移動(dòng)通信課件：18次課 第09章 3G-3

1、9-1數(shù)字移動(dòng)通信Digital Mobile CommunicationBTS總體方案設(shè)計(jì)報(bào)告Digital Mobile Communication數(shù)字移動(dòng)通信內(nèi)容回顧3G技術(shù) 多載波、自適應(yīng)調(diào)制編碼、多碼道傳輸、OFDM、多天線技術(shù)（智能天線，MIMO）9-29-3數(shù)字移動(dòng)通信第九章3G移動(dòng)通信系統(tǒng)本節(jié)講述的主要內(nèi)容9.1 3G概述9.2 3G技術(shù)9.3 3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9.4 3G信道結(jié)構(gòu)9.5 3G終端9.6 3G業(yè)務(wù)9-49.4 3G信道結(jié)構(gòu)一、WCDMA信道結(jié)構(gòu)1邏輯信道主要分為兩類，即公共控制信道和專用信道。公共控制信道包括3類：（1）廣播控制信道（BCCH）：承載系統(tǒng)和小區(qū)的特有

2、信息。（2）尋呼信道（PCH）：在尋呼區(qū)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送消息。（3）前向接入信道（FACH）：在一個(gè)小區(qū)中從基站向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送消息。專用信道包括2類：（1）專用控制信道（DCCH）：包括兩個(gè)信道，即獨(dú)立的專用控制信道（SDCCH）和相關(guān)控制信道（ACCH）；（2）專用業(yè)務(wù)信道（DTCH）：在上行鏈路和下行鏈路上進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。9-59.4 3G信道結(jié)構(gòu)一、WCDMA信道結(jié)構(gòu)2物理信道9-69.4 3G信道結(jié)構(gòu)二、 cdma2000信道結(jié)構(gòu)1cdma2000邏輯信道一個(gè)邏輯信道由3個(gè)小寫(xiě)字母加“ch”（channel）組成。在邏輯信道的前面有一個(gè)連字符。邏輯信道按以下規(guī)則區(qū)分：（1）方向（前/反

3、向）（2）攜帶信息是所有用戶共用的還是個(gè)別用戶專用（3）攜帶的信息是控制信息還是業(yè)務(wù)信息9-7第1個(gè)字母 第2個(gè)字母 第3個(gè)字母 最后2個(gè)字母 f=Forward d=Dedicated t=Traffic ch r=Reverse c=Common s=Signaling 9.4 3G信道結(jié)構(gòu)二、 cdma2000信道結(jié)構(gòu)2、cdma2000物理信道物理信道的命名由幾個(gè)大寫(xiě)字母組成。跟邏輯信道一樣，第一個(gè)字母表示方向（前/反向），其余的是信道名稱的首字母縮拼。需要注意的是當(dāng)信道唯一時(shí)，前面的字母通常會(huì)省略掉，例如接入信道（ACH）、尋呼信道（PCH）等。9-8信道名稱 物理信道F/R-FCH

4、Forward/Reverse Fundamental Channel（前反向基本信道）F/R-DCCHForward/Reverse Dedicated Control Channel（前反向?qū)Ｓ每刂菩诺溃〧/R-SCCHForward/Reverse Supplemental Code Channel（前反向補(bǔ)充碼分信道）F/R-SCHForward/Reverse Supplemental Channel（前反向補(bǔ)充信道）F-PCHForward Paging Channel（前向?qū)ず粜诺溃?.4 3G信道結(jié)構(gòu)二、 cdma2000信道結(jié)構(gòu)前向CDMA信道結(jié)構(gòu)9-99.4 3G信道結(jié)構(gòu)二

5、、 cdma2000信道結(jié)構(gòu)反向CDMA信道結(jié)構(gòu)9-109.4 3G信道結(jié)構(gòu)二、 cdma2000信道結(jié)構(gòu)3、cdma2000邏輯-物理信道映射物理信道是基站和手機(jī)間的通路，主要用數(shù)字編碼和無(wú)線傳輸特性來(lái)描述；邏輯信道是手機(jī)和基站協(xié)議層間的通路，傳送的信息按照是單個(gè)或多個(gè)用戶、傳輸?shù)氖切帕罨驍?shù)據(jù)、傳輸方向性來(lái)分組在不同的邏輯信道上傳輸。邏輯信道上的信息最終會(huì)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)物理信道承載傳輸，邏輯-物理信道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為“映射”。一個(gè)邏輯信道可以永久占用一個(gè)物理信道（例如同步信道），或者臨時(shí)獨(dú)占一個(gè)物理信道；又或者與其它邏輯信道共享物理信道（通過(guò)復(fù)用）。9-119.4 3G信道結(jié)構(gòu)二、 cdm

