《移動(dòng)通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化（第2版）》課件第7章 第三代移動(dòng)通信

1、移動(dòng)通信技術(shù)第7章 第三代移動(dòng)通信7.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述7.2 第三代移動(dòng)通信新技術(shù)7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/291第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)最早是由國際電信聯(lián)盟于1985年提出的，當(dāng)時(shí)稱為未來公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS），后改為IMT-2000，意指在2000年左右開始商用并工作在2000MHz頻段上的國際移動(dòng)通信系統(tǒng)。1997年4月，ITU向各成員國征集IMT-2000的無線接口候選傳輸技術(shù)。這引發(fā)了長達(dá)近四年的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之爭和技術(shù)融合的進(jìn)程。最終在2001年確定了cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA這三種主流3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。7.1 第三代移動(dòng)通信

2、系統(tǒng)概述 2022/7/292第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化概況主要標(biāo)準(zhǔn)及提案 序號(hào)提交技術(shù)雙工方式應(yīng)用環(huán)境提交者1J：W-CDMAFDD、TDD所有環(huán)境日本：ARIB2ETSI-UTRA-UMTSFDD、TDD所有環(huán)境歐洲：ETSI3WIMS W-CDMAFDD所有環(huán)境美國：TIA4WCDMA/NAFDD所有環(huán)境美國：T1P15Global CDMA FDD所有環(huán)境韓國：TTA6TD-SCDMATDD所有環(huán)境中國：CATT7cdma2000FDD、TDD所有環(huán)境美國：TIA8Global CDMA FDD所有環(huán)境韓國：TTA9UWC-136FDD所有環(huán)境美國：TIA10EP-DECTTDD室內(nèi)、室外

3、到室內(nèi)歐：ETSI DECT計(jì)劃7.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 2022/7/293 IMT-2000的主要目標(biāo)是全球一網(wǎng)，全球漫游；多層小區(qū)結(jié)構(gòu)，適應(yīng)多種環(huán)境；提供多媒體業(yè)務(wù)，有足夠大的系統(tǒng)容量；高的保密性和高的服務(wù)質(zhì)量。IMT-2000對(duì)無線傳輸技術(shù)的要求是：支持高速傳輸多媒體業(yè)務(wù)，室內(nèi)至少2Mbit/s，室外步行至少384kbit/s，車輛行駛環(huán)境至少144kbit/s；傳輸速率能根據(jù)業(yè)務(wù)按需分配。后3G（Beyond 3G）技術(shù)已顯露端倪。由于人們希望能在移動(dòng)環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸速率更高，即從2Mbit/s提高到100Mbit/s，因此還需要研究更高傳輸速率的調(diào)制技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、智能天

4、線技術(shù)和廣帶（Broad band）IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這就是4G移動(dòng)通信技術(shù)研究。 7.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 2022/7/2947.1.1 IMT-2000系統(tǒng)的特點(diǎn)高速率。數(shù)據(jù)速率可從幾kbps到2 Mbps；高速移動(dòng)時(shí)為144 kbps；慢速移動(dòng)時(shí)為384 kbps；靜止時(shí)為2 Mbps。多媒體化。提供高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，如話音、可變速率數(shù)據(jù)、活動(dòng)視頻和高清晰圖像等多種業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多種信息一體化。全球性。采用公用頻段, 全球漫游。是一個(gè)覆蓋全球的、具有高度智能和個(gè)人服務(wù)特色的移動(dòng)通信系統(tǒng)。平滑過渡和演進(jìn)。與第二代系統(tǒng)的共存和互通，開放結(jié)構(gòu)，易于引入新技術(shù)。7.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述

5、2022/7/295綜合化。多環(huán)境、靈活性，能把現(xiàn)存的尋呼、無繩電話、蜂窩（宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩）、移動(dòng)衛(wèi)星等通信系統(tǒng)綜合在統(tǒng)一的系統(tǒng)中（具有從小于50米的微微小區(qū)到大于500公里的衛(wèi)星小區(qū)），與不同網(wǎng)絡(luò)互通，提供無縫漫游和業(yè)務(wù)一致性。業(yè)務(wù)終端具有多樣化的特征。終端既是通信工具，又是一個(gè)計(jì)算工具和娛樂工具。智能化。主要表現(xiàn)在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面（引入智能網(wǎng)概念）和收發(fā)信機(jī)的軟件無線電化。個(gè)人化。用戶可用唯一個(gè)人電信號(hào)碼（PTN）在任何終端上獲取所需要的電信業(yè)務(wù)，這就超越了傳統(tǒng)的終端移動(dòng)性，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)人移動(dòng)性。7.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 2022/7/2967.1 第三代移動(dòng)通信概述7.1.

6、2 IMT-2000系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)組成：四個(gè)功能子系統(tǒng)：核心網(wǎng)CN、無線接入網(wǎng)RAN、移動(dòng)終端MT和用戶識(shí)別模塊UIM。圖7.1 IMT-2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2022/7/2977.1 第三代移動(dòng)通信概述圖7.1I MT-2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2022/7/298核心網(wǎng)絡(luò)的主要作用是提供信息交換和傳輸，將采用分組交換或ATM 網(wǎng)絡(luò)，最終過渡到全I(xiàn)P 網(wǎng)絡(luò)，并且與當(dāng)前的2 G 網(wǎng)絡(luò)后向兼容業(yè)務(wù)控制網(wǎng)絡(luò)是為移動(dòng)用戶提供附加業(yè)務(wù)和控制邏輯，將基于增強(qiáng)型智能網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)包括與無線技術(shù)有關(guān)的部分，主要實(shí)現(xiàn)無線傳輸功能。系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口 網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)接口NNI； 無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口RAN-CN； 無線

7、接口UNI； 用戶識(shí)別模塊和移動(dòng)臺(tái)之間的接口UIM-MT。7.1 第三代移動(dòng)通信概述2022/7/299結(jié)構(gòu)分層物理層：由一系列下行物理信道和上行物理信道組成。 鏈路層：由MAC子層和鏈路接入控制LAC子層組成。 MAC子層根據(jù)LAC子層的要求對(duì)物理層資源管理與控制，并提供LAC子層所需的QoS級(jí)別；LAC子層采用與物理層相對(duì)獨(dú)立的鏈路管理與控制，并通過ARQ等方式提供MAC子層所不能提供的更高級(jí)別的QoS控制，以滿足高層業(yè)務(wù)實(shí)體的傳輸可靠性。高層：集OSI模型中的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層為一體；主要負(fù)責(zé)各種業(yè)務(wù)的呼叫信令處理，話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的控制與處理等。7.1 第三代移動(dòng)

