移動通信簡介

1、移動通信簡介12/8/2021112/8/20212信息與通信工程系 構(gòu)成社會的三大基本要素：物質(zhì)、能量和信息物質(zhì)-交通網(wǎng)能量-電力網(wǎng)信息-通信網(wǎng)（信息的傳輸和交換）消息交流和傳遞方式：表情、動作（遠(yuǎn)古時代） 語言、文字、烽火臺、旌旗、旌鼓、信號燈、電通信1.1 移動通信的發(fā)展歷程和發(fā)展方向12/8/20213信息與通信工程系通信的目標(biāo)：個人通信個人通信 (PCN:Personal Communication Networks)-5W 任何人 (Whoever) 任何時候 (Whenever) 任何地方 (Wherever) 與另一個人 (Whomever) 任何方式 (Whatever)1.

2、1 移動通信的發(fā)展歷程和發(fā)展方向12/8/20214信息與通信工程系個人通信的概念個人通信(PCN)：任何人在任何時間、任何地點與任何人其他人以任意方式進(jìn)行的通信。 “任何時間” 要求支持動中通: 無線通信是前提 “任何人” 要求支持巨大用戶量: 頻譜資源有限 “任何地點” 要求無縫覆蓋: 傳輸能力有限 “任何方式” 要求多媒體: 處理能力有限1.1 移動通信的發(fā)展歷程和發(fā)展方向12/8/20215信息與通信工程系國際無線電標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由國際電信聯(lián)盟國際電信聯(lián)盟(ITU)負(fù)責(zé)，它是設(shè)于日內(nèi)瓦的聯(lián)合國組織，下設(shè)四個永久性機(jī)構(gòu)：綜合秘書處、國際頻率登記局(IFRB)、國際無線電咨詢委員會(CCI

3、R)以及國際電話電報咨詢委員會(CCITT)。 12/8/20216信息與通信工程系 12/8/20217信息與通信工程系 12/8/20218信息與通信工程系第一代移動通信系統(tǒng)（1G）12/8/20219信息與通信工程系12/8/202110信息與通信工程系IMTS動畫演示IMTS系統(tǒng)：單個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)12/8/202111信息與通信工程系大區(qū)制電話系統(tǒng)IMTS存在問題：容量不足 1969年，美國貝爾實驗室提出蜂窩移動通信系統(tǒng)的概念， 并開始研制小區(qū)制蜂窩汽車移動電話系統(tǒng) AMPS（Advanced Mobile Phone Service）。1978年 AMPS系統(tǒng)研制結(jié)束1979年

4、 AMPS系統(tǒng)在芝加哥實驗成功1983年 AMPS系統(tǒng)投入商用 AMPS系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著第一代移動通信系統(tǒng)（1G）的誕生。12/8/202112信息與通信工程系 其他1G系統(tǒng)包括：（英）TACS（ Total Access Communication System）（北歐）NMT450/900(Nordic Mobile Telephon450/900)（法）Radio Comm2000(Mobile Phone in France)（德）C-450(Mobile Phone in Germany and Portugal)（日）NTT(Nippon Telephone and Telegra

5、ph)12/8/202113信息與通信工程系 12/8/202114信息與通信工程系12/8/202115信息與通信工程系第二代移動通信系統(tǒng)（2G）12/8/202116信息與通信工程系80年代初 歐洲電信運(yùn)營部門發(fā)現(xiàn)5-6種模擬制式， 格局四分 五裂，形不成規(guī)模。1982年 歐洲電信管理部門會議上CEPT（Conference of European Post and Telecommunication Administration） 成立GSM（Group Special Mobile 特別移動小組）專 題小組。1986年 GSM專題小組在法國巴黎進(jìn)行現(xiàn)場驗。1987年 確定泛歐GSM標(biāo)準(zhǔn)

6、。 GSM Global System for Mobile Communication （全球移動通信系統(tǒng)）12/8/202117信息與通信工程系12/8/202118信息與通信工程系12/8/202119信息與通信工程系12/8/202120信息與通信工程系MSMobile Station 移動臺TE Terminal Equipment 終端設(shè)備BSSBase Station Subsystem 基站子系統(tǒng)BSCBase Station Controller 基站控制器BTSBase Transceiver Station 基站收發(fā)臺NSSNetwork Subsystem 網(wǎng)絡(luò)交換子系

7、統(tǒng)MSCMobile-services Switching Centre 移動交換中心AuC Authentication Centre 鑒權(quán)中心HLRHome Location Register 歸屬位置寄存器VLRVisitor Location Register 訪問位置寄存器EIREquipment Identity Register 設(shè)備標(biāo)識寄存器OMC Operation Management Center 操作維護(hù)中心數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 12/8/202121信息與通信工程系 第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（2G）特點： 1) 先有標(biāo)準(zhǔn)，后有設(shè)備； 2) 安全保密性好； 3)

