UMTS移動(dòng)通信系統(tǒng)1蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展2第一代模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)歷史回顧：1978年，美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室成功開發(fā)了AMPS（AdvanceMobilePhoneService）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的可以隨時(shí)隨地通信的大容量的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。1987年，中國首個(gè)TACS制式模擬移動(dòng)電話系統(tǒng)建成商用，之后AMPS也曾被引入中國。主要標(biāo)準(zhǔn)：美國的AMPS、歐洲的TACS、英國的ETACS、歐洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS主要特點(diǎn)：用戶的接入方式采用頻分多址（FDMA），當(dāng)一個(gè)呼叫建立后，該用戶在其呼叫結(jié)束以前一直占用一個(gè)頻段調(diào)制方式：FM業(yè)務(wù)的種類單一，主要是話音業(yè)務(wù)系統(tǒng)的保密性較差頻譜效率較低，有限頻譜資源和無限用戶容量之間的矛盾十分突出3第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)-GSM歷史回顧：1992年，第一個(gè)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)——?dú)W洲的GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）網(wǎng)絡(luò)在歐洲開始鋪設(shè)，由于其優(yōu)越的性能，在全球范圍內(nèi)以驚人的速度得以擴(kuò)張，目前已是全球最大的蜂窩通信系統(tǒng)。1993年，中國的第一個(gè)全數(shù)字移動(dòng)電話GSM系統(tǒng)建成開通，之后中國電信和中國聯(lián)通都采用了GSM。主要特點(diǎn)：微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)數(shù)字化技術(shù)---語音信號(hào)數(shù)字化新的調(diào)制方式---GMSK、QPSK等FDMA/TDMA頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大便于實(shí)現(xiàn)通信安全保密4第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)-CDMA歷史回顧：1995年，美國的高通公司（Qualcomm）提出了一種采用碼分多址（CDMA)方式的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)技術(shù)解決方案（IS-95CDMA)，目前已分別在中國香港、韓國、北美等國家和地區(qū)投入使用，用戶反映良好。CDMA系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：用戶的接入方式采用碼分多址（CDMA）軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大抗多徑衰落可運(yùn)用話音激活、分集接收等先進(jìn)技術(shù)IS-95CDMA5第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)3G的主要特點(diǎn)：支持移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)寬帶CDMA技術(shù)

高頻譜效率

FDMA/TDMA/CDMA

從電路交換到分組交換

從媒體(media)到多媒體(Multi-media)

高保密性全球范圍無縫漫游系統(tǒng)微蜂窩結(jié)構(gòu)3G主流技術(shù)：

WCDMAcdma2000TD-SCDMA

63rdGenerationMobileNetworks(3G)Evolutionto3GTD-SCDMA7InformationServicesSMSChatRoomE-Mailm-stocktradingm-bankingm-cashPictureMailRouteplanningMulti-playerGamesMobileOfficeScheduleManagementWorkflowManagementElectronicConferenceRadioMusicVideoMailVideostreamingWebInteractiveTVTVConference低速數(shù)據(jù)高速數(shù)據(jù)WAPGPRS3G移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展方向83rdGenerationMobileNetworks(3G)9第三代移動(dòng)通信的幾個(gè)組織IMT-2000:InternationalMobileTelecommunications2000. IMT-2000isanITUinitiativetoprovide wirelessaccesstotheglobaltelecommunication infrastructure. IMT-2000encompassesbothsatelliteand terrestrialcomponentsandaimstoservefixed andmobileusersinpublicandprivatenetworks.103GPPThirdGenerationPartnershipProject

