第1章WCDMA系统概述
1.1 移动通信的发展
现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于预商用阶
段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行。
第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。时间是上世纪七十年代中期至八十年代中
期。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七
十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大
大提高了系统容量。
第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统
TACS，以及NMT和NTT等。AMPS（先进的移动电话系统）使用模拟蜂窝
传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS
（总接入通信系统）使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日
本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。
第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每
隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。其主要弊端有：
(1) 频谱利用率低
(2) 业务种类有限
(3) 无高速数据业务
(4) 保密性差，易被窃听和盗号
(5) 设备成本高
(6) 体积大，重量大
为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而
生，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年
代中期开始。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系
统、IS-95和欧洲的GSM系统。
GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA
标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz
频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和
TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。
DAMPS （先进的数字移动电话系统）也称IS-54（北美数字蜂窝），使用
800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA
多址方式。
IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，指定
使用CDMA多址方式，已成为美国PCS（个人通信系统）网的首先技术。
由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为
了解决中速数据传输问题，又出现了 2.5代的移动通信系统，如GPRS和
IS-95B。
CDMA系统容量大，相当于模拟系统的10到20倍，与模拟系统的兼容性好。
美国、韩国、香港等地已经开通了窄带CDMA系统，对用户提供服务。由于
窄带CDMA技术比GSM成熟晚等原因，使得其在世界范围内的应用远不及
GSM，只在北美、韩国和中国等地有较大规模商用。移动通信现在主要提供
的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多媒
体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是宽带多媒体通信。
第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现
全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终
端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信系统。。
第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）于1985年提出，当时称为
未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS，Future Public Land Mobile
Telecommunication System），1996年更名为IMT-2000（International Mobile
Telecommunication-2000，国际移动通信-2000）。主要体制有WCDMA、
cdma2000和UWC-136。1999年11月5日，国际电联ITU-R TG8/1第18
次会议通过了“IMT-2000无线接口技术规范”建议，其中我国提出的
TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000 CDMA TDD部
分中。“IMT-2000无线接口技术规范”建议的通过表明TG8/1制定第三代移
动通信系统无线接口技术规范方面的工作已经基本完成，第三代移动通信系
统开发和应用将进入实质阶段。
1.1.1 标准组织
3G的标准化工作实际上是由3GPP（3th Generation Partner Project，第三
代伙伴关系计划）和3GPP2两个标准化组织来推动和实施的。
3GPP成立于1998年12月，由欧洲的ETSI、日本ARIB、韩国TTA和美国
的T1等组成。采用欧洲和日本的WCDMA技术，构筑新的无线接入网络，
在核心交换侧则在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进，提供更加多样
化的业务。UTRA（Universal Tetrestrial Radio Access）为无线接口的标准。
1999年的1月，3GPP2也正式成立，由美国的TIA、日本ARIB、韩国TTA
等组成。无线接入技术采用cdma2000和UWC-136为标准，cdma2000这一
技术在很大程度上采用了高通公司的专利。核心网采用ANSI/IS-41。
