【通信导论】第九章 数字移动通信系统

1、第九章数字移动通信系统 9.1 GSM数字移动通信系统1. GSM系统的主要参数频段：935MHz960MHz 基站发、移动台收的频段。 890MHz915MHz 移动台发、基站收的频段。频段宽度：25MHz通信方式：全双工载波间隔：200kHz信道分配：TDMA每载波8时隙，全速信道8个信道总速率：270.83kb/s调制方式：GMSK，调制指数0.3语音编码：RPE-LTP 编码数据速率：9.6kb/s抗干扰：分集接收、跳频技术、交织技术9.1 GSM数字移动通信系统2. GSM系统的特点：具有漫游功能，可以实现国际漫游GSM是数字移动通信系统。除了能提供语音业务外，提供多种业务。较好的抗

2、干扰能力和保密功能。越区切换功能。GSM系统容量大、通话音质好。具有灵活和方便的组网结构。9.1 GSM数字移动通信系统 我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率系统或使用部门上行频率(MHz)下行频率(MHz)中国联通CDMA825835870880中国联通835839880884中国移动GSM室内分布系统885890930935中国移动GSM900890909935954中国联通GSM900909915954960中国移动GSM18001710172018051815中国联通GSM180017451755184018503、GSM系统频率规划大容量移动通信系统均采用小区制，正六边形小区

3、酷似蜂窝，故称为蜂窝移动通信系统。采用了频率复用技术。9.2 GSM数字移动通信系统 一、GSM系统的主要特征及组成 三、GSM数字移动通信的主要技术 二、双频GSM工作频段 四、GPRS系统 五、GSM手机的电路结构1GSM：是Global System for Mobile communication（全球移动通信系统）的简称。它是由欧洲的标准化委员会设计的。80年代到90年代初，TACS系统是欧洲最普遍的模拟蜂窝系统。 一、 GSM系统的主要特征及组成 1988年CEPT（欧洲邮政与电信大会）颁布了GSM标准，也称为泛欧数字蜂窝移动通信标准。 (1) 频带在900MHz附近(GSM900

4、)，或1800MHz附近(DCS1800)，采用中等宽度的频带（200KHz载波间隔）；(2) 8路时分复用；(3) 全双工通信方式；(4) 调制方式：GMSK速率270.83kbit/s，调制指数0.3；(5) 分集接收：跳频217跳/秒，交错信道编码，自适应均衡；(6) 每时隙信道比特率22.8kbit/s；(7) 数字话音传输速率不超过16kbit/s； 2GSM标准只对功能和接口制定了详细规定，其主要特征如下： 数字蜂窝网络系统由三部分组成：移动台、基站系统、交换系统，如图所示。 1移动台（MS）系统中移动台有车载台、便携台和手持台。 移动台设备本身由一个独特的国际移动设备身份号(IM

5、EI)来区别。当移动台被一个用户使用时，它还有一个国际移动用户身份号(IMSI)。图 1 GSM系统的组成 蜂窝移动通信系统的基本结构MSC MSC BS HLR VLR AC MS EIR PSTNMSC 移动交换中心HLR 归属位置寄存器VLR 访问者位置寄存器EIR 设备识别寄存器AC 鉴权中心MS 移动台BS 基地站PSTN 固定公众电信网 OMC 操作维护中心 2基站系统（BSS） 基站系统包含两部分：基站控制器(BSC)和基站收发信机(BTS)。通常交换系统中的一个MSC监控一个或多个BSC，每个BSC控制多个BTS。 国际移动用户身份号可做在一个用户身份模块(SIM)中，这样移动

6、用户可以插入它的身份模块并使用符合系统规范的卡(SIM卡)来驱动移动台。基站控制器是一个高容量的交换机，负责系统与无线信道的切换、无线网络资源管理等。 3交换系统 交换系统由移动业务交换中心(MSC)、原地位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)、设备身份寄存器(EIR)及操作和维护中心(OMC)等组成。 基站收发机包括无线传输所需的各种硬件和软件，如发射机、接收机、天线等。(1)移动交换中心(MSC) 移动交换中心是蜂窝移动通信网络的核心，其主要功能是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。 例如： (1) 系统中信道的管理和分配； (2) 呼叫的处理