8、適應(yīng)固定網(wǎng)的數(shù)字化發(fā)展； 4) 數(shù)字方式傳輸，系統(tǒng)容量提高 （ TDMA 多址 方式）。 理論上，F(xiàn)DMA和TDMA方式具有相同的頻譜利用率，但數(shù)字方式可采用信道編碼、交織、 均衡等技術(shù)，故可在相同的通信質(zhì)量要求下，降低同頻復(fù)用的信噪比要求，從而提高頻率復(fù)用次數(shù)。12/8/202122信息與通信工程系 。12/8/202123信息與通信工程系第三代移動通信系統(tǒng)（3G）12/8/202124信息與通信工程系 12/8/202125信息與通信工程系目標(biāo)：個人通信個人通信 (PCN:Personal Communication Networks)-5W 任何人 (Whoever) 任何時候 (Whe

9、never) 任何地方 (Wherever) 另一個人 (Whomever) 任何方式 (Whatever) 12/8/202126信息與通信工程系個人通信的概念（1） ITU提到UPT（Universal Personal Telecommunication）含義： UPT允許在個人移動的情況下獲得電信業(yè)務(wù)。它能使一個UPT用戶享用一組由用戶規(guī)定的預(yù)定業(yè)務(wù)，并利用一個對網(wǎng)絡(luò)透明的UPT個人通信號碼(PTN-Personal Telecommunication Number) ，跨越多個網(wǎng)絡(luò)，在任何地理位置的任何一個固定的或移動的終端上發(fā)起或接收呼叫。它只受終端和網(wǎng)絡(luò)能力以及網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者的規(guī)定所

10、限制。 12/8/202127信息與通信工程系移動通信技術(shù)是實現(xiàn)個人通信的重要基礎(chǔ)！移動通信的根本特征是移動性（Mobility）。移動性的兩種含義：終端移動性（Terminal Mobility ） 通信到終端；個人移動性（ Personal Mobility ） 通信到個人。 12/8/202128信息與通信工程系個人通信的實現(xiàn)途徑（1）規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)一種覆蓋世界范圍內(nèi)的全新 個人通信網(wǎng)。（2）選擇現(xiàn)有的某一種移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)充和改 造，使其成為遍及全球、功能齊全和適應(yīng)各種 運(yùn)行環(huán)境的個人通信網(wǎng)。 由蜂窩移動通信系統(tǒng)演進(jìn)而來 由無繩電話系統(tǒng)擴(kuò)展而來； 由衛(wèi)星移動信系統(tǒng)發(fā)展而來。（3）綜

11、合利用現(xiàn)有各種通信系統(tǒng)發(fā)揮各自優(yōu)點，統(tǒng) 一標(biāo)準(zhǔn)，互聯(lián)互通，實現(xiàn)個人通信目標(biāo)。 12/8/202129信息與通信工程系個人通信的概念（2）個人通信(PCN)：任何人在任何時間、任何地點與任何人其他人以任意方式進(jìn)行的通信。 “任何時間” 要求支持動中通: 無線通信是前提 “任何人” 要求支持巨大用戶量: 頻譜資源有限 “任何地點” 要求無縫覆蓋: 傳輸能力有限 “任何方式” 要求多媒體: 處理能力有限 12/8/202130信息與通信工程系 12/8/202131信息與通信工程系1991年 ITU正式成立了ITU R TG8/1任務(wù)組，專門負(fù) 責(zé)第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。 1992年 世界

12、無線電管理大會（WARC）分配給 FPLMTS使用頻段為：1885-2025MHz和 2110-2200MHz，共計230MHz。 1996年 ITU將3G改名為IMT2000（International Mobile Telecommunications System國際移動 通信系統(tǒng)2000）。 (Internet Mobile/Multimedia Telecommunication)其中，2000的含義為該系統(tǒng)工作在2000MHz（1.8-2.3GHz）頻段；在2000年前后投入商用；系統(tǒng)最高傳輸速率為2000Kbps。 12/8/202132信息與通信工程系1996年3月 ITU-R

13、 TG 8/1在巴西召開的第16次會議 上，提出“IMT-2000家族”概念。 12/8/202133信息與通信工程系 12/8/202134信息與通信工程系 12/8/202135信息與通信工程系最后形成IMT-2000三種主流標(biāo)準(zhǔn)： 12/8/202136信息與通信工程系 12/8/202137信息與通信工程系 12/8/202138信息與通信工程系12/8/202139信息與通信工程系 12/8/202140信息與通信工程系 12/8/202141信息與通信工程系 12/8/202142信息與通信工程系 12/8/202143信息與通信工程系第四代移動通信系統(tǒng)（4G）12/8/20214

14、4信息與通信工程系12/8/202145信息與通信工程系12/8/202146信息與通信工程系12/8/202147信息與通信工程系全集成業(yè)務(wù)統(tǒng)一的無線接入自組網(wǎng)絡(luò)軟件依賴性基于路由的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)動態(tài)支持各種傳輸類型、空中接口、終端類型、無線環(huán)境、QoS類型和各種移動模式虛擬歸屬環(huán)境（VHE，Virtual Home Environment）高速、高效的空中接口和接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)多種用戶設(shè)備12/8/202148信息與通信工程系12/8/202149信息與通信工程系 12/8/202150信息與通信工程系 12/8/202151信息與通信工程系 12/8/202152信息與通信工程系12/8/2021

