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第三代移动通信系统概述(一)

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第26章-物联网通信技术(曾宪武)LXX2014.7

第26章-物联网通信技术(曾宪武)LXX2014.7
GSM/UMTS用户终端等。 用户设备域可进一步分为移动设备 (ME)域和用户业务识别单元(USIM)域。 移动设备域的功能是完成无线传输和应用。 移动设备还 可以分为实体， 如完成无线传输和相关功能的移动终端(MT)， 包含端到端应用的终端设备(TE)。 其接口和功能与UMTS的接 入层和核心网结构有关， 而与用户无关。
2690 MHz。 以下是各种3G标准的相关参数及其在我国的频谱 分配情况。
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第26章 第三代移动通信系统
1. WCDMA
双工方式： FDD。
异步CDMA系统： 无GPS。 带宽： 5 MHz。 码片速率： 3.84 Mc/s。 中国联通频段： 1920~1980 MHz、 2110~2170 MHz（核心频段， 分别用 于上行和下行）； 1755~1785 MHz、 1850~1880 MHz（补充 频段， 分别用于上行和下行）。
同的无线接入环境， 用户则依靠用户业务识别单元接入相应
的UMTS网络。
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第26章 第三代移动通信系统
核心网域包括支持网络特征和通信业务的物理实体， 提
供包括用户位置信息的管理、 网络特性和业务的控制、 信令
和用户信息的传输机制等功能。 核心网域又可分为服务网域、 原籍网域和传输网域。 服务网域与接入网域相连接， 其功能是呼叫的寻路和将 用户数据与信息从源传输到目的。 它既和原籍网域联系以获 得和用户有关的数据与业务， 也和传输网域联系以获得与用 户有关的数据和业务。
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第26章 第三代移动通信系统
26.2.2 WCDMA系统的组成
WCDMA的系统组成如图26.2.3所示。 WCDMA系统由若
干逻辑网络元素构成。 逻辑网络元素可以按不同子网来划分， 也可以按功能来划分。 WCDMA逻辑网络元素按功能可以分成用户设备终端 (UE)、 无线接入网(RAN)和核心网(CN)。 RAN处理与无线通

第三代移动通信系统概述

第三代移动通信系统概述

主要网络设备： 主要网络设备：
UE： UE：移动设备 B:基站 Node B:基站 RNC:无线网络控制器 RNC:无线网络控制器 TRAU:码型变换 码型变换/ TRAU:码型变换/速率适配器 VLR:拜访位置寄存器 VLR:拜访位置寄存器 HLR:归属位置寄存器 HLR:归属位置寄存器 MSC:移动交换中心 MSC:移动交换中心 PSTN： PSTN：公共交换电话网络 SGSN:服务GPRS支持节点 服务GPRS SGSN:服务GPRS支持节点 Backbone:IP骨干网 IP Backbone:IP骨干网 GGSN：GSN网关 GGSN：GSN网关 GSN：SGSN与GGSN合称 GSN：SGSN与GGSN合称 GSN
2G和3G的业务速率对比 2G和3G的业务速率对比
3G业务所需带宽 3G业务所需带宽
3G提供的业务 3G提供的业务 视频会议 音乐/图像 音乐 图像 可视电话 Web浏览 Web浏览 电子商务 E-mail 语音 10kb/s 100kb/s 1Mb/s 比特速率 2Mb/s
IMT-2000的含义 IMT-2000的含义
3G关键技术 第三章 3G关键技术
1.多址技术 1.多址技术
1.多址技术－ 1.多址技术－Multiplex 多址技术
多址接入： 多址接入：不同用户共享通信网络资源的方式 FDMA：频分多址(Frequency Division Multiple Access) FDMA：频分多址(Frequency TDMA：时分多址(Time TDMA：时分多址(Time Division Multiple Access) CDMA：码分多址(Code CDMA：码分多址(Code Division Multiple Access) SDMA：空分多址(Space SDMA：空分多址(Space Division Multiple Access)

3G (第三代移动通信系统)

