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1、黑龙江信息技术职业学院毕业设计(论文)说明书系 部 通信工程系 专 业 移动通信 年 级 09 级 姓 名 唐萍萍 指导教师 白 宇 2011年 6月 25 日黑龙江信息技术职业学院毕业设计(论文)任务书题目 3G移动通信技术的分析与研究和发展趋势学生姓名 唐萍萍 系部名称 通信工程系 专 业 移动通信 学 号 0910404130 指导教师 白 宇 职 称 一、原始依据3G是英文3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G),第三代手机一般地讲,是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移 动通信系统
2、。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/秒)、384kbps(千字节/秒)以及144kbps的传输速度。 二、参考文献1 吴伟陵移动通信中的关键技术M北京邮电大学出版社,20002 谢显中基于TDD的第四代移动通信技术M电子工业出版社,20053 谢新梅,黄俊钦,宋荣方4G无线通信系统及其关键技术分析M20034 昊薇,王晟第四代移动通信系统M电信工程技术与标准化,20025 肖慎勇.SQL Server数据库
3、管理与开发M .北京:清华大学出版社, 20066 Julia Case Bradley, Anita C. C#.NET程序设计M.北京: 清华大学出版社, 2005三、设计内容及要求本论文主要介绍了:1. 3G的技术特点、2. 3G网络结构、3. 3G通信系统的关键技术、4. 国际上第3代移动通信发展状况、5. 3G的发展趋势 指导教师(签字)年 月 日审题小组组长(签字)年 月 日黑龙江信息技术职业学院毕业设计(论文)开题报告课题名称3G移动通信技术的分析与研究学院名称通信工程系专业名称移动通信学生姓名唐萍萍指导教师白宇3G通信的介绍:3G是英文3rd Generation的缩写,指第三
4、代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G),第三代手机一般地讲,是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移 动通信系统。3G是定位于移动数据和移动多媒体业务的,它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节每秒)、384kbps(千字节每秒)以及144kbps的传输速度。我国的通信技术发展至今以进入了世界的主流,本文就围绕3G技术和3G技术的发展来具体分析与研究本文
5、介绍了:1. 3G的技术特点:(1)采用高频段频谱资源(2)采用宽带射频信道,支持高速率业务(3)实现多业务、多速率传(4)快速功率控制(5)采用自适应天线及软件无线电技术2. 应用于3G移动通信系统中的技术(1)TD-SCDMA技术(2)智能天线技术(3)WAP技术(4)快速无线IP技术(5)软件无线电技术6)多载波技术(7)多用户检测技术3. 全球3G技术发展现状 国外发展概况, 我国3G进展概况, 发展趋势, NGN核心网络的发展 ,3G业务的发展,增强型无线接口的发展,移动增值业务的标准化组织。 这些就是对3G移动通信系统技术的具体研究与分析 1 吴伟陵移动通信中的关键技术M北京邮电大
6、学出版社,20002 邱玲,朱近康. 第三代移动通信技术人民邮电出版社,20013 康桂霞,田辉,3GPP核心技术。人民邮电出版社. 2001,84 广东杰赛通信规划设计院. TD-SCDMA规划设计手册. 北京:人民邮电出版社,2007 5 罗凌.焦元媛.陆冰等.第三代移动通信技术与业务. 北京:人民邮电出版社,2005选题是否合适: 是 否课题能否实现: 能 不能指导教师(签字)年 月 日选题是否合适: 是 否课题能否实现: 能 不能审题小组组长(签字)年 月 日毕业论文指导教师评阅书指导教师评语成 绩: 指导教师签字: 年 月 日摘 要3G时代是技术日新月异、竞争风起云涌的信息化时代。及
