第6章3G移动通信系统及其演进

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1、第第6章章 3G移动通信系统及其演移动通信系统及其演进进201020101 3G融合了更多新技术以更高的融合了更多新技术以更高的数据传输能力和更大的系统容量力图数据传输能力和更大的系统容量力图满足人们多方面的移动通信需求，同满足人们多方面的移动通信需求，同时进一步促进了移动通信网络和互联时进一步促进了移动通信网络和互联网的融合。网的融合。3G的演进向着移动宽带通的演进向着移动宽带通信，全信，全IP网络的方向发展，开拓更多网络的方向发展，开拓更多全新的网络应用。全新的网络应用。2010201026.1 3G系统概述系统概述6.2 WCDMA移动通信系统移动通信系统6.3 TD-SCDMA移动通信

2、系移动通信系统统6.4 cdma2000移动通信系移动通信系统统6.5 3G的演进的演进2010201036.1 3G系统概述系统概述6.1.1 3G移动通信标移动通信标准准6.1.2 3G移动通信业移动通信业务务6.1.3 3G商用概况商用概况 201020104第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 3G是第三代移动通信系统的简称，又被是第三代移动通信系统的简称，又被ITU（国际（国际电信联盟）称为电信联盟）称为IMT-2000，指在，指在2000年左右开始商年左右开始商用并工作在用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。频段上的国际移动通信系统。IMT-2000

3、的标准化工作开始于的标准化工作开始于1985年，在欧洲被称年，在欧洲被称为为UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统，通用移动通信系统)。ITU对第三代移动通信的对第三代移动通信的基本速率要求见表基本速率要求见表6.1。第三代移动通信标准规范实际上。第三代移动通信标准规范实际上由由3GPP(3rd Generation Partnership Project，第，第三代移动通信伙伴项目三代移动通信伙伴项目)和和3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2，第三代移动通信伙伴项目二，第

4、三代移动通信伙伴项目二)制定。制定。201020105第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进表表6.1 ITU对第三代移动通信的基本速率要求对第三代移动通信的基本速率要求双工方式应用情景FDD系统TDD系统地面高速移动终端500km/h的移动速度下提供144kb/s的数据传输速率终端120km/h的移动速度下提供144kb/s的数据速率地面中、低速移动终端中、低速的移动速度下提供384kb/s的数据传输速率终端中、低速的移动速度下提供384kb/s的数据速率地面步行、室内固定用户终端步行的移动速度或固定不移动提供2Mb/s的数据传送速率终端步行的移动速度或固定不移动提供2Mb

5、/s的数据传送速率201020106第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 3GPP成立于成立于1998年年12月，由欧洲的月，由欧洲的ETSI、日本的、日本的ARIB和和TTC、韩国的、韩国的TTA和北美和北美的的ATIS五个标准化组织发起，目前已发展成为有五个标准化组织发起，目前已发展成为有200多家无线厂商和运营商参加的联盟。中国无多家无线厂商和运营商参加的联盟。中国无线通信标准研究组线通信标准研究组(CWTS)于于1999年年6月在韩国月在韩国正式签字加入了正式签字加入了3GPP。3GPP主要是制订以主要是制订以GSM-MAP核心网为基础，全球陆地无线接入核心网为基础

6、，全球陆地无线接入(UTRA)为无线接口的第三代技术规范。为无线接口的第三代技术规范。3GPP的技术规范组分为的技术规范组分为T(终端组终端组)，RAN(无线接入网无线接入网组组)，CN(核心网组核心网组)和和SA(业务和系统组业务和系统组)四个组。四个组。201020107第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 3GPP2成立于成立于1999年年1月，由美国月，由美国TIA、日本的、日本的ARIB、日本的、日本的TTC、韩国的、韩国的TTA四个标准化组织发起。四个标准化组织发起。中国无线通信标准研究组中国无线通信标准研究组(CWTS)于于1999年年6月在韩国月在韩国正式签

7、字加入了正式签字加入了3GPP2。3GPP2主要是制订以主要是制订以ANSI-41核心网为基础，核心网为基础，CDMA2000为无线接口的第三代技为无线接口的第三代技术规范。它的技术规范组分为术规范。它的技术规范组分为TSG-X(系统间操作组系统间操作组)，TSG-A(接入网组接入网组)，TSG-C(cdma2000组组)和和TSG-S(业务和系统组业务和系统组)四个组。四个组。截至目前，截至目前，ITU通过的通过的3G无线传输技术标准共有无线传输技术标准共有四种，分别是四种，分别是2000年年5月，月，ITU通过的通过的WCDMA，cdma2000、TD-SCDMA和和2007年年10月，月

8、，ITU通过通过的的WiMAX。201020108第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.1.1 3G移动通信标准移动通信标准 1.3G的目标的目标 (1)全球统一频谱、标准，实现全球无缝漫游。全球统一频谱、标准，实现全球无缝漫游。(2)更高的频谱效率，更低的建设成本。更高的频谱效率，更低的建设成本。(3)能提供较高的服务质量和保密性能。能提供较高的服务质量和保密性能。(4)能提供足够的系统容量，方便能提供足够的系统容量，方便2G系统的过渡和系统的过渡和演演 进。进。(5)能提供多种业务，适应多种环境，具体数据速能提供多种业务，适应多种环境，具体数据速率要求表率要求表6-1

9、中已经列出。中已经列出。201020109第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.1.1 3G移动通信标准移动通信标准2.3G网络的发展进程网络的发展进程 3GPP建立的第三代移动通信技术标准称为通用陆地无线接入建立的第三代移动通信技术标准称为通用陆地无线接入(UTRA)，其中包括，其中包括UTRA FDD/WCDMA和和UTRA TDD/TD-SCDMA，UTRA是基于是基于GSM-MAP核心网的第三代通信标准，核心网的第三代通信标准，TD-SCDMA核心网与核心网与WCDMA核心网基本相同，所不同的地方在于核心网基本相同，所不同的地方在于无线接入网络部分。无线接入网络部

