移動通信課件：18次課 第09章 3G-3

1、9-1數(shù)字移動通信Digital Mobile CommunicationBTS總體方案設計報告Digital Mobile Communication數(shù)字移動通信內容回顧3G技術 多載波、自適應調制編碼、多碼道傳輸、OFDM、多天線技術（智能天線，MIMO）9-29-3數(shù)字移動通信第九章3G移動通信系統(tǒng)本節(jié)講述的主要內容9.1 3G概述9.2 3G技術9.3 3G網(wǎng)絡結構9.4 3G信道結構9.5 3G終端9.6 3G業(yè)務9-49.4 3G信道結構一、WCDMA信道結構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)向移動臺發(fā)送消息。（3）前向接入信道（FACH）：在一個小區(qū)中從基站向移動臺發(fā)送消息。專用信道包括2類：（1）專用控制信道（DCCH）：包括兩個信道，即獨立的專用控制信道（SDCCH）和相關控制信道（ACCH）；（2）專用業(yè)務信道（DTCH）：在上行鏈路和下行鏈路上進行點到點的數(shù)據(jù)傳輸。9-59.4 3G信道結構一、WCDMA信道結構2物理信道9-69.4 3G信道結構二、 cdma2000信道結構1cdma2000邏輯信道一個邏輯信道由3個小寫字母加“ch”（channel）組成。在邏輯信道的前面有一個連字符。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別用戶專用（3）攜帶的信息是控制信息還是業(yè)務信息9-7第1個字母 第2個字母 第3個字母 最后2個字母 f=Forward d=Dedicated t=Traffic ch r=Reverse c=Common s=Signaling 9.4 3G信道結構二、 cdma2000信道結構2、cdma2000物理信道物理信道的命名由幾個大寫字母組成。跟邏輯信道一樣，第一個字母表示方向（前/反向），其余的是信道名稱的首字母縮拼。需要注意的是當信道唯一時，前面的字母通常會省略掉，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（前反向專用控制信道）F/R-SCCHForward/Reverse Supplemental Code Channel（前反向補充碼分信道）F/R-SCHForward/Reverse Supplemental Channel（前反向補充信道）F-PCHForward Paging Channel（前向尋呼信道）9.4 3G信道結構二、 cdma2000信道結構前向CDMA信道結構9-99.4 3G信道結構二

5、、 cdma2000信道結構反向CDMA信道結構9-109.4 3G信道結構二、 cdma2000信道結構3、cdma2000邏輯-物理信道映射物理信道是基站和手機間的通路，主要用數(shù)字編碼和無線傳輸特性來描述；邏輯信道是手機和基站協(xié)議層間的通路，傳送的信息按照是單個或多個用戶、傳輸?shù)氖切帕罨驍?shù)據(jù)、傳輸方向性來分組在不同的邏輯信道上傳輸。邏輯信道上的信息最終會通過一個或多個物理信道承載傳輸，邏輯-物理信道之間的對應關系稱為“映射”。一個邏輯信道可以永久占用一個物理信道（例如同步信道），或者臨時獨占一個物理信道；又或者與其它邏輯信道共享物理信道（通過復用）。9-119.4 3G信道結構二、 cdm

6、a2000信道結構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)（語音/數(shù)據(jù)業(yè)務）F/R-SCHf/r-dtch用戶數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)業(yè)務）F/R-DCCHf/r-dsch層3信令消息f/r-dtch用戶數(shù)據(jù)（語音/數(shù)據(jù)業(yè)務）F-SYNCf-csch同步信道消息F-CCCHf-csch手機指示消息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手機接入消息R-ACHr-csch手機接入消息（與TIA/EIA-95兼容）9.4 3G信道結構三、 T

7、D-SCDMA信道結構1、物理信道TD-SCDMA的基本物理信道由頻率、碼字和時隙來決定。其幀結構將10ms的無線幀分成兩個5ms子幀，每個子幀中有7個常規(guī)時隙和3個特殊時隙。信道的信息速率與符號速率有關，符號速率由1.28 Mc/s的碼片速率和擴頻因子（SF）決定，上、下行信道的擴頻因子在116之間，因此調制符號速率的變化范圍為80.0ks/s1.28Ms/s。9-139.4 3G信道結構三、 TD-SCDMA信道結構9-149.4 3G信道結構三、 TD-SCDMA信道結構1、物理信道TD-SCDMA的物理信道采用四層結構：系統(tǒng)幀號、無線幀、子幀和時隙/碼。 時隙用于在時域和碼域上區(qū)分不同

