3G移动通信系统与技术解析.ppt

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1、 3G移动通信系统与技术一、移动通信的概述二、通信技术基础三、CDMA移动通信基础四、WCDMA五、CDMA2000六、TD-SCDMA一、移动通信系统的概要1、3G移动通信系统：(1)3G移动通信系统概述（IMT-2000）：在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主,并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统亦即未来移动通信系统，是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最选进的移动通信系统。第三代移动通信系统一个突出特色就是，要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点，与任何人，用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输

2、。(2)基本特征：（1）具有全球范围设计的，与固定网络业务及用户互连，无线接口的类型尽可能少和高度兼容性；（2）具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性；（3）具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能；（4）具有在2GHz左右的高效频谱利用率，且能最大程度地利用有限带宽；（5）移动终端可连接地面网和卫星网，可移动使用和固定使用，可与卫星业务共存和互连；（6）能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务；（7）支持分层小区结构，也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接；（8）语音只占移

3、动通信业务的一部分，大部分业务是非话数据和视频信息；（9）一个共用的基础设施，可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司；（10）具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数，而不是以距离为收费参数的新收费机制。(3)特点是：综合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动卫星、个人通信等各类移动通信功能，提供了与固定电信网络兼容的高质量业务，支持低速率话音和数据业务，以及不对称数据传输。3g移动通信系统概述为可以实现移动性、交互性和分布式三大业务，是一个通过微微小区，到微小区，到宏小区，直到“随时随地”连接的全球性卫星网络 2、常见的移动通信系统移动通信系统的主要分类：（1）

4、蜂窝系统：蜂窝系统也叫“小区制”系统。是将所有要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在110km左右。在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。并可通过小区分裂进一步提高系统容量。这种系统由移动业务交换中心（MSC）、基站（BS）设备及移动台（MS）（用户设备）以及交换中心至基站的传输线组成，如下图所示。目前在我国运行的900MHz 第一代移动通信系统（TACS）模拟系统和第二代移动通信系统（GSM）数字系统都属于这一类。（2）集群系统：集群调度移动通信系统属于调度系统 的专用通信网。这种系统一般由控制中心、总调度台、分调度台、基地台及移动台组成。（3）卫星通信系

5、统：卫星移动通信系统：卫星移动通信系统是利用卫星中继，在海 上、空中和地形复杂而人口稀疏的地区中实现移动通信具有独特的优越性，很早就引起人们的注意。最近十年来，以手持机为移动终端的非同步卫星移动通信系统已涌现出多种设计及实施方案。（4）、分组无线网：无线LAN/WAN是无线通信的一个重要领域。IEEE802.11、802.11a/802.11b以及802.11g等标准已相继出台，为无线局域网提供了完整的解决方案和标准。随着需求的增长和技术的发展,无线局域网的应用越来越广,它的作用不再局限于有线网络的补充和扩展,已经成为计算机网络的一个重要组成部分。技术是目前国内外无线通信和计算机网络领域的一大

6、热点,并且正在成为一个新的经济增长点,对技术的研究、开发和应用也正在国内兴起。（5）、无绳电话系统：无绳电话最初是应有线电话用户的需求而诞生 的，初期主要应用于家庭。这种无绳电话系统十分简单，只有一个与有线电话用户线相连接的基站和随身携带的手机，基站与手机之间利用无线电沟通。（6）、无线电传呼系统：无线电寻呼系统是一种单向通信系统，既可 作公用也可作专用，仅规模大小有差异而已。专用寻呼系统由用户交换机、寻呼控制中心、发射台及寻呼接收机组成。公用寻呼系统由与公用电话网相连接的无线寻呼控制中心、寻呼发射台及寻呼接收机组成。3、3G移动通信系统的发展史 第一代：模拟技术(1G)l一代模拟系统对应的接

7、入技术是频分多址技术FDMA，它仅能提供9.6kbits通信带宽。其典型系统，如美国的模拟电话系统AMPS、北欧的移动电话系统NMT、英国的全接入通信系统TACS等第二代：数字技术（2G）第二代窄带数字系统的接入技术主要有时分多址技术TDMA和码分多址技术CDMA两种，它可以提供9.628.8kbits的传输速率。其典型系统，如欧洲的全球移动通信系统GSM、北美的数字增强型系统IS-136、CDMAOneIS-95A、IS-95B、日本的个人数字蜂窝系统PDC等。与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统具有保密性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。无论是第一代还是第

