1、1,3G基本原理及應(yīng)用,2,內(nèi)容提要,3G系統(tǒng)基本原理 3G頻譜分配及牌照劃分 WCDMA系統(tǒng)介紹 3G直放站介紹 3G直放站的工程應(yīng)用,3,第一代模擬蜂窩移動通信系統(tǒng),歷史回顧：1978年美國貝爾實驗室開發(fā)了AMPS(Advance Mobile Phone Service)系統(tǒng)，實現(xiàn)了真正意義上的可以隨時隨地的大容量蜂窩移動通信系統(tǒng)。1987年，中國第一個TACS制式模擬移動電話系統(tǒng)建成商用，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： 接入方式采用FDMA，當(dāng)

2、一個呼叫建立后，該用戶在其呼叫結(jié)束以前一直單獨占用一個頻道。 調(diào)制方式：FM 業(yè)務(wù)種類單一，以話音業(yè)務(wù)為主 系統(tǒng)保密性較差 頻譜效率較低，有限的頻譜資源和無線用戶容量之間矛盾十分突出。,4,第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng),主要標(biāo)準(zhǔn)： 1992年：歐洲GSM(Global System for Mobile communication) 1995年：美國IS-95即CDMA(Code Division Multiple Access) 美國IS-136即D-AMPS(Digital-Advance Mobile Phone Service) 日本PDC(Personal Digital Cellul

3、ar) 主要特點： 語音和低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 容量不大（提高系統(tǒng)容量） 多種制式不兼容（全球標(biāo)準(zhǔn)） 數(shù)據(jù)傳輸速率低（多媒體應(yīng)用）,5,第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)-GSM,歷史回顧：1992年第一個數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)歐洲的GSM網(wǎng)絡(luò)在歐洲開始鋪設(shè)，由于其優(yōu)越的性能，迅速在全球擴張，成為目前全球最大的蜂窩通信系統(tǒng)。1993年，中國第一個數(shù)字移動電話GSM系統(tǒng)建成開通，中國移動和中國聯(lián)通都采用了GSM。 主要特點： 微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)。 數(shù)字化技術(shù)語音信號數(shù)字化 新的調(diào)制方式GMSK、QPSK等 FDMA/TDMA 便于實現(xiàn)通信安全保密。,6,第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)CDMA,歷史回顧：1995年，美國

4、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、韓國、北美等國家和地區(qū)投入使用，用戶反映良好。 主要特點： 用戶的接入方式采用碼分多址 軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大 抗多徑衰落 可運用話音激活、分集接收等先進(jìn)技術(shù),7,第三代移動通信的提出,IMT-2000是第三代移動通信系統(tǒng)（3G）的統(tǒng)稱 第三代移動通信系統(tǒng)是一種能提供多種類型、高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，能實現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力，與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容，并以小型便攜式終端在任何時候、任何地點進(jìn)行任何種類通信的通信系統(tǒng)。 第三代移動通信系統(tǒng)最早由國際電信聯(lián)盟（I

5、TU）1985年提 出，考慮到該系統(tǒng)將于2000年左右進(jìn)入商用市場，工作的頻段在2000MHz，且最高業(yè)務(wù)速率為2000Kbps，故于1996年正式更名為IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）,8,3G發(fā)展的驅(qū)動力,第三代的主動權(quán)受到下面幾個支配力量的驅(qū)使： 國際移動通信IMT-2000進(jìn)程（85年啟動） 日益增長的無線業(yè)務(wù)需求：許多系統(tǒng)如D-AMPS，GSM，PDC，PHS已經(jīng)超出容量 希望更高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù) 希望在無線網(wǎng)絡(luò)中引入高速數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù) 基本十年一代的移動通訊發(fā)展速度,9,3G主要特點,支持移動多媒體業(yè)務(wù) 寬帶

