移动通信8.-3G技术概述

第9章3G技术概述,IMT-2000的主要目标和要求IMT-2000的发展历程3G系统承载的业务3G系统的基本特征3G系统中支持的新技术3G标准化进程及其演进策略3G主要技术标准概述Wimax简介,9.1IMT-2000的主要目标和要求,IMT-2000：意指工作在2000MHz频段并在2000年左右投入商用的国际移动通信系统（InternationalMobileTelecomSystem），它既包括地面通信系统也包括卫星通信系统。3G：基于IMT-2000的宽带移动通信系统称为第三代移动通信系统，简称为3G，它将支持速率高达2Mbps的业务，而且业务种类将涉及话音、数据、图像以及多媒体等业务。,1IMT-2000与3G的含义,全球性标准，全球漫游适应多种环境能提供高质量的多媒体业务足够的系统容量和强大的用户管理能力多种环境下支持高速的分组数据传输速率快速移动环境144kbps步行环境384kbps固定位置环境2Mbps,9.1IMT-2000的主要目标和要求,2IMT-2000的目标,便于系统的升级、演进，易于向下一代系统灵活发展；传输速率能够按需分配；上下行链路能适应不对称业务的需求；具有简单的小区结构和易于管理的信道结构；无线资源的管理、系统配置和服务设施要灵活方便；业务与其它固定网络业务兼容；频率利用率高；高保密性。,9.1IMT-2000的主要目标和要求,3IMT-2000的要求,9.2IMT-2000的发展历程,1991年，国际电联正式成立TG8/1工作组，负责FPLMTS(未来公用陆地移动通信系统)标准的制定；1996年，FPLMTS正式更名为IMT-2000；1997年初，国际电联发出通函，向各国征集IMT-2000无线传输技术方案；1998年6月，ITU共收到10种地面无线传输方案，经过协调与融合，1999年11月，确定了IMT-2000的无线传输技术规范，将无线接口标准明确为五种方案；2000年5月，国际电信联盟-无线标准部（ITU-R）最终通过IMT-2000无线接口规范（M.1457），包括：美国电信工业协会（TIA）提交的cdma2000欧洲电信标准化协会（ETSI）提交的WCDMA中国电信科学技术研究院（CATT）提交的TD-SCDMA,1IMT-2000的发展大致经历了以下的历程：,2IMT-2000地面无线传输技术提案,9.2IMT-2000的发展历程,3IMT-2000地面无线接口标准,9.2IMT-2000的发展历程,9.33G系统承载的业务,3G灵活的支持多种业务：话音、数据、图像及多媒体等；并能够灵活引进新业务ITU-R的建议M.816将3G支持的主要业务划分为交互性业务、分配性业务和移动性业务三大类。交互性业务：会话业务、消息业务和检索与存储业务；分配性业务：例如广播业务；移动性业务：漫游业务和定位业务,9.43G系统的基本特征,系统频段,系统结构,1系统频段：WRC-92,9.43G系统的基本特征,ITU在2000年的WRC2000大会上在WRC-92基础上又批准了新的附加频段：806960MHz；17101885MHz；25002690MHz。,9.43G系统的基本特征,1系统频段：WRC2000,9.43G系统的基本特征,1系统频段：中国,ITU-T的SG11/WP3工作组于1998年5月确定了IMT-2000的网络框架标准Q.1701，该标准明确了由ITU定义的系统接口,9.43G系统的基本特征,2系统结构：（1）系统接口与核心网,系统的无线接口是最重要的一个接口；目前IMT-2000中的核心网主要有三种。分别是基于GSMMAP的核心网；基于ANSI-41的核心网；ANSI：美国国家标准协会全IP的核心网,9.43G系统的基本特征,2系统结构：（2）核心网与三种标准的对应关系,按照各组成部分的功能划分，IMT-2000系统可以分为三大部分：移动终端、接入网、核心网：移动终端：是为移动用户提供服务的设备，它与无线接入网之间的通信链路为无线链路；无线接入网：实现无线传输功能，可以细分为无线传输特殊功能（RTSF）和无线载体通用功能（RBCF）；核心网：主要作用是提供信息交换和传输，可以采用分组交换或者ATM网络，最终将过渡到全IP网络，并且与第二代移动通信系统核心网兼容。,9.43G系统的基本特征,2系统结构：（3）系统的三大组成部分,9.43G系统的基本特征,2系统结构：（4）IMT-2000的系统结构图,9.53G系统中支持的新技术,高效的信道编码技术智能天线技术软件无线电技术多用户检测与干扰消除全IP核心网,信道编码和交织依赖于信道特性和业务需求；在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Turbo码两种纠错编码：在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用Turbo码以利于其优异的纠错性能；在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码，在其它逻辑信道中也使用卷积码。