移动通信系统物理层演进

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1、毕业设计（论文）设计（论文）题目：2G-3G-4G移动通信系统物理层演进摘 要中国目前的TD-SCDMA商业在实现TD-SCDMA技术中浮现了诸多的问题，涉及其市场和其在各方面的应用。为了使TD-SCDMA技术成熟，从目前的TD-SCDMA原则升级到IMT-Advanced（高档国际移动通信）原则是人们热切期盼的。针对得到一种到下一代移动通信系统的平滑过渡，TD-SCDMA原则和技术将要走上一条国产的、自主的革新之路。本文为TD-SCDMA原则和核心技术的革新方略提供一种简短的描述。调查TD-SCDMA发展到至今水平的革新史，发现它在不同的革新阶段的技术及原则都各有特点。单/多载波、高速数据包

2、存取以保证数据包服务的高传送率是第一革新阶段的特点，同步，广播服务也被支持，HSPA(High Speed Packet Access 高速分组接入)也被并入到这次革新。“长期革新”在为了接近全球微波互操作性性能的第二阶段被定义。在第二阶段中基于互相作用通道的多重天线被采用。最后一种阶段是基于TD-LTE 的从老式3G系统到超越老式系统的IMT-Advanced（高档国际移动通信）系统的革新。3GPP （3rd Generation Partnership Project第三代合伙伙伴筹划）的 原则与本地原则的不同将被放出并简介某些各个革新阶段的挑战性的工作和开发性的问题同样也会被拿出来讨论。

3、【核心词】全球移动通信系统 平滑迁移 高速分组接入 移动WiMAX TD-LTE ABSTRACTThe current TD-SCDMA commercialization in China brings about many issues concerning the implementation of TD-SCDMA technology,the market, and its applications. In order to make TD-SCDMA successful, evolution from the current TD-SCDMA standards to Inte

4、rnational Mobile Telecommunications-Advanced are anticipated. TD-SCDMA standards and technologies will take a home-made evolution path in China, aiming at a smooth migration to the next-generation mobile communication system. This article provides a brief description of the evolution strategies of b

5、oth the standards and key technologies, in which the evolution is divided into three phases. The state of the art of TD-SCDMA evolution is surveyed, and its technologies and standards in different evolution phases are characterized. Single- and multi-carrier high-speed packet access is specified in

6、the first evolution phase for guaranteeing the high transmission bit rate of packet services. Mean-while, broadcast services are supported, and the HSPA evolution is also incorporated in this phase. Long Term Evolution is defined in the second evolution phase for approaching similar performance as m

7、obile WiMAX, where channel-reciprocity-based multiple antenna techniques are utilized. The last phase is the revolution to the IMT-Advanced system and becoming one alternative standard in beyond 3G systems,which is based on the evolution of TD-LTE. The difference of standardizations between 3GPP and

8、 local standard releases are introduced. Some challenging work and open issues in different evolution phases are discussed as well.【Key words】The Mobile Communication System Smooth Migration High Speed Packet Access Mobile WiMAX TD-LTE目 录前 言1第一章 移动通信系统概述2第一节 移动通信的发展历史2第二节 移动通信技术发展的趋势和特点3一、总体趋势3二、多种技

9、术共存和融合是大势所趋4第三节 本章小结4第二章 2G到4G各自典型制式简介5第一节 GSM移动系统简介5一、GSM系统的发展历史5二、GSM系统的基本特点6三、GSM系统的构成6（3）网络互换子系统 NSS8（4）操作维护子系统8第二节 TD-SCDMA移动通信系统简介9一、TD趋势9第三节 TD-LTE移动通信系统简介10一、LTE的初步需求10二、既有系统做出的相应变化11三、LTE作为准4G主流通信技术12第四节 本章小结16第三章 三种典型制式的物理层构造16第一节 GSM系统物理层构造17一、GSM系统技术规范17二、 GSM系统构造18第二节 TD-SCDMA物理层构造24一、物

10、理层功能24二、物理层向上层提供的服务25三、物理信道26四、传播信道与物理信道的映射关系30五、物理层的信道编码、复用、扩频、调制31六、编码组合传播信道（CCTrCH）35 七、物理过程36第三节 TD-LTE物理层构造41一、时域的总体构造41二、下行链路传播方案42三、 上行传播方案51第四章 各物理层对系统性能的影响51结 论52致 谢52参照文献53附 录54前 言移动通信是指移动顾客之间，或移动顾客与固定顾客之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能规定的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高

11、水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。回忆移动通信的发展历程，移动通信的发展大体经历了几种发展阶段：第一代移动通信技术重要指蜂窝式模拟移动通信，技术特性是蜂窝网络构造克服了大区制容量低、活动范畴受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传播所能提供的综合业务等种种长处。第三代移动通信的重要特性是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的多种长处，克服了其缺陷外，还可以提供宽带多媒体业务，能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务，并能实现全球漫游。目前用的大多是第二代技术，第三代技术还不太成功，但已有了第四代技术的设想。第四代移动