我国的无线通信标准研究组（CWTS）是这两个标准化组织的正式组织成员，
华为公司、大唐集团也都是3GPP的独立成员。
1.1.2 3G演进策略
3GPP和3GPP2制定的演进策略总体上都是渐进式的。
●保证现有投资和运营商利益
●有利于现有技术的平滑过渡
从发展的角度说，由现有的第二代移动通信系统向IMT-2000演进的过程是一
个至关重要的问题。它关系到现有网的再使用（另建新网络不应是最佳方案）
和多种第二代数字网络体制向同一规范发展这两个主要问题。
1. GSM向WCDMA的演进策略
GSM向WCDMA的演进策略应是：目前的GSM→HSCSD（高速电路交换数
据，速率14.4~64kbps）→GPRS（通用分组无线业务，速率144kbpss）→
最终以网络业务覆盖再度平滑无缝隙地演进至IMT-2000 WCDMA（DS）。
(1) 高速电路交换数据，HSCSD：High Speed Circuit Switched Data
HSCSD是能将多个全速率话音信道共同分配给HSCSD结构的特性。HSCSD
的目的是以单一的物理层结构提供不同空间接口用户速率的多种业务的混
合。HSCSD的好处在于更高的数据速率（高达64 kbps，最大数据速率取决
于生产厂家）并仍使用现有GSM数据技术，现有GSM系统稍加改动就可使
用。
(2) 通用分组交换无线业务，GPRS：General Packet Radio Service
GPRS的主要优点是：
●标准的无线分组交换Internet/Intranet接入，适用于所有GSM覆盖的地
方。
●可变的数据速率峰值，从每秒几个比特到171.2kbps（最大数据速率取决
于生产厂家）。
●由于按实际数据量记费，使用户可能全天在线上而只付实际传输数据量
的费用。
●现有业务的使用性以及新的应用。
●无线接口上打包，优化无线资源共享。
●网络构成的分组交换技术，优化网络资源共享。
●可延伸到未来无线协议的能力。
在现有GSM部分的基础上，以分组交换为基础的GPRS网络结构增加了新
的网络功能部分：
(3) 宽带码分多址，WCDMA：Wideband Code Division Multi Access
WCDMA成为以UMTS/IMT-2000为目标的成熟的新技术。其能够满足ITU 所列出的所有要求，提供非常有效的高速数据，具有高质量的语音和图象业务。在GSM向WCDMA的演进过程中，仅核心网部分是平滑的。而由于空中接口的革命性变化，无线接入网部分的演进也将是革命性的。
2. IS-95向cdma2000的演进策略
从IS-95A（速率9.6/14.4Kbps）→IS-95B（速率115.2kbps）→cdma2000 1X，cdma2000 1X能提供更大容量和高速数据速率（144kbps），支持突发模式并增加新的补充信道。采用增强技术后的cdma2000 1X EV可以提供更高的性能。
IS-95B与IS-95A的区别重要在于可以捆绑多个信道，IS-95B与IS-95A本质上是基本相同的，可以共存于同一载波中。cdma2000 1X则有较大的改进，cdma2000 1X系统设备可以同时支持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。对cdma2000系统来说，从2G到3G过渡，可以采用逐步替换的方式。即压缩2G系统的1个载波，转换为3G 载波，开始向用户提供中高速速率的业务。随着3G系统中用户量增加，可以逐步减少2G系统使用的载波，增加3G系统的载波。网络运营商通过这种平滑升级，不仅可以向用户提供各种最新的业务，而且很好地保护了已有设备的投资。
在向第三代演进的过程中，需要注意的问题是BTS和BSC等无线设备的演进问题。在制定cdma2000标准的时候，已经充分考虑了保护运营商的投资，很多无线指标在2G和3G中是相同的。对BTS来说，天线、射频滤波器和功率放大器等射频部分是可以再利用的，而基带信号处理部分则必须更换。
cdma2000 1X EV的演进方向目前包括2个分支：仅支持数据业务的分支cdma2000 1X EV-DO和同时支持数据和话音业务的分支cdma2000 1X EV-DV。在仅支持数据业务方面目前已经确定采用Qualcomm公司提出的HDR，而在同时支持数据和话音业务分支方面目前的提案已有几家，包括我国已经提交的一项技术LAS-CDMA，这些改进技术目前还处于评审过程中。
3. DAMPS向UWC-136的演进策略
IS-136（DAMPS）向UWC-136的演进的第一步是实现GPRS-136。第二步是实现UWC-136 （Universal Wireless Communications）。UWCC和TIA TR-45.3决定选用以EDGE为基础的技术。这同时意味着以GPRS网络结构来支持136+的高速数据传输。GPRS-136是136+包交换数据业务的官方称呼，由于考虑到实现的经济性问题，高层协议（指第三层以上）与GPRS完全相同。它提供了与GSM的GPRS同样的容量，用户可接入IP和X.25两
种格式的数据网。其主要目的是减少TIA/EIA-136与GSM GPRS之间的技术
差别。以便用户在GPRS-136和GSM GPRS网络间的漫游。美国TIA发展
第三代的策略之一是通过向第三代的演进实现与同样为TDMA接入方式的
GSM的趋同（convergence）。这对于全球性漫游和产品的经济性极有好处，
也实现了UWCC和ETSI的合作协议。更重要的是，这使TDMA在第三代系
统中的角色更为重要。
1.2 3G的体制种类及区别
1.2.1 多种体制的由来
目前ITU对3G的研究工作主要有3GPP和3GPP2这两个组织来承担。而在
3G上，ITU的目标是：建立ITM-2000系统家族，求同存异，实现不同3G系
统上的全球漫游。
家族概念（Family Concept）
(1) 网络部分
在1997年3月ITU-T SG11的一次中间会议上，通过了欧洲提出的“ITM-2000
家族概念”。此概念是基于现有的网络已经有至少两种主要标准，即GSM MAP
和IS-41。
(2) 无线接口
在1997年9月ITU-R TG8/1会议上，开始讨论无线接口的家族概念。在1998
年1月TG8/1特别会议上，提出并开始采用“套”的概念，不再使用“家族概念”。
其含义是无线接口标准可能多于一个，但并没有承认可以多于一个，而是希
望最终能统一成一个标准。
造成技术不同的原因主要有下面两个：
(1) 与第二代关系
网络部分一定要与第二代的兼容性，即第三代的网络是基于第二代的网络逐
步发展演进。第二代网络有两大核心网：GSM MAP和IS-41。
无线接口：美国的IS-95 CDMA和IS-136 TDMA运营者强调后向兼容（演进