第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化的伙伴項(xiàng)目

UMTS:UniversalMobileTelecommunicationSystem.參加3GPP的成員組織： ARIB(Japan):AssociationofRadioIndustriesandBusinesses. ETSI(Europe):EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute. CommitteeT1(USA) TTA(Korea):TelecommunicationsTechnologyAssociation,Korea CWTS(China):ChinaWirelessTelecommunicationStandard TTC(Japan):TelecommunicationTechnologyCommittee,Japan113GPPThirdGenerationPartnershipProject2 第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化的伙伴項(xiàng)目2A3GPartnershipProjectforevolvedANSI/TIA/EIA-41networksandrelatedradiotransmissiontechnologies. 參加3GPP2的成員組織： ARIB(Japan):AssociationofRadioIndustriesandBusinesses. TIA(USA):TelecommunicationsIndustryssociation. TTA(Korea):TelecommunicationsTechnologyAssociation,Korea CWTS(China):ChinaWirelessTelecommunicationStandard TTC(Japan):TelecommunicationTechnologyCommittee,Japan12移動(dòng)無線傳播環(huán)境13TransmitterReceiverDR2R3R3矢量圖DR1R2=衰落!多徑影響14多普勒頻移fcfcfd-fcfd+信號(hào)功率f15TransmittingantennaReceivingantenna1Receivingantenna2Receivingantenna3ReceiverRA1SuppressionRA2SuppressionRA3Amplification抗多徑影響—空間分集16Transmittingantennaλ1,λ2,λ3ReceivingantennaDR2R3Receiverλ1,λ2,λ3λ1Suppressionλ2Suppressionλ3Amplification抗多徑影響—頻率分集1712tt|A2||A1||A3|重疊的多徑信號(hào)經(jīng)過匹配濾波器壓縮后的信號(hào)+A1*A2*A3*A1*S1(t)+A2*S2(t)+A3*S3(t)“Rake”receiver抗多徑影響—時(shí)間分集18抗多徑影響—RAKE接收機(jī)19分類：

頻分多址(FDMA)---按頻道劃分用戶，頻帶獨(dú)享，時(shí)間共享 時(shí)分多址(TDMA)---按時(shí)隙劃分用戶，時(shí)隙獨(dú)享，頻率共享 碼分多址(CDMA)---按碼型劃分用戶，時(shí)隙/頻率共享多址技術(shù)20頻分多址（FDMA）技術(shù)含義：每個(gè)用戶占用一個(gè)頻率用戶識(shí)別：頻道號(hào)特點(diǎn)：

簡單，容易實(shí)現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字信號(hào) 以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，以頻帶劃分各種小區(qū) 需要嚴(yán)格的頻率規(guī)劃，是頻率受限和干擾受限系統(tǒng) 以頻道區(qū)分用戶地址，一個(gè)頻道傳輸一路模擬/數(shù)字話路 對(duì)功控的要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置 基站由多部不同載波頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作 不適宜大容量系統(tǒng)使用應(yīng)用：模擬/數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)PowerFrequencyTimeFDMA21時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)含義：每個(gè)用戶占用一個(gè)時(shí)隙用戶識(shí)別：時(shí)隙特點(diǎn)：

以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，小區(qū)內(nèi)以時(shí)隙區(qū)分用戶 每個(gè)時(shí)隙傳輸一路數(shù)字信號(hào)，軟件對(duì)時(shí)隙動(dòng)態(tài)配置 系統(tǒng)要求嚴(yán)格的系統(tǒng)定時(shí)同步 對(duì)功控的要求不嚴(yán) 是時(shí)隙受限和干擾受限系統(tǒng) TDD模式下，上下型信道信息可以共享應(yīng)用：GSM系統(tǒng)FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA22碼分多址（CDMA）技術(shù)FrequencyCDMAPowerTime含義：每個(gè)用戶使用一個(gè)碼型，頻率/時(shí)間共享用戶識(shí)別：碼型特點(diǎn)：

每個(gè)基站只需一個(gè)射頻系統(tǒng) 每個(gè)碼傳輸一路數(shù)字信號(hào) 每個(gè)用戶共享時(shí)間和頻率 是一個(gè)多址干擾受限系統(tǒng) 需要嚴(yán)格的功率控制 需要定時(shí)同步 軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大 抗衰落、抗多徑能力強(qiáng)應(yīng)用：IS-95CDMA系統(tǒng)、cdma2000系統(tǒng)、WCDMA系統(tǒng)23蜂窩移動(dòng)通信的基本概念24蜂窩移動(dòng)通信的基本概念

蜂窩系統(tǒng)---“小區(qū)制”系統(tǒng)-將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的半徑可視用戶的分布密度在1-10km左右,在每個(gè)小區(qū)設(shè)立一個(gè)基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務(wù)。-“頻率復(fù)用”的概念-特點(diǎn)：用戶容量大，服務(wù)性能較好，頻譜利用率較高，用戶終端小巧且電池使用時(shí)間長，輻射小等-問題：系統(tǒng)復(fù)雜，越區(qū)切換，漫游，位置登記；更新和管理以及系統(tǒng)鑒權(quán)等