12、通信系统（4G）原则比第三代具有更多的功能。第一章 移动通信系统概述第一节 移动通信的发展历史人类进行通信的历史已很悠久。早在远古时期，人们就通过简朴的语言、壁画等方式互换信息。千百年来，人们始终在用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息，古代人的烽火狼烟、飞鸽传信、驿马邮递就是这方面的例子。目前尚有某些国家的个别原始部落，仍然保存着诸如击鼓鸣号这样古老的通信方式。在现代社会中，交通警的指挥手语、航海中的旗语等但是是古老通信方式进一步发展的成果。这些信息传递的基本方都是依托人的视觉与听觉。19世纪中叶后来，随着电报、电话的发有，电磁波的发现，人类通信领域产生了主线性的巨大变革，实现了运用

13、金属导线来传递信息，甚至通过电磁波来进行无线通信，使神话中的“顺风耳”、“千里眼”变成了现实。从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体，同此带来了一系列技术革新，开始了人类通信的新时代。移动通信的五个阶段第一阶段从 20 世纪 20 年代至 40 年代, 为初期发展阶段.在这期间,一方面在短波几 个频段上开发出专用移动通信系统, 其代表 是美国底特律市警察使用的车载无线电系 统.该系统工作频率为 2MHz,到 40 年代 提高到 3040MHz,可以觉得这个阶段是现 代移动通信的起步阶段, 特点是专用系统开 发,工作频率较低. 第二阶段从 40 年代中期至 60 年代

14、初期. 在此期间内,公用移动通信业务开始问世. 1946 年,根据美国联邦通信委员会(FCC) 的筹划, 贝尔系统在圣路易斯城建立了世界 上第一种公用汽车电话网, 称为都市系统. 当时使用三个频道,间隔为 120kHz,通信 方式为单工,随后,西德(1950 年),法国 (1956 年),英国(1959 年)等国相继研制了 公用移动电话系统. 美国贝尔实验室完毕了 人工互换系统的接续问题. 这一阶段的特点 是从专用移动网向公用移动网过渡, 接续方 式为人工,网的容量较小. 第三阶段从 60 年代中期至 70 年代中 期.在此期间,美国推出了改善型移动电话系统(IMTS),使用 150MHz 和

15、 450MHz 频 段,采用大区制,中小容量,实现了无线频 道自动选择并可以自动接续到公用电话网. 德国也推出了具有相似技术水平的 B 网. 可 以说, 这一阶段是移动通信系统改善与完善 的阶段,其特点是采用大区制,中小容量, 使用 450MHz 频段, 实现了自动选频与自动 接续. 第四阶段从 70 年代中期至 80 年代中 期.这是移动通信蓬勃发展时期.1978 年终, 美国贝尔实验室研制成功先进移动电话 系统(AMPS),建成了蜂窝状移动通信网, 大大提高了系统容量. 这一阶段的特点是蜂 窝状移动通信网成为实用系统, 并在世界各 地迅速发展.移动通信大发展的因素,除了 顾客规定迅猛增长这

16、一重要推动力之外, 还 有几方面技术进展所提供的条件. 第五阶段从 80 年代中期开始.这是数 字移动通信系统发展和成熟时期. 以 AMPS 和 TACS 为代表的第一代蜂窝移动 通信网是模拟系统. 模拟蜂窝网虽然获得了 很大成功,但也暴露了某些问题.例如,频 谱运用率低,移动设备复杂,费用较贵,业 务种类受限制以及通话易被窃听等, 最重要 的问题是其容量已不能满足日益增长的移 动顾客需求. 解决这些问题的措施是开发新 一代数字蜂窝移动通信系统. 数字无线传播 的频谱运用率高,可大大提高系统容量.另 外, 数字网能提供语音, 数据多种业务服务, 并与 ISDN 等兼容.到 80 年代中期,欧洲

17、 一方面推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的 体系.随后,美国和日本也制定了各自的数 字移动通信体制.第二节 移动通信技术发展的趋势和特点一、总体趋势IP技术的兴起,正深刻地变化着 电信网络的面貌以及将来技术发展的 走向.将来移动通信技术发展的重要 趋势是宽带化,分组化,综合化,个 人化,重要体现为如下几点; (1) 宽带化是通信信息技术发展的 重要方向之一,随着光纤传播技术以 及高通透量网络节点的进一步发展, 有线网络的宽带化正在世界范畴内全 面展开,而移动通信技术也正在朝着 无线接人宽带化的方向演进. (2)随着网络中数据业务量主导地 位的形成,从老式的电路互换技术逐 步转向以分组特别是以

18、IP为基本的网 络是发展的必然,IP合同将成为电信 网的主导通信合同. (3)核心网络综合化,接入网络多 样化.将来信息网络的构造模式将向 核心网/接入网转变,网络的分组化 和宽带化使在同一核心网络上综合传 送多种业务信息成为也许,网络的综 合化以及管制的逐渐开放和市场竞争 的需要将进一步推动老式的电信网络 与新兴的计算机网络的融合. (4)信息个人化是21世纪初信息 业进一步发展的重要驱动力之一.移 动智能网技术与IP技术的组合将进一 步推动全球个人通信的发展. (5)网络将以技术为中心转向应 用为中心在信息通信领域,网络设备 只是一种平台.所有信息业务需要运 营者根据市场的实际需要提出,再

19、经 过后台的软硬件集成生产出新的 业务产品.因此将来市场的竞争焦点 不在网络技术自身,而是应用的开发. (6)移动通信网络构造正在经历 一场深刻的变革, IP技术将成为将来 网络的核心核心技术.在业务控制分 离的基本上,网络呼喊控制和核心交 换传送网的进一步分离,使网络构造 趋于分为业务应用层, 控制层以及由核心网和接入网构成的网络层。二、多种技术共存和融合是大势所趋随着移动通信和互联网的迅猛发展, 以及固定和移动宽带化的发展趋势, 通信网 络和业务正在发生着主线性的变化。体目前 两大方面: 一是提供的业务将从以老式的话音业务为主, 向着提供综合信息服务的方向发展。 而是通信的主体将从重要是人