性）；欧洲的GSM、日本PDC运营者无线接口不后向兼容（革命型）。
核心网与无线接口的对应关系如下图1-1所示：
核心网接入接入网2G/
3G
图1-1 核心网与无线接入网接口的对应关系
(2) 频谱对技术的选用起着重要的作用
在频谱方面，其中关键的问题是ITU 分配的ITM-2000频率在美国已用于PCS 业务；由于美国要与第二代共用频谱，所以特别强调无线接口的后向兼容，技术上强调逐步演进。而其他大多数国家有新的IMT-2000频段，新频段有很大的灵活性。另外就是知识产权起着非常重要的作用，Qualcomm 公司有自己的专利声明；还有就是竞争也是一个造成技术不同的主要因素。
1.2.2 RTT 技术提案
ITU-R 第8研究组的TG8/1任务组负责推进IMT-2000无线电传输技术（RTT ）的评估、融合工作。至1998年9月，RTT 提案包括对MSS （移动卫星业务）在内多达16个，它们基本来自IMT-2000的16个RTT 评估组成员，包括
(1) UTRA WCDMA （欧洲）
(2) DECT （欧洲）
(3) cdma2000 （美国）
(4) UWC-136 （美国）
(5) WIMS WCDMA （美国）
(6) WCDMA/NA （美国）
(7) WCDMA （日本）
(8) TD-SCDMA （中国）
(9) Global CDMA （同步）（韩国）
(10) Global CDMA（异步）（韩国）
(11) LEO卫星系统SAT-CDMA
(12) ESA的宽带卫星系统SW-CDMA
(13) 混合宽带CDMA/TDMA卫星系统SW-CTDMA
(14) ICO全球通信公司的ICO RTT
(15) INMARSAT的卫星系统Horizons
(16) Iridium LLC公司的卫星系统INX。
其中前10种为IMT-2000地面系统RTT提案，后6种RTT反映了将MSS（卫
星移动通信业务）纳入IMT-2000的努力。
提案充分反映了很多国家对IMT-2000未来制式确定的关心与力争施加有效
影响的基本愿望。但从市场基础、后向兼容及总体特征看，欧洲ETSI的UTRA
WCDMA及美国cdma2000这两个提案，最具竞争力，RTT融合的关键即在
于这两个提案的融合能否取得有效的进展。
1.2.3 技术融合
IMT-2000既包括地面移动通信业务（TMS），又包括卫星移动通信业务
（MSS）。建议一个全球统一、融合得更好的第三代移动通信标准，对运营
商、制造商、用户及政策规划管理部门均更有利，也为世界各国所欢迎。
就16个RTT候选方案来看，地面移动通信融合的最终结果对于FDD模式，
以欧洲ETSI的WCDMA （DS）与美国TIA的cdma2000最具竞争力；而对
于TDD模式，欧洲的ETSI UTRA提出的TD-CDMA与中国CATT提出的
TD-SCDMA是进一步融合的主要对象。1999年3月底，爱立信和高通公司就
IPR达成的一系列协议，为推广全球CDMA标准扫除了知识产权方面的严重
障碍。1999年5月底，运营者协调集团OHG（全球31个主要操作运营者与
11个重要制造商）提出的涉及IMT-2000的融合提案对促进其主要参数（码
片速率、导频结构及核心网协议以GSM-MAP、ANSI-41为基础）统一起了
积极作用，参与者一致统一码片速率对FDD-DS-CDMA取 3.84Mcps，对
FDD-MC-CDMA即FDD-cdma2000-(MC)取3.6864Mcps。1999年6月于北
京召开的TG8/1第17次会议就IMT-2000的无线接口技术规范建议Rec、
IMT、RSPC达成了框架协议，并鼓励3GPP、3GPP2及各标准开发组织SDOS
支持上述OHG提案，由工作组对MSS提案进行更细节化的工作。
1999年11月，在芬兰赫尔辛基召开的第18次会议上，通过了“IMT-2000
无线接口技术规范”建议，该建议的通过表明TG8/1在制定第三代移动通信
系统无线接口技术规范方面的工作已基本完成。第三代移动通信系统的开发
和应用进入实质阶段。TD-SCDMA和WCDMA、cdma2000确定为最终的三
种技术体制。
1.2.4 三种主要技术体制比较
1. WCDMA的技术特点
WCDMA由欧洲标准化组织3GPP所制定，受全球标准化组织、设备制造商、
器件供应商、运营商的广泛支持，将成为未来3G的主流体制。
核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性。
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。
核心网络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。
UTRAN基于ATM技术，统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展。
MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心。
空中接口采用WCDMA：信号带宽5MHz，码片速率3.84Mcps，AMR语音
编码，支持同步/异步基站运营模式，上下行闭环加外环功率控制方式，开环
（STTD、TSTD）和闭环（FBTD）发射分集方式，导频辅助的相干解调方式，
卷积码和Turbo码的编码方式，上行和下行采用QPSK调制方式。
2. cdma2000技术体制
cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，目前其标准化工
作由3GPP2来完成。
电路域－－继承2G IS95 CDMA网络，引入以WIN为基本架构的业务平台。
分组域－－基于Mobile IP技术的分组网络。
无线接入网－－以ATM交换机为平台，提供丰富的适配层接口。
空中接口采用cdma2000兼容IS95：信号带宽N×1.25MHz（N＝1,3,6,9,12）；
码片速率N×1.2288Mcps；8K/13K QCELP或8K EVRC语音编码；基站需
要GPS/GLONESS同步方式运行；上下行闭环加外环功率控制方式；前向可
以采用OTD和STS发射分集方式，提高信道的抗衰落能力，改善了前向信
道的信号质量；反向采用导频辅助的相干解调方式，提高了解调性能；采用
卷积码和Turbo码的编码方式；上行BPSK和下行QPSK调制方式。
3. TD-SCDMA技术体制
TD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出，目前已经融合到了3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中。
