毕业设计（论文）—3G通信系统技术及应用.doc

毕业设计（论文） 题 目3G3G 通信系统技术及应用通信系统技术及应用 系 （院） 物理与电子科学系 专 业电子信息科学与技术 班 级2012 级 x 班 学生姓名 Xx 学 号 2009030062 指导教师 Xxx 职 称助教 二一一年二月二十一日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。 尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二一一年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文） 的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学 校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制 手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立 目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允 许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 二一一年 月 日 滨州学院本科毕业设计（论文） i 3G3G 通信系统技术及应用通信系统技术及应用 摘要 信息技术的发展伴随着计算机网络技术的发展正在大跨步的前 进。信息技术的获取，传输，处理，存储，以及应用，都在不断的拓 展到新的领域，其各技术环节也在不断地进行技术革新。从第一代的 模拟制式手机也就是“大哥大”的问世以来，人们实现了异地的语音通话， 而在第一代的通信模式是模拟式传输方式，对于模拟传输方式的第一 代通讯设备通话质量极容易受到噪音信号等的干扰，到第二代通信网 络，被泛欧数字是移动电话所替代，也就是由于 GSM 数字制式的手机 的诞生，在语音信号做出极大改善的同时，随着用户的需求不再仅仅 只是语音通话的需求下，GSM 做出了相应的改进与 GPRS 无线传输功 能所融合，电子邮件，互联网等信息数据拉开了移动通讯的新领域， 但是其数据的传输速度也只有大约 114kbs，而在实际的数据传输中， 其速度受各种因素的影响会更慢。对于信息量的要求越来越大的需求 驱动着着整个通信技术网络的发展，3G 技术的提出到实现，从对新一 代通信技术的期望到触手可及，3G 技术的发展是一个时代进步的体现， 是人类对知识求知的成果。本文介绍了第三代移动通信系统的结构与 技术，分析研究了 W-CDMA，Cdma 2000，TD-SCDMA 三种系统方 案及相关技术，论述了 3G 系统组成、应用过程中遇到的问题及挑战， 探讨了第三代移动通信系统的技术与发展方向。 关键词：3g；IMT-2000； TD-SCDMA； GPRS； 滨州学院本科毕业设计（论文） ii 3G mobile communication system technology and application The abstract The development of information technology along with the development of the computer network technology are big stride forward. Information technology acquisition, processing, storage, transport, and application, in unceasing expansion into new areas, its each technology link is in constant technical innovations. From the first generation of mobile phone is also simulated shape.whether since the advent of giant, people realized the distant voice calls, while in the first generation of the communication mode is analog transmission, for analog transmission mode of the first generation communication equipment conversation quality extremely vulnerable to noise interference signals, etc, to the second generation communication network, digital mobile phone pan-european is replaced, namely because GSM digital systems, mobile phone in the birth of speech signal make great improvement at the same time, along with the needs of the users no longer merely voice calls the demand, GSM made corresponding improvement and GPRS wireless transmission function integration, email, the Internet information data pulled open mobile communication new areas, but its data transmission speed also only about 114kbs, while in the actual data transmission, its velocity affected by various factors affect more slowly. For information request