8、通信概述2022/7/29107.1.3 IMT-2000的頻帶劃分 1992年世界無線電行政大會(huì)（WARC）根據(jù)ITU-R對(duì)IMT-2000的業(yè)務(wù)量和所需頻譜的估計(jì)，劃分了230MHz帶寬給IMT-2000。18852025MHz及21102200MHz頻帶為全球基礎(chǔ)上可用于IMT-2000的業(yè)務(wù)；19802010MHz和21702200MHz為衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)頻段共60MHz；其余170MHz為陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)頻段，其中對(duì)稱頻段是260MHz，不對(duì)稱的頻段是50MHz。 7.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 2022/7/2911圖7.2 WRC2000對(duì)IMT-2000的頻譜安排 7.1 第三代移動(dòng)通

9、信系統(tǒng)概述 2022/7/2912圖7.3 我國IMT-2000頻譜分配 7.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 2022/7/2913圖7.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn) 7.1.4 3G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn) 7.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 2022/7/2914圖7.13 IMT-2000物理結(jié)構(gòu)模型 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征7.1.5 IMT-2000物理結(jié)構(gòu)模型2022/7/29151 用戶設(shè)備域：用戶用來接入U(xiǎn)MTS業(yè)務(wù)的設(shè)備，用戶設(shè)備通過無線接口與基本結(jié)構(gòu)相連接。移動(dòng)設(shè)備域：功能是完成無線傳輸和應(yīng)用 用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元域：包含清楚而安全地確定身份的數(shù)據(jù)和過程 2 基本結(jié)構(gòu)域：由物理節(jié)點(diǎn)組成，

10、這些物理節(jié)點(diǎn)完成終止無線接口和支持用戶通信業(yè)務(wù)需要的各種功能?；窘Y(jié)構(gòu)是共享的資源，它為其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有授權(quán)用戶提供服務(wù)。（1） 接入網(wǎng)域：由管理接入網(wǎng)資源的物理實(shí)體組成，并向用戶提供接入到核心網(wǎng)域的機(jī)制7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2916（2） 核心網(wǎng)域：由提供網(wǎng)絡(luò)支持特性和通信業(yè)務(wù)的物理實(shí)體組成。提供的功能包括用戶位置信息的管理、網(wǎng)絡(luò)特性和業(yè)務(wù)的控制、信令和用戶信息的傳輸機(jī)制等服務(wù)網(wǎng)域：與接入網(wǎng)域相連接，其功能是呼叫的尋路和將用戶數(shù)據(jù)與信息從源傳輸?shù)侥康?。它既和原籍網(wǎng)域聯(lián)系以獲得和用戶有關(guān)的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)，也和傳輸網(wǎng)域聯(lián)系以獲得與用戶無關(guān)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)。原籍網(wǎng)域：管理用

11、戶永久的位置信息。用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元和原籍網(wǎng)域有關(guān)；傳輸網(wǎng)域：是服務(wù)網(wǎng)域和遠(yuǎn)端用戶間的通信路徑。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29177.1.5 三種標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別WCDMA基于GSM；cdma2000基于IS-95CDMA；TD-SCDMA。WCDMA與cdma2000的三個(gè)區(qū)別。 碼片速率： cdma2000，1.2288Mc/s或3.6864Mc/s ； WCDMA，3.84Mc/s 。 基站同步方式： cdma2000，用GPS使基站間嚴(yán)格同步； WCDMA，同步/異步相結(jié)合的方式。 導(dǎo)頻信道方式：cdma2000,公共導(dǎo)頻方式 ；WCDMA，專用 時(shí)分導(dǎo)頻上引入公共

12、連續(xù)導(dǎo)頻。 7.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 2022/7/2918WCDMA與cdma2000的區(qū)別參數(shù)WCDMAcdma2000最小帶寬(MHz)51.25/5采用技術(shù)類型直接序列擴(kuò)頻(DS)多載波(MC)碼片速率(Mchip/s)3.841.2288/3.6864基站間同步異步/同步同步下行信道導(dǎo)頻專用信道采用導(dǎo)頻符號(hào)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流時(shí)分復(fù)用(TM)，并采用公共連續(xù)導(dǎo)頻采用獨(dú)立的連續(xù)導(dǎo)頻業(yè)務(wù)碼道共用(CM)幀長(ms)1020話音編碼固定速率可變速率功率控制速度(Hz)16008007.1 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 2022/7/29197.2 第三代移動(dòng)通信新技術(shù)（關(guān)鍵技術(shù)） 1高效信道編譯碼

13、技術(shù)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中都采用了卷積碼和Turbo碼兩種糾錯(cuò)編碼。在高速率、對(duì)譯碼時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)鏈路中使用Turbo碼以利于其優(yōu)異的糾錯(cuò)性能；考慮到Turbo碼譯碼的復(fù)雜度、時(shí)延的原因，在語音和低速率、對(duì)譯碼時(shí)延要求比較苛刻的數(shù)據(jù)鏈路中使用卷積碼，在其他邏輯信道中也使用卷積碼。 2022/7/29202軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù)的基本思想是高速模/數(shù)（A/D）和數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器盡可能靠天線處理，所有基帶信號(hào)處理都用軟件方式替代硬件實(shí)施。軟件無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分為寬帶多頻段天線、高速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器以及高速信號(hào)處理部分。軟件無線電技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是基于同樣的硬件環(huán)境，針對(duì)不同的功

14、能采用不同的軟件來實(shí)施，其系統(tǒng)升級(jí)、多種模式的運(yùn)行可以自適應(yīng)地完成。軟件無線電能實(shí)現(xiàn)多模式通信系統(tǒng)的無縫連接。7.2 第三代移動(dòng)通信新技術(shù)（關(guān)鍵技術(shù)） 2022/7/29213智能天線技術(shù)無線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、阻塞和掉話等問題一直困擾著蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。采用智能天線陣（Adaptive Antenna Arrays）技術(shù)可以提高第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量及服務(wù)質(zhì)量。智能天線陣技術(shù)是基于自適應(yīng)天線陣列原理，利用天線陣列的波束合成和指向，產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束，自適應(yīng)地調(diào)整其方向圖以跟蹤信號(hào)變化；對(duì)干擾方向調(diào)零以減少甚至抵消干擾信號(hào)，提高接收信號(hào)的載干比（C/I），以增加系統(tǒng)的容量和頻譜效率

