第6讲3G移动通信系统概述

第6讲第三代移动通信系统（3G）解析TD-SCDMA物理层结构学习情境一2009年，中国步入3G通信时代。那么，你对3G有哪些了解？G3又是什么呢？TD作为我国自主研发的3G标准，其技术原理与特点是怎样的？你能够说出TD系统一次成功的通信需要经历哪些过程吗？情境引入要回答以上问题，你需要了解移动通信的演进过程和各系统的特点，了解3G可以提供哪些业务；熟悉3G网络结构及组成；理解码分多址技术在TD-SCDMA系统中的应用；掌握TD-SCDMA系统中信道的类型、结构和作用，从而正确的理解手机从开机到通话过程中所涉及的物理过程。这些内容也是一名TD－SCDMA移动通信工程师必须具备的理论知识。情境引入任务1认识3G移动通信系统2009年1月7日，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通分别发放了基于TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA技术制式的3G牌照，中国正式进入了三大运营商三足鼎立的3G时代。任务1认识3G移动通信系统作为移动用户，你了解移动通信的发展历程吗？你现在所使用的是哪个运营商的哪个技术标准？你能谈谈2G存在哪些不足吗？3G能够提供哪些新业务，给我们的生活带来了哪些改变？对于三大运营商的三种3G品牌，你会选择哪种？为什么？你知道3G网络结构是怎样组成的吗？任务1认识3G和G3网络内容1：移动通信的发展历程内容2:3G主要业务及特点内容3:3G三大主流标准对比内容4:3G网络结构AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术第二代90年代数字需求驱动GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC数字技术语音业务第三代IMT-2000WCDMACDMA2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA移动通信的发展历程1980s，第一代移动通信系统，1983年美国的AMPS，1980年北欧的NMT，1985年英国TACS系统1979年日本的NAMTS等WIMAX第二代移动通信系统－GSM蜂窝的概念每载波带宽:200kHz基本物理层技术复用方式:TDMA+FDMA每载波8个时隙网络功能电路交换硬切换2.5G:GPRS2.75G:EDGE/EGPRS一对信道200kHz带宽/每载波时间频率上行下行890915935960MHz第二代移动通信系统－GSMFrequencyPowerTimeFDMA/TDMA第二代数字移动通信系统的优点频谱利用率，系统容量大。用户能获得多种服务（以话音业务为主，并提供低速率以电路型为主的数据业务）。能自动漫游。话音质量比第一代好。保密性好。可以与ISDN、PSTN等网络互连。第二代数字移动通信系统的不足频带太窄，不能提供如高速数据、慢速图像与电视图像等的各种宽带信息业务；如使用GSM手机上网，理论上只能达到9.6k的上网速度。无线频率资源紧张，抗干扰抗衰落能力不强，系统容量不能满足需要；频率利用率低，切换容易掉话；不同系统彼此间不能兼容，使用的频率也不一样，全球漫游比较困难；(GSM虽然号称“全球通”，实际未能实现真正的全球漫游，尤其是在移动电话用户较多的国家如美国、日本均未得到大规模的应用)。第三代移动通信系统国际电信联盟（ITU）将该系统正式命名为国际移动通信2000（IMT-2000,InternationalMobileTelecommunicationsintheyear2000）。欧洲电信标准协会（ETSI）称其为通用移动通信系统（UMTS,UniversalMobileTelecommunicationSystem）。任务1认识3G和G3网络内容1：移动通信的发展历程内容2:3G主要业务及特点内容3:3G三大主流标准对比内容4:3G网络结构第三代移动通信系统特点具有全球标准使用全球公共频带具有全球使用的小型终端具有全球漫游能力从媒体（Media）→多媒体（Multi-media）微蜂窝结构提高改良的频率使用效率具有易于向下一代系统发展的灵活性具有高速的分级数据速率IMT-2000无线传输业务速率要求在固定位置环境下能达到2Mbps对步行用户能达到384kbps对车载用户能达到144kbps第三代移动通信系统的主要业务3G就是出租车里的视频会议；3G就是你坐火车也不会错过的肥皂剧；3G就是从现场发回总部供分析用的图像；3G就是与朋友共享你在摩洛哥的美妙假期。3G的业务应用－会话型业务语音业务和可视电话3G的业务应用－后台类业务图铃下载数据下载E_mail收发3G的业务应用－流媒体业务交通监控手机电视视频点播(VOD)3G的业务应用－交互类业务在线游戏定位业务(LCS)网页浏览3G应用业务畅想旺财要去约会旺财的约会1视频通信约MMHi…Hi…旺财的约会2位置业务引路线带你去个新地方哪里我也不知道只要按照指示走既快又准真方便旺财的约会3手机支付解困难糟糕！时间刚到5点半，现金只剩5毛5。烛光晚餐怎么办，还好手机可支付！旺财的约会圆满结束3G你好我好他也好！旺财追到了MM商家赚了钱电信服务商收服务费电信运营商收使用费任务1认识3G和G3网络内容1：移动通信的发展历程内容2:3G主要业务及特点内容3:3G三大主流标准对比内容4:3G网络结构任务1认识3G和G3网络内容1：移动通信的发展历程内容2:3G主要业务及特点内容3:3G三大主流标准对比内容4:3G网络结构3G三种主流技术对比三种主流技术：WCDMACDMA2000TD-SCDMA3G三种主流技术对比技术名称WCDMAcdma2000空中接口WCDMAcdma2000,兼容IS95双工方式FDDFDD频带宽度5M1.25M×n(n=1,3,6)码片速率3.84Mc/s(1.2288×n)Mc/s同步要求同步/异步GPS同步继承基础GSM窄带CDMA采用地区欧洲、日本北美、韩国商用试验20012000核心网GSMMAPANSI-41GSMTD-SCDMAGSMMAPTD-SCDMA中国2008TDD1.6M1.28Mc/s同步(GPS或其他方式)3G三种主流技术对比W-CDMA具有先天的市场优势;CDMA2000建设成本低廉;TD-SCDMA技术新、市场吸引力大。