7、时、准确把握时代脉络和技术发展方向,在适当的时候引入适当的技术并制定相应的策略,是保证产业健康发展的基础。我国3G发牌已过去一年,正处于从试商用进入大规模商用的关键时期。未来将向何处发展,我们又将如何应对,这是业界普遍关心的问题本文根据分析3G 技术的特点并把3G技术和2G技术做了比较得以凸显出3G技术的优点和优越性,主要介绍了3G技术的关键技术:TD-SCDMA技术智能天线技术,WAP技术,快速无线IP技术,软件无线电技术,多载波技术,多用户检测技术这些技术的分析,从而简述了3G技术在国内外的发展情况,发展趋势,并对移动增值业务的分类和所采用的主流技术、标准化情况进行了论述。 关键词3G技术
8、比较 关键技术 发展现状增值业务发展趋势目 录绪 论3第一章 3G简述4第二章 3G的主要特点52.1 3G的技术特点52.2 3G较之于2G的优点5第三章 4G网络结构73.1 4G网络结构73.2 4G网络有如下特征9第四章 4G通信系统的关键技术104.1 OFDM调制技术104.2 软件无线电124.3 智能天线(SA)134.4 MIMO技术144.5 网络结构与协议14第五章 国际上第四代移动通信发展状况16第六章 我国4G发展的状况及趋势176.1 广带化的趋势176.2 网络互联/综合/重叠的趋势20绪 论“3G”(英语 3rd-generation)或“三代”是第三代移动通信
9、技术的简称,是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音(通话)及数据信息(电子邮件、即时通信等),其代表特征是提供高速数据业务。 相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机 (2G),第三代手机(3G)一般地讲,是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,未来的3G必将与社区网站进行结合,WAP与web的结合是一种趋势,如时下流行的微博客网站:大围脖、新浪微博等就已经将此应用加入进来。3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它能够在全球范围内更好地实现无线漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览
10、、电话会议、电子商务等多种信息服务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及144kbps的传输速度(此数值根据网络环境会发生变化)。3G是第三代通信网络,目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准,分别是中国电信的CDMA2000,中国联通的WCDMA,中国移动的TD-SCDMA,GSM设备采用的是时分多址,而CDMA使用码分扩频技术,先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量,业界将CDMA技术作为3G的主流技术,
11、国际电联确定三个无线接口标准,分别是美国CDMA2000,欧洲WCDMA,中国TD-SCDMA。原中国联通的CDMA现在卖给中国电信,中国电信已经将CDMA升级到3G网络,3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务。1995年问世的第一代模拟制式手机(1G)只能进行语音通话;1996到1997年出现的第二代GSM、CDMA等数字制式手机(2G)便增加了接收数据的功能,如接收电子邮件或网页;其实,3G并不是2009年诞生的,早在2002年国外就已经产生3G了,而中国也于2003年开发中国的3G,但2009年才正式上市。下行速度峰值理论可达3.6Mbit/s(一说2.8Mbit/s),上行速度峰值也可
12、达384kbit/s。不可能像网上说的每秒2G,当然,下一部电影也不可能瞬间完成。第一章 3G的主要特点1.1 3G的技术特点从目前已确立的3G标准分析,其网络特征主要体现在无线接口技术上。蜂窝移动通信系统的无线技术包括小区复用、多址/双工方式、应用频段、调制技术、射频信道参数、信道编码及纠错技术、帧结构、物理信道结构和复用模式等诸多方面。纵观3G无线技术演变,一方面它并非完全抛弃了2G,而是充分借鉴了2G网络运营经验,在技术上兼顾了2G的成熟应用技术,另一方面,根据IMT-2000确立的目标,未来3G系统所采用无线技术应具有高频谱利用率、高业务质量、适应多业务环境,并具有较好的网络灵活性和全
