移动通信概述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/7/19,#,客户服务部,2024/9/23,1,移动通信概述,2012,2024/9/23,2,目录,第一章 移动通信的发展简史,第二章 几种移动通信制式概述,第三章 数字网络结构,第四章 无线传播特性的分析,第五章 天线系统概述,第六章,移动通信发展趋势,附录一 几种常用的天线,2024/9/23,3,第一章,移动通信的发展简史,本章要求和目的：,要求：,了解根据蜂窝系统的设计目标比较与传统和蜂窝系统的差异,了解蜂窝系统从模拟转化到数字系统所作的各项努力和发展阶段,着重了解,GSM,系统技术的发展历史、背景和主要技术指标,目的,：为理解第二章数字蜂窝系统打基础,2024/9/23,4,第一章,移动通信的发展简史,1897,年，,M.G.,马克尼所完成的无线通信实验， 宣告了移动通信的诞生,2024/9/23,5,第一章,移动通信的发展简史,一、移动通信的发展轨迹,第一阶段从本世纪初到,40,年代，为早期发展阶段,第二阶段从,40,年代中期到,60,年代初期,第三阶段从,60,年代中期到,70,年代中期,2024/9/23,6,第一章,移动通信的发展简史,第四阶段从,70,年代中期到,80,年代中期，这是移动通信蓬勃发展时期,2024/9/23,7,第一章,移动通信的发展简史,第五阶段从,80,年代中期开始。这是数字移动通信系统发展和成熟时期,2024/9/23,8,第一章,移动通信的发展简史,二、,蜂窝（移动通信）系统产生的背景和历史,2024/9/23,9,第一章,移动通信的发展简史,三、,GSM,数字蜂窝移动通信,1,、,GSM,产生的背景,自,1981,年以来，蜂窝系统用户量的增长速度与无线射频频谱之间的矛盾激化,世界发达国家的最具有代表性和比较成熟的制式：,泛欧的,GSM,美国的,ADC,（常称,D-AMPS,）,日本的,JDC,（现称,PDC,）,2024/9/23,10,第一章,移动通信的发展简史,2,、,GSM,发展的历程,1982,年,成立了,“,移动通信特别小组,”,（,GSM,）,1985,年,GSM,提出了系统的基本要求,1986,年,在巴黎对八大建设系统进行了现场实验,1987,年,选定数字,TDMA,、,RPE-LTP,话音编码、,GMSK,1988,年,达成,GSM,谅解备忘录（,MOU,）,1989,年,GSM,标准生效,1991,年,GSM,系统正式在欧洲问世，网络开通运行,1992,年,我国在嘉兴建立和开通第一个,GSM,系统,2024/9/23,11,第一章,移动通信的发展简史,3,、,GSM,数字蜂窝系统的基本特点,特色,依据,ETSI,制定的,GSM TS,主要特点,兼容性、抗干扰、灵活性与扩容、使用标准化开放式接口、增加了安全性和保密性、灵活的切换处理、兼容,ISDN,、具有广泛的业务,工作频段,GSM900,：,890915MHZ(,上行），,935960MHZ,（下行）,DCS1800,：,17101785MHZ(,上行），,18051880MHZ,（下行）,2024/9/23,12,第二章 几种移动通信制式概述,本章要求和目的：,要求：,了解三种移动通信制式的简单原因,了解三种移动通信系统的优缺点,着重了解,GSM,系统的工作频段,目的：,承接第一章的理论，对数字蜂窝系统展开更进一步介绍，着重介绍,GSM,的,TDMA,制式,2024/9/23,13,第二章 几种移动通信制式概述,一、数字移动通信主要技术概述,移动通信,-,数字化、综合化、智能化、宽带化和个人化发展,引入了许多数字技术,-,多址联接技术、话音编码、数字信号不失真传输、窄带数字调制、移动无线信道、信道编码、交织技术、分集接收等,2024/9/23,14,第二章 几种移动通信制式概述,二、多址技术,频分多址（,FDMA,）,时分多址（,TDMA,）,码分多址,(CDMA),2024/9/23,15,第二章 几种移动通信制式概述,系统特性,每载波单路,连续传输,带宽较窄,传输速率低,共用设备成本高,移动台不需要均衡和复杂的成帧与同步,多频道信号互调干扰严重,频率利用率低，容量小,2024/9/23,16,第二章 几种移动通信制式概述,频分多址,2024/9/23,17,第二章 