15、。其特點(diǎn)在于以較低的代價(jià)換得無線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、抗阻塞和掉話等性能的顯著提高。智能天線陣由N單元天線陣、A/D轉(zhuǎn)換器、波束形成器（Beam-former）、波束方向估計(jì)及跟蹤器等幾部分組成。7.2 第三代移動(dòng)通信新技術(shù)（關(guān)鍵技術(shù)） 2022/7/29224 多用戶檢測和干擾消除技術(shù)多用戶檢測的基本思想是把所有用戶的信號(hào)都當(dāng)做有用信號(hào)，而不是當(dāng)做干擾信號(hào)。經(jīng)過近20年的發(fā)展，CDMA系統(tǒng)多址干擾抑制或多用戶檢測技術(shù)，已慢慢走向成熟及實(shí)用?？紤]到復(fù)雜度及成本等的原因，目前的多用戶檢測實(shí)用化研究，主要圍繞基站進(jìn)行。 7.2 第三代移動(dòng)通信新技術(shù)（關(guān)鍵技術(shù)） 2022/7/29235 初

16、始同步與Rake多徑分集接收技術(shù)cdma2000：通過對(duì)導(dǎo)頻信道的捕獲建立PN碼同步和符號(hào)同步，通過同步信道的接收建立幀同步和擾碼同步。WCDMA：“三步捕獲法”，通過對(duì)基本同步信道的捕獲建立PN碼同步和符號(hào)同步，通過對(duì)輔助同步信道的不同擴(kuò)頻碼的非相干接收，確定擾碼組號(hào)等，通過對(duì)擾碼窮舉搜索，建立擾碼同步。WCDMA系統(tǒng)采用用戶專用的導(dǎo)頻信號(hào)；在cdma2000下行鏈路采用公用導(dǎo)頻信號(hào)，上行信道采用用戶專用的導(dǎo)頻信道。Rake多徑分集技術(shù)的另一種體現(xiàn)形式是宏分集及越區(qū)切換技術(shù)。7.2 第三代移動(dòng)通信新技術(shù)（關(guān)鍵技術(shù)） 2022/7/29246向全I(xiàn)P網(wǎng)過渡全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)可節(jié)約成本，提高可擴(kuò)展性、靈

17、活性和使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作更有效率等；支持IPv6，解決IP地址的不足和移動(dòng)IP。由于IP技術(shù)在移動(dòng)通信中的引入，將改變移動(dòng)通信的業(yè)務(wù)模式和服務(wù)方式?；谝苿?dòng)IP技術(shù)，為用戶快速、高效、方便地部署豐富的應(yīng)用服務(wù)成為可能。 移動(dòng)IP技術(shù)視頻7IMT-2000無線協(xié)議分層模型在IMT-2000中將Um接口分成4層：物理層、介質(zhì)接入層、鏈路接入層和網(wǎng)絡(luò)層（包括呼叫控制、移動(dòng)性管理和無線電資源管理）。7.2 第三代移動(dòng)通信新技術(shù)（關(guān)鍵技術(shù)） 2022/7/2925 7.3.1 WCDMA網(wǎng)絡(luò)UMTS（Universal Mobile Telecommunications System、通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）是采用W

18、CDMA空中接口技術(shù)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，通常也把UMTS系統(tǒng)稱為WCDMA通信系統(tǒng)。UMTS是IMT-2000的重要成員，主要由歐洲和日本等國家和地區(qū)的移動(dòng)通信設(shè)備供應(yīng)商提出的。 如圖7.7所示。圖7.7 UMTS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29261 GSM網(wǎng)絡(luò)向WCDMA的演進(jìn)7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2927建立在GSM和GPRS網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，由經(jīng)改造的后的MSC/VLR（3G MSC/VLR）支撐。3G MSC/VLR與無線接入網(wǎng)RAN的接口被定義為 ，其底層采用控制協(xié)議Q2630，而不是傳統(tǒng)MSC的 及七號(hào)信令（A接口）。

19、分組業(yè)務(wù)由演進(jìn)型GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)（3GGSN)所支撐， 3GGSN與RAN的接口被定義為 。其底層采用ATM/STM1的 Q2630，而不是GPRS所采用的幀中繼協(xié)議（ ）。為支持軟切換 ， RNC與RNC的接口 。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29282G MSC/VLR與3G RAN因?yàn)?接口與A接口差別太大，不能連接。對(duì)2G MSC/VLR改造使其適應(yīng) 是不可能。但使用3G MSC/VLR連接2G基站分系統(tǒng)則是可能的，僅需要在3G MSC/VLR上增加A接口和 接口。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2929（1） WCDMA的語音演進(jìn) WCD

20、MA采用AMR語音編碼速率：4.75 12.2Kbit/s采用軟切換和發(fā)射分集，提高容量提供高保真的語音模式，并進(jìn)行快速功率控制 （2） WCDMA的數(shù)據(jù)演進(jìn) WCDMA支持最高2Mbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持包交換 目前采用ATM平臺(tái)基站同步方式：支持異步和同步的基站運(yùn)行信號(hào)帶寬：5MHz 碼片速率：3.84Mc/s 發(fā)射分集方式：TSTD、STTD、FBTD 信道編碼：卷積碼、Turbo碼 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2930調(diào)制方式：QPSK 功率控制：上下行閉環(huán)、開環(huán)功率控制 解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)方式 語音編碼：AMR 無線接入網(wǎng)絡(luò)（ Radio Acce

21、ss Network ，RAN）：用于處理所有與無線有關(guān)的功能核心網(wǎng)絡(luò)（ Core Network，CN）：處理UMTS系統(tǒng)內(nèi)所有的話音呼叫和數(shù)據(jù)連接，并實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)的交換和路由功能 。CN從邏輯上分為電路交換域（Circuit Switched Domain, CS）和分組交換域（ Packet Switched Domain, PS） 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2931用戶設(shè)備（User Equipment，UE）: UE和UTRAN（UMTS的陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)）由全新的協(xié)議構(gòu)成， 其設(shè)計(jì)基于WCDMA無線技術(shù)。而CN則采用了GSM/GPRS的定義，這樣可以實(shí)現(xiàn)

22、網(wǎng)絡(luò)的平滑過度. 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2932（3）技術(shù)指標(biāo) WCDMAGSM載波間隔5MHz200KHz頻率重用系數(shù)1118功率控制頻率1500Hz2Hz或更低服務(wù)質(zhì)量控制QoS無線資源管理算法網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（頻率規(guī)劃）頻率分集可采用Rake接收機(jī)進(jìn)行多徑分集跳頻分組數(shù)據(jù)基于負(fù)載的分組調(diào)度GPRS中基于時(shí)隙的調(diào)度下行發(fā)分集支持，以提高下行鏈路的容量不支持，但可應(yīng)用7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29337.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 圖7.14 WCDMA網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成示意圖 2 WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2022/7/29347.3 第三代移

