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1、第三代移动通信技术原理第三代移动通信技术原理 孙震强2004.3.122004.3.12内容提要l l第三代移动通信的现状与未来第三代移动通信的现状与未来l l第三代移动通信的空中接口第三代移动通信的空中接口l lWCDMAWCDMA网络的结构与演进网络的结构与演进第一部分第三代移动通信的现状与未来第三代移动通信的现状与未来孙震强第一部分l概述l国内外3G频段l3G主流技术标准l国内外3G研发现状l3G主流技术的商用情况l移动通信是一种沟通移动用户与固定用户 之间或移动用户之间的通信方式。它具有 快速、便捷、可靠、不受时空限制的特点 。l1897年，马可尼在固定站和一艘拖船之间 进行的无线通信
2、实验，标志着移动通信的 诞生。1947年贝尔实验室提出了蜂窝通信 的概念，70年代试验，80年代开始使用。l时至今日，蜂窝移动通信经过了两代成熟 的发展，并且进入了第三代移动通信的研 制、试验和建设阶段。1 1 概述概述蜂窝移动通信的发展历程AMPSTACSNMTC450NAMTS模 拟 技 术DAMPS IS-95 GSMPDC数 字 技 术CDMA2000 WCDMA语 音 业 务多 媒 体 业 务技术 驱动业务 驱动第一代模拟蜂窝移动通信系统 80年代第二代数字蜂窝移动通信系统 90年代第三代数字蜂窝移动通信系统 21世纪FDMA话音TDMA话言和低速数据CDMA宽带多媒体技术 驱动l3
3、G最早由ITU在1985年提出，称为未来公众 陆地移动通信系统（FPLMTS）。l1996年更名为国际移动通信2000即IMT2000 。工作频段 2000MHz商用时间2000年左右最高速率 2000Kbit/sIMT-2000的含义第一部分l概述l国内外3G频段l3G主流技术标准l国内外3G研发现状l3G主流技术的商用情况2 IMT-2000的核心频段185019001950200020502100215022002250ITU欧洲美国MSSPCSADBTDDBCDCE FAFEMSS保留2165 MHz1850190019502000205021002150220022501880 19
4、80 TDDFDDDECTMSS1885 2025 2010 TDDTDDFDDMSSFDD日本MSSFDDMSSFDDPHS2170 FDD2110 2170 MSSMSS保 留保 留保 留FDD WLLFDD WLL中国MSS19201980TDDTDD WLL18651880 189519001920194519601980191819802010 2025 19202010 2025 2110 2170 2170 2110 2110 蜂窝 蜂窝保 留IMT-2000的扩展频谱60MHz60MHz15 MHzFDD (上行)TDDTDD扩展 (下行)100 MHzTDD补充2400230
5、0ISM2483,5ISM频段 (WLAN, oven, bluetooth) 83,5 MHz2500ITU IMT-2000 扩展频段2690190 MHz卫星FDD (下行)中国的3G频率规划1900 19201980201020252110217018801805175530 MHz30 MHz1850FDD补充FDD补充40 MHz 现800/900/1800MHz 2G频段均为扩展工作频段PHS当前中国2G/3G移动通信的频谱分 配825-835835-839870-880880-884890-903903-909929-935935-948948-954954-960839-84
6、5885-890909-915ReservedTACS-C (Rx)AMPS-A (Rx) 825-835AMPS-B (Rx) 835-845TACS-A (Rx) 890-897.5TACS-B (Rx) 897.5-905GSM (Rx) 905-915TACS-A (Tx) 935-942.5TACS-B (Tx) 942.5-950GSM (Tx) 950-960TACS-C (Tx) 924-935联通 CDMACT2 (空)中移动GSM联通 GSMETACS中移动GSM联通 GSMAMPS-A (Tx) 870-880AMPS-B (Tx) 880-890ETACS联通 CDMA
7、ReservedReservedTx 对144kbps业务，容量达到 2066kbps 5MHz/sector;对144kbps业务，cdma2000 1X容量达到 410kbps/1.25MHz/sector；比WCDMA低 v在相同条件下，两种制式在覆盖上基本相同，比 1800MHz GSM稍好；v多个厂家提供的数据综合如下： 城区，语音业务覆盖半径大约为0.41km；郊区，语音业务覆盖半径大约为25km；vH3G在罗马支持Videocall的典型数据是：密集城区覆盖半径为350m，城区为600m，郊区为 1350m，农村为3500m；vWCDMA采用异步方式，同步可选；vcdma2000
8、采用同步方式； v都可以采用发射分集提高网络性能终端分析l机卡分离l功能l业务生成环境cdma2000 1X终端比WCDMA成熟性好，种类多,WCDMA 可支持电路域可视电话，电池使用时间已经接近2G终端。 从发展来看，两者硬件技术和业务能力相差不大，价格取决 于商用规模。 v WCDMA和TD-SCDMA支持机卡分离v cdma2000有待改进v 最高速率有所不同v 都支持短信、多媒体短信、WAPv WCDMA支持电路域可视电话v WCDMA采用J2MEv cdma2000采用BREW l信令体系l用户标识l频率l可漫游区域漫游分析vWCDMA的信令体系采用ITU的 No.7信令标准vcdm
