第7章3G和未来移动通信

第7章3G和未来移动通信系统第7章3G和未来移动通信系统7.1概述7.2软件无线电技术7.3无线传输技术7.4如何发展我国的第三代移动通信第7章3G和未来移动通信系统7.1概述（1）全球化。（2）多媒体化。（3）综合化。（4）智能化。（5）个人化。第7章3G和未来移动通信系统图7-1IMT-2000系统的营运环境微微小区各种业务需求卫星全球边远区域城市室内微小区宏小区第7章3G和未来移动通信系统7.1.1IMT-20001.功能结构图7-2IMT-2000系统的功能结构CCF通信控制平面无线资源控制平面TACAFBCAFMCFUIMFCCAFSACFACFADFBCFRLRCFLRDFSDFSRFSSFBCFMRRCRRCRFTRMRTR平面交互SCFTACF平面交互第7章3G和未来移动通信系统2.图7-3IMT-2000的系统结构框图MTFMTFMTF无线接入网络接口无线接口RTSFARTSFNRTT部分用户终端无线接入网络RBCFIMT-2000核心网络AF2IMT-2000MT-RTTAIMT-2000MT-RTTBIMT-2000MT-RTTN…IMT-2000RAN-RTTAIMT-2000RAN-RTTBIMT-2000RAN-RTTNRTAFARTAFBRTAFNRTSFBAFm…核心网络2核心网络1IWF1IWFm核心网络注：IMT2000组件；早期系统组件………核心网络m…第7章3G和未来移动通信系统对于无线接入网络，不论是IMT-2000系统还是现有系统,都可以看作是由下面两部分组成的：(1)无线载体通用功能（RBCF）——包括所有与采用的无线接入技术无关的控制和传输功能。在各种IMT-2000操作环境中，RBCF作为连接相对差错较少的宽带核心网络和各种差错较多的有限带宽无线传输技术的桥梁。(2)无线传输特殊功能（RTSF）——包括与无线技术有关的各项功能，它还可以进一步分为无线传输技术（RTT）和相关的无线传输适配功能（FTAF）。后者将不同的RTT与通用的接入模块联接起来。第7章3G和未来移动通信系统3.各种业务类型及特点(1)无线和无线的综合。(2)固定网和移动网的融合。(3)陆地网和卫星网的连接。(4)多种终端集成。(5)多种业务的综合——向无线宽带业务发展。第7章3G和未来移动通信系统4.网络信令和协议IMT-2000中的信令协议可分为节点间协议和接入协议。节点间信令协议用于网内和网间接口，包括电路相关和非电路相关两部分。接入信令协议用于移动终端和网络间的无线接口及基站（BS）与移动交换中心（MSC）或IMT-2000中相应的FE之间的有线接口。在节点间信令协议中，经过必要修改的ISUP（ISDN用户部分）或B-ISUP（宽带ISUP，即宽带ISDN用户部分）可作为电路相关协议，用于建立呼叫路由和建立IMT-2000与固定网之间的连接。鉴于IMT-2000的全球移动性，正在考虑采用一个统一的基于智能网应用部分（INAP）的非电路相关协议，INAP最初是用于提供和控制业务的，在IMT-2000中需要进行增强以支持移动管理功能，接入信令协议中。移动接入控制主要包括无线资源/载体控制、移动性管理和呼叫/连接控制。第7章3G和未来移动通信系统7.1.2ITU对IMT-2000的相关规定1.各种规定的基本原则发展第三代移动通信系统应遵循以下原则：方便迅速地接入各种通信业务；保证公开竞争；促进各国通信市场的发展；可以方便地增加新的通信业务。WARC-92的ITU-RM.1036建议给出了IMT-2000频带使用原则，如表7-1所示。第7章3G和未来移动通信系统表7-1ITU-R建议的IMT-2000频带使用原则目标在2000年左右引入IMT-2000；IMT-2000按国家要求发展；终端全球漫游；全球设备标准化。与现有用户分享频率资源；有效支持多个网络营运或业务提供商；支持固定设备技术的应用。优化IMT-2000带宽内的频带利用率；有效综合IMT-2000陆地和卫星。