第1章第三代移动通信概述

第三代移动通信第1章第三代移动通信概述第三代移动通信的标准化1.1第三代移动通信频谱分配1.2第三代移动通信业务1.3第三代移动通信演进1.4第三代移动通信（TheThirdGenerationMobileCommunication，3G）技术已在许多国家和地区得到应用。章概要介绍3G的起源、发展进程和演进，主要内容如下：第三代移动通信的标准化组织，3G技术标准第三代移动通信系统的频谱分配第三代移动通信系统的业务特点第三代移动通信的演进路径1.1第三代移动通信的标准化1.1.1第三代移动通信标准化组织第三代移动通信系统（3G），又被国际电联（InternationalTelecommunicationUnion，ITU）称为IMT-2000，意指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。1．第三代移动通信的目标（1）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。（3）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2G系统的过渡和演进。（5）能提供多种业务，适应多种环境。2．第三代移动通信的特征（1）3G系统具有大容量语音、高速数据和图像传输的能力。（2）3G系统可以基于第二代移动通信系统平滑过渡和演进。（3）3G系统采用了新的通信技术。3．第三代移动通信的标准化组织（1）第三代移动通信合作伙伴项目（3GPP）①3GPP的组织机构第三代移动通信合作伙伴项目（3GPP）是由欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA以及美国的T15个标准化组织在1998年底发起成立的，1998年12月正式成立。中国无线通信标准化组织（ChinaWirelessTelecommunicationStandardGroup，CWTS）于1999年在韩国正式签字加入3GPP，成为3GPP的组织伙伴。图1-13GPP组织机构②3GPP工作3GPP的主要工作是研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准，即制定以GSM移动应用部分（GSMMobileApplicationPart，GSMMAP）为核心网，通用陆地无线接入（UniversalTerrestrialRadioAccess，UTRA）为无线接口的标准。（2）第三代移动通信合作伙伴项目二（3GPP2）①3GPP2的组织第三代移动通信合作伙伴项目二（3GPP2）由美国TIA、日本ARIB和TTC、韩国TTA等4个标准化组织发起，1999年1月正式成立。中国无线通信标准化组织（CWTS）于1999年6月在韩国正式签字加入3GPP2，成为3GPP2的组织伙伴，在此之前，我国是以观察员的身份参与3GPP2的标准化活动。3GPP2的组织机构如图1-2所示。图1-23GPP2组织机构②3GPP2工作3GPP2的主要工作是制定以ANSI/IS-41为核心网、cdma2000为无线接口的3G标准。ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute）是美国国家标准学会，IS-41协议是CDMA第二代数字蜂窝移动通信系统的核心网移动性管理协议。3GPP2的标准化工作受到拥有多项CDMA关键技术专利的高通公司的较多支持。1.1.2第三代移动通信技术标准1．第三代移动通信标准的提出第三代移动通信标准通常指无线接口的无线传输技术标准。多址接入技术正式名称习惯称呼CDMAIMT-2000CDMA-DSWCDMAIMT-2000CDMA-MCcdma2000IMT-2000CDMA-TDDTD-SCDMA/UTRA-TDDTDMAIMT-2000TDMA-SCUWC-136IMT-2000TDMA-MCEP-DECT表1-1IMT-2000无线接口的5种技术标准采用码分多址接入技术（CDMA）的3种候选方案成为第三代移动通信的主流标准。3种主流标准的工作方式分别为频分双工—直扩（FDD-DS）、频分双工—多载波（FDD-MC）和时分双工（TDD），对应的标准分别为WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA/UTRA-TDD。（1）IMT-2000CDMA-DS（WCDMA）IMT-2000CDMA-DS又称宽带码分多址（WidebandCDMA，WCDMA）。WCDMA的核心网基于演进的GSM/GPRS网络技术，空中接口采用DS-CDMA多址方式。（2）IMT-2000CDMA-MC（cdma2000）IMT-2000CDMA-MC又称cdma2000。cdma2000是基于IS-95标准的各种CDMA制造厂家的产品和不同运营商的网络构成的一个家族概念。从IS-95演进而来的cdma2000标准是一个体系结构，称为cdma2000家族，它包含一系列子标准，经过融合后含多载波（Multi-Carrier，MC）方式，即单载波（1x）、三载波（3x）等方式。（3）IMT-2000CDMA-TDDIMT-2000CDMA-TDD目前包括低码片速率TD-SCDMA和高码片速率UTRA-TDD两个技术。TD-SCDMA（TimeDivisionSynchronousCDMA）采用时分—同步码分多址技术。UTRA-TDD采用通用陆地无线接入—时分双工技术。TD-SCDMA是中国提出的国际标准，目前已经在我国国内建网，而UTRA-TDD标准制定现在已处于停顿状态，所以通常提到IMT-2000CDMA-TDD即指TD-SCDMA。2．