6、a2000信道結(jié)構(gòu)3、cdma2000邏輯-物理信道映射9-12物理信道邏輯信道信息F/R-FCHf/r-dsch層3信令消息f/r-dtch用戶數(shù)據(jù)（語(yǔ)音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）F/R-SCHf/r-dtch用戶數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）F/R-DCCHf/r-dsch層3信令消息f/r-dtch用戶數(shù)據(jù)（語(yǔ)音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）F-SYNCf-csch同步信道消息F-CCCHf-csch手機(jī)指示消息F-BCCHf-csch廣播消息F-PCHf-csch尋呼信道消息（與TIA/EIA-95兼容）R-EACHr-csch手機(jī)接入消息R-ACHr-csch手機(jī)接入消息（與TIA/EIA-95兼容）9.4 3G信道結(jié)構(gòu)三、 T

7、D-SCDMA信道結(jié)構(gòu)1、物理信道TD-SCDMA的基本物理信道由頻率、碼字和時(shí)隙來(lái)決定。其幀結(jié)構(gòu)將10ms的無(wú)線幀分成兩個(gè)5ms子幀，每個(gè)子幀中有7個(gè)常規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙。信道的信息速率與符號(hào)速率有關(guān)，符號(hào)速率由1.28 Mc/s的碼片速率和擴(kuò)頻因子（SF）決定，上、下行信道的擴(kuò)頻因子在116之間，因此調(diào)制符號(hào)速率的變化范圍為80.0ks/s1.28Ms/s。9-139.4 3G信道結(jié)構(gòu)三、 TD-SCDMA信道結(jié)構(gòu)9-149.4 3G信道結(jié)構(gòu)三、 TD-SCDMA信道結(jié)構(gòu)1、物理信道TD-SCDMA的物理信道采用四層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)幀號(hào)、無(wú)線幀、子幀和時(shí)隙/碼。 時(shí)隙用于在時(shí)域和碼域上區(qū)分不同

8、用戶信號(hào)， 具有TDMA的特性。突發(fā)由數(shù)據(jù)部分、midamble部分和保護(hù)間隔組成，持續(xù)時(shí)間是一個(gè)時(shí)隙突發(fā)的數(shù)據(jù)部分由信道碼和擾碼共同擴(kuò)頻。發(fā)射機(jī)可以同時(shí)發(fā)射幾個(gè)突發(fā)，在這種情況下，幾個(gè)突發(fā)的數(shù)據(jù)部分必須使用不同OVSF的信道碼，但應(yīng)使用相同的擾碼。midamble碼部分必須使用同一個(gè)基本midamble碼，但可使用不同偏移碼（midamble shift） 9-159.4 3G信道結(jié)構(gòu)三、 TD-SCDMA信道結(jié)構(gòu)2、邏輯信道與傳輸信道邏輯信道：直接承載用戶業(yè)務(wù)；根據(jù)承載的是控制平面業(yè)務(wù)還是用戶平面業(yè)務(wù)分為兩大類，即控制信道和業(yè)務(wù)信道。傳輸信道：無(wú)線接口層2和物理層的接口，是物理層對(duì)MAC層

9、提供的服務(wù)；根據(jù)傳輸?shù)氖轻槍?duì)一個(gè)用戶的專用信息還是針對(duì)所有用戶的公共信息分為專用信道和公共信道兩大類。9-169.4 3G信道結(jié)構(gòu)三、 TD-SCDMA信道結(jié)構(gòu)9-17PHY layerMAC layerRLC layer傳輸信道物理信道邏輯信道L1L29.4 3G信道結(jié)構(gòu)三、 TD-SCDMA信道結(jié)構(gòu)2、邏輯信道與傳輸信道傳輸信道是由L1提供給高層的服務(wù)，根據(jù)在空中接口上如何傳輸及傳輸什么特性的數(shù)據(jù)來(lái)定義的。傳輸信道分為兩組：專用信道DCH在這類信道中，UE是通過(guò)物理信道來(lái)識(shí)別。公共信道在這類信道中，當(dāng)消息是發(fā)給某一特定的UE時(shí)，需要有內(nèi)識(shí)別信息； 9-189.4 3G信道結(jié)構(gòu)三、 TD-S