7、和控制； (3) 过区切换和漫游的控制； (4) 用户位置信息的登记和管理； (5) 用户号码和移动设备号码的登记和管理； (6) 服务类型的管理和控制； (7) 对用户实施鉴权； (8)为系统中连接别的移动交换中心及其它公用通信网络，提供链路接口。原地位置寄存器是用于管理移动用户的主要数据库。(2)原地位置寄存器(HLR) 寄存器中存储两种类型的数据： (1) 用户信息用户信息中注册有关电信业务、传真业务和补充业务等数据； (2) 位置信息利用位置信息系统能正确地选择路由，将呼叫接通至移动台。 系统将用户数据都存放在原地位置寄存器中，对每一个注册的移动用户分配两个号码，并存储在原地位置寄存器

8、中。分别是： 国际移动用户身份号(IMSI)：在某一个网络中每个用户分配一个用户身份号。 移动台ISDN号(MSISDN)：在PSTN中的ISDN编号。(3)访问位置寄存器(VLR) 访问位置寄存器是用来存储用户来访位置信息的数据库。 如果移动用户由一个访问位置寄存器服务区移动到另外一个访问位置寄存器服务区时，原地位置寄存器在修改该用户的位置信息后，还要通知原来的访问位置寄存器，删除该移动用户的位置信息，以便释放访问位置寄存器。 当一个移动用户漫游到了一个新的移动交换中心区域时，该移动交换中心的访问位置寄存器将向原地位置寄存器查询该用户有关的参数，并给该用户分配一个新的漫游号码(MSRN)。原

9、地位置寄存器也要修改该用户的位置信息，准备为其它用户呼叫此移动用户提供路由信息。(4)鉴权中心(AUC) 鉴权中心是与原地位置寄存器连接在一起的，它为原地位置寄存器提供一个与用户有关的并用于安全方面的鉴别参数和加密密钥。 操作和维护中心的任务是对整个网络进行监控和操作。 设备身份寄存器是存储移动台设备参数的数据库，移动交换中心利用设备身份寄存器来检查用户所使用的移动设备的有效性，防止非法使用未经许可的移动设备入网。 (5)设备身份寄存器(EIR) (6)操作和维护中心(OMC) 二、双频GSM工作频段 双频GSM使用GSM900与DCS1800两个频段。 GSM900频段包括两个25MHz带宽

10、的子频带，即890915MHz以及935960MHz，DCS1800频段包括两个75MHz带宽的子频带，即17101785MHz以及18051880MHz。如图2所示。 GSM900所使用的两个25MHz子频带中，890915MHz频段用于用户到基站的上行传输（反向链路），935960MHz频段用于基站到用户的下行传输（前向链路）。DCS1800频段的两个子带也是一个用于上行，一个用于下行。图2 双频GSM频段分配 在数字蜂窝移动通信中，采用的多址技术有两种：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)。 三、GSM数字移动通信的主要技术在工作频带内，它以载波间隔200KHz进行频分，这样在收、

11、发各为25MHz的频带内，可得到124对信道。然后在每个信道（帧）中又进行时分，分成8个时隙，每个时隙对应的信道称为物理信道。在每个时隙（物理信道）中传输不同的逻辑信道。如图3所示。 1多址技术图3 GSM系统的多址技术 在选择数字调制解调技术时，要考虑到两方面的因数：功率的有效性和频谱的有效性。 对于功率有效的技术，它要求在相对低的载噪比(8.4dB或12dB)的情况下具有低的差错概率（对应于10-4或10-8）。对于频谱有效性，它应能在单位频带内具有高的比特率(2bit/s.Hz)。 GSM数字移动通信系统采用了GMSK调制方式。 2调制技术 根据目的不同，编码可分为信源编码和信道编码两大

