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1、5.1 概述,主要内容,第5章 第三代移动通信系统,5.2 WCDMA移动通信系统,5.3 TD-SCDMA移动通信系统,5.4 CDMA2000移动通信系统,5.5 比较,5.6 未来趋势,5.1 概 述,什么是3G？,5.1 概 述,【摄像、拍照、聊天】,【视频监控】,【GPS导航】【联网游戏】,5.1 概 述,3G（3rd Generation)是指第三代移动通信技术。它是将无线通信与互联网等多媒体通信相结合的新一代移动通信技术。能够处理图像、音乐、视频等多种形式的流媒体，能够提供网页浏览、电话会议、电子商务信息等多种服务。,5.1 概 述,5.1.1 3G的发展背景5.1.2 2G向3
2、G协议的演进5.1.3 IMT-2000标准的构成5.1.4 IMT-2000的频谱分配情况,5.1 概 述,5.1.1 3G的发展背景,第三代移动通信的提出第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提出，最初称为FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统），考虑到该系统将于2000年左右进入商用市场，工作的频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故于1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunica-tion-2000）IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称，在欧洲，基于GSM演进的第三代移动通信系
3、统被称为UMTS（通用移动通信系统）。,5.1 概 述,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：64kbps144kbps步行环境：384kbps室内环境：2Mbps,5.1 概 述,目前主流方案：WCDMA由欧洲标准化组织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，目前已经融合到了3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中,5.1 概 述,WCDMA WidebandCD
4、MA，也称为CDMADirectSpread，意为宽频码分多址，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而在GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此WCDMA具有先天的市场优势。,3G技术讲座,CDMA2000 CDMA2000也称为CDMAMultiCarrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA1数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA1结构直接升级
5、到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如WCDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的。,3G技术讲座,TDSCDMA 该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等国际领先技术融于其中，具有在对业务支持灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TDSCDMA标准。,3G技术讲座,3G标准化组织 I
6、TU对3G的研究工作主要由3GPP和3GPP2这两个组织来承担，最初目标是建立ITM-2000系统家族，求同存异，实现不同3G系统上的全球漫游。但是，由于各种利益纠纷，实际上没有实现不同系统互通的理想。,5.1 概 述,3GPP：3rd Generation Partnership Project 第三代合作伙伴计划,5.1 概 述,3G标准化组织,5.1 概 述,3GPP（3G Partnership Project）:该组织是在1998年12月成立的，由欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA和美国的T1五个标准化组织发起，主要是制订以GSM核心网为基础，UTRA(FDD
7、为WCDMA技术，TDD为TD-CDMA技术)为无线接口的第三代技术规范。3GPP2:该组织是于1999年1月成立，由美国TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA四个标准化组织发起，主要是制订以ANSI-41核心网为基础，CDMA2000为无线接口的第三代技术规范。中国无线通信标准研究组（CWTS）于1999年6月在韩国正式签字同时加入3GPP和3GPP2,成为这两个当前主要负责第三代伙伴项目的组织伙伴。,5.1 概 述,IMT-2000无线接口技术与核心网的关系,5.1.2 2G向3G的演进。,5.1 概 述,5.1.3 IMT-2000标准的构成 IMT-2000的标准下的一个完