13、覆盖能力。 3G在无线技术上的创新主要表现在以下几方面。(1)采用高频段频谱资源为实现全球漫游目标,按ITU规划IMT-2000将统一采用2G频段,可用带宽高达230MHz,分配给陆地网络170MHz,卫星网络60MHz,这网络为3G容量发展,实现全球多业务环境提供了广阔的频谱空间,同时可更好地满足宽带业务。(2)采用宽带射频信道,支持高速率业务充分考虑承载多媒体业务的需要,3G网络射频载波信道根据业务要求,可选用5/10/20M等信道带宽,同时进一步提高了码片速率,系统抗多径衰落能力也大大提高。(3)实现多业务、多速率传送在宽带信道中,可以灵活应用时间复用、码复用技术,单独控制每种业务的功率
14、和质量,通过选取不同的扩频因子,将具有不同QoS要求的各种速率业务映射到宽带信道上,实现多业务、多速率传送。(4)快速功率控制3G主流技术均在下行信道中采用了快速闭环功率控制技术,用以改善下行传输信道性能,这一方面提高了系统抗多径衰落能力,但另一方面由于多径信道影响导致扩频码分多址用户间的正交性不理想,增加了系统自干扰的偏差,但总体上快速功率控制的应用对改善系统性能是有好处的。(5)采用自适应天线及软件无线电技术3G基站采用带有可编程电子相位关系的自适应天线阵列,可以进行发信波束赋形,自适应地调整功率,减小系统自干扰,提高接收灵敏度,增大系统容量,另外软件无线电技术在基站及终端产品中的应用,对
15、提高系统灵活性、降低成本至关重要。1.2 3G和2G的区别目前,手机制式主要包括GSM、CDMA、3G三种,手机自问世至今,经历了第一代模拟制式手机(1G)、第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)、第2.5代移动通信技术CDMA和第三代移动通信技术3G。GSM、CDMA和3G比较:GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的,它是在蜂窝系统的基础上发展而成。包括GSM900MHz、GSM1800MHz及GSM1900MHz等几个频段。GSM系统有几项重要特点:防盗拷能力佳、网络容量大、号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机
16、耗电量底等。CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access),它是在数字技术的分支扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要求,具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点,可以大量减少投资和降低运营成本。3G是第三代移动通信技术,是下一代移动通信系统的通称。3G系统致力于为用户提供更好的语音、文本和数据服务。与现有的技术相比较而言,3G技术的主要优点是能极大地增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。此外利用在不同网络间的无缝漫游技术,可将无线通信系统和Inte
17、rnet连接起来,从而可对移动终端用户提供更多更高级的服务。CDMA手机与GSM手机相比,CDMA手机具有以下优点:CDMA手机采用了先进的切换技术:软切换技术(即切换是先接续好后再中断),使得CDMA手机的通话可以与固定电话媲美;使用CDMA网络,运营商的投资相对减少,这就为CDMA手机资费的下调预留了空间;因采用以拓频通信为基础的一种调制和多址通信方式,其容量比模拟技术高10倍,超过GSM网络约4倍;基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能,从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用。3G即为英文3rd Generation的缩写,代表着第三代移动通信技
