《移动通信概论》课件-移动通信课件-第8章

新一代移动通信信息科学与技术学院授课人：xxx第八章第三代移动通信系统内容提要8.1第三代移动通信系统概述8.2

WCDMA系统8.3

CDMA2000系统8.4TD-SCDMA系统1-28.1第三代移动通信系统概述20世纪80年代末到90年代初，第二代移动通信系统刚刚出现，只实现了区域内制式的统一，覆盖范围只局限于城市地区。用户此时希望有一种能够能够提供真正意义的全球覆盖，提供更宽带宽、更灵活的业务，并且终端能够在不同的网络间无缝漫游的系统。第三代移动通信系统正是在这个背景下应运而生。1-38.1第三代移动通信系统概述

第三代移动通信系统的特点主要是：(1)具有全球性漫游能力。第三代移动通信系统尽可能地缩小了几个主流无线接口间的差别，为进一步实现多频率多模式多用途终端设备打下了坚实基础；（2）终端设备类型灵活多样，包括普通语音终端、与笔记本电脑相结合的上网本、人体数据监测终端、室内定位终端等；（3）能够提供质量更佳的语音和数据业务，具有宽频高速的数据传输能力，新一代的鉴权和加密算法能够提供更强的保密能力；（4）可以同时传输语音、短信息、数据和图像，支持大数据量的多媒体业务。1-48.1第三代移动通信系统概述实现第三代移动通信系统的关键技术：（1）初始同步与Rake多径分集接收技术；（2）高效信道编译码技术；（3）智能天线技术；（4）多用户检测技术。1-58.2

WCDMA系统

WCDMA是一种直接序列码分多址技术，信息被扩展成3.84MHz的带宽，然后在5MHz的带宽内进行传递。

WCDMA的主要技术指标如下：

基站同步方式：支持异步和同步的基站运行；

信号带宽：5MHz；

码片速率：3.84Mc/s；

发射分集方式：TSTD、STTD、FBTD；

信道编码：卷积码、Turbo码；

调制方式：QPSK；

功率控制：上下行闭环、开环功率控制；

解调方式：导频辅助的相干解调；

语音编码：AMR。1-68.2

WCDMA系统

WCDMA系统的无线接口分层如下图所示：1-78.2

WCDMA系统

无线资源控制层位于无线接口的第三层，它主要处理UE和UTRAN的第三层控制平面之间的信令，包括处理连接管理功能、无线承载控制功能、RRC连接移动性管理和测量功能。媒体接入控制层屏蔽了物理介质的特征，为高层提供了使用物理介质的手段。高层以逻辑信道的形式传输信息，媒体接入控制层完成传输信息的有关变换，以传输信道的形式将信息发向物理层。物理层是OSI参考模型的最底层，它支持在物理介质上传输比特流所需的操作。物理层与层2的媒体接入控制层和层3的无线资源控制层相连。1-88.2

WCDMA系统物理层的数据处理过程如下图所示：1-98.2

WCDMA系统物理层技术的实现如下图所示：1-108.2

WCDMA系统

WCDMA系统的信道分为逻辑信道、传输信道和物理信道。

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而分为控制信道和业务信道两大类。

传输信道是无线接口第二层和物理层的接口，是物理层对MAC层提供的服务，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用信息而分为专用传输信道和公共传输信道两大类。

物理信道是各种信息在无线接口传输时的最终体现形式，每一种使用特定的载波频率、扩频码、载波相对相位和相对时间的信道都可以理解为一类特定的物理信道。1-118.2

WCDMA系统传输信道的分类如下图所示：1-128.2

WCDMA系统物理信道的分类如下图所示：1-138.2

WCDMA系统

为保证高层的信息数据在无线信道上可靠传输，需对来自MAC层和高层的数据流进行编码和复用后在无线链路上发送，并且将无线链路上接收到的数据进行解码和解复用再送给MAC层和高层。

编码和复用功能模块的数据以传送块集合的形式传输，在每个传送时间间隔（TTI）传输一次，传送时间间隔可以是10ms、20ms、40ms或80ms。

编码和复用的过程包括。给每个传送块加循环冗余校验（CRC）、传送块级联和码块分割、信道编码、速率匹配、插入非连续传输（DTX）指示比特、交织、无线帧分段、传输信道复用、物理信道分段、映射到物理信道。1-148.3

CDMA2000系统

CDMA2000是基于IS-95CDMA的第三代移动通信标准，它可以提供144kb/s以上速率的数据业务，而且增加了辅助信道，可以对一个用户承载多个数据流，为支持各种多媒体分组业务打下了基础。