几种移动通信制式概述,系统特性,每载波多路,突发脉冲序列传输,传输速率和自适应均衡,传输开销大,对于不断进展的新技术是开放的,基站设备的成本降低,移动台较复杂,抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大,2024/9/23,18,第二章 几种移动通信制式概述,时分多址,2024/9/23,19,第二章 几种移动通信制式概述,系统特性,话音激活持续期的利用,用扇形天线来提高容量,柔性容量,无需频率管理或分配,软越区切换,更适合于衰落信道,不需要均衡器,与窄带用户共享频带,适合于微小区和建筑物内部的通信,设备简单,2024/9/23,20,第二章 几种移动通信制式概述,码分多址,2024/9/23,21,第三章 数字网络结构,本章要求和目的：,要求：,了解,GSM,系统组成及特点,了解,PLMN,业务网络组成和信令网络组成，以及,GSM,网络结构,了解无线蜂窝的概念和无线蜂窝结构,目的：,从移动通信发展史到整体技术情况介绍，这一章着重介绍,GSM,系统网络结构和无线蜂窝网概念提出,2024/9/23,22,第三章 数字网络结构,一、数字蜂窝移动网络组成及各部分功能,交换子系统（,NSS,）,系统,基站子系统,（,BSS,）,操作和维护子系统（,OAM,）,移动台（,MS),2024/9/23,23,数字网络结构图示,数字网络结构,移动台,移动台,基站,基站,移动业务交换中心,设备识别寄存器,本地用户位置寄存器,外来用户位置寄存器,鉴权中心,操作和维护中心,移动业务交换中心,公用电话交换网,公共数据网,无线接口,A,接口,与固定网络的接口,第三章 数字网络结构,2024/9/23,24,典型,GSM,网络结构,第三章 数字网络结构,MSC,VLR,HLR,AUC,EIR,EC,IWF,XC,OMC,R,BSS,OMC,S,MS,PSTN,BSC,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,MS,CBC,2024/9/23,25,第三章 数字网络结构,移动业务交换中心,(MSC),归属,位置,寄存,器,(HLR),交换,子,系统,访问位置寄存器（,VLR,）,鉴权中心（,AUC,）,设备,识别寄存,器,(EIR),2024/9/23,26,第三章 数字网络结构,基站子系统：变码器（,XCDR,）,基站控制器（,BSC,）,基站（,BTS,）,2024/9/23,27,第三章 数字网络结构,典型的,GSM,频率复用模式,6,43,复用模式,1,5,2,9,1,5,2,6,10,9,10,7,3,8,4,7,11,3,11,4,8,12,12,2,6,10,3,7,11,4,8,12,1,5,9,2,6,10,1,5,9,4,8,12,3,7,11,2024/9/23,28,OMC,功能结构,安全管理,配置管理,统计管理,故障管理,事件,/,告警,管理,人机接口,操作,系统,通信管理,管理,第三章 数字网络结构,操作与维护中心,2024/9/23,29,第三章 数字网络结构,移动台设备,移动台,用户识别卡（,SIM,）,2024/9/23,30,移动本地网的网络结构,二、网络结构,、,移动业务本地网的网络结构,MSC/VLR,MSC/VLR,LS,TS3,TS1,LS,HLR,TS2,LS,第三章 数字网络结构,长途编号区,2,长途编号区,3,长途编号区,1,2024/9/23,31,省内数字公用陆地蜂窝移动通信网,、省内数字公用陆地蜂窝移动通信网,省内二级汇接中心,HLR,TMSC/VLR,TMSC/VLR,MSC/VLR,MSC/VLR,MSC/VLR,第三章 数字网络结构,2024/9/23,32,、全国数字公用陆地蜂窝移动通信网的网络结构,一级汇接中心,二级汇接中心,移动端局,基站,第三章 数字网络结构,PSTN,PLMN,PSTN,2024/9/23,33,第三章 数字网络结构,通信网,LE,SP,SP,SP,No.7,信令网,HLR,VLR,TE,TE,MSC,BS,MSC,BS,信令网结构（,a,）,三、信令网结构,信令网结构（,a,）,2024/9/23,34,第三章 数字网络结构,信令网结构（,b,）,通信网,LE,No.7,信令网,TE,TE,SP,SP,SP,HLR,VLR,MSC,BS,VLR,MSC,BS,信令网结构（,b,）,2024/9/23,35,第三章 