18、术。手机自问世至今,经历了第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G),而当前通信运营商和终端产品制造商倡导的3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、语音、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为手机融入多媒体元素提供强大的支持。第三代通信网络的主要目标定位于实时视频、高速多媒体和移动Internet访问业务。利用先进的空中接口技术、核心包分组技术,再加上对频谱的高效利用,是可以实现上述业务的。虽然高速数据传输能力是第三代无线网络的关键特征之一,但其真正优势是扩大高质量话音业务容量。当前第二
19、代网络所能支持的高质量话音业务容量的拓展速度已不能满足客户对其需求的增长。高数据容量可使移动用户与Internet更加贴近。除了增加一定的技术复杂性外,基于ATM或IP技术的网络通信将会极大降低话音、数据业务的成本。3G技术的标准:国际电信联盟(ITU)早在2000年5月即确定了W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三个主流3G标准。W-CDMA:即Wideband CDMA,意为宽频分码多重存取,是由GSM网发展出来的3G技术规范,其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商,包括欧美的爱立信、诺基亚、朗讯、北电以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上
20、,对于系统提供商而言可以较方便地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度会比较高。因此,W-CDMA具有先天的市场优势。目前W-CDMA手机已有多种产品面世,但国内还没有完善的3G网络可以应用。 CDMA2000:由美国高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、朗讯和韩国三星都已参与,韩国现在成为该标准的主导者。这套标准是从窄频CDMA2000 1X数字标准衍生出来的,可以从原有的CDMA2000 1X结构直接升级到CDMA2000 3X(3G),建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美,中国联通正是也应用了该模式过渡的,CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDM
21、A2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机也已率先面世。 TD-SCDMA:全称Time Division-Synchronous CDMA,该标准是由我国大唐电信公司提出的3G标准。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中。由于中国国内庞大的市场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准,对于中国通信事业实为一大机遇。由于3G商用需要相当浩大的工程,所牵扯的层面多且复杂,要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上,因而2.5G的手机就应运而生,目前已经进行商业应用的2.5G移动通信技术可以认为
22、是从2G迈向3G的衔接性技术,同时也就衍生了HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙(Bluetoot)、EPOC等技术都是2.5G技术。2.5G包括了CDMA2000 1X和GPRS,在国内也就有了中国联通和中国移动两大对立阵营,可以说两个阵营都为各自的标准逐步迈向3G。CDMA就是CodeDivisionMultipleAccess(码分多址访问技术)。也就是说,由于通信运营商为了向尽可能多的用户提供服务,因此就需要让多个用户共用同一个频带。此时,就可以通过利用叫做伪随机噪声码(PseudonoiseCode,PN码)的特殊符号,来区分每位用户的通话信道。CDMA2000 1x被称为2.5代移动