,9.53G系统中支持的新技术,1高效的信道编码技术,原理：基于自适应天线阵列原理，利用天线阵列的波束合成和指向，产生多个独立的波束，自适应地调整其方向图以跟踪信号变化；对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，提高接收信号的载干比（C/I），以增加系统的容量和频谱效率。特点：以较低的代价换得无线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和掉话等性能的显著提高智能天线：由N单元天线阵、A/D转换器、波束形成器（Beam-former）、波束方向估计及跟踪器等几部分组成,9.53G系统中支持的新技术,2智能天线技术,基本思想：将宽带模数变换器(A/D)及数模变换器(D/A)尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、开放的硬件平台，在这个硬件平台上尽量利用软件技术来实现平台的各种功能模块。在这个系统中，从射频、中频、基带直到控制协议部分全由软件编程来完成，把尽可能多的通信功能用软件来实现，硬件的通用性和软件的可重构性使得系统的改进和升级非常方便，不同系统间可以很好地互连与兼容。特点：基于同样的硬件环境，针对不同的功能采用不同的软件来实施，其系统升级、多种模式的运行可以自适应地完成。能够实现多模式通信系统的无缝连接。关键部分：宽带多频段天线、高速A/D和D/A转换器以及高速信号处理部分,9.53G系统中支持的新技术,3软件无线电技术,基本思想：把所有用户的信号都当作有用信号，而不是当作干扰信号多用户检测目前主要用于基站；基站设备中使用多用户检测技术，具有以下优点：减小射频辐射对用户的生理及心理影响；提高基站的覆盖区容量；降低用户设备（如手机等）的发射功率；增加通信距离，增大基站的覆盖面积，降低基站综合成本等。,9.53G系统中支持的新技术,4多用户检测与干扰消除,真正实现话音和数据的业务融合；将无线话音和无线数据综合到一个技术平台上传输，这一平台就是IP协议；全IP网络可节约成本，提高可扩展性、灵活性和使网络运作更有效率等。支持IPv6，解决IP地址的不足和移动IP；基于移动IP技术，为用户快速、高效、方便地部署丰富的应用服务成为可能。,9.53G系统中支持的新技术,5全IP核心网,9.63G标准化进程及其演进策略,标准化组织3GPP、3GPP2标准化现状WCDMA标准化进展情况CDMA标准化进展情况TD-SCDMA标准化进展情况3G系统演进策略,在第三代移动通信系统标准的制定过程中，ITU主要起领导和组织的作用，具体规范的制定则是靠地区性标准化组织来完成。这其中起主导作用的有两个，一个是以欧洲为主体的3G标准化合作组织3GPP（the3rdGenerationPartnershipProject），另外一个是以美国为主体的3G标准化合作组织23GPP2（the3rdGenerationPartner-shipProject2）。,9.63G标准化进程及其演进策略,1标准化组织,3GPP主要以GSMMAP核心网为基础、以WCDMA为无线接口制定第三代移动通信标准通用移动电话系统（UniversalMobileTelephoneSystem，UMTS），同时负责在无线接口上定义与ANSI-41核心网兼容的协议。参与3GPP的地区性标准化组织包括：ARIB（日本）、ETSI（欧洲）、TTA（韩国）、TTC（日本）、T1P1（美国）。中国无线通信标准研究组CWTS（1999年后半年）。3GPP还包括一些市场代表的合作伙伴：GSM协会、UMTS论坛、全球移动供应商协会、IPv6论坛和通用无线通信联盟（UWCC）。,9.63G标准化进程及其演进策略,1标准化组织：（1）3GPP,1998年底3GPP正式开始工作，并在1999年初进行细致的技术工作，目的是制定规范的第一个版本Release99，该版本于1999年底完成。3GPP为了制定标准，成立了以下技术规范组（TechnicalSpecificationGroup，TSG）：无线接入网（RAN）TSG核心网TSG业务和系统方面的TSG终端TSG,9.63G标准化进程及其演进策略,1标准化组织：（1）3GPP,无线接入网TSG（RANTSG）又被划分为四个不同的工作组：WG1：负责制定物理层（第一层）的相关规范；WG2：负责制定MAC、RRC层（第二、三层）的相关规范；WG3：负责制定体系结构和接口；WG4：负责制定无线性能和射频参数的相关规范2000年期间，原来由ETSI承担的GSM演进工作也转移到了3GPP，为此建立了一个新的TSG：GERAN，负责GPRS和EDGE的标准化工作。,9.63G标准化进程及其演进策略,1标准化组织：（1）3GPP,以ANSI-41核心网为基础，以cdma2000为空中接口制定第三代移动通信标准，并负责在无线接口上定义与GSMMAP核心网相兼容的协议。