第4章3G技术概述.ppt
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1、第四章3G 技 术 概 述,内容,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,4.1 IMT-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(International Mobile Telecom System),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、
2、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 快速移动环境 144kbps 步行环境 384kbps 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
3、保密性,4.2 IMT-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地面无线传输技术提案(10种),IMT-2000地面无线接口标准 (五种),IMT-2000的发展历程(续),2000年5
4、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-SCDMA。,采用码分多址接入技术(CDMA)的3种候选方案成为第三代移动通信的主流标准: WCDMA cdma2000 TD-SCDMA,IMT-2000的三种主流标准,WCDMA: 欧洲ETSI提出,核心网基于GSM-MAP,同时提供在基于ANSI-41的核心网上运行的能力。空中接口采用DS-CDMA多址方式。 cdma2000: 美
5、国TIA TR45.5向ITU提出的RTT方案。其核心是由朗讯、motorola、北方电讯和高通联合提出的宽带cdmaOne技术。与现有的IS-95B后向兼容,核心网基于ANSI-41,同时提供在基于GSM-MAP的核心网上运行的能力。 TD-SCDMA: 第三代移动通信业务的中国标准,由中国标准协会中国无线通信标准组织(CWTS)制订的标准,已被ITU和3GPP接受。采用时分同步码分多址技术。,IMT-2000的三种主流标准,3G三种制式的比较,4.3 3G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
6、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),()交互性业务 会话业务、消息业务和检索与存储业务 ()分配性业务 例如广播业务 ()移动性业务 漫游业务和定位业务,4.4 3G系统的基本特征,系统频段,系统结构,系统频段(WCR-92),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: 806960 MHz 17101885 MHz 25002690 MHz,我国第三代移动通信系统的频率规划,IMT-2000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
7、标准明确了由ITU定义的系统接口:,IMT-2000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GSM MAP的核心网 -基于ANSI-41的核心网 -全IP的核心网,GSM MAP和ANSI-41与IMT-2000的三种主流标准之间的对应关系,IMT-2000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,无线接入网,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
8、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,4.5 3G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,1、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
9、) 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。,2、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。,3、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
10、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,4、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。,5、全IP核心网,真正实现话音和数
11、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。,4.6 3G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,一、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
12、个,一个是以欧洲为主体的3G标准化合作组织3GPP(the 3rd Generation Partnership Project),另外一个是以美国为主体的3G标准化合作组织23GPP2(the 3rd Generation Partnership Project 2)。,3GPP,3GPP主要以GSM MAP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(Universal Mobile Telephone System,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)、
13、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,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R 99,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(Technical Specification Group,TSG): 无线接入网(RAN)TSG 核心网TSG 业务和系统方面的TSG 终端TSG,3GPP,无线接入网TSG
14、(RAN TSG)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,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,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GSM MAP核心网相兼容的协议。 3GPP2于1999年1月成立,成立之初的参与组织有TIA、A
15、RIB和TTA。,二、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,WCDMA 标准化进展情况(1),WCDMA的标准由3GPP推动,目前的协议版本包括:R99、R4、R5、R6、R7等 。 R99 1999年12月发布 基于GSM的核心网络,确定WCDMA无线传输技术的接口,引入新的无线接入网 目前已经基本冻结,WCDMA 标准化进展(2),R4 2001年3月首次发布; 特征-TD-SCDMA技术被3GPP接受; Release 4在核心网电路域中实现了软交换,即将传统的MSC分离为媒体网关和MSC服务器两个部分,向全IP的核心网迈出了第一步
16、。,WCDMA 标准化进展(3),R5 2002年3月首次发布; 全IP核心网的第一个版本; 核心网引入了IP多媒体子系统(IMS); 无线接入网定义了采用IP传输的可选方式; 无线接口部分支持HSDPA 技术,下行数据传输速率最高可达10Mbps. R6 支持HSUPA 技术,在上行链路支持 增强技术,提高上行的数据传输速率.,cdma2000 标准化进展(1),美国电信工业协会制定 经3GPP2批准成为一种第三代移动通信系统的空中接口标准 实现cdma2000技术体制的正式标准名称为IS-2000 IS-2000向下兼容IS-95系统,cdma2000 标准化进展(2),截止到目前,cdm
17、a2000的标准共有5个版本,分别为: Rev.0、Rev.A、Rev.B、 Rev.C、 Rev.D Rev. 0 由TIA于1999年6月制定完成; 规定了cdma2000的空中接口,核心网基于 ANSI-41; 使用IS-95B的开销信道,并增加了新的业务信道和补充信道 ,数据速率有很大提高。,cdma2000 标准化进展(3),Rev. A 2000年3月由3GPP2制定完成 ; 增加了新的开销信道以及相应的信令。 Rev. B 于2002年4月由3GPP2制定完成; Release B做了很少的改动; 新增了救援信道(Rescue Channel).,cdma2000 标准化进展(4
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