8、用戶信號， 具有TDMA的特性。突發(fā)由數(shù)據(jù)部分、midamble部分和保護間隔組成，持續(xù)時間是一個時隙突發(fā)的數(shù)據(jù)部分由信道碼和擾碼共同擴頻。發(fā)射機可以同時發(fā)射幾個突發(fā)，在這種情況下，幾個突發(fā)的數(shù)據(jù)部分必須使用不同OVSF的信道碼，但應使用相同的擾碼。midamble碼部分必須使用同一個基本midamble碼，但可使用不同偏移碼（midamble shift） 9-159.4 3G信道結構三、 TD-SCDMA信道結構2、邏輯信道與傳輸信道邏輯信道：直接承載用戶業(yè)務；根據(jù)承載的是控制平面業(yè)務還是用戶平面業(yè)務分為兩大類，即控制信道和業(yè)務信道。傳輸信道：無線接口層2和物理層的接口，是物理層對MAC層

9、提供的服務；根據(jù)傳輸?shù)氖轻槍σ粋€用戶的專用信息還是針對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信道結構三、 TD-SCDMA信道結構9-17PHY layerMAC layerRLC layer傳輸信道物理信道邏輯信道L1L29.4 3G信道結構三、 TD-SCDMA信道結構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，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是通過物理信道來識別。公共信道在這類信道中，當消息是發(fā)給某一特定的UE時，需要有內識別信息； 9-189.4 3G信道結構三、 TD-S

10、CDMA信道結構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信道結構四、 WiMAX信道結構WiMAX標準物理層支持TDD和FDD兩種模式，OFDM物理層支持基于幀的發(fā)送。一個幀由下行鏈路子幀和上行鏈路子幀組成。一個下行鏈路子幀僅僅由一個下行物理層PDU組成。一個上行鏈路子幀包括指配用于初始測距和帶寬申請

11、的競爭區(qū)間，以及一個或者多個上行鏈路物理層PDU。每個PDU來自不同的用戶SS。9-209.4 3G信道結構四、 WiMAX信道結構9-21TDD模式下OFDM幀結構的示意圖9.4 3G信道結構四、 WiMAX信道結構9-22FDD模式下OFDM幀結構的示意圖9.5 3G終端3G終端是指用于第3代移動通信網(wǎng)絡中的終端。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代移動終端，移動終端逐步發(fā)展成為基本電路域業(yè)務與多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務融合的產物，支持特色分組業(yè)務和融合業(yè)務成為終端發(fā)展的趨勢。9-23一、終端分類和模式目前主流的3G終端開發(fā)商9-24一、終端分類和模式隨著無

12、線網(wǎng)絡制式的不斷豐富，終端類型也在不斷地推陳出新。根據(jù)終端支持網(wǎng)絡制式的數(shù)量，可將終端分為三種類型：單模終端、雙模終端和多模終端。單模終端只支持某種單一的網(wǎng)絡制式，雙模終端可以支持兩種網(wǎng)絡制式，而多模終端能夠支持兩種以上的網(wǎng)絡制式。9-25一、終端分類和模式從待機模式上，可以分為雙模單待機和雙模雙待機，其中雙待機是指在兩種網(wǎng)絡制式下能夠同時工作。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隨著國內終端市場的發(fā)展，“山寨機”也隨之浮出水面?！吧秸瘷C”顧名思

13、義，即為逃避政府管理，由生產者自行取名，或模仿品牌手機的功能和樣式的手機，但其零售價格僅僅是品牌手機的1/31/2。山寨機的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山寨機雖然具有功能全面、待機能力強和價格低廉的特點，但其缺點也是顯而易見的。主要體現(xiàn)在：（1）質量無法保證（2）抄襲嚴重（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)直接嵌入在機器的芯片上，采用的是

14、嵌入式處理器。它的優(yōu)點是占用存儲空間小、造價低、耗電量小，缺點是功能簡單，而且用戶沒有任何自由變通的余地。目前手機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）開放式操作系統(tǒng)開放式操作系統(tǒng)允許用戶隨時裝卸第三方軟件，可以把從網(wǎng)上下載支持該操作系統(tǒng)的軟件裝上去，還可以隨時刪除該系統(tǒng)里的任何軟件。它的優(yōu)點是功能豐富，用戶可自行升級或裝卸軟件，缺點是造價高，占用存儲空間大，耗電量也大。目前市場上的開放式操作系統(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1人性化、個性化將成為特點2品質將是用戶對終端進一步的追求3多模多頻將成為3G終端的發(fā)展方向43G終端的功能和價格更接近普通消費者的要求5智能化、多媒體化趨勢明顯9-329.6 3G業(yè)務3G業(yè)務的劃分沒有統(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)務劃分為5大類：通信類、信息類、商務類、娛樂類和應用類。1通信類業(yè)務2信息類業(yè)務3商務類業(yè)務4娛樂類業(yè)務5應用類業(yè)務9-33一、業(yè)務類型劃分為5大類通信類：以話音業(yè)務為代表，3G的話音質量更好，隨著3G技術的發(fā)展，更多的媒體形式將引入個人通信類業(yè)務（移動可視化電話）。信息類：在3G引入期主要體現(xiàn)為