8、整的移动通信系统，由三个主要部分构成：核心网络（CN）、无线接入网（RAN）和用户终端（UE）。,IMT-2000系统结构图,5.1 概 述,5.1.4 3G频谱分配情况 国际电联对第三代移动通信系统IMT-2000划分了230MHz频率，即上行18852025MHz、下行21102200MHz。,5.1 概 述,5.1 概 述,【我国3G的发展】,3G技术讲座,3G技术讲座,【苹果和中国移动博弈】,PK,【3G人才在就业市场上的机遇与挑战】,3G技术讲座,饱和稀缺,【如何进入3G开发领域】,3G技术讲座,5.2 WCDMA移动通信系统,5.2.1标准化进程5.2.2UMTS网络结构5.2.3
9、无线接口参数,5.2 WCDMA移动通信系统,补充：WCDMA的起源WCDMA主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动，GSM的巨大成功对第三代系统在欧洲的标准化产生重大影响。欧洲于1988年开展RACE（欧洲先进通信技术的研究）程序，并一直延续到1992年6月，它代表了第三代无线研究活动的开始。1992-1995年之间欧洲开始了RACE程序。ACTS（先进通信技术和业务）建立于1995年底，为UMTS（通用移动通信系统）建议了FRAMES（未来无线宽带多址接入系统）方案。在这些早期研究中，对各种不同的接入技术包括TDMA、CDMA、OFDM（正交频分复用）等进行了实验和评估。为WCDMA
10、奠定了技术基础。,5.2 WCDMA移动通信系统,补充：WCDMA的起源1998年12月成立的3GPP极大地推动了WCDMA技术的发展，加快了WCDMA的标准化进程，并最终使WCDMA技术成为ITU批准的国际通信标准。WCDMA有三套技术：分别是WCDMA-FDD、WCDMA-TDD（现称高码片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后现称低码片速率TDD）都是由3GPP开发和维护的规范，这些技术都是以CDMA技术为核心的。WCDMA的三套技术实际上采用的是同一套核心网络规范，不同的无线接入技术。其核心网络的主要特点就是重视从GSM网络向WCDMA网络的演进，这是由于GSM的巨大商业成功造成的，这
11、种演进是以GPRS技术作为中间承接的。,5.2 WCDMA移动通信系统,WCDMA标准规划清晰，制定严谨 WCDMA支持HSDPA技术，顺应未来高速无线数据业务的需求 WCDMA将分阶段引入IP，目标是实现全网的IP化，标准比较完善 WCDMA 2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容,3GPP Rel99,3GPP Rel4,3GPP Rel5,2000/03,2001/03,2002/03,GSM/GPRS核心网WCDMA FDD,电路域IP话音承载电路域CS/MGWTD-SCDMAVoIP QoS是关键,IP实时多媒体HSDPA,3GPP Rel6,2004/06,MBMSMIMO
12、,5.2.1WCDMA核心网标准化进程,WCDMA在R5规范中引入了HSDPA，在R6规范中引入了HSUPA，HS-DPA和HSUPA合称为HSPA。HSDPA（高速下行分组接入）在下行链路上能够实现高达14.4Mbit/s的速率。HSUPA（高速上行分组接入）在上行链路中能够实现高达5.76Mbit/s的速度。MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）是多媒体广播多播业务。MBMS是手机电视业务的技术基石。MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）多入多出技术，它利用多天线来抑制信道衰落。,5.2 WCDMA移动通
13、信系统,5.2.2UMTS网络结构,5.2 WCDMA移动通信系统,UTRAN结构,5.2 WCDMA移动通信系统,WCDMA R99系统基本结构,5.2 WCDMA移动通信系统,5.2 WCDMA移动通信系统,R99网络结构的设计中充分考虑了第二代（2G）/第三代（3G）移动通信系统的兼容，以支持GSMGPRS3G的平滑过渡。因此，在核心网络中，CS域和PS域是并列的。R99中CS域的功能实体包括MSC、VLR、GMSC等。PS域特有的功能实体包括SGSN和GGSN，为用户提供分组数据业务。HLR、AUC、EIR为CS域和PS域共用设备，在无线接入网中可支持GSM的BSS以及UTRAN的RN
14、S。,WCDMA R4系统基本结构,5.2 WCDMA移动通信系统,5.2 WCDMA移动通信系统,R4版本中PS域的功能实体SGSN 和GGSN没有改变，与外界的接口也没有改变。但为了支持全IP网发展需要，R4版本中CS域实体有所变化，如MSC根据需要可分成两个不同的实体：MSC服务器(MSC Server，仅用于处理信令)和电路交换媒体网关(CS-MGW，用于处理用户数据)。MSC服务器和CS-MGW共同完成MSC功能；对应的GMSC也分成GMSC服务器和CS-MGW。分层结构中，R99版本中合设的MSC服务器和媒体网关节点被分为两个独立节点，两个独立节点间以GCP协议互通。分层结构代表了