10、分。(1)WCDMA、TD-SCDMA发展历程。发展历程。R99版本中版本中WCDMA依依然采用然采用GSM/GPRS核心网的结构，但是采用新的空中接口协议。核心网的结构，但是采用新的空中接口协议。R4版本完成了中国提出的版本完成了中国提出的TD-SCDMA标准化工作，同时引入了软交换标准化工作，同时引入了软交换的概念，将电路域的控制与业务分离，便于向全的概念，将电路域的控制与业务分离，便于向全IP核心网结构过渡。核心网结构过渡。R5版本将版本将IP从核心网扩展到无线接入网，形成全从核心网扩展到无线接入网，形成全IP的网络结构，将的网络结构，将分组域控制与业务分离，在分组域控制与业务分离，在R

11、4基础上增加了基础上增加了IP多媒体子系统多媒体子系统(IMS)，同时在无线传输中引入同时在无线传输中引入HSDPA。R6版本引入版本引入 HSUPA(高速上行链高速上行链路分组接入路分组接入)技术，目前技术，目前R7等版本正在完善中。等版本正在完善中。2010201010第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.1.1 3G移动通信标准移动通信标准 3GPP2主要制定了主要制定了cdma2000相关标准。相关标准。cdma2000标准体系主要分为无线网和核心网两大部分，标准体系主要分为无线网和核心网两大部分，无线网与核心网技术的演进是分阶段、各自独立进行的，无线网与核心网技

12、术的演进是分阶段、各自独立进行的，而而WCDMA/TD-SCDMA的演进则是无线网和核心网同的演进则是无线网和核心网同时进行的。时进行的。(2)cdma2000发展历程。发展历程。cdma2000无线技术的发展历程：无线技术的发展历程：CDMA系统的系统的无线接口经历了无线接口经历了IS-95、IS-95A、IS-95B、cdma2000 1x/EV-DO和和1x/EV-DV几个发展阶段。几个发展阶段。2010201011第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.1.1 3G移动通信标准移动通信标准 cdma2000系统的一个载波带宽为系统的一个载波带宽为1.25MHz。如。

13、如果系统分别独立使用每个载波，则被称为果系统分别独立使用每个载波，则被称为1x系统；如果系统；如果系统将系统将3个载波捆绑使用，则称为个载波捆绑使用，则称为3x系统。系统。1x系统的下系统的下一个发展阶段被叫做一个发展阶段被叫做lx/EV-DO，其中，其中EV是演进的缩写，是演进的缩写，而而DO是指仅支持数据是指仅支持数据(Data Only)。但是由于引入了。但是由于引入了TDMA的技术，使的技术，使lx/EV-DO不能前向兼容。在实际使用不能前向兼容。在实际使用中，中，1x/EV-DO系统需要使用独立的载波，移动台也需系统需要使用独立的载波，移动台也需要使用双模方式来支持语音和数据。要使用

14、双模方式来支持语音和数据。3GPP2制定了制定了1x/EV-DV的标准，即可以与的标准，即可以与1x系统共存于同一个载波系统共存于同一个载波中。中。2010201012第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.1.1 3G移动通信标准移动通信标准 cdma2000核心网发展历程：基于核心网发展历程：基于cdma2000的核心网架构是基于的核心网架构是基于3GPP2制定的全制定的全IP 网络架构。全网络架构。全IP网络的演进共分为网络的演进共分为4个阶段。阶段个阶段。阶段0:基于传统的电路模基于传统的电路模式，核心网标准为式，核心网标准为ANSI41。阶段。阶段1:是向全是向全

15、IP网络演进过网络演进过程中的增强型网络，分组网络能力扩大，接入网和分组网程中的增强型网络，分组网络能力扩大，接入网和分组网络信令和承载开始分离，信令用络信令和承载开始分离，信令用IP进行传输。阶段进行传输。阶段2:引入引入软交换思想，信令和承载开始独立演变并采用软交换思想，信令和承载开始独立演变并采用IP进行传输，进行传输，核心网和接入网也开始分离。引入了传统核心网和接入网也开始分离。引入了传统MS域域(Legacy MS Domain，LMSD)概念，在概念，在IP核心网中支持传统的核心网中支持传统的终端，以及多媒体域终端，以及多媒体域IMS的一些实体。阶段的一些实体。阶段3也称为多媒也称

16、为多媒体域，包括分组数据子系统体域，包括分组数据子系统(PDS)和和IP多媒体子系统多媒体子系统(IMS)，目前正在研究。移动网络的最终目标是实现全，目前正在研究。移动网络的最终目标是实现全IP网络及空中接口网络及空中接口IP化。化。2010201013第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.1.1 3G移动通信标准移动通信标准3.IMT-2000的频谱划分的频谱划分 ITU对第三代移动通信系统划分了对第三代移动通信系统划分了230MHz频带，即上行频带，即上行1 8852 025MHz、下行、下行21102200MHz。其中。其中1 9802010MHz和和21702 2

17、00MHz用于移动卫星业务用于移动卫星业务(MSS)，其它频段上下行不对称，其它频段上下行不对称，考虑可采用考虑可采用FDD和和TDD双工方式，此种频谱安排在双工方式，此种频谱安排在WRC1992会议上会议上通过。在通过。在2000年的年的WRC 2000大会上，在大会上，在WRC 1992基础上又批准基础上又批准了了519MHz附加频段，即附加频段，即806960MHz、17101 885MHz、25002690MHz。具体在中国。具体在中国3G的频谱安排如图的频谱安排如图6-1所示，其中所示，其中TDD方式分配了方式分配了155MHz。图图6-1 中国中国3G的频谱安排的频谱安排20102

