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1、概述概述9.1第三代移動通信系統(tǒng)的組成第三代移動通信系統(tǒng)的組成9.2第三代移動通信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)第三代移動通信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)9.3第三代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)第三代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)9.4【本章內(nèi)容簡介】【本章內(nèi)容簡介】本章對第三代移動通信系統(tǒng)本章對第三代移動通信系統(tǒng)的特點、目標(biāo)和要求進行了描述,全面介紹了的特點、目標(biāo)和要求進行了描述,全面介紹了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA3種主流技種主流技術(shù),并對第三代移動通信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)作了充術(shù),并對第三代移動通信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)作了充分說明,對分說明,對3G的關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細(xì)的介紹。的關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細(xì)的介紹。【學(xué)習(xí)重點與要求】【

2、學(xué)習(xí)重點與要求】本章重點掌握本章重點掌握WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA3種主流技術(shù),熟悉智種主流技術(shù),熟悉智能天線技術(shù)、功率控制技術(shù)、多徑分集接收技術(shù)能天線技術(shù)、功率控制技術(shù)、多徑分集接收技術(shù)和軟件無線電等關(guān)鍵技術(shù)。和軟件無線電等關(guān)鍵技術(shù)。第三代(第三代(3G)移動通信系統(tǒng)()移動通信系統(tǒng)(IMT-2000)是國際電信聯(lián)盟()是國際電信聯(lián)盟(ITU)制訂的一)制訂的一個能夠提供移動綜合電信業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)。個能夠提供移動綜合電信業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)。3G將把移動無線接入技術(shù)以及蜂窩移動通將把移動無線接入技術(shù)以及蜂窩移動通信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)功能提高到一個前所未信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)功能提高到一個

3、前所未有的水平。有的水平。1999年年10月,月,ITU在赫爾辛基舉行的在赫爾辛基舉行的ITU-RTG8/1會議上制訂了第三代移動通信會議上制訂了第三代移動通信系統(tǒng)無線接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),主要組成部分分系統(tǒng)無線接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),主要組成部分分為為CDMA和和TDMA兩類體制,包括以下兩類體制,包括以下5種方案:種方案:(1)IMT-2000CDMADS,即歐洲和日本,即歐洲和日本的的UTRA/W-CDMA;(2)IMT-2000CDMAMC,即美國的,即美國的CDMA2000MC;(3)IMT-2000CDMATDD,即歐洲的,即歐洲的UTRATDD和中國的和中國的TD-SCDMA;(4)IMT-200

4、0TDMASC,即美國的,即美國的UWC-136和和DECT;(5)IMT-2000TDMAMC,即,即DECT。上述方案中最主要、最有希望得到廣上述方案中最主要、最有希望得到廣泛應(yīng)用的方案是泛應(yīng)用的方案是WCDMA、CDMA2000和和TD-SCDMA。(1)全球普及和全球無縫漫游的系統(tǒng)。)全球普及和全球無縫漫游的系統(tǒng)。(2)具有支持多媒體業(yè)務(wù)的能力,特別是)具有支持多媒體業(yè)務(wù)的能力,特別是支持支持Internet業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。(3)3G將標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)能力,而不是業(yè)務(wù)將標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)能力,而不是業(yè)務(wù)本身,這樣使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不再受制于電信本身,這樣使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不再受制于電信業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。(1)全球漫游,以

5、低成本的多模手機來實)全球漫游,以低成本的多模手機來實現(xiàn)?,F(xiàn)。(2)適應(yīng)多種環(huán)境,包括城市和鄉(xiāng)村、丘)適應(yīng)多種環(huán)境,包括城市和鄉(xiāng)村、丘陵和山地、空中和海上以及室內(nèi)場所。陵和山地、空中和海上以及室內(nèi)場所。(3)能夠提供高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù),包括)能夠提供高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù),包括高質(zhì)量的語音、可變速率的數(shù)據(jù)(從幾千高質(zhì)量的語音、可變速率的數(shù)據(jù)(從幾千比特每秒到比特每秒到2Mbit/s)、高分辨率的圖像視)、高分辨率的圖像視頻等多種業(yè)務(wù)。能支持面向電路和面向分頻等多種業(yè)務(wù)。能支持面向電路和面向分組業(yè)務(wù)。組業(yè)務(wù)。(4)具有足夠的系統(tǒng)容量,強大的多種用)具有足夠的系統(tǒng)容量,強大的多種用戶管理能力,高保密性