3GPP2于1999年一月成立，成立之初的参与组织有TIA、ARIB和TTA。,9.63G标准化进程及其演进策略,1标准化组织：（2）3GPP2,3GPP2成立了以下技术规范组，来负责不同的工作:TSG-A负责制定接入网的接口规范TSG-C负责制定cdma2000无线部分的标准TSG-N负责制定ANSI-41核心网以及WIN（无线智能网）的相关规范TSG-P负责无线分组数据网络TSG-R负责制定WCDMA无线接入与ANSI-41核心网接口TSG-S负责系统和业务方面,9.63G标准化进程及其演进策略,1标准化组织：（2）3GPP2,WCDMA标准化进展情况CDMA2000标准化进展情况TD-SCDMA标准化进展情况,9.63G标准化进程及其演进策略,2标准化现状,WCDMA的标准由3GPP推动，目前的协议版本包括：Release99、Release4、Release5以及Release6。Release991999年12月发布；基于GSM的核心网络，确定WCDMA无线传输技术的接口，引入新的无线接入网；目前已经基本冻结Release42001年3月首次发布；特征-TD-SCDMA技术被3GPP接受；Release4在核心网电路域中实现了软交换，即将传统的MSC分离为媒体网关和MSC服务器两个部分，向全IP的核心网迈出了第一步。,9.63G标准化进程及其演进策略,2标准化现状：（1）WCDMA标准化进展情况,Release52002年3月首次发布；全IP核心网的第一个版本；核心网引入了IP多媒体子系统（IMS）；无线接入网定义了采用IP传输的可选方式；无线接口部分支持高速下行分组接入（HSDPA，HighSpeedDownlinkPacketAccess）技术，在5MHz的带宽内可提供最高14.4Mbps的下行数据传输速率。Release6引入了HSUPA（高速上行分组接入）技术，在5MHz的带宽内可提供最高约6Mbps的上行数据传输速率。,9.63G标准化进程及其演进策略,2标准化现状：（1）WCDMA标准化进展情况,CDMA2000由美国电信工业协会制定，实现cdma2000技术体制的正式标准名称为IS-2000；IS-2000向下兼容IS-95系统。TIA/EIA（美国电信工业协会/电子工业协会）与3GPP2主要标准的对照参考表9-4cdma2000有两种工作方式cdma20001x-独立使用一个1.25MHz载波的方式；cdma20003x-将三个1.25MHz载波捆绑在一起使用；当前，国际上的研究重点是cdma20001x的增强型技术1xEV系统cdma20001xEV-DO和cdma20001xEV-DV1xEV-DO通过引入一系列新技术，提高了数据业务的性能；2000年9月，3GPP2通过了cdma20001xEV-DO的标准，协议编号为C.S0024，对应的TIA/EIA标准为IS-856。1xEV-DV同时改善了数据业务和语音业务的性能。,9.63G标准化进程及其演进策略,2标准化现状：（2）CDMA2000标准化进展情况,表9-4TIA/EIA与3GPP2主要标准对照,9.63G标准化进程及其演进策略,2标准化现状：（2）CDMA2000标准化进展情况,截止到目前，cdma2000的标准共有5个版本，分别为：Release0、ReleaseA、ReleaseB、ReleaseC、ReleaseD。Release0由TIA于1999年6月制定完成；规定了cdma2000的空中接口，核心网基于ANSI-41；使用IS-95B的开销信道，并增加了新的业务信道和补充信道，数据速率有很大提高。ReleaseA2000年3月由3GPP2制定完成；增加了新的开销信道以及相应的信令。,9.63G标准化进程及其演进策略,2标准化现状：（2）CDMA2000标准化进展情况,ReleaseB于2002年4月由3GPP2制定完成；ReleaseB做了很少的改动；新增了救援信道（RescueChannel）ReleaseC于2002年5月由3GPP2制定完成；前向链路增加了对EV-DV的支持，提高数据的吞吐量；是一个基于全IP核心网的版本ReleaseD于2004年3月由3GPP2制定完成；在反向链路支持EV-DV，提升反向链路的数据性能,9.63G标准化进程及其演进策略,2标准化现状：（2）CDMA2000标准化进展情况,TD-SCDMA是我国提出的第三代移动通信系统标准。由信息产业部电信科学技术研究院提出，1998年6月提交给ITU，成为3G技术标准候选方案。1999年11月，TD-SCDMA被ITU确定为第三代移动通信系统的5种标准之一。此后TD-SCDMA与3GPP的UTRATDD进行融合，并在1999年10月，被3GPP所采纳，并作为UTRATDD的低码片速率选项。在2001年3月，3GPP正式将TD-SCDMA包含在Release4版本中。,9.63G标准化进程及其演进策略,2标准化现状：（3）TD-SCDMA标准化进展情况,3G系统必须采用演进策略，在现有的2G系统上尽可能的平滑过渡，以保证现有投资和运营商的利益。