18、01014第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.1.2 3G移动通信业务移动通信业务 3G移动通信业务比移动通信业务比2G业务有了较大的扩展，数据传业务有了较大的扩展，数据传输和应用能力有了很大的提高。输和应用能力有了很大的提高。UMTS论坛将论坛将3G业务分为业务分为6类，即移动类，即移动Internet接入、定制信息和娱乐业务、多媒体短接入、定制信息和娱乐业务、多媒体短消息业务、基于位置的业务、移动消息业务、基于位置的业务、移动Intranet/Extranet接入接入业务和增强语音业务和增强语音(含可视电话服务含可视电话服务)；按照应用层；按照应用层QoS的业务的业

19、务分类，分类，3GPP定义了定义了4种基本业务类型，即会话类业务、流种基本业务类型，即会话类业务、流媒体类业务、交互类业务和背景类业务；按照媒体的表现形媒体类业务、交互类业务和背景类业务；按照媒体的表现形式，式，3G业务可以分为文本业务、视频业务和多媒体业务。从业务可以分为文本业务、视频业务和多媒体业务。从用户使用的角度，用户使用的角度，3G业务可有如下分类：业务可有如下分类：1通信类业务。通信类业务。2娱乐类业务。娱乐类业务。3资讯类业资讯类业务。务。4互联网业务。互联网业务。5金融业务。金融业务。6位置服务。位置服务。7监控服务。监控服务。2010201015第第6章章 3G移动通信系统及

20、其演进移动通信系统及其演进6.1.3 3G商用概况商用概况 3G网络的首次商用成功是网络的首次商用成功是2001年年10月，日本运营商月，日本运营商NTT DoCoMo的的WCDMA正式投产运营。截至正式投产运营。截至2009年年5月月初，全球共有初，全球共有284个个WCDMA/HSPA商用网络，分布在商用网络，分布在120个国家地区。代表运营商包括：英国沃达丰、日本个国家地区。代表运营商包括：英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、和记黄埔、和记黄埔3、西班牙电信、德国电信、法国电信、西班牙电信、德国电信、法国电信、意大利电信、美国意大利电信、美国AT&T、中国联通等全球绝大多数运营商。、中

21、国联通等全球绝大多数运营商。主要设备商包括：爱立信、华为、诺基亚西门子、中兴、阿主要设备商包括：爱立信、华为、诺基亚西门子、中兴、阿尔卡特朗讯、摩托罗拉尔卡特朗讯、摩托罗拉(OEM华为设备华为设备)等。等。全球共有全球共有106个个CDMA2000 1xEV-DO商用网络，还商用网络，还有有40个个EV-DO网络正在部署之中。代表运营商包括：美国网络正在部署之中。代表运营商包括：美国Verizon+Alltel、Sprint、日本、日本KDDI、中国电信、印度、中国电信、印度Reliance、Tata等。主要设备商包括：阿尔卡特朗讯、中兴、等。主要设备商包括：阿尔卡特朗讯、中兴、华为、摩托罗拉

22、等。华为、摩托罗拉等。2010201016第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.1.3 3G商用概况商用概况 TD-SCDMA网络目前主要在中国部署。主要网络目前主要在中国部署。主要设备商包括：大唐移动、中兴、上海贝尔、鼎桥等。设备商包括：大唐移动、中兴、上海贝尔、鼎桥等。2009年年1月月7日，工业和信息化部为中国移动、中日，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放了国电信和中国联通发放了3张张3G牌照。其中，中国牌照。其中，中国移动获得移动获得TD-SCDMA牌照，中国联通和中国电信牌照，中国联通和中国电信分别获得分别获得WCDMA和和CDMA2000牌照，我

23、国通信牌照，我国通信行业正式进入行业正式进入3G时代。截至时代。截至2009年底，三家电信年底，三家电信运营商共完成运营商共完成3G基站建设基站建设32.5万个，万个，3G用户超用户超过过1500万户。万户。2010201017第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.2 WCDMA移动通信系统移动通信系统6.2.1 WCDMA系统网络结构系统网络结构6.2.2 WCDMA系统技术特点系统技术特点6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构 2010201018第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 在这里应该首先说明一下，一般来讲一个通用移在这里应该首先

24、说明一下，一般来讲一个通用移动通信网络在功能上由核心网动通信网络在功能上由核心网(CN)、无线接入网、无线接入网(UTRAN)、用户设备、用户设备(UE)等组成。实际中我们为了表等组成。实际中我们为了表示不同的网络常以无线接入网（空中接口）的不同来加示不同的网络常以无线接入网（空中接口）的不同来加以区分。我们所熟知的以区分。我们所熟知的WCDMA、TD-SCDMA及及cdma2000都是指的空中接口。至于核心网则有可能都是指的空中接口。至于核心网则有可能相同也有可能是不同的，而且还分别演进有不同的版本。相同也有可能是不同的，而且还分别演进有不同的版本。比如比如WCDMA、TD-SCDMA的核心

25、网基本是相同的，的核心网基本是相同的，而而cdma2000的核心网与前两者是不同的。的核心网与前两者是不同的。3GPP的第一个标准是的第一个标准是WCDMA系统的系统的R99版版本，其中依然采用本，其中依然采用GSM/GPRS核心网的结构，当然空核心网的结构，当然空中接口协议是全新的中接口协议是全新的。6.2.1 WCDMA系统网络结构系统网络结构2010201019第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.2.1 WCDMA系统网络结构系统网络结构下面以下面以R99版本为例来说明版本为例来说明WCDMA系统的网络结构。系统的网络结构。R99版本与第二代移动版本与第二代移动通

