第三代移动通信(3G)简介

1、第三代移动通信系统第三代移动通信系统(3G)(3G) 第三部分第三部分 宽带无线技术比较宽带无线技术比较第二部分第二部分 第三代移动通信系统简第三代移动通信系统简 第一部分第一部分 移动通信发展简史移动通信发展简史第三代移动通信系统第三代移动通信系统 第四部分第四部分 年度中国通信业大盘点年度中国通信业大盘点 第五部分第五部分 发展抉择及就业建议发展抉择及就业建议第三代移动通信系统第三代移动通信系统1. 1. 导论导论 1.1 1.1 移动通信系统的发展演化移动通信系统的发展演化 1.2 1.2 第二代移动通信系统及其发展第二代移动通信系统及其发展, , 并向第三代网络的兼容与过渡并向第三代网

2、络的兼容与过渡 1.3 1.3 第三代移动通信系统第三代移动通信系统3G3G 1.1 1.1 移动通信系统的发展演化移动通信系统的发展演化 自从1897年马可尼的实验证明了运动中无线通信的可应用性，人们就开始了对未来的移动通信孜孜不倦的探索。 早期成功应用的移动通信系统可追溯到20 世纪30年代美国的警用车载系统，该系统方便快捷,到30年代中期全美警察部门安装了大约5000个无线接收装置。这一阶段的特点是工作频率较低，工作在短波频段上。 第二次世界大战期间使得通信技术及其制造业有了长足的发展。1946年，贝尔实验室推出了第一种大区制的公众移动电话服务。在美国圣路易斯建立了世界上第一个公用汽车电

3、话网，被称为“城市系统”。 从40年代中期至60年代初期，在西德、法国等国 家随后陆续发展了公用移动电话系统；其间完成 了从专用网向公用移动网的过渡，采用人工接续 的方式解决了移动电话系统与公用市话之间的接 续问题，这时的通信网的容量较小。 60年代中期至70年代后期，主要是改进和完善移动通信系统的性能，包括直接拨号、自动选择无线信道等。同时解决了自动接入公用电话网的问题，这时的系统都采用大区制，选择的频段和容量都较以往有了很大的提高。 随着大规模集成电路技术和计算机技术的迅猛发展，解决了困扰移动通信的终端小型化和系统设计等关键问题，移动通信系统进入蓬勃发展阶段。 美国贝尔实验室（bell l

4、ab）提出了小区制的蜂窝式移动通信系统的解决方案。在1978年，开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统，这是第一种真正意义上的随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。它结合频率复用技术，可在整个服务覆盖区域内实现自动接入公用电话网，与以前的系统相比确有更大的容量和更好的话音质量，可以说，蜂窝化的系统设计方案解决了公用移动通信系统的大容量要求和频谱资源受限的矛盾。 到80年代中期，欧洲和日本也纷纷建立了自己的蜂窝移动通信网，主要代表有：英国的ETACS(European Total Access Communication System)系统；法国的450

5、系统，北欧国家的NMT-450（Nordic Mobile Telephone-450）系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成并投入商用。 这些系统都是FDMA（频分多址接入）频分双工模 拟制式系统，被称为第一代蜂窝移动通信系统。尽管模拟蜂窝系统取得了巨大的成功，但是在实际的使用过程中也暴露出一些问题：% 模拟系统存在保密性较差。% 频谱效率较低，有限的频谱资源和快速发展的用 户容量的矛盾十分突出；% 业务种类单一，只有话音业务；% 模拟系统存在同频干扰和互调干扰； 1.2 1.2 第二代移动通信系统及其发展，第二代移动通信系统及其发展， 并向第三代网络的兼容与过渡并向第三

6、代网络的兼容与过渡 90年代初，使用数字传输技术的第二代移动通信系统被引入。GSM，PDC（Personal Digital Cellular）,IS-136(D-AMPS)和IS-95(CDMA)是其中投入使用的几个系统，前三个是TDMA（时分多址接入）系统；l第二代移动通信系统提供的业务包括话音和低 速率的数据业务、更高的频谱效率、更好的数据业务以及更先进的漫游。1.2.1 GSM1.2.1 GSM的发展的发展 二十世纪年代中期，欧洲人采用类似空中客车的战略，联合起来研制泛欧洲的移动通信标准，提高竞争优势。1992年，正式GSM商用系统在欧洲投入使用。 由于拥有更大的容量和良好的服务质量，

7、很快GSM网就遍布欧洲，取代了模拟制式的网络。在欧洲大陆的成功运营，使得GSM向全世界扩展，夺取了大部分的蜂窝网络的市场份额。 欧洲的爱立信（Ericsson），诺基亚（Nokia）等凭借GSM的优异表现而成为新的移动通信巨人，与美国的MOTOROLA并驾齐驱。 1993年，我国首个全数字移动电话（GSM）系统建成开通。现在中国大陆主要使用的网络为GSM系统。中国是世界上移动通信发展最快的国家；同时也是移动用户数最多的国家。中国移动成为世界上用户数量最多的运营商。1.2.2 CDMA1.2.2 CDMA 1992年，美国的一个名不见经传的Qualcomm（高通）公司向CTIA（Cellular