3G (第三代移动通信系统)
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６.２ ＷＣＤＭＡ （ＦＤＤ） 技术
对于ＴＤＤ方案，分配的频段为１９００～１９２０ＭＨｚ和２０１ ０～２０２５ＭＨｚ。一个确定的载波要同时用于上行链路和下行链路， 因此不需要载波间隔。ＷＣＤＭＡ具有以下特点：
（１）调制方式：上行为ＨＰＳＫ，下行为ＱＰＳＫ。 （２）解调方式：导频辅助的相干解调。 （３）接入方式：ＤＳ－ＣＤＭＡ方式。 （４）３种编码方式：在话音信道采用卷积码（Ｒ＝１／３，Ｋ＝９）
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６.２ ＷＣＤＭＡ （ＦＤＤ） 技术
１.无线网络控制器ＲＮＣ的主要功能 （１）提供寻呼、系统信息广播、切换、功率控制等基本的业务功能。 （２）电路域数据业务和分组域数据业务的承载。 （３）动态信道分配等信道分配的管理。 （４）移动台准予接入、小区切换、软容量等的控制管理。 （５）提供手持终端和遥控网管两种方式的配置、维护、告警和性能统
计等操作维护管理功能。 ２.ＮｏｄｅＢ （相当于基站，包括无线收发信机和基带处理部件）的
主要功能
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６.２ ＷＣＤＭＡ （ＦＤＤ） 技术
（１）扩频、调制和信道编码。 （２）解扩、解调和信道解码。 （３）射频信号处理。 （４）基带信号和射频信号的相互转换功能。 （５）接受无线网络控制器ＲＮＣ传输来的信号并加以处理。 ３.移动交换中心ＭＳＣ的主要功能 电路域的呼叫接续；电路域的移动性管理、电路域部分的鉴权和加密。 ４.分组业务支持节点ＳＧＳＮ的主要功能 移动台的分组业务的移动性管理、会话管理、路由转发、鉴权和加密等。
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６.２ ＷＣＤＭＡ （ＦＤＤ） 技术
控制信道包括： （１）广播控制信道（ＢＣＣＨ）：广播系统控制信息的下行链路信道。 （２）寻呼控制信道（ＰＣＣＨ）：传输寻呼信息的下行链路信道，用

第三代移动通信系统精品PPT课件

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本章提示
后3G（Beyond 3G）技术已显露端倪。由于人们希望能在移动 环境中数据传输速率更高，即从2Mbit/s提高到100Mbit/s，因此还 需要研究更高传输速率的调制技术、软件无线电技术、智能天线技 术和广带（Broad band）IP网络技术，这就是4G移动通信技术研究。
1.1 概述
3．智能天线技术
其特点在于以较低的代价换得无线覆盖范围、系统容量、业务质量、 抗阻塞和掉话等性能的显著提高。
二、 第三代移动通信新技术
4．多用户检测
多用户检测的基本思想是把所有用户的信号都当做有用信号，而不 是当做干扰信号。
考虑到复杂度及成本等的原因，多用户检测主要围绕基站进行。
二、 第三代移动通信新技术
二、 第三代移动通信新技术
1．高效信道编译码技术
在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Turbo码两种纠错编码。 在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用Turbo码以利于其
优异的纠错性能；考虑到Turbo码译码的复杂度、时延的原因，在语 音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码， 在其他逻辑信道中也使用卷积码。
1．IMT-2000的主要目标和要求
（3）提供高质量的多媒体业务 包括高质量的语音、可变速率的数据、高分辨率的图像等多种业务，实 现多种信息一体化。 （4）足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和服务 质量。
1．IMT-2000的主要目标和要求
为实现上述目标，ITU对无线传输技术提出了以下要求：
二、 第三代移Hale Waihona Puke 通信新技术2．软件无线电技术
基本思想： 高速模/数（A/D）和数/模（D/A）转换器尽可能靠天线处理，所有 基带信号处理都用软件方式替代硬件实施。

第三代移动通信系统综述

第三代移动通信系统综述

第三代移动通信系统综述周夕良Ξ(三峡大学职业技术学院电气工程系,湖北宜昌　443000)摘　要:本文对第三代移动通信系统(3G )的起源、发展及三个主流标准W CD MA 、cdma2000、T D -SCD M A 的技术特点作了介绍。

并分析了第三代移动通信系统将面临2G 和W LAN 、W iMAX 的双重竞争。

关键词:第三代移动通信系统;WC DM A ;cd ma2000;T D -SC DM A ;W iMAX 1.3G 的起源第三代移动通信(3r d G eneration M obile Communications :3G )系统是为多媒体通信设计的,开发第三代移动通信系统的工作始于“国际电信联盟”(IT U :International T elecommunica 2tions Union)下的世界无线电管理大会1992年会议,在此次会议中,2G H z 附近的频率被指定给第三代移动通信系统使用。

在IT U 中,第三代移动通信系统被称为I MT -2000(Interna 2tional M ob ile T elephony 2000)。

2000年5月,国际电联(IT U )在土耳其召开全会,经对I MT -2000无线接口技术标准的10个候选方案(如表1所示)的频谱效率、网络接口、Q oS 、技术复杂性、覆盖率、灵活性和设备体积等诸多方面的全面评估,正式确认了五种标准,分别是MS -CD M A 、DS -C DM A 、T D -CD 2MA 、SC -T DM A 和MC -T D M A ,这是一个以CDM A 技术为主体,兼顾T D MA 技术,包含FD D 和T D D 两种双工方式的多元化体系标准。