IS-95的演进方向是cdma2000，GSM的演进方向是基于WCDMA的UMTS系统。在现有2G系统的基础上通过适当的增加一些系统组件和一些适合数据业务的协议，使系统可以较高效率的传送数据业务，如GPRS系统。通常人们将这样的系统称为2.5G，cdma20001x也属于2.5G系统。,9.63G标准化进程及其演进策略,23G系统演进策略,IS-95向cdma2000的演进策略如下图,cdma2000的空中接口与IS-95都是基于CDMA方式。因此IS-95再向cdma2000过渡的过程中，空中接口与核心网都可以比较平滑的过渡。,9.63G标准化进程及其演进策略,23G系统演进策略：（1）CDMA2000演进策略,GSM向UMTS的演进过程图如下：,9.63G标准化进程及其演进策略,23G系统演进策略：（2）UMTS演进策略,GSM系统在向第三代系统演进的过程中，其无线接入网将采用WCDMA标准，与基于TDMA技术的GSM系统相比，这将是一个革命性的变化，只有核心网部分可以比较平滑的过渡。GSM可以先升级到GPRS或EDGE系统，再最终过渡到UMTS。EDGE（EnhancedDataratesforGlobalEvolution），即增强型数据传输的全球演进技术含义：是基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信技术，通常又被人们称为2.75G技术；主要目的：在已有的GSM网络基础上，利用现有的频率资源提供高速的数据业务（可以提供384kbps的广域数据通信服务和大约2Mbps的局域数据通信服务），同时提高网络容量和网络质量。,9.63G标准化进程及其演进策略,23G系统演进策略：（2）UMTS演进策略,WCDMA技术标准cdma2000技术标准TD-SCDMA技术标准,9.73G主要技术标准概述,UMTS系统由UE（用户设备）、UTRAN（陆地无线接入网）以及CN（核心网）组成。核心网部分基于GSM/GPRS的网络进行演进以保持与GSM/GPRS网络的兼容性，核心网可以基于ATM和IP技术，并以全IP的网络结构为发展方向。UTRAN和UE之间的空中接口采用WCDMA的无线接入技术，最高可支持2Mbps的数据速率。WCDMA支持FDD与TDD的工作方式，分别称为UTRAFDD与UTRATDD。,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（1）WCDMA简介,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（2）WCDMA主要参数,系统带宽为5MHz、码片速率为3.84McpsWCDMA在5MHz的带宽内，采用码片速率为3.84Mcps的扩频码进行直接扩频；采用了可变扩频因子和多码连接；增加了多径分集，多径效应引起的信号衰落较小。支持频分双工（FDD）与时分双工（TDD）的工作模式在FDD模式下，上行链路和下行链路分别使用两个独立的5MHz的载波，在TDD模式只使用一个5MHz载波，这个载波在上下行链路之间时分共享。,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（3）特点,支持异步基站操作WCDMA系统不像同步的IS-95系统那样需要使用一个全局时间参考量，不需要使用GPS接收机，使得基站的复杂度有所降低，室内小区和微小区基站的布置变得更简单。支持基于导频信号的相干检测下行链路可以使用公共导频，或者使用用户专用的时分复用导频信号，实现相干解调；使用专用导频信号使得在下行链路使用自适应天线成为可能；WCDMA在上行链路也采用时分复用的导频信号，从而在上行链路实现相干解调，提升反向链路的性能,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（3）特点,支持不同的信道编码：对于不同QoS需求的业务采用不同的信道编码；标准业务仅采用卷积编码；高质量业务在卷积编码的基础上增加RS编码或者采用Turbo编码；而对于特定的业务完全由高层来进行差错控制。功率控制技术WCDMA的上下行链路都支持开环结合快速的闭环功率控制技术；功控速率为1.5KHz支持多用户检测和自适应智能天线,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（3）特点,为了满足上下行数据业务的不对称的需求，提出了一种基于WCDMA的增强型技术，即高速下行分组接入（HSDPA）技术，以实现最高速率可达10Mbps的下行数据传输。HSDPA新增加了用于承载下行链路的用户数据的物理信道：高速下行共享信道（HS-DSCH），以及相应的控制信道。采用以下几项关键技术来保证高速数据业务的可靠传输。自适应调制和编码（AMC）混合自动请求重传（HARQ）快速小区选择（FCS）多输入多输出天线技术（MIMO）,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（4）HSDPA,CDMA技术CDMA技术的WCDMA系统采用宽带CDMA方式,包含了软切换、更软切换、功率控制等技术。