数字网络结构,信令网结构（,c,）,SP,SP,SP,SP,No.7,信令网,LE,通信网,HLR,VLR,MSC,BS,HLR,VLR,MSC,BS,HLR,VLR,MSC,BS,TE,TE,信令网结构（,c,）,2024/9/23,36,第三章 数字网络结构,大区、省市信令网的转接点结构,LSTP,LSTP,HSTP,HSTP,一级信号转换点,（大区）,二级信号转换点,（省、市）,四级电话网,大区、省市信令网的转接点结构,C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8,2024/9/23,37,第三章 数字网络结构,三、蜂窝网络结构,蜂窝结构的拟合,2024/9/23,38,第三章 数字网络结构,有,12,个小区组成的频率复用区簇,A2,C3,B1,A1,B2,D1,B2,A1,D2,A2,C1,B3,A1,C2,A3,D2,B1,C3,C2,B1,C3,C2,D2,D2,D3,D1,C3,C1,A1,D3,C1,A3,B3,D3,2024/9/23,39,第四章 无线传播特性的分析,本章目的：,了解无线传播的电波特性,了解无线传播的理论分析方法,2024/9/23,40,第四章 无线传播特性的分析,一、移动环境中的电波传播,1,、概述,具有非常的复杂性：由于移动台的移动性、移动台天线仅离地面,110m,、收信信号强度或传播损耗是具有变动特性的随机量,了解移动环境中的电波传播的特性是蜂窝无线网络设计与优化的基础,2024/9/23,41,第四章 无线传播特性的分析,2,、影响电波传播特性的因素,主要受到以下因素的影响：电波频率、传播距离、天线极化方式、天线高度、地形、地物、地面及各种散射与反射物体的电特性参数、随着时间、季节等多种因素的影响。,如果移动通信的具体环境一旦确定，则电波传播就主要取决于电波传播、传播距离和天线高度与特性,2024/9/23,42,频谱划分,不同的频段内的频率具有不同的传播特性,2024/9/23,43,无线通信使用,UHF,频段,低频段频率资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。,频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。,移动通信系统选择所用频段要综合考虑覆盖效果和容量。,UHF,频段与其他频段相比，在覆盖效果和容量之间折衷的比较好，因此被广泛应用于移动通信领域。,当然，随着人们对移动通信的需求越来越多，需要的容量越来越大，移动通信系统必然要向高频段发展。,频率,传播损耗,绕射损耗,穿透损耗,覆盖距离,绕射能力,建筑物内覆盖效果,携带资源,频率资源,技术难度,低,小,小,大,远,强,好,少,少,小,高,大,大,小,近,弱,差,多,多,大,2024/9/23,44,电磁波的传播,电场,电场,电场,振子,电波传输方向,磁场,磁场,无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。,无线电波的电场方向称为电波的极化方向。,如果电波的电场方向垂直于地面，为垂直极化波,如果电波的电场方向与地面平行，为水平极化波,2024/9/23,45,传播途径,直射波及地面反射波,（最一般的传播形式）,对流层反射波,（传播具有很大的随机性）,山体绕射波,（阴影区域信号来源）,电离层反射波,（超视距通讯途径）,2024/9/23,46,传播途径,建筑物反射波,绕射波,直达波,地面反射波,2024/9/23,47,第四章 无线传播特性的分析,二、为解决移动通信系统的规划设计问题，必须搞清三个问题,1.,无线电信号在移动通信中可能发生的变化以及发生这些变化的原因。,2.,对于特定的无线传输技术，这些变化对传输质量和系统性能有什么影响。,3.,有哪些方法和技术可供用来克服这些不利影响。,2024/9/23,48,第四章 无线传播特性的分析,三、对移动通信进行研究的基本方法,1.,理论分析,2.,现场电波传播测试,3.,计算机模拟,2024/9/23,49,第四章 无线传播特性的分析,四、给出移动环境中电波传播研究的结果的方式,第一：对移动环境中电波传播特性给出某种统计描述。,第二：建立电波传播模型。