表1　正式向IT U 提交的候选RTT 方案序号提交者候选RTT 方案1日本ARIB W -C DM A2欧洲ES ASW-CD MA&SW-CT D M A3ICOICO RT T 4中国CATT T D -SCD MA5韩国TT A G l obal CD MA Ⅰ&Ⅱ,Satellite RT T6欧洲ET SI -DECT EP -DECT 7欧洲E TSI -UTRAUT RA8美国T LA UW C -136,cdma2000,WIMS W -CD MA 9美国T IP1-ATISW CD MA ΠNA 10IN M ARS ATH oriz ons2.3G 的三个主流标准IT U 制定IMT -2000的最初目标是建立一个能够提供高速数据接入的单一的、通用的和全球性的标准。

第三代移动通信系统

第三代移动通信系统
IMT-2000定义了3G系统的基本网络结构。其中包括：UIM-用户识别模块， MT-移动终端，RAN-无线接入网，CN-核心网。
UIM
家族成员的CN
UIM-MT接口
UNI无线接口 终端侧
RAN-CN接口 NNI网间接口 网络侧
第1.2节、3G的网络结构
第三代移动通信系统分为终端侧和网络侧两大部分。终端侧主要包括：用 户识别模块（UIM）和移动终端（MT）。网络侧主要包括：无线接入网 （RAN）和核心网（CN）。他们之间的接口关系如下。 UIM-MT接口：用户识别模块（UIM）和移动终端（MT）之间的接口 （终端设备的内部接口），MT只有插入了相应的UIM才能使用。 UNI无线接口：用户终端（MT）与无线接入网（RAN）之间的无线接 口，这是3G系统最重要的接口，体现了3G系统最显著的特征。不同的 3G标准之间的主要区别就体现在无线接口的无线传输技术上。 RAN-CN接口：无线接入网（RAN）与核心网（CN）之间的接口。 NNI网间接口：IMT-2000家族成员之间互连互通的网络-网络接口，这 是保证网络互通和移动台漫游的关键接口。
无线通信技术基础
内容介绍
第三代移动通信系统（3G）的概念是国际电信联盟（ITU）早在1985年 就提出来的。直到1997年，由于第二代移动通信系统的巨大成功，用户的高 速增长与有限的系统容量和业务类型之间的矛盾日渐明显，特别是用户对宽 带数据业务的需求急剧增加，促使第三代移动通信系统的标准化和系统研制 工作正式进入实质阶段。
IMT-2000后续的标准化主要集中在“IMT-2000增强”和“后IMT-2000系 统”的研究，目标是采用更加先进的技术达到更高的性能指标，其中包括： CDMA2000向1X EV-DO和1X EV-DV的演进、3G系统向全IP结构的演进、 高速下行分组接入协议（IPv6）、软件无线电、智能天线等等，还有扩展 频谱的规划、不同系统间的干扰分析、不同系统的共存方案等技术领域。

IMT-2000和CDMA-2000

第三代移动通信
第三代移动通信
一、概述 二、特点 三、分类 四、目标和要求 五、频带划分 六、第三代移动通信新技术 七、CDMA--2000的介绍
第三代移动通信 概述
第三代移动通信系统最早是由国际电信联盟于 1985年提出的，当时称为未来公众陆地移动通信系 统（FPLMTS），后改为IMT-2000 IMTIMT 2000，意指在2000年左 右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信 系统。
第三代移动通信 新技术
5．向全IP网过渡 （1）全IP网络可节约成本，提高可扩展性、灵活性和使网 络运作更有效率等；支持IPv6，解决IP地址的不足和移动IP。 （2）由于IP技术在移动通信中的引入，将改变移动通信的 业务模式和服务方式。 （3）基于移动IP技术，为用户快速、高效、方便地部署丰 富的应用服务成为可能
三种主要技术体制的对比情况
IMT-2000的主要目标和要求
IMT-2000的目标 目标有以下4个方面： 目标 （1）全球漫游，以低成本的多模手机来实现 （2）适应多种环境，采用多层小区结构，即微微蜂窝、微蜂窝、 宏蜂窝，将地面移动通信系统和卫星移动通信系统结合在一起， 与不同网络互通，提供无缝漫游和业务一致性，网络终端具有 多样性，并与第二代移动通信系统共存和互通，开放结 构，易于引入新技术 （3）能提供高质量的多媒体业务，包括高质量的语音、可变速 率的数据、高分辨率的图像等多种业务，实现多种信息一体化 （4）足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能 和服务质量
（3）交织、扰码与码元重复 同步信道、寻呼信息及补充信息进行块交织的跨度为20ms， 基本信道和专用控制信道块交织跨度为5ms或20ms。 5ms 20ms 寻呼信道、专用控制信道、基本信道和补充信道的交织器 输出序列要进行数据扰码，扰码速率与交织器输出的码元速率 有关。

