《移动通信技术 北京市高等教育精品教材立项项目 教学课件 ppt 作者 杨秀清 第6章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信技术 北京市高等教育精品教材立项项目 教学课件 ppt 作者 杨秀清 第6章（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、移动通信技术电子教案,第6章 第三代移动通信系统,3G是英文The Third Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟技术（1G）和第二代GSM、TDMA等数字技术（2G），3G是指将移动通信与Internet等多媒体通信结合在一起的新一代移动通信系统，它能够处理图像、语音、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。,6.1第三代移动通信系统概述,6.1.1 概述 第三代移动通信系统早在1985年由国际电信联盟（ITU）提出，当时被称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）。随着时间的推移，第三代移动通信的目标和要求愈加清晰，FPLM
2、TS这个名称含义显得愈不准确，因而ITU在1996年将其正式命名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）。名字的由来是因为ITU预计该系统会在2000年左右投入商用，而且该系统的一期主频段又位于2GHz频段附近。IMT-2000系统包括地面系统和卫星系统，其终端可连接到基于地面的网络，也可连接到卫星通信的网络。,1IMT-2000系统的目标 现有第二代移动通信技术及其使用的频谱不能满足发展需求，IMT-2000系统应是具有更高频谱利用率、更大通信容量、更好通信质量的移动通信系统。第一代和第二代蜂窝移动电话以提供语音业务为主，只
3、满足各国及部分区域性漫游；IMT-2000系统应能提供更广泛的业务，尤其是图、文、声、像的多媒体业务和接入高速Internet业务等，并能提供全球漫游。IMT-2000系统应是智能移动通信系统，电磁辐射小，提供2Mbit/s甚至更高的信息传输速率，具有更强的兼容和扩展能力。,2IMT-2000系统的特点 （1）IMT-2000具有全球性漫游的特点。 （2）IMT-2000能够提供多媒体业务。 （3）IMT-2000系统包括卫星和地面两个网络，适用于多环境。 （4）IMT-2000系统具有智能化。 （5）IMT-2000系统具有较强的保密性。,3IMT-2000系统结构 完整的IMT-2000系
4、统由无线接入网和核心网两个子网再加上用户终端设备组成。系统结构如图6-1所示。,（1）无线接入网 无线接入网由以下两部分组成。 无线载体通用功能（RBCF） 无线载体特殊功能（RTSF） （2）核心网 第二代移动通信系统的核心网络可以通过互通功能（IWF）单元与IMT-2000核心网相连；同时，IMT-2000的接入网也可以通过一定的适配功能（AF）模块接入第二代移动通信系统的核心网。 （3）第三代移动通信终端, WCDMA终端 CDMA2000终端 TD-SCDMA终端,6.1.2 第三代移动通信的标准 1主要的标准及提案 为了能够在未来移动通信全球化标准的竞赛中取得领先地位，全世界各个地区
5、、国家、公司及标准化组织纷纷提出了自己的技术标准，截止到1998年6月30日，ITU共收到16项建议，针对地面移动通信的就有10多项，包括我国电信科学技术研究院代表中国提出的TD-SCDMA技术。表6-1列出了10项IMT-2000地面无线传输技术提案。其中FDD方式8项，TDD方式5项。,2三大主流标准的技术比较 表6-2所示了WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000 3种主流标准化的主要技术性能比较。其中仅有TD-SCDMA使用了智能天线、联合检测和同步CDMA等先进技术，所以在系统容量、频谱利用率和抗干扰能力等方面具有突出的优势。,6.1.3 IMT-2000频谱情况 ITU对第三
6、代移动通信系统IMT-2000划分了230MHz频率：上行1 8852 025MHz、下行2 1102 200MHz。其中，移动卫星业务的频段是1 9802 010MHz（地对空）和2 1702 200MHz（空对地）。可使用双频FDD方式和单频TDD方式，上下行频带不对称。此规划在WRC92上得到通过，如图6-2所示。,在2000年的WRC2000大会上，在WRC-92基础上又批准了新的附加频段：806960MHz、1 7101 885MHz、2 5002 690MHz。 WCDMA分为FDD模式和TDD模式：FDD模式使用频谱是上行1 9201 980MHz，下行2 1102 170MHz
7、，在美洲地区，上行1 8501 910MHz，下行1 9301 990MHz；TDD模式使用频谱是上行1 9001 920MHz，下行2 0102 025MHz，在美洲地区，上行1 8501 910MHz和1 9301 990MHz，还有一个频段为上下行1 9101 930MHz。,CDMA2000中只有FDD模式，目前有7个频段。 中国有关第三代移动业务的研究起步较晚。近年来，由于我国无线电移动通信发展迅猛，频谱需求量很大。为了保证未来IMT-2000的频谱需要，结合我国无线电频谱使用的实际情况，原信息产业部于2000年10月正式通过了我国IMT-2000频谱划分方案。 （1）IMT2000
8、系统的主要工作频段 频分双工方式：1 9201 980MHz/2 1102 170MHz。 时分双工方式：1 8801 920MHz/2 0102 025MHz。 补充工作频段： 频分双工方式：1 7551 785MHz/1 8501 880MHz。 时分双工方式：2 3002 400MHz，与无线电定位业务共用，均为主要业务。,（2）卫星移动通信系统工作频段：1 9802 010MHz/2 1702 200MHz。 （3）目前已划给公众移动通信系统的825835MHz/870880MHz、885915MHz/930960MHz和1 7101 755MHz/1 8051 850MHz频段，同时