,50,无线传播环境,电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素：,自然地形（高山、丘陵、平原、水域）,人工建筑的数量、分布、材料特性,该区域植被特征,天气状况,自然和人为的电磁噪声状况,51,无线传播环境,地形结构,开阔区,平滑地形,丘陵地形,山区,人为环境,乡村地区,准郊区,郊区,市区,2024/9/23,52,第四章 无线传播特性的分析,五、无线信号的理论分析,移动通信的传播：总体平均值随距离减弱，但信号电平经历快慢衰落的影响（,距离（自然）衰落,、慢衰落、快衰落）,distance,Variation due to shadowing,Global means,SS at Rx-antenna,Variations due,to Rayleigh fading,53,信号衰落,抗快衰落措施：分集,时间分集,符号交织、检错、纠错编码,空间分集,采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式,频率分集,GSM,通信采用跳频,54,时间色散,起源于反射，主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题。,发射信号来自远离接收天线的物体。,解 决,自适应均衡技术、站址调整,2024/9/23,55,第四章 无线传播特性的分析,无线电波在自由空间的传播是电波传播研究中最基本、最简单的一种。,Txpwr,Txpwr,Distance,覆盖距离,Signal Strength,信号功率,DCS Signal Acceptance Level,DCS,信号干扰水平,GSM Signal Acceptance Level,GSM,信号干扰水平,GSM900,GSM1800 (DCS),6,dB,2024/9/23,56,传播损耗,自由空间传播损耗,Lo=91.48+20lgd, for f=900MHz,Lo=97.48+20lgd, for,f=1800MHz,Lo=99+20lgd, for f=2100MHz,自由空间传播模型适用于具有各向同性传播介质（如真空）的无线环境，是理论模型。该环境在现实中并不存在，但空气介质近似于各向同性介质。,2024/9/23,57,第四章 无线传播特性的分析,基站至移动台的直射波以及地面发射波的两径模型是最简单的传播模型,Mobile,h1,h2,Base,d,2024/9/23,58,传播损耗,准平滑地形及不规则地形传播损耗,准平滑地形,表面起伏平缓，起伏高度小于,等于,20,米的地形,不规则地形,除了准平滑地形之外的其余地形，可按状态分为：丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等,R,T,T,R,2024/9/23,59,传播损耗,其它传播损耗,T,R,T,R,绕射损耗,穿透损耗,地物,损耗,散射损耗,2024/9/23,60,绕射损耗,特点,电磁波在绕射点四处扩散,绕射波覆盖除障碍物外的所有方向,扩散损耗最为严重,计算公式复杂，随不同绕射常数变化,61,建筑物穿透损耗,XdBm,WdBm,穿透损耗,=X-W=B dB,电磁波穿透墙体的反射和折射,室内信号取决于建筑物的穿透损耗,室内窗口处与室内中部信号差别较大,建筑物材质对穿透损耗影响较大,电磁波的入射角对穿透损耗影响较大,62,建筑物穿透损耗,物体阻挡,/,穿透损耗为：,隔墙阻挡：,5,20dB,楼层阻挡：,20dB,室内损耗值是楼层高度的函数，,-1.9dB/,层,家具和其它障碍物的阻挡：,2,15dB,厚玻璃：,6,10dB,火车车厢的穿透损耗为：,15,30dB,电梯的穿透损耗：,30dB,左右,茂密树叶损耗：,10dB,63,反射损耗,地面性质,水面,稻田,田野,城市、山地、森林,等效地面反射系数,0.9,1,0.6,0.8,0.3,0.5,0.1,0.2,反射损耗（,dB,）,0,1,2,4,6,10,14,20,2024/9/23,64,第四章 无线传播特性的分析,无线通信工程上的做法是，在大量场强测试的基础上，经过对数据的分析与统计处理，找出各种地形地物下的传播损耗（或接受信号场强）与距离、频率以及天线高度的关系，给出传播特性的各种图表和计算公式，建立传播预测模型,2024/9/23,65,无线传播模型,常见传播模型,Okumura(,奥村,)/Hata,模型,适用于,900M,宏蜂窝预测,COST231-Hata,模型,适用于,1800M,宏蜂窝预测,COST231 