部分兼容各种形式的业务和混合业务；降低终端成本、体积和功耗。原则为保持灵活性，理想情况下IMT-2000频段不应分割给不同形式的无线接口和业务。IMT-2000卫星与陆地部分频率划分应该灵活，以便满足不同国家的需要。频率提供应符合全球漫游。在2000年前能够提供实验和测试所需的IMT-2000频段。第7章3G和未来移动通信系统2.频率划分表7-2IMT-2000卫星频段划分系统频段注释道1610~1626.5MHz（上行）保护天文无线电1613.8~1626.5MHz（下行）第二分配2483.5~2500MHz（下行）全球范围与固定/移动业务分享包括ISM频段1980~2010MHz（上行）2170~2200MHz（下行）全球范围与固定/移动业务分享（2000年1月1日）；IMT-2000/FPLMTS716号决议（WRC-95）2500~2520MHz（下行）2670~2690MHz（上行）2005年1月1日投入使用同步轨道1525~1559MHz（下行）1626.5~1660.5MHz（上行）部分频段受地区限制宽带18.8~19.4GHz（下行）28.7~29.1GHz（上行）118号决议（WRC-95）第7章3G和未来移动通信系统3.卫星移动系统（MSS）是解决实现全球覆盖问题的有效方法。作为陆地系统的补充，卫星移动通信系统具有覆盖面积大、信号稳定、不受地形地貌影响、不受距离限制等特点。IMT-2000将是综合陆地与卫星系统的一个有机整体。卫星轨道的选择是卫星系统要考虑的首要问题之一。卫星轨道可以分为地球同步轨道（GEO）和非地球同步轨道（NGEO）两类。IMT-2000趋向于使用非同步轨道，因为NGEO可以较好地实现全球覆盖，时延较小。同时可以使用小口径的天线减小波束的投射范围，从而获得更好的全球频率重用系数。但NGEO的一个缺点是所需使用的卫星数目要比GEO的多，并且卫星相对于地区不是静止的。第7章3G和未来移动通信系统•美军统一其战术通信系统的动机及实践，开发出了美国陆军的战术通信系统JTRS（JointTacticalRadioSystem）及空军的SPEAKeasy。并由此发展出了软件无线电的概念：一部无线通信机，其通信功能由软件来实现。同样的硬件，输入不同的软件，就具有不同的通信功能，这样就可以使不同单位的不同制式的通信机可以互通。•九十年代软件无线电开始进入民用通信系统,例如Vanu的软件无线电基站。•软件无线电论坛（SDRForum）--一个非盈利的推动软件无线电技术发展的国际组织，给出的软件无线电的定义：“一个无线电系统中，天线以后就数字化，对信号的所有的必要的处理都由存放在高速数字信号处理器中的软件来完成”。7.2软件无线电技术第7章3G和未来移动通信系统IMT-2000要求能够在世界范围内提供多速率、多种类的业务，软件无线电技术能够提供这样一种可以支持多种标准和业务的平台。所谓“软件无线电”是指一种具有高度灵活性的无线基站或用户终端平台，它具有许多先进的特点和技术，能够提供远胜于传统无线电的灵活性和可编程性。在软件无线电中，过去许多由专门的硬件设备来完成的功能，例如信道滤波、中频转换以及基带处理等，现在都可以通过软件可编程的通用器件来实现。在IMT-2000中，随着标准和服务的进化和增加，应用软件无线电的基站或用户设备就可以在不对主要器件进行改变或更换的情况下，迅速地通过软件来升级，以适应新的标准和提供新的业务。第7章3G和未来移动通信系统在基站的应用中，软件无线电基站与传统的基站有许多不同的特点。其中一个主要的特点是应用软件无线电的基站，其收发信机都需要一个宽带的RF/IF前端机，保证在整个用户有效带宽中进行数字化的处理工作。在用户终端中，目前由于受到价格、尺寸和功耗的限制，软件无线电技术还不可能完全应用到用户终端中，现在大都是固定编程，可以有一种或两种操作模式。随着IMT-2000的发展，用户终端需要能够适应不同的业务、不同的标准，这也将推进用户终端向完全可编程的方向发展。