6、CDMA技術(shù) 高頻譜效率 FDMA/TDMA/CDMA 從電路交換到分組交換高保密性 全球范圍無縫漫游系統(tǒng) 微蜂窩結(jié)構(gòu),10,IMT-2000的目標(biāo)、要求,全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、全球無縫覆蓋 高頻譜效率 高服務(wù)質(zhì)量，高保密性能 提供多媒體業(yè)務(wù)，速度最高到2Mb/s 車速環(huán)境：144kb/s 步行環(huán)境：384kb/s 室內(nèi)環(huán)境： 2Mb/s 易于第二代系統(tǒng)的過渡、演進(jìn) 終端價格低,11,提交技術(shù)方案情況,共有16種侯選技術(shù)，包括10個地面技術(shù)，6個衛(wèi)星技術(shù) 10個地面技術(shù)中，8種FDD技術(shù)、5種TDD技術(shù) 10個地面技術(shù)中，主要技術(shù)是W-CDMA技術(shù)、cdma2000技術(shù)。我國提交的TD-SC

7、DMA技術(shù)也是一個很有特色，并認(rèn)為可與寬帶CDMA進(jìn)行融合的技術(shù)。 共注冊了16個評估組，15個提交了評估報告,12,10個地面RTT提案,13,第二代移動通信系統(tǒng)分布,14,向第三代網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn),15,3G技術(shù)體制,WCDMA由歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP(3rd Generation Partnership Project)所制定，受全球標(biāo)準(zhǔn)化組織、設(shè)備制造商、器件供應(yīng)商、運營商的廣泛支持，將成為未來3G的主流體制。 Cdma2000體制是基于IS-95的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，目前其標(biāo)準(zhǔn)化工作由3GPP2來完成。 TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)由中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)組織CWTS提出，目前已經(jīng)融合到了3GPP

8、關(guān)于WCDMA-TDD的相關(guān)規(guī)范中。,16,WCDMA標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程,3GPP Rel99,3GPP Rel4,3GPP Rel5,功能凍結(jié) 時間點,2000/03,2001/03,2002/03,GSM/GPRS核心網(wǎng) WCDMA FDD,電路域IP話音承載 電路域CS/MGW TD-SCDMA VoIP QoS是關(guān)鍵,IP實時多媒體 HSDPA,17,CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程,IS-95A,規(guī)范完成 時間點,1995,1998,2000,QCELP話音編碼 9.6kbps,115.2kbps 8碼道捆綁,307.2kbps 話音容量加倍,cdma2000 1xEV-DO/DV,2002,

9、DO:高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) DV:高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)話音業(yè)務(wù),IS-95B,cdma20001x,cdma2000-3x,18,TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程,19,WCDMA發(fā)展歷程,GSM,GPRS,WCDMA,演進(jìn)與發(fā)展,演進(jìn)與發(fā)展,20,WCDMA技術(shù)特點,核心網(wǎng)基于GSM/GPRS，保持與GSM/GPRS的兼容 核心網(wǎng)基于TDM/ATM/IP技術(shù)，向全I(xiàn)P演進(jìn) 核心網(wǎng)分為電路域和分組域 無線側(cè)基于ATM技術(shù). MAP技術(shù)和GTP是移動性管理的關(guān)鍵 新的空中接口技術(shù)WCDMA,21,WCDMA技術(shù)特點RTT技術(shù),信道帶寬：5Mhz，碼片速率3.8Mcps 語音編碼：AMR 信道編碼：卷積碼和TURBO

10、碼 調(diào)制方式：上行QPSK，下行BPSK 發(fā)射分集方式：TSTD/STTD/FBTD 功率控制：上下行閉環(huán)功率控制和外環(huán)功控 基站同步方式：同步和異步,22,CDMA2000技術(shù)特點,電路域繼承2G IS95 CDMA網(wǎng)絡(luò)，引入WIN為基本架構(gòu)得業(yè)務(wù)平臺 分組域基于MIP技術(shù)的分組網(wǎng)絡(luò) 無線接入網(wǎng)以ATM交換機為平臺，提供豐富的物理接口 空中接口CDMA2000兼容IS95,23,CDMA2000技術(shù)特點RTT技術(shù),信道帶寬：N*1.25MHz 碼片速率：N*1.2288Mcps N=1,3,6,9,12 語音編碼：8K/13K QCELP 8K EVRC 信道編碼：卷積編碼，TURBO碼 調(diào)