9、a2000的信令体系采用北美的 No.7信令标准 v在体现兼容性的高层信令方面， WCDMA的MAP优于cdma2000的 ANSI-41 vWCDMA使用ITU的IMSI号码来统一 全球移动用户号码，漫游功能实现 简便，规范完整。vcdma2000使用的是ANSI-41的MIN 号码管理，目前其不具备全球漫游 的体系，因此需要使用其它一些补 充方法来实现全球漫游 WCDMA的国际漫游能力优于cdma2000。TD- SCDMA必须采用多模终端才能实现国际漫游。v WCDMA目前全部在2G Hz核心频 段上使用，GSM在900MHz、1800MHz 、1900MHz上使用。v cdma2000
10、/cdmaOne目前主要在 800MHz、1800MHz、1900MHz上使用 ，明确在2GHz上使用的只有KDDI、 LGT v国内、亚太两者都可vcdma2000美洲 vWCDMA欧洲知识产权专利拥有现状 WCDMA专利分布比较分散 cdma2000专利分布也较为分散，高通地位的变化 给专利费用的分配带来一定的影响，预计专利费不 会超过IS95的比例 TD-SCDMA专利中，诺基亚、爱立信、西门子等国 外厂商持有大部分基本专利，大唐在物理层专利中 占有较大比重 进入WTO，厂商之间需要通过市场规则合理解决 知识产权问题，应尽早进行。 知识产权谈判进程 和结果，直接决定3G进程。风险分析l产
11、品商用化进程的风险 设备 终端非核心频段cdma2000 1X风险较小，WCDMA、 cdma2000 1xEV-DO终端种类较少，有待进一步市场 推动，TD-SCDMA存在较大风险。 l GPS的依赖风险cdma20001x、TD-SCDMA对GPS有较强的依赖性， WCDMA就不存在该依赖性。WCDMA的选取优势： 规模效应 全球漫游能力 信令组网方便 核心网采用软交换的架构，有利于网络的演进 业务拓展灵活 可以和TD-SCDMA混合组网 劣势： 目前终端种类相对较少，互操作性有待验证 目前商用用户较少，市场有待进一步培育 CDMA2000的选取优势： 产品成熟度较高，近期建网成本可能稍低
12、 非核心频段的产品已经大规模商用，有成熟的组网经 验可以借鉴 cdma2000 1X商用终端（非机卡分离、非核心频段） 种类较多 劣势： 全球漫游能力有一定的局限性 远期规模效益不如WCDMA 核心频段产业链尚未成熟 GPS同步问题，存在政策风险 芯片供货厂家单一TD-SCDMA的选取优势： TD-SCDMA无需对称频谱、适合非对称数据传输 中国掌握一定比例的知识产权 政府政策支持 (TSM/LCR) 劣势： 产业规模太小 产业化进程较慢 微蜂窝单独组网成本高，基站需求数量远远多于 FDD方式 目前世界上尚无一家运营商表示单独用TDD系统建 网，国际漫游受到限制 目前TD-SCDMA的产品基于
13、TSM标准 ，无法支持平 滑升级至LCR WCDMATD-SCDMA的选取 优势： 可从WCDMA起步，待TD-SCDMA成熟后逐步引入TD-SCDMA 既利用了WCDMA的各种优点，又体现了对自主知识产权的支 持 相对于TD-SCDMA单独组网，漫游能力有所加强 一定条件下，两种制式混合组网可以发挥各自技术优势 容易争取政策支持 劣势： 两种制式混合组网的能力还需验证 网络规划运营复杂，尚无经验 同步建网难度较大 目前TD-SCDMA的产品侧重在TSM，但TSM不适合与WCDMA 混合组网 对终端的要求较高，TD-SCDMA/WCDMA双模终端开发计划尚 未提上日程制式选择的建议v WCDM
14、A 和cdma2000 1X两种制式在技术上并 无本质区别 ；v WCDMA的产业规模效应 、良好的全球漫游能 力以及灵活的业务拓展能力得到了一致认可 ；v cdma2000 1X产品的成熟性较高，TD-SCDMA 较差； 选择WCDMA 更有利于中国电信的长远可持续发展 ！第三部分l3G技术标准选取lWCDMA标准版本选择lWCDMA无线接入网络lWCDMA核心网络WCDMA标准化现状 lR99 00lR4 01lR5 02lR6 03v无线接入网采用WCDMA技术:RNC+Node B vIur 、Iub 、Iu采用ATM标准vOSA便于第三方参与各种新业务的开发 vCAMEL3v无线接入
15、网引入TD-SCDMAvCS域承载与控制分离:MSC Server+MGWv新的信令:BICC、SIP-T、H.248vTrFO技术术 v无线接入网引入HSDPAvIMS 域：接入无关性vCAMEL4vWLAN与3G系统统的结结合 v多媒体广播和多播业务业务 （MBMS） 超3G(4G)WCDMA的演 进MSCGMSCCSGGSNSGSNPSRNSBSSRNSBSSMGWRNSBSSMGWMGWCSGGSNSGSNPSMSC serverGMSC serverBilling ServerOMCSCPHLRMMSCGMLCMGWCSGGSNSGSNPSMSC serverBilling Serv
16、erSCPHSSGMLCMMSCOMCMGCF CSCFIMSGMS C serverR99R4R5核心网基于演进的 GSM和GPRS网络电路域实现IP传输核心网和无线接入 网均采用IP传输WCDMA向全IP的演进符合下一代网络的发展趋势Billing ServerOMCSCPHLRMMSCGMLCq基于R99标准版q基于R99增强版：“R99+分离结构” （准R4）：R99增强版： “R99+CS域分离结构”UTRAN、PS域R99标准CS域R4标准q基于R4标准版WCDMA商用产品中国电信：l没有2G/2.5G网络；l有完整的TDM、IP、ATM固网资源；l可充分考虑技术的先进性和可发展性；2003/2004年的版本选择：R99？R4？版本论证技术分析 现有资源利用程度成熟度分