23、動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 圖7.14 WCDMA網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成示意圖 2022/7/2935（1） 用戶終端設(shè)備（ UE，User Equipment）用戶終端設(shè)備它主要包括射頻處理單元、基帶處理單元、協(xié)議棧模塊以及應(yīng)用層軟件模塊等；UE通過Uu接口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為用戶提供電路域和分組域內(nèi)的各種業(yè)務(wù)功能，包括普通語音、數(shù)據(jù)通信、移動(dòng)多媒體、Internet應(yīng)用（如E-mail、WWW瀏覽、FTP等） 。用戶設(shè)備（ME，The Mobile Equipment），提供應(yīng)用和服務(wù)；用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元（USIM，The UMTS Subsriber Module），提供用戶身份識(shí)別。 7.3 第

24、三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2936（2） 無線接入網(wǎng)（UTRAN，UMTS Terrestrial Radio Access Network，UMTS）包含一個(gè)或幾個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNS）。一個(gè)RNS由一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）和一個(gè)或多個(gè)基站（Node B）組成。 基站（Node B）7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 圖7.14 基站（Node B）2022/7/2937無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC，Radio Network ontroller）執(zhí)行系統(tǒng)信息廣播與系統(tǒng)接入控制功能；切換和RNC遷移等移動(dòng)性管理功能；宏分集合并、功率控制、無線承載分配等無線資源管理和控制

25、功能。(3) 核心網(wǎng)絡(luò)（CN，Core Network） 移動(dòng)交換中心/訪問位置寄存器（MSC/VLR）。MSC/VLR是WCDMA核心網(wǎng)CS域功能節(jié)點(diǎn)，主要功能是提供CS域的呼叫控制、移動(dòng)性管理、鑒權(quán)和加密等功能 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2938網(wǎng)關(guān)MSC節(jié)點(diǎn)（GMSC）。GMSC是WCDMA移動(dòng)網(wǎng)CS域與外部網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，主要功能是完成VMSC功能中的呼入呼叫的路由功能及與固定網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)間結(jié)算功能。服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）。SGSN是WCDMA核心網(wǎng)PS域功能節(jié)點(diǎn)，主要功能是提供PS域的路由轉(zhuǎn)發(fā)、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理、鑒權(quán)和加密等功能網(wǎng)關(guān)G

26、PRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）。GGSN是WCDMA核心網(wǎng)PS域功能節(jié)點(diǎn)，主要功能是同外部IP分組網(wǎng)絡(luò)的接口功能。原籍位置寄存器（HLR）。HLR是WCDMA核心網(wǎng)CS域和PS域共有的功能節(jié)點(diǎn)，主要功能是提供用戶的簽約信息存放、新業(yè)務(wù)支持、增強(qiáng)的鑒權(quán)等功能。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2939操作維護(hù)中心（OMC）。OMC功能實(shí)體包括設(shè)備管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) 外部網(wǎng)絡(luò)（External networks） 。 電路交換網(wǎng)絡(luò)（CS networks ）：提供電路交換的連接，象通話服務(wù)。ISDN和PSTN均屬于電路交換網(wǎng)絡(luò)；分組交換網(wǎng)絡(luò)（PS networks）：提供數(shù)據(jù)包

27、的連接服務(wù)，Internet屬于分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/29403 系統(tǒng)接口Cu 接口。Cu接口是USIM卡和ME之間的電氣接口，Cu接口采用標(biāo)準(zhǔn)接口。Uu接口。Uu接口是WCDMA的無線接口。UE通過Uu接口接入到UMTS系統(tǒng)的固定網(wǎng)絡(luò)部分，可以說Uu接口是UMTS系統(tǒng)中最重要的開放接口。Iu接口。Iu接口是連接UTRAN和CN的接口。類似于GSM系統(tǒng)的A接口和Gb接口。Iu接口是一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)接口。Iur接口。Iur接口是連接RNC之間的接口，Iur接口是WCDMA系統(tǒng)特有的接口，用于對(duì)RAN中移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)管理。比如在不同的RNC之間進(jìn)行軟切

28、換時(shí)，移動(dòng)臺(tái)所有數(shù)據(jù)都是通過Iur接口從正在工作的RNC傳到候選RNC。Iur是開放的標(biāo)準(zhǔn)接口。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2941Iub接口。Iub接口是連接Node B與RNC的接口，Iub接口也是一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)接口。 這也使通過Iub接口相連接的RNC與Node B可以分別由不同的設(shè)備制造商提供。這也使通過Iu接口相連接的UTRAN與CN可以分別由不同的設(shè)備制造商提供。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/29424 WCDMA的網(wǎng)絡(luò)接口特點(diǎn)所有接口具有開放性；將無線網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層分離；控制面和用戶面分離。電路域（CS域）：指為用戶提供“電路型業(yè)

29、務(wù)”，或提供相關(guān)信令連接的實(shí)體。CS域特有的實(shí)體包括： MSC、GMSC、VLR、IWF分組域 （PS域）：為用戶提供“分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)”，PS域特有的實(shí)體包括：服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）。其他設(shè)備如HLR（或HSS）、AUC、EIR等為CS域與PS域共用。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2943 5 WCDMA分層和信道結(jié)構(gòu) 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 圖7.16 WCDMA分層和信道結(jié)構(gòu) 2022/7/2944（1）無線接口的分層 各移動(dòng)通信系統(tǒng)基本區(qū)別在于無線接口的物理層無線接口：用戶設(shè)備UE和網(wǎng)絡(luò)之間的Um接口；由

30、層1、2和3組成：層1(L1)是物理層，層2(L2)和層3(L3)描述MAC、RLC和RRC等子層。無線資源控制層RRC位于無線接口的第三層處理UE和UTRAN的第三層控制平面之間的信令。處理連接管理功能、無線承載控制功能、RRC連接移動(dòng)性管理和測量功能 媒體接入控制層MAC MAC層屏蔽了物理介質(zhì)的特征，為高層提供了使用物理介質(zhì)的手段。高層以邏輯信道的形式傳輸信息。MAC完成傳輸信息的變換，以信道形式將信息發(fā)向物理層。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2945物理層是OSI參考模型的最底層，支持在物理介質(zhì)上傳輸比特流所需的操作與層2的MAC子層和層3的RRC子層相連 物理

31、層為MAC層提供不同的傳送信道，傳送信道定義了信息是如何在無線接口上進(jìn)行傳送的MAC層為層2的無線鏈路控制RLC子層提供不同邏輯信道，邏輯信道定義了所傳送的信息的類型物理信道在物理層進(jìn)行定義，物理信道是承載信息的物理媒介物理層的數(shù)據(jù)處理過程。物理層接收來自MAC層的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行信道編碼和復(fù)用，通過擴(kuò)頻和調(diào)制，送入天線發(fā)射物理層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，如圖所示。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/29467.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征物理層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)物理層的數(shù)據(jù)處理過程2022/7/2947（2） 信道結(jié)構(gòu) 從不同協(xié)議層次講，承載用戶各種業(yè)務(wù)的信道分為三類：邏輯信道，傳輸信道，物理