20、与人之间的通信,扩展到人与物,物 与物之间的通信。通信将渗入到人们平常生活的整个社 会的方方面面。 而顺应这一强大需求的有关行业都将融合在一起,通过一系列新的技术,新的业务和应用来满足这个趋势的需求。融合将是多种层次的,涉及网络融合,业务融合和终 端的融合。特别是固定网与移动网的融合, 通信,计算机,广播电视和传感器网络的融合成为发展的大趋势,并且已经在技术上, 市场需求上和设备方面逐渐具有条件。而多种无线技术的采用将是实现上述目的的必由之路,涉及蜂窝移动通信技术 (广域网), 宽带无线接入技术(城域网)和多种短距离无线技术(如 RF ID,UWB 和蓝牙等 技术)等,她们与多种固定的宽带接入

21、基于 IP 的同一种核心网络平台上,通过网络的无缝切换,实现无处不在的最佳服务。 第三节 本章小结古今中外，多少人曾经为了更快更好地传递信息而努力，在电信发展的一百近年时间里，人们尝试了多种通信方式：最初的电报采用了类似“数字”的体现方式传送信息；其后以模拟信号传播信息的电话浮现了；随着技术的进步，数字方式以其明显的优越性再次得到注重，数字程控互换机、数字移动电话、光纤数字传播历史的车轮还在迈进。第二章 2G到4G各自典型制式简介第一节 GSM移动系统简介一、GSM系统的发展历史 GSM数字移动通信系统是由欧洲重要电信运营者和制造厂家构成的原则化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基本上发展而成

22、。 蜂窝系统的概念和理论在二十世纪六十年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来，但其复杂的控制系统，特别是实现移动台的控制直到七十年代随着半导体技术的成熟，大规模集成电路器件和微解决器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基本。直到1979年美国在芝加哥开通了第一种AMPS（先进的移动电话业务）模拟蜂窝系统，而北欧也于1981年9月在瑞典开通了NMT（北欧移动电话）系统，接着欧洲先后在英国开通TACS系统（全接入通信系统），德国开通C450系统等。 蜂窝移动通信的浮现可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提高了频率运用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区切换

23、和漫游功能，扩大了客户的服务范畴，但上述模拟系统有四大缺陷： 1、各系统间没有公共接口； 2、很难开展数据承载业务； 3、频谱运用率低无法适应大容量的需求； 4、安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。 特别是在欧洲各系统间没有公共接口，这些系统都只是国内系统，手机不也许在国外使用，互相之间不能漫游，对客户之间导致很大的不便。 为了以便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统，1982年北欧国家向CEPT（Conference Europeof Postand Telecommunications）提交了一份建议书，规定制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一种在欧洲

24、电信原则学会（ETSI）技术委员会下的“移动特别小组（Group Special Mobile）”，简称“GSM”，由该小组来制定有关的原则和建议书。 1986年在巴黎，该小组对欧洲各国及各公司经大量研究和实验后所提出的8个建议系统进行了现场实验。 1987年5月GSM成员国就数字系统采用窄带时分多址TDMA、规则脉冲鼓励线性预测RPE一LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控GMSK调制方式达到一致意见。同年，欧洲17个国家的运营者和管理者签订了谅解备忘录（MoU），互相达到履行规范的合同。与此同步还成立了MoU组织，致力于GSM原则的发展。 1990年完毕了GSM900的规范制定，共产生大概1

25、30项的全面建议书，不同建议书经分组而成为一套12系列的ETSI GSM原则建议书。 1991年在欧洲开通了第一种系统，同步MoU组织为该系统设计和注册了市场商标，将GSM改名为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile communications）。从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。同年，移动特别小组根据英国的建议，完毕了制定1800MHz频段的公共欧洲电信业务的规范，名为DCS1800系统。该系统与GSM900具有同样的基本功能特性，因而该规范只占GSM建议的很小一部分，仅将GSM900和DCS1800之间的差别加以描述，绝大部分两者是通用的，GSM9

26、00和DCS1800这两个系统都属于GSM系统。 1992年大多数欧洲GSM运营者开始商用业务。 1993年欧洲第一种DCS1800系统投入运营。此后GSM系统在全球迅速发展，全球绝大多数移动运营商都采用了GSM制式。到3月GSM网络已经覆盖近200个国家，450家运营商经营GSM网络，总客户数已超过8亿，估计到，全球GSM顾客将达到10亿。GSM网络也成为最成熟的第二代移动通信系统，随着GPRS在开通和大力发展，GSM网络已经平划过渡到2.5G移动通信系统，目前有85%的移动通信运营商选择GSMGPRS3G的发展之路。根据欧洲的筹划，GSM将近一步过渡到WCDMA，这是目前最成熟，也是此后主