11、制方式：上行QPSK，下行BPSK 解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào) 發(fā)射分集方式：OTD,STD 功率控制：上下行閉環(huán)功率，外環(huán)功控 基站同步方式：GPS/GLONASS,24,TD-SCDMA技術(shù)特點,核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容性 核心網(wǎng)絡(luò)可基于TDM/ATM/IP技術(shù)，可向全I(xiàn)P演進(jìn) 核心網(wǎng)分為分組域和電路域 無線側(cè)基于ATM技術(shù)，向IP方向發(fā)展 MAP技術(shù)和GTP是核心 空中接口TDSCDMA,25,TD-SCDMA技術(shù)特點 3S,主要特點：智能天線（Smart Antenna）、同步CDMA（Synchronous CDMA）、軟件無線電（So

12、ftware Radio） 關(guān)鍵技術(shù)：智能天線+聯(lián)合檢測、多時隙CDMA+DS-CDMA、同步CDMA、信道編譯碼和交織、接力切換,26,造成技術(shù)不同的原因（1）,網(wǎng)絡(luò)部分一定要保持與第二代的兼容性，即第三代網(wǎng)絡(luò)是基于第二代網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展演進(jìn)。第二代網(wǎng)絡(luò)有兩大核心網(wǎng)：GSM MAP和IS-41 在無線接口方面，美國的IS-95 CDMA和IS-136 TDMA運營商強調(diào)后向兼容（演進(jìn)型）；歐洲的GSM、日本的PDC運營商無線接口不后向兼容（革命型）。,27,造成技術(shù)不同的原因（2）,頻譜對技術(shù)的選用起著重要地作用： ITU分配的IMT-2000頻率在美國用于PCS業(yè)務(wù) 由于美國要和第二代共用頻譜

13、，強調(diào)無線接口的后向兼容。 其他國家?guī)缀醵加行碌腎MT-2000頻段。 高通的專利問題 競爭,28,核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)接口的關(guān)系,29,三種制式技術(shù)比較,30,三大標(biāo)準(zhǔn)的比較（1）,同步小區(qū) 以同一PN序列的不同時移來區(qū)分小區(qū) 系統(tǒng)實現(xiàn)簡單，易于實現(xiàn)切換及小區(qū)搜索 整個系統(tǒng)的運行依賴于GPS,異步小區(qū) 以不同的擾碼來區(qū)分小區(qū) 避免了對GPS的依賴 小區(qū)搜索及切換等過程的復(fù)雜性增加,同步小區(qū) 為了降低時隙間干擾并便于終端對鄰小區(qū)的測量，需保證基站間同步 目前首選方案是每個基站配外接參考時鐘口（例如GPS）,31,三大標(biāo)準(zhǔn)的比較（2）,雖然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同屬3G的主

14、流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是仍然可以將其分為兩類：cdma2000、WCDMA并作一類，TD-SCDMA則和前兩者分開討論。之所以可以這樣做，是因為在技術(shù)上cdma2000和WCDMA是FDD的標(biāo)準(zhǔn)，而TD-SCDMA則是一個TDD標(biāo)準(zhǔn)。,32,TDD與FDD的比較（1）,在第三代移動通信中存在的兩種雙工方式 FDD 適合于大區(qū)制的全國系統(tǒng) 適合于對稱業(yè)務(wù)，如話音、交互式實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等 TDD 適合于高密度用戶地區(qū)：城市及近郊區(qū)的局部覆蓋 適合于對稱及不對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如話音、實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、特別是互聯(lián)網(wǎng)方式的業(yè)務(wù) 能提供成本低廉的設(shè)備 預(yù)計在3G中，使用移動衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋，使用FDD提供大區(qū)制對稱業(yè)務(wù)，

