3G技术概述

3G技术概述3G技术概述IMT-2000的主要目标和要求特点IMT-2000的发展历程3G系统承载的业务3G系统的基本特征3G系统中支持的新技术3G标准化进程及其演进策略3G主要技术标准概述10.1IMT-2000的主要目标和要求特点•IMT-2000–意指工作在2000MHz频段并在2000年左右投入商用的国际移动通信系统（InternationalMobileTelecomSystem），它既包括地面通信系统也包括卫星通信系统。•基于IMT-2000的宽带移动通信系统称为第三代移动通信系统，简称为3G，它将支持速率高达2Mbps的业务，而且业务种类将涉及话音、数据、图像以及多媒体等业务。IMT-2000的目标•全球漫游•适应多种环境•能提供高质量的多媒体业务•足够的系统容量和强大的用户管理能力IMT-2000对传输技术提出的要求（一）全球性标准多种环境下支持高速的分组数据传输速率a.快速移动环境144kbpsb.步行环境384kbpsc.固定位置环境2Mbps便于系统的升级、演进，易于向下一代系统灵活发展传输速率能够按需分配IMT-2000对传输技术提出的要求（二）•上下行链路能适应不对称业务的需求•具有简单的小区结构和易于管理的信道结构•无线资源的管理、系统配置和服务设施要灵活方便•业务与其它固定网络业务兼容•频率利用率高•高保密性10.2IMT-2000的发展历程IMT-2000的发展大致经历了以下的历程：•1991年，国际电联正式成立TG8/1工作组，负责FPLMTS标准的制定•1996年，FPLMTS正式更名为IMT-2000•1997年初，国际电联发出通函，向各国征集IMT-2000无线传输技术方案•1998年6月，ITU共收到10种地面无线传输方案，•经过协调与融合，1999年11月，确定了IMT-2000的无线传输技术规范，将无线接口标准明确为五种方案，IMT-2000的发展历程(续)•2000年5月，国际电信联盟-无线标准部（ITU-R）最终通过IMT-2000无线接口规范（M.1457），包括：--美国电信工业协会（TIA）提交的cdma2000--欧洲电信标准化协会（ETSI）提交的WCDMA--中国电信科学技术研究院（CATT）提交的TD-SCDMAIMT-2000地面无线传输技术提案序号提案名称双工方式提交者1J:W-CDMAFDD、TDD日本：ARIB2ETSI-UTRA-UMTSFDD、TDD欧洲：ETSI3WIMSW-CDMAFDD美国：TIA4WCDMA/NAFDD美国：T1P15GlobalCDMAIIFDD韩国：TTA6TD-SCDMATDD中国：CATT7cdma2000FDD、TDD美国：TIA8GlobalCDMAIFDD韩国：TTA9UWC-136FDD美国：TIA10EP-DECTTDD欧洲：ETSIDECT计划IMT-2000地面无线接口标准多址方式标准名称对应提案CDMAIMT-2000CDMADSWCDMAIMT-2000CDMAMCcdma2000IMT-2000CDMATDDTD-SCDMA和UTRA-TDDTDMAIMT-2000TDMASCUWC-136IMT-2000TDMAMCDECT10.33G系统承载的业务•3G—灵活的支持多种业务：话音、数据、图像及多媒体等；并能够灵活引进新业务•ITU-R的建议M.816将3G支持的主要业务划分为交互性业务、分配性业务和移动性业务三大类。3G系统承载的业务（续）（Ⅰ）交互性业务会话业务、消息业务和检索与存储业务（Ⅱ）分配性业务例如广播业务（Ⅲ）移动性业务漫游业务和定位业务10.43G系统的基本特征系统频段系统结构系统频段（WCR-92）185019001950200020502100215022002250美国日本韩国欧洲国际电联PCSMSSMSSMSS=MobileSatelliteServiceMHzIMT-2000MSSIMT-2000MSSIMT-2000PHSMSSUMTSIMT-2000MSSIMT-2000MSSIMT-2000MSSUMTSMSSMSS系统频段•ITU在2000年的WRC2000大会上在WRC-92基础上又批准了新的附加频段：806～960MHz1710～1885MHz2500～2690MHz我国第三代移动通信系统的频率规划频率范围（MHz）工作模式业务类型备注1920～1980/2110～2170FDD（频分双工）陆地移动业务主要工作频段1755～1785/1850～1880FDD陆地移动业务补充工作频段1880～1920/2010～2025TDD（时分双工）陆地移动业务主要工作频段2300～2400TDD陆地移动业务补充工作频段，无线电定位业务共用825～835/870～880885～915/930～9601710～1755/1805～1850FDD陆地移动业务之前规划给中国移动和中国联通的频段，上下行频率不变1980～2010/2170～2200卫星移动业务系统结构•ITU-T的SG11/WP3工作组于1998年5月确定了IMT-2000的网络框架标准Q.1701，该标准明确了由ITU定义的系统接口UIM用户识别模块MT移动设备RAN无线接入网CN核心网其他系统核心网UIM-MT接口无线接口UNIRAN-CNA接口网络-网络接口NNI接口系统结构（续）•系统的无线接口是最重要的一个接口，当今的主流标准是cdma2000、WCDMA以及TD-SCDMA•目前IMT-2000中的核心网主要有三种。分别是--基于GSMMAP的核心网--基于ANSI-41的核心网--全IP的核心网GSMMAP和ANSI-41与IMT-2000的三种主流标准之间的对应关系GSMMAP核心网ANSI-41核心网cdma2000WCDMATD-SCDMA3GPP3GPP2NNI系统结构（续）•按照各组成部分的功能划分，IMT-2000系统可以分为三大部分：移动终端接入网核心网移动终端•移动终端即是为移动用户提供服务的设备，它与无线接入网之间的通信链路为无线链路。