PCF)单元和基站收发信机 (BTS)构成; 核心网电路交换部分由移动交 换中心(MSC)、访问位置寄存器 (VLR)、归属位置寄存器 /鉴权中心(HLR/AC)构 成; 核心网的分组交换部分由分组数据服务点 /外部代理(PDSN/FA)、 认 证服务器(AAA)和归属代理(HA)构成。 除了基础组成部分以外 , 系统还包括各种业务部分 , 比较典型的业务 有以下四种: 智能网部分由业务交换点 (SSP)、 业务控制点 (SCP)和智能终 端(IP)构成; 短信息部分主要是短信息中心 (MC); 位置业务部分主要由移 动位置中心(MPC)和定位实体(PDE)构成。另外 , 还有 WAP 等业务平台。 这四个部分构成了当前 CDMA 2000 网络的主要业务部分。 图 2.3 CDMA 2000 系统结构 IP MSC / SSP SCPIP MPCPDE MC WAPIWF HAPDSN / FA AAA PCF BSCBTS BSC PCF BTS BTS PSTN / ISDN WAP HLR / ACVLR BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 CDMA 2000 是美国向国际电联提供的 IMT-2000 系统方案之一。它是基 于 CDMA one（IS-95）系统发展演进而来的，它是在原IS-95 标准的基础 上，进一步改进上行链路，增设导频信号，实现基站的相干接收。当该系统 上行链路的传输速率很低（小于 8 kb/s）时，将不再使用分组突发的方式 而采用连续信号发射的方式。下行链路也使用与上行链路相同的功率控制技 术。由于在 CDMA 系统中，各用户共享相同的频带、且扩频码之间存在着非 理想相关特性，因而必须采用功率控制技术。常见的CDMA 功率控制技术可 分为开环、闭环和外环功率控制 3 种类型。CDMA 2000 在高速数据传输时， 使用了 Turbo 纠错编码，下行发送采用了分集方式，并采用了先进的智能天 线技术和波束成形技术。智能天线技术是指无线波束可以自动地跟踪移动用 户信号源并自动地避开干扰源，以使所接收信号的载噪比（载波干扰之比） 达到最大。由于智能天线波束窄，这就有效的减少了同一波束内用户的数量， 从而减少了第三代移动通信系统中多用户干扰的问题。CDMA 2000 采用的 是不同射频信道带宽，它可从 1.2 kb/s2 Mb/s 甚至更高的信息速率来传 送数据。CDMA 2000 的建议射频带宽是基本信道带宽 (1.25 MHz)加上保 护频隙间隔（ 0.45 MHz）共计 1.7 MHz，三个基本信道合用时为 3.75 MHz，加上保护频隙间隔为 5 MHz。CDMA 2000 系统还可增加为使用 6 个、 9 个、12 个基本信道，其信号带宽也会相应地提高，数据传输速率将会更高。 （2）CDMA 2000-1X CDMA 2000-1x（单载波方式）是 CDMA 2000 的第一阶段，它在网络部 分引入了分组交换方式，可支持移动的IP 业务，也就是说网络部分可在窄 带 CDMA 网络的基础上保持电路交换的部分，引入分组交换方式，分别支持 话音和数据业务的传输。 系统结构 图 2.4 CDMA 2000-1X 系统结构 由图可见, 与 IS-95 相比, 核心网中的 PCF 和 PDSN 是两个新增模块 , 通过支持移动 IP 协议的 A10、A11 接口互联, 可以支持分组数据业务传输。 BSCCSDU BSC A1 A2 MSC / VLR CDMA 2000-lX BTS BSCCSDU BSC A8 A9 PCF A3A7 IS-95-A / B BTS Abis A10 A11 PDSN Internet HLR / AC ANSI-41 PSTN ISDN 3G IS-95 Um PCF BSCC SDU PDSN BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 而以 MSC/VLR 为核心的网络部分 , 支持话音和增强的电路交换型数据业务 , 与 IS-95 一样, MSC/VLR 与 HLR/AC 之间的接口基于 ANSI-41 协议。 