从话音业务角度来说,WCDMA系统仍可算是上行受限。从无线网络规划角度而言,WCDMA与GSM有本质的区别。同时,WCDMA具备软容量概念。电路交换以WCDMA系统目前产品化较为成熟的、市场上正在大量部署的R99版本标准来看,CS域采用的仍是基于64K电路交换的MSC架构,所有从UTRAN当中传出的分组话音,必须经适当的编解码转换,变为电路方式通过核心网传送;反之则进行相反的转换。,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（5）关键技术,ATM技术及协议在WCDMA系统标准,尤其是R99和R4的UTRAN中,大量采用了ATM及其相关协议作为二层传送机制和服务质量保证机制,如AAL2话音封装、AAL5信令封装、CAC连接接纳控制机制及PNNI网络信令等。IP承载及应用IP作为目前数据业务事实上的底层承载标准,在WCDMA系统标准中获得了广泛应用。从UTRAN中传出的数据包,通过PS域,可承载于IP,通过SGSN传至GGSN公共数据网。R4及以后的版本,分组话音也可承载于IP。,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（5）关键技术,分组话音技术R4以后,电路域的话音采用了分组而非TDM方式承载,采用了标准的分组话音网关加服务器的分布式网络体系结构,采用H.248作为网关控制协议,同时,相对于64K电路静态交换方式而言,网络规划的复杂程度加大,服务质量保证能力要求提高。传统信令WCDMA系统标准中由于考虑到对GSM核心网设备的向下兼容性,大量保留了传统的信令和协议,如MAP、ISUP等,这些信令对WCDMA系统网络与GSM网络的漫游切换及与PSTN系统的互联至关重要。,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（5）关键技术,WCDMA是全球3G主导标准,迄今为止,全球已发放了112个WCDMA牌照,占ITU3G核心频段(2.1GHz)上所有牌照的95%以上。WCDMA的商用服务已经在日本、欧洲等地展开。WCDMA建网成本低,服务质量高,可提供音频、视频等丰富多彩的多媒体业务,能够给运营商带来真正的收益，因此,WCDMA前景可观。,9.73G主要技术标准概述,1WCDMA技术标准：（6）应用现状与前景,cdma2000的空中接口基于宽带CDMA技术，采用该技术在快速移动环境、步行环境、以及固定位置环境下，均可达到或超过IMT-2000的技术指标要求。cdma2000支持从2G系统的演进，具有以下一些特性：宽松的性能范围：支持从话音到低速数据、到非常高速的分组和电路数据业务；提供多种复合的业务：仅传话音、同时传话音和数据、仅传数据和定位业务；具有先进的多媒体服务质量（QoS）控制能力，支持多路话音、高速分组数据同时传送；与现存的IS-95系统具有无缝的互操作性和切换能力；具有从IS-95系统平滑演进的能力；,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（1）特点,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（2）主要参数,cdma2000实际上的研究重点都是关于cdma20001x，cdma20001x独立使用一个1.25MHz的载波，前反向链路上都使用码片速率为1.2288Mcps的直接序列扩频。与IS-95相比，cdma20001x系统的性能有了很大的提高。从理论分析结果来看，如果用于传送语音业务，cdma20001x系统的总容量是IS95系统的2倍；如果传送数据业务，cdma20001x的系统总容量是IS95系统的3.2倍。Cdma20001x系统承载高速数据业务时，对于速率集1，最高速率可达到153.6Kbps或307.2Kbps；对于速率集2，最高速率可达到230.4Kbps。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（3）cdma20001x与IS-95,与IS-95系统相比，cdma20001x系统有以下技术特点：增加了反向导频信道：可进行相干解调，相应地反向链路容量提高1倍；前向链路采用快速功率控制：采用前向快速功控后，cdma20001x的话音容量约是IS-95的1.52倍。引入了Turbo编码：在cdma20001x中，数据业务信道还可以采用Turbo编码。采用Turbo码，系统的容量比采用卷积码时提高1.6倍。