核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性。
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。
核心网络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。
UTRAN基于ATM技术，统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展。
MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心。
空中接口采用TD-SCDMA。
TD-SCDMA具有“3S”特点：即智能天线（Smart Antenna）、同步CDMA （Synchronous CDMA）和软件无线电（Software Radio）。
TD-SCDMA采用的关键技术有：智能天线＋联合检测、多时隙CDMA＋DS-CDMA、同步CDMA、信道编译码和交织（与3GPP相同）、接力切换等。
三种主要技术体制的对比情况如下表所示：
表1-1三种主要技术体制比较
1.3 3G频谱情况
国际电联对第三代移动通信系统IMT-2000划分了230MHz频率，即上行
1885～2025MHz、下行2110～2200MHz，共230MHz。其中，1980～2010
MHz（地对空）和2170～2200MHz（空对地）用于移动卫星业务。上下行频
带不对称，主要考虑可使用双频FDD方式和单频TDD方式。此规划在WRC92
上得到通过，在2000年的WRC2000大会上，在WRC-92基础上又批准了
新的附加频段： 806-960 MHz 、1710-1885 MHz 、2500-2690 MHz。如下
图1-2所示：
图1-2WRC-2000的频谱分配
欧盟对第三代移动通信的问题亦十分重视，欧洲电信标准化协会早在十多年
前就开始了第三代移动通信标准化的研究工作，成立了一个由运营商、设备
制造商和电信管制机构的代表组成的“通用移动通信系统（即UMTS）论坛”，
1995年正式向ITU提交了频谱划分的建议方案。
欧洲情况为陆地通信为1900～1980MHz、2010～2025MHz和2110～
2170MHz，共计155MHz。
北美情况比较复杂，如图1-2所示。在3G低频段的1850～1990MHz处，实
际已经划给PCS使用，且已划成2×15MHz和2×5MHz的多个频段。PCS
业务已经占用的IMT-2000的频谱，虽然经过调整，但调整后IMT-2000的上
行与PCS的下行频段仍需共用。这种安排不大符合一般基站发高收低的配置。
日本1893.5～1919.6MHz已用于PHS频段，还可以提供2×60MHz＋15MHz
＝135MHz的3G频段（1920～1980MHz，2110～2170MHz，2010～
2025MHz）。目前，日本正在致力于清除与第三代移动通信频率有冲突的问题。
韩国和ITU建议一样，共计170MHz。
WCDMA FDD模式使用频谱为（3GPP并不排斥使用其他频段）：上行：1920～1980MHz，下行：2110～2170MHz。每个载频的频率为5M范围，双工间隔：190MHz。而美洲地区：上行：1850～1910MHz，下行：1930～1990MHz。双工间隔：80MHz
WCDMA TDD（包括High bit rate和Low bit rate）模式使用频谱为（3GPP 并不排斥使用其他频段）：
(1) 上下行1900～1920MHz和2010～2025MHz
(2) 美洲地区：上下行1850～1910MHz和1930～1990MHz
(3) 美洲地区：上下行1910～1930MHz
特殊情况下（如两国边界地区）可能会出现TDD和FDD在同一个频带内共存的情况，3GPP TSG RAN WG4正在进行这方面的研究。
cdma2000 中只有FDD模式，目前共有7个Band class，其中Band Class 6为IMT-2000规定的1920～1980MHz/2110～2180MHz的频段。
在我国，根据目前的无线电频率划分，1700～2300Mhz频段有移动业务、固定业务和空间业务，该频段内有大量的微波通信系统和一定数量的无线电定位设备正在使用。1996年12月，国家无委为了发展蜂窝移动通信和无线接入的需要，对2GHz的部分地面无线电业务频率进行重新规划和调整。但还与第三代移动有冲突，即公众蜂窝移动通信1.9MHz的频段和无线接入的频段均占用了IMT～2000的频段中的一部分。
因此，第三代移动通信必须与现有的各种无线通信系统共享有限的频率资源。为了促使运营、科研、生产等部门积极发展第三代移动通信系统，满足我国移动通信发展的近期频谱需求和长远频谱需求，必须随着技术、业务的发展，做好IMT-2000频段的规划调整工作。
我国的IMT-2000频谱使用情况如下图所示。
图1-3我国IMT-2000频谱占用情况
IMT-2000在我国的频段分配如下：
（一）主要工作频段：
频分双工（FDD）方式：1920－1980MHz／2110－2170MHz；
时分双工（TDD）方式：1880－1920MHz、2010－2025MHz。
（二）补充工作频率：
频分双工（FDD）方式：1755－1785MHz／1850－1880MHz；
时分双工（TDD）方式：2300－2400MHz，与无线电定位业务共用，均为主要业务，共用标准另行制定。
（三）卫星移动通信系统工作频段：
1980－2010MHz／2170－2200MHz。
WCDMA系统网络结构图 1.Uu:UE和UTRAN(陆地无线接入网)之间的接口,用户终端。 2.UE: 3G网络中，用户终端就叫做UE包含手机，智能终端，多媒体设备， 流媒体设备等。 3.ME: 4.UTRAN：陆地无线接入网。UTRAN由NODE B和无线网络控制器（RNC） 构成，NODE B相当于GSM BTS，RNC相当于GSM BSC。3g由核心网(CN)、UMTS 陆地无线接入网(UTRAN)、用户设备(UE)三大部分组成，CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。UTRAN 分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN 的接口，实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和网络控制信息的处理和传送；无线相关部分处理与UE 的无线接入(用户信息传送、无线信道控制、资源管理等)。UE 主要完成无线接入、信息处理等。 Node B：无线收发信机。主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码、还包括基带信号和射频信号的转化。
