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目录1-131.43G频谱情况....................................................1-111.3.4三种主要技术体制比较.......................................1-101.3.3技术融合.................................................1-91.3.2RTT技术提案...............................................1-81.3.1多种体制的由来.............................................1-81.33G的体制种类及区别..............................................1-41.2.23G演进策略................................................1-41.2.1标准组织..................................................1-41.22G向3G的演进...................................................1-11.1移动通信的发展..................................................1-1第一章概述...........................................................i第一章概述1.1移动通信的发展当今的社会已经进入了一个信息化的社会没有信息的传递和交流人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作人们期望随时随地及时可靠不受时空限制地进行信息交流提高工作的效率和经济效益移动通信可以说从无线电发明之日就产生了1897年马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的而蜂窝移动通信的发展是二十世纪七十年代中期以后的事移动通信综合利用了有线无线的传输方式为人们提供了一种快速便捷的通讯手段由于电子技术尤其是半导体集成电路及计算机技术的发展以及市场的推动使物美价廉轻便可靠性能优越的移动通信设备成为可能现代的移动通信发展至今主要走过了两代而第三代现在正处于紧张的研制阶段部分厂家已经推出实验产品第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期1978年美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统AMPS建成了蜂窝式移动通信系统其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网这一阶段相对于以前的移动通信系统昀重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念蜂窝网即小区制由于实现了频率复用大大提高了系统容量第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统先进移动电话系统和后来的改进型系统TACS总接入通信系统等AMPS使用800MHz频带在北美南美和部分环太平洋国家广泛使用TACS使用900MHz频带分ETACS欧洲和NTACS日本两种版本英国日本和部分亚洲国家广泛使用此标准第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用FDMA模拟制式语音信号为模拟调制每隔30kHz/25kHz一个模拟用户信道第一代系统在商业上取得了巨大的成功但是其弊端也日渐显露出来(1)频谱利用率低(2)业务种类有限(3)无高速数据业务(4)保密性差易被窃听和盗号(5)设备成本高第一章概述WCDMA系统基本原理1-1(6)体积大重量大为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷数字移动通信技术应运而生这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统时间是从八十年代中期开始模拟蜂窝网虽然取得了很大的成功但其频谱利用率低业务种类受限通话易被窃听难以满足移动通信系统的发展到了八十年代中期欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网GSM的体系随后美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制数字移动通信网相对于模拟移动通信网提高了频谱利用率支持多种业务服务并与ISDN等兼容第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的因此又称为窄带数字通信系统第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统IS-95和欧洲的GSM系统GSM全球移动通信系统发源于欧洲它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的支持64kbit/s的数据速率可与ISDN互连GSM使用900MHz频带使用1800MHz频带的称为DCS1800GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式每载频支持8个信道信号带宽200kHzGSM标准体制较为完善技术相对成熟不足之处是相对于模拟系统其容量增加不多仅仅为模拟系统的两倍左右无法和模拟系统兼容DAMPS先进的数字移动电话系统也称IS-54北美数字蜂窝使用800MHz频带是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种使用TDMA多址方式IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准使用800MHz或1900MHz频带使用CDMA多址方式已成为美国PCS个人通信系统网的首选技术由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的从1996年开始为了解决中速数据传输问题又出现了2.5代的移动通信系统如GPRS和IS-95BCDMA系统容量大相当于模拟系统的1020倍与模拟系统的兼容性好美国韩国香港等地已经开通了窄带CDMA系统对用户提供服务由于窄带CDMA技术比GSM成熟晚等原因使得其在世界范围内的应用远不及GSM国内有北京上海广州西安四地的窄带CDMA系统在运行但从发展前景看由于自有的技术优势CDMA技术已经成为第三代移动通信的核心技术移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务由于网络的发展数据和多媒体通信有了迅猛的发展势头所以第三代移动通信的目标就是宽带多媒体通信第三代移动通信系统是一种能提供多种类型高质量的多媒体业务能实现全球无缝覆盖具有全球漫游能力与固定网络相兼容并以小型便携式终端在任何时候任何地点进行任何种类的通信系统由于其诸多优点全世界各个运营商生产厂家与广大用户对此产生浓厚的兴趣第三代移动通信系统的目标可以概括为第一章概述WCDMA系统基本原理1-2(1)能实现全球漫游用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游且可以在不同速率不同运动状态下获得有质量保证的服务(2)能提供多种业务提供话音可变速率的数据活动视频会话等业务特别是多媒体业务(3)能适应多种环境可以综合现有的公众电话交换网PSTN综合业务数字网无绳系统地面移动通信系统卫星通信系统来提供无缝隙的覆盖(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高质量的服务为实现上述目标对其无线传输技术RTTRadioTransmissionTechnology提出了以下要求(1)高速传输以支持多媒体业务y室内环境至少2Mbit/sy室内外步行环境至少384kbit/sy室外车辆运动中至少144kbit/sy卫星移动环境至少9.6kbit/s(2)传输速率能够按需分配(3)上下行链路能适应不对称需求第三代移动通信系统昀早由国际电信联盟ITU于1985年提出当时称为未来公众陆地移动通信系统FPLMTSFuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem1996年更名为IMT-2000InternationalMobileTelecommunication-2000国际移动通信-2000意即该系统工作在2000MHz频段昀高业务速率可达2000kbit/s预期在2000年左右得到商用主要体制有WCDMAcdma2000和UWC-1361999年11月5日国际电联ITU-RTG8/1第18次会议通过了IMT-2000无线接口技术规范建议其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000CDMATDD部分中IMT-2000无线接口技术规范建议的通过表明TG8/1制定第三代移动通信系统无线接口技术规范方面的工作已经基本完成第三代移动通信系统的开发和应用将进入实质阶段与此同时IMT-2000许可证的发放工作也在世界各国如火如荼地开展起来1.22G向3G的演进1.2.1标准组织3G的标准化工作实际上是由3GPP3thGenerationPartnerProject第三代伙伴关系计划和3GPP2两个标准化组织来推动和实施的第一章概述WCDMA系统基本原理1-33GPP成立于1998年12月由欧洲的ETSI日本的ARIB韩国的TTA和美国的T1等组成采用欧洲和日本的WCDMA技术构筑新的无线接入网络在核心交换侧则在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进提供更加多样化的业务UTRAUniversalTerrestrialRadioAccess为无线接口的标准其后不久在1999年的1月3GPP2也正式成立由美国的TIA日本ARIB韩国TTA等组成无线接入技术采用cdma2000和UWC-136为标准cdma2000这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利核心网采用ANSI/IS-41IMT-2000的网络采用了家族概念受限于家族概念ITU无法制定详细的协议规范我国的无线通信标准研究组CWTS是这两个标准化组织的正式组织成员华为公司大唐集团也都是3GPP的独立成员1.2.23G演进策略3GPP和3GPP2制定的演进策略总体上都是渐进式的(1)保证现有投资和运营商利益(2)有利于现有技术的平滑过渡对于电信网络的运营商来说需要考虑如何充分利用现有第二代网络以使第三代的网络投资更加有效有效的投资就意味着更高的利润这也是衡量每一个公司运营状况的关键所在对于第二代移动用户来说随着生活方式的改变现有的话音和短信息SMS服务已经不能满足信息时代的要求从而成为IMT-2000的潜在用户现有网络的再使用使他们更加方便地在原有无线网上得到新业务同时减少花费第二个问题也正是1998至1999年欧美兼并浪潮波及无线通信领域的又一个例子即采用TDMA方式的GSM和DAMPSIS-136在向第三代演进时有趋同convergence的倾向由于目前我国的第二代无线网络中GSM系统的主导地位加之GSM和DAMPS的趋同DAMPS向GSM靠近可以认为GSM向UMTS/IMT-2000的过渡将是第二代向第三代发展的主流1.GSM向WCDMA的演进策略结合上面的论述GSM向WCDMA的演进策略应是目前的GSMHSCSD高速电路交换数据速率14.464kbit/sGPRS通用分组无线业务速率144kbit/sIMT-2000WCDMA(1)高速电路交换数据HSCSDHighSpeedCircuitSwitchedDataHSCSD具有将多个全速率话音信道进行共同分配的特性HSCSD的目的是以单一的物理层结构提供不同空间接口用户速率的多种业务的混合HSCSD结构的有效容量是TCH/F容量的几倍使得空间接口数据传输速率明显提高HSCSD的好处在于更高的数据速率高达64kbit/s昀大数据速率取决于生产厂家并仍使用现有GSM数据技术现有GSM系统稍加改动就可使用此第一章概述WCDMA系统基本原理1-4技术中较高的数据速率是以多信道数据传输实现的并且如果改动信道编码及协议每个信道的数据速率可到达14.4kbit/s(2)通用分组交换无线业务GPRSGeneralPacketRadioServiceGPRS的主要优点是(a)标准的无线分组交换Internet/Intranet接入适用于所有GSM覆盖的地方(b)可变的数据速率峰值从每秒几个比特到171.2kbit/s昀大数据速率取决于生产厂家(c)由于按实际数据量计费使用户可能全天在线而只需付实际传输数据量的费用(d)支持现有业务以及新的应用业务(e)无线接口上打包优化无线资源共享(f)网络构成的分组交换技术优化网络资源共享(g)可延伸到未来无线协议的能力在现有GSM网络的基础上以分组交换为基础的GPRS网络结构增加了新的网络功能部分(a)SGSNServingGPRSSupportNode服务GPRS支持节点其主要的作用就是为本SGSN服务区域的MS转发输入