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1、第7章 3G和未来移动通信系统,7.1 概述 7.2 WCDMA 7.3 cdma2000 7.4 TDSCDMA 7.5 三种主流标准的方案性能比较,7.1 概 述,事实上，早在1985年，国际电信联盟（ITU）就提出了第三代移动通信系统的概念， 当时称为未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）， 后考虑到该系统预计在2000年左右商用， 且工作于2000 MHz频段， 1996年更名为国际移动电信系统IMT-2000(International Mobile Telecomunication2000)。,其主要特性有： （1） 全球化。IMT-2000是一个全球性的系统， 它包括多种系统，
2、 在设计上具有高度的通用性， 该系统中的业务以及它与固定网之间的业务可以兼容， 能提供全球漫游。,（1）全球化。IMT2000是一个全球性的系统，它包括多种系统，在设计上具有高度的通用性，该系统中的业务以及它与固定网之间的业务可以兼容，能提供全球漫游。 （2）多媒体化。提供高质量的多媒体业务，如话音、可变速率数据、视频和高清晰图像等多种业务。 （3）综合化。能把现存的各类移动通信系统综合在统一的系统中，以提供多种服务。,（4）智能化。主要表现在智能网的引入，移动终端和基站采用软件无线电技术。（5）个人化。用户可用惟一个人电信号码（PTN）在终端上获取所需要的电信业务，这就超越了传统的终端移动性
3、，真正实现了个人移动性。,图7-1 IMT-2000系统的营运环境,7.1.1 IMT-2000的网络标准,1.各种规定的基本原则 为了方便迅速地接入各种通信业务，保证公开竞争，促进各国通信市场的发展，可以方便地增加新的通信业务，WARC92的ITURM.1036建议给出了IMT2000频带使用原则，如表71所示。,表7-1ITU-R建议的IMT-2000频带使用原则,2.频率划分 1987年，ITU世界无线电行政大会针对移动业务（WMOB-81）通过了265号决议，此决议为FPLMTS国际化选择了13GHz的工作频段，最小带宽为230MHz。在WARC-92会议上，ITU会员一致同意IMT-
4、2000的频段为2GHz，即18852025MHz和21102200MHz，其中19802010MHz和21702200MHz用于移动卫星业务（MSS）。,随后在WRC-95会议上对WARC-92的决议进行了修改，主要是移动卫星业务（MSS）的2GHz频段，具体修改为：此频段在2000年投入使用，届时不能使用的区域改用19902025MHz和2160 2200MHz。表7-2是IMT-2000卫星的频段划分。WRC-95会议第46号决议给出卫星-IMT的主要标准，整个标准将分两步实施：确定整个网络的频率分配，并协调可能受到影响的系统。,表7-2IMT-2000卫星的频段划分,3.卫星技术 容量
5、与覆盖是无线系统的两个关键的技术指标。移动系统的容量（每单位面积的负荷）是最重要的；对于一些边远地区，覆盖问题占了主要地位。卫星移动系统（MSS）是解决实现全球覆盖问题的有效方法。作为陆地系统的补充，卫星移动通信系统具有覆盖面积大、信号稳定、不受地形地貌影响、不受距离限制等特点。IMT-2000将是综合陆地与卫星系统的一个有机整体。,卫星轨道的选择是卫星系统要考虑的首要问题之一。卫星轨道可以分为地球同步轨道（GEO）和非地球同步轨道（NGEO）两类。IMT-2000趋向于使用非地球同步轨道，因为NGEO可以较好地实现全球覆盖，时延较小。同时，可以使用小口径的天线减小波束的投射范围，从而获得更好