5.Lub：逻辑单元块 6.RNC：无线网络控制器是3G网络的一个关键网元。它是接入网的组成 部分，用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。 7.Lu：逻辑单元(LU)连接陆地无线接入网（UTRAN）和CN(核心网) 8.Lur：用于呼叫切换的RNC到RNC连接，通常通过OC-3链路实现。 https://www.doczj.com/doc/3210607464.html,：核心网将业务提供者与接入网，或者，将接入网与其他接入网连 接在一起的网络。通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。10.Msc: 移动交换中心。核心网CS域功能节点。MSC/VLR的主要功能是提 供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。 11.VLR: 拜访位置寄存器, VLR动态地保存着进入其控制区域内的移动用户 的相关数据，如位置区信息及补充业务参数等，并为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户归属的HLR中获取并保存用户数据，并在MSC处理用户的移动业务时向MSC提供必要的用户数据。VLR一般都与MSC在一起综合实现。 12.HLR: 归属位置寄存器, 存放着所有归属用户的信息，如用户的有关号 码（IMSI和MSISDN）、用户类别、漫游能力、签约业务和补充业务等。 此外，HLR还存储着每个归属用户有关的动态数据信息，如用户当前漫游所在的MSC/VLR地址（即位置信息）和分配给用户的补充业务。13.AUC是GSM系统的安全性管理单元，存储用以保护移动用户通信不受 侵犯的必要信息。AUC一般与HLR合置在一起，在HLR/AUC内部，AUC 数据作为部分数据表存在。 14.OMC：操作维护中心。包括设备管理系统和网络管理系统。设备管理系
WＣＤＭＡ是目前全球两种主要的第３代移动通信体制之一，是未来移动通信的发展趋势。 目前，ＷＣＤＭＡ系统标准规范的制订者—３ＧＰＰ正在紧锣密鼓地制订其商用化的规范。全球各大通信设备制造商、研究机构和高等院校等都在投入大量的人力物力对其进行研究，以便在未来的竞争中占有一席之地。世界著名电信公司如Ｅｒｉｃｓ-ｓｏｎ、ＤｏＣｏＭｏ等都斥巨资开发了实验系统，在２００２年左右将会推出商用系统。中国对ＷＣＤＭＡ的研究始于１９９８年中国评估组（ＣｈＥＧ）对ＩＭＴ－２０００的几种体制的评估。 此后，一些高校、研究机构和公司投入到对ＷＣＤＭＡ的研究中。 １ＷＣＤＭＡ系统结构 ＷＣＤＭＡ系统由核心网（ＣＮ）、无线接入网（ＵＴＲＡＮ）和用户装置（ＵＥ）３ 部分组成。 ＣＮ与ＵＴＲＡＮ的接口定义为Ｉｕ接口，ＵＴＲＡＮ与ＵＥ的接口定义为Ｕｕ接口。 １．１通用协议结构 Ｕｕ和Ｉｕ接口协议分为两部分?押 用户平面协议 这些协议是实现真正的无线接入承载业务的协议。 控制平面协议 这些协议是用于在移动终端和网络间在不同的方面（包括请求业务、控制不同的传输资源和切换等）控制无线接入承载和连接，还包括非接入层（ＮＡＳ）的透明传输机制。 １．２ＵＴＲＡＮ结构 ＵＴＲＡＮ包括许多通过Ｉｕ接口连接到ＣＮ的无线网络子系统（ＲＮＳ）。一个ＲＮＳ包括一个无线网络控制器（ＲＮＣ）和一个或多个ＮｏｄｅＢ。ＮｏｄｅＢ通过Ｉｕｂ接口连接到ＲＮＣ上，它支持ＦＤＤ模式、ＴＤＤ模式或双模。ＮｏｄｅＢ包括一个或多 个小区。 ＲＮＣ负责决定ＵＥ的切换，它具有合并／分离功能，用以支持在不同ＮｏｄｅＢ之间的宏分集。ＵＴＲＡＮ内部，ＲＮＳｓ中的ＲＮＣｓ能通过Ｉｕｒ接口交互信息，Ｉｕ接口和Ｉｕｒ接口是逻辑接口。Ｉｕｒ接口可以是ＲＮＣ之间物理的直接相连或通过适当的 传输网络实现。 １．３ＵＴＲＡＮ功能 ＵＴＲＡＮ的功能如下： 系统接入控制功能包括：接入控制、拥塞控制、系统信息广播、无线信道加密和解密。 移动性功能包括：切换、ＳＲＮＳ重布置。 无线资源管理和控制包括：无线资源配置和操作、无线环境调查、宏分集控制、无线承载控制、无线协议功能、ＲＦ功控、ＲＦ功率设置、无线信道编码和译码、随机接入检测和处 理。 ２ＷＣＤＭＡＵＴＲＡＮ接口协议 ＷＣＤＭＡＵＴＲＡＮ主要涉及Ｕｕ、Ｉｕｂ、Ｉｕｒ和Ｉｕ这４个接口。
第1章WCDMA系统概述 1.1 移动通信的发展 现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于预商用阶 段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行。 第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。时间是上世纪七十年代中期至八十年代中 期。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七 十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大 大提高了系统容量。 第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统 TACS，以及NMT和NTT等。AMPS（先进的移动电话系统）使用模拟蜂窝 传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS （总接入通信系统）使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日 本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。 第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每 隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。其主要弊端有： (1) 频谱利用率低 (2) 业务种类有限 (3) 无高速数据业务 (4) 保密性差，易被窃听和盗号 (5) 设备成本高 (6) 体积大，重量大 为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而 生，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年 代中期开始。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系 统、IS-95和欧洲的GSM系统。 GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA 标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz 频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和 TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。 DAMPS （先进的数字移动电话系统）也称IS-54（北美数字蜂窝），使用 800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA 多址方式。