6、能和服務(wù)質(zhì)量。戶管理能力,高保密性能和服務(wù)質(zhì)量。(5)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可配置成不同形式,以適應(yīng))網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可配置成不同形式,以適應(yīng)各種服務(wù)的需要,如公用、專用、商用和各種服務(wù)的需要,如公用、專用、商用和家用;具有高級的移動性管理,能保證大家用;具有高級的移動性管理,能保證大量用戶數(shù)據(jù)的存儲、更新、交換和實時處量用戶數(shù)據(jù)的存儲、更新、交換和實時處理等。理等。ITU規(guī)定的第三代移動通信無線傳輸規(guī)定的第三代移動通信無線傳輸技術(shù)必須滿足以下要求。技術(shù)必須滿足以下要求。(1)快速移動環(huán)境,最高速率達)快速移動環(huán)境,最高速率達144bit/s。(2)室外到室內(nèi)或步行環(huán)境,最高速率應(yīng))室外到室內(nèi)或步行環(huán)境,最高速率應(yīng)

7、達到達到384kbit/s。(3)室內(nèi)環(huán)境,最高速率應(yīng)達到)室內(nèi)環(huán)境,最高速率應(yīng)達到2Mbit/s。(4)便于過渡、演進。)便于過渡、演進。(5)上、下行鏈路能夠適應(yīng)不對稱業(yè)務(wù)的需求。)上、下行鏈路能夠適應(yīng)不對稱業(yè)務(wù)的需求。(6)具有易于管理的信道結(jié)構(gòu)。)具有易于管理的信道結(jié)構(gòu)。(7)靈活的無線資源管理和系統(tǒng)配置,支持頻)靈活的無線資源管理和系統(tǒng)配置,支持頻譜間的無縫切換,從而支持多層次的小區(qū)結(jié)構(gòu)。譜間的無縫切換,從而支持多層次的小區(qū)結(jié)構(gòu)。(8)高頻譜利用率。)高頻譜利用率。(9)高服務(wù)質(zhì)量。)高服務(wù)質(zhì)量。(10)低成本。)低成本。(11)高保密性。)高保密性。在市場和技術(shù)的雙重推動下,移動通

8、在市場和技術(shù)的雙重推動下,移動通信走向多媒體化、智能化、分組化、個性信走向多媒體化、智能化、分組化、個性化已經(jīng)成為一個必然的趨勢。化已經(jīng)成為一個必然的趨勢。(1)3G業(yè)務(wù)的多媒體化是指業(yè)務(wù)的多媒體化是指3G的信息由的信息由話音、圖像、數(shù)據(jù)等多種媒體構(gòu)成,信息話音、圖像、數(shù)據(jù)等多種媒體構(gòu)成,信息的表達能力和信息傳遞的深度都比的表達能力和信息傳遞的深度都比2G有了有了很大的提高,基本上可以實現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)很大的提高,基本上可以實現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)在無線、有線網(wǎng)之間的無縫傳輸。在無線、有線網(wǎng)之間的無縫傳輸。(2)3G業(yè)務(wù)的智能化主要體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供業(yè)務(wù)的智能化主要體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供的靈活性、終端的智能化,