12、类。信源编码是为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取的编码。 信源编码的主要任务是改进话音采样和编码算法，以降低信源的基本数码率。 话音编码技术有三类：波形编码、参数编码和混合编码。 3编码技术(1)信源编码 参数编码技术是以发声机制的模型为基础的，如线性预测编码(LPC)、自适应编码(APC)等，它可在低于16kbit/s的情况下，获得较好的话音质量。 波形编码技术是以再现原话音波形为目的的编码技术。当速率在1664kbit/s范围内时，可获得较好的话音质量。但在低于16kbit/s时，将使话音质量迅速降低。 混合编码技术兼有波形编码和参数编码的优点，在816kbit/s的范

13、围内，具有良好的话音质量。GSM数字蜂窝系统就是采用混合编码器规则脉冲激励-长期预测编码(RPE-LTP)。它的比特速率为13kbit/s。 信道编码：是为了提高数字通信的可靠性而采取的编码。它是在数字信号进行射频调制之前进行的。 信道编码的目的在于使信号在接收端能够检查甚至纠正传输期间由各种干扰引起的差错。 信道编码与信源编码的区别：信源编码是为了提高传输效率，减少带宽，所以尽量去减少信源的冗余度，而信道编码是为了检测或纠正差错，采用了增加冗余度的办法，也就是在原来信息码的基础上多加一些码元，按照一定的代数结构或其他相关持性，利用码间的相互关系去判断和纠正差错。 (2)信道编码交织技术就是把

14、信息码在发端加以排列组合，使信息码相互穿插交织后再发送到信道中去。 常用的纠错编码有分组码和卷积码。信道编码的结果是输出一个码字流。对于话音来说，这些码字流字长456比特，即比特率为22.8kbit/s。交织技术的目的就是使成片或突发差错转换成随机差错。 在接收端，进行反交织，恢复成原始的码序列后，就可以按纠正随机错误的编码来进行纠正。 4交织技术交织技术方式:第一次交织第二次交织跳频就是发射信号时载波频率不是固定的，而是不停地跳变。在接收端，本地振荡的频率也必须同步地跳变才能正确接收和解调出有用信号。 数字移动通信中采用跳频信号的目的在于抗多径干扰和抗衰落。 跳频抗多径的原理是：假设到达接收

15、机的信号有两条路径，一条直射波和一条折射波，二者有一定的时延差，在折射波到达接收机时，如果接收机频率已跳到别的频率上了，则它就不会受到迟到的多径信号的干扰了。因此，可以排除多径信号干扰的条件应该是频率跳变的时间间隔要小于多径干扰的时延差。 5跳频技术 跳频抗衰落的原理是：如果相邻跳变的频差足够大，而产生频率选择性衰落是一种窄带现象，频差大的频率在同一时间产生衰落的概率是比较小的，频率跳变到其他频率上时，则可继续保持通信。在TDMA系统中，跳频速率等于每秒传输的帧数。GSM系统中每个时隙长576.9us，8个时隙为一帧，因此帧的长度为4.615ms，每秒跳频为217次。自适应均衡技术也是一种有效

16、的抗多径干扰的方法。所谓均衡，指的是信道均衡，也就是在接收端的信道均衡器中产生与信道特性相反的特性，抵消信道产生的干扰，从而正确的判决和恢复有用信号。均衡器基本原理是一旦能检测到信息符号，它可对未来符号的码间干扰在符号检测前估计出和减去。 在GSM的建议中并未规定采用哪种均衡器，只提出均衡的时延为16us，由各生产厂家自行决定均衡器的结构。 6均衡技术四、GPRS系统 1 GPRS (General Packet Radio Service) ： 也叫通用分组无线业务，与GSM系统相比较有两个重要特点：一是在GSM系统中引入分组交换能力，二是将速率提高到100kbits以上。它是基于GSM的移

