移动通信课件：18次课 第09章 3G-3

1、9-1数字移动通信Digital Mobile CommunicationBTS总体方案设计报告Digital Mobile Communication数字移动通信内容回顾3G技术 多载波、自适应调制编码、多码道传输、OFDM、多天线技术（智能天线，MIMO）9-29-3数字移动通信第九章3G移动通信系统本节讲述的主要内容9.1 3G概述9.2 3G技术9.3 3G网络结构9.4 3G信道结构9.5 3G终端9.6 3G业务9-49.4 3G信道结构一、WCDMA信道结构1逻辑信道主要分为两类，即公共控制信道和专用信道。公共控制信道包括3类：（1）广播控制信道（BCCH）：承载系统和小区的特有

2、信息。（2）寻呼信道（PCH）：在寻呼区向移动台发送消息。（3）前向接入信道（FACH）：在一个小区中从基站向移动台发送消息。专用信道包括2类：（1）专用控制信道（DCCH）：包括两个信道，即独立的专用控制信道（SDCCH）和相关控制信道（ACCH）；（2）专用业务信道（DTCH）：在上行链路和下行链路上进行点到点的数据传输。9-59.4 3G信道结构一、WCDMA信道结构2物理信道9-69.4 3G信道结构二、 cdma2000信道结构1cdma2000逻辑信道一个逻辑信道由3个小写字母加“ch”（channel）组成。在逻辑信道的前面有一个连字符。逻辑信道按以下规则区分：（1）方向（前/反

3、向）（2）携带信息是所有用户共用的还是个别用户专用（3）携带的信息是控制信息还是业务信息9-7第1个字母 第2个字母 第3个字母 最后2个字母 f=Forward d=Dedicated t=Traffic ch r=Reverse c=Common s=Signaling 9.4 3G信道结构二、 cdma2000信道结构2、cdma2000物理信道物理信道的命名由几个大写字母组成。跟逻辑信道一样，第一个字母表示方向（前/反向），其余的是信道名称的首字母缩拼。需要注意的是当信道唯一时，前面的字母通常会省略掉，例如接入信道（ACH）、寻呼信道（PCH）等。9-8信道名称 物理信道F/R-FCH

4、Forward/Reverse Fundamental Channel（前反向基本信道）F/R-DCCHForward/Reverse Dedicated Control Channel（前反向专用控制信道）F/R-SCCHForward/Reverse Supplemental Code Channel（前反向补充码分信道）F/R-SCHForward/Reverse Supplemental Channel（前反向补充信道）F-PCHForward Paging Channel（前向寻呼信道）9.4 3G信道结构二、 cdma2000信道结构前向CDMA信道结构9-99.4 3G信道结构二

5、、 cdma2000信道结构反向CDMA信道结构9-109.4 3G信道结构二、 cdma2000信道结构3、cdma2000逻辑-物理信道映射物理信道是基站和手机间的通路，主要用数字编码和无线传输特性来描述；逻辑信道是手机和基站协议层间的通路，传送的信息按照是单个或多个用户、传输的是信令或数据、传输方向性来分组在不同的逻辑信道上传输。逻辑信道上的信息最终会通过一个或多个物理信道承载传输，逻辑-物理信道之间的对应关系称为“映射”。一个逻辑信道可以永久占用一个物理信道（例如同步信道），或者临时独占一个物理信道；又或者与其它逻辑信道共享物理信道（通过复用）。9-119.4 3G信道结构二、 cdm

6、a2000信道结构3、cdma2000逻辑-物理信道映射9-12物理信道逻辑信道信息F/R-FCHf/r-dsch层3信令消息f/r-dtch用户数据（语音/数据业务）F/R-SCHf/r-dtch用户数据（数据业务）F/R-DCCHf/r-dsch层3信令消息f/r-dtch用户数据（语音/数据业务）F-SYNCf-csch同步信道消息F-CCCHf-csch手机指示消息F-BCCHf-csch广播消息F-PCHf-csch寻呼信道消息（与TIA/EIA-95兼容）R-EACHr-csch手机接入消息R-ACHr-csch手机接入消息（与TIA/EIA-95兼容）9.4 3G信道结构三、 T