2008-04-08 12:26 WCDMA是3G三种主流标准的一种。WCDMA系统可以分为无线接入和网络结构两部分，本文介绍其网络结构部分。WCDMA网络结构可分为无线接入网和核心网两部分，本文首先重点阐述了无线接入网的结构，对Iu、Iur、Iub接口协议模型进行了分析；接着对R99的核心网和全IP的核心网结构和相关功能实体进行了概述。 引言 WCDMA是目前全球三种主要的第三代移动通信体制之一，是未来移动通信的发展趋势。WCDMA系统是IMT-2000家族的一员，它由CN（核心网）、UTRAN（UMTS陆地无线接入网）和UE（用户装置）组成。UTRAN 和UE采用WCDMA无线接入技术。WCDMA网络在设计时遵循以下原则：无线接入网与核心网功能尽量分离。即对无线资源的管理功能集中在无线接入网完成，而与业务和应用相关功能在核心网执行。无线接入网是连接移动用户和核心网的桥梁和纽带。其满足以下目标： -允许用户广泛访问电信业务，包括一些现在还没定义的业务，象多媒体和高速率数据业务。 -方便的提供与固定网络相似的高质量的业务（特别是话音质量）。 -方便的提供小的、容易使用的、低价的终端，它要有长的通话和待机时间。 - 提供网络资源有效的使用方法（特别是无线频谱）。 目前，WCDMA系统标准的R99版本已经基本稳定，其R4、R5和R6版本还在紧锣密鼓的制订中。WCDMA系统的网络结构如图1所示。 图1 WCDMA系统结构 WCDMA系统由三部分CN（核心网）、UTRAN（无线接入网）和UE（用户装置）组成。
CN与UTRAN的接口定义为Iu接口，UTRAN与UE的接口定义为Uu接口。 本文将重点阐述WCDMA系统的网络结构。其网络结构的基本特点是核心网从GSM的核心网逐步演进和过渡；而无线接入网则是革命性的变化，完全不同于GSM的无线接入网；而业务是完全兼容GSM的业务，体现了业务的连续性。 无线接入网 UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的RNS。一个RNS包括一个RNC和一个或多个Node B。Node B通过Iub接口连接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或双模。Node B 包括一个或多个小区。 UTRAN内部，RNSs中的RNCs能通过Iur接口交互信息, Iu接口和Iur接口是逻辑接口。Iur接口可以是RNC之间物理的直接相连或通过适当的传输网络实现。UTRAN结构如图2所示。 图2 UTRAN结构 Iu、Iur、Iub接口分别为CN与RNC、RNC与RNC、RNC与Node B之间的接口。图3所示为ＵＴＲＡＮ接口通用协议模型。此结构依据层间和平面间相互独立原则而建立。
WCDMA移动通信系统基本知识介绍技术研发部毕猛 内容提要 1. WCDMA导论 2. 物理层 3. 移动性管理 4.无线资源管理 Section 1 W-CDMA 导论 主要内容 多址接入及双工技术 WCDMA新特点 WCDMA与GSM的主要区别 业务分类 UMTS系统结构 DS-CDMA 码字 Rake接收机 发射分集 频率
时间功率 频率 时间功率 频率时间功率FDMA TDMA CDMA 通信系统中有三种多址接入技术:?频分多址Fre ?时分多址Fre+Ts ?码分多址Fre+Code 多址接入 双工间隔:190MHz FDD 时间 频率 功率 5 MHz 5 MHz 码复用& 频分双工UL DL UMTS 用户1 UMTS 用户2 时间
频率 功率 TDD 5 MHz DL UL DL 码复用&时分双工 DL 666.67 μs UL UMTS 用户2UMTS 用户1 W-CDMA: FDD or TDD 双工技术 WCDMA的新特点 WCDMA的新特点 9提供高速的数据速率,最高可达到2Mbps,将来如果采用HSDPA将提高到8~10Mbps(甚至到20Mbps,如果采用MIMO 天线技术。 9可变比特速率。(可变扩频因子 9采用异步方式,无需GPS精确定时,方便室内规划。 9支持上、下行不对称的业务,如视频点播和网页浏览,下 行业务远大于上行业务。
9更高的频谱利用率,频率复用度为1。 91500Hz的快速功率控制,更好地克服快衰落的影响。 0.5、1、1.5、2 dB (可变 功率控制步长1500Hz 功率控制频率软切换,更软切换,硬切换切换 666.7us 时隙长10ms (包含15个时隙帧长2Mbps (for Release99&Release4最大业务速率 3.84Mcps 码片速率上行BPSK ,下行QPSK 调制方式分组和电路交换数据类型Node B :-121dBm ,MS :-117dBm (BER 为10-3接收机灵敏度Rake 接收机 接收机异步方式同步方式卷积编码,Turbo 编码(对高速业务信道编码8种速率的AMR 编码(4.75~12.2kbps语音编码 4.4~5.2MHz 载波间隔1 频率复用度2×5MHz 最小频率需求上行:1920~1980MHz,下行:2110~2170MHz 规划频段频率栅格与定标频率 WCDMA 的主要参数 语音和低速数据业务(理论最大171.2kbps ,实际几十kbps AMR 语音(4.75~12.2kbps、CS64kbps 、最大2Mbps 的分组数据业务。 业务 硬容量,不受覆盖和干扰的影响软容量,受覆盖和干扰影响
W C D M A系统网络结构 图 Last revision on 21 December 2020