15、电信网络中连接与控制相分离的趋势，可以提高核心网电路域的系统效率。R4版本的另一个重要特征，是在分组域引入了流媒体业务,PSTN Legacy/External,WCDMA R5系统基本结构,5.2 WCDMA移动通信系统,5.2 WCDMA移动通信系统,R5新增了漫游信令网关(R-SGW)和T-SGW；新增了IP多媒体子系统(IMS)。IP多媒体子系统增强了对多媒体数据业务的控制、管理及服务质量区分。R5版本对系统的架构和特性没有进行大的改进，而是将重点放在了业务控制层面，这反映出在WCDMA网络基本成形后，业务发展已经成为整个系统的关键。,5.2.3无线接口参数信道带宽：5MHz码片速率：
16、3.84Mcps帧长：10ms语音编码：AMR（Adaptive Multi-Rate）上行下行调制：QPSK导频辅助的相干解调快速开环和闭环功率控制：1500Hz切换：软/硬切换支持同步和异步的基站运营,5.2 WCDMA移动通信系统,TD-SCDMA全称是：时分同步码分多址接入系统,Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,5.3 TD-SCDMA移动通信系统,1、TD-SCDMA标准发展历程,5.3 TD-SCDMA移动通信系统,接入方案：DS-CDMA 扩频带宽：1.6MHz双工方式：TDD多址方式：FDMA/TDM
17、A/CDMA码片速率：1.28Mc/s,2、TD-SCDMA基本参数,5.3 TD-SCDMA移动通信系统,TD-SCDMA是TDD和CDMA、TDMA技术的完美结合，它所提供的高性能主要体现在TD-SCDMA有最高的频谱利用率上，通过采用时分、频分、码分以及空分几种多址技术，其频率利用率，系统容量得以大幅度提高。此外，TD-SCDMA还是一种低成本系统。,3、TD-SCDMA优势,5.3 TD-SCDMA移动通信系统,Time Division Duplex Synchronous Code Division Multiplex Access,5.3 TD-SCDMA移动通信系统,所有的物理
18、信道都采用四层结构：系统帧号、无线帧、子帧和时隙/码,4、TD-SCDMA帧结构,5.3 TD-SCDMA移动通信系统,TDD技术 智能天线技术（SA）联合检测技术（JD）动态信道分配（DCA）接力切换技术（BH）,5、TD-SCDMA关键技术,5.3 TD-SCDMA移动通信系统,TDD技术,TDD FDD,PK,智能天线技术,智能天线是一个天线阵列。它由多个天线单元组成，不同天线单元对信号施以不同的权值，然后相加，产生一个输出信号；其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图。如果使用数字信号处理方法在基带进行处理，使得辐射方向图
19、的主瓣自适应地指向用户来波方向，就能达到提高信号的载干比，降低发射功率，提高系统覆盖范围的目的。,智能天线技术,智能天线技术,智能天线技术,联合检测基本概念,基于所有用户的信道化码和信道信息，消除符号间干扰（ISI）和用户间干扰（MAI），从而达到提高用户信号质量的目的。,联合检测技术,信道分配指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中，在多信道共用的情况下，以最有效的频谱利用方式为每个小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道。信道分配方案可分为以下三种：固定信道分配（FCA）动态信道分配（DCA）混合信道分配（HCA）,动态信道分配技术,DCA是TD-SCDMA系统中RRM算法的核心内容之一；
20、TD-SCDMA系统中一条信道是由 频率/时隙/扩频码 的组合唯一确定；DCA主要研究的是信道的分配和重分配的原则；DCA通过系统负荷，干扰，用户空间方向角等测量信息来确定最优的资源分配方案，降低系统干扰，提高系统容量；,动态信道分配技术,切换是指当移动台处于移动状态中通讯从一个基站或信道转移到另一个基站或信道的过程,上、下行链路质量，上、下行链路信号的测量，距离或业务的变化，更优的蜂窝出现，操作和管理的干涉，业务流量情况等,切换原因,切换概念,在蜂窝结构的无线移动通信系统中，当移动台从一个小区移动到另一个小区时，为保持移动用电话不中断通信需要进行的信道切换称为越区切换,越区切换,无线测量、网
21、络判决和系统执行,切换步骤,接力切换技术,不同载频间的硬切换 同一载频下的硬切换（强制性硬切换）系统间硬切换（如与GSM之间）不同模式间硬切换（如FDD与TDD之间）,接力切换技术,而在软切换过程中，UE先建立与Node B2的信令和业务连接之后，再断开与Node B1的信令和业务连接，即UE在某一时刻与2个基站同时保持联系。,接力切换技术,接力切换(Baton Handover)是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。其设计思想是利用智能天线获取UE的位置距离信息，同时使用上行预同步技术，在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换