15、53信息與通信工程系2G向3G系統(tǒng)演進(jìn)的方式12/8/202154信息與通信工程系。12/8/202155信息與通信工程系12/8/202156信息與通信工程系國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202157信息與通信工程系1974年前 軍隊、公安、郵電、交通等部門專用 （74系列設(shè)備 ，頻道間隔100KHz）1974年后 出租車調(diào)度系統(tǒng) （80系列設(shè)備， 頻道間隔50KHz）1980年 原郵電部第一研究所研制成功150MHz 大區(qū)制系統(tǒng)，在上海試用1984年 上海開通第一家無線尋呼臺1987年 廣州開通TACS系統(tǒng)（Ericsson設(shè)備）1992年 深圳開通CT-2，隨后廣州、番禺、悟洲、

16、紹興、大連等地開通1993年 浙江嘉興引進(jìn)Alcatel設(shè)備開通GSM實驗網(wǎng)1994年 中國聯(lián)合通信公司成立，電信、聯(lián)通大規(guī)模建設(shè) GSM系統(tǒng)1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202158信息與通信工程系1996年前 TACS系統(tǒng)A、B網(wǎng)互聯(lián) A網(wǎng)：Motorola設(shè)備，共21個省市 B網(wǎng)：Ericsson設(shè)備，共11個省市1997年 中國電信長城公司（郵電與軍隊合辦） 在北京、 上海、廣州、西安分別采用Motorola、三星、朗 訊、北方電訊設(shè)備開通CDMA實驗系統(tǒng)（IS-95A）1999年 全國各地陸續(xù)開通無線接入系統(tǒng)（PHS、PAS） （小靈通） 2001年 模擬移動系統(tǒng)退

17、出市場（6月30日前，最遲2001 年年底）2001年 聯(lián)通公司在窄帶CDMA實驗網(wǎng)基礎(chǔ)上，大規(guī)模建 設(shè)全國CDMA網(wǎng) 2002年 中國移動開通GPRS業(yè)務(wù)（5月17日）1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202159信息與通信工程系全國用戶發(fā)展情況1987年11月1997年7月 1000萬1997年7月1998年8月 2000萬2000年9月底 6500萬2001年12月底 14500萬2003年6月底 23447萬2004年3月底 29030萬 2004年5月底 3.00559億2004年10月底 1.977（中國移動）+ 1.0899（聯(lián)通）億1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)

18、展?fàn)顩r12/8/202160信息與通信工程系1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202161信息與通信工程系1999年 國家啟動移動通信產(chǎn)品研發(fā)專項，重點支持十家手機(jī)生產(chǎn)企業(yè)：中興、東信、海爾、TCL、科健、夏華、南方高科、波導(dǎo)、康佳、首信。進(jìn)展1998年 國產(chǎn)設(shè)備占有率為零1999年 基站2%、手機(jī)3%、交換設(shè)備4%2000年 基站10%、手機(jī)10%、交換設(shè)備12%2003年 手機(jī)51%2004年 手機(jī)60% 1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202162信息與通信工程系目前，擁有GSM和CDMA手機(jī)牌照的廠家有12家： 科健、康佳、中興、南方高科、廈華電子（被聯(lián)想

19、收購）、東信、波導(dǎo)、海爾、TCL、首信、中電通信、摩托羅拉。僅擁有GSM牌照的廠家，國內(nèi)企業(yè)(6家)：南京熊貓、夏新、托普、天時達(dá)、多普達(dá)、易美。外資或合資企業(yè)(11家)：諾基亞、三星、索尼愛立信、西門子、臺灣大霸（后改名迪比特）、飛利浦、松下、阿爾卡特、LG、京瓷、NEC。僅擁有CDMA牌照的廠家(7家)：大唐、京瓷振華、浪潮、海信、大顯、普天通信、天津電話設(shè)備廠。 1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202163信息與通信工程系 1987年11月18日，中國移動通信的第一個模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)在廣東省建成并投入商用。2001年12月31日，中國移動通信關(guān)閉模擬移動電話網(wǎng)。 19

20、95年，中國移動通信GSM數(shù)字電話網(wǎng)正式開通。截止到2004年3月，客戶總數(shù)超過2億戶。中國移動通信的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)（1）1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202164信息與通信工程系 2000年12月21日，中國移動通信集團(tuán)公司在北京宣布：正式啟動GPRS網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。到2001年6月，中國移動通信完成了GPRS一期工程，2001年7月9號投入試商用。2002年5月17日，中國移動通信GPRS業(yè)務(wù)正式投入商用。中國移動通信的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路線：GSMGPRSWCDMA 中國移動通信的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)（2）1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202165信息與通信工程系 GPRS（Gene