17、动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP连接。 GPRS最显著的优点就是能够提供比现有GSM网9.6kbits更高的数据率，可达170kbits。 2.GPRS的优点 GPRS能够提供的传输速率最高可达170kbits，这改变了以往单一的文本形式的数据，各种图片、话音和视频在内的多媒体业务也可实现，如可视电话频点播等，可以进行各种娱乐休闲，如移动聊天、游戏、交友等，或者多媒体业务。 (1)速率高容量大例如当用户访问互联网时，手机就在无线信道上发送和接收数据。若没有数据传送时，手机就进入休眠状态，手机所在的无线信道会让给其他用户使用，但手机与网络之间仍保持着逻辑连接，一旦用户再次访问，手机立即

18、向网络请求无线信道，不像普通拨号上网那样断线后还要重新拨号上网。(2)永远在线(3)收费合理GPRS手机的计费是根据用户传输的数据量而不是上网时间来计算。只要用户不在网络之间传输数据，即使一直“在线”，也无需付费。 GSM手机的电路结构可划分为射频部分和逻辑/音频部分。另外，再加上一些功能电路，就组成了手机的整体电路。五、GSM手机的电路结构图5 GSM手机原理方框图 射频部分一般是指手机电路的模拟射频、中频处理部分，它主要完成接收射频信号到还原成模拟基带信号，以及从模拟基带信号到发射高频信号的整个过程。 1.射频部分 按照各个电路所完成的功能来分，射频部分又可以分为接收电路、发射电路和频率合

19、成电路。接收电路为超外差接收方式，它包括天线开关、接收滤波器、高频放大器、混频器、中频滤波器、中频放大器等等。它将935960MHz（GSM900系统）或者18051880MHz（DCS1800系统）的射频信号经过混频，最后得到中频信号，送入GMSK解调器。 发射电路包括混频器、发射滤波器、功率放大器、功率控制器、天线开关等。它将经GMSK调制出来的信号经过混频，最后变成890915MHz（GSM900系统）或者17101785MHz（DCS1800系统）的射频信号，从天线发射出去。 频率合成电路为接收电路和发射电路的混频电路提供本振频率信号，包括一本振和二本振。通常接收和发射共用一个频率合成

20、器。频率合成电路一般是由锁相环电路来实现，如图6所示。 图6 锁相环电路方框图 逻辑/音频部分可以分为系统逻辑控制和音频信号处理两个部分。它完成对数字信号的处理和对整机工作的管理与控制。 2.逻辑/音频部分 逻辑控制部分是由中央处理器(CPU)和存储器组组成。存储器包括：SRAM（静态随机存储器）、EEPROM（电可刷写只读存储器）、FLASH（闪速只读存储器）。 音频信号处理部分包括接收音频信号处理和发射音频信号处理，一般由专用的音频数字信号处理器通过CPU控制来完成。 发射时，话筒送来的模拟语音信号在音频部分进行PCM编码，得到64kbit/s的数字信号，该信号先进行语音编码、信道编码、交

21、织、加密、GMSK调制，最后得到270kHz的模拟基带信号，送到射频部分进行上变频混频处理。 接收时，音频部分对射频部分送来的模拟基带信号进行GMSK接调、Viterbi均衡器消除码间干扰、解密和去交织，得到22.8kbit/s的数据流，接着进行信道解码，得到13kbit/s的数据流，经过语音解码后，得到64kbit/s的数字信号，最后进行PCM解码，还原模拟语音信号，驱动听筒发声。 功能电路包有以下几种电路： (1)电源电路：它提供手机各个部分电路的工作电源； 3.功能电路部分 (2)时钟电路：包括主时钟13MHz或26MHz，实时时钟32.768kHz； (3)显示电路：通过串行通信，把C