Walfish-Ikegami,模型,适用于,900M,和,1800M,的微蜂窝,Keenan-Motley,模型,适用于室内分布,规划软件,ASSET,的传播模型,适用于,900M,和,1800M,的宏蜂窝,2024/9/23,66,无线传播模型,Okumura-Hata,经验模式,L(,市区）,69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)-s(a),L(,郊区,=64.15+26.16lgf-2lg(f/28),-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2),L(,乡村公路,),=46.38+35.33lgf-lg(f/28),-2.39(lgf),-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2),L(,开阔区,),=28.61+44.49lgf-4.87(lgf),-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2),L(,林区,),=69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2),2024/9/23,67,无线传播模型,应用环境,最低接收功率,备注：手机接收电平,=,天线口功率,-,路径传播损耗,大楼室内,-70dBm,手机灵敏度,-102dBm,，快衰落保护,3dB,，慢衰落保护,7dB,，穿透损耗,16dB,，干扰保护,2dB,，环境噪声,2dB,小卧车内，或市区一般建筑物的一层室内,-80dBm,手机灵敏度,-102dBm,，快衰落保护,3dB,，慢衰落保护,5dB,，穿透损耗,10dB,，干扰保护,2dB,，环境噪声,2dB,室外,-90dBm,手机灵敏度,-102dBm,，快衰落保护,3dB,，慢衰落保护,5dB,，干扰保护,2dB,，环境噪声,2dB,2024/9/23,68,第五章 天线系统概述,本章目的：,了解天线的基本组成,了解天线的特点,了解天线的基本性能和参数,了解天线的各种类型,2024/9/23,69,第五章 天线系统概述,概述,移动蜂窝通信系统的特殊性决定了对天线的特别要求、同时蜂窝系统的双工性要求天线在发射和接收两个方向提供同样的性能,天线可以控制：天线类型、增益、覆盖方向图、可用的驱动天线的功率、简单或复杂的天线配置和天线极化等,天线无法控制因素：小区基站天线间的地理状况、移动台运动速度和方向、天线在移动台上的位置,2024/9/23,70,第五章 天线系统概述,天线设计时考虑的因素,环境,传播,系统,天线,分集,集成结构,增益 带宽 方向图,邻近效应,人体效应,多路径,衰落,延迟,距离,区域,2024/9/23,71,第五章 天线系统概述,一、天线的基本性能和参数,水平方向图波瓣宽度、垂直方向图波瓣宽度,输入阻抗,驻波比,垂直极化和水平极化,功率容限,频带宽度,2024/9/23,72,第五章 天线系统概述,二、,移动通信中使用的各种类型天线,全向天线,在水平方向图上为,360,度的均匀辐射、垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,定向天线,在水平方向图上为一定角度范围辐射（即方向性）、垂直方向图上为有一定宽度的波束,泄漏天线,通过电缆或馈线开缝，发射少量的射频信号，达到覆盖的目的,微蜂窝天线,根据微蜂窝的特性（如覆盖区域小或室内覆盖），它的天线增益较小（一般小于,10DB,），也分全向和定向,2024/9/23,73,第五章 天线系统概述,全向天线,定向天线,移动通信中使用天线,各种类型天线,泄漏电缆,微蜂窝天线,2024/9/23,74,第五章 天线系统概述,三、移动天线产品技术走向,双极化技术,节省空间、方便安装。,电调技术,通过调节振子相位,自适应多波束天线,属智能天线范畴,2024/9/23,75,第六章,移动通信发展趋势,本章目的,：,了解移动通信发展的前景,了解目前列入实施和讨论的,IMT-2000,的状况和发展阶段,2024/9/23,76,第六章,移动通信发展趋势,一、概述,第二代蜂窝移动通信系统在世界范围获得巨大成功，,GSM,截止,1999,年,4,月底，我国的,GSM,网络,覆盖几乎,100%,，目前启动,珠穆朗玛地区覆盖工程,；,09,年中国移动用户突破,5,个亿。