27、流的第三代移动通信系统。 国内GSM顾客突破2亿，中国移动通信公司也成为世界上客户数最多、网络规模最大的移动通信运营商。二、GSM系统的基本特点 GSM移动通信系统是完全根据ETSI制定的GSM规范研制而成，任何GSM数字蜂窝移动通信系统都必须符合GSM技术规范。GSM系统是一种典型的开放式构造，它具有一下重要特点： GSM系统由几种分系统构成，各分系统之间均有定义明确且具体的原则话接口方案，保证任何厂商提供的GSM系统设备可以互连。同步，GSM系统与多种公用通信网之间也都具体定义了原则接口规范，使GSM系统可以与多种公用通信网实现互连互通； GSM系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放

28、多种承载业务，补充业务以及与ISDN有关的多种业务；三、GSM系统的构成GSM系统由一系列功能单元构成，从图2.1.1的系统构造可以看出，整个系统可以分为四个互相独立的子系统，由移动台MS（mobile station）、基站子系统BSS（base station subsystem）、网络互换子系统NSS（network switching subsystem）、操作维护子系统OSS（operationsupportsystem）构成。（1）移动台 MS移动台是公用GSM移动通信网中顾客使用的设备，移动台类型可分为车载台、便携台和手机。移动台通过无线接口接入GSM系统，即具有无线传播与解决功

29、能。此外，移动台必须提供与使用者之间的接口。 移动台就是移动客户设备部分，它由两部分构成，移动终端（MS）作用：射频、基带解决、控制和顾客辨认卡（SIM）作用：存储数据、鉴权、加密运算。?移动终端就是“机”，它可完毕语音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接受。SIM卡还存储与网络和顾客有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才干接入进网，但SIM卡自身不是代金卡。SIM卡的应用使一部移动台可为不同顾客服务?图2.1.1 GSM系统构成（2）基站子系统 BSSA基站收发信台 BTS 基站子系统（BSS）是GSM系统的基本构成部分。它通过无线接口与移动台相接，进行无线发送、接受

30、及无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统（NSS）中的移动互换中心（MSC）相连，实现移动顾客与固定网络顾客之间或移动顾客之间的通信连接。基站子系统重要由基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）构成。基站控制器（BSC）是具有对一种或多种BTS进行控制的功能，事实上它是一台具有很强解决能力的小型互换机，它重要负责无线网络资源的管理、社区配备数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。基站收发信机（BTS）是无线接口设备，它完全由BSC控制，重要负责无线传播，完毕无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BTS重要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。 基

31、带单元重要用于必要的语音和数据传播速率适配以及信道编码等。载频单元重要用于调制/解调与发射机/接受机之间的耦合等。控制单元则用于BTS的操作与维护。B基站控制器 BSC基站控制器BSC是基站子系统BSS的控制部分，它是基站收发台和移动互换中心之间的连接点，也为基站收发台（BTS）和移动互换中心（MSC）之间互换信息提供接口。一种基站控制器一般控制几种基站收发台，其重要功能是进行无线信道管理、实行呼喊和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台的过区切换进行控制等。（3）网络互换子系统 NSS网络互换子系统NSS重要包具有GSM系统的互换功能和用于顾客数据与移动性能管理。NSS由移动业务互换中心

32、MSC、归属顾客位置寄存器HLR（home location register）访问顾客位置寄存器VLR（visitor location register）、鉴权中心AUC（authentication center ）、移动设备辨认寄存器EIR（equipment information register）和操作维护中心OMC（operations and maintenance center）六个功能单元构成。典型社区类型参数如表2.1.1所示。表2.1.1 典型社区类型参数社区类型大社区宏社区微社区微微社区 社区半径100500km35km1km50km安 装LEO/HEO/GSO建筑

33、物/塔顶等路灯柱/建筑物墙建筑物内终端速度500km/h100km/h10km/h（4）操作维护子系统 GSM系统尚有个操作维护子系统（OMC），它重要是对整个GSM网络进行管理和监控。通过它实现对GSM网内多种部件功能的监视、系统的自检、报警与备用设备的激活、系统的故障诊断与解决、话务量的记录和计费数据的记录与传递，以及多种资料的收集、分析与显示等功能。第二节 TD-SCDMA移动通信系统简介一、TD趋势TD-SCDMA目前重要是西门子公司和中国大唐集团在开发，较前两个技术原则而言，对TD-SCDMA进行大力支持和结成产业联盟的公司还比较少。TD-SCDMA原则是中国电信技术研究院所提出的，

34、作为具有中国独立知识产权的新技术，将成为在中国地区和WCDMA同步采用的3G原则。该方案的重要技术集中在大唐公司手中，它的设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式。TDSCDMA的无线传播方案灵活地综合了FDMA，TDMA和CDMA等基本传播措施。通过与联合检测相结合，它在传播容量方面体现不凡。通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性减少了社区间频率复用所产生的干扰，并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。基于高度的业务灵活性，TDSCDMA无线网络可以通过无线网络控制器（RNC）连接到互换网络，犹如三代移动通信中对电路和包互换业务所定义的那样。 在最后的版

35、本里，筹划让TDSCDMA无线网络与INTERNET直接相连。TDSCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的，它运营在不成对的射屡屡谱上。TDSCDMA传播方向的时域自适应资源分派可获得独立于对称业务负载关系的频谱分派的最佳运用率。因此，TDSCDMA通过最佳自适应资源的分派和最佳频谱效率，可支持速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。 TD-SCDMA较前两种技术原则略显稚嫩，其重要技术特点如下：（1）信号带宽为1.23MHz; （2）码片速率为1.28Mchip/s; （3）采用智能天线技术，提高了频谱效率; （4）采用同步C

36、DMA技术，减少上行顾客间的干扰和保持时隙宽度; （5）接受机和发射机采用软件无线电技术; （6）采用联合检测技术，减少多址干扰; （7）多时隙，具有上下行不对称信道分派能力，适应数据业务; （8）采用接力切换，减少掉话率，提高切换的效率;（9）语音编码：AMR与GSM兼容; （10）核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与它们的兼容性; （11）基站间采用GPS或者网络同步方式，减少基站间干扰。 目前，越来越多的国内外公司开始承认TD-SCDMA技术。TD-SCDMA技术论坛的会员已经超过260家，重要是由于在频谱运用率方面，TD-SCDMA具有明显的优势，会比FDD系统的容量高4.