8、二代，主要针对话音通信设计的，话音仍是当前和未来一段时间内移动通信市场的基石和主阵地。数字话音移动通信仍是移动通信的主流市场。特别对发展中国家而言，人们对通信的需求还主要集中在话音领域，所以，在未来几年中，第二代数字话音通信仍然是这些国家移动通信市场的重点和支柱。第三代：智能信号处理技术（3G）第三代移动通信分为三种制式：欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000和中国自主研发的TD-SCDMA。3G是第三代移动通信技术的简称（3rd-generation），特指能支持高速数据传输的一种蜂窝移动通讯技术。它能够同时传送声音(通话)及数据信息(电子邮件、即时通信等)，提供高速数据业务。3G诞生于2

9、000年5月，它是由国际电信联盟（ITU）统一制定的结果，一是欧洲和日本流行的WCDMA，二是美国流行的CDMA2000，这两种制式分别由第二代制式GSM和CDMA IS-95发展而来，三是我国自主提出的一种新制式TD-SCDMA。2009年1月7日，工业和信息化部批准发放第三代移动通信牌照，此举标志着我国正式进入了3G时代。3G移动通信系统3G业务丰富多彩二、通信技术基础通信系统基本框图移动信道特点ISO分层协议信源编码技术数字调制技术扩频通信技术数字通信系统的基本框图移动信道特点l衰落通常分为长期（慢）衰落：慢衰落是由于电波传播路径上遇到建筑物、树林等障碍物阻挡，在阻挡物的后面，形成的电波

10、阴影区。阴影区的信号场强较弱，当移动台在穿过阴影区时，就会造成接收信号场强中值的缓慢变化，发生阴影效应。阴影效应引起的衰落一般服从正态分布，这种衰落有时又称为正态（高斯）衰落l短期（快）衰落：短期（快）衰落是说移动台在移动时，接收信号除了其场强中值随位置和时间发生慢衰落外，信号的振幅在数个波长以内还有迅速的随机变化，其变化可以l达到数十分贝。ISO分层协议为了促进计算机网络的发展，国际标准化组织ISO于1977年成立了一个委员会，在现有网络的基础上，提出了不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构，称为开放系统互联模型（OSI参考，open system interconnection）信源

11、编码技术 主要是利用信源的统计特性，解决信源的相关性，去掉信源冗余信息，从而达到压缩信源输出的信息率，提高系统有效性的目的。第三代移动通信中的信源编码包括语音压缩编码、各类图像压缩编码及多媒体数据压缩编码。数字调制技术数字调制一般指调制信号是数字的，而载波是连续波的调制方式。调制的过程就是按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程。若正弦振荡的载波用Asin(2ft+)来表示，使其幅度A、频率f或相位 随调制信号而变化，从而就可在载波上进扩频通信技术扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉 为进入信息时代的三大高

12、技术通信传输方式。扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后 再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处 理，恢复原始信息数据。三、CDMA移动通信基础 CDMA技术是第三代移动通信关键技术，东南大学移动通信国家重点实验室自一九九三年开始从事CDMA移动通信系统理论及其实现技术的研究，是国内最早从事CDMA技术研究的单位之一，先后承担国家八六三CDMA移动通信方面的重大科技攻关项目七项，率先在国内研制出具有自主知识产权的IS-95 CDMA 移动台、IS-95 CDMA实验基站，实现了实验样机与商用CDMA设备无线互联互通。实验

13、室还成功开发了cdma2000-1x移动台及基站实验系统。目前，实验室CDMA课题组与东大通信技术有限责任公司共同开发研制 cdma2000-1x移动台及基站专用芯片。四、WCDMAWCDMA是一种由3GPP具体制定的，基于GSM MAP核心网，UTRAN（UMTS陆地无线接入网）为无线接口的第三代移动通信系统。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。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5

14、MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。五、CDMA2000CDMA2000(code division multiple access2000)也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。它采用多载波方式，载波带宽为1.25Mhz。cdma2000共分为两个阶段:第一阶段将提供每秒144kbit/s的数据传送率，而当数据速度加快到每秒2Mbit/s传送时，便是第二阶段。六、TD-SCDMATD-SCDMA(time-division synchronous code division multiple access)标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，是由我国信息产业部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出，与德国西门子公司联合开发。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。它采用TDD双工模式，载波带宽为1.6Mhz。