23、通信技术,可以认为是CDMA2000 3X(3G)的过渡阶段。CDMA2000 3x与CDMA2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高,而CDMA2000 1x只使用1个频带,因而就叫“1x”。目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡,并已建成了CDMA2000 1x网络。GPRS是GeneralPacketRadioService(通用分组无线服务)的简称,它是在现有的GSM网络基础上开通的一种新型的高速分组数据传输技术。相对于原来的GSM以拨号接入的电路交换数据传送方式,GPRS是分组交换技术,具有“永远在线”、“自如切换”、“高速传输”等优点。它能使移动数据
24、通讯服务更强大,更便捷。目前中国移动正在采用这一方案向3G过渡,并已将原有的GSM网络升级为GPRS网络,通过其完善的GSM网为用户提供全方位的GPRS服务。EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution(增强数据速率的GSM演进)的简称,是速度更高的GPRS后续技术。EDGE完全以目前的GSM标准为架构,不但能够将GPRS的功能发挥到极限,还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务。可以应用在诸如无线多媒体、电子邮件、网络信息娱乐以及电视会议上。让我们初步体验3G技术的魅力。目前诺基亚6220及后继机型率先支持此项技术。纵观多项新技术,预示着3G时代就要
25、到来,层出不穷的新技术不断被应用,将来的移动通信工具将不仅我们带来通信方便,更为我们带来了无限精彩的移动多媒体世界。国际电信联盟( 2G网络向3G演进路线图ITU)确定3G通信的三大主流无线接口标准分别是W-CDMA(宽频分码多重存取)、CDMA2000(多载波分复用扩频调制)和TD-SCDMA(时分同步码分多址接入)。其中W-CDMA标准主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动,该系统在现有的GSM网络上进行使用,对于系统提供商而言可以较1轻易地过渡,该标准的主要支持者有欧洲、日本、韩国。去年底,美国的AT&T移 动业务分公司也宣布选取WCDMA为自己的第三代业务平台。CDMA2000系
26、统主要是由美国高通北美公司为主导提出的,它的建设成本相对比较低廉,主要支持者包括日本、韩国和北美等地区和国家。TD-SCDMA标准是由中国第一次提出并在此无线传输技术(RTT)的基础上与国际合作,完成了TD-SCDMA标准,成为CDMA TDD标准的一员的,这是中国移 动通信界的一次创举,也是中国对第三代移 动通信发展的贡献。在与欧洲、美国各自提出的3G标准的竞争中,中国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一,这标志着中国在移 动通信领域已经进入世界领先之列。 第二章 3G移动通信技术中的关键技术2.1主要技术带来第三代移动通信系统天翻地覆变化的当然是第三代移动通信中所采用的多种高新
27、技术,这些高新技术是第三代移动通信系统的精髓,也是制订第三代移动通信系统标准的基础,了解这些技术就了解了第三代移动通信系统。下面我们就专门介绍几项有可能应用于第三代移动通信系统中的技术。 (1)TD-SCDMA技术。TD-SCDMA是中国唯一提交的关于第三代移动通信的标准技术,它使用了第二代和第三代移动通信中的所有接入技术,包括TDMA、CDMA和SDMA,其中最关键的创新部分是SDMA。SDMA可以在时域/频域之外用来增加容量和改善性能, SDMA的关键技术就是利用多天线对空间参数进行估计,对下行链路的信号进行空间合成。另外,将CDMA与SDMA技术结合起来也起到了相互补充的作用,尤其是当几
28、个移动用户靠得很近并使得SDMA无法分出时,CDMA就可以很轻松地起到分离作用了,而SDMA本身又可以使相互干扰的CDMA用户降至最小。SDMA技术的另一重要作用是可以大致估算出每个用户的距离和方位,可应用于第三代移动通信用户的定位,并能为越区切换提供参考信息。总的来讲,TD-SCDMA有价格便宜、容量较高和性能优良等诸多优点。 (2)智能天线技术:智能天线技术是中国标准TD-SDMA中的重要技术之一,是基于自适应天线原理的一种适合于第三代移动通信系统的新技术。它结合了自适应天线技术的优点,利用天线阵列的波束汇成和指向,产生多个独立的波束,可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化,同时可对干扰