9、规划为IMT2000系统FDD方式的扩展频段，上、下行频率使用方式不变。,6.2WCDMA技术,通用移动通信系统（Univeersal Mobile Telecommucation System，UMTS）是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。,6.2.1 WCDMA技术概述 1WCDMA技术的特点 （1）核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性。 （2）核心网络可以基于TDM、ATM和IP技术，并向全IP的网络结构演进。 （3）核心网络在逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。 （
10、4）UTRAN基于ATM技术，统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展。 （5）MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心。,2WCDMA空中接口特性 （1）空中接口采用WCDMA。 （2）信号带宽为5MHz。 （3）码片速率为3.84Mchip/s。 （4）语音编码采用AMR语音编码。 （5）支持同步/异步基站运营模式。 （6）上下行闭环加外环功率控制方式。,（7）下行包括开环发射分集和闭环发射分集，提高UE的接收性能：开环发射分集有包括空时发射分集和时分发射分集；而闭环发射分集也包括两种模式。 （8）采用导频份辅助的相干解调方式，提高解调性能。 （9）采用卷积码和Tu
11、rbo码的编码方式。 （10）采用上行BPSK和下行QPSK解调方式。,6.2.2 WCDMA系统结构 WCDMA系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括两个部分：无线接入网络（Radio Access Network，RAN），处理所有与无线有关的功能；核心网络（Core Net，CN），处理系统内所有的语音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域和分组交换域。 UTRAN、CN与用户终端设备一起构成了整个WCDMA系统，如图6-3所示。,图6-3 UMTS的系统结构,1用户终端设备（UE） UE是用户终端设备，主要包括射频处理单元、基带处理单元、协
12、议栈模块、电源管理模块以及应用层软件模块等。 UE包括两部分：移动终端（ME），提供应用和服务；UMTS用户识别码（UMTS Subscriber Module，USIM），提供用户身份识别。,2UMTS陆地无线接入网（UTRAN） 分为基站（Node B）和无线网络控制器（RNC）两部分。 （1）Node B Node B是WCDMA系统的基站，包含无线收发信机和基带处理部件。 （2）无线网络控制器（RNC） RNC主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能,3核心网络（CN） CN负责连接其他网络和对UE的通信和管理。其主要功能实体如下。 （1）移动交换中心/访问位置
13、寄存器（MSC/VLR） （2）关口移动交换中心（GMSC） （3）服务GPRS支持节点（SGSN） （4）关口GPRS支持节点（GGSN） （5）归属位置寄存器（HLR）,4操作维护中心（OMC） OMC功能实体包括设备管理系统和网络管理系统。 （1）设备管理系统 （2）网络管理系统 5外部网络（EN） 外部网络可以分为两类。 （1）电路交换网络（CSN） （2）分组交换网络（PSN）,6.2.3 系统接口 如图6-4所示，WCDMA系统与GSM网络相比，CN部分的接口变化不大，UTRAN部分主要接口如下。 图6-4 UMTS网络单元构成示意图,6.2.4 WCDMA无线网络的小区结构 1区
14、域种类 区域种类分为位置区域、路由区域、UTRAN登记区域、Cell区域。 2小区结构 WCDMA系统中小区结构与GSM类似，只是称谓不同。小区类似于GSM中的基站，扇区类似于GSM中的小区。在WCDMA系统小区中，有31、32、34、61、62、64的概念，第一位数是每小区支持的扇区数，第二位数是每扇区支持的载频数。如31表示基站支持3个扇区，每扇区支持1个载频；64表示基站支持6个扇区，每扇区支持4个载频。,图6-5 全向小区扇区图 （1）全向小区 图6-5 全向小区扇区图 （2）定向小区 （3）分层小区,6.2.5 WCDMA系统信道结构 在WCDMA中具有3层信道概念：逻辑信道、传输信
15、道和物理信道。 1逻辑信道 逻辑信道可以分为控制信道和业务信道：控制信道承载无连接消息，信道结构分为同步信道、随机接入信道、广播信道、寻呼信道、专用控制信道；业务信道承载各种各样的用户信息流量。 2传输信道 传输信道分为公共传输信道和专用传输信道。 （1）公共传输信道包括以下几种。, 随机接入信道（RACH） 前向接入信道（FACH） 公共分组信道（CPCH） 下行共享信道（DSCH） 上行共享信道（USCH） 广播信道（BCH） 寻呼信道（PCH） 同步信道（SCH）,（2）专用信道（DCH）：用于移动台的数据信息或随路控制信令。 3物理信道 WCDMA物理信道有上下行之分。上行链路中有两个
16、专用信道和一个公共信道；下行链路种有3个公共物理信道。 （1）主同步信道（SCH） （2）辅SCH （3）主公共控制物理信道（CCPCH）,（1）主同步信道（SCH） （2）辅SCH （3）主公共控制物理信道（CCPCH） （4）辅CCPCH （5）分组随机接入信道（PRACH） （6）上行链路专用物理数据信道（DPDCH）+专用物理控制信道（DPCCH） （7）上行链路专用物理信道（DPCH） （8）下行链路（DPCH）,（9）物理公用分组信道（PCPCH） （10）寻呼指示信道（PICH） （11）捕获指示信道（AICH） （12）物理下行共享信道（PDSCH） （13）物理上行共享信道（PUSCH）,4信道影射 WCDMA系统中逻辑信道映射到传输信道，传输信道功能再由帧结构、码的设计映射到物理信道，如图6-6所示。 图6-6 WCDM
