移动通信技术3G培训资料

1、四川省邮电职业技术学院移动通信技术移动通信技术3G培训资料四川省邮电职业技术学院 本课程的目的本课程的目的l1、了解和熟悉无线和移动通信的基本原理和知识；l2、了解和熟悉第三代移动通信的基本原理和知识。四川省邮电职业技术学院移动通信基本定义移动通信基本定义l移动通信就是通信双方至少有一方在运动状态中进行信息交换，它包括移动用户之间的通信、固定用户与移动用户的通信，概括来说就是 “动中通”。四川省邮电职业技术学院移动通信系统发展史移动通信系统发展史历史回顾历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统，实现了真正意义上的可

2、以随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。1987年，中国首个年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成商用，制式模拟移动电话系统建成商用，之后之后AMPS也曾被引入中国。也曾被引入中国。主要标准：主要标准：美国的AMPS、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS主要特点主要特点： 用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段 调制方式：FM 业务的种类单一，主要是话音业务 系统的保密性较差 频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户 容量之间的矛盾十分突出四川省邮电职业技术学院

3、移动通信系统发展史移动通信系统发展史历史回顾历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统欧洲的GSM（Global System for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国的第一个全数字移动电话年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了国电信和中国联通都采用了GSM。主要特点主要特点： 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等 FDMA/TDMA 频谱利用率高，系统容量

4、大 便于实现通信安全保密四川省邮电职业技术学院移动通信系统发展史移动通信系统发展史历史回顾历史回顾：1995年，美国的高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北美等国家和地区投入使用，用户反映良好。CDMA系统的主要特点系统的主要特点： 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四川省邮电职业技术学院移动通信系统发展简史移动通信系统发展简史第三代移动通信系统第三代移动通信系统l第三代移动和个人通信系统需要有更大的系统容

5、量第三代移动和个人通信系统需要有更大的系统容量和更灵活的高速率、多速率数据的传输，除了语音和更灵活的高速率、多速率数据的传输，除了语音和数据传输外，还能传送高达和数据传输外，还能传送高达2Mbits的高质量的的高质量的活动图像。活动图像。l 最具代表性的最具代表性的IMT-2000技术标准，其中所涉及的技术标准，其中所涉及的CDMA技 术 司 以 分 为 三 类 ：技 术 司 以 分 为 三 类 ： WCDMA技 术 ，技 术 ，cdma2000技术，技术，TD-SCDMA技术。技术。四川省邮电职业技术学院移动通信系统发展史移动通信系统发展史3G的主要特点的主要特点：v 支持移动多媒体业务支持

6、移动多媒体业务v 宽带宽带CDMA技术技术v 高频谱效率高频谱效率v FDMA/TDMA/CDMAv 从电路交换到分组交换从电路交换到分组交换v 从媒体从媒体(media) 到到 多媒体多媒体(Multi-media)v 高保密性高保密性v 全球范围无缝漫游系统全球范围无缝漫游系统v 微蜂窝结构微蜂窝结构 主流技术主流技术：v WCDMAv cdma2000v TD-SCDMA 四川省邮电职业技术学院蜂窝移动通信的发展蜂窝移动通信的发展模拟系统模拟系统GSMWCDMAIS-95cdma2000TD-SCDMAGPRS四川省邮电职业技术学院多址技术多址技术l多址技术：在移动通信系统中，有许多用户

7、都要同时通过同一个基站和其他用户进行通信，因而，必须对不同用户和基站发出的信号赋予不同特征，使基站能从众多用户台的信号中区分出是哪一个用户台发出来的信号，而各用户台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的信号。l多址方式的基本类型有三种，即频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。四川省邮电职业技术学院多址技术多址技术分类分类：频分多址 (FDMA)-按频道划分用户，频带独享，时间共享时分多址 (TDMA)-按时隙划分用户，时隙独享，频率共享码分多址 (CDMA)-按码型划分用户，时隙/频率共享空分多址 (SDMA)-按空间角度划分用户，频率/时隙/码型共享四川省邮电