TD-SCDMA的优势TD－SCDMA的系统容量大大高于另外两种标准，特别适合于大城市等高业务密度区域。可以动态调整上下行数据传输速率，特别适合处理上下行不对称的Internet型数据业务。运营成本方面，由于采用了智能天线等新技术，TD－SCDMA基站大大降低了发射功率，可以降低产品成本和系统运营成本，使得最终用户的资费下降成为可能。无需成对频率，灵活有效地利用现有的频率资源。2G向3G演进CdmaOneIS-95-ACDMA20001XCDMA20001xEV-DO/DVCdmaOneIS-95-BCDMA20003XGSM新运营商GPRSEDGEW-CDMATD-SCDMAHSDPA2G2.5G2.75G3G7-14.4Kbps·Voice·14.4kbps·CSD&PD·HighCapacityVoice·153kbpsPacket·Rel.A-307kbps·2.4MbpsPacket·??·??·Voice·9.6kbpsCSD·Voice·64kbpsPacket·384kbpsPacket·144kbpsPacket·HighCapacityVoice·153kbpsPacket1995199920002001/2/32002/3/42005/657-155Kbps144-384Kbps2Mbps10Mbps+中国2G向3G演进电信CDMA网络也可平滑过渡至CDMA2000联通WCDMA基于GSM核心网，平滑过渡，有良好的网络兼容性移动TD须单独建网，目前中移动推GSM与TD网共享使用任务1认识3G和G3网络内容1：移动通信的发展历程内容2:3G主要业务及特点内容3:3G三大主流标准对比内容4:3G网络结构UMTS网络结构UMTS系统由用户设备（UserEquipment，UE）域、无线接入网（RAN）域和核心网（CN）域组成。UTRAN基本结构SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIurIubIubIubIubUEUuUTRAN由基站控制器RNC和基站NodeB组成。UTRAN基本结构SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIurIubIubIubIubUEUuCN通过Iu接口与UTRAN的RNC相连。其中Iu接口又被分为连接到电路交换域的Iu-CS，分组交换域的Iu-PS，广播控制域的Iu-BC。UTRAN基本结构无线网络控制器（RNC）：无线网络控制器（RNC）是UTRAN的交换和控制元素，RNC位于Iub和Iu接口之间；RNC的整个功能可以分为两部分：UTRAN无线资源管理（RadioResourceManagement，RRM）和控制功能。UTRAN基本结构基站（NodeB）：UTRAN地面接口SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIurIubIubIubIubUEUuUTRAN地面接口SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIurIubIubIubIubUEUuIu接口是连接UTRAN和CN的接口，也可以把它看成是RNS和核心网之间的一个参考点。它将系统分成用于无线通信的UTRAN和负责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。结构：一个CN可以和几个RNC相连，而任何一个RNC和CN之间的Iu接口可以分成三个域：电路交换域（Iu-CS）、分组交换域（Iu-PS）和广播域（Iu-BC），它们有各自的协议模型。功能：Iu接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制Iu接口上的数据传递等。UTRAN地面接口SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIurIubIubIubIubUEUuUTRAN地面接口SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIurIubIubIubIubUEUuIub接口是RNC和NodeB之间的接口，完成RNC和NodeB之间的用户数据传送、用户数据及信令的处理和NodeB逻辑上的O&M等。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。功能：管理Iub接口的传输资源、NodeB逻辑操作维护、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道控制、公共信道控制和定时以及同步管理。UTRAN地面接口SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIubIubIubIubUEUuIurUTRAN地面接口SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIubIubIubIubUEUuIur接口是两个RNC之间的逻辑接口，用来传送RNC之间的控制信令和用户数据。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。功能：Iur口是Iub口的延伸。它支持基本的RNC之间的移动性、支持公共信道业务、支持专用信道业务和支持系统管理过程。Iur核心网的基本结构核心网从逻辑上分为：电路交换域（CircuitSwitching，CS）分组交换域（PacketSwitching，PS）UMTSR99网络结构R99核心网络－功能实体核心网络分为CS域和PS域。CS域以原有的GSM网络为基础，PS域以原有的GPRS网络为基础。CS域：用于向用户提供电路型业务的连接，实现方式包括TDM方式和ATM方式。它包括MSC/VLR、GMSC等交换实体以及用于与其它网络互通的IWF实体等。PS域：用于向用户提供分组型业务的连接，实现方式为IP包分组方式。它包括SGSN、GGSN以及与其它PLMN互连的BG等网络实体。UMTSR4网络结构R4核心网络－功能实体MSCServer：完成呼叫控制、移动性管理、用户业务数据和CAME