37、8到5倍，其因素一方面是TDD方式可以更好地运用频率资源，另一方面在于，TD-SCDMA的设计目的是要做到设计的所有码道都能同步工作，而在这方面，目前WCDMA系统256个扩频信道中只有60个可以同步工作。因此，有专家觉得，TD-SCDMA是目前频谱运用率最高的技术。此外，TD-SCDMA可以较好地支持不对称业务，也被觉得是TD-SCDMA的一种重要优势，而FDD系统在支持不对称业务时，频谱运用率会减少，并且目前尚未找到更为抱负的解决方案。同步，专家们也论述了TD-SCDMA许多其她的技术优势，如成本、频率灵活性等等。TD-SCDMA技术得到越来越多关注和承认的另一种重要因素在于人们越来越清晰

38、地结识到，TD-SCDMA技术在许多方面非常符合移动通信将来的发展方向。 从3月起，ITU-R WP8F工作组开始广泛讨论如何使用新技术来提高既有3G系统性能的也许性。比较一致的观点觉得，智能天线技术、软件无线电技术、下行高速包互换数据传播技术等将也许是将来移动通信系统中普遍采用的技术。显然，这些技术都已经不同限度地在TD-SCDMA系统中得到应用，并且TD-SCDMA也是目前唯一明确将智能天线和高速数字调制技术设计在原则中的3G系统。第三节 TD-LTE移动通信系统简介TD-LTE即TD-SCDMA Long Term Evolution，宣传是是指TD-SCDMA的长期演进 。 事实上没有

39、关系。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术，FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TDD和FDD的差别就是TD采用的是不对称频率是用时间进行双工的，而FDD是采用一对频率来进行双工。 TD-SCDMA是CDMA技术，TD-LTE是OFDM技术，不能对接。 一、LTE的初步需求早在11月份3GPP魁北克的会议上，3GPP决定开始3G系统的长期演进（Long Term Evolution）的研究项目。世界重要的运营商和设备厂家通过会议、邮件讨论等方式，开始形成对LTE系统的初步需求： 作为一种先进的技术，LTE需要系统在提高峰值数据速率、社区边沿速率、频谱运用率，并着眼于减少运营和建网成

40、本方面进行进一步改善，同步为使顾客可以获得“Always Online”的体验，需要减少控制和顾客平面的时延。该系统必须可以和既有系统（2G/2.5G/3G）共存。 二、既有系统做出的相应变化在无线接入网（RAN）侧，将由CDMA技术变化为可以更有效对抗宽带系统多径干扰的 OFDM（正交频分调制）技术。OFDM技术源于20世纪60年代，其后不断完善和发展，90年代后随着信号解决技术的发展，在数字广播、DSL和无线局域网等领域得到广泛应用。OFDM技术具有抗多径干扰、实现简朴、灵活支持不同带宽、频谱运用率高支持高效自适应调度等长处，是公认的将来4G储藏技术。 LTE必选技术为进一步提高频谱效率，

41、MIMO(多输入/多输出)技术也成为LTE的必选技术。MIMO技术运用多天线系统的空间信道特性，能同步传播多种数据流，从而有效提高数据速率和频谱效率。 为了减少控制和顾客平面的时延，满足低时延(控制面延迟不不小于100ms,顾客面时延不不小于 5ms)的规定，目前的NodeB-RNC-CN的构造必须得到简化，RNC作为物理实体将不复存在，NodeB将具有RNC的部分功能，成为 eNodeB，eNodeB间通过X2接口进行网状互联，接入到CN中。这种系统的变化必将影响到网络架构的变化，SAE(系统架构的演进)也在进行中， 3GPP同步也在为RAN/CN的平滑演进进行规划。 作为LTE的需求，TD

42、D系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。 在6月在法国召开的3GPP会议上，以大唐移动为龙头，联合国内厂家，提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案，在同年11月，在汉城举办的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTE TDD技术提案。 到6月，LTE的可行性研究阶段基本结束，规范制定阶段开始启动。 在9月，3GPP RAN37次会议上，几家国际运营商联合提出了支持TYPE2的TDD帧构造，同年11月在济州工作组会议上通过了LTE TDD融合技术提案，基于TD的帧构造统一了延续已有原则的两种TDD（TD-SCDMA LCR/HCR）模式。在RAN 38次全会