当用户全球漫游时，进入不同网络或具有不同的业务需求，只要有与网络相匹配的无线传输技术（RTT），就可以从网络快速下载相应软件以支持终端的可操作性。第7章3G和未来移动通信系统理想的软件无线电第7章3G和未来移动通信系统过度型的软件无线电第7章3G和未来移动通信系统采用软件无线电的好处•对用户：•一机多功能，可以与各种制式的通信系统通信；可以做到真正的环球漫游。•对于通信营运商，可以减少营运开销。当无线终端需要升级或改进时，无须召回，只要让用户下载新的软件就可以了。•对通信设备制造商，增加了通信系统的服务功能，可以开拓更多的商机。第7章3G和未来移动通信系统•对于专用通信系统，各种不同功能的专用系统用户数有限，因此价格很高。采用软件无线电后，不仅得到各系统可以互通的好处，而且由于统一了硬件，扩大了市场，价格也会下降。•对于军队，由于军内各不同单位采用不同的通信设备，互通很难。有时一部通信指挥车上要有几部不同的通信系统的通信机，造成电子兼容问题。一部软件无线电可以和各种不同制式的通信机通信，可以方便各军事单位的联系。如果全军都采用软件无线电，所有通信机采用同一硬件，用软件实现不同功能，从而降低通信系统的采购成本。第7章3G和未来移动通信系统7.3无线传输技术（RTT）7.3.1向ITU提交的候选RTT方案表7-3正式向ITU提交的候选RTT方案序号提交者候选RTT方案1日本ARIBW-CDMA2欧洲ESASW-CDMA;SW-CTDMA3ICOICORTT4中国CATTTD-SCDMA5韩国TTAGlobalCDMAⅠ&Ⅱ;SatelliteRTT6欧洲ETSI-DECTEP-DECT7欧洲ETSI-UTRAUTRA8美国TIATR45.3（UWC-136）TR45.5（cdma2000）&TR46（WIMSW-CDMA）9美国T1P1-ATISW-CDMA/NA10INMARSATHorizons第7章3G和未来移动通信系统1.ITU的研究进展IMT-2000是国际电联提出的第三代移动通信系统，其无线传输技术的标准化工作主要由ITU-R完成，而ITU-T负责网络部分。ITU-R于1997年7月发出征集无线传输技术的通函。在通函中，规定了候选RTT方案的一般要求和目标，要求各国于1998年6月底前提交候选RTT方案。到6月30日前，共有10个组织向ITU提交了十几个候选RTT方案。1999年11月在芬兰召开的ITU第18次会议上正式确定了ITM-2000的三种主流标准：我国推出的TD-CDMA，美国Lucent,Motorola和Qualcomm等公司提出的cdma2000、欧洲Ericsson等公司倡导的W-CDMA。这三种标准均采用CDMA技术。第7章3G和未来移动通信系统2.欧洲的研究进展欧洲电信标准化协会（ETSI）的SMG2负责欧洲IMT-2000/UMTS的标准化进程。欧洲前后共提出以下5种UMTS/IMT-2000RTT·W-CDMA·OFDMA（正交频分多址接入）·TDMA·TDMA和CDMA相结合的混合方案TD〖CD*2〗CDMA；·ODMA第7章3G和未来移动通信系统3.美国负责IMT-2000研究的组织有两个，一个是美国国家标准化协会（ANSI）下的T1P1组，另一个是电信工业协会（TIA）和电子工业协会（EIA）。这两个组织都在研究自己的RTT方案，比较有影响的是W-cdmaOne（后更名为cdma2000），由Lucent、Motorola、Nortel和Qualcomm以及后来加入的韩国Samsung一起提出，并且TIA已将这种方案制定成窄带CDMAIS-95的补充标准。对于第三代移动通信系统何时正式商用,美国没有一个统一的目标。在第三代问题上,美国营运商和制造商的态度截然不同。美国的第三代频段大部分已被拍卖给PCS，PCS在网络和业务能力上已对目前900MHz频段上的蜂窝系统有了一定程度的提升，因此，营