29、方向调零以减少甚至抵消干扰信号,增加系统的容量和频谱效率。智能天线的特点是能够以较低的代价换得天线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和抗掉话等性能的提高。智能天线在干扰和噪声环境下,通过其自身的反馈控制系统改变辐射单元的辐射方向图、频率响应及其他参数,使接收机输出端有最大的信噪比。 (3)WAP技术。WAP(Wireless Application Protocol,无线应用协议)已经成为数字移动电话和其他无线终端上无线信息和电话服务的实际世界标准。WAP可提供相关服务和信息,提供其他用户进行连接时的安全、迅速、灵敏和在线的交互方式。WAP驻留在因特网上的TCP/IP环境和蜂窝传输环境之间,
30、但是独立于所使用的传输机制,可用于通过移动电话或其他无线终端来访问和显示多种形式的无线信息。 WAP规范既利用了现有技术标准中适应于无线通信环境的部分,又在此基础上进行了新的扩展。由于WAP技术位于GSM网络和因特网之间,一端连接现有的GSM网络,一端连接因特网。因此,只要用户具有支持WAP协议的媒体电话,就可以进入互联网,实现一体化的信息传送。而厂商使用该协议,则可以开发出无线接口独立、设备独立和完全可以交互操作的手持设备Internet接入方案,从而使得厂商的WAP方案能最大限度地利用用户对Web服务器、Web开发工具、Web编程和Web应用的既有投资,保护用户现有利益。同时也解决了无线环
31、境所带来的有关新问题。目前,全球各大移动电话制造商,包括诺基亚、爱立信、摩托罗拉和阿尔卡特在内,都已保证提供支持WAP的无线设备。 (4)快速无线IP技术。快速无线IP(Wireless IP,无线互联网)技术将是未来移动通信发展的重点,宽频带多媒体业务是最终用户的基本要求。根据ITM-2000的基本要求,第三代移动通信系统可以提供较高的传输速度(本地区2Mb/s,移动144Kb/s)。现代的移动设备越来越多了(手机、笔记本电脑、PDA等),剩下的好像就是网络是否可以移动,无线IP技术与第三代移动通信技术结合将会实现这个愿望。由于无线IP主机在通信期间需要在网络上移动,其IP地址就有可能经常变
32、化,传统的有线IP技术将导致通信中断,但第三代移动通信技术因为利用了蜂窝移动电话呼叫原理,完全可以使移动节点采用并保持固定不变的IP地址,一次登录即可实现在任意位置上或在移动中保持与IP主机的单一链路层连接,完成移动中的数据通信。 (5)软件无线电技术。在不同工作频率、不同调制方式、不同多址方式等多种标准共存的第三代移动通信系统中,软件无线电技术是一种最有希望解决这些问题的技术之一。软件无线电技术可将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将AD转换器尽量靠近RF射频前端,利用DSP的强大处理能力和软件的灵活性实现信道分离、调制解调、信道编码译码等工作,从而可为第二代移动通信系统向第三代移动通
33、信系统的平滑过渡提供一个良好的无缝解决方案。 第三代移动通信系统需要很多关键性技术,软件无线电技术基于同一硬件平台,通过加载不同的软件,就可以获得不同的业务特性,这对于系统升级、网络平滑过渡、多频多模的运行情况来讲,相对简单容易、成本低廉,因此对于第三代移动通信系统的多模式、多频段、多速率、多业务、多环境的特殊要求特别重要。所以在未来移动通信应用中有着广泛的应用意义,不仅可改变传统观念,还将为移动通信的软件化、智能化、通用化、个人化和兼容性带来深远影响。 (6)多载波技术。多载波MC-CDMA是第三代移动通信系统中使用的一种新技术。多载波CDMA技术早在1993年的PIMRC会议上就被提出来了
34、。目前,多载波CDMA作为一种有着良好应用前景的技术,已吸引了许多公司对此进行深入研究。多载波CDMA技术的研究内容大致有两类:一是用给定扩频码来扩展原始数据,再用每个码片来调制不同的载波。另一种是用扩频码来扩展已经进行了串并变换后的数据流,再用每个数据流来调制不同的载波。 (7)多用户检测技术。在CDMA系统中,由于码间不正交,会引起多址干扰(MAI),而多址干扰将会限制系统容量,为了消除多址干扰影响,人们提出了利用其他用户的已知信息去消除多址干扰的多用户检测技术。多用户检测技术分为两大类:线性多用户检测和相减去干扰检测。在线性多用户检测中,对传统的解相器软输出的信号进行一种线性的映射(变换