43、上融合帧构造方案获得通过，被正式写入3GPP原则中。 三、LTE作为准4G主流通信技术（1）瑞典启动全球首个LTE商用站点5月25日，爱立信和瑞典运营商TeliaSonera在斯德哥尔摩启动全球首个LTE商用站点，标志着在实现移动数字高速公路方面迈出了重要一步。 作为瑞典的重要运营商，TeliaSonera近年来致力于升级网络，为顾客提供更高的速率、更丰富的业务，让顾客虽然在移动状态中也能享有高速流畅的网络连接。为此，TeliaSonera于今年1月同爱立信签订LTE商用网络合同，网络覆盖地区为瑞典首都斯德哥尔摩，商用时间为。根据合同，爱立信向TeliaSonera提供的LTE系统涉及全新RB

44、S6000系列的LTE无线基站、演进分组核心网、涉及了Redback公司SmartEdge1200路由器和最新EDA多址接入汇集互换机的移动回程链路解决方案。此外，爱立信不仅负责网络实行及运营初期的网络管理工作，还将与TeliaSonera长期合伙，以共同推动顾客使用LTE移动宽带。 就在全球经济尚未走出低谷的时候，TeliaSonera宣布部署全球首个LTE商用站点。作为正式启动的商用网络中的一部分，该站点的启动毫无疑问为全球LTE的发展提供了良好的范本，该站点的揭幕表白LTE不再遥不可及，而是已经成为了现实。 2）日本正式发放LTE牌照日本正式发放LTE牌照，筹划投入使用 5月7日日本总务

45、省发放了4个LTE牌照。日本几大移动运营商NTT Docomo、软银移动、KDDI和e-Mobile公司没有悬念地都获得了LTE牌照。日本在以无线宽带为标志的4G时代将采用业界统一的LTE原则，这将有助于LTE的迅逐普及。正是基于这种考虑，日本总务省发布了4个LTE牌照，日本三大通信运营商NTT Docomo、软库、KDDI和新兴的通信运营商e-Mobile公司都可公平地获得开展LTE的频段。 日本最大的移动运营商NTT DoCoMo筹划在此后5年投资3000至4000亿日元，建设LTE基站和骨干通信网。其最早于来年开通业务。软银移动将投资1200亿日元于设备，筹划于至提供业务。日本e- Mo

46、bile公司筹划至的设备投资总额为3000亿日元，其将于开通业务。KDDI将于提供业务。其投资额为1000多亿日元。 有关专家指出，日本政府之因此及早发放LTE牌照，是着眼于在全球领先部署4G。按照日本政府的筹划，5年后LTE将覆盖日本50%的人口。 3）Verizon将率先在美国实现LTE商用由Verizon Communications与沃达丰公司共同组建的Verizon Wireless公司已经在今年选定爱立信与阿尔卡特朗讯作为首要网络供应商，支持其在美国启动LTE网络部署。此前，Verizon已与沃达丰携手在美国及欧洲进行业界领先的LTE网络实验。这两家入选的设备厂商将为Verizon

47、 Wireless部署网络基本设施，使其可以自起率先在美国推出商用LTE服务。 此外，Verizon还宣布选定诺基亚西门子通信与阿尔卡特朗讯作为其IP多媒体子系统 (IMS)网络的核心供应商。无论采用何种接入技术，该系统均可实现丰富的多媒体应用。IMS将在Verizon服务架构的演进过程中扮演核心技术的角色。Verizon筹划在其无线和固定宽带网络上提供基于IMS的IP融合应用和服务。LTE将成为采用IMS技术的重要无线接入网之一。Verizon Wireless在进行LTE网络建设并提供商用服务的同步，也将扩展其FiOS光网络。这是持续一致和互相补充的发展战略，着眼于宽带市场的将来发展。 4

48、）WIMAX成为运营商发展宽带业务的选择之一在全球1700多家拥有WiMAX频谱资源的授权运营商中，约有470家拥有50MHz或更宽的带宽，考虑使用WiMAX提供长期能赚钱的宽带服务，近来美国、日本、韩国、意大利、沙特、俄罗斯、台湾等地区的运营商都已经或者筹划推出基于WiMAX的无线宽带服务。 估计到年终，全球排名靠前的22家WiMAX运营商的顾客数量将有望从目前的124万升到250万，到年终，顾客数量将接近400万。在这些顾客中，有很大一部分将来自也许在转换到WiMAX的某些大型专有网络顾客，如Clearwire公司在美国的网络。但是，在Maravedis调查的22家WiMAX运营商中，有4

49、2%的公司正在考虑部署LTE网络，这对WiMAX的发展很不利。 在到期间，WiMAX阵营将面临经济压力，许多新兴移动运营商对WiMAX的资本投资将会放缓，其中涉及3.5GHz频段的大多数运营商，她们会将其重要精力放在最有利可图的市场部分寻找可靠性连接的公司客户。但是，尽管受到投资方面的困扰，新兴市场仍将是驱动WiMAX增长的核心，许多厂商觉得拉丁美洲和亚洲是最具吸引力的地区。 5）Alvarion为中华电信布建WiMAX网络初，无线宽带解决方案提供商Alvarion宣布为中华电信在台湾地区宜兰县东北部为本地政府布建一种新的移动WiMAX网络，以配合“移动台湾”应用推广筹划。该网络将使用Alva

50、rion的4Motion Mobile WiMAX解决方案，使用2.5GHz频段，可提供高速移动网络接取、线上学习、移动商务、移动观光导览，以及视频安全监控、网络电视等服务。 该宽频无线网络使用Alvarion的点对多点无线WiMAX解决方案，由eASPNet提供服务支持，覆盖宜兰县罗东镇以及宜兰县内受欢迎的风景区，能向宜兰县居民、游客和商务人士提供无所不在的移动网络服务。该网络还可以在上述区域提供24小时不间断的视频安全监控与网络电视服务。 LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一种过渡，是3.9