21、ral Packet Radio Service）通用分組無線業(yè)務(wù)GSM Phase2.1規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，能提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6kbit/s更高的數(shù)據(jù)率，采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)時，GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動，只需作軟件升級。 中國移動通信的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)（3） -GPRS系統(tǒng)簡介1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202166信息與通信工程系 GPRS網(wǎng)絡(luò)可以看作是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上疊加一個分組子網(wǎng)，需要增加的新設(shè)備包括：分組控制單元PCU 、服務(wù)GPRS支持節(jié)點SGS

22、N、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點GGSN、計費(fèi)網(wǎng)關(guān)CG 等節(jié)點。此外還需對原有的GSM設(shè)備如：BTS、 BSC 、MSC/VLR、HLR 、SMC等進(jìn)行升級，使其支持Phase2 +接口協(xié)議。GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202167信息與通信工程系資源利用率高 傳輸速率高 接入時間短 支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議 GPRS系統(tǒng)的優(yōu)勢1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202168信息與通信工程系 GPRS會發(fā)生包丟失現(xiàn)象實際速率比理論值低 終端不支持無線終止功能 調(diào)制方式不是最優(yōu) （GMSK）存在轉(zhuǎn)接時延 GPRS系統(tǒng)存在的問題1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)

23、的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202169信息與通信工程系中國聯(lián)合通信有限公司成立于1994年7月19日 中國聯(lián)通已經(jīng)開始建設(shè)cdma-1X網(wǎng)絡(luò)作為向第三代移動通信系統(tǒng)的過渡2004年7月19日聯(lián)合通公司開通雙模業(yè)務(wù)（GSM、CDMA）“世界風(fēng)”。2004年10月 CDMA用戶數(shù)2652萬；GSM用戶 達(dá)8242.6萬。總數(shù)達(dá)1.0899億戶。 中國聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202170信息與通信工程系 前向快速功率控制技術(shù) 前向快速尋呼信道技術(shù) 前向鏈路發(fā)射分集技術(shù) 反向相干解調(diào) 連續(xù)的反向空中接口波形 Turbo碼使用 靈活的幀長 增強(qiáng)的媒體接入控制功能 cdma20

24、00-1X關(guān)鍵技術(shù) 1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202171信息與通信工程系對于CDMA已覆蓋地區(qū)存在兩種組網(wǎng)方案：IS-95網(wǎng)絡(luò)升級到cdma2000-1X建設(shè)cdma2000-1Xcdma20001X工程組網(wǎng)情況1.1.6 國內(nèi)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r12/8/202172信息與通信工程系12/8/202173信息與通信工程系12/8/202174信息與通信工程系目標(biāo)是實現(xiàn)：個人通信網(wǎng)個人通信網(wǎng) (PCN) 無論任何人 (Whoever) 在任何時候 (Whenever) 在任何地方 (Wherever) 與另一個人 (Whomever) 進(jìn)行任何方式 (Whatever

25、)12/8/202175信息與通信工程系國際電信聯(lián)盟（ITU）提到通用個人通信（UPT,Universal Personal Telecommunication），其含義是：UPT允許在個人移動的情況下獲得電信業(yè)務(wù)。它能使一個UPT用戶享用一組由用戶規(guī)定的預(yù)定業(yè)務(wù)，并利用一個對網(wǎng)絡(luò)透明的UPT個人號碼，跨越多個網(wǎng)絡(luò)，在任何地理位置的任何一個固定的或移動的終端上發(fā)起或接受呼叫。它只受終端和網(wǎng)絡(luò)能力以及網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者的規(guī)定所限制。12/8/202176信息與通信工程系個人通信(PC)：任何人在任何時間與任何地點以任何形式的通信 “任何時間” 要求支持動中通: 無線通信是前提 “任何人” 要求支持巨大用

26、戶量: 頻譜資源有限 “任何地點” 要求無縫覆蓋: 傳輸能力有限 “任何形式” 要求多媒體: 處理能力有限12/8/202177信息與通信工程系 （1）規(guī)劃、設(shè)計和開發(fā)一種覆蓋世界范圍的全新個人通信網(wǎng)。（2）選擇現(xiàn)有的某一種移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)充和改造，實現(xiàn)一個遍及全球、功能齊全和適應(yīng)各種運(yùn)行環(huán)境的個人通信網(wǎng)。（3）綜合利用現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮各自的優(yōu)點，取長補(bǔ)短，在統(tǒng)一要求和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下，突破關(guān)鍵技術(shù)，解決各種網(wǎng)絡(luò)之間的互連互通，加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)的智能化管理功能，以實現(xiàn)全球性的個人通信網(wǎng)。12/8/202178信息與通信工程系 12/8/202179信息與通信工程系12/8/202180信息與通

27、信工程系12/8/202181信息與通信工程系12/8/202182信息與通信工程系 12/8/202183信息與通信工程系12/8/202184信息與通信工程系12/8/202185信息與通信工程系12/8/202186信息與通信工程系12/8/202187信息與通信工程系12/8/202188信息與通信工程系12/8/202189信息與通信工程系12/8/202190信息與通信工程系12/8/202191信息與通信工程系12/8/202192信息與通信工程系12/8/202193信息與通信工程系12/8/202194信息與通信工程系 無線接入部分 移動ATM網(wǎng)絡(luò)部分 RF 48字節(jié) PCN