6、的全球频率重用系数。但NGEO的一个缺点是所需使用的卫星数目要比GEO的多，并且卫星相对于地区不是静止的。,表7-3三种3G标准比较,表7-3三种3G标准比较,7.1.2 3G的三大标准的演进路径 1.WCDMA和TD-SCDMA WCDMA和TD-SCDMA网络从原先GSM的基础上演进。GSM自1992年投入商用以来，GSM标准得到不断验证，而且稳步发展，全球的GSM用户数已达20亿。GSM网络采用电路交换（CS）的方式，主要用于语音通话，而因特网上的数据传递则采用分组交换（PS）的方式。,由于这两种网络具有不同的交换体系，导致彼此间的网络几乎都是独立运行的。制定GPRS标准的目的就是要改变
7、这两种网络互相独立的现状。通过采用GPRS技术，可使现有GSM网络方便地实现与高速数据分组的简便接入。WCDMA和TD-SCDMA网络保留了GSM的PS和CS主要结构，兼容GSM原有的手机终端设备，使GSM网络平稳演进至3G。,2.cdma2000 cdma2000主要由IS-95和IS-41标准发展而来。它与AMPS、D-AMPS和IS-95都有较好的兼容性。它在反向信道也使用了导频，同时又采用了一些新技术，使其能满足IMT-2000的要求。cdma2000可分为cdma2000-1X（单载波，1倍于IS-95A的带宽）和cdma20003X（多载波，3倍于IS-95A的带宽）两个系统。,I
8、S-95A是网络的第一个标准，支持kb/s编码话音服务。其后又分别出版了kb/s话音编码器的标准，支持.的系统的-标准，其中kb/s编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。,随着移动通信对数据业务需求的增长，年月，美国高通公司宣布将-标准用于基础平台。-可提供系统性能，并增加用户移动通信设备的数据流量，提供对kb/s数据业务的支持。,cdma2000-1X是cdma2000第三代无线通信系统的第一个阶段，是1999年6月由ITU确立的标准，有人称之为2.75G移动通信系统。其主要特点是与IS-95A/B完全兼容，并可与IS-95B系统的频段共享或重叠。cdma2000-1X与IS-95是
9、通过不同的无线配置(RC)来区别的；通过设置RC，可以同时支持1X终端和IS-95A/B终端。因此，IS-95A/B/1X可以同时存在于同一载波中。,cdma2000-1X网络部分则引入了分组交换方式，支持移动IP业务，可以提供144kb/s的数据业务，容量比cdmaOne（IS-95A/B网络的简称）高一倍，而且增加了辅助码分信道等，可以对一个用户同时承载多个数据流和多种业务。因此，cdma2000-1X提供的业务比IS-95有很大的提高，为支持各种多媒体分组业务打下了基础。,北美有关运营商在2000年6月开始cdma2000-1X的现场试验，2001年底已提供商用。韩国已在2000年10月
10、开通了cdma2000-1X网络。目前，美洲、亚洲和大洋洲的众多运营商采用了cdma2000-1X进行商用运行。中国联通的cdma2000-1X网络于2002年下半年开始商用。 第三代移动通信伙伴计划2（3GPP2）从2000年初开始在cdma2000-1X基础上制定1X的演进技术，即1X-EV的标准。,7.1.3 3G业务 3G业务可分为以下四类： （1）交互式业务，包括电话、移动银行、可视电话和可视会议等。 （2）点对点业务，包括短信、电子邮件、语音邮件、Web、视频邮件、远程医院等。,（3）单向信息业务，包括数字报纸/出版、远程教育/视频购物、移动音频播放器、移动视频播放器、视频点播和卡
11、拉OK等。 （4）多点广播业务，包括文本数字信息传送、语音信息传送、先进汽车导航、视频信息传送、移动收音机和移动电视等。,具体有以下一些业务： （1）无线一键通(PoC或PTT)业务。 PoC是一种半双工的通信方式,通过PoC技术，用户只需按一下按钮，就能以类似对讲机的方式使用手机进行通信。目前,PoC在北美地区已经非常普及，在欧亚等地区也方兴未艾，但必须解决它的互通性问题。,PoC技术标准规范已于2003年8月提交“开放移动联盟(OpenMobileAlliance，简称OMA)”审批，目前爱立信、摩托罗拉和西门子等三家公司都在敦促OMA尽快推出最终版本的PoC技术标准，并希望更多的厂商加入