10、CDMA信道結(jié)構(gòu)2、邏輯信道與傳輸信道9-19傳輸信道物理信道DCH專用物理信道(DPCH)BCH主公共控制物理信道(P-CCPCH)PCH輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)FACH輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)RACH物理隨機(jī)接入信道(PRACH)USCH物理上行共享信道 (PUSCH)DSCH物理下行共享信道 (PDSCH)9.4 3G信道結(jié)構(gòu)四、 WiMAX信道結(jié)構(gòu)WiMAX標(biāo)準(zhǔn)物理層支持TDD和FDD兩種模式，OFDM物理層支持基于幀的發(fā)送。一個(gè)幀由下行鏈路子幀和上行鏈路子幀組成。一個(gè)下行鏈路子幀僅僅由一個(gè)下行物理層PDU組成。一個(gè)上行鏈路子幀包括指配用于初始測(cè)距和帶寬申請(qǐng)

11、的競(jìng)爭(zhēng)區(qū)間，以及一個(gè)或者多個(gè)上行鏈路物理層PDU。每個(gè)PDU來(lái)自不同的用戶SS。9-209.4 3G信道結(jié)構(gòu)四、 WiMAX信道結(jié)構(gòu)9-21TDD模式下OFDM幀結(jié)構(gòu)的示意圖9.4 3G信道結(jié)構(gòu)四、 WiMAX信道結(jié)構(gòu)9-22FDD模式下OFDM幀結(jié)構(gòu)的示意圖9.5 3G終端3G終端是指用于第3代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的終端。從第1代模擬制式終端到第2代以GSM和CDMA為代表的數(shù)字終端，再到現(xiàn)在的第3代移動(dòng)終端，移動(dòng)終端逐步發(fā)展成為基本電路域業(yè)務(wù)與多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合的產(chǎn)物，支持特色分組業(yè)務(wù)和融合業(yè)務(wù)成為終端發(fā)展的趨勢(shì)。9-23一、終端分類和模式目前主流的3G終端開(kāi)發(fā)商9-24一、終端分類和模式隨著無(wú)

12、線網(wǎng)絡(luò)制式的不斷豐富，終端類型也在不斷地推陳出新。根據(jù)終端支持網(wǎng)絡(luò)制式的數(shù)量，可將終端分為三種類型：?jiǎn)文＝K端、雙模終端和多模終端。單模終端只支持某種單一的網(wǎng)絡(luò)制式，雙模終端可以支持兩種網(wǎng)絡(luò)制式，而多模終端能夠支持兩種以上的網(wǎng)絡(luò)制式。9-25一、終端分類和模式從待機(jī)模式上，可以分為雙模單待機(jī)和雙模雙待機(jī)，其中雙待機(jī)是指在兩種網(wǎng)絡(luò)制式下能夠同時(shí)工作。從制式上，可以分為3G/2G雙模終端(如TD-SCDMA/GSM雙模終端、WCDMA/GSM雙模終端)和2G/PHS雙模終端(如GSM/PHS雙模終端)。9-26一、終端分類和模式山寨機(jī)隨著國(guó)內(nèi)終端市場(chǎng)的發(fā)展，“山寨機(jī)”也隨之浮出水面。“山寨機(jī)”顧名思

13、義，即為逃避政府管理，由生產(chǎn)者自行取名，或模仿品牌手機(jī)的功能和樣式的手機(jī)，但其零售價(jià)格僅僅是品牌手機(jī)的1/31/2。山寨機(jī)的IMEI串碼、電池串碼和包裝盒上的串碼皆為偽造。9-27一、終端分類和模式山寨機(jī)山寨機(jī)雖然具有功能全面、待機(jī)能力強(qiáng)和價(jià)格低廉的特點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。主要體現(xiàn)在：（1）質(zhì)量無(wú)法保證（2）抄襲嚴(yán)重（3）全而不精（4）安全隱患9-28二、終端操作系統(tǒng)3G終端的主流操作系統(tǒng)封閉式操作系統(tǒng)開(kāi)放式操作系統(tǒng)9-29二、終端操作系統(tǒng)3G終端的主流操作系統(tǒng)（1）封閉式操作系統(tǒng)封閉式操作系統(tǒng)是指那些用戶不能裝卸任何第三方軟件的操作系統(tǒng)。這類操作系統(tǒng)多數(shù)直接嵌入在機(jī)器的芯片上，采用的是