,话音仍是第二代移动通信的主流业务,GSM,的标准数据速率,9.6kbps,IMT-2000,标准已基本完善,3G,在各国逐渐成熟,LTE,在不断完善中,2024/9/23,77,第二代移动通信系统：,话音业务（主流）,短消息业务（,SMS,）,低速率数据业务电子邮件（,E-mail,）,语音信箱,第三代移动通信系统：,话音业务,移动接入互联网,电子商务,高速率数据业务移动计算业务,图象及多媒体业务,其它高速数据业务,第六章,移动通信发展趋势,2024/9/23,78,二、,IMT-2000:,所有网络系统及多种移动通信技术融为一体,:,蜂窝系统,无绳系统,卫星通信系统,要求,:,多速率,多环境,多业务,实现特点,:,全球化能力,综合化能力,个人化能力,第六章,移动通信发展趋势,2024/9/23,79,IMT-2000,的目标,全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖,高效的频谱效率,高服务质量、高保密性能,易于,2G,系统演进过渡,提供多媒体业务,车速环境：,144kbps,步行环境：,384kbps,室内环境：,2048kbps,2024/9/23,80,三、,GSM,系统应向第三代移动通信系统平滑过渡,“,家族,”,概念：,尽可能利用第二代系统的基础网络设施和接口协议，能支持第二代系统业务，可实现两代系统的互通、漫游和软切换，并支持现有第二代系统向第三代系统演进发展。,优点：,投资少：充分利用前期对第二代系统的投入,见效快：迅速开展第三代系统业务,ETSI,方案：,（,欧洲电信标准委员会,）,发展标准,IMT-2000 RTT,提案,WCDMA,，采用全新的空中接口技术和工作频段,采取分阶段演进，保留,GSM,空中接口的时隙结构和频段,第六章,移动通信发展趋势,2024/9/23,81,平滑演进：,第一阶段,：,HSCSD,高速电路交换数据,（,High-Speed Circuit-Switched Data,）,GPRS,通用分组无线业务,（,General Packet Radio Service,）,第二阶段：,EDGE,演进增强数据速率,（,Enhanced Data Rate for GSM Evolution GSM,）,第六章,移动通信发展趋势,2024/9/23,82,GSM,系统向第三代系统的演进,第六章,移动通信发展趋势,GSM,9.6kbit/s,GSM,9.6kbit/s,GSM 2+,115kbit/s,EDGE,WCDMA,现有频段,新的频段,GSM,系统向第三代系统的演进,3,G,频谱,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,ITU,Europe,USA,MSS,PCS,A,D,B,B,C,D,C,E,F,A,F,E,MSS,Reserve,Broadcast auxiliary,2165 MHz,1990 MHz,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,1880 MHz,1980 MHz,UMTS,GSM 1800,DECT,MSS,1885 MHz,2025 MHz,2010 MHz,IMT 2000,MSS,UMTS,Japan,MSS,IMT 2000,MSS,IMT 2000,PHS,1895,1918,B,C,1885,A,A,2170 MHz,IMT 2000,2110 MHz,2170 MHz,MSS,MSS,CDMA,TDD,WLL,FDD,WLL,1980,2025MHz,GSM,1800,CDMA,FDD,WLL,1960,1920,1945,China,cellular(1),cellular(2),cellular(2),1805 