26、信系统在逻辑结构上基本相同。由下列通信系统在逻辑结构上基本相同。由下列3个主要部分组成。个主要部分组成。图6-3 WCDMA网络结构2010201020第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.2.1 WCDMA系统网络结构系统网络结构 (1)用户设备用户设备(User Equipment，UE)，它一般是一，它一般是一个多媒体的用户终端，包括移动台和一些定制的专用设备。个多媒体的用户终端，包括移动台和一些定制的专用设备。(2)无线接入网无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，UTRAN)，它包含一个或几个无线网络子系统，它包含

27、一个或几个无线网络子系统RNS，而一个，而一个RNS则是由一个无线网络控制器则是由一个无线网络控制器RNC和一个和一个或几个节点或几个节点B(Node B)组成的，它与第二代移动通信系统对组成的，它与第二代移动通信系统对应关系是：应关系是：Node B对应于对应于BTS，RNC对应于对应于BSC，RNS对对应于应于BSS。(3)移动核心网移动核心网(Core Network，CN)，包括电路交，包括电路交换换CS、分组交换、分组交换PS和广播和广播BS 3个主要部分。个主要部分。2010201021第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.2.2 WCDMA系统技术特点系统技

28、术特点WCDMA的主要技术参数如表的主要技术参数如表6-2所示。所示。表表6-2 WCDMA的主要技术参数的主要技术参数参 数 内 容多址技术 CDMA(直接序列扩频)信道带宽 5 MHz码片速率 3.84Mc/s双工方式 FDD/TDD基站间同步方式 异步/同步话音编码 AMR话音编码帧长 10ms下行链路扩频方式 Walsh序列划分信道，Gold序列区分小区上行链路扩频方式 Walsh序列划分信道，Gold序列区分用户相干检测 下行链路：公共导频信道和用户专用的时分复用导频 上行链路：用户专用的时分复用导频调制方式 上行链路：BPSK 下行链路：QPSK功率控制 开环结合快速闭环功率控制(

29、1.5kHz)信道编码 卷积码、RS码和Turbo码发射分集方式(可选)空时发射分集(STTD)与时分发射分集(TSTD)2010201022第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.2.2 WCDMA系统技术特点系统技术特点 (1)系统带宽为系统带宽为5MHz、码片速率为、码片速率为3.84Mc/s (2)支持频分双工与时分双工的工作模式支持频分双工与时分双工的工作模式 (3)支持异步基站操作支持异步基站操作 (4)WCDMA中的声码器采用自适应多速率中的声码器采用自适应多速率(AMR)技术。技术。(5)支持基于导频信号的相干检测支持基于导频信号的相干检测 (6)快速功率控

30、制技术快速功率控制技术 (7)WCDMA系统中使用的信道编码类型有两种：卷积系统中使用的信道编码类型有两种：卷积编码和编码和Turbo编码。编码。此外，此外，WCDMA空中接口还采用一些先进的技术，如自适空中接口还采用一些先进的技术，如自适应天线、多用户检测、可变用户数据速率、下行发射分集、应天线、多用户检测、可变用户数据速率、下行发射分集、分集接收和分层式小区结构等来提高整个系统的性能。分集接收和分层式小区结构等来提高整个系统的性能。2010201023第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 WCDMA信道可以划分为物理信道、传输信道和逻辑信道。信道可以划分为物理信道、传输

31、信道和逻辑信道。物理信道是传输介质，是物理信道是传输介质，是UE和和NodeB之间的信道，提供了无线传输之间的信道，提供了无线传输的平台，信息实际上是通过物理信道来传输的；逻辑信道则是按信道的平台，信息实际上是通过物理信道来传输的；逻辑信道则是按信道的功能来划分的；而传输信道是以数据通过空中接口的方式和特征来的功能来划分的；而传输信道是以数据通过空中接口的方式和特征来定义的，它描述不同逻辑信道传送时的组合方式。定义的，它描述不同逻辑信道传送时的组合方式。1.物理信道物理信道 物理信道主要是以物理承载特性加以区分的。在物理信道主要是以物理承载特性加以区分的。在WCDMA中，中，由于业务与控制类型

32、都很复杂，因此物理信道也比较复杂。上行链路由于业务与控制类型都很复杂，因此物理信道也比较复杂。上行链路专用物理信道分两类，即专用物理数据信道专用物理信道分两类，即专用物理数据信道(DPDCH)和专用物理控和专用物理控制信道制信道(DPCCH)。DPDCH用于运送物理层以上层的专用逻辑信道产用于运送物理层以上层的专用逻辑信道产生的专用数据；生的专用数据；DPCCH用于运送物理层产生的控制信息。控制信息用于运送物理层产生的控制信息。控制信息包括已知的导频位包括已知的导频位(用以支持相干检测时的信道估计用以支持相干检测时的信道估计)、传输功率控制、传输功率控制(TPC)命令和可变长度传输帧格式指示命

33、令和可变长度传输帧格式指示(TFI)。6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构2010201024第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进WCDMA中基本的物理资源是每个载波频率中基本的物理资源是每个载波频率(频点频点)上的码字数，另外还包括上的码字数，另外还包括无线帧结构、时隙结构和符号速率等。传输信道经过信道编码，并且与物理无线帧结构、时隙结构和符号速率等。传输信道经过信道编码，并且与物理信道提供的数据速率相一致，这样传输信道和物理信道就可以对应起来。信道提供的数据速率相一致，这样传输信道和物理信道就可以对应起来。WCDMA的上的上/下行物理信道分类如图下行物理信道分