WCDMA系统网络结构图 1.Uu:和(陆地无线接入网)之间的接口,用户终端。 2.UE: 3G网络中，用户终端就叫做UE包含手机，智能终端，多媒体设备，流媒 体设备等。 3.ME: 4.：陆地无线接入网。UTRAN由NODE B和无线网络控制器（RNC）构成，NODE B 相当于GSM BTS，RNC相当于GSM BSC。3g由核心网(CN)、UMTS 陆地无线接入网(UTRAN)、用户设备(UE)三大部分组成，CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。UTRAN分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN 的接口，实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和信息的处理和传送；无线相关部分处理与UE 的无线接入(用户信息传送、控制、资源管理等)。UE 主要完成无线接入、信息处理等。 Node B：无线收发信机。主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码、还包括基带信号和射频信号的转化。 5.Lub：逻辑单元块 6.RNC：无线网络控制器是3G网络的一个关键网元。它是接入网的组成部分， 用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。 7.Lu：逻辑单元(LU)连接陆地无线接入网（）和CN(核心网) 8.Lur：用于呼叫切换的RNC到RNC连接，通常通过OC-3链路实现。 https://www.doczj.com/doc/3210607464.html,：核心网将业务提供者与接入网，或者，将接入网与其他接入网连接在一 起的网络。通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。 10.Msc: 移动交换中心。核心网CS域功能节点。MSC/VLR的主要功能是提供CS
WCDMA系统网络结构图 2. UE: 3G网络中，用户终端就叫做UE包含手机，智能终端，多媒体设备， 流媒体设备等。 3. ME: 4. UTRAN :陆地无线接入网。UTRAN由NODE B和无线网络控制器（RNQ 构 成，NODE B相当于GSM BTSRNC相当于GSM BSC3g由核心网（CN）、UMTS陆地无线接入网（UTRAN）用户设备（UE）三大部分组成，CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。UTRAN 分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN的接口，实现向用户提供QOS保证的信息处理和传送以及用户和网络控制信息的处理和 传送；无线相关部分处理与UE的无线接入（用户信息传送、无线信道控制、资源管理等）。UE主要完成无线接入、信息处理等。 Node B:无线收发信机。主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、 信道解码、还包括基带信号和射频信号的转化
5. Lub:逻辑单元块 6. RNC:无线网络控制器是3G网络的一个关键网元。它是接入网的组成部分， 用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。 7. Lu：逻辑单元（LU）连接陆地无线接入网（UTRAN）和CN（核心网） 8. Lur:用于呼叫切换的RNC到RNC连接，通常通过0C-3链路实现。 9. CN:核心网将业务提供者与接入网，或者，将接入网与其他接入网连接在一起 的网络。通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。 10. Msc:移动交换中心。核心网CS域功能节点。MSC/VLR的主要功能是提供 CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。 11. VLR:拜访位置寄存器，VLR动态地保存着进入其控制区域内的移动用户的相 关数据，如位置区信息及补充业务参数等，并为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户归属的HLR中获取并保存用户数据，并在MSC处理用户的移动业务时向MSC提供必要的用户数据。 VLR—般都与MSC在一起综合实现。 12. HLR: 归属位置寄存器, 存放着所有归属用户的信息，如用户的有关号 码（IMSI和MSISDN、用户类别、漫游能力、签约业务和补充业务等。此外，HLR还存储着每个归属用户有关的动态数据信息，如用户当前漫游所在的MSC/VLR地址（即位置信息）和分配给用户的补充业务。 13. AUC是GSM系统的安全性管理单元，存储用以保护移动用户通信不受 侵犯的必要信息。AUC一般与HLR合置在一起，在HLR/AUC内部，AUC 数据作为部分数据表存在。
第1章 WCDMA系统概述 1.1 移动通信的发展 现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于预商用阶 段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行。 第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。时间是上世纪七十年代中期至八十年代中 期。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七 十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大 大提高了系统容量。 第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统 TACS，以及NMT和NTT等。AMPS（先进的移动电话系统）使用模拟蜂窝 传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS （总接入通信系统）使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日 本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。 第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每 隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。其主要弊端有： (1) 频谱利用率低 (2) 业务种类有限 (3) 无高速数据业务 (4) 保密性差，易被窃听和盗号 (5) 设备成本高 (6) 体积大，重量大 为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而 生，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年 代中期开始。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系 统、IS-95和欧洲的GSM系统。 GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA 标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz 频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和 TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。