32、信道。物理信道：通過頻率，信道編碼，擴(kuò)頻碼，調(diào)制以及時(shí)隙（TDD）來區(qū)分的。這些信道提供實(shí)際數(shù)據(jù)位的傳輸 邏輯信道：邏輯信道直接承載用戶業(yè)務(wù)，分為控制信道和業(yè)務(wù)信道，這些邏輯信道通過MAC（Medium Access Control）層影射到傳輸信道 傳輸信道：傳輸信道是無線接口二層和物理層的接口，是物理層對(duì)MAC層提供的服務(wù)，分為專用信道和公共信道。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2948傳輸信道定義數(shù)據(jù)是怎樣在空中接口中傳輸?shù)膬深悾簩Ｓ脗鬏斝诺篮凸矀鬏斝诺佬诺澜Y(jié)構(gòu)如圖7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2949A專用傳輸信道DCH DCH包括上行和下行

33、傳輸信道用來傳送網(wǎng)絡(luò)和特定UE之間的數(shù)據(jù)信息或控制信息DCH可在整個(gè)小區(qū)中進(jìn)行全向傳輸，也可采用智能天線技術(shù)進(jìn)行波束成型，針對(duì)某用戶進(jìn)行傳輸DCH可進(jìn)行快速信息速率改變、快速功率控制和宏分集、軟切換等B 公共傳輸信道(a) 廣播信道BCH:下行傳輸信道,廣播系統(tǒng)及小區(qū)的特定信息 。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2950(b) 前向接入信道FACH:下行傳輸信道,在系統(tǒng)知道UE所處小區(qū)時(shí)，用來給UE傳送控制信息，F(xiàn)ACH同時(shí)也能傳送短的用戶分組;FACH在整個(gè)小區(qū)中傳輸;或采用波束成型天線在小區(qū)進(jìn)行波束傳輸;FACH采用慢速功率控制，并要求帶有UE的ID.( )尋呼信道PC

34、H：下行傳輸信道，系統(tǒng)不知UE所處小區(qū)時(shí)，用PCH給UE傳送控制信息，PCH總在整個(gè)小區(qū)中發(fā)送。(d) 隨機(jī)接入信道RACH:上行傳輸信道,用來傳送來自UE的控制信息，也可用來傳送較短的用戶分組數(shù)據(jù)。用戶在RACH信道發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可能發(fā)生碰撞,RACH采用開環(huán)功率控制.(e)下行共享信道DSCH:上行傳輸信道,用來傳送數(shù)據(jù)量較小的分組.7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2951(f) 公共分組信道CPCH:下行傳輸信道.幾個(gè)傳送專用控制或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的UE共享一個(gè)DSCH,DSCH信道只包含數(shù)據(jù)信息，不包含控制信息，必須利用DCH中的控制信息。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特

35、征2022/7/2952 物理信道由某一載波頻率、碼(信道碼和擾碼)、相位確定在采用擾碼與擴(kuò)頻碼的信道里，擾碼或擴(kuò)頻碼任何一種不同，都可確定為不同的信道物理信道包括3層結(jié)構(gòu)：超幀、無線幀和時(shí)隙。 超幀長720ms，包括72個(gè)無線幀。無線幀包括15個(gè)時(shí)隙的信息處理單元，時(shí)長10ms。時(shí)隙包括一組信息符號(hào)的單元，每時(shí)隙符號(hào)數(shù)取決于物理信道，每個(gè)符號(hào)的碼片數(shù)量與物理信道的擴(kuò)頻因子相同。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29537.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2954A 上行物理信道 兩種：上行專用物理數(shù)據(jù)信道DPDCH和上行專用物理控制信道DPCCH，DPDC

36、H和DPCCH在無線幀通過I/Q復(fù)用DPDCH用來傳輸層2及更高層產(chǎn)生的專用數(shù)據(jù)；DPCCH用來傳輸層1的控制信息 上行DPDCH和DPCCH的作用： 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2955B上行公共物理信道(a) 物理隨機(jī)接入信道PRACH:用來傳送RACH,傳輸基于快速捕獲指示的時(shí)隙ALOHA方式.(b) 物理分組信道PCPCH:用來傳送CPCH,傳輸基于CSMA-CD方法C 下行專用物理信道DPCH可看作下行DPDCH和下行DPCCH的時(shí)分復(fù)用DPCH包括專用的數(shù)據(jù)及控制信息。專用數(shù)據(jù)用于傳輸層2或更高層產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，控制信息用于傳輸層1的控制信號(hào)下行DPDCH和下行

37、DPCCH作用：7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2956D 下行公共物理信道(a)公共控制物理信道CCPCH:分為P-CCPCH(基本CCPCH)和S-CCPCH(輔助CCPCH) ,S-CCPCH：用來傳送FACH和PCH.(b）同步信道SCH用于小區(qū)搜索分成基本同步信道P-SCH和輔助同步信道S-SCH(c) 物理下行共享信道PDSCH用于傳送DSCH與一個(gè)DPCH相聯(lián)系，所需控制信息在DPCH上傳送(d) 捕獲指示信道AICH 用于傳送捕獲指示信號(hào)AI 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2957(e)尋呼指示信道PICH固定速率(SF=256)的物理

38、信道用來傳送尋呼指示PIPICH總是與一個(gè)S-CCPCH相聯(lián)系(f) 公共導(dǎo)頻信道CPICH分為：基本CPICH和輔助CPICH為增加分集效果，一般采用兩個(gè)天線分集發(fā)送基本CPICH為SCH, P-CCPCH, AICH, PICH提供相位基準(zhǔn)，是下行物理信道的缺省相位基準(zhǔn)一個(gè)小區(qū)只有一個(gè)基本CPICH 輔助CPICH作為S-CCPCH和下行DPCH的參考7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2958(3)傳輸信道到物理信道的映射 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29596 W-CDMA有兩種接入模式FDD：上行和下行鏈路采用兩個(gè)不同頻率的載波工作的雙工模式；

39、 TDD：上行和下行鏈路采用兩個(gè)不同時(shí)隙來區(qū)分、在相同的頻段上工作的雙工模式，即上、下行鏈路的信息是交替發(fā)送的。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29607 信道編碼和復(fù)用 包括非壓縮和壓縮兩種方式(1)非壓縮模式到編碼/復(fù)用功能模塊的數(shù)據(jù)以傳送塊集合形式傳輸每個(gè)傳送時(shí)間間隔TTI傳輸一次步驟(2) 壓縮模式一幀的一個(gè)或連續(xù)幾個(gè)幀中某些時(shí)隙不用作數(shù)據(jù)傳輸為保持壓縮后的質(zhì)量不被影響，壓縮幀中其它時(shí)隙的瞬時(shí)傳輸功率增加，增加量與傳輸時(shí)間的減少相對(duì)應(yīng).何時(shí)幀被壓縮，取決于網(wǎng)絡(luò)。壓縮幀可周期性出現(xiàn)，壓縮幀也可在必須時(shí)才出現(xiàn)。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/296

