3G通信系统及关键技术

1WTIWirelessTechnologyInnovationInstituteBUPT第三代移动通信系统及关键技术2WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute§第三代移动通信系统§移动通信系统发展与技术演进§第三代移动通信系统概念范畴§3G三大主流标准对比分析§WCDMA关键技术分析§CDMA及RAKE技术§WCDMA切换技术§WCDMA交织技术§WCDMA功率控制技术§WCDMA网络规划技术§WCDMA系统的增强及演进§3G、3.5G、3.75G、3.9G、4G…§3.5G，HSDPA/HSUPA技术§3.9G，LTE技术概要3WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute缩略语vIMT-2000，InternationalMobileTelecom-munication2000vITU，InternationalTelecommunicationUnionv3GPP，3rdGenerationPartnershipProjectv3GPP2，3rdGenerationPartnershipProject2vCN，CoreNetworkvRAN，RadioAccessNetworkvUE，UserEquipmentvUMTS，UniversalMobileTelecomm.SystemvUTRAN，UMTSTerrestrialRANvUTRA，UniversalTerrestrialRadioAccessvCDMA，CodeDivisionMultipleAccessvWCDMA，WidebandCDMAvTD-SCDMA，TimeDivision-SynchronousCDMAvcdma2000vFDD，FrequencyDivisionDuplexvTDD，TimeDivisionDuplexvHSDPA，HighSpeedDownlinkPacketAccessvLTE，LongTermEvolutionvIMT-Advanced！4WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute移动通信系统发展与技术演进5WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute通信系统的发展从无线到有线？从有线到无线?现代通信系统的发展趋势：v数字化v综合化v智能化v个人化6WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute移动通信系统的发展模拟通信数字通信数字通信多媒体业务•数字调制技术•数据压缩•软切换•差错控制•短信息•高质量语音业务•模拟调制技术•小区制•硬切换•网络规划•多媒体业务•100kbps•分组数据业务•动态无线资源管理•随时随地的无线接入•无缝业务提供•网络融合与重用•多媒体终端•10Mbps数据速率•基于全IP核心网无处不在的业务环境无处不在的业务环境AMPSTACSNMT-450NTT~kbpsHSCSD/GPRSIS-136+(PRS)EDGEIS-95BWCDMATD-SCDMACDMA2000HSPACDMA20001XEV9.6kbps~14.4kbps0.144~2Mbps~10Mbps~100Mbps/1GbpsIMT-Advanced!3GPPLTE3GPP2AIEGSMIS-136/CDPDPDCIS-95A1G1G2G2G3G3G4G4G7WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute第一代移动通信系统模拟蜂窝移动通信系统：v1978年，美国贝尔实验室开发成功AMPS系统v1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成商用，之后AMPS也曾被引入中国国际主要标准：v美国AMPS、欧洲TACS、NMT-450/900、日本NTT/JTACS等主要技术特点：v频分多址接入方式，以频段区分用户v调制方式：FMv业务种类单一：话音业务v保密性较差v频谱效率低、系统容量小PowerFrequencyTimeFDMA8WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute8第二代移动通信系统（I）数字蜂窝移动通信系统－GSM：v1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统－GSM在欧洲开始商用，目前是全球最大的蜂窝通信系统v1993年，中国第一个全数字移动电话GSM系统建成开通主要技术特点：v频分多址结合时分多址接入方式，以频段和时隙区分用户v数字调制方式：GMSK、QPSK等v频谱效率高、系统容量大v微蜂窝小区架构v业务种类逐渐丰富：话音业务、数据业务v通信安全保密性高FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA9WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute第二代移动通信系统（II）数字蜂窝移动通信系统－CDMA：v1995年，美国高通公司（Qualcomm）提出采用码分多址技术的数字蜂窝移动通信系统cdmaIS-95v2002年，中国联通CDMA移动通信网正式开通v使用地区：北美、韩国、中国等地区主要技术特点：v码分多址接入方式v软容量、软切换v话音激活、功率控制等技术v频谱效率高、系统容量大v通信安全保密性高v终端功耗低FrequencyCDMAPowerTime10WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute•数字技术取代模拟技术频率时间功率FDMA频率时间功率TDMACDMA时间频率功率•大区制发展到蜂窝小区•容量更大的多址方式移动通信技术的演进11WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute第三代移动通信系统——3G，IMT-2000家族12WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute05001000150020002500300020032004200520062007200820092010NoofSubscriptions(Millions)FixedBroadband(Cable,xDSL,Ethernet)(Year-end)Fixed(POTS/ISDN)Mobile2003-2010年预测全球固定用户与移动用户的发展13WTIWirelessTechnologyInnovationInstituteInformationServicesSMSChatRoomE-Mailm-stocktradingm-bankingm-cashPictureMailRouteplanningMulti-playerGamesMobileOfficeScheduleManagementWorkflowManagementElectronicConferenceFileSharingRadioMusicVideoMailVideostreamingWebInteractiveTVTVConference低低速速数数据据高高速速数数据据WAPWAPGPRSGPRS3G3G移动数据业务发展方向14WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute`找到一个好电影、买一张票在休假中发出一个问候游戏类业务90年代报纸指南&电话电话,明信片&照片棋盘游戏2000在线指南&在线订票Email,附件,SMS,录像…PC游戏,游戏机现在关于最近的电影院的实时指南&移动购票可视电话,手机图片消息移动游戏,交互式游戏彩信定位视频在线游戏视频电话互联网语音电话电子邮件数据业务改变人们的生活方式和习惯15WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute什么是第三代移动通信系统？IMT-2000系统目标与基本要求：v全球统一频段、统一标准、无缝覆盖、全球漫游……v提供无线多媒体业务v室内环境：2Mbpsv步行环境：384kbpsv车载环境：144kbpsvQoS保障的业务提供v保密性能进一步提高v降低终端功耗、成本v保证一定后向兼容性16WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute第三代移动通信系统发展之路IMT-2000系统：v1985年，ITU提出FPLMTS－FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystemv1992年，世界无线电大会WARC在2GHz频段分配了230MHz频段v1885MHz~2025MHzv2110MHz~2200MHzv1996年，FPLMTS正式更名为IMT-2000v工作在2000MHz左右频段v预计在2000年左右商用v最高达2000kbps数据速率v截止1998年6月30日，ITU收到IMT-2000的10种RTT提案v1999年11月5日，ITU在赫尔辛基会议上通过5种RTT技术17WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute第三代移动通信系统国际标准IMT-2000系统无线接口国际标准：IMT-DSWCDMAIMT-MCcdma2000IMT-TCTD-CDMATD-SCDMAIMT-SCUWC-136TDMACDMAIMT-FTDECTvPairedspectrumvUnpairedspectrum18WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute第三代移动通信伙伴项目－3GPP：v成立于1998年12月，总部在欧洲v研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准vWCDMA、TD-SCDMA、EDGE等v成员单位包括欧洲ETSI，日本ARIB、TTC韩国TTA、美国ATIS以及中国CCSA等第三代移动通信伙伴项目2－3GPP2：v成立于1999年1月，总部在美国v研究制订并推广以ANSI-41核心网为基础的3G标准vCDMA2000v成员单位包括日本ARIB、TTC、韩国TTA美国TIA以及中国CCSA等第三代移动通信标准化组织19WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute3G三大主流标准20WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute3GPP－WCDMA：v2110-2170MHz，1920-1980MHz，频分双工系统v主要由以GSM系统为主的欧洲厂商，如爱立信、诺基亚、阿尔卡特等支持v该系统能从现有的GSM网络上较容易的过渡到3G，具有市场优势3GPP－TD-SCDMA：v1880-1920MHz，2010-2025MHz，2300-2400MHz，时分双工系统v主要由大唐电信提出，是我国百年通信史上第一次制定的国际标准，拥有自主知识产权v该系统应用多项先进技术，众多国际厂商均表示支持TD-SCDMA3GPP2－cdma2000：v2110-2170MHz，1920-1980MHz，频分双工系统v由美国高通公司提出，摩托罗拉、朗讯、韩国三星等公司参与v由CDMA（800MHz）延伸而来，可以从原有的CDMA网络直接升级到3G，建设成本低廉第三代移动通信系统三大主流标准21WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute3G！WCDMA系统——UTRAFDD22WTIWirelessTechnologyInnovationInstitute22WCDMAUMTS系统体系结构CN：CoreNetworkUTRAN：UMTSTerrestrialRadioAccessNetworkUE：UserEquipmentIuUTRANUEUuCN23WTIWirelessTechnologyInnovationInstituteCoreNetworkRNCRNCNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellIubIubIubIubIurIuWCDMA系统架构UuUERNSRNSIu24WTIW