22、PU送来的显示数据进行接收，译码和驱动，最后把结果显示在液晶显示屏上； (4)卡电路：是指SIM卡电路，它也是通过串行通信和CPU之间进行数据交换； 通常手机的射频部分，逻辑音频部分以及电源电路、卡电路做在同一块板上，而键盘、显示屏、照明以及振铃做在另一块板上，两块板之间通过连接座连接在一起。 (6)照明：包括键盘照明灯和显示照明灯； (7)振铃、震动：手机有来电时，发出铃声或产生震动； (5)键盘：手机的各个数字键和功能键，通过行、列矩阵来扫描； 9.3CDMA移动通信系统 一、CDMA系统概述 二、CDMA系统构成一、 CDMA系统概述根据理论计算以及现场试验表明，CDMA系统的信道容量是

23、模拟系统的1020倍，是TDMA系统的4倍。CDMA系统的高容量很大一部分因素是由于它的频率复用系数远远超过其它制式的蜂窝系统，另外一个主要因素是它使用了话音激活和扇区化等技术。 1CDMA系统的主要优点(1) 大容量和软容量 软切换是指当移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。软切换只能在同一频率的信道间进行，因此，模拟系统、TDMA系统不具备这种功能。 由于CDMA系统中采用有效的功率控制和强纠错能力的信道编码，以及多种形式的分集技术，从而使基站和移动台以非常节约的功率发射信号，延长手机电池使用时间，同时获得了优良的话音质量。 (2

24、) 软切换(3) 高质量和低功率工作频率：下行链路的频率为824849MHz，上行链路的频率为869894MHz，一对下行链路频率和上行链路频率的频率间隔为45MHz，带宽1.25MHz。 2主要性能指标码片速率：1.2288Mcs；比特率：速率集1为9.6kbits，速率集2为14.4kbits，IS-95B为115.2kbits；帧长度：20ms；语音编码器：QCELP 8kbits，EVRC 8kbits，ACELP 13kbits；功率控制：上行链路采用开环 + 快速闭环，下行链路采用慢速闭环；扩展码：Walsh + 长m序列。 3CDMA基本原理 在CDMA系统中，不同用户传输的信息

25、是靠各自不同的编码序列来区分的。CDMA的示意图如图6所示，可以看出信号在时间域和频率域是重叠的，用户信号是靠各自不同的编码序列m来区分的。图6 CDMA的示意图 CDMA扩频移动通信系统的原理示意图如图7所示。图7 CDMA扩频通信系统原理示意图 扩频通信中用的伪随机码常常采用m序列，这是因为它具有容易产生和自相关特性优良的优点，所谓自相关是指收发端相同的码型容易辨认，故只有在收发端伪随机序列相位相同时才能恢复发送信号，码分多址技术就是利用了这一点，可以采用不同相位的相同m序列作为多址通信的地址码。由于m序列的自相关特性与长度有关，因此，作为地址码，其长度应尽可能长，以供更多用户使用，同时可

26、以获得更高的处理增益和保密性，但是又不能太长，否则不仅使电路复杂，也不利于快速捕获与跟踪。二、 CDMA系统构成CDMA系统网络结构与一般数字蜂窝移动通信系统的网络结构基本相同，差别主要在于无线信道的构成、相关的无线接口和无线设备、特殊的控制功能等。参见图8。从图可见，CDMA系统由三大部分组成： 基站子系统(BSS)：含基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)； 交换子系统(MSS)：含移动交换中心(MSC)、移动设备识别寄存器(EIR)、 访问用户位置寄存器(VLR)、归属用户位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AUC)、操作维护中(OMC)； 移动台系统(MS)：含手持机和车载台。 图8

27、 CDMA系统网络结构2基站 移动台(MS)是CDMA移动通信系统用户所使用的一种物理装置。它由射频(RF)系统、中频(1P)系统及基带(DB)系统组成，提供用户通往网络系统的无线通道。1移动台 基站(BS)是用于提供其区域用户无线通道的一种物理装置。BS包括三部分：用于发射、接收无线信号的基站收发信机(BTS)；用于基站(BS)控制的基站控制器(BSC)。基站控制器(BSC)的操作可以由交换系统中的操作维护中心(OMC)提供。 是通信所需的物理装置。其区域内的用户，为了初始化移动台(MS)与 目的地的连接，移动交换中心(MSC)呼叫过程、基于时间交换的PCM及移动交换中心(MSC)资源管理都