28、信元 或 ATM信元 48字節(jié) ATM信元頭 信頭 48/n字節(jié)，n2或3 信尾 移動終端基站支持移動性的ATM網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù) 用戶數(shù)據(jù)無線ATM網(wǎng)絡(luò)接口單元無線ATM網(wǎng)絡(luò)接口單元ATM網(wǎng)絡(luò)接口單元12/8/202195信息與通信工程系底層微小區(qū)頂層宏小區(qū)12/8/202196信息與通信工程系智能尋呼算法示意圖尋呼請求第一步尋呼第二步尋呼在整個LA內(nèi)尋呼末次尋呼在LA其余部分尋呼有響應(yīng)嗎？有響應(yīng)嗎？有響應(yīng)嗎？步進(jìn)式嗎？結(jié)束是是是是否否否否12/8/202197信息與通信工程系 語音 天線/RF段 高速處理段 低速處理段 DDC-數(shù)字下變頻 DUC-數(shù)字上變頻軟件無線電結(jié)構(gòu)簡圖寬帶寬帶/ /多多頻

29、段頻段天線RFRF部分部分A/D/AA/D/ADDCDDCDUCDUC高速高速DSPDSP專用可編專用可編程處理器程處理器低速低速DSPDSP其它終端其它終端12/8/202198信息與通信工程系第3章 3G和未來移動通信系統(tǒng) 3.1 概述概述 3.2 軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù)3.3 無線傳輸技術(shù)無線傳輸技術(shù) 3.4 如何發(fā)展我國的第三代移動通信如何發(fā)展我國的第三代移動通信 12/8/202199信息與通信工程系3.1 概概 述述 （1） 全球化。 （2） 多媒體化。 （3） 綜合化。 （4） 智能化。 （5） 個人化。 12/8/2021100信息與通信工程系圖3-1 IMT-2000系

30、統(tǒng)的營運(yùn)環(huán)境 微微小區(qū)各種業(yè)務(wù)需求衛(wèi)星全球邊遠(yuǎn)區(qū)域城市室內(nèi)微小區(qū)宏小區(qū)12/8/2021101信息與通信工程系 對于無線接入網(wǎng)絡(luò)，不論是IMT-2000系統(tǒng)還是現(xiàn)有系統(tǒng), 都可以看作是由下面兩部分組成的： (1) 無線載體通用功能（RBCF）包括所有與采用的無線接入技術(shù)無關(guān)的控制和傳輸功能。 在各種IMT-2000操作環(huán)境中，RBCF作為連接相對差錯較少的寬帶核心網(wǎng)絡(luò)和各種差錯較多的有限帶寬無線傳輸技術(shù)的橋梁。 (2) 無線傳輸特殊功能（RTSF）包括與無線技術(shù)有關(guān)的各項功能， 它還可以進(jìn)一步分為無線傳輸技術(shù)（RTT）和相關(guān)的無線傳輸適配功能（FTAF）。 后者將不同的RTT與通用的接入模塊聯(lián)

31、接起來。 12/8/2021102信息與通信工程系3. 各種業(yè)務(wù)類型及特點各種業(yè)務(wù)類型及特點 (1) 無線和無線的綜合。 (2) (2) 固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合。 (3) (3) 陸地網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)的連接。 (4) (4) 多種終端集成。 (5) (5) 多種業(yè)務(wù)的綜合向無線寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展。 12/8/2021103信息與通信工程系4. 網(wǎng)絡(luò)信令和協(xié)議網(wǎng)絡(luò)信令和協(xié)議 IMT-2000中的信令協(xié)議可分為節(jié)點間協(xié)議和接入?yún)f(xié)議。節(jié)點間信令協(xié)議用于網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)間接口，包括電路相關(guān)和非電路相關(guān)兩部分。接入信令協(xié)議用于移動終端和網(wǎng)絡(luò)間的無線接口及基站（BS）與移動交換中心（MSC）或IMT-2000中相應(yīng)的FE之間的

32、有線接口。 在節(jié)點間信令協(xié)議中，經(jīng)過必要修改的ISUP（ISDN用戶部分）或B-ISUP（寬帶ISUP，即寬帶ISDN用戶部分）可作為電路相關(guān)協(xié)議，用于建立呼叫路由和建立IMT-2000與固定網(wǎng)之間的連接。鑒于IMT-2000的全球移動性，正在考慮采用一個統(tǒng)一的基于智能網(wǎng)應(yīng)用部分（INAP）的非電路相關(guān)協(xié)議，INAP最初是用于提供和控制業(yè)務(wù)的，在IMT-2000中需要進(jìn)行增強(qiáng)以支持移動管理功能，接入信令協(xié)議中。移動接入控制主要包括無線資源/載體控制、移動性管理和呼叫/連接控制。 12/8/2021104信息與通信工程系3.1.2 ITU對對IMT-2000的相關(guān)規(guī)定的相關(guān)規(guī)定 1. 各種規(guī)定的