15、在城市及近郊區(qū)使用TDD系統(tǒng)，用多模終端實現(xiàn)漫游。,33,TDD與FDD的比較（2）,TDD比FDD的優(yōu)勢： 頻譜利用率高 支持多種通信接口 頻譜靈活性強 系統(tǒng)性能穩(wěn)定 與傳統(tǒng)系統(tǒng)兼容性好 系統(tǒng)設(shè)備成本低 支持與傳統(tǒng)系統(tǒng)間的切換功能,34,TD-SCDMA比WCDMA劣勢,TD-SCDMA因要與GSM的小區(qū)兼容，小區(qū)復(fù)用系數(shù)為3，降低了頻譜利用率 TD-SCDMA頻帶寬度窄，不能充分利用多徑，降低了系統(tǒng)效率，實現(xiàn)軟切換和軟容量能力較困難 TD-SCDMA系統(tǒng)要精確定時，小區(qū)間保持同步，對定時系統(tǒng)要求高。而WCDMA則不需要小區(qū)間同步，可適應(yīng)室內(nèi)、室外，甚至地鐵等不同環(huán)境的應(yīng)用。 TD-SCDM

16、A只適合微蜂窩，對高速移動的支持比較差，而WCDMA對移動性的支持更加優(yōu)質(zhì)，適合宏蜂窩、蜂窩、微蜂窩組網(wǎng)。尤其是在從GSM網(wǎng)向3G的過渡過程中，WCDMA的優(yōu)勢較為明顯。,35,WCDMA與CDMA2000的比較,WCDMA使用的帶寬和碼片速率（3.84Mcps) WCDMA在小區(qū)站點同步方面使用異步基站 WCDMA進(jìn)行功率控制的頻率兩倍于對方 WCDMA支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù) 在混合話音和數(shù)據(jù)流量方面，WCDMA的系統(tǒng)性能表現(xiàn)得更出色,36,移動通信發(fā)展歷程,第一代80年代 第二代90年代 第三代 模擬 數(shù)字 IMT-2000,AMPS,TACS,NMT,其他,PDC,TDMA IS-

17、136,CDMA IS95,GSM,TD- SDMA,cdma 2000,UMTS WCDMA,模 擬 技 術(shù),數(shù) 字 技 術(shù),語 音 業(yè) 務(wù),寬 帶 業(yè) 務(wù),需求驅(qū)動,需求驅(qū)動,37,歷代移動通信比較,第一代 第二代 第三代 通信系統(tǒng) 模擬 數(shù)字 IMT-2000 成熟時間 80年代 2001年商用 空中接口 FDMA TDMA/CDMA CDMA 頻譜利用率 低 中 高 提供業(yè)務(wù) 話音 數(shù)據(jù)速率,1990年試用 1993年商用,話音、傳真、短消息、電路型數(shù)據(jù)、分組型數(shù)據(jù),話音、傳真、多媒體消息、電路型數(shù)據(jù)、分組型數(shù)據(jù)、高速分組數(shù)據(jù)、多媒體,GSM 9.6Kb/s GPRS 144Kb/s,

18、2Mb/s,38,內(nèi)容提要,3G系統(tǒng)基本原理 3G頻譜分配及牌照劃分 WCDMA系統(tǒng)介紹 3G直放站介紹 3G直放站的工程應(yīng)用,39,3G頻譜（WRC2000大會后）,40,3G追加頻率確認(rèn),在國際電氣通信聯(lián)合會（ITU）的世界無線通信會議（WRC-2000），IMT-2000的追加頻率獲得了承認(rèn)。 追加頻率的分配主要考慮到將來需求的增加，增加了以下三個頻段： 800MHz頻段（806-960MHz） 1.7GHz頻段（1710-1885MHz） 2.5GHz頻段（2500-2690MHz） 該追加方案基本上采用了2000年2月APT（亞太電氣通信共同體）提出的方案。,41,中國3G頻譜分配（2002年10月）,42,中國3G頻譜分配（2002年10月）,IMT2000、歐洲的頻率劃分和中國一致 北美的頻率劃分與中國的核心頻段沖突 第三代公眾移動通信系統(tǒng)的工作頻段為： （一）主要工作頻段： 頻分雙工（FDD）方式：19201980MHz21102170MHz； 時分雙工（TDD）方式：18801920MHz、20102025MHz。 （二）補充工作頻率： 頻分雙工（FDD）方式：17551785MHz1850