9、例如,除輸入密碼外的靈活性、終端的智能化,例如,除輸入密碼外還可以通過話音、指紋來識別用戶身份。還可以通過話音、指紋來識別用戶身份。(3)3G業(yè)務(wù)的分組化是指承載網(wǎng)絡(luò)提供分組交業(yè)務(wù)的分組化是指承載網(wǎng)絡(luò)提供分組交換的能力,提供適合未來換的能力,提供適合未來3G業(yè)務(wù)發(fā)展的交換機業(yè)務(wù)發(fā)展的交換機制,逐步實現(xiàn)從傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)轉(zhuǎn)向以制,逐步實現(xiàn)從傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)轉(zhuǎn)向以IP為為基礎(chǔ)的技術(shù)?;A(chǔ)的技術(shù)。(4)3G業(yè)務(wù)的個性化是指用戶可以在終端、網(wǎng)業(yè)務(wù)的個性化是指用戶可以在終端、網(wǎng)絡(luò)能力的范圍內(nèi),設(shè)計自己的業(yè)務(wù)。絡(luò)能力的范圍內(nèi),設(shè)計自己的業(yè)務(wù)。9.2.1WCDMA圖9-1 WCDMA移動通信系統(tǒng)框圖圖9

10、-2 CDMA2000-1x的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1TD-SCDMA簡介簡介圖9-3 TD-SCDMA同時采用時分和碼分多址TD-SCDMA具有很多技術(shù)特點,如頻具有很多技術(shù)特點,如頻譜利用率高、支持不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、簡易譜利用率高、支持不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、簡易的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、系統(tǒng)容量大、系統(tǒng)綜合成本的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、系統(tǒng)容量大、系統(tǒng)綜合成本低等,因此,低等,因此,TD-SCDMA能夠組建高性能能夠組建高性能的廣覆蓋、低成本獨立網(wǎng)絡(luò),提供強大的的廣覆蓋、低成本獨立網(wǎng)絡(luò),提供強大的差異化競爭力和快速建網(wǎng)能力,全面滿足差異化競爭力和快速建網(wǎng)能力,全面滿足運營商的需求。運營商的需求。(1)采用智能天線技術(shù))采用智能天線技術(shù)(2

11、)聯(lián)合檢測技術(shù))聯(lián)合檢測技術(shù)(3)軟件無線電技術(shù))軟件無線電技術(shù)表9-1切換技術(shù)比較硬 切 換軟 切 換接 力 切 換資源占用少多少掉話率高低低對容量的影響低高低(5)TD-SCDMA的的DCA(動態(tài)信道分配)(動態(tài)信道分配)技術(shù)及其特點技術(shù)及其特點表9-2三種主要3G制式的參數(shù)比較WCDMACDMA2000TD-SCDMA核心網(wǎng)基于GSM-MAP基于ANSI-41基于GSM-MAP越區(qū)切換軟硬切換軟硬切換接力切換雙工方式FDDFDDTDD雙向信道帶寬/MHz102.51.6碼片速率/Mchips13.84N1.228 81.28幀長/ms10 ms可變10 ms(分兩個5 ms子幀)基站同步

12、異步(可選)同步同步功率控制/Hz開環(huán)+快速閉環(huán)1 500開環(huán)+快速閉環(huán)800開環(huán)+慢速閉環(huán)2001交互性業(yè)務(wù)交互性業(yè)務(wù)(1)會話業(yè)務(wù))會話業(yè)務(wù)(2)消息業(yè)務(wù))消息業(yè)務(wù)(3)檢索與存儲業(yè)務(wù))檢索與存儲業(yè)務(wù)(1)短消息業(yè)務(wù)()短消息業(yè)務(wù)(SMS)(2)多媒體消息業(yè)務(wù)()多媒體消息業(yè)務(wù)(MMS)(3)定位業(yè)務(wù)()定位業(yè)務(wù)(LCS)(4)流媒體業(yè)務(wù))流媒體業(yè)務(wù)(5)WAP網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(6)Java下載下載9.4.1新型調(diào)制技術(shù)新型調(diào)制技術(shù)1多載波調(diào)制多載波調(diào)制多載波調(diào)制的原理是把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)多載波調(diào)制的原理是把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成若干個子數(shù)據(jù)流,每個子數(shù)據(jù)流流分解成若干個子數(shù)據(jù)流,每個子數(shù)據(jù)流具有較低的