第三代移动通信系统简介


WCDMA cdma2000 TD-SCDMA UWC-136 DECT
3GPP与3GPP2
• • 目前在ITU-R的WP8F和ITU-T的WP3/11分别进行 无线接口和核心网的研究工作 此外，成立了两个跨区域标准化组织联合体—第三 代伙伴项目3GPP(Third-Generation Partnership Project) : 3GPP —由欧洲ETSI、日本ARIB/TTC、美国 ANSI 下的T1P1、韩国TTA和中国CWTS构成 3GPP2 —由美国TIA、日本ARIB/TTC、韩国 TTA和中国CWTS构成
IMT-2000的特点
• 而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的 改进。它应能支持话音、分组数据及多媒体业务， 能根据需要提供带宽 • IMT-2000的特点是可提供多种业务，特别是含有 高比速分组数据(high-bit-rate packet data)的 多媒体业务。比如，无线Internet网页搜寻； Intranet数据/文件下载；可视电话会议；娱乐 （CD质量的语音图像，图片，游戏）；电子邮件； 电子商务；远程控制；远程监视等 • 对于第三代无线传输技术(RTT)提出了支持高速 多媒体业务 (高速移动环境：144Kbps，室外步 行环境：384Kbps，室内环境：2Mbps)
•ETSI -European Telecommunications Standard Institute •ARIB -Association of Radio Industries and Businesses (Japan) •TTC -Telecommunications Technology Committee (Japan) •TTA -Telecommunications Technology Association (Korea)

5-3第五章3G系统


一、第三代移动通信概述
• ITU 批准了5种IMT-2000标准，三个主流标准是 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。 • 日本NTT DoCoMo首先在2001年10月将WCDMA商 用，最大数据传输速率为384kbps。 • 韩国商用的是CDMA2000-1X，数据传输速率最高为 307.2kbps。 • 美国Sprint PCS开通了CDMA2000-1X系统。 • 英国沃达丰（Vodafone）公司在2003年开始提供3G 业务。 • 我国的3G运营牌照是2008年发布的，3个主流标准 在中国都有运营。
空中接口Uu
• UE通过Uu接口接入到UMTS系统的固定网络部分。
• 空中接口协议的作用是建立、重新配置和释放无线 承载业务。 • 空中接口分为3层：物理层L1、数据链路层L2和网络 层L3。
• 从C面看，L2层包括媒体接入层MAC和无线链路控 制层RLC。 • 从U面看还包含分组数据汇聚层PDCP协议和广播/多 播控制层BMC协议。网络层包含的协议层是无线资 源控制层RRC。
PHY
L1
三、TD-SCDMA系统
• TD-SCDMA是我国在国际上第一次提出的通信系统 性标准。 • TD-SCDMA标准的提出并成为世界广泛支持和承认 的国际标准，是我国电信发展史上的里程碑。 • TD-SCDMA采用TDD双工方式，系统融合了当今国 际领先的智能无线、同步CDMA和软件无线电等技术 。在频谱利用率、对业务支持的灵活性、频率灵活 性及成本等方面具有独特的优势。
第五章 第三代移动通信系统
概述
第五章 CDMA系统
一．第三代移动通信概述 二．WCDMA系统 三．TD-SCDMA系统
四．CDMA2000系统
一、第三代移动通信概述