40、1壓縮模式下，傳輸間隔可以被放置在固定位置，也可放置在任何其他的位置。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29628 隨機(jī)接入與同步（1）隨機(jī)接入 初始化前，物理層需從高層RRC接收信息，并不斷地被高層更新初始化階段，物理層將從高層MAC接收信息接入步驟（2）同步過程小區(qū)搜索 UE搜索小區(qū)并判斷下行鏈路的擾碼及所在小區(qū)幀同步 典型情況下小區(qū)搜索步驟。時(shí)隙同步，幀同步和碼組指示，擾碼識(shí)別 公共信道同步7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29639 發(fā)射分集 方法：（1）在基站方通過兩根天線發(fā)射信號(hào)，每根天線被賦予不同的加權(quán)系數(shù)（包括幅度，相位等），使接收方增強(qiáng)接

41、收效果，改進(jìn)下行鏈路的性能 （2）包括開環(huán)發(fā)射分集和閉環(huán)發(fā)射分集閉環(huán)模式發(fā)射分集用于DPCH和PDSCH ，關(guān)鍵是加權(quán)因子的計(jì)算 開環(huán)發(fā)射分集不需要MS的反饋，基站的發(fā)射先經(jīng)空間時(shí)間塊編碼，再在MS中分集接收解碼7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/296410 功率控制 （1）上行功率控制PRACH的功率控制DPCCH及DPDCH的功率控制 （2）下行功率控制P-CCPCH和S-CCPCH不進(jìn)行功率控制下行DPCCH/DPDCH功率控制站址選擇分集發(fā)射功率控制SSDT DSCH功率控制7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/296511 切換 步驟：無線測量、網(wǎng)絡(luò)判

42、決和系統(tǒng)執(zhí)行WCDMA中具有與IS-95 CDMA中所具有的軟切換、更軟切換、硬切換，還有CDMA到其它系統(tǒng)的切換和空閑切換 CDMA到其它系統(tǒng)的切換：MS從CDMA業(yè)務(wù)信道轉(zhuǎn)到其它系統(tǒng)業(yè)務(wù)信道空閑切換：MS處于空閑狀態(tài)時(shí)所進(jìn)行的切換硬切換通常發(fā)生在不同頻率的CDMA信道間7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2966 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 12 華為公司W(wǎng)CDMA系統(tǒng)解決方案華為公司W(wǎng)CDMA系統(tǒng)基于iNET平臺(tái)，采用模塊化、構(gòu)件化設(shè)計(jì)，各部分既可一起組網(wǎng)，也可以單獨(dú)應(yīng)用，組網(wǎng)方式靈活，全面適應(yīng)各種移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需要。WCDMA移動(dòng)網(wǎng)產(chǎn)品遵循ITU-T和ETS

43、I 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 2022/7/2967(1) 系統(tǒng)介紹 圖7.18 華為WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2968 WCDMA系統(tǒng)構(gòu)成UTRAN：包括許多通過Iu接口連接到CN的RNS，一個(gè)RNS包括一個(gè)RNC和一個(gè)或多個(gè)NodeB。NodeB通過Iub接口連接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或雙模， NodeB提供一個(gè)或多個(gè)小區(qū)的覆蓋 核心網(wǎng)（CN）：設(shè)備主要包括UMSC、MSC/VLR、GMSC、SGSN、GGSN (2) 系統(tǒng)目標(biāo) 業(yè)務(wù)要求用戶可通過標(biāo)準(zhǔn)的用戶網(wǎng)絡(luò)接口接入WCDMA移動(dòng)網(wǎng)，獲得WCDMA移動(dòng)網(wǎng)所提供的業(yè)務(wù)；能完成對(duì)業(yè)務(wù)的接入

44、控制；容易地定義和引入業(yè)務(wù)；記錄業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中使用的情況。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2969 網(wǎng)絡(luò)要求能非常靈活地從現(xiàn)有的2G核心網(wǎng)演進(jìn)到3G核心網(wǎng)，既可采用OverLay方式，也可采用綜合方式；支持ETSI、ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，提供開放的標(biāo)準(zhǔn)接口；能以經(jīng)濟(jì)的費(fèi)用和較短的時(shí)間從網(wǎng)絡(luò)功能中去生成新的業(yè)務(wù)；能管理網(wǎng)絡(luò)單元和網(wǎng)絡(luò)資源，以保證服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)性能；業(yè)務(wù)的提供獨(dú)立于技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，這樣物理網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)展而不影響現(xiàn)有的業(yè)務(wù)。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/29707.3.2 TD-SCDMA系統(tǒng) TD-SCDMA該標(biāo)準(zhǔn)是由中國獨(dú)自制定的3

45、G標(biāo)準(zhǔn)，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院（大唐電信）向ITU提出。該標(biāo)準(zhǔn)將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當(dāng)今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中，在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨(dú)特優(yōu)勢。 TD-SCDMA的中文含義為時(shí)分同步碼分多址接入，該項(xiàng)通信技術(shù)也屬于一種無線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它是中國提出的TD-SCDMA全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一。 TD-SCDMA綜合了TDD和CDMA的技術(shù)優(yōu)勢，具有靈活的空中接口，采用了智能天線、多用戶聯(lián)合檢測、上行同步及軟件無線電等先進(jìn)技術(shù)，因而在系統(tǒng)容量、頻譜利用率高和抗干擾能力等方面都具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及

46、其特征 2022/7/29711 TD-SCDMA的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下幾方面。 頻譜靈活性和支持蜂窩網(wǎng)的能力;高頻譜利用率;采用多種先進(jìn)技術(shù): 智能天線、上行同步、多用戶聯(lián)合檢測、動(dòng)態(tài)信道分配（DCA）、接力切換、 軟件無線電；適應(yīng)多種使用環(huán)境；系統(tǒng)兼容。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 TD-SCDMA技術(shù)原理視頻2022/7/2972（1） 時(shí)分雙工（TDD）模式TD-SCDMA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參照了TDD（時(shí)分雙工）在不成對(duì)的頻帶上的時(shí)域模式。TDD模式是基于在無線信道時(shí)域里的周期地重復(fù)TDMA幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)幀結(jié)構(gòu)被再分為幾個(gè)時(shí)隙。在TDD模式下，可以方便地實(shí)現(xiàn)上/下行鏈路間地靈活切