34、类如图6-4所示。所示。6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构图6-4 WCDMA上/下行物理信道结构2010201025第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进1)上行专用物理信道上行专用物理信道上行专用物理信道上行专用物理信道(DPCH)有两类，即上行专用有两类，即上行专用物理数据信道物理数据信道(DPDCH)和上行专用物理控制信道和上行专用物理控制信道(DPCCH)。2)上行公共物理信道上行公共物理信道与上行传输信道相对应，上行公共物理信道也分与上行传输信道相对应，上行公共物理信道也分为两类。用于承载随机接入信道为两类。用于承载随机接入信道(RACH)的物理的物理

35、信道称为物理随机接入信道信道称为物理随机接入信道(PRACH)，用于承载，用于承载公共分组公共分组(CPCH)的物理信道称为物理公共分组的物理信道称为物理公共分组信道信道(PCPCH)。6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构2010201026第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进2逻辑信道逻辑信道 WCDMA系统的逻辑信道如图系统的逻辑信道如图6-5所示。所示。6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构图6-5 WCDMA系统的逻辑信道结构2010201027第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 逻辑信道分两大类，即控制信道逻辑信道分两大类，

36、即控制信道(传输控制平面信息传输控制平面信息)和业务信道和业务信道(传输用户平面信息传输用户平面信息)。1)控制信道控制信道(CCH)控制信道主要包括：控制信道主要包括：(1)广播控制信道广播控制信道(BCCH)，为下行链路信道；，为下行链路信道；(2)寻呼控制信道寻呼控制信道(PCCH)，为下行链路信道，当网络，为下行链路信道，当网络不知道不知道UE所在小区或所在小区或UE处于小区连接状态处于小区连接状态(UE睡眠模式睡眠模式)时使用该信道；时使用该信道；(3)公共控制信道公共控制信道(CCCH)，是在网络和，是在网络和UE之间发送控之间发送控制信息的双向信道，通常是当制信息的双向信道，通常

37、是当UE没有没有RRC连接时使用该连接时使用该信道，或当小区重选后接入一个新的小区时使用；信道，或当小区重选后接入一个新的小区时使用；6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构2010201028第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 (4)专用控制信道专用控制信道(DCCH)，是在，是在UE和网络之间发送和网络之间发送专用控制信息的点对点双向信道，该信道通过专用控制信息的点对点双向信道，该信道通过RRC连接过连接过程建立；程建立；(5)共享控制信道共享控制信道(SHCCH)，是在网络和，是在网络和UE之间发之间发送上行链路和下行链路共享信道控制信息的双向信道，该送上行链

38、路和下行链路共享信道控制信息的双向信道，该信道仅用于信道仅用于TDD；(6)ODMA(条件驱动多址接入条件驱动多址接入)公共控制信道公共控制信道(OCCCH)，是在，是在UE之间发送控制信息的双向信道；之间发送控制信息的双向信道；(7)ODMA专用控制信道专用控制信道(ODCCH)，是在，是在UE之间发之间发送专用控制信息的点到点双向信道，该信道由送专用控制信息的点到点双向信道，该信道由RRC连接过连接过程建立。程建立。6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构2010201029第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 2)业务信道业务信道(TCH)业务信道包括：业务信道

39、包括：(1)专用业务信道专用业务信道(DTCH)，是，是UE专用的传输用户信息的专用的传输用户信息的点到点双向信道；点到点双向信道；(2)ODMA专用业务信道专用业务信道(ODTCH)，是，是UE专用的在专用的在UE之之间传输用户信息的点到点双向信道；间传输用户信息的点到点双向信道；(3)公共业务信道公共业务信道(CTCH)，是向全部或一组特定，是向全部或一组特定UE传输传输用户信息的点到点信道。用户信息的点到点信道。3)逻辑信道和物理信道之间的映射逻辑信道和物理信道之间的映射通常逻辑信道所提供的功能需要映射到物理信道。通常逻辑信道所提供的功能需要映射到物理信道。WCDMA的逻辑信道到物理信道

40、的映射关系如图的逻辑信道到物理信道的映射关系如图6-6所示。所示。6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构2010201030第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进图图6-6 WCDMA的逻辑信道到物理信道的映射的逻辑信道到物理信道的映射6.2.3 WCDMA系统信道结构系统信道结构2010201031第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.3 TD-SCDMA移动通信系移动通信系统统6.3.1TD-SCDMA系统的技术特点系统的技术特点6.3.2 TD-SCDMA系统信道结构系统信道结构 2010201032第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动

41、通信系统及其演进 TD-SCDMA(Time Division Synchronous CDMA，时分同步码分多址，时分同步码分多址)标准是中国信息产业部电信标准是中国信息产业部电信科学研究院在国家主管部门的支持下，根据多年的研究而科学研究院在国家主管部门的支持下，根据多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信系统标准。提出的具有一定特色的第三代移动通信系统标准。TD-SCDMA于于2001年年3月被第三代移动通信合作伙伴项目月被第三代移动通信合作伙伴项目组织组织(3GPP)列为第三代移动通信采用的五种技术中的三列为第三代移动通信采用的五种技术中的三大主流技术标准之一，与大主流技术标准之一

42、，与UMTS和和IMT-2000的建议完的建议完全融合，其标准包含在全融合，其标准包含在3GPP的的R4版本中，成为版本中，成为TD-SCDMA可完全商用版本的标准。可完全商用版本的标准。TD-SCDMA核心网与核心网与WCDMA核心网基本相同，核心网基本相同，所不同的地方在于无线接入网络部分。所不同的地方在于无线接入网络部分。2010201033第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.3.1TD-SCDMA系统的技术特点系统的技术特点TD-SCDMA系统的主要技术参数如表系统的主要技术参数如表6-3所示所示表表6-3 TD-SCDMA系统主要参数系统主要参数 参 数 内