35、)以期产生新的一组有希望提供更好性能的输出。在相减去干扰检测中,可产生对干扰的预测并使之减小。目前,CDMA系统中的多用户检测技术还存在一定的局限,主要表现在:多用户检测只是消除了小区内的干扰,而对小区间的干扰还是无法消除;算法相当复杂,不易在实际系统中实现。多用户检测技术的局限是暂时的,随着数字信号处理技术和微电子技术的发展,降低复杂性的多用户检测技术必将在第三代移动通信系统中得到广泛的应用。第三章 3G移动通信系统的网络结构第四章第三代移动通信系统的网络结构主要由三部分组成:接入网,Iu接口和核心网。本文综述了各种接入网与核心的结构,功能,优缺点及有待于进一步研究的问题。也介绍的标准的Iu
36、接口的结构、功能。第三代移动通信系统的出现是与人们对更高比特速率的数据业务和更好的频谱利用率的迫切需求分不开的。国际电信联盟(ITU)1996年开始对全球个人通信进行研究并为未来第三代移动通信系统确定了长期的频率需求。第三代移动通信系统将提供能全球接入和全球漫游的广泛业务。IMT2000室全球的卫星和陆地通信系统,它能提供包括像语音、数据和多媒体的各种业务,而在不同的射频环境下质量和固定电信网一样好甚至更好的目标是提供一个全球的覆盖使得移动终端能在多个网络间无缝漫游。第三代移动通信系统将适应各种无线环境,从城区到郊区,从丘陵地区到山区,微蜂窝,微微蜂窝和室内环境向任何人,在任何时间,任何地方提
37、供业务。这就要求它能够全球漫游,各种通信网络能够互连互通,是第三代移动通信系统的网络结构要解决的主要问题。3GPP所采用的网络结构是UMTS,如图1所示。它主要由三部分组成,接入网,Iu接口和核心网。UMTS网络的目标是提供一个单一综合的系统,用户在各种环境下以标准的方式接入此系统,并可方便地使用业务。允许各种服务网络和原籍环境提供不同的业务。可提供各种通信业务,包括固定网提供的业务和移动网特定的速率可达2Mb/s的业务。可通过手持,便携式,车载,可移动及固定终端在各种环境下提供业务。对漫游用户,提供和它原籍环境一样的业务。可灵活地引入新的业务。UMTS除了提供话音、数据业务外,还必须提供移动
38、多媒体业务,UMTS系统所提供的移动多媒体业务如图2所示。二、无线接入网(RAN)在UMTS结构中包括一通用无线接入网,UMTS无线接入网(URAN)。URAN可以有多种不同的实现方式。根据不同的条件和环境,即可以利用已有的接入网通过进化来实现,也可利用先进的技术实现全新的接入网。下面介绍几种主要的接入网。1UMTS陆地无线接入网(UTRAN)的结构UTRAN是一种全新的接入网,是UMTS最重要的一种接入方式,适用范围最广。定义UTRAN结构的基本原则:信令网和数据传输网在逻辑上分开;UTRAN和CN的功能将和传输功能完全分开;UTRAN和CN使用的寻址方式将和传输功能的寻址方式无关;宏分集(
39、FDD模式)的处理完全在UTRAN内;RRC连接的移动性完全由UTRAN控制;定义UTRAN接口时,通过接口的功能划分应有尽量少的可选项;应基于此接口控制的实体的逻辑模型。传输网的控制平面是用于传输承载管理的接口协议结构的功能平面。传输网的控制平面实际使用的信令协议和下面传输层技术有关。1)UTRAN的结构UTRAN由一组通过Iu接口连接到核心网的无线网络子系统(RNS)组成。一个RNS由一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个节点B组成。节点B通过Iub接口连接到RNC。节点B可以支持FDD模式,TDD模式或双模式。RNC包含支持不同节点B之间宏分集的合并/拆分功能,对需要和UE有信令连接的
40、切换作出决定。支持FDD模式的B节点可以包含一任选的支持节点B内宏分集的合并/拆分功能。在UTRAN内,无线网络子系统内的RNCs可通过Iur 进行连接。Iu和Iur接口是逻辑接口。可通过RNCs间的物理的直接连接或通过任一适合的传输网络来传送Iur。RNS负责它范围内的蜂窝所需资源。对于用户设备和UTRAN间的每个连接,有一个RNS为服务RNS。若需要,漂移(Drift)RNSs可提供无线资源来支持服务RNS。2)UTRAN的功能系统接入是UMTS用户连接到UMTS以便使用UMTS业务的方法。用户系统接入的发起者即可以是移动端,也可以是网络端。2 和整个系统接入控制有关的功能有允许控制、拥塞