支持传输发射分集：前向链路还可以采用传输发射分集，包括正交发射分集OTD和空时扩展STS，提高了信道的抗衰落能力，改善了前向信道的信号质量,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（3）cdma20001x与IS-95,引入快速寻呼信道：基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令，决定移动台是处于监听寻呼信道状态还是处于低功耗的睡眠状态，极大地减小了移动台的电源消耗，提高了移动台的待机时间；定义新的接入方式增强了MAC功能以支持高效率的高速分组数据业务；为支持MAC对物理层进行了优化：采用了专用控制信道（DCCH）；可变帧长分组数据控制信道操作（如5ms、20ms等）；为支持快速分组数据业务的接入控制采用了增强的寻呼信道和接入信道；支持多种空中接口信令的灵活的信令结构；网络部分引入了分组交换方式，支持移动IP业务。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（3）cdma20001x与IS-95,cdma20001xEV-DO系统通过与语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2.4Mbps，反向链路数据速率最高可达153.6Kbps。cdma20001xEV-DO的射频特性和IS-95以及cdma20001x的射频特性一致，包括：码片速率相同，链路预算相兼容，网络设备和终端设备的射频设计等也相同。cdma20001xEV-DO在前向链路上采用了多项与cdma20001x差别较大的技术。cdma20001xEV-DO系统前向链路的主要特点有：采用动态速率控制；采用快速自适应的调制编码；采用灵活的调度算法；采用快速小区交换,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（4）cdma20001xEV-DO简介,cdma20001xEV-DV的发展：DV即指DataandVoice，意思是系统可同时支持高速分组数据业务和实时业务，在同一载波上传输实时、非实时和混合业务(数据信道与语音信道合一)。2000年年底，形成了两个主要的框架技术提案1xTREME和L3QS。1xTREME由Motorola、Nokia等公司提出；L3NQS最初由LGE、LSI、Lucent、Qualcomm和Samsung提出，后来Nortel也加入进来，改称为L3NQS；这两个技术提案基本思想相似，但具体物理层结构参数有不少差别，如L3NQS采用了16QAM调制，1xTREME的调制最高阶采用了64QAM。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（4）cdma20001xEV-DV简介,cdma20001xEV-DV的发展：经过评估融合，最终3GPP2在2002年5月通过了DV规范，该规范是在IS-2000的基础上，增加了支持高速的前向分组数据信道的内容，版本定为ReleaseC。有关反向链路的规范也于2004年3月由3GPP2制定完成，版本为ReleaseD。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（4）cdma20001xEV-DV简介,cdma20001xEV-DV系统中，前向链路最高速率达3.1Mbps，反向链路最高速率可达1.8Mbps。在DV的前向链路中，话音和低速分组数据仍然使用F-FCH（前向基本信道）和F-SCH（前向辅助信道），仍然采用码分方式，并且进行功率控制。对于传送前向高速分组数据来说，DV中引入了前向分组数据信道（F-PDCH），该信道利用前向链路上除去公共开销和控制信道、F-FCH，F-SCH后剩余的功率和Walsh码资源，进行分组数据传输。对于数据用户，依然进行动态的速率控制。在1xEV-DV系统中基站仍然广播式地发送导频信息，还需要广播Walsh函数信息，为数据传输作准备。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（4）cdma20001xEV-DV特点,系统中的语音用户，需要向基站发送功率控制信息。数据用户与1xEV-DO技术一样，需要向基站报告无线环境情况。EV-DV不再包括选定的数据速率，而是直接向基站报告当前的载波干扰比（C/I）以反映当前的信道质量。基站在收到语音用户和数据用户发送来的信息以后，需要分析无线资源的使用情况，首先将无线资源分配给语音用户，然后将剩余资源分配给数据用户，并用信令通知数据用户。1xEV-DV的这种工作方式与现有的1x系统的兼容性好，应用灵活，容易平滑过渡；同时又充分挖掘了无线资源的潜力，提高了数据传输速率。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（4）cdma20001xEV-DV特点,前向快速功率控制技术。该方法是移动台测量收到业务信道的Eb/Nt,并与门限值比较,根据比较结果,向基站发出调整基站发射功率的指令,功率控制速率可以达到800b/s。这样可以减少基站发射功率、减少总干扰电平,从而降低移动台对信噪比的要求,最终可以增大系统容量。