33、基本原則各種規(guī)定的基本原則 發(fā)展第三代移動通信系統(tǒng)應(yīng)遵循以下原則：方便迅速地接入各種通信業(yè)務(wù)；保證公開競爭；促進(jìn)各國通信市場的發(fā)展； 可以方便地增加新的通信業(yè)務(wù)。WARC-92的ITU-RM.1036建議給出了IMT-2000頻帶使用原則，如表7-1所示。 12/8/2021105信息與通信工程系表表3-1 ITU-R建議的建議的IMT-2000頻帶使用原則頻帶使用原則 目標(biāo) 在2000年左右引入IMT-2000； IMT-2000按國家要求發(fā)展； 終端全球漫游； 全球設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。 與現(xiàn)有用戶分享頻率資源； 有效支持多個網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)或業(yè)務(wù)提供商； 支持固定設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用。 優(yōu)化IMT-2000帶寬

34、內(nèi)的頻帶利用率； 有效綜合IMT-2000陸地和衛(wèi)星。 部分兼容各種形式的業(yè)務(wù)和混合業(yè)務(wù)； 降低終端成本、 體積和功耗。 原則 為保持靈活性， 理想情況下IMT-2000頻段不應(yīng)分割給不同形式的無線接口和業(yè)務(wù)。 IMT-2000衛(wèi)星與陸地部分頻率劃分應(yīng)該靈活， 以便滿足不同國家的需要。 頻率提供應(yīng)符合全球漫游。 在2000年前能夠提供實驗和測試所需的IMT-2000頻段。 12/8/2021106信息與通信工程系2. 頻率劃分頻率劃分 表表3-2 IMT-2000衛(wèi)星頻段劃分衛(wèi)星頻段劃分 系 統(tǒng) 頻 段 注 釋 非地球同步軌道 16101622.5 MHz（上行） 一些國家與固定業(yè)務(wù)分享；限制

35、移動地球站發(fā)射功率；保護(hù)天文無線電 1613.81622.5 MHz（下行） 第二分配 2483.52500 MHz（下行） 全球范圍與固定/移動業(yè)務(wù)分享包括ISM頻段 19802010 MHz（上行）21702200 MHz（下行） 全球范圍與固定/移動業(yè)務(wù)分享（2000年1月1日）；IMT-2000/FPLMTS頻段；716號決議（WRC-95） 25002520 MHz（下行）26702690 MHz（上行） 2005年1月1日投入使用 同步軌道 15251559 MHz（下行）1622.51660.5 MHz（上行） 部分頻段受地區(qū)限制 寬帶 18.819.4 GHz（下行）28.72

36、9.1GHz（上行） 分配給固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)；118號決議（WRC-95） 12/8/2021107信息與通信工程系3. 衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星技術(shù) 衛(wèi)星移動系統(tǒng)（MSS）是解決實現(xiàn)全球覆蓋問題的有效方法。作為陸地系統(tǒng)的補(bǔ)充，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具有覆蓋面積大、信號穩(wěn)定、不受地形地貌影響、不受距離限制等特點。IMT-2000 將是綜合陸地與衛(wèi)星系統(tǒng)的一個有機(jī)整體。 衛(wèi)星軌道的選擇是衛(wèi)星系統(tǒng)要考慮的首要問題之一。衛(wèi)星軌道可以分為地球同步軌道（GEO）和非地球同步軌道（NGEO）兩類。 IMT-2000趨向于使用非同步軌道， 因為NGEO可以較好地實現(xiàn)全球覆蓋，時延較小。同時可以使用小口徑的天線減小波束的投射范圍，

37、從而獲得更好的全球頻率重用系數(shù)。但NGEO的一個缺點是所需使用的衛(wèi)星數(shù)目要比GEO的多，并且衛(wèi)星相對于地區(qū)不是靜止的。 12/8/2021108信息與通信工程系3.2 軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù) IMT-2000要求能夠在世界范圍內(nèi)提供多速率、多種類的業(yè)務(wù)，軟件無線電技術(shù)能夠提供這樣一種可以支持多種標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)的平臺。 所謂“軟件無線電”是指一種具有高度靈活性的無線基站或用戶終端平臺，它具有許多先進(jìn)的特點和技術(shù)，能夠提供遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)無線電的靈活性和可編程性。在軟件無線電中，過去許多由專門的硬件設(shè)備來完成的功能，例如信道濾波、中頻轉(zhuǎn)換以及基帶處理等，現(xiàn)在都可以通過軟件可編程的通用器件來實現(xiàn)。在IM