8、 Telecom Industry Association）提出了CDMA码分多址的数字蜂窝通信系统的建议和标准。 IS-95是兼容AMPS模拟制式的双模标准。因为当时在美国第一代模拟系统AMPS的网络非常发达，市场占有率很高。 1993年，该建议被CTIA和TIA（Telecom Industry Association）批准为IS-95标准。CDMACDMA概念简介概念简介CDMA-Code Division Multiple Access CDMA给每个用户分配一个唯一的码序列（扩频码），对承载信息的信号进行编码。知道该码序列用户的接收机对收到的信号进行解码，并恢复出原始数据。 由于码序

9、列的带宽远大于所承载信息的信号的带宽，编码过程扩展了信号的频谱，所以也称为扩频调制。 CDMA通常也称扩频多址(Spread Spectrum Multiplex Access-SSMA)，信号频谱扩展给予CDMA以多址能力。1 1所传信号的带宽必须远大于信息的带宽所传信号的带宽必须远大于信息的带宽2 2所产生的射频信号的带宽与所传信息无关所产生的射频信号的带宽与所传信息无关扩频调制技术有扩频调制技术有两条基本要求：两条基本要求：多址方式多址方式CDMA的主要优点：1. 抗多径衰落6. 可多址复用和任意选址5. 保密性强3. 软切换2. 系统容量大-软容量4. 抗干扰能力强（抗窄带干扰、抗噪声

10、干扰和抗人为干抗）由于以上的优点使得由于以上的优点使得CDMACDMA系统在系统在移动通信领域的应用倍受青睐。移动通信领域的应用倍受青睐。以以IS-95IS-95为标准的为标准的CDMACDMA商用系统已商用系统已在北美、香港、韩国、中国等国在北美、香港、韩国、中国等国家和地区投入使用，而韩国则拥家和地区投入使用，而韩国则拥有有CDMACDMA最大用户群。最大用户群。1.2.3 US-TDMA 1.2.3 US-TDMA （IS-54/IS-136IS-54/IS-136） 1989年，TIA/CTIA选择了兼容FDMA的TDMA技术。IS-54是带有一个模拟控制信道的US-TDMA标准；IS

11、-136是只有数字控制信道的US-TDMA标准。现在，IS-136主要分布在北美、南美和亚洲的一些地方，它的市场占有率仅次于GSM系统。1.2.4 PDC1.2.4 PDC PDC-Personal Digital Cellular，90年代初产生于日本，且只在日本使用。和美国的IS-54有很多相似之处。 PDC日本惨痛的教训 由于日本在第二代移动通信系统上采用了自己独立的技术，从表面上看是保护了本国通信厂家的利益，但到后来发现日本这些厂商也失去了大规模进入国际市场的机会，所以日本没有像MOTOROLA、 Ericsson、Nokia、北电（NorTel）、AlcaTel、Siemens等国际

12、通信业的巨头。1.2.5 1.2.5 谈谈谈谈2.5G2.5G，2.75G2.75G的概念的概念 1.2.5.1 回顾一下：第二代（2G）：数字制式，话音业务和低速数据业务，主要有：GSM，CDMA等。第一代（1G）：模拟制式，只有话音业务，主要有：AMPS，TACS等；1.2.5.2 1.2.5.2 何为何为2.5G2.5G？2.75G2.75G？GSM为2G系统，它的演进路线为GPRS2.5GGSM2GEDGE2.75G3GWCDMATD-SCDMAGSMGSM的演进的演进10 10 k k100 100 k k64 64 k k1 1 M M2 2 M M1 1 k k989900010

13、2时间时间速率速率bpsbps9.6SMS14.4EDGEEDGE电路型电路型分组型分组型话音GPRS2.52.5代代IMT-2000IMT-2000WCDMACDMA TDD3 3代代HSCSDHSCSD9703 GPRS（General Packet Radio Service）也叫通用分组无线业务，是GSM phase2阶段引入的内容之一，属于2.5G，是GSM网络向3G演进的第一步：1993年由英国BT Cellnet公司提出。 GPRS有两点重要的意义： 1.在GSM网络中实现了分组交换； 2.将速率提高到100k bit/s以上。 GPRS能够提供比现有GSM网9.6k bit/s

14、更高的数据传输速率，最高理论速率可达170k bit/s，实际速率典型值在14.443.2k bit/s左右。 使用GPRS，在一个小区内，多个用户可共享同一条无线信道，同时进行通信，大大提高了信道的利用率。用户可一直“在线”，但仅在实际传送和接受数据时才占用无线资源。 GPRS给移动用户提供一个连接数据网络的无连接分组接入。GPRS系统结构SGSN（Serving GPRS Support Node）服务GPRS支持节点主要作用：记录移动台的当前处理信息，并在移动台和GGSN之间完成分组数据的发送和接受。GGSN（Gating GPRS Support Node）网关GPRS支持节点主要作用