51、G的全球原则,它改善并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一原则，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。在20MHz频谱带宽下可以提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。改善了社区边沿顾客的性能，提高社区容量和减少系统延迟。 涉及FDD-LTE（一般简称LTE）和TD-LTE两种技术原则。美国第一大移动运营商VerizonWireless 二月在巴塞罗那宣布投资170亿美元建设LTE网络，并于正式商用。目前LTE的下载速度最高可以达到150Mbps。 全球第一大运营商中国移动也将在世博会期间启动TD-LTE测试网络服

52、务，但是中国移动采用了TD-LTE技术，目前TD-LTE的下载速度最高可以达到100Mbps。 中国移动通信公司筹划于下半年选择在3个沿海都市进行TD-LTE网络实验，目前暂定为青岛、厦门和珠海。 （2）TD-LTE：中国发明 走向世界 业界巨头共同发力原则，是任何一种产业走向全球市场的主线性“抓手”，也是“中国制造”走向“中国发明”的核心所在。从TD-SCDMA开始，中国移动通信产业中的自主创新力量正式崛起，并走出了一条跨越式发展之路。而作为全球4G候选原则的TD-LTE，注定将由于业界巨头的共同发力，发明出产业化发展的“中国速度”。 TD-LTE是一种中国主导的并具有“国际化”特性的原则。

53、TD-LTE的技术优势体目前速率、时延和频谱运用率等多种领域，使得运营商可以在有限的频谱带宽资源上具有更强大的业务提供能力，而这正是全球移动通信产业孜孜以求的目的所在。上海世博会TD-LTE演示网的理论峰值速率在上、下行分别达到了50Mbps、100Mbps，这就使得移动宽带时代最吸引顾客，但却最消耗带宽、对网络能力规定最高的移动高清视频类应用得到了完美呈现。基于TDD技术的网络部署不需要成对频谱，并且通过日益发展的宽带功放技术，可以把零散的频谱聚合起来提供业务，更增强了运营商的频谱资源运用效率和网络部署效率。可以预见，TD-LTE必将成为移动宽带时代的主力军，为运营商ARPU提高、顾客体验提

54、高、拓宽行业应用前景，提供重要的动力。 原则的成功，必须依赖于整个产业链的发展。凭借独特的技术优势，TD-LTE从原则诞生之日起，就成为全球通信产业界关注的焦点。正如国际电信联盟副秘书长赵厚麟强调的那样，目前TD-LTE核心技术及产品的研发工作正迅速推动，终端芯片、仪表等单薄环节获得了重要突破，形成了相对完整的产业链。其中，在系统设备领域，华为、大唐、爱立信、诺基亚西门子、摩托罗拉、上海贝尔、中兴等国内外电信设备制造商都推出了商用或者预商用的产品，积极参与中国移动、NGMN、LSTI等组织的系统验证工作；而在相对单薄的终端领域，芯片巨头的加入则为实现突破注入了一针“强心剂”。目前，海思、创毅视

55、讯、Sequans接连推出工程样片，老牌芯片厂商高通、ST Ericsson正在抓紧布局TD-LTE，而华为、创毅视讯、Sequans、三星已经率先推出了CPE、数据卡形态的TD-LTE小型化终端，并已在世博会上精彩亮相。此外，一种产业与否成熟，系统设备、终端之间的IOT大规模互通测试是重要的先决条件。从开始，中国移动始终在组织芯片、终端、核心网、无线接入网等各个层面的重要供应商进行IOT测试，各家领先供应商也都在自发的进行IOT测试合伙，如上面提到的海思、三星、Sequans、创毅视讯、华为、摩托罗拉、上海贝尔、诺基亚西门子等。 TD-LTE，拥有着极为清晰、明确的国际化协作特性，中国工程院

56、副院长邬贺铨觉得，TD以及TD-LTE的推广应用，堪称“中国创新全球协作”的典范。这就注定了TD-LTE不仅是一种国际化的原则，并且其发展也将符合通信产业的发展规律，在移动宽带时代获得国际化的应用与推广。 （3）政府与运营商联手推动 相对于其她下一代移动通信技术，TD-LTE拥有着无可比拟的优势：政府发展的决心和全面有力的支持，以及全球最大规模移动通信运营商中国移动的积极推动。 TD-LTE，从诞生起就得到了政府的高度注重和大力支持。据科技部部长万钢简介，TD-LTE不仅入选了中国国家16个重大科技专项之一，“新一代宽带无线移动通信网”也将TD-LTE作为十一五工作的重中之重；中国政府将在充足

57、借鉴TD-SCDMA产业化经验的基本上，对TD-LTE的产业链各个环节进行体系化的规划与扶持，尽快促成TD-LTE端到端产业链的形成。工信部副部长娄勤俭也表达：“政府正在进一步完善发展规划、产业政策和技术原则，坚定不移地支持TD-LTE的迅速发展，为TD-LTE营造良好的发展环境”。由此可见，在TD-LTE产业化中，政府发挥着至关重要的作用，积极引导和营造出了健康、迅速、协调发展的外部环境。同步，继世博会之后，中国政府还将部署开更大规模的现网验证和发展推广工作。 中国移动，作为TD-LTE发展进程中的牵头人，发挥着最为直接的推动作用，驱动着产业价值链的形成与完善以及TD-LTE的国际化进程。在