蜂窩分類-宏蜂窩(Macro-cell)2-20km-微蜂窩(Micro-cell)0.4－2km-微微蜂窩(Pico-cell)<400m-分層蜂窩(由多種蜂窩組成)25移動(dòng)通信系統(tǒng)的全球覆蓋26蜂窩—頻率復(fù)用方式FDMA頻率復(fù)用11111111113626221457CDMA頻率復(fù)用27FDMA—蜂窩覆蓋28Sector-1Sector-2Sector-3Sector-4Sector-5Sector-6Sector-1Sector-3Sector-2G=3x0.85=2.55G=6x0.85=5.1*扇區(qū)的重疊按15%記扇區(qū)的裂變29蜂窩在通信網(wǎng)的位置30Base1Base2Base3蜂窩系統(tǒng)的小區(qū)切換31VLRMSCVLRMSCGMSCBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLRPSTNEDCHAPSTNBSCBTSBTSAbisBSSA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)32VLRMSCVLRMSCGMSCBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLREDCHABSCBTSBTSAbisBSSAPSTNVLRMSCVLRMSCGMSCBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLREDCHABSCBTSBTSAbisBSSA終端用戶漫游33CDMA擴(kuò)頻技術(shù)原理擴(kuò)頻原理：以頻帶換取信噪比 香農(nóng)理論：C=Bw

log2

(1+S/N)擴(kuò)頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可抗白噪聲、人為干擾、多徑干擾等保密性好。擴(kuò)頻信號(hào)頻譜近似白噪聲，若不知PN序列生成方法就難以獲取原始信息隱蔽性好。擴(kuò)頻信號(hào)近似白噪聲，難以檢測，寬帶擴(kuò)頻信號(hào)功率譜密度很低，難以監(jiān)聽易于實(shí)現(xiàn)大容量多址通信易于精確定時(shí)和測距易于采用各種先進(jìn)的分集技術(shù)，如RAKE接收、智能天線等34CDMA擴(kuò)頻和處理增益35CDMA直接序列擴(kuò)頻技術(shù)CDMA36FrequencyDomainUser#3User#2User#1SynchPagingPilot1.2288MHzfreqCodeDomain0123456789324063User1User3User2WalshCodePilotPagingSynchIS-95系統(tǒng)：信號(hào)在頻域和碼域上的分布情況IS-95CDMA37UMTS系統(tǒng)382G與3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)VLRMSCVLRMSCSGSNGMSCBSCBTSBTSAbisBSSBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLREIRPSTNEDCFHAGSMPSTNGGSNPDNGbGpGcGfGnGrGsGPRSOtherPLMNRNCNodeBNodeBIubRNSRNCNodeBNodeBIubRNSIurIu-CSIu-PSIu-PSIu-CSUMTSGiPLMN:Publiclandmobilenetwork

UMTS:UniversalMobileTelecommunicationSystem

39WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)NodeBcellcellcellMEUSIMSIMMEUSIMSIMMEUSIMSIMNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellRNCRNCMSCSGSNGMSCGGSNVLREIRHLRAuCUEIurIubUuEEDPSTNBFCGsGfGrGnGiGpGcIuIuCSCN:CoreNetworkRNSRNSIuPSFDDModeonly40WCDMA網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體41CoreNetworkD-RNCS-RNCNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellNodeBcellcellcellIubIubIubIubIurIuUTRAN結(jié)構(gòu)42UENodeBCRNCSRNCCNUuIubIurIuUMTS接口43建立、維護(hù)和釋放無線介入承載完成系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間切換以及SRNS重新分配不針對(duì)UE的一些通用過程，特定UE的用戶信令管理;在UE和CN之間傳遞NAS信令消息;實(shí)現(xiàn)一個(gè)UE同時(shí)接入多個(gè)CN域分組數(shù)據(jù)流的資源預(yù)留機(jī)制Iu接口的主要功能44454647IuB傳輸資源的管理NodeB的O&M

Iub

鏈路管理；小區(qū)配置管理；

無線網(wǎng)絡(luò)性能管理；

事件管理；

公用傳輸信道管理；無線資源管理（RRM）

；

實(shí)現(xiàn)具體的O&M傳輸

系統(tǒng)信息管理Iub協(xié)議功能48

TrafficMa