28、在这里实现，归属管理及与公用电话网(PSTN)或综合业务数字网(ISDN)的互联网络也是通过这里完成。 3移动交换中心4归属寄存器/识别中心 简称HLRAC，存储和管理用户信息，包括用户位置和服务文件。识别数据也存在这里，这是一个寄存用户数据的数据库。HLRAC利用公共信道N7信令直接与MSC互通。5操作维护与管理中心 简称OMC，是用于蜂窝网络日常管理以及为网络工程和规划提供数据库的集中化设备。通常，OMC同时管理移动交换中心(MSC)和基站(BS)，但也可配置为只负责管理由许多基站(BS)构成的无线子系统 。9.4第三代移动通信(简称3G) 一、3G标准化过程 四、3G的三大主流标准介绍

29、三、第三代移动通信系统的组成二、3G的特点与基本特征 3G系统由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成，形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区各种用户密度需求，将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，在提高频率利用率的同时，为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。 一、3G标准化过程13G的发展 满足对高速率数据传输和多媒体业务的需求是推动3G发展的主要动力。第二代移动通信系统主要支持语音业务，仅能提供一般的低速数据业务，速率为9.614.4kbits。改进后的第二代系统能够支持几十kbits到上百kbits的数据业务。而3G最高能够支持2Mbits的速率，并且还在不

30、断地发展，将来能够支持更高的数据速率。图10所示为第二代移动通信系统与3G系统所支持的业务速率。图10 第二代移动通信系统与3G系统支持的业务速率 从图11中可以看出3G系统所支持的从窄带到宽带的不同业务及其所需的信息速率的范围。图11 3G系统可提供的业务及所需的信息速率范围 23G的标准化过程(全球) 早在1985年国际电信联盟(1TU)就提出了3G的概念，同时建立了专门的组织机构进行研究，当时称为未来陆地移动通信系统。这时第二代移动通信技术还没有成熟，CDMA技术尚未出现。 在此后的10年，研究进展比较缓慢。 1996年后，研究工作取得了迅速的进展。首先，ITU于1996年为未来陆地移动

31、通信系统确定了正式名称：IMT-2000，其含义为该系统预期在2000年以后投入使用，工作于2000MHz频带，最高传输数据速率为2000kbits。ITU所定义的IMT-2000系统需要具有如下的目标和要求，以提供各种不同的业务，适应不同的营运机制。 (1) 目标 IMT-2000明确提出了3G的主要目标，即实现移动通信网络全球化、业务综合化和通信个人化，具体包括以下几方面：全球漫游：用户能够以低成本多模式终端在整个系统和全球漫游。适应多种环境：3G应该适应于多层小区结构，如微微小区、微小区、宏小区等，同时将地面移动通信系统和卫星移动通信系统结合在一起。提供多种业务：如高质量语音、可变速率的

32、数据、高分辨率的图像和多媒体业务等。具有较高的频谱利用率和较大的系统容量：为此，系统需要拥有强大的多种用户管理能力、高保密性能和服务质量。统一标准：在全球范围内，系统设计必须保持高度一致。在IMT-2000家族内部，以及IMT-2000与固定通信网络之间的业务要相互兼容。具有较好的经济性能：即网络投资费用，包括网络建设费、系统设备费和用户终端费要尽可能低，并且终端设备体积要小，耗电少，满足通信个人化的要求。 (2) 要求 为支持高速率数据和多媒体业务，在各种条件下所应提供的业务速率为： -室内环境至少2Mbits； -室外步行环境至少384kbits： -室外车载运动中至少144kbits：

33、传输速率能够按需分配。 上下行链路适应于传输不对称业务的需要。 同时，3G系统应能够后向兼容第二代移动通信系统，实现第二代移动通信系统到3G的平滑过渡。4.我国3G发展历程1997年6 月国家八六三通信技术主题在安徽黄山发起了首次规模较大的有关宽带移动通信系统技术研讨会,来自国内外的著名厂商均派代表参加了本次会议。1997 年7 月中国第三代移动通信评估协调组（ChEG）成立。1998 年国家863通信技术组与邮电部第三代移动通信评估协调组联合在香山召开了规模更为庞大的第三代移动通信研讨会。1998 年6 月邮电部电信技术研究院向ITU 提交了自己的第三代移动通信建议标准TDSCDMA。199

34、8 年9 月ChEG完成了对其它国家有关提案的评估(重点针对欧洲WCDMA 和北美cdma2000) 报告，并提交ITU。1998 年11 月，国家第三代移动通信系统研究开发重大项目启动,该项目的主要目标是在2000 年12 月之前，通过自主科研开发拥有一批核心专利技术，建立具有第三代移动通信基本特征的实验系统，为制定我国的第三代移动通信体制标准提出建议。二、3G的特点和基本特征其主要特点概括为:（）全球普及和全球无缝漫游的系统。 第二代移动通信系统一般为区域或国家标准，而第三代移动通信系统是一个在全球范围内覆盖和使用的系统。它将使用共同的频段及全球统一标准。1992 年世界无线电大会在2 G

35、Hz 频段上给FPLMTS 陆地和卫星业务分配了230 MHz 频率, 即1 8852 025 MHz 和2 1102 200 MHz , 其中卫星部分为1 9802 010 MHz 和2 1702 200 MHz。为了统一标准, 1994 年国际电联将FPLMTS 正式改名为国际移动通信系统2000( International Mobile Telecommunication2000 , 简称IMT2000) , 它取意于工作在2 000 MHz 频段, 在2000 年左右商用的全球移动通信系统。（）具有支持多媒体业务的能力，特别是支 持Internet 业务的能力。现有的移动通信系统主要

36、以提供话音业务为主，随着发展一般也仅能提供100kb/ s200kb/ s 的数据业务， GSM演进到最高阶段的速率能力为384kb/ s。而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的改进。它应能支持话音分组数据及多媒体业务；应能根据需要，提供所需带宽。ITU 规定的第三代移动通信无线传输技术的最低要求中，必须满足以下三种环境的要求，即：快速移动环境，最高速率达144kb/ s ；室外到室内或步行环境，最高速率达384kb/ s ；室内环境，最高速率达2Mb/ s。二、3G特点和基本特征（）便于过渡、演进。由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相当规模，所以第三代的网络一定要能在第二代网络

37、的基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容。（）高频谱效率。（）高服务质量。（）低成本。（）高保密性。二、3G特点和基本特征三、第三代移动通信的系统组成IMT-2000 系统构成见下图 ，它主要有四个功能子系统构成，即核心网（CN）、无线接入网（RAN）、移动台（MT）和用户识别模块（UIM）组成。分别对应于GSM 系统的交换子系统（ SSS）、基站子系统（BSS）、移动台（MS）和SIM 卡。另外ITU定义了4 个标准接口，即：网络与网络接口(NNI) ：由于ITU 在网络部分采用了“家族概念”，因而此接口是指不同家族成员之间的标准接口，是保证互通和漫游的关键接口。无线接入网与核心网之间的接

38、口（RAN-CN），对应于GSM 系统的A 接口。无线接口(UNI)用户识别模块和移动台之间的接口（UIM-MT）第三代移动通信系统的分层结构物理层：它由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。链路层：它由媒体接收控制（MAC）子层和链路接入控制（LAC）子层组成：MAC 子层根据LAC 子层不同业务实体的要求对物理层资源进行管理与控制，并负责提供LAC 子层业务实体所需的QoS 级别。LAC 子层负责与物理层相对独立的链路管理与控制，并负责提供MAC 子层所不能提供的更高级别的QoS控制,这种控制可以通过ARQ 等方式来实现，以满足来自更高层业务实体的传输可靠性。高层：它集OSI 模型中的网络