58、中国移动的积极努力下，TD-LTE演示网在上海世博会上惊艳亮相。据中国移动研究院院长黄晓庆简介，中国移动TD-LTE规模实验多都市百站网规模测试将在下半年启动，3个国内重要都市每都市将至少建设100个持续覆盖的室外站，并考虑一定比例的室内站及分布系统建设，同步每都市不少于5000部终端。 在政府和中国移动的联手推动以及产业界的共同努力下，中国有望在LTE与4G时代与全球实现同步，由于TD-LTE与LTE FDD已然实现了同步起步、同步发展。 （4）海外市场将来可期 TD-LTE作为国际化的原则，拥有着广阔的海外应用前景，是全球运营商向移动宽带时代演进的重要选择。 众所周知，移动通信的频率资源正

59、在全球变得越来越稀缺，同步移动通信的带宽需求却永无止境，TD-LTE正好在这两个方面均有着得天独厚的优势。除了带宽优势以外，TD-LTE在频谱运用率上，相对于HSPA等3G升级型技术可以高出24倍；在频谱资源上，NGMN拟定的在全世界推广TD-LTE的重要频段为2.3GHz和2.6GHz，而这两个频段在诸多国家还没有被占用。 目前除了台湾、印度之外，近期在日本、欧洲、北美等多种区域也陆续传出了拍卖TDD频谱和运营商日益关注TD-LTE的消息，TD-LTE国际化进展顺利。事实上，自TD-LTE原则形成以来，为使TD-LTE实现国际化发展，中国移动就已开始积极与NGMN、LSTI等国际组织以及全球

60、顶尖运营商开展进一步合伙。，中国移动即与Verizon Wireless、沃达丰联合起来，共同开展了TD-LTE的技术实验和测试，而其她涉及T-Mobile、Orange等多家国际出名运营商也都以不同形式参与推动TD-LTE的商用化进程。 “TD-LTE国际化工作达到了非常高的通过性，有些国外运营商也许早于中国上TD-LTE”，中国移动研究院院长黄晓庆日前表达。目前，欧洲、美洲、亚太等多种区域为数不少的海外运营商已经与中国建立了TD-LTE合伙，多家运营商筹划在启动实验网建设乃至商用网络部署，TD-LTE国际市场机遇已经显现。 TD-LTE，为中国通信业在移动宽带时代全球移动通信幅员上的整体崛

61、起，提供了难得的契机；同步，也为国内从“电信大国”走向“电信强国”注入了强劲的动力。工业和信息化部电信研究院副院长曹淑敏对此显然满怀信心：“TD-LTE的诞生及迅速发展是国内由电信大国向电信强国迈出的又一大步，目前国内产业界的实力越来越强，国际影响力也越来越大。我对TD-LTE将来的发展布满信心，也对国内通信行业的将来布满期待！”可以预见，以上海世博会TD-LTE演示网为起点，随着着TD-LTE产业化和国际化的持续推动，TD-LTE必将成为全球移动通信幅员上一颗耀眼的明星，而中国通信产业届时也将拥有更多的话语权并作出更大的奉献。第四节 本章小结第三章 三种典型制式的物理层构造第一节 GSM系统

62、物理层构造一、GSM系统技术规范 GSM系统技术规范中只对功能和接口制定了具体规范，未对硬件做出规定。这样做的目的是尽量减少对设计者限制，又使各运营者有也许购买不同厂家的设备。GSM系统技术规范共分12章：表3.1.1系统技术规范系列内容01概述02业务方面03网络方面04MS-BS接口与合同05无线途径上的物理层06话音编码规范07MS终端适配器08BS-MSC接口合同09网络互通10业务互通11设备和型号承认规范12操作和维护 这些系列规范都是由ETSI组建的不同工作组和专家组编写而成的。1988年春天完毕第一阶段原则的第一种版本，以支撑当时的投标活动。后来修改正几次，1990年后来除了传

63、真方面的规范外，其他很少作改动，1992年终基本冻结。第二阶段原则到1993年终也基本完毕了重要部分，并与1994年终冻结，为了提高系统的性能，从1994年6月又开始考虑第2阶段的有关原则的定义，后并入第二阶段原则，并宣布还会有第三阶段的原则。但后来由于第三代移动通信系统（3G）的提出，GSM第三阶段原则就中断了。其中第4章MS-BS接口合同和第8章BS-MSC接口合同，对网络优化非常有协助，特别是第4章，具体描述了Um空中接口上的合同。二、 GSM系统构造 移动通信网重要分互换传播部分和无线部分，互换传播部分与PSTN网很类似，而无线网络是特有的，无线比有线存在诸多不拟定因素，而移动无线电比固定无线通信由于其移动性和传播条件的恶劣就更复杂。无线网络的优劣常常成为决定移动通信网络好坏的决定因素之一，也是网络优化的重点。一套完整的蜂窝移动通信系统重要是由互换网络子系统（SS）、无线基站子系统（BSS）、移动台（MS）及操作维护子系统（OMC）四大子系统设备构成。由于GSM规范是由北欧某些运营公司制定出的规范，为了照顾各运营公司的利益，因此GSM规范对系统的各个接口均有明确的规定