WCDMA技术简介 一．通信系统概述 第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期，1978年美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统AMPS，建成了蜂窝式移动通信系统。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念，蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。 第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统（先进移动电话系统）和后来的改进型系统TACS （总接入通信系统）等。AMPS使用800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛，使用TACS使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。 第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用FDMA 模拟制式，语音信号为模拟调制，每隔30kHz/25kHz一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来： (1)频谱利用率低 (2) 业务种类有限 (3) 无高速数据业务 (4) 保密性差易被窃听和盗号 (5) 设备成本高 (6) 体积大重量大 第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS-95和欧洲的GSM系统。GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的，支持64kbit/s的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带200kHz ，GSM标准体制较为完善，技术相对成熟，不足之处是相对于模拟系统其容量增加不多，仅仅为模拟系统的两倍左右，无法和模拟系统兼容。 DAMPS（先进的数字移动电话系统）也称IS-54（北美数字蜂窝），使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，使用TDMA多址方式。 IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，使用CDMA多址方式，已成为美国PCS 个人通信系统网的首选技术。 由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B。 CDMA系统容量大。相当于模拟系统的10~20倍，与模拟系统的兼容性好。美国、韩国、香港等地已经开通了窄带CDMA系统，对用户提供服务。由于窄带CDMA技术比GSM成熟晚等原因，使得其在世界范围内的应用远不及GSM ，国内有北京、上海、广州、西安四地的窄带CDMA系统在运行。但从发展前景看，由于自有的技术优势，CDMA技术已经成为第三代移动通信的核心技术。 移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多媒体通信有了迅猛的发展势头，所以第三代移动通信的目标就是宽带多媒体通信。 第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进
WCDMA WCDMA全名是WidebandCDMA，中文译名为“宽带分码多工存取”，它可支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率，在高速移动的状态，可提供384Kbps的传输速率，在低速或是室内环境下，则可提供高达2Mbps 的传输速率。而GSM系统目前只能传送9.6Kbps，固定线路Modem也只是56Kbps的速率，由此可见WCDMA 是无线的宽带通讯。在同一些传输通道中，它还可以提供电路交换和分包交换的服务，因此，消费者可以同时利用交换方式接听电话，然后以分包交换方式访问因特网，这样的技术可以提高移动电话的使用效率，使得我们可以超过越在同一时间只能做语音或数据传输的服务的限制。 W-CDMA（宽带码分多址）是一个ITU(国际电信联盟)标准，它是从码分多址（CDMA）演变来的，从官方看被认为是IMT-2000的直接扩展，与现在市场上通常提供的技术相比，它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz.基于Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。W-CDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。输入信号先被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频，而W-CDMA使用的则是一个5MHz宽度 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access )：WCDMA源于欧洲和日本几种技术的融合。WCDMA采用直扩（MC）模式，载波带宽为5MHz，数据传送可达到每秒2Mbit（室内）及384Kbps（移动空间）。它采用MC FDD双工模式，与GSM网络有良好的兼容性和互操作性。作为一项新技术，它在技术成熟性方面不及CDMA2000，但其优势在于GSM的广泛采用能为其升级带来方便。因此，近段时间也倍受各大厂商的青睐。