47、換 優(yōu)勢。在上/下行鏈路間的時(shí)隙分配可以被一個(gè)靈活的轉(zhuǎn)換點(diǎn)改變，以滿足不同的業(yè)務(wù)要求，可以實(shí)現(xiàn)所有3G對(duì)稱和非對(duì)稱業(yè)務(wù) 通過最佳自適應(yīng)資源的分配和最佳頻譜效率，可支持速率從8kbps到2Mbps的語音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的3G業(yè)務(wù) 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2973TD-SCDMA的TDD模式特點(diǎn)終端的移動(dòng)速度受現(xiàn)有DSP運(yùn)算速度的限制只能做到240km/h；基站覆蓋半徑在15km以內(nèi)時(shí)頻譜利用率和系統(tǒng)容量可達(dá)最佳，在用戶容量不是很大的區(qū)域，基站最大覆蓋可達(dá)430kmTD-SCDMA適合在城市和城郊使用。在城市和城郊，小區(qū)半徑一般都在15km以內(nèi)。而在農(nóng)村及大區(qū)全覆蓋時(shí)，

48、用WCDMA FDD方式也是合適的，因此TDD和FDD模式是互為補(bǔ)充的根據(jù)不同業(yè)務(wù)，上下行鏈路間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置可任意調(diào)整，可提供最佳頻譜利用率和最佳業(yè)務(wù)容量； TD-SCDMA采用不對(duì)稱頻段，無需成對(duì)頻段。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2974單個(gè)載頻帶寬為1.6MHz，幀長為5ms，每幀包含7個(gè)不同碼型的突發(fā)脈沖同時(shí)傳輸，在頻譜安排上有很大靈活性 TDD上下行工作于同一頻率，對(duì)稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術(shù)，可達(dá)到提高性能、降低成本的目的 TDD系統(tǒng)設(shè)備成本低，無收發(fā)隔離的要求，其成本比FDD系統(tǒng)低20%50% TDD系統(tǒng)的主要缺陷采用多時(shí)隙不連續(xù)傳輸方式

49、，抗快衰落和多普勒效應(yīng)能力比連續(xù)傳輸?shù)腇DD方式差，因此ITU要求TDD系統(tǒng)用戶終端移動(dòng)速度為120km / h，F(xiàn)DD系統(tǒng)為500km / h；TDD系統(tǒng)平均功率與峰值功率之比隨時(shí)隙數(shù)增加而增加，考慮到耗電和成本因素，用戶終端的發(fā)射功率不可能很大，故通信距離（小區(qū)半徑）較小，一般不超過10km，而FDD系統(tǒng)的小區(qū)半徑可達(dá)數(shù)10km 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2975（2）智能天線智能天線采用波束成形技術(shù)，方向圖隨移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)而動(dòng)態(tài)跟蹤（基站裝配智能天線）。由于它的波束很窄，對(duì)其他用戶的干擾很小，大大提高了系統(tǒng)容量 智能天線技術(shù)能夠提高系統(tǒng)的容量，擴(kuò)大小區(qū)的最大覆蓋

50、范圍，減少移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，提高信號(hào)的質(zhì)量并增大傳輸數(shù)據(jù)速率 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2976（3）上行同步（Uplink Synchronization）移動(dòng)臺(tái)動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)往基站的發(fā)射時(shí)間，使上行信號(hào)到達(dá)基站時(shí)保持同步，保證了上行信道信號(hào)的不相關(guān)，降低了碼間干擾，使系統(tǒng)的容量由于碼間干擾的降低大大提高 ，提高了CDMA系統(tǒng)容量，提高了頻譜利用率，同時(shí)基站接收機(jī)的復(fù)雜度也大為降低 缺點(diǎn)是系統(tǒng)對(duì)同步的要求非常嚴(yán)格，上行的同步要求為1 / 8碼片寬度，網(wǎng)絡(luò)同步要求為5s。一旦同步破壞，將導(dǎo)致通信阻塞和嚴(yán)重干擾。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/29

51、77（4）聯(lián)合檢測（Joint Detection）聯(lián)合檢測技術(shù)即“多用戶干擾”抑制技術(shù)，是TDSCDMA系統(tǒng)中使用的又一重要技術(shù)，是消除和減輕多用戶干擾的主要技術(shù)，它把所有用戶的信號(hào)都當(dāng)作有用信號(hào)處理，這樣可從而大幅度降低多徑多址干擾 聯(lián)合檢測技術(shù)把同一時(shí)隙中多個(gè)用戶的信號(hào)及多徑信號(hào)一起處理，充分利用用戶信號(hào)的擁護(hù)碼、幅度、定時(shí)、延遲等信息，精確地解調(diào)出各個(gè)用戶的信號(hào) ，結(jié)合使用智能天線和多用戶檢測，可獲得理想效果 。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2978（5）軟件無線電（Software Radio）軟件無線電是利用數(shù)字信號(hào)處理軟件實(shí)現(xiàn)無線功能的技術(shù)，能在同一硬件平

52、臺(tái)上利用軟件處理基帶信號(hào)，通過加載不同的軟件，可實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)性能。其優(yōu)點(diǎn)：通過軟件方式，靈活完成硬件功能；良好的靈活性及可編程性；可代替昂貴的硬件電路，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能；對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，不會(huì)老化；便于系統(tǒng)升級(jí)，降低用戶設(shè)備費(fèi)用。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2979（6）接力切換（Baton Handover）TD-SCDMA系統(tǒng)的基站和基站控制器可采用接力切換方式，根據(jù)用戶的方位和距離信息，判斷手機(jī)用戶現(xiàn)在是否移動(dòng)到應(yīng)該切換給另一基站的臨近區(qū)域。如果進(jìn)入切換區(qū)，便可通過基站控制器通知另一基站做好切換準(zhǔn)備，達(dá)到接力切換的目的。接力切換可提高切換成功率，降低切換時(shí)對(duì)臨

53、近基站信道資源的占用，大大提高了系統(tǒng)容量。在切換時(shí)可根據(jù)系統(tǒng)需要，采用硬切換或軟切換的機(jī)理。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2980（7）基站與終端技術(shù) 基站 ：高集成度、低成本設(shè)計(jì)，采用TDSCDMA的物理層和基于修改的GPRS業(yè)務(wù)?；静捎?載波設(shè)計(jì)，每載波帶寬1.6MHz，其占用5MHz帶寬；采用低中頻數(shù)字合成技術(shù)，以解決多載波的有關(guān)問題；公用一套智能天線，達(dá)到增強(qiáng)所需信號(hào)，抑制干擾信號(hào)，成倍擴(kuò)展通信系統(tǒng)容量的目的；公用射頻收發(fā)信機(jī)單元；基于軟件無線數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)； 低功耗設(shè)計(jì)，每個(gè)載波基站耗電不超過200W；具有高可靠性、可維護(hù)性等特點(diǎn)。7.3 第三代移動(dòng)通信系