MHz,1865,1865,1870,1885,1890,1895,1910,1930,1945,1965,1970,1975,中国,3,G,频谱分配（,2002,年,11,月,）,第三代公众移动通信系统的工作频段为：,（一）主要工作频段：,频分双工（,FDD,）方式：,1920,1980MHz,2110,2170MHz,时分双工（,TDD,）方式：,1880,1920MHz,、,2010,2025MHz,（二）补充工作频率：,频分双工（,FDD,）方式：,1755,1785MHz,1850,1880MHz,时分双工（,TDD,）方式：,2300,2400MHz,，与无线电定位业务共用，均为主要业务，共用标准另行制定,（三）卫星移动通信系统工作频段：,1980,2010MHz,2170,2200MHz,3G,的驱动力,日益增长的无线业务需求：许多系统如,D-AMPS,，,GSM,，,PDC,，,PHS,已经超出容量,基本十年一代的移动通讯发展速度,希望在无线网络中引入高速数据和多媒体业务,3G,的业务应用会话型业务,语音业务和可视电话,3G,的业务应用流媒体业务,交通监控,手机看电视,视频点播（,VOD,）,3G,的业务应用交互类业务,在线游戏,定位业务（,LCS,）,网页浏览,3G,的业务应用后台类,业务,图铃下载,数据下载,E_mail,收发,双工技术,频分双工（,FDD,）：以不同频率区分上行和下行,WCDMA,、,cdma2000,使用,FDD,优点：实现简单,缺点：在上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低,时分双工（,TDD,）：以不同时隙区分上行和下行,TD-SCDMA,使用,TDD,多址技术,:,区分不同用户,频率,时间,功率,FDMA,频率,时间,功率,TDMA,功率,时间,CDMA,频率,3G,的核心,-CDMA,技术,3G,体制,WCDMA,核心网络：基于,MAP,无线传输技术：,WCDMA,TD-SCDMA,核心网络：基于,MAP,无线传输技术：,TD-SCDMA,cdma2000,核心网络：基于,ANSI,41,无线传输技术：,cdma2000,CDMA,技术是,3G,的核心,码分多址（,CDMA,）的技术特点,频率,复用,度,1,，,频谱,利用率高，无须频率规划,宽带扩频通信，具有抗干扰强，抗衰落性能好，保密性好的特点,采用了一系列新技术，如软切换、可变速率语音编码器、先进的功率控制、,RAKE,接收机、采用各种分集技术等。,系统的用户容量是软容量，各有利弊,占用带宽较大：对功放要求高（耗电较大）,自干扰系统系统,内用户互相干扰，技术实现难度,大。,3G,技术体制,WCDMA,由标准化组织,3GPP,所制定,cdma2000,体制是基于,IS-95,的标准基础上提出的,3G,标准，目前其标准化工作由,3GPP2,来完成,TD-SCDMA,标准由中国无线通信标准组织,CWTS,提出，目前已经融合到,3GPP,关于,WCDMA-TDD,的相关规范中,无线技术标准的演进趋势,WCDMA,与,TD-SCDMA,的系统组成,系统组成,RNS,无线接入网系统,RNC,CN,Node B n,Node B1,Node B2,UE,UE,UE,Iu,接口,Iub,接口,Uu,接口,RNS,PSTN,和,Internet,等,Iur,接口,核心网络：基于,MAP,UTRAN,cdma2000,的系统结构,核心网络：基于,ANSI-41,3G,的主流标准均使用,CDMA,技术，均满足,ITU-R M.1225,的要求（为什么,3G,都采用,CDMA,技术？）,WCDMA and CDMA2000,并没有本质上的差别,在,3GPP,内,，从,R4,版本开始,TD-SCDMA,与,WCDMA,的,TDD,技术融合,核心网,R99, based on ATM;,R4/R5: IP,空中接口,:,高层信令,包括,Iu,及,Uu,中的,L2/L3,基本物理层技术，包括调制、扩频、信道编码、交织、复接等等。,差别：,WCDMA,及,CDMA2000,基本上是,IS-95,的,技术；而,TD-SCDMA,则是采用时分双工技术的，基于智能天线的同步,CDMA,技术。