第三代移动通信技术

3G通信是移动通信市场经历了第一代模拟技术的移动通信业务的引入，在第二代数字移动通信市场的蓬勃发展中被引入日程的。在当今Internet数据业务不断升温中，在固定接入速率(HDSL、ADSL、VDSL)不断提升的背景下，3G移动通信系统也看到了市场的曙光，益发为电信运营商、通信设备制造商和普通用户所关注。
1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话；
1996到1997年出现的第二代GSM、CDMA等数字制式手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接收电子邮件或网页；
其实，3G并不是2009年诞生的，早在2007年国外就已经产生3G了，而中国也于2008年成功开发出中国3G，下行速度峰值理论可达3.6Mbit/s（一说2.8Mbit/s），上行速度峰值也可达384kbit/s。不可能像网上说的每秒2G，当然，下一部电影也不可能瞬间完成。
2009年1月7日14:30，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张第三代移动通信(3G)牌照，此举标志着我国正式进入3G时代。 其中，批准：中国移动增加基于TD-SCDMA技术制式的3G牌照（TD-SCDMA为我国拥有自主产权的3G技术标准）；中国电信增加基于CDMA2000技术制式的3G牌照；中国联通增加了基于WCDMA技术制式的3G牌照。[3]
3G[1]与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、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，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及144kbps的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化)。
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第三代移动通信系统概述(一)
摘要：第三代移动通信系统目标主要是全球化、综合化和个人化,其主流制式有三种:欧洲和日本共同提出的WCDMA-FDD/TDD、以美国高通为代表提出的cdma2000和以中国大唐为代表提出的TD-SCDMA。

关键词：第三代移动通信3GIMT-2000WCDMA-FDD/TDDcdma2000TD-SCDMA经过多年的努力,第三代移动通信(3G)的建设已经指日可待,3G也已经从专家口中的一个术语,变为社会大众口中的一个常用词。

第一代移动通信系统{如AMPS和TACS等}是采用FDMA制式的模拟蜂窝系统,其主要缺点是频谱利用率低、系统容量小、业务种类有限,不能满足移动通信飞速发展的需要。

第二代移动通信系统(如采用TDMA制式的欧洲GSM/DCS1800,北美IS-54和采用CDMA制式的美国IS-95等)则是数字蜂窝系统。

虽然其容量和功能与第一代相比有了很大的提高,但其业务主要限于话音和低速率数据(9.6kb/s),远不能满足新业务和高传输速率的需要。

第三代移动通信系统简称3G系统,它最早是国际电联(ITU-R)于1985年提出的,当时命名为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)。

由于当时预期该系统在2000年使用,并工作在2000MHZ 频段,故于1996年正式改名为IMT-2000。

第三代移动通信系统大致目标是全球化、综合化和个人化。

全球化就是提供全球海陆空三维的无缝隙覆盖,支持全球漫游业务;综合化就是提供多种话音和非话音业务,特别是多媒体业务;个人化就是有足够的系统容量、强大的多种用户管理能力、高保密性能和服务质量。

一、IMT-2000的技术要求和提供的业务
1、IMT-2000的要求
为实现上述目标,对其无线传输技术提出了以下要求。

(1)高速传输以支持多媒体业务
①室内环境至少2Mbit/s;
②室外步行环境至少384kbit/s;
③室外车辆运动中至少144kbit/s。

(2)传输速率能够按需分配
(3)上下行连路能适应不对称需求
移动通信从第二代过渡到第三代的主要特征是网络必须有足够的频率,不仅能提供话音、低速率数据等业务,而且具有提供宽带数据业务的能力。

2、IMT-2000提供的业务
根据ITU的建议,IMT-2000提供的业务类型分为6种类型
(1)话音业务:上下行链路的信息速率都是16kbit/s,属电路交换,对称型业务。

(2)简单消息:是对应于短信息SMS的业务,它的数据速率为14kbit/s,属于分组交换。

(3)交换数据:属于电路交换业务,上下行数据速率都是64kbit/s。

(4)非对称的多媒体业务:包括中速多媒体业务,其下行数据速率为384kbit/s、上行为64kbit/s。

(5)高速多媒体业务:其下行数据速率为2000kbit/s,上行为128kbit/s。

(6)交互式多媒体业务:该业务为电路交换,是一种对称的多媒体业务,应用于高保真音响,可视会议,双向图像传输等。

3G的目标是支持尽可能广泛的业务,理论上,3G可为移动的终端提供384kbit/s或更高的速率,为静止的终端提供2.048Mbit/s的速率。

这种宽带容量能够提供现在2G网络不能实现的新型业务。

未来也许会出现一些现在无法想像的业务。

二、IMT-2000系统的组成
IMT-2000系统构成如图所示,它主要由四个功能子系统构成,即核心网(CN)、无线接入网(RAN)、移动台(MT)和用户识别模块(UIM)组成。

分别对应于GSM系统的交换子系统(NSS)、基站子系
统(BSS)移动台(MS)和SIM卡。

从图中可以看出,ITU定义了4个标准接口,如下所述。

(1)网络与网络接口(NNI):由于ITU在网络部分采用了“家族概念”,因而此接口是指不同家族成员之间的标准接口,是保证互通和漫游的关键接口。

(2)无线接入网与核心网之间的接口(RANCN),对应于GSM系统的A接口。

(3)无线接口(UNI)。