15、：起网关作用，它可以和多种不同速率网络连接。 CDMA（IS95）为第二代移动通信系统，它的演进路线为：ISIS95A95A（2G2G）ISIS95B95BCDMA2000 1X EVCDMA2000 1X EVDVDV（2.5G2.5G）CDMA 1XCDMA 1X CDMA 2000 1X EVCDMA 2000 1X EVDODO （2.75G2.75G）(3G)(3G) 标标 准准 容量容量(GSM(GSM相比相比) )数据数率数据数率电电路路域域数数据据域域 可用性可用性 IS-95A314.4kb/s X99年IS-95B3115kb/s 99年CDMA 1X6144kb/s 01

16、年 3G（CDMA2000）6 2Mb/s 03年CDMACDMA的演进的演进10 10 k k100 100 k k64 64 k k1 1 M M2 2 M M1 1 k k9899000102时间时间速率速率bpsbpsSMS话音9.614.4电路型电路型分组型分组型IS-95AIS-95A IS-95BIS-95B115.2/64308308/144/144cdma2000-1xcdma2000-1x2.4M/3.1M/1XEV1XEVWCDMAWCDMA? ?cdma2000-3Xcdma2000-3X? ?98032.75G 2.75G 概念概念 EDGE同样充分利用现有GSM资源

17、，保护了对GSM的投资，目前已有大部分设备可继续在EDGE中使用。 EDGE是一种有效提高GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384k bit/s 的数据传输速。 2000年EDGE技术就被加拿大和美国运营商部署。随着3G业务在许多市场被延迟，EDGE商业案件正受到越来越多的关注。 EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution) 是介于2.5G网络GSM/GPRS与3G网络WCDMA之间的 一种过渡型网络，通常也称为2.75G。1.3 1.3 第三代移动通信系统第三代移动通信系统3G3G 为了满足更多更高速率的业务以及更高频谱的要求，同时减

18、少已存在的各大网络之间的不兼容性，一个世界性的标准FPLMTS（Future Public Land Mobile Telephone System）未来公用陆地移动电话系统应运而生，1995年，更名为IMT2000国际移动通信，2000指当时划分给3G的核心频段2000MHZ。1.3.1 3G1.3.1 3G主要特点：主要特点： a.a.全球普及和全球无缝漫游的系统，它将使全球普及和全球无缝漫游的系统，它将使用共同的频段，全球统一标准。用共同的频段，全球统一标准。 b.b.具有支持多媒体业务的能力，应能根据需要，具有支持多媒体业务的能力，应能根据需要，提供带宽。提供带宽。ITUITU规定第三

19、代移动通信无线传输规定第三代移动通信无线传输技术的最低要求中，必须满足以下三种，即：技术的最低要求中，必须满足以下三种，即：1. 1. 快速移动环境，最高速率达快速移动环境，最高速率达144kbit/s144kbit/s；3.3.室内环境，最高速率达室内环境，最高速率达2Mbit/s2Mbit/s。2.2.室外到室内或系统环境，最高速率达室外到室内或系统环境，最高速率达 384kbit/s384kbit/s； g.g.高保密性高保密性 f.f.低成本低成本 e.e.高服务质量高服务质量 d.d.高频谱效率高频谱效率 c.c.经过二代网络向三代网络的过渡、经过二代网络向三代网络的过渡、演进，并应

20、与固网兼容。演进，并应与固网兼容。1.3.2 1.3.2 三大主要三大主要IMT-2000IMT-2000无线传输方案无线传输方案TD-SCDMACDMA2000WCDMA由欧洲、日本提出由美国、韩国提出由中国提出1.3.3 3G系统关键技术系统关键技术1. 初始同步与初始同步与Rake多径分集接收技术多径分集接收技术2. 高效信道编译码技术高效信道编译码技术3. 智能天线技术智能天线技术4. 多用户检测技术多用户检测技术5. 功率控制技术功率控制技术6. 软件无线电技术软件无线电技术 RAKE接收机（接收机（RAKE receiver）一种能分离多径信号并有效合并多径信号能量的最终接收机。

21、IMT-2000的核心频段的核心频段 (MHz)185019001950200020502100215022002250ITU欧洲欧洲美国美国MSSPCSADBTDDBCDCE FAFEMSS保留保留2165 MHz1850190019502000205021002150220022501880 1980 TDDFDDDECTMSS 1885 2025 2010 TDDTDDFDDMSSFDD日本日本MSSFDDMSSFDDPHS2170 FDD2110 2170 MSSMSS保保 留留保保 留留保保 留留FDDWLLFDDWLL中国中国MSS19201980TDDTDDWLL18651880 189519001920194519601980191819802010 2025 19202010 2025 2110 2170 2170 2110 2110 蜂窝蜂窝 蜂窝蜂窝 保保 留留WRC-00确认的确认的IMT-2000频谱频谱信产部颁布信产部颁布3G频