3）TD-SCDMA （1）技术概述 TD-SCDMA 系统采用了智能天线和低码片速率信号传输，信号的频谱利用 率很高，它能够解决高人口密度地区频率资源紧张的问题，它在互联网浏览、 非对称移动数据传输、视频点播多媒体业务等方面具有突出的优势，它的主 要应用环境是室内和室外到室内。 TD-SCDMA 采用了上行同步 CDMA 技术， 使上行信号与基站解调器完全同步，即降低了码间干扰、又提高了系统容量， 使硬件得到了简化、成本明显降低。在运营部门增加业务时，由于TD- SCDMA 采用了软件无线电技术，它能在同一硬件平台上利用软件处理基带信 号，通过加载不同的软件来实现不同的业务性能。 TD-SCDMA 是基于 S-CDMA 和 TDMA 基础之上的应用技术，它在 1.4 MHz 的带宽内可传送数码率为 1.1 Mb/s 的数据，若用长为 6 bit 的正交码传送 一个时隙，一个时隙有 6 个码字可供使用， 8 个时隙为一帧。当采用同步 CDMA 通信方式时，下行到达每个移动台的信号是同步的，上行到达每个基站 的信号也是同步的，通过对基站到移动台信号的精确传播时延的测定、可获 得移动台信号的准确发送时间。采用智能天线使不同用户的不同扩频码有各 自不同的无线波束。理论上， 8 个无线单元能形成 7 个波束，这些波束可以 通过控制送给天线单元的扩频码、根据各码不同的相位来改变天线发送信号 的方向增益和宽度。这样，即可降低信号的发送功率，又可减少来自其他用 户的干扰，从而提高了系统的容量和通信质量。 TD-SCDMA 的另一特色技术在于当它在蜂窝系统应用时其越区切换的方法 是指定切换的。系统中每个基站都具有对移动台的定位功能，当知道本小区 各个移动台的准确位置时，根据基站确定移动台的位置，网络将通知移动台 其周围各基站的情况，移动台能够寻找附近的基站，在越区切换前与认定的 基站同步，并报告网络；最 后，网络控制移动台完成越区切换。该方法即适 用于同频切换也适用于异频切换，越区切换所用的信令和资源都很少。 （2）系统结构 TD-SCDMA 系统的功能模块主要包括 : 用户终端设备 (UE)、基站(BTS)、 基站控制器(BSC)和核心网。 TD-SCDMA BTS UE TD-SCDMA BTS UE TD-SCDMA BTS UE BSC BSC BS GGSN GPRS MSC X.25 Internet PSTN ISDN BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 图 2.5 TD-SCDMA 系统结构 4）三种主要技术标准的比较 表 2.1 三种主要技术成熟性比较 2.42.4 现有现有 3G3G 技术向技术向 LTELTE 演进的路线演进的路线 2 2. .4 4. .1 1 概概述述 LTE（Long Term Evolution）是 3G 之后新的系统设计， 3GPP 在 2004 年底开始技术研究与系统的标准化工作。到2008 年初，完成了第一个版本 Release 8 的系统技术规范，形成了面向下一代移动通信系统的、以 OFDM/MIMO 技术为基础的全新的技术架构。 LTE Release 8 版本实现了 100Mbit/s 吞吐量的设计目标，在此基础上， 3GPP 在后续的版本中不断进 行系统的完善与技术增强。 随着 LTE 标准化工作的不断推进，业界也提出了WCDMA、TD-SCDMA 等 现有 3G 技术标准向 LTE 演进的明确路线。 2 2. .4 4. .2 2 W WC CD DM MA AL LT TE E 演演进进路路线线 从 WCDMA 向 LTE 的演进，首先是实现 HSDPA(P1)，上行和下行速率分别 达到 1.8Mbits 和 3.6Mbits。HSDPA(P1)技术已经在 2005 年开始商用， 2006 年开始进入大规模商用部署阶段；其后是实现HSDPA(P2)和 HSUPA， 上行和下行速率分别达到 8Mhits 和 14.4Mbits，商用时间将在 2007 年2008 年。HSPA+是 HSDPA(P2)和 HSUPA 技术向 LTE 的中间过渡方案，其 BatchDoc Word 文档批量处理工具 BatchDoc Word 文档批量处理工具 上行和下行速率分别达到 10Mbits 和 40Mbits，并开始采用 OFDM 技术。 其商用时间将在 20082010 年之间。最后从 HSPA+演进