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（5）关键技术,前向快速寻呼信道技术。此技术有两个用途:寻呼或睡眠状态的选择。当移动台处于低功耗睡眠状态时,就可以不必长时间连续监听前向寻呼信道,从而可减少移动台激活时间和节省移动台功耗。配置改变。通过前向快速寻呼信道,基站向移动台发出最近几分钟内的系统参数消息,使移动台根据此新消息作相应设置处理。前向链路发射分集技术采用直接扩频发射分集技术,达到减少发射功率,抵抗瑞利衰落和增大系统容量的目的。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（5）关键技术,反向相干解调。基站利用反向导频信道发出的扩频信号捕获移动台的发射,再用Rake接收机实现相干解调,与IS-95采用非相干解调相比,提高了反向链路性能,降低了移动台发射功率,提高了系统容量。连续的反向空中接口波形在反向链路中,数据采用连续导频,使信道上数据波形连续,此措施可减少外界电磁干扰,改善搜索性能,支持前向功率快速控制以及反向功率控制监控。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（5）关键技术,Turbo码使用。Turbo码具有优异的纠错性能并可降低对发射功率的要求、增加系统容量。由于仅适用于高速率对译码时延要求不高的数据传输业务,因此,在CDMA2000-1X中仅用于前向补充信道和反向补充信道。灵活的帧长。较短帧可以减少时延,但解调性能较低;较长帧可降低对发射功率的要求。为此,CDMA2000-1X支持5ms、10ms、20ms、40ms、80ms和160ms多种帧长,不同类型信道分别支持不同帧长,以改善相应的性能。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（5）关键技术,增强的媒体接入控制（MAC）功能。媒体接入控制功能控制多种业务接入物理层,保证多媒体的实现。它实现话音、分组数据和电路数据业务、同时处理、提供发送、复用和QoS控制、提供接入程序。与IS-95相比,可以满足宽带和更多业务的要求。,9.73G主要技术标准概述,2CDMA2000技术标准：（5）关键技术,工作在TDD方式下，在CDMA的基础上，引入了TDMA的性质，把一帧分成几个时隙，每个时隙可以用作上行或者下行，一个时隙内的用户用不同的码字来区分。TDD系统特别适用于上下行不对称，具有不同数据传输速率的业务；此外其上下行链路由于工作于同一频率，使之便于使用诸如智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（1）简介,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（2）主要参数,时分双工上下行链路共用一个频率；非常适合承载不对称业务；发射机根据接收的信号，就能够知道无线信道的衰落情况。这在一定程度上降低了对功率控制的要求，TD-SCDMA系统上行链路上，可以只采用开环功率控制；TD-SCDMA系统的这个特点也给采用智能天线等关键技术带来了方便。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,上行同步上行链路各终端信号在基站解调器完全同步可以消除多址干扰，提高系统容量，提高频谱利用率同步CDMA的缺点是系统对同步的要求非常严格，上行的同步要求为1/8码片宽度，网络同步要求为5s。系统同步要求在基站有GPS接收机或公共的分布式时钟，增加了系统成本。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,采用智能天线由8个天线单元的同心阵列组成,直径为25cm；同全方向天线相比,它可获得8dB的增益；天线增益的提高也能降低高频放大器(HPA)的线性输出功率,从而显著降低运营成本；应用波束成形技术显著提高了基站的接收灵敏度和发射功率,自适应地对用户进行跟踪定位，使信号在有限的方向区域发送和接收；大大降低了系统内部的干扰和相邻小区间的干扰,从而使系统容量扩大1倍以上。同时,还可以使业务高密度市区和郊区所需基站数目减少。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,采用联合检测技术把所有用户的信号都当作有用信号处理，充分利用各用户信号的用户码、幅度、定时、延迟等信息来联合检测单个用户的信号；从而大幅度降低多径多址干扰，提高频谱效率，并使基站和用户终端的功率控制部分更加简单。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,采用接力切换实现根据用户的方位和距离信息，判断手机用户现在是否移动到应该切换给另一基站的临近区域。如果进入切换区，便可通过基站控制器通知另一基站做好切换准备，达到接力切换的目的。优点接力切换可提高切换成功率，降低切换时对临近基站信道资源的占用。