43、容 多址技术 时分CDMA 信道带宽 1.6MHz 码片速率 1.28Mc/s 双工方式 TDD 基站间同步方式 同步 话音编码 AMR话音编码 帧长 10ms 信道化码 正交可变扩频因子(OVSF)码 相干检测 导频辅助的相干检测 调制方式 QPSK,8PSK高速率(2Mb/s)采用 功率控制 上行为开环功率控制 下行为闭环功率控制(1.4KHz)信道编码 卷积码和Turbo码2010201034第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 TD-SCDMA的目标是要确立一个具有高频谱效率和高经济效益的先进的目标是要确立一个具有高频谱效率和高经济效益的先进的移动通信系统，与的移动

44、通信系统，与WCDMA和和cdma2000标准比较，标准比较，TD-SCDMA拥有拥有独特的特点。独特的特点。(1)TD-SCDMA系统采用混合多址方式。系统采用混合多址方式。TD-SCDMA无线传输方案是无线传输方案是FDMA、TDMA和和CDMA三种基本多址技术的结合应用，如图三种基本多址技术的结合应用，如图6-7(a)所示，所示，图图6-7(b)所示为所示为WCDMA、cdma2000多址方式示意图。多址方式示意图。6.3.1TD-SCDMA系统的技术特点系统的技术特点图6-7 TD-SCDMA和WCDMA多址方式2010201035第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演

45、进(2)TD-SCDMA采用采用TDD双工方式。双工方式。(3)上行同步上行同步(4)采用智能天线采用智能天线(5)采用联合检测技术采用联合检测技术(6)采用动态信道分配采用动态信道分配(DCA)(7)采用接力切换采用接力切换(8)设备成本低设备成本低(9)TD-SCDMA核心网络基于核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，网络的演进，并保持与它们的兼容性，并保持与它们的兼容性，TD-SCDMA可以单独组网或作可以单独组网或作为无线接入网和为无线接入网和WCDMA混合组网。具有较好的网络兼容混合组网。具有较好的网络兼容性和灵活的组网方式，支持性和灵活的组网方式，支持2G向向3G演进和平滑过渡。

46、演进和平滑过渡。6.3.1TD-SCDMA系统的技术特点系统的技术特点2010201036第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.3.2 TD-SCDMA系统信道结构系统信道结构 从不同协议层如何承载用户各种业务的角度将信从不同协议层如何承载用户各种业务的角度将信道分成道分成3类：逻辑信道、传输信道和物理信道。类：逻辑信道、传输信道和物理信道。1TD-SCDMA系统信道介绍系统信道介绍 (1)逻辑信道逻辑信道 逻辑信道是逻辑信道是MAC子层向子层向RLC子层提供的数据传子层提供的数据传输服务，表述承载的任务和类型。逻辑信道根据不同输服务，表述承载的任务和类型。逻辑信道根据不

47、同数据传输业务定义逻辑信道的类型。逻辑信道通常分数据传输业务定义逻辑信道的类型。逻辑信道通常分为两大类：用来传输控制平面信息的控制信道和传输为两大类：用来传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信道。用户平面信息的业务信道。2010201037第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.3.2 TD-SCDMA系统信道结构系统信道结构控制信道包括广播控制信道控制信道包括广播控制信道(BCCH)、寻呼控制信道、寻呼控制信道(PCCH)、公共控制信道、公共控制信道(CCCH)、专用控制信道、专用控制信道(DCCH)和共享控制信道和共享控制信道(SHCCH)。业务信道包括公

48、。业务信道包括公共业务信道共业务信道(CTCH)和专用业务信道和专用业务信道(DTCH)。TD-SCDMA逻辑信道的分类与逻辑信道的分类与WCDMA基本一致，只是基本一致，只是在控制信道里增加了共享控制信道在控制信道里增加了共享控制信道(SHCCH)，用来，用来在网络和终端之间传输控制信息的双向信道，完成对在网络和终端之间传输控制信息的双向信道，完成对上下行共享信道进行控制。上下行共享信道进行控制。2010201038第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.3.2 TD-SCDMA系统信道结构系统信道结构 (2)传输信道传输信道传输信道是由物理层向传输信道是由物理层向MAC

49、子层提供的数据传输服子层提供的数据传输服务，定义了信息通过无线接口进行传输的方式。传输务，定义了信息通过无线接口进行传输的方式。传输信道可分为两类：某一时刻信道上的信息是发送给所信道可分为两类：某一时刻信道上的信息是发送给所有用户或一组用户的公共传输信道，信道上的信息在有用户或一组用户的公共传输信道，信道上的信息在某一时刻只发送给单一用户的专用传输信道。某一时刻只发送给单一用户的专用传输信道。公共传输信道公共传输信道 专用传输信道专用传输信道 (3)物理信道物理信道 (4)逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系系 2010201039第第6章章 3G

50、移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.3.2 TD-SCDMA系统信道结构系统信道结构 逻辑信道和传输信道之间，传输信道和物理信道之间有特定的映射逻辑信道和传输信道之间，传输信道和物理信道之间有特定的映射关系，如图关系，如图6-8所示。所示。逻辑信道与传输信道的映射可以为一对一的映射关系，也可以为逻辑信道与传输信道的映射可以为一对一的映射关系，也可以为一对多或多对一的映射关系。一对多或多对一的映射关系。图6-8 逻辑信道、传输信道与物理信道之间的映射关系2010201040第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.3.2 TD-SCDMA系统信道结构系统信道结构 从不同