7、D-SCDMA信道结构1、物理信道TD-SCDMA的基本物理信道由频率、码字和时隙来决定。其帧结构将10ms的无线帧分成两个5ms子帧，每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙。信道的信息速率与符号速率有关，符号速率由1.28 Mc/s的码片速率和扩频因子（SF）决定，上、下行信道的扩频因子在116之间，因此调制符号速率的变化范围为80.0ks/s1.28Ms/s。9-139.4 3G信道结构三、 TD-SCDMA信道结构9-149.4 3G信道结构三、 TD-SCDMA信道结构1、物理信道TD-SCDMA的物理信道采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧和时隙/码。 时隙用于在时域和码域上区分不同

8、用户信号， 具有TDMA的特性。突发由数据部分、midamble部分和保护间隔组成，持续时间是一个时隙突发的数据部分由信道码和扰码共同扩频。发射机可以同时发射几个突发，在这种情况下，几个突发的数据部分必须使用不同OVSF的信道码，但应使用相同的扰码。midamble码部分必须使用同一个基本midamble码，但可使用不同偏移码（midamble shift） 9-159.4 3G信道结构三、 TD-SCDMA信道结构2、逻辑信道与传输信道逻辑信道：直接承载用户业务；根据承载的是控制平面业务还是用户平面业务分为两大类，即控制信道和业务信道。传输信道：无线接口层2和物理层的接口，是物理层对MAC层

9、提供的服务；根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的公共信息分为专用信道和公共信道两大类。9-169.4 3G信道结构三、 TD-SCDMA信道结构9-17PHY layerMAC layerRLC layer传输信道物理信道逻辑信道L1L29.4 3G信道结构三、 TD-SCDMA信道结构2、逻辑信道与传输信道传输信道是由L1提供给高层的服务，根据在空中接口上如何传输及传输什么特性的数据来定义的。传输信道分为两组：专用信道DCH在这类信道中，UE是通过物理信道来识别。公共信道在这类信道中，当消息是发给某一特定的UE时，需要有内识别信息； 9-189.4 3G信道结构三、 TD-S

10、CDMA信道结构2、逻辑信道与传输信道9-19传输信道物理信道DCH专用物理信道(DPCH)BCH主公共控制物理信道(P-CCPCH)PCH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)FACH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)RACH物理随机接入信道(PRACH)USCH物理上行共享信道 (PUSCH)DSCH物理下行共享信道 (PDSCH)9.4 3G信道结构四、 WiMAX信道结构WiMAX标准物理层支持TDD和FDD两种模式，OFDM物理层支持基于帧的发送。一个帧由下行链路子帧和上行链路子帧组成。一个下行链路子帧仅仅由一个下行物理层PDU组成。一个上行链路子帧包括指配用于初始测距和带宽申请

11、的竞争区间，以及一个或者多个上行链路物理层PDU。每个PDU来自不同的用户SS。9-209.4 3G信道结构四、 WiMAX信道结构9-21TDD模式下OFDM帧结构的示意图9.4 3G信道结构四、 WiMAX信道结构9-22FDD模式下OFDM帧结构的示意图9.5 3G终端3G终端是指用于第3代移动通信网络中的终端。从第1代模拟制式终端到第2代以GSM和CDMA为代表的数字终端，再到现在的第3代移动终端，移动终端逐步发展成为基本电路域业务与多媒体数据业务融合的产物，支持特色分组业务和融合业务成为终端发展的趋势。9-23一、终端分类和模式目前主流的3G终端开发商9-24一、终端分类和模式随着无