12、互通性测试，以确保未来PoC产品在不同设备以及服务器之间的兼容性。,使用PoC技术进行通信同使用对讲机非常相似，通过这项技术，用户可以轻松的实现“一对一”或者组群之间的通信。同传统的手机技术不同，用户将不再需要输入复杂的手机号码，而是按下一个按钮进入好友列表，选定要联系的好友后再按一下按钮，双方就可以通话了。,诺基亚将其“无线一键通”（PushtotalkoverCellular）技术简称为“PoC”，高通公司则译为“即按即说”，并缩写成“PTT”（PushToTalk）。PoC技术将极大地增强现有的电话服务，将成为未来移动运营商新的增值点。,（2）彩E业务。 互联网信息接入协议（IMAP）是
13、一种收/发电子邮件的协议。MobileMAP(M-IMAP)业务允许一个移动台存取和操作M-IMAP服务器上的电子邮件消息。该协议确定了移动台和服务器之间的通信方法。其业务通过一个M-IMAP客户端和一个M-IMAP服务器实现。,MIMAP客户端是一个安装在移动台上的软件组件。当移动台离线时，它让用户编辑和阅读邮件。当上线后，它提供用户收/发邮件的功能。IMAP服务器分析处理M-IMAP命令。它提供一个消息存储和传输代理功能。消息存储功能管理邮箱，消息传输代理则在Internet上，传输和发送电子邮件。,IMAP任务包含两部分：Mailer和LowLevelAPIs。其中Mailer实现邮件收
14、/发等和网络交互的核心功能。LowLevelAPIs则实现Mailer的手机本地移植功能，包括文件访问、图形处理、事件处理、定时器/日历功能、电话、通信处理、状态处理、字符输入、地址簿访问、调试信息输出、附件处理、Web功能、邮件发送历史访问、粘贴板功能、启动短消息、用户目录相关功能、邮件过滤功能、LOCKNO输入、双语言功能、按键限制功能等。,（3）MMS业务 MMS为多媒体短信业务，是按照3GPP标准和WAP论坛标准有关多媒体信息标准开发的最新业务。MMS传输的内容包括：文本、图片、声音和视频。其应用将更广泛、更方便、更新潮。它最大的特色就是在EDGE的基础上支持多媒体功能，也被称为“GS
15、M384”，因为这种技术能使“全球通”的数据速率由目前的9.6kb/s提高到384kb/s。,多媒体短信业务在GPRS/WCDMA网络或cdma2000-1X网络的支持下，以WAP无线应用协议为载体传送视频片段、图片、声音和文字。支持语音、因特网浏览、电子邮件、会议电视等多种高速数据业务，实现即时的手机端到端、手机终端到互联网或互联网到手机终端的多媒体信息传送。,（4）DRM业务。 移动数字版权管理技术要求在一种受控方式下提供数字内容的传送和使用方法。通过内容提供商描述的使用权限，内容在授权的移动终端上传播和使用。移动数字版权管理技术要求涉及移动数字版权管理系统的各个技术方面，由内容格式、协议
16、和版权表达语言规范构成。,开放移动联盟制定的DRM规范允许内容提供商定义媒体对象的版权，版权将规定如何使用媒体对象。DRM系统具有媒体内容格式和给定操作系统或运行环境。受DRM控制的媒体对象可以是各种各样的东西，如游戏、铃声、照片、音乐片段、视频片段以及流媒体等。内容提供商可以授予用户对这些媒体对象适当的使用权，否则移动终端无法使用，所以用户在使用媒体对象前需要购买版权。,受保护的内容能够通过各种方式（无线信道、本地连接和移动媒体等）传送到移动终端。但是，在一种受控方式下，版权中心严格控制和传送版权对象。受保护的内容和版权对象可以被一起下载，或者被分别发送到移动终端。,基本的DRM系统功能体系包括以下几个实体：移动终端DRMAgent、内容中心、版权中心、用户和移动存储设备。根据业务规划和网络体系结构，这些逻辑实体可以有多种不同的配置。,（5）空中下载OTA业务。 OTA（Over-The-Air）是通过移动通信的空中接口对SIM卡数据及应用进行远程管理的技术。OTA定义了一种有确认的下载技术，用于发送数据内容。下载的另外一个重要的应用领域就是终端个性化，用户可以根据个人的选择和生活