CDMA2000的前向信道和反向信道均采用码片速率为1.2288Mc/s的单载波直接序列扩频方式，可方便地与IS-95后向兼容，实现平滑过渡。

CDMA2000在无线接口功能上有了很大增强，软切换方面将原来的固定门限变为相对门限，增加了灵活性。1-158.3

CDMA2000系统

CDMA2000的反向信道结构如下图所示：1-168.3

CDMA2000系统

CDMA2000的前向信道结构如下图所示：1-178.3

CDMA2000系统

CDMA2000系统的基本工作过程如下：

用户通过移动台发起一个呼叫，生成初始化消息；

基站在收到初始化消息后，开始准备建立业务信道，基站组成信道指配消息，通过寻呼信道发送给移动台；

移动台根据该消息所指示的信道信息开始尝试接收基站发送的前向空业务信道数据；

在接收到连续正确帧后，移动台开始尝试建立相对应的反向业务信道，首先发送业务的前导；

探测到反向业务信道前导数据后，基站认为前向和反向业务信道链路基本建立，生成基站证实指令消息，并通过前向业务信道发送给移动台；1-188.3

CDMA2000系统

移动台收到该消息后，开始发送反向空业务信道数据；

基站接着生成业务选择响应指令消息，并通过前向业务信道发送给移动台；

移动台根据收到的业务选择开始处理基本业务信道和其他相应的信道，并发送相应的业务连接完成消息；

在移动台和基站间交流振铃和去振铃等消息后，用户即可进入对话状态。1-198.4TD-SCDMA系统

TD-SCDMA是我国提出的3G标准。TD-SCDMA系统采用时分双工、TDMA/CDMA/SDMA多址方式，基于同步CDMA、智能天线、多用户检测、正交可变扩频系数等新技术，工作于2010-2025MHz。其主要优势在于：上、下行对称，利于使用智能天线、多用户检测、CDMA等新技术，可高效率满足不对称业务的需要，可简化硬件、降低成本和价格，利用不对称频谱资源大大提高频谱使用率。

TD-SCDMA以10ms为一个帧时间单位，由于使用智能天线技术，需要随时掌握用户终端的位置，因此TD-SCDMA进一步将每个帧分为了两个5ms的子帧，从而缩短了每一次上、下行周期的时间，能在尽量短的时间内完成对用户的的定位。TD-SCDMA的每个子帧结构如下页图所示。1-208.4TD-SCDMA系统

TD-SCDMA是我国提出的3G标准。TD-SCDMA系统采用时分双工、TDMA/CDMA/SDMA多址方式，基于同步CDMA、智能天线、多用户检测、正交可变扩频系数等新技术，工作于2010-2025MHz。其主要优势在于：上、下行对称，利于使用智能天线、多用户检测、CDMA等新技术，可高效率满足不对称业务的需要，可简化硬件、降低成本和价格，利用不对称频谱资源大大提高频谱使用率。

TD-SCDMA以10ms为一个帧时间单位，由于使用智能天线技术，需要随时掌握用户终端的位置，因此TD-SCDMA进一步将每个帧分为了两个5ms的子帧，从而缩短了每一次上、下行周期的时间，能在尽量短的时间内完成对用户的的定位。TD-SCDMA的每个子帧结构如下页图所示。1-218.4TD-SCDMA系统1-228.4TD-SCDMA系统

一个TD-SCDMA子帧分为7个普通时隙（TS0-TS6）、1个下行导频时隙（DwPTS）、1个上行导频时隙（UpPTS）和1个保护周期（GP）。TS0必须是下行时隙，TS1一般情况下是上行时隙。对于TD-SCDMA，由于其帧结构为波束赋形的应用而优化，在每一个子帧里都有专门用于上行同步和小区搜索的UpPTS和DwPTS。每个DwPTS包括32chip的GP和64chip的SYNC，其中SYNC是一个正交码组序列，共有32种，分配给不同的小区，用于小区搜索。UpPTS包括128chip的SYNC1和32chip的GP，其中SYNC1是一个正交码组序列，共有256种，按一定算法随机分配给不同的用户，用于在随机访问程序中向基站发送物理信道的同步信息。1-238.4TD-SCDMA系统

TD-SCDMA的小区搜索分为以下四步：第一步，下行导频时隙搜索；第二步，扰码和基本训练序列识别；第三步，实现复帧同步；第四步，读广播信道。1-24本章小结

3