12、线网络制式的不断丰富，终端类型也在不断地推陈出新。根据终端支持网络制式的数量，可将终端分为三种类型：单模终端、双模终端和多模终端。单模终端只支持某种单一的网络制式，双模终端可以支持两种网络制式，而多模终端能够支持两种以上的网络制式。9-25一、终端分类和模式从待机模式上，可以分为双模单待机和双模双待机，其中双待机是指在两种网络制式下能够同时工作。从制式上，可以分为3G/2G双模终端(如TD-SCDMA/GSM双模终端、WCDMA/GSM双模终端)和2G/PHS双模终端(如GSM/PHS双模终端)。9-26一、终端分类和模式山寨机随着国内终端市场的发展，“山寨机”也随之浮出水面。“山寨机”顾名思

13、义，即为逃避政府管理，由生产者自行取名，或模仿品牌手机的功能和样式的手机，但其零售价格仅仅是品牌手机的1/31/2。山寨机的IMEI串码、电池串码和包装盒上的串码皆为伪造。9-27一、终端分类和模式山寨机山寨机虽然具有功能全面、待机能力强和价格低廉的特点，但其缺点也是显而易见的。主要体现在：（1）质量无法保证（2）抄袭严重（3）全而不精（4）安全隐患9-28二、终端操作系统3G终端的主流操作系统封闭式操作系统开放式操作系统9-29二、终端操作系统3G终端的主流操作系统（1）封闭式操作系统封闭式操作系统是指那些用户不能装卸任何第三方软件的操作系统。这类操作系统多数直接嵌入在机器的芯片上，采用的是

14、嵌入式处理器。它的优点是占用存储空间小、造价低、耗电量小，缺点是功能简单，而且用户没有任何自由变通的余地。目前手机上封闭式的操作系统绝大多数是Symbian的，但Symbian除拥有封闭式操作系统外，也有开放式操作系统。9-30二、终端操作系统3G终端的主流操作系统（2）开放式操作系统开放式操作系统允许用户随时装卸第三方软件，可以把从网上下载支持该操作系统的软件装上去，还可以随时删除该系统里的任何软件。它的优点是功能丰富，用户可自行升级或装卸软件，缺点是造价高，占用存储空间大，耗电量也大。目前市场上的开放式操作系统主要有：Android、IOS、Windows Mobile、Symbian、L

15、inux和Palm等。9-31三、终端发展趋势1人性化、个性化将成为特点2品质将是用户对终端进一步的追求3多模多频将成为3G终端的发展方向43G终端的功能和价格更接近普通消费者的要求5智能化、多媒体化趋势明显9-329.6 3G业务3G业务的划分没有统一的定义，如果按照用户的生活状态划分，可以将3G业务划分为5大类：通信类、信息类、商务类、娱乐类和应用类。1通信类业务2信息类业务3商务类业务4娱乐类业务5应用类业务9-33一、业务类型划分为5大类通信类：以话音业务为代表，3G的话音质量更好，随着3G技术的发展，更多的媒体形式将引入个人通信类业务（移动可视化电话）。信息类：在3G引入期主要体现为

16、短消息服务，包括新闻信息和定位信息等。在3G业务成长期和成熟期，多媒体消息业务将得到广泛应用，如音频短信和视频短信等。9-34一、业务类型划分为5大类商务类：由手机、掌上电脑和笔记本电脑等移动通信设备与无线上网技术结合所构成的一个电子商务体系。娱乐类：以移动游戏为代表，有可能称为移动产业最大的收入来源。应用类：包括家庭自动化、防火防盗、医疗保健、社会保险、照相摄影以及基于位置的服务等。9-35二、业务合作业务组合、业务捆绑和业务融合业务组合在能力服务层面，把几个各自使用能力服务器的服务组合成一个综合性服务如：用户通过WAP查询附近电影院的最新电影信息，网络首先通过位置服务器查询用户的位置，然后