38、T-2000中，隨著標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)的進(jìn)化和增加，應(yīng)用軟件無線電的基站或用戶設(shè)備就可以在不對主要器件進(jìn)行改變或更換的情況下， 迅速地通過軟件來升級，以適應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)和提供新的業(yè)務(wù)。 12/8/2021109信息與通信工程系 在基站的應(yīng)用中，軟件無線電基站與傳統(tǒng)的基站有許多不同的特點。其中一個主要的特點是應(yīng)用軟件無線電的基站，其收發(fā)信機(jī)都需要一個寬帶的RF/IF前端機(jī)，保證在整個用戶有效帶寬中進(jìn)行數(shù)字化的處理工作。 在用戶終端中，目前由于受到價格、尺寸和功耗的限制，軟件無線電技術(shù)還不可能完全應(yīng)用到用戶終端中，現(xiàn)在大都是固定編程， 可以有一種或兩種操作模式。隨著IMT-2000 的發(fā)展，用戶終端需要能夠適

39、應(yīng)不同的業(yè)務(wù)、不同的標(biāo)準(zhǔn)，這也將推進(jìn)用戶終端向完全可編程的方向發(fā)展。當(dāng)用戶全球漫游時，進(jìn)入不同網(wǎng)絡(luò)或具有不同的業(yè)務(wù)需求，只要有與網(wǎng)絡(luò)相匹配的無線傳輸技術(shù)（RTT），就可以從網(wǎng)絡(luò)快速下載相應(yīng)軟件以支持終端的可操作性。 12/8/2021110信息與通信工程系3.3 無線傳輸技術(shù)（無線傳輸技術(shù)（RTT） 3.3.1 向向ITU提交的候選提交的候選RTT方案方案 表表7-3 正式向正式向ITU提交的候選提交的候選RTT方案方案 序號序號 提提 交交 者者 候選候選RTT方案方案 1日本ARIB W-CDMA 2歐洲ESA SW-CDMA; SW-CTDMA 3ICO ICO RTT 4中國CATT

40、TD-SCDMA5韓國TTA Global CDMA & Satellite RTT 6歐洲ETSI-DECT EP-DECT 7歐洲ETSI-UTRA UTRA 8美國TIA TR45.3（UWC-136）TR45.5（cdma2000）& TR46（WIMS W-CDMA） 9美國T1P1-ATIS W-CDMA/NA 10INMARSAT Horizons 12/8/2021111信息與通信工程系 1. ITU的研究進(jìn)展的研究進(jìn)展 IMT-2000是國際電聯(lián)提出的第三代移動通信系統(tǒng)， 其無線傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由ITU-R完成，而ITU-T負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)部分。 ITU-R于

41、1997年7月發(fā)出征集無線傳輸技術(shù)的通函。在通函中，規(guī)定了候選RTT方案的一般要求和目標(biāo)，要求各國于1998年6月底前提交候選RTT方案。到6月30日前，共有10個組織向ITU提交了十幾個候選RTT方案。 1999年11月在芬蘭召開的ITU第18次會議上正式確定了ITM-2000的三種主流標(biāo)準(zhǔn)：我國推出的TD-CDMA，美國Lucent ,Motorola和Qualcomm等公司提出的cdma2000、歐洲Ericsson等公司倡導(dǎo)的W-CDMA。這三種標(biāo)準(zhǔn)均采用CDMA技術(shù)。 12/8/2021112信息與通信工程系 2. 歐洲的研究進(jìn)展歐洲的研究進(jìn)展 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ETSI）的SMG

42、2負(fù)責(zé)歐洲IMT-2000/UMTS的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。歐洲前后共提出以下5種UMTS/IMT-2000 RTT方案： W-CDMA； OFDMA（正交頻分多址接入）； TDMA； TDMA和CDMA相結(jié)合的混合方案TDCD*2CDMA； ODMA（時機(jī)驅(qū)動多址接入）。 12/8/2021113信息與通信工程系 3. 美國的研究進(jìn)展美國的研究進(jìn)展 美國負(fù)責(zé)IMT-2000研究的組織有兩個，一個是美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ANSI）下的T1P1組，另一個是電信工業(yè)協(xié)會（TIA）和電子工業(yè)協(xié)會（EIA）。這兩個組織都在研究自己的RTT方案， 比較有影響的是W-cdmaOne（后更名為cdma2000），由Lu

43、cent、 Motorola、Nortel和Qualcomm以及后來加入的韓國Samsung一起提出，并且TIA已將這種方案制定成窄帶CDMA IS-95的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)。對于第三代移動通信系統(tǒng)何時正式商用, 美國沒有一個統(tǒng)一的目標(biāo)。在第三代問題上, 美國營運(yùn)商和制造商的態(tài)度截然不同。 美國的第三代頻段大部分已被拍賣給PCS，PCS在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力上已對目前900 MHz頻段上的蜂窩系統(tǒng)有了一定程度的提升， 因此，營運(yùn)商對向第三代系統(tǒng)過渡的需求并不急迫；而制造商們則不一樣，為了保持技術(shù)領(lǐng)先地位，他們非常積極地參與到國外的第三代系統(tǒng)試驗中。 12/8/2021114信息與通信工程系 4. 日本的研究進(jìn)