8、职业技术学院频分多址（频分多址（FDMA）含义含义：每个用户占用一个频率用户识别用户识别：频道号特点特点：简单，容易实现，适用于模拟和数字信号以频率复用为基础，以频带划分各种小区需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置基站由多部不同载波频率的发射机同时工作不适宜大容量系统使用应用：应用：模拟/数字蜂窝移动通信系统PowerFrequencyTimeFDMA四川省邮电职业技术学院时分多址（时分多址（TDMA）含义含义：每个用户占用一个时隙用户识别用户识别：时隙特点特点：以频率复用为基础，小区内

9、以时隙区分用户每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置系统要求严格的系统定时同步是时隙受限和干扰受限系统TDD模式下，上下型信道信息可以共享应用：应用：GSM系统：（上行 890915MHZ，下行935960MHZ） 频点间隔 200KHZ 每个频道8个时隙FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA四川省邮电职业技术学院信道间隔：信道间隔： 200kHz1710178518051880双工距离双工距离 : 95 MHz890915935960双工距离双工距离 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 :GSM系统采用了系统采用了FDMA、TDMA混合方式：混合方式：F

10、DDTDMA GSM系统频率资源系统频率资源四川省邮电职业技术学院多址技术多址技术码分多址（码分多址（CDMA) l 在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。四川省邮电职业技术学院码分多址（码分多址（CDMA）FrequencyCDMAPowerTime含义含义：每个用户使用一个码型，频率/时间共享用户识别用户识别：码型特点特点：每个基站只需一个射频系统每个码传输一路数字信号每个用户共享时间和频率是一个多址干扰受限系统需要严格的功率控制需要定时同步软容量、软切换，系统容量大抗衰落、抗多径能力

11、强应用：应用：IS-95 CDMA系统、cdma2000系统、WCDMA系统四川省邮电职业技术学院空分多址（空分多址（SDMA）依靠智能天线实现依靠智能天线实现四川省邮电职业技术学院蜂窝移动通信的基本概念蜂窝移动通信的基本概念v 蜂窝系统蜂窝系统-“-“小区制小区制”系统系统 - - 将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密 度在度在1-10km1-10km左右左右, ,在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。 - “- “频率复用频率复用”的概念的概

12、念 - - 特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等时间长，辐射小等 - - 问题：系统复杂，越区切换，漫游，位置登记；更新和管理以及系统鉴权等问题：系统复杂，越区切换，漫游，位置登记；更新和管理以及系统鉴权等v 蜂窝分类蜂窝分类 - - 宏蜂窝宏蜂窝 (Macro-cell) 2-20km(Macro-cell) 2-20km - - 微蜂窝微蜂窝 (Micro-cell) 0.4(Micro-cell) 0.42 km2 km - - 微微蜂窝微微蜂窝 (Pico-cell)

13、 400m(Pico-cell) 区群内每个小区使用不同的频率区群内每个小区使用不同的频率-区群的形状能够无缝覆盖整个区域区群的形状能够无缝覆盖整个区域 -区群间同频小区的距离保持相等区群间同频小区的距离保持相等l无线区群的几种形状无线区群的几种形状四川省邮电职业技术学院频率复用和同信道干扰频率复用和同信道干扰定向天线顶点激励定向天线顶点激励的同信道干扰的同信道干扰四川省邮电职业技术学院扇区的裂变扇区的裂变Sector-1Sector-2Sector-3Sector-4Sector-5Sector-6Sector-1Sector-3Sector-2G = 3 x 0.85 = 2.55G =

14、6 x 0.85 = 5.1* 扇区的重叠按 15 %记四川省邮电职业技术学院移动通信网络结构移动通信网络结构Radio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRad

15、io towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerRadio towerVLRVLRAbisPSTNEDCHAAbisA四川省邮电职业技术学院位置管理位置管理lWhy：移动用户的位置变化，为了将一个呼叫传送到移动用户，必须有一个位置管理系统来跟踪用户的位置变化l位置管理：位置管理：原籍位置寄存器和访问位置寄存器l位置管理的任务：位置管理的任务：位置登记和呼叫传递l位置更新：位置更新：解决移动台发现位置变化后及时报告它的当前位置l寻呼寻呼：如何有效的确定用户在哪个小区l位置管理涉及到网络的处理能力和通信能力位置管理涉及到网络的处理能力和通信能

16、力l目的目的：以尽可能小的处理能力和附加业务量，来最快的确定用户位置四川省邮电职业技术学院鉴权和安全鉴权和安全lGSM信号通过空中传播信号通过空中传播1xEV-DO;1X-1xEV-DV2001200019981995IS-95AIS-95BCDMA2000 1XRelease 0/AEV DV Rel.C2004EV DO Rel.0 及增强及增强EV DO Rel.AEV DV Rel.D四川省邮电职业技术学院CDMA系统接口系统接口MSC/VLRGMSC HLR/AuCPDSN PSTNGPRS IP骨干网SS7 SCPBSSHAA1/A2BSSAPSCCPMTPPhysical lay

17、erIP backbone networkA10/A11A11 signalingUDPIPLink layerPhysical layerA10 serviceGREIPLink layerPhysical layerCN四川省邮电职业技术学院TD-SCDMA中国的中国的TD-SCDMA提案完全符合并超出提案完全符合并超出ITU的最低要求的最低要求验证了验证了TD-SCDMA技术的优势，如技术的优势，如:由于采用智能天线和同步由于采用智能天线和同步CDMA技术，所以容量大技术，所以容量大成本低成本低适合非对称数据的传输适合非对称数据的传输频段使用灵活频段使用灵活TD-SCDMA技术的评估结果

18、技术的评估结果四川省邮电职业技术学院TD-SCDMA的标准化情况的标准化情况l1998年11月TG8/1伦敦会议明确TD-SCDMA符合IMT-2000要求，适应于所有环境应用。l1999年3月完成TD-SCDMA关键参数l1999年4月成立中国无线通信标准研究组(CWTS)，组织国内几十个单位共同制定移动通信标准；l1999年10月完成提交到ITU的TD-SCDMA无线接口技术规范；l1999年11月TG8/1会议通过TD-CDMA作为RSPC建议CDMA TDD一个标准(5.3节)l2000年5月ITU-R RA-2000正式批准RKEY(M.1455)和RSPC建议(M.1457)四川省

19、邮电职业技术学院TD-SCDMA在在3GPP的标准化的标准化l中国在ITU一直倡导TDD的融合l1999年初主办多次TDD融合专题研讨会，并开始向3GPP提交文稿；l1999年5月CWTS加入3GPP；l1999年9月运营者融合组织(OHG)包括TD-SCDMA的两种码片速率的CDMA TDD方式；l1999年10月TD-SCDMA正式开始在3GPP的标准化；四川省邮电职业技术学院TD-SCDMA在在3GPP的标准化的标准化l1999年底基本接受保留两个TDD优势，明确标准化计划，即2000年6月完成技术报告计划；R00完成标准化；l3GPP在Release 4，即2001年3月完成低码片速率

20、(TD-SCDMA)的标准化工作；l核心网分为基于GSM/GPRS(R99、R4)和全IP(R5)两个阶段。四川省邮电职业技术学院TDD和和FDDFDD 适合于大区制的全国系统 适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等 TDD 适合于高密度用户地区： 适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务 能提供成本低廉的设备四川省邮电职业技术学院IMT2000的的CDMA TDD标准概况标准概况两种CDMA TDD RTT： TD-SCDMA和UTRA TDD 两种TDD方案的异同： 项目TD-SCDMAUTRA TDD 带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps 帧结构7时隙/5ms15时隙/10ms 智能天线使用难使用 多用户检测 使用使用 软件无线电 全面使用 部分使 切换接力切换硬切换 相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、TDX、ODMA等等 设计思想：全面满足IMT2000要求室内