22、时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。,接力切换技术概念,接力切换技术流程,接力切换技术比较,5.4 CDMA2000移动通信系统,1、标准化进程,2、系统结构,5.4 CDMA2000移动通信系统,(1)载波带宽:1.25*N MHz(可扩展为10/20 MHz)。(2)扩频方式:采用直接扩频或多载波扩频。(3)扩频速率:1.2288 Mchip/s。(4)扩频码长度:可根据无线环境和数据速率而变化。(5)帧长度:20 ms和5 ms。(6)时隙长度(功率控制组):1.25 ms。(7)调制方式:下行QPSK,上行BPSK。(8)功率控制:开环+闭环(功控速率800 bs)。,3、无
23、线接口参数,5.4 CDMA2000移动通信系统,5.5 比 较,技术趋势1-无线宽带广域IP多媒体为主导业务，呈现宽带移动化、移动宽带化,5.6 未来趋势,蜂窝移动(广域网)、宽带无线接入(城域网)和各种短距离无线技术，与各种固定接入共同接入基于IP的同一个核心网络，通过网络的无缝切换，实现无处不在的最佳服务,技术趋势2-向接入多元化、网络一体化、应用综合化,5.6 未来趋势,蜂窝移动技术演进路线,5.6 未来趋势,3GPP LTE,3GPP LTE（Long Term Evolution），又称之为UTRAN LTE。LTE的目标峰值速率为下行100 Mbps，上行50 Mbps。LTE的
24、主要系统目标如下：适用于不同的带宽：1.2520 MHz 支持“paired”和“unpaired”的频谱分配以分组域业务为主要目标降低无线网络时延：U-plan 10 ms,C-plan 100ms频谱效率：下行5 bps/Hz(3 to 4 times Release 6 HSDPA)；上行2.5 bps/Hz(2 to 3 times Release 6 HSUPA)强调后向兼容，同时也考虑与系统性能的折衷（无线接口是全新的技术，网络架构正在研究中）,5.6 未来趋势,AIE：Air Interface Evolution3GPP2 AIE制定的CDMA 2000演进目标相对于cdma2
25、000 1x，提高话音容量增加峰值数据速率和系统容量(长期目标：前向峰值数据速率范围为100Mb/s到1Gb/s、反向峰值速率达到50Mb/s)支持20MHz带宽的分配(以1.25MHz为单位)增加频率效率，减小系统等待时间，更低的终端功耗近期保持后前兼容,3GPP2 AIE,5.6 未来趋势,5.1 概述 5.2 WCDMA移动通信系统5.3 TD-SCDMA移动通信系统5.4 CDMA2000移动通信系统5.5 比较5.6 未来趋势,小 结,1.简述第三代移动通信的主要特点。2.试画出UTRAN的网络结构，并简述各部分功能。2.WCDMA核心网各版本具有哪些特点？3.cdma2000核心网
26、各阶段具有哪些特点？4.WCDMA系统的技术特点有哪些？5.TD-SCDMA系统的技术特点有哪些？6.试画出TD-SCDMA系统物理信道的层次结构。7.试简述联合检测技术的原理。8.cdma2000系统的技术特点有哪些？9.cdma2000 1X针对IS-95系统有哪些主要改进？,习 题,可视电话为用户带来超越语音通信的无穷乐趣 FOMA的可视电话业务采用64k的数字通信技术，可 同时进行多达8人的可视电话会议。DoCoMo已开通和英国(3 UK)及香港(和记电讯)的国 际可视电话互通。随着支持可视电话功能手机的增多，普及率稳定增长。,可视电话魅力无穷,NTT DoCoMo业务情况(1),小贴
27、士,NTT DoCoMo业务情况(1),动画内容下载,动画和声音同时播放的动画内容下载，为用户提供耳目一新的崭新3G视频世界。i-motion提供每秒15帧的连续动画内容，下载速度可达384kbps。,小贴士,NTT DoCoMo业务情况(2),Deco-邮件?,多彩邮件,最新的FOMA手机开始搭载了令邮件多姿多彩的多彩邮件功能；Deco-mail可以随意更改邮件的背景颜色，文字的大小和颜色，并可加入修饰用的图画，使接收者更加激动无比；Deco-mail可发送给其他手机，也可发送给普通电脑用户,誕生日！,誕生日！素敵一年,普通邮件,最新3G手机,动感点灭,小贴士,NTT DoCoMo业务情况(3),动画铃声,动画+和弦铃声+来电号码,动画铃声在有来电时，可根据来电者选择喜爱的和弦铃声，还可同时选择动画作为来电通知！用户可以用自录的动画，更可以从SP的i-mode网页下载丰富的动画内容（i-motion）作为来电通知。,小贴士,NTT DoCoMo业务情况(4),Multi-access,Multi-access业务使用户一边进行语音通讯，一边上网;语音通信利用电路交换网，上网利用分组交换网;,两人同时看某个网页，同时进行对话 一边看股票曲线，一边听交易员的建议,example,小贴士,NTT DoCoMo业务情况(5),