,3G CDMA,标准的共同点和差别,三种主流,3G,系统技术性能比较,内容,WCDMA,TD_SCDMA,CDMA2000 1X,双工方式,FDD,TDD,FDD,多址方式,CDMA,TDMA+CDMA+SDMA,CDMA,载频间隔,5MHz,（单向）,1.6MHz,1.25MHz,（单向）,码片速率,3.84Mc/s,1.28Mc/s,1.2288Mc/s,每载波时隙数,10,（其中,7,个时隙被用作业务时隙）,无线帧长,10ms,10ms,（分为,2,个,5ms,子帧）,5,，,10,，,20,，,40,，,80ms,基站间同步,不需要,需要（,GPS,或其他方法）,需要（,GPS,）,功率控制,开环快速闭环，步长,1,、,2,或,3dB,开环快速闭环，步长,1,、,2,或,3dB,开环快速闭环，步长,0.5,、,0.25,、,1.0dB,功率控制速度,上、下行,1500Hz,0,200Hz,反向：,800Hz,；前向：快、慢速控制,频率间切换,支持，可用压缩模式进行测量,支持，可用空闲模式进行测量,支持,检测方式,相干解调,联合解调,相干解调,信道估计,公共导频,DwPCH,、,UpPCH,、中间码,前向、反向导频,导频结构,前向：公共导频（主、辅），专用导频符号,后向：专用导频符号,前向：专用导频,DwPCH,、同步偏移,SS,后向：专用导频,UpPCH,前向：公共,/,专用辅助导频,后向：专用辅助导频,编码方式,卷积码（,R=1/2,、,1/3,，,K=9,）、,Turbo,码,卷积码（,R=1/2,、,1/3,，,K=9,）、,Turbo,码,卷积码（,R=1/2,、,1/3,、,3/4,，,K=9,）、,Turbo,码,交织,帧交织,帧交织,块交织,语音编码,AMR,（,4.7512.2kbps,）,AMR,（,4.7512.2kbps,）,可变速率（,8/13kbps,）,扩频方式,单载波宽带直接序列扩频,单载波宽带直接序列扩频,单载波宽带直接序列扩频,扩频码,前向：,OVSF,（信道化）,+Gold,序列,2,18,短码（区分小区）,反向：,OVSF,（信道化）,+Gold,序列,2,41,长码（区分用户）,前向：,OVSF,（信道化）,+PN,序列（区分小区）,反向：,OVSF,（信道化）,+PN,序列（区分用户）,前向：,Walsh,（信道化）,+M,序列,2,15,短码（区分小区）,反向：,Walsh,（信道化）,+M,序列,2,41,-1,长码（区分用户）,三种主流,3G,系统技术性能比较,内容,WCDMA,TD_SCDMA,CDMA2000 1X,扰码,前向：,Gold,序列,2,18,（区分小区）,反向：,Gold,序列,2,41,（区分用户）,前向：,PN,序列（区分小区）,反向：,PN,序列（区分用户）,前向：,M,序列,2,15,（区分小区）,反向：,M,序列,2,41,-1,（区分用户）,扩频因子,4,256,下行：,1,，,16,；上行：,1,，,2,，,4,，,8,，,16,2,64,数据调制,QPSK,（下行）,/BPSK,（上行）,QPSK,和,8PSK,QPSK,（下行）,/HPSK,（上行）,基带滤波,均方根升余弦，滚动系数,0.22,均方根升余弦，滚动系数,0.22,同,IS-95,下行发射分集,支持,支持,支持,上行接收方式,分集接收，,Rake,接收技术,智能天线，联合检测技术,分集接收，,Rake,接收技术,智能天线,有,业务特性,对称,对称和非对称,对称,支持的核心网,GSM-MAP,GSM-MAP,ASNI-41,使用频段,上行：,1920,1980MHz,下行：,2110,2170MHz,补充：,1755,1785MHz/1850,1880MHz,主要：,1880,1920MHz,，,2010,2025MHz,；,补充：,2300,2400MHz,上行：,824,849MHz,下行：,869,894MHz,频率复用系数,1,1,1,是否跳频,否,否,否,切换方式,软切换、硬切换,接力切换、硬切换,软切换、硬切换,频率间切换,支持，可用压缩模式进行测量,支持，可用空闲时隙进行测量,支持,高速移动速度,500km/h,120km/h,500km/h,理论最大覆盖半径,没有明确规定,11km,（由,GP,时隙决定）,由上行搜索窗口决定,呼吸效应,明显,不明显,明显,标准化来源,3GPP,3GPP,3GPP2,标准融合,从,R4,版本开始融合,TD-SCDMA,R4,版本开始与,WCDMA,的,TDD,技术融合,无,WCDMA,的发展历程,GSM,的网络结构,GPRS,的网络结构,UMTS,的网络结构,3GPP R99,的网络结构,3GPP R4,的网络结构,WCDMA,的各子系统的演进,2024/9/23,108,THE END,