51、协议层如何承载用户各种业务的角度将信从不同协议层如何承载用户各种业务的角度将信道分成道分成3类：逻辑信道、传输信道和物理信道。类：逻辑信道、传输信道和物理信道。1TD-SCDMA系统信道介绍系统信道介绍 (1)逻辑信道逻辑信道 逻辑信道是逻辑信道是MAC子层向子层向RLC子层提供的数据传子层提供的数据传输服务，表述承载的任务和类型。逻辑信道根据不同输服务，表述承载的任务和类型。逻辑信道根据不同数据传输业务定义逻辑信道的类型。逻辑信道通常分数据传输业务定义逻辑信道的类型。逻辑信道通常分为两大类：用来传输控制平面信息的控制信道和传输为两大类：用来传输控制平面信息的控制信道和传输用户平面信息的业务信

52、道。用户平面信息的业务信道。20102010416.4 cdma2000移动通信系统移动通信系统6.4.1 cdma2000 1x/EV-DO技术特点技术特点2010201042 按照按照ITU对数据传输能力的要求对数据传输能力的要求cdma2000 1x还达不到还达不到3G的标准，故只能算的标准，故只能算是是2.5G，这一点在第，这一点在第5章中已经说明。只有当章中已经说明。只有当其演进到其演进到cdma2000 1x/EV阶段时才能被称为阶段时才能被称为真正的真正的3G。cdma2000 1x/EV又分为两个阶又分为两个阶段段cdma2000 1x/EV-DO(语音和数据使用不同语音和数据

53、使用不同载波载波)和和cdma2000 1x/EV-DV(语音和数据使语音和数据使用同一载波用同一载波)。实际上。实际上cdma2000 1x/EV-DV这一阶段已经被放弃，这一阶段已经被放弃，cdma2000 1x/EV-DO转而向转而向LTE演进。演进。2010201043第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.4.1 cdma2000 1x/EV-DO技术技术特点特点 与与IS-95相比较，相比较，cdma2000主要的技术改进都主要的技术改进都集中在基站与移动台间的点对点无线链路上。集中在基站与移动台间的点对点无线链路上。而且我们知道，分组数据业务和话音业务是两种而

54、且我们知道，分组数据业务和话音业务是两种性质不同的业务，两者对资源的需求具有截然不同的性质不同的业务，两者对资源的需求具有截然不同的特点。从当时的技术发展情况来看，如果将话音和数特点。从当时的技术发展情况来看，如果将话音和数据业务放在一个载波上提供服务，由于两者会互相影据业务放在一个载波上提供服务，由于两者会互相影响，需要复杂的控制机制来协调，难度太大，而且对响，需要复杂的控制机制来协调，难度太大，而且对核心网的部署也会有所影响。而如果将这两种业务分核心网的部署也会有所影响。而如果将这两种业务分别放在不同的载波上，对两者采取不同的传输和控制别放在不同的载波上，对两者采取不同的传输和控制方法，则

55、可以大大简化系统设备的结构，简化资源控方法，则可以大大简化系统设备的结构，简化资源控制软件，使两种业务分别得到好的服务质量。制软件，使两种业务分别得到好的服务质量。2010201044第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.4.1 cdma2000 1x/EV-DO技术技术特点特点 于是，人们又提出了于是，人们又提出了cdma2000 1x/EV-DO系统。系统。其最初的名字叫做其最初的名字叫做HDR(High Data Rate)，其概念开始是由，其概念开始是由Qualcomm公司于公司于1997年年8月向月向CDMA发展组织发展组织(CDG)提提出的，在接下来的几年中，

56、该技术逐渐成型为产品，并进行了出的，在接下来的几年中，该技术逐渐成型为产品，并进行了实际系统演示。实际系统演示。2000年年9月，月，1x/EV-DO的标准制定完成，的标准制定完成，cdma2000 1x/EV-DO系统通过与话音业务不同的独系统通过与话音业务不同的独立载波提供高速数据业务，其前向链路数据速率最高可达立载波提供高速数据业务，其前向链路数据速率最高可达2.4Mb/s，反向链路数据速率最高可达，反向链路数据速率最高可达153.6kb/s。需要注。需要注意的是，虽然意的是，虽然1x/EV-DO必须要用另外的载波来传送分组数必须要用另外的载波来传送分组数据业务，不支持话音，但它的射频特

57、性却是和据业务，不支持话音，但它的射频特性却是和IS-95以及以及cdma2000 1x的射频特性一致，的射频特性一致，2010201045第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.4.1 cdma2000 1x/EV-DO技术技术特点特点 针对高速分组数据业务的特性，针对高速分组数据业务的特性，1x/EV-DO系系统对统对cdma2000系统做了重大改进。系统做了重大改进。1x/EV-DO，在前向链路上采用了多项与在前向链路上采用了多项与cdma2000 1x差别较大差别较大的技术。的技术。1x/EV-DO系统前向链路的主要特点有：系统前向链路的主要特点有：(1)采用时分多

58、址方式采用时分多址方式 (2)采用动态速率控制采用动态速率控制 (3)采用快速自适应的调制编码采用快速自适应的调制编码 (4)采用灵活的调度算法采用灵活的调度算法 (5)采用快速小区交换采用快速小区交换2010201046第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进6.4.1 cdma2000 1x/EV-DO技术技术特点特点 cdma2000 1x/EV-DO分为（版本分为（版本0/版本版本A/版本版本B）版本）版本A采用了采用了OFDM技术来实现高容量多技术来实现高容量多播处理，可支持运营商以更低的成本开展多播业务，播处理，可支持运营商以更低的成本开展多播业务，并确保高速移动网

59、络的稳定性。版本并确保高速移动网络的稳定性。版本B技术是对单载技术是对单载波波EV-DO版本版本A技术进行多载波扩展，因而被称为技术进行多载波扩展，因而被称为多载波多载波EV-DO。2006年，年，3GPP2发布了发布了EV-DO版本版本B空中接口协议，即多载波空中接口协议，即多载波EV-DO技术。技术。由于由于2008年年11月美国高通停止月美国高通停止UMB无线技术无线技术的研发。预计许多传统的采用的研发。预计许多传统的采用cdma2000技术标准技术标准的运营商将选择直接从的运营商将选择直接从cdma2000过渡至过渡至LTE的演的演进路线。进路线。20102010476.5 3G的演进