39、层，传输层，会话层，表达层和应用层为一体。高层实体主要负责各种业务的呼叫信令处理，话音业务（包括电路类型和分组类型）和数据业务（包括IP 业务，电路和分组数据，短消息等）的控制与处理等。 以美国为代表的北美电信标准化组织向ITU提出的3G方案称为CDMA2000，其核心是由高通、朗讯、摩托罗拉和北电等公司联合提出的宽带CDMAone技术。CMDA2000信号带宽为1.25MHz，码片速率1.2288Mchips；采用单载波直接序列扩频CDMA多址接人方式；帧长20ms；调制方式为QPSK(下行)和BPSK(上行)；CDMA2000的容量是IS-95A系统的两倍，可支持2Mbits以上速率的数据

40、传输；兼容IS-95AB。 四、3G的三大主流标准介绍 1. CDMA2000标准 2. WCDMA标准 由欧洲和日本提出，它的核心网络基于GSMGPRS的演进，充分考虑了与GSM系统的互操作性和对GSM核心网络的兼容性。WCDMA的信号带宽为5MHz；码片速率为3.84Mchips；采用单载波直接序列扩频CDMA多址接人方式；帧长10ms；调制方式为QPSK(下行)和BPSK(上行)。3. TD-SCDMA标准 是我国通信发展史上第一个具有完全自主知识产权的国际标准，TDSCDMA系统的信号带宽为1.6MHz；码片速率为1.28Mchips；单载波直接序列扩频时分多址+同步CDMA多址接入；

41、帧长10ms；调制方式为下行QPSK、上行BPSK；内环、外环功率控制，控制速率200次s。 WCDMA、CDMA2000、TDSCDMA这3种3G标准的比较见表1。 表1 WCDMA、CDMA2000、TDSCDMA 3种3G标准的比较表五、三个技术标准的比较 WCDMA、CDMA2000与TDSCDMA都属于宽带CDMA技术。宽带CDMA进一步拓展了标准的CDMA概念，在一个相对更宽的频带上扩展信号，从而减少由多径和衰减带来的传播问题，具有更大的容量，可以根据不同的需要使用不同的带宽，具有较强的抗衰落能力与抗干扰能力，支持多路同步通话或数据传输，且兼容现有设备。WCDMA、CDMA2000

42、与TD-SCDMA都能在静止状态下提供2Mbit/s的数据传输速率，但三者的一些关键技术仍存在着较大的差别，性能上也有所不同。 1、双工模式WCDMA与CDMA2000都是采用FDD（频分数字双工）模式，TD-SCDMA采用TDD（时分数字双工）模式。FDD是将上行（发送）和下行（接收）的传输使用分离的两个对称频带的双工模式，需要成对的频率，通过频率来区分上、下行，对于对称业务（如语音）能充分利用上下行的频谱，但对于非对称的分组交换数据业务（如互联网）时，由于上行负载低，频谱利用率则大大降低。TDD是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式，根据时间来区分上、下行并进行切换，物理层的时隙被分为

43、上、下行两部分，不需要成对的频率，上下行链路业务共享同一信道，可以不平均分配，特别适用于非对称的分组交换数据业务（如互联网）。WCDMA与CDMA2000能够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通信，而TD-SCDMA只能支持移动终端在时速120公里左右时的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及铁路等高速移动的环境中处于劣势。五、三个技术标准的比较 2、 码片速率与载波带宽WCDMA(FDD-DS)采用直接序列扩频方式，其码片速率为3.84Mchip/s。CDMA20001x与CDMA20003x的区别在于载波数量不同，CDMA20001x为单载波，码片速率为1.2288Mchip/s，CDMA20003x为三载波，其码片速率为1.228833.6864Mchip/s。TD-SCDMA的码片速率为1.28Mchip/s。码片速率高能有效地利用频率选择性分集以及空间的接收和发射分集，可以有效地解决多径问题和衰落问题，WCDMA在这方面最具优势。载波带宽方面，WCDMA采用了直接序列扩谱技术，具有5MHz的载波带宽。CD