54、統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2981（8） 用戶設(shè)備（UE） ：采用雙頻雙模（GSM900和TDSCDMA）用戶設(shè)備，支持TDSCDMA系統(tǒng)內(nèi)切換，支持TDSCDMA系統(tǒng)到GSM系統(tǒng)的切換。在TDSCDMA系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)優(yōu)先選擇TDSCDMA系統(tǒng)，在TDSCDMA系統(tǒng)覆蓋范圍以外，采用現(xiàn)有的GSM系統(tǒng).TDSCDMA系統(tǒng)采用雙頻雙模UE，GSM-900MHz和TDSCDMA-2000MHz；采用固定臺(tái)和車載臺(tái)，多載波工作，外接天線，提供速率384kbit/s2Mbit/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；UE有6個(gè)發(fā)射功率等級(jí)； 使用GSM的SIM卡；語音編譯碼，GSM/3G，8kbit/s；用戶設(shè)備數(shù)據(jù)接口或大尺

55、寸LCD顯示屏幕；TDSCDMA系統(tǒng)的價(jià)位，平均每戶價(jià)格將比GSM擴(kuò)容降低至少20，與GSM系統(tǒng)同基站安裝不需另投資。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2982（9） SDMA方式 通過空間的分割來區(qū)分不同的用戶 基本技術(shù)就是采用自適應(yīng)陣列天線，在不同用戶方向上形成不同的波束 扇形天線可被看作是SDMA的一個(gè)基本方式 SDMA原理：SDMA基站由多個(gè)天線和收發(fā)信機(jī)組成用與多個(gè)收發(fā)信機(jī)相連的DSP來處理接收到的多路信號(hào)，精確算出每個(gè)MS相應(yīng)無線鏈路的空間傳播特性，可得上下行波束賦形矩陣，利用該矩陣通過多個(gè)天線對(duì)發(fā)往MS的下行鏈路信號(hào)空間合成，使MS所處位置接收信號(hào)最強(qiáng) 。7.

56、3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2983 SDMA技術(shù)可以大致估算出每個(gè)用戶的距離和方位 SDMA方式與CDMA的性能互補(bǔ) 當(dāng)幾個(gè)用戶靠得很近，SDMA技術(shù)無法精確分辨用戶位置，每個(gè)用戶都受到了鄰近其他用戶的強(qiáng)干擾而無法正常工作，采用CDMA的擴(kuò)頻技術(shù)可輕松降低其它用戶的干擾。SDMA只需起到部分降低干擾的作用 。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/29842 CDMA2000 1X EV-DO技術(shù)特點(diǎn)CDMA2000 1X EV - DO 技術(shù)是美國高通公司 CDMA2000 家族標(biāo)準(zhǔn)的一員，同時(shí)經(jīng)ITU的批準(zhǔn)，它還是IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)系列的一部分。1X

57、表示該產(chǎn)品是 CDMA2000 家族的一員，EV表示系統(tǒng)演進(jìn)，DO表示數(shù)據(jù)優(yōu)化，以使分組通信達(dá)到最高性能 1X EV - DO是CDMA2000 1X技術(shù)向提高分組數(shù)據(jù)傳輸能力方向的演進(jìn)。它是在獨(dú)立于CDMA2000 1X的載波上向移動(dòng)終端提供高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不支持話音業(yè)務(wù) CDMA2000 1X EV-DO與CDMA2000 1X不具有兼容性 CDMA2000 1X EV-DO可以單獨(dú)組網(wǎng)，對(duì)于那些只需要分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶，核心網(wǎng)配置不需要基于ANSI-41的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，而是基于IP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2985與CDMA2000 1X聯(lián)合組網(wǎng)，同時(shí)

58、提供語音與高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) ，CDMA2000 1X EV-DO與CDMA2000 1X彼此間幾乎無任何影響 雙模終端，當(dāng)其工作在Hybrid模式時(shí)可以在兩個(gè)系統(tǒng)間（CDMA2000 1X、1X EV-DO）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)選擇和切換 CDMA2000 1X EV-DO保持了與CDMA2000 1X在設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的兼容性提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)，每個(gè)CDMA載波可以提供2.4576Mbps/扇區(qū)的前向峰值吞吐量。前向鏈路的速率范圍是38.4kbps2.4576Mbps，反向鏈路的速率范圍是7.6kbps153.6kbps。反向鏈路數(shù)據(jù)速率與CDMA2000 1X基本一致，而前向鏈路的數(shù)據(jù)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CDM

59、A2000 1X7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/2986空中鏈路是專門為分組數(shù)據(jù)而優(yōu)化設(shè)計(jì)的，它的一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思想是數(shù)據(jù)和語音具有非常不同的需求，對(duì)語音和數(shù)據(jù)分別采用不同的優(yōu)化策略，大大提高頻譜利用率，大大降低了系統(tǒng)軟件的開發(fā)難度，避免了復(fù)雜的載荷平衡（調(diào)度）任務(wù)。3 CDMA2000 1X EV-DO主要關(guān)鍵技術(shù)前向鏈路時(shí)分復(fù)用 速率控制 自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù) 混合自動(dòng)重傳請求技術(shù)(H-ARQ) 調(diào)度程序使射頻資源發(fā)揮最大效能 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征2022/7/29874 時(shí)隙幀結(jié)構(gòu) （1）幀結(jié)構(gòu) 以10ms為一個(gè)幀時(shí)間單位每個(gè)幀分為了兩個(gè)5ms的子幀。

60、縮短每一次上下行周期的時(shí)間，在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)用戶的定位。7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2988（2）子幀結(jié)構(gòu) ：分為7個(gè)普通時(shí)隙(TS0TS6)、一個(gè)下行導(dǎo)頻時(shí)隙(DwPTS)、一個(gè)上行導(dǎo)頻時(shí)隙(UpPTS)和一個(gè)保護(hù)間隔(GP)；切換點(diǎn)是上下行時(shí)隙之間的分界點(diǎn)。通過該分界點(diǎn)的移動(dòng)，可調(diào)整上下行時(shí)隙的數(shù)量比例，適應(yīng)各種不對(duì)稱分組業(yè)務(wù)時(shí)隙上的箭頭方向表示上行或下行。TS0必須是下行時(shí)隙，TS1一般是上行時(shí)隙。UpPTS和DwPTS：專門用于上行同步和小區(qū)搜索。 7.3 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特征 2022/7/2989（3）信息格式每個(gè)時(shí)隙的信息只有一種脈沖類型