16、短消息服務，包括新聞信息和定位信息等。在3G業(yè)務成長期和成熟期，多媒體消息業(yè)務將得到廣泛應用，如音頻短信和視頻短信等。9-34一、業(yè)務類型劃分為5大類商務類：由手機、掌上電腦和筆記本電腦等移動通信設備與無線上網(wǎng)技術結合所構成的一個電子商務體系。娛樂類：以移動游戲為代表，有可能稱為移動產業(yè)最大的收入來源。應用類：包括家庭自動化、防火防盜、醫(yī)療保健、社會保險、照相攝影以及基于位置的服務等。9-35二、業(yè)務合作業(yè)務組合、業(yè)務捆綁和業(yè)務融合業(yè)務組合在能力服務層面，把幾個各自使用能力服務器的服務組合成一個綜合性服務如：用戶通過WAP查詢附近電影院的最新電影信息，網(wǎng)絡首先通過位置服務器查詢用戶的位置，然后

17、確定用戶附近的電影院，并將地圖通過短信發(fā)送給用戶，并可以提示用戶選擇流媒體的方式進行電影的預覽。9-36二、業(yè)務合作業(yè)務組合、業(yè)務捆綁和業(yè)務融合業(yè)務捆綁體現(xiàn)在計費優(yōu)惠層面，將多個業(yè)務進行捆綁提供套餐業(yè)務融合體現(xiàn)在網(wǎng)絡層面如，視頻電話業(yè)務，從網(wǎng)絡融合的角度，需要將寬帶視頻電話、移動視頻電話、ISDN視頻電話進行融合，使不同的終端能夠互通，使業(yè)務在不同的網(wǎng)絡中融合。9-379.7 3G演進9-38為何提出3G-LTE？第三代移動通信長期演進系統(tǒng)3G Long-Term Evolution System（3G-LTE） 3G系統(tǒng)技術局限：從電路交換起家、數(shù)據(jù)速率有限、網(wǎng)絡結構復雜、業(yè)務延時大，等等；

18、 現(xiàn)有3G系統(tǒng)運營不理想； 受WiMAX等技術競爭壓力； B3G/4G技術進步； 為了實現(xiàn)向4G平滑過渡，9.7 3G演進9-399.7 3G演進3GPP長期演進（Long Term Evolution，LTE）的提出視為了應對WiMAX的威脅。主要技術特征有：支持成對或者非成對頻譜，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3GPP長期演進（Long Term Evolution，LTE）的提出視為了應對WiMAX的威脅。主要技術特征有：能夠為350km/h高速移

19、動用戶提供大于100kbit/s的接入服務最高可支持移動速度為500km/h的終端控制平面容量顯著提升，每5MHz支持200個（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WCDMA未來演進從WCDMA無線網(wǎng)絡的標準R99、R4、R5、R6等版本的演進路線可以看出，WCDMA系統(tǒng)無線網(wǎng)的演進方向為“無線接口向高速傳輸分組數(shù)據(jù)發(fā)展，無線網(wǎng)絡向IP化發(fā)展，工作頻率向多頻段方向發(fā)展”。WCDMA標準的演進情況如圖所示。9-42GSM/GPRSEDGEWCDMAR99/R4HSDPAR5/R6

20、HSUPAR6HSPA+R7LTER8B3GIMT-Advanced199920002001200220062005200620052007200520099.7 3G演進WCDMA未來演進基礎版本演進到HSPA版本，與基礎版本相比，容量提高4倍，速率10Mbps以上；HSPA演進到長期演進（LTE），提升下行速率100Mbps，上行50Mbps；HSPA與LTE之間加了E-HSPA（增強型高速數(shù)據(jù)接入），針對數(shù)據(jù)服務的增強技術，爭取在5M內達到與LTE相同的頻譜效率。9-439.7 3G演進cdma2000未來演進目前，cdma2000無線網(wǎng)標準有cdma2000 1x，EV-DO，EV-D

21、V。3x多載波技術從目前看已不是未來的發(fā)展方向。 cdma2000標準的演進情況如圖所示。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cdma2000未來演進現(xiàn)有協(xié)議版本為Release 0，Release A，Release B，Release C，Release D，更深遠的發(fā)展標準目前還沒有提出來，3GPP2組織也正在研究中。EV-DO Release B獲得成功以后，cdma2000的演進方向分為三種路線，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的未來演進存在不確定性。不過，當前的目標是系統(tǒng)能提供更高速的無線速率以及實現(xiàn)全IP的網(wǎng)絡結構。9-459.7 3G演進TD-SCDMA未來演進TD-SCDMA標準的演進情況如圖所示。9-46TD-SCDMAHSDPATD-SCDMAR4TD-SCDMAHSUPA MBMSTD-SCDMAHSPA+TD-LTE9.7 3G演進TD-SCDMA未來演進隨著TD-SCDMA技