14、嵌入式處理器。它的優(yōu)點(diǎn)是占用存儲(chǔ)空間小、造價(jià)低、耗電量小，缺點(diǎn)是功能簡(jiǎn)單，而且用戶沒(méi)有任何自由變通的余地。目前手機(jī)上封閉式的操作系統(tǒng)絕大多數(shù)是Symbian的，但Symbian除擁有封閉式操作系統(tǒng)外，也有開(kāi)放式操作系統(tǒng)。9-30二、終端操作系統(tǒng)3G終端的主流操作系統(tǒng)（2）開(kāi)放式操作系統(tǒng)開(kāi)放式操作系統(tǒng)允許用戶隨時(shí)裝卸第三方軟件，可以把從網(wǎng)上下載支持該操作系統(tǒng)的軟件裝上去，還可以隨時(shí)刪除該系統(tǒng)里的任何軟件。它的優(yōu)點(diǎn)是功能豐富，用戶可自行升級(jí)或裝卸軟件，缺點(diǎn)是造價(jià)高，占用存儲(chǔ)空間大，耗電量也大。目前市場(chǎng)上的開(kāi)放式操作系統(tǒng)主要有：Android、IOS、Windows Mobile、Symbian、L

15、inux和Palm等。9-31三、終端發(fā)展趨勢(shì)1人性化、個(gè)性化將成為特點(diǎn)2品質(zhì)將是用戶對(duì)終端進(jìn)一步的追求3多模多頻將成為3G終端的發(fā)展方向43G終端的功能和價(jià)格更接近普通消費(fèi)者的要求5智能化、多媒體化趨勢(shì)明顯9-329.6 3G業(yè)務(wù)3G業(yè)務(wù)的劃分沒(méi)有統(tǒng)一的定義，如果按照用戶的生活狀態(tài)劃分，可以將3G業(yè)務(wù)劃分為5大類：通信類、信息類、商務(wù)類、娛樂(lè)類和應(yīng)用類。1通信類業(yè)務(wù)2信息類業(yè)務(wù)3商務(wù)類業(yè)務(wù)4娛樂(lè)類業(yè)務(wù)5應(yīng)用類業(yè)務(wù)9-33一、業(yè)務(wù)類型劃分為5大類通信類：以話音業(yè)務(wù)為代表，3G的話音質(zhì)量更好，隨著3G技術(shù)的發(fā)展，更多的媒體形式將引入個(gè)人通信類業(yè)務(wù)（移動(dòng)可視化電話）。信息類：在3G引入期主要體現(xiàn)為

16、短消息服務(wù)，包括新聞信息和定位信息等。在3G業(yè)務(wù)成長(zhǎng)期和成熟期，多媒體消息業(yè)務(wù)將得到廣泛應(yīng)用，如音頻短信和視頻短信等。9-34一、業(yè)務(wù)類型劃分為5大類商務(wù)類：由手機(jī)、掌上電腦和筆記本電腦等移動(dòng)通信設(shè)備與無(wú)線上網(wǎng)技術(shù)結(jié)合所構(gòu)成的一個(gè)電子商務(wù)體系。娛樂(lè)類：以移動(dòng)游戲?yàn)榇恚锌赡芊Q為移動(dòng)產(chǎn)業(yè)最大的收入來(lái)源。應(yīng)用類：包括家庭自動(dòng)化、防火防盜、醫(yī)療保健、社會(huì)保險(xiǎn)、照相攝影以及基于位置的服務(wù)等。9-35二、業(yè)務(wù)合作業(yè)務(wù)組合、業(yè)務(wù)捆綁和業(yè)務(wù)融合業(yè)務(wù)組合在能力服務(wù)層面，把幾個(gè)各自使用能力服務(wù)器的服務(wù)組合成一個(gè)綜合性服務(wù)如：用戶通過(guò)WAP查詢附近電影院的最新電影信息，網(wǎng)絡(luò)首先通過(guò)位置服務(wù)器查詢用戶的位置，然后

17、確定用戶附近的電影院，并將地圖通過(guò)短信發(fā)送給用戶，并可以提示用戶選擇流媒體的方式進(jìn)行電影的預(yù)覽。9-36二、業(yè)務(wù)合作業(yè)務(wù)組合、業(yè)務(wù)捆綁和業(yè)務(wù)融合業(yè)務(wù)捆綁體現(xiàn)在計(jì)費(fèi)優(yōu)惠層面，將多個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行捆綁提供套餐業(yè)務(wù)融合體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層面如，視頻電話業(yè)務(wù)，從網(wǎng)絡(luò)融合的角度，需要將寬帶視頻電話、移動(dòng)視頻電話、ISDN視頻電話進(jìn)行融合，使不同的終端能夠互通，使業(yè)務(wù)在不同的網(wǎng)絡(luò)中融合。9-379.7 3G演進(jìn)9-38為何提出3G-LTE？第三代移動(dòng)通信長(zhǎng)期演進(jìn)系統(tǒng)3G Long-Term Evolution System（3G-LTE） 3G系統(tǒng)技術(shù)局限：從電路交換起家、數(shù)據(jù)速率有限、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、業(yè)務(wù)延時(shí)大，等等；