17、确定用户附近的电影院，并将地图通过短信发送给用户，并可以提示用户选择流媒体的方式进行电影的预览。9-36二、业务合作业务组合、业务捆绑和业务融合业务捆绑体现在计费优惠层面，将多个业务进行捆绑提供套餐业务融合体现在网络层面如，视频电话业务，从网络融合的角度，需要将宽带视频电话、移动视频电话、ISDN视频电话进行融合，使不同的终端能够互通，使业务在不同的网络中融合。9-379.7 3G演进9-38为何提出3G-LTE？第三代移动通信长期演进系统3G Long-Term Evolution System（3G-LTE） 3G系统技术局限：从电路交换起家、数据速率有限、网络结构复杂、业务延时大，等等；

18、 现有3G系统运营不理想； 受WiMAX等技术竞争压力； B3G/4G技术进步； 为了实现向4G平滑过渡，9.7 3G演进9-399.7 3G演进3GPP长期演进（Long Term Evolution，LTE）的提出视为了应对WiMAX的威胁。主要技术特征有：支持成对或者非成对频谱，支持可变带宽支持100km半径的小区覆盖在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps，上行50Mbps的峰值速率改善小区边缘用户的性能降低系统延迟9-409.7 3G演进3GPP长期演进（Long Term Evolution，LTE）的提出视为了应对WiMAX的威胁。主要技术特征有：能够为350km/h高速移

19、动用户提供大于100kbit/s的接入服务最高可支持移动速度为500km/h的终端控制平面容量显著提升，每5MHz支持200个（以上）的Active状态用户与原有2G/3G系统之间存在良好的互联互通及互操作支持离散的频谱分配，支持不同频段上不同大小的频谱汇聚9-419.7 3G演进WCDMA未来演进从WCDMA无线网络的标准R99、R4、R5、R6等版本的演进路线可以看出，WCDMA系统无线网的演进方向为“无线接口向高速传输分组数据发展，无线网络向IP化发展，工作频率向多频段方向发展”。WCDMA标准的演进情况如图所示。9-42GSM/GPRSEDGEWCDMAR99/R4HSDPAR5/R6

20、HSUPAR6HSPA+R7LTER8B3GIMT-Advanced199920002001200220062005200620052007200520099.7 3G演进WCDMA未来演进基础版本演进到HSPA版本，与基础版本相比，容量提高4倍，速率10Mbps以上；HSPA演进到长期演进（LTE），提升下行速率100Mbps，上行50Mbps；HSPA与LTE之间加了E-HSPA（增强型高速数据接入），针对数据服务的增强技术，争取在5M内达到与LTE相同的频谱效率。9-439.7 3G演进cdma2000未来演进目前，cdma2000无线网标准有cdma2000 1x，EV-DO，EV-D

21、V。3x多载波技术从目前看已不是未来的发展方向。 cdma2000标准的演进情况如图所示。9-44cdmaOne：IS-95/A/B1x RTT1999年10月2000年7月/2002年4月2000年10月 cdma2000：Release 01x RTT cdma2000：Release A/B1x RTT cdma2000：Release 01x RTT cdma2000：Release C1x EV-DV cdma2000：Release D1x EV-DV1x EV-DORelease A1x RTT1x EV-DORelease B1x RTTUMB2002年5月2004年3月200

22、4年4月2006年5月1x EV-DORelease C1x RTTLTE9.7 3G演进cdma2000未来演进现有协议版本为Release 0，Release A，Release B，Release C，Release D，更深远的发展标准目前还没有提出来，3GPP2组织也正在研究中。EV-DO Release B获得成功以后，cdma2000的演进方向分为三种路线，一种是LTE，一种是EV-DO Release C，还有一种是UMB，三种路线各有特色。遗憾的是，高通公司已经宣布停止基于cdma2000的UMB研发，使得cdma2000的未来演进存在不确定性。不过，当前的目标是系统能提供更高速的无线速率以及实现全IP的网络结构。9-459.7 3G演进TD-SCDMA未来演进TD-SCDMA标准的演进情况如图所示。9-46TD-SCDMAHSDPATD-SCDMAR4TD-SCDMAHSUPA MBMSTD-SCDMAHSPA+TD-LTE9.7 3G演进TD-SCDMA未来演进随着TD-SCDMA技