44、展日本的研究進(jìn)展 日本的第三代無線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由ARIB負(fù)責(zé)，日本鑒于第一代模擬系統(tǒng)、第二代數(shù)字PDC系統(tǒng)只占領(lǐng)其國內(nèi)市場的教訓(xùn)，決心在第三代系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定、 開發(fā)及研制上走在世界前列，并和其他國際組織合作，共同打開國際市場。此外，日本目前的移動通信頻譜資源已無法應(yīng)付其移動用戶的迅猛增長，同時，也考慮到通過第三代系統(tǒng)提供的多媒體業(yè)務(wù)會刺激用戶的需求，因此，日本對第三代移動通信系統(tǒng)的研制與標(biāo)準(zhǔn)化工作非常積極，曾先后制定出 6種RTT方案，經(jīng)過層層篩選和合并，形成了目前的以NTT DoCoMo公司為主提出的W-CDMA方案。 12/8/2021115信息與通信工程系5. 我國的研究進(jìn)展我

45、國的研究進(jìn)展 20世紀(jì)90年代中期我國電信技術(shù)科學(xué)研究院（CATT）就自主開發(fā)了達(dá)到國際領(lǐng)先水平的SCDMA無線本地環(huán)接入技術(shù)， 并在此技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展TD-SCDMA。當(dāng)時歐洲的西門子(Semens)公司也在從事TDD方式的CDMA技術(shù)的研究， 由于它與TD-SCDMA具有諸多共同點，后來兩家提出合作并彌補(bǔ)了相互的技術(shù)不足， 最終形成了現(xiàn)在的TD-SCDMA。 12/8/2021116信息與通信工程系3.3.2 三種主流標(biāo)準(zhǔn)的三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案與性能比較方案與性能比較 1. 三種主流標(biāo)準(zhǔn)的三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案簡介方案簡介2. 1) W-CDMA系統(tǒng) R99版采用全新的W-CDMA無

46、線空中接口標(biāo)準(zhǔn)，支持2 Mb/s的傳輸速率；核心網(wǎng)的電路域部分采用演進(jìn)的GSM網(wǎng)絡(luò)支持話路等電路業(yè)務(wù)；核心網(wǎng)的分組域部分提供了移動與Internet的連接， 采用演進(jìn)的GPRS網(wǎng)絡(luò)。 R4標(biāo)準(zhǔn)于2001年3月完成，其中最重要的一部分是完成了中國提出的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)化工作，同時將電路域的控制與業(yè)務(wù)分離， 向全I(xiàn)P核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)過渡。R5版本2002年3月完成第一稿， 將IP從核心網(wǎng)擴(kuò)展到無線接入網(wǎng)， 形成全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時在無線傳輸中引入HSDPA，支持高達(dá)10 Mb/s下行分組數(shù)據(jù)傳輸。R6版本計劃于2002年下半年推出，將引入多媒體廣播和組播業(yè)務(wù)，無線資源優(yōu)化，實現(xiàn)3G與WLAN互聯(lián)等

47、。 12/8/2021117信息與通信工程系 2) cdma2000系統(tǒng) cdma2000主要由IS-95和IS-41標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來，它與AMPS、 D-AMPS和IS-95都有較好的兼容性，它在反向信道也使用了導(dǎo)頻， 同時又采用了一些新技術(shù)，使其能滿足IMT-2000的要求。cdma2000可分為cdma2000-1x（單載波，1倍于IS-95A的帶寬）和cdma2000-3x（多載波，3倍于IS-95A的帶寬）兩個系統(tǒng)。 與IS-95相比， cdma2000主要的不同點在于： 反向鏈路采用BPSK調(diào)制并連續(xù)傳輸， 因此，發(fā)射功率峰值與平均值之比明顯降低； 12/8/2021118信息與通信工

48、程系 在反向鏈路上增加了導(dǎo)頻， 通過反向的相干解調(diào)可使信噪比增加23 dB； 采用快速前向功率控制， 改善了前向容量； 在前向鏈路上采用了發(fā)射分集技術(shù)，可以提高信道的抗衰落能力，改善前向信道的信號質(zhì)量； 業(yè)務(wù)信道可以采用Turbo碼，它比卷積碼高2 dB的增益； 引入了快速尋呼信道，有效地減少了移動臺的電源消耗，從而延長了移動臺的待機(jī)時間； 在軟切換方面也將原來的固定門限改變?yōu)橄鄬﹂T限，增加了靈活性； 為滿足不同的服務(wù)質(zhì)量（QoS），支持可變幀長度的幀結(jié)構(gòu)、可選的交織長度、先進(jìn)的媒體接入控制（MAC）層支持分組操作和多媒體業(yè)務(wù)。 12/8/2021119信息與通信工程系 3) TD-SCDMA系統(tǒng) TD-SCDMA系統(tǒng)有著如下要點： (1) 和3GPP UTRA TDD（TD-CDMA）的相同之處： 使用TDD雙工方式； 同時使用FDMA/TDMA/CDMA； 使用相同的QPSK射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)； 使用相同的正交可變擴(kuò)頻系數(shù)的擴(kuò)頻調(diào)制方法