41、控制和系统信息广播。允许控制的目的是允许或拒绝新的用户,新的无线接入承载或新的无线链路;拥塞控制的任务是监视,检测和处理系统接近超载的情况或已连接的用户处于超载的情况;系统信息广播的功能为移动台提供UE在网络内运行所需的接入层和非接入层的信息。(2)无线信道的加密和解密:此功能是纯粹的计算功能,用来保护无线传输的数据。加密和解密可以使用与会话有关的密钥,密钥是从信令及和会话相关的信息中导出的。(3)和移动性有关的功能包括切换和SRNS重新定位。切换的功能管理无线接口的移动性,它基于无线测量并用于保持核心网所要求的QoS,切换功能既可以由网络控制,也可以由UE控制;SRNS重新定位的功能是另一个
42、RNS接管SRNS的功能。(4)与无线资源管理和控制有关的功能有无线资源的配置和运行、无线环境的测量、FDD模式的宏分集控制、无线承载连接的建立和释放、无线承载的分配和释放、TDD模式的动态信道分配(DCA)、无线协议功能、RF功率控制与设置、无线信道编/译码以及信道编码控制、初始(随机)接入检测和处理以及对非接入层信息的CN分配功能。无线资源的配置和运行功能完成无线网络资源(既蜂窝和公共传输信道)的配置,使用资源或释放资源;无线环境的测量功能完成无线信道(本蜂窝和邻近蜂窝)的测量,并将测量结果转换成无线信道的质量估计; FDD模式的宏分集控制功能控制信息流的复用和还原,此信息流是通过多物理信
43、道从移动终端接受或传输到移动终端的同一信息;无线承载连接的建立和释放功能负责控制无线接入子网中连接单元的建立和释放;无线承载的分配和释放功能是根据无线接入承载的QoS,将连接单元建立/释放请求翻译成物理无线信道的分配/释放;TDD模式的动态信道分配(DCA)功能用于TDD模式,它包括快速DCA和慢速DCA;无线协议功能是利用将业务适配成无线传输来提供用户数据和信令通过UMTS的传输能力。它还包括业务的复用和Ues的无线承载的复用,打包和还原,根据无线接入承载的QoS进行确认/非确认的传输;RF功率控制与设置这一组功能控制传输的功率来减少干扰和保持连接的质量。它包括上行链路外环功率控制、下行链路
44、外环功率控制、上行链路内环功率控制、下行链路内环功率控制、上行链路开环功率控制和下行链路开环功率控制;无线信道编/译码以及信道编码控制功能生成信道编码/译码过程所需的控制信息;初始(随机)接入检测和处理功能是检测移动台的初始接入并恰当地给以响应;对非接入层信息的CN分配功能是在RRC协议中,非接入层的信息将利用直接传送过程在接入层内透明地传输。UE和SRNC中的分配功能将接入层信息中的CN域的指示器分配给适当的非接入层实体。2宽带无线接入网(BRAN- Broadband Radio Access Networks)进化的GPRS网络应允许各种无线接入网络相连。在UMTS进化中,建议使用模块式
45、的接入方式,这也与GMM的建议一致。因此由核心网和接入网组成的基础网允许使用不同的接入技术和网络。EP BRAN HIPERLAN 2作为GSM BSS和UTRAN的补充,用于在热点环境提供宽带数据业务。ETSI的BRAN是制订宽带无线接入系统的规范,它支持的数据速率大约为25Mbit/s。HIPERLAN 2最初的目标是在建筑物和校园内提供可控制业务质量的短程无线宽带接入,它使用未许可的5GHz无线频谱。HIPERLAN 2在一般的室内环境将提供3050m的接入范围,在一般的室外环境提供可达150200m的接入范围。HIPERLAN 2的规范预计在2000年完成,因此在UMTS phase 1中可能引入BRAN接入。HIPERLAN 2的特点:1、 将HIPERLAN 2连接到Iu接口,HIPERLAN 2就为UMTS的室内和热点环境的宽带数据业务提供了一种补充的接入技术;(2)UMTS的移动基础网络也可使HIPERLAN 2终端进行漫游;(3)使多模式UMTS/ HIPERLAN 2业务的综合更容易,使网络支持相同的业务及使用公共的业务平台;(4)HIPERLAN 2可以使用UMTS的订户管理;(5)能够重复使用核心网技术的投资。另外ERAN也是一种无线接入网,它是进化的GSM
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