13、碼元速率,然后用這些子數(shù)據(jù)具有較低的碼元速率,然后用這些子數(shù)據(jù)流去并行調(diào)制若干個載波。流去并行調(diào)制若干個載波。多載波調(diào)制的方法如下。多載波調(diào)制的方法如下。(1)多載波正交振幅調(diào)制()多載波正交振幅調(diào)制(MC-QAM)。)。(2)正交頻分復(fù)用和碼分多址結(jié)合)正交頻分復(fù)用和碼分多址結(jié)合(OFDM-CDMA)。)。圖9-4 OFDM正交頻分載波頻率(1)可變速率正交振幅調(diào)制()可變速率正交振幅調(diào)制(VR-QAM)。)。(2)可變擴頻增益碼分多址()可變擴頻增益碼分多址(VSG-CDMA)。)。圖9-5 星形QAM的星座圖(3)多碼碼分多址()多碼碼分多址(MC-CDMA)。)。智能天線(智能天線(S

14、martAntenna)是一種自)是一種自適應(yīng)陣列天線,由多天線陣、相干收發(fā)信適應(yīng)陣列天線,由多天線陣、相干收發(fā)信機和現(xiàn)代數(shù)字信號處理(機和現(xiàn)代數(shù)字信號處理(DSP)算法組成。)算法組成。圖9-6 智能天線組成原理框圖多用戶信號檢測的最佳檢測方式是最多用戶信號檢測的最佳檢測方式是最大自然序列(大自然序列(MLS)檢測,其性能雖然很)檢測,其性能雖然很好,但算法過于復(fù)雜,實現(xiàn)困難,因而人好,但算法過于復(fù)雜,實現(xiàn)困難,因而人們都在探討最佳的檢測方式。們都在探討最佳的檢測方式。近年來多用戶信號檢測技術(shù)的發(fā)展非近年來多用戶信號檢測技術(shù)的發(fā)展非常迅速,提出了多種多樣的設(shè)想和方案。常迅速,提出了多種多樣的

15、設(shè)想和方案。下面僅就兩種基本的方法簡要說明這種技下面僅就兩種基本的方法簡要說明這種技術(shù)原理。術(shù)原理。1去相關(guān)多用戶信號檢測器去相關(guān)多用戶信號檢測器2干擾抵消式多用戶信號檢測器干擾抵消式多用戶信號檢測器1選擇性合并選擇性合并2最大比合并最大比合并3等增益合并等增益合并雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是人們比較熟悉的,由雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是人們比較熟悉的,由底層和頂層組成,底層指配業(yè)務(wù)信道和信底層和頂層組成,底層指配業(yè)務(wù)信道和信令信道,頂層只指配業(yè)務(wù)信道。令信道,頂層只指配業(yè)務(wù)信道。采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)除合理分配區(qū)層之采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)除合理分配區(qū)層之間的信道資源和業(yè)務(wù)容量外,還必須解決間的信道資源和業(yè)務(wù)容量外,還必須解決區(qū)層之間的連接與切換,避免重疊層之間區(qū)層之間的連接與切換,避免重疊層之間出現(xiàn)出現(xiàn)“乒乓效應(yīng)乒乓效應(yīng)”。在在CDMA系統(tǒng)中,功率控制被認(rèn)為是系統(tǒng)中,功率控制被認(rèn)為是所有關(guān)鍵技術(shù)的核心。所有關(guān)鍵技術(shù)的核心。1反向開環(huán)功率控制反向開環(huán)功率控制2反向閉環(huán)功率控制反向閉環(huán)功率控制圖9-7 外環(huán)和閉環(huán)調(diào)整的

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