60、的演进6.5.1 3G的演进路线的演进路线6.5.2LTE技术简介技术简介6.5.3 LTE-Advanced技术简介技术简介6.5.4 WiMAX的演进的演进2010201048第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 随着移动宽带通信技术的飞速发展，用户随着移动宽带通信技术的飞速发展，用户对移动宽带业务的需求也在不断的提高，为了适应对移动宽带业务的需求也在不断的提高，为了适应市场需要和保持竞争力，现在市场需要和保持竞争力，现在3G家族标准中的几个家族标准中的几个成员都沿着自己的既定路线向下一代移动通信系统成员都沿着自己的既定路线向下一代移动通信系统演进。关于下一代移动通信系

61、统的名称很多，有演进。关于下一代移动通信系统的名称很多，有4G、B3G、Beyond IMT-2000等。在等。在2005年年10月月的的ITU-RWP8F第第17次会议上，次会议上，ITU给了其一个正给了其一个正式的名称式的名称IMT-Advanced。目前目前3G标准有标准有cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA、WIMAX四种，其演进路径主要有三四种，其演进路径主要有三条：条：6.5.1.3G的演进路线的演进路线2010201049第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 一是一是WCDMA和和TD-SCDMA，均从，均从HSPA演进至演进至HSPA+，进而到，进

62、而到LTE。全世界大多数。全世界大多数电信电信运营商，以及爱立运营商，以及爱立信、诺基亚西门子、华为等主要电信设备生产商均坚定支持信、诺基亚西门子、华为等主要电信设备生产商均坚定支持这一路线。这一路线。二是二是cdma2000沿着沿着EV-DO Rev.0/Rev.A/Rev.B，进而到，进而到UMB。但近年来，全球。但近年来，全球CDMA投资趋于萎缩，主要的投资趋于萎缩，主要的CDMA运营商美国运营商美国Verizon、Sprint、中国电信、日本、中国电信、日本KDDI、韩国、韩国SK电信等均已明确表电信等均已明确表示将选择示将选择LTE建设后建设后3G网络，至今没有一家运营商宣布采用网络

63、，至今没有一家运营商宣布采用或测试或测试UMB技术，在此背景下，美国高通最终宣布放弃技术，在此背景下，美国高通最终宣布放弃UMB的商业化开发，同时将强化支持的商业化开发，同时将强化支持LTE的芯片组的开发体的芯片组的开发体制。制。三是三是WiMAX的的IEEE802.16m路线。以英特尔、路线。以英特尔、三星电子、阿尔卡特朗讯、奥维通等为代表的三星电子、阿尔卡特朗讯、奥维通等为代表的WiMAX厂商，厂商，和一些新兴运营商仍然在这一路线坚持探索。和一些新兴运营商仍然在这一路线坚持探索。6.5.1.3G的演进路线的演进路线2010201050第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进

64、 4G是是3G技术的进一步演进，技术的进一步演进，4G通信系统通信系统应包括以下几点：应包括以下几点：(1)统一的无线接入，全球无缝覆盖，全球漫游；统一的无线接入，全球无缝覆盖，全球漫游；(2)更高速率的数据接入；更高速率的数据接入；(3)高速的空中接口和高效的接入网结构；高速的空中接口和高效的接入网结构；(4)动态支持各种传输类型、终端类型、无线环动态支持各种传输类型、终端类型、无线环境、境、QoS类型和移动模式；类型和移动模式；(5)基于路由的全基于路由的全IP网络，更多的多媒体应用业网络，更多的多媒体应用业务；务；(6)极大的系统容量，更高的频谱利用率。极大的系统容量，更高的频谱利用率。

65、6.5.1.3G的演进路线的演进路线2010201051第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进 ITU要求要求4G的峰值速率在低速移动、热点的峰值速率在低速移动、热点覆盖场景下要达到覆盖场景下要达到1Gb/s以上；在高速移动、广域以上；在高速移动、广域覆盖场景下要达到覆盖场景下要达到100 Mb/s以上。以上。另外，另外，ITU还对还对4G在小区频谱有效性、小在小区频谱有效性、小区边缘用户吞吐量和时延等方面也提出了最低要求。区边缘用户吞吐量和时延等方面也提出了最低要求。ITU还制定了还制定了IMT-Advanced无线接口标准发展的无线接口标准发展的时间表，具体如下：时间表，

66、具体如下：2008年年3月，发出通函开发候选技术；月，发出通函开发候选技术；2009年年2月月10月，接收提交的候选技术；月，接收提交的候选技术；2009年年2月月2010年年10月，评估候选技月，评估候选技术；术；2011年年2月，形成无线接口技术规范建议。月，形成无线接口技术规范建议。6.5.1.3G的演进路线的演进路线2010201052第第6章章 3G移动通信系统及其演进移动通信系统及其演进2009年年10月月14日至日至21日，日，ITU在德国德累在德国德累斯顿举行了斯顿举行了ITU-R WP5D工作组第工作组第6次会议，征次会议，征集遴选下一代移动通信（集遴选下一代移动通信（IMT-Advanced）候选）候选技术。收到了来自中国、日本、韩国、欧洲标准化技术。收到了来自中国、日本、韩国、欧洲标准化组织组织3GPP和北美标准化组织和北美标准化组织IEEE的共的共6项项4G候候选技术提案。中国提出的选技术提案。中国提出的TD-LTE-Advanced（LTE-Advanced TDD制式）成为制式）成为4G的候选技的候选技术之一。术之一。6.5.1.3G的演进路线的演进路线20