3大主流技术标准性能对比性能指标/标准WCDMAcdma2000TD-SCDMA核心网GSMMAPANSI-41GSMMAP带宽5MHz1.25MHz1.6MHz多址方式CDMACDMACDMA/TDMA码片速率3.84Mchip/s1.2288Mchip/s1.28Mchip/s双工方式FDD/TDDFDDTDD帧长10ms/15时隙/帧5、10、20、40、80ms/16时隙/帧52ms/72时隙/2子帧/帧语音编码自适应多速率语音编码器（AMR）可变速率声码器IS-773、IS-127自适应多速率语音编码器（AMR）信道编码卷积码和Turbo码卷积码和Turbo码卷积码和Turbo码信道化码前向OVSF，扩频因子512～4；反向OVSF，扩频因子256～4前向：Walsh和长码；反向：Walsh和准正交码OVSF，扩频因子16～1扰码前向：18位GOLD码；反向：24位GOLD码长码和短PN码长度固定为16的伪随机码功率控制开环+闭环开环+闭环开环+闭环切换软切换软切换接力切换导频结构上行专用导频；下行公共或专用导频上行专用导频；下行公共或专用导频下行公共导频DwPTS；上行同步UpPTS基站同步同步/异步GPS同步同步表1-23G的主流标准性能对比1.1.3第三代移动通信标准化进程1．3GPP技术规范的版本划分（1）R99版本（2）R4版本（3）R5版本（4）R6版本（5）R7版本（6）R8版本（7）R9版本2．3GPP2技术规范的发展历程（1）cdma2000无线技术的发展历程①cdma20001x是cdma2000移动通信系统发展的第一阶段，对应cdma2000标准的Rev.0、Rev.A、Rev.B协议版本。②cdma20001xEV-DO技术起源于美国Qualcomm公司提出的高速率数据（HighDataRate，HDR）技术。③cdma20001xEV-DV综合了cdma20001x和cdma20001xEV-DV的优点，对应Rev.C和Rev.D协议版本。（2）cdma2000核心网发展历程①阶段0②阶段1③阶段2④阶段31.2第三代移动通信频谱分配图1-3WRC2000频谱安排图1-4中国第三代移动通信系统频谱安排1.3第三代移动通信业务3G业务可以从不同的角度进行不同的分类，不同分类所属的各种业务可以是相互交叠的。基于GSM网络和固定网络数据业务的分类，UMTS论坛将3G业务分为6类。即移动Internet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Internet/Extranet接入业务和增强语音（含可视电话服务）。按照应用层QoS的业务分类，3GPP定义了4种基本业务类型，即会话类业务、流媒体业务、交互类业务和背景类业务；按照媒体的表现形式，3G业务可以分为文本业务、视频业务和多媒体业务。下面根据应用层QoS的业务和用户体验来分类介绍3G业务。1．根据应用层QoS的3G业务分类图1-5不同QoS要求时业务特点示意图（1）会话类业务（2）流类业务（3）交互类业务（4）背景类业务2．根据用户体验的3G业务分类（1）通信类业务（2）娱乐类业务（3）资讯类业务（4）Internet业务（5）金融业务（6）位置服务（7）监控服务1.4第三代移动通信演进1.4.1第三代移动通信的演进路径图1-63G的演进有三条路径1.4.2IMT-Advanced1．ITU-Advanced的标准化进程2．ITU-Advanced关键技术（1）ITU-Advanced无线接口技术（2）ITU-Advanced网络技术①下一代网络演进的需求②下一代网络的结构小结1．第三代移动通信系统简称3G，又被国际电联（ITU）称为IMT-2000，是指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。IMT-2000的标准化工作开始于1985年。第三代移动通信标准规范具体由第三代移动通信合作伙伴项目（3GPP）和第三代移动通信合作伙伴项目二（3GPP2）分别负责。2．第三代移动通信的主流标准为WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA/UTRA-TDD。3G的3大主流技术标准在网络基础、核心网、空中接口、码片速率、载频间隔、扩频方式、同步和功控速度等方面各有特点。3．第三代移动通信标准通过不断增加新特性来增加自身的竞争力，使用并行版本体制。3GPP技术规范的3G版本划分为R99，R4，R5，R6，R7，R8和R9等。3GPP2技术规范的3G版本划分为Rev.0，Rev.A，Rev.B，Rev.C，Rev.D，UWB等。4．3G业务按照不同的标准可以有不同的分类方法，按照应用层QoS的业务分类，3GPP定义了会话类业务、流媒体业务、交互类业务和背景类业务；根据用户的体验，3G业务可分为通信类业务、娱乐类业务、资讯类业务、互联网业务、金融业务、位置服务及监控服务等。5．3G的演进有3条路径。其一是以3GPP为基础的技术轨迹，即从第二代的GSM、GPRS到第三代的WCDMA/TD-SCDMA、第三代增强型的HSPA，以及LTE发展路线，最后演进到IMT-Advanced，即B3G/4G。其二是以3GPP2为基础的技术路线，即从第二代的cdma2000到cdma20001x，再到第三代的cdma20001xEV-DO/DV，以及长期演进的UMB升级版本，最后演进到B3G/4G。其三是以WiMAX为基础的技术路线，是宽带无线接入技术向着高移动性、高服务质量的方向演进的结果。6．2005年10月在赫尔辛基举行的ITV-RWP8F第l7次会议上，正式将SystemBeyondIMT-2000命名为IMT-advanced，其高移动性下可支持100Mbit/s，低移动性下支持1Gbit/s。7．新一代无线通信系统的技术方案可能分布在物理层、链路层、网络层或跨越多层。ITU-Advanced无线接口技术主要包括空中接口网络结构、无线信号传输的编码调制技术、多址技术、多天线技术、空中接口同步技术、无线链路自适应技术、无线资源调度技术等。下一代网络的研究将着眼于IP连通层面上的异构网络的融合、移动性和QoS管理、异构网络安全、网络的可扩展性等方面。