无线接入网•实现无线传输功能•可以细分为无线传输特殊功能（RTSF）无线载体通用功能（RBCF）核心网•主要作用是提供信息交换和传输，可以采用分组交换或者ATM网络，最终将过渡到全IP网络，并且与第二代移动通信系统核心网兼容。IMT-2000的系统结构图RTAF1RTAFNRTAF2IMT-2000RAN-RTT2IMT-2000RAN-RTTNIMT-2000RAN-RTT1…IMT-2000RAN-RTT2IMT-2000RAN-RTTNIMT-2000RAN-RTT1…MTFMTFMTFRBCF用户终端RTSF1RTSF2RTSFNRTT部分无线接入网IMT-2000核心网络核心网络1IWF1核心网络1AF2核心网络mAFmIWFm…无线接口无线接入网接口核心网10.53G系统中支持的新技术•高效的信道编码技术•智能天线技术•软件无线电技术•多用户检测与干扰消除•全IP核心网高效的信道编码技术•信道编码和交织依赖于信道特性和业务需求•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1.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；2.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，在其它逻辑信道中也使用卷积码。智能天线技术•原理基于自适应天线阵列原理，利用天线阵列的波束合成和指向，产生多个独立的波束，自适应地调整其方向图以跟踪信号变化；对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，提高接收信号的载干比（C/I），以增加系统的容量和频谱效率。•特点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•智能天线由N单元天线阵、A/D转换器、波束形成器（Beam-former）、波束方向估计及跟踪器等几部分组成软件无线电技术•基本思想高速模数和数模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。•特点基于同样的硬件环境，针对不同的功能采用不同的软件来实施，其系统升级、多种模式的运行可以自适应地完成。能够实现多模式通信系统的无缝连接。•关键部分宽带多频段天线、高速A/D和D/A转换器以及高速信号处理部分多用户检测与干扰消除•基本思想把所有用户的信号都当作有用信号，而不是当作干扰信号•多用户检测目前主要用于基站•基站设备中使用多用户检测技术，具有以下优点：减小射频辐射对用户的生理及心理影响；提高基站的覆盖区容量；降低用户设备（如手机等）的发射功率；增加通信距离，增大基站的覆盖面积，降低基站综合成本等。全IP核心网•真正实现话音和数据的业务融合•将无线话音和无线数据综合到一个技术平台上传输，这一平台就是IP协议•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•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10.63G标准化进程及其演进策略•标准化组织3GPP、3GPP2•标准化现状WCDMA标准化进展情况CDMA标准化进展情况TD-SCDMA标准化进展情况•3G系统演进策略标准化组织•在第三代移动通信系统标准的制定过程中，ITU主要起领导和组织的作用，具体规范的制定则是靠地区性标准化组织来完成。这其中起主导作用的有两个，一个是以欧洲为主体的3G标准化合作组织——3GPP（the3rdGenerationPartnershipProject），另外一个是以美国为主体的3G标准化合作组织2—3GPP2（the3rdGenerationPartnershipProject2）。3GPP（1）•3GPP主要以GSMMAP核心网为基础、以WCDMA为无线接口制定第三代移动通信标准——通用移动电话系统（UniversalMobileTelephoneSystem，UMTS），同时负责在无线接口上定义与ANSI-41核心网兼容的协议。•参与3GPP的地区性标准化组织包括：ARIB（日本）、ETSI（欧洲）、TTA（韩国）、TTC（日本）、T1P1（美国）。中国无线通信标准研究组CWTS（1999年后半年）。•3GPP还包括一些市场代表的合作伙伴：GSM协会、UMTS论坛、全球移动供应商协会、IPv6论坛和通用无线通信联盟（UWCC）。3GPP（2）•1998年底3GPP正式开始工作，并在1999年初进行细致的技术工作，目的是制定规范的第一个版本——Release99，该版本于1999年底完成。•3GPP为了制定标准，成立了以下技术规范组（TechnicalSpecificationGroup，TSG）：无线接入网（RAN）TSG核心网TSG业务和系统方面的TSG终端TSG3GPP（3）•无线接入网TSG（RANTSG）又被划分为四个不同的工作组：WG1负责制定物理层（第一层）的相关规范WG2负责制定MAC、RRC层（第二、三层）的相关规范WG3负责制定体系结构和接口WG4负责制定无线性能和射频参数的相关规范3GPP（4）•2000年期间，原来由ETSI承担的GSM演进工作也转移到了3GPP，为此建立了一个新的TSG：GERAN，负责GPRS和EDGE的标准化工作。3GPP2（1）•以ANSI-41核心网为基础，以cdma2000为空中接口制定第三代移动通信标准，并负责在无线接口上定义与GSMMAP核心网相兼容的协议。•3GPP2于1999年一月成立，成立之初的参与组织有TIA、ARIB和TTA。3GPP2（2）•3GPP2成立了以下技术规范组，来负责不同的工作:TSG-A负责制定接入网的接口规范TSG-C负责制定cdma2000无线部分的标准TSG-N负责制定ANSI-41核心网以及WIN（无线智能网）的相关规范TSG-P负责无线分组数据网络TSG-R负责制定WCDMA无线接入与ANSI-41核心网接口TSG-S负责系统和业务方面标准化现状