要求基站控制器（BSC）实时获得移动终端的位置信息，并告知移动终端周围同频基站信息，移动终端同时与两个基站建立联系，切换由BSC判定发起，使移动终端由一个小区切换至另一小区。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,采用接力切换：过程用户与节点NodeB1在进行正常通信；当用户需要切换并且网络通过对用户候选小区测量找到了切换目标小区时,网络向用户发送切换命令,用户就与目标小区建立上行同步联系,然后用户在与NodeB1保持信令和业务连接的同时,与NodeB2建立信令连接；当用户与NodeB2信令建立连接之后,用户就删除与NodeB1的业务连接；用户尝试与NodeB2的业务连接,一旦用户与NodeB2的业务连接建立,则进行下一步；用户删除与NodeB1的信令连接,这时用户与NodeB1之间的业务和信令连接全部断开了,而只与NodeB2保持了信令和业务的连接,切换完成。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,采用接力切换：示意图,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,采用动态信道分配（DCA）TD-SCDMA系统采用无线网络控制器（RNC）集中控制的动态信道分配技术,在一定区域内,将几个小区的可用信道资源集中起来,由RNC统一管理,按小区呼叫阻塞率、候选信道使用频率、信道再用距离等诸多因素,将信道动态分配给呼叫用户；下行链路信道分配：基站知道下行链路使用的时隙、码字和相应发射功率。如果移动台检测到干扰情况已完全不同于已有的，移动台可以请求启动一个快速小区内切换程序跳到干扰低的时隙；上行链路的信道分配：基于基站接收的上行链路干扰，分配最低干扰的时隙给移动台作发射信号用。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,综合采用多种多址方式使用了第二代和第三代移动通信中的所有接入技术,包括TDMA、CDMA和SDMA；最主要的创新部分是SDMA；SDMA可以在时域、频域之外用来增加容量和改善性能,SDMA的关键技术就是利用多天线对空间参数进行估计,对下行链路的信号进行空间合成；将CDMA与SDMA技术结合起来也起到了相互补充的作用,尤其是当几个移动用户靠得很近并使得SDMA无法分出时,CDMA就可以很轻松地起到分离作用,而SDMA本身又可以使相互干扰的CDMA用户降至最小；SDMA技术的另一个重要作用是可以大致估算出每个用户的距离和方位,可应用于第三代移动通信用户的定位,并能为越区切换提供参考信息。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（3）技术特点,频谱灵活性和支持蜂窝网的能力TD-SCDMA仅需要1.6MHz的最小带宽。若带宽为5MHz则支持3个载波,在一个地区可组成蜂窝网,支持移动业务,并可通过自动信道分配(DCA)技术提供不对称数据业务。高频谱利用率TD-SCDMA为对称话音业务和不对称数据业务提供的频谱利用率高。换言之,在使用相同频带宽度时,TD-SCDMA可支持多一倍的用户。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（4）优势,在无线基站方面,TD-SCDMA的设备成本低,原因:智能天线能大大地增加接收灵敏度,减少同信道干扰,增加容量,同时,在发射端,也能降低干扰和输出功率。上行同步降低了码道间干扰,提高了CDMA容量,简化了基站硬件,降低了成本。系统兼容支持多种通信接口,由于TD-SCDMA同时满足Iub、A、Gb、Iu、Iur多种接口的要求,因此TD-SCDMA的基站子系统既可作为2G和2.5GGSM基站的扩容,又可作为3G网中的基站子系统,能同时兼顾现在的需求和长远的发展。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（4）优势,相比WCDMA和CDMA2000来说,TD-SCDMA的发展还稍显缓慢,在系统容量、系统覆盖、资源分配、功率控制、数据传输等方面,都无法和WCDMA及CDMA2000这两种标准相比。从技术的风险性角度来看,WCDMA和CDMA2000的基本技术沿用了传统的窄带CDMA技术,而窄带CDMA技术的实用性早已被世界所广泛接受,也经受了实践的检验,因此从某种意义上来说WCDMA和CDMA2000目前仍是3G标准的主流,TD-CDMA标准比较适合运用于目前在GSM上已有较大投入的国家(如我国)来发展第三代移动通信系统。,9.73G主要技术标准概述,3TD-SCDMA技术标准：（5）发展前景,9.73G主要技术标准概述,4三种主要技术标准的比较：（1）技术成熟性,9.73G主要技术标准概述,4三种主要技术标准的比较：（2）频率利用率,9.73G主要技术标准概述,4三种主要技术标准的比较：（3）频率适用性,9.73G主要技术标准概述,4