18、 現(xiàn)有3G系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)不理想； 受WiMAX等技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)壓力； B3G/4G技術(shù)進(jìn)步； 為了實(shí)現(xiàn)向4G平滑過(guò)渡，9.7 3G演進(jìn)9-399.7 3G演進(jìn)3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）的提出視為了應(yīng)對(duì)WiMAX的威脅。主要技術(shù)特征有：支持成對(duì)或者非成對(duì)頻譜，支持可變帶寬支持100km半徑的小區(qū)覆蓋在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps，上行50Mbps的峰值速率改善小區(qū)邊緣用戶的性能降低系統(tǒng)延遲9-409.7 3G演進(jìn)3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）的提出視為了應(yīng)對(duì)WiMAX的威脅。主要技術(shù)特征有：能夠?yàn)?50km/h高速移

19、動(dòng)用戶提供大于100kbit/s的接入服務(wù)最高可支持移動(dòng)速度為500km/h的終端控制平面容量顯著提升，每5MHz支持200個(gè)（以上）的Active狀態(tài)用戶與原有2G/3G系統(tǒng)之間存在良好的互聯(lián)互通及互操作支持離散的頻譜分配，支持不同頻段上不同大小的頻譜匯聚9-419.7 3G演進(jìn)WCDMA未來(lái)演進(jìn)從WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)R99、R4、R5、R6等版本的演進(jìn)路線可以看出，WCDMA系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)的演進(jìn)方向?yàn)椤盁o(wú)線接口向高速傳輸分組數(shù)據(jù)發(fā)展，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向IP化發(fā)展，工作頻率向多頻段方向發(fā)展”。WCDMA標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)情況如圖所示。9-42GSM/GPRSEDGEWCDMAR99/R4HSDPAR5/R6

20、HSUPAR6HSPA+R7LTER8B3GIMT-Advanced199920002001200220062005200620052007200520099.7 3G演進(jìn)WCDMA未來(lái)演進(jìn)基礎(chǔ)版本演進(jìn)到HSPA版本，與基礎(chǔ)版本相比，容量提高4倍，速率10Mbps以上；HSPA演進(jìn)到長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE），提升下行速率100Mbps，上行50Mbps；HSPA與LTE之間加了E-HSPA（增強(qiáng)型高速數(shù)據(jù)接入），針對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)的增強(qiáng)技術(shù)，爭(zhēng)取在5M內(nèi)達(dá)到與LTE相同的頻譜效率。9-439.7 3G演進(jìn)cdma2000未來(lái)演進(jìn)目前，cdma2000無(wú)線網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有cdma2000 1x，EV-DO，EV-D

21、V。3x多載波技術(shù)從目前看已不是未來(lái)的發(fā)展方向。 cdma2000標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)情況如圖所示。9-44cdmaOne：IS-95/A/B1x RTT1999年10月2000年7月/2002年4月2000年10月 cdma2000：Release 01x RTT cdma2000：Release A/B1x RTT cdma2000：Release 01x RTT cdma2000：Release C1x EV-DV cdma2000：Release D1x EV-DV1x EV-DORelease A1x RTT1x EV-DORelease B1x RTTUMB2002年5月2004年3月200

22、4年4月2006年5月1x EV-DORelease C1x RTTLTE9.7 3G演進(jìn)cdma2000未來(lái)演進(jìn)現(xiàn)有協(xié)議版本為Release 0，Release A，Release B，Release C，Release D，更深遠(yuǎn)的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)目前還沒(méi)有提出來(lái)，3GPP2組織也正在研究中。EV-DO Release B獲得成功以后，cdma2000的演進(jìn)方向分為三種路線，一種是LTE，一種是EV-DO Release C，還有一種是UMB，三種路線各有特色。遺憾的是，高通公司已經(jīng)宣布停止基于cdma2000的UMB研發(fā)，使得cdma2000的未來(lái)演進(jìn)存在不確定性。不過(guò)，當(dāng)前的目標(biāo)是系統(tǒng)能提供更高速的無(wú)線速率以及實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。9-459.7 3G演進(jìn)TD-SCDMA未來(lái)演進(jìn)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)情況如圖所示。9-46TD-SCDMAHSDPATD-SCDMAR4TD-SCDMAHSUPA MBMSTD-SCDMAHSPA+TD-LTE9.7 3G演進(jìn)TD-SCDMA未來(lái)演進(jìn)隨著TD-SCDMA技