is more and more big demand drive the whole communications network development, put forward to realize the 3G technology, from the new generation communications technology is expected to reach, 3G technology development is an era of progress for knowledge, reflect, it is human knowledge achievements. This paper introduces the third generation mobile communication system's structure and technology, analyzed the W - CDMA, CDMA 2000, td-scdma three kinds of system plan and related technology, expounds the 3G system composition, the application process problems and challenges, probes into the third generation mobile communication system of technology and its 滨州学院本科毕业设计（论文） iii development direction . keywords：3G；IMT-2000； TD-SCDMA； GPRS； 目目 录录 引引 言言1 第一章第一章 3G3G 概述概述.2 1.1 3G 起源.2 1.2 3G 发展的必然性2 第二章 3G 移动通信系统组成及技术.3 2.1 3G 移动通信系统组成概述3 2.1.1. 3G移动通信系统的提出3 2.1.2. 3G移动通信系统的目标4 2.1.3. 3G移动通信系统的特征4 2.1.4. 3G 移动通信系统的体系结构.4 2.2. 3G 移动通信的主要技术 5 2.2.1. W-CDMA技术的组成及特点.5 2.2.2. CDMA2000技术的组成及特点8 2.2.3. TD-SCDMA技术的组成及特点10 第三章第三章 3G3G 移动通信系统的应用和未来发展移动通信系统的应用和未来发展.13 3.1 3G 移动通信系统的应用 .13 3.2 3G 系统面临的主要问题 .14 3.3 3G 移动通信系统的发展15 结结 论论17 参考文献参考文献17 谢谢 辞辞18 附附 录录19 附录 第三代移动通信系统标准发展历史.19 滨州学院本科毕业设计（论文） 1 引 言 第一代移动通信系统是以模拟调频（FM）和频分多址（FDMA） 为主要特征的移动通信系统，它仅限于语音传输；第二代移动通信系 统是以时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）和数字调制为特征的移 动通信系统，它不仅能够传递话音还具有传输数据和接入 Internet 网的 功能；第三代移动通信系统是国际电讯联盟（ITU）为 2000 年国际移 动通信而提出的具有全球移动、综合业务、数据传输、蜂窝、无绳、 寻呼、集群、等多种功能的，并能满足频谱利用率、运行环境、业务 能力和质量、网络灵活及无缝覆盖、兼容等多项要求的全球移动通信 系统，简称 IMT-2000 系统（International Mobile Telecommunication for The year 2000） 。该系统预计在 2000 年后实现商业化、系统工作于 2000 MHz 频段，占用频谱为 230 MHz，可同时提供电路交换和分组交 换业务，根据世界无线电委员会（WRC）的规定全球移动通信的上下 行频段为 19802010 MHz，21702200 MHz 收发频率间隔为 190 MHz。IMT-2000 系统主要包括 5 种系统方案，其中，IMT-DS，IMT- MC，IMT-TDD 采用了 CDMA 技术，它们是第三代移动通信发展的主 流，而 IMT-SC 和 IMT-FT 采用的是 TDMA 技术，它们有利于在第二 代移动通信网络上提供部分第三代移动通信的业务，具有较好的系统 兼容性。 滨州学院本科毕业设计（论文） 2 第一章 3G 概述 1.11.1 3G 起源起源 3G 是“3rdGeneration”(第三代)的缩写，即第三代移动通信系统(IMT-2000)，是 由国际电信联盟(ITU)率先提出并负责组织研究的, 采用宽带码分多址(CDMA)数字 技术的新一代通信系统，它是高速移动数据网络通信领域的行业术语，是近 20 年 来现代移动通信技术和实践的总结和发展。 3G 在 1985 年最早提出时被命名为未 来公共陆地移动通信系统(FPLMTS， Futuristic Public Land Mobile Telecommunication System), 1996 年更名为 IMT-2000(International Mobile Telecommunications 2000)。狭义地讲，3G 就是指国际电信联盟(ITU)确定的三大主 流无线接口标准：W-CDMA(宽频分码多重存取)、CDMA2000(多载波分复用扩频 调制)和 TDS-CDMA(时分同步码分多址接入)。纵观移动通讯系统的发展历史，模 拟移动手机被称作“第一代”；数字移动手机被列入“第二代”；而其后的发展技术被 称作“第三代”。当前全球还存在多种第一代和第二代通讯系统，它们成为全球范围 内普及单一通讯终端设备的一个阻力。另外，3G 技术面临的最大挑战是系统的标 准化，如何能够支持单一通讯终端设备可以在全球范围内得到通用。3G 技术的设 计基础是支持全系列的移动多媒体系统，其对多种数据速率提供灵活的支持，不仅 可以传送语音数据，还可以根据需要传送视频数据。使用 3G 网络，我们可以传输 需要高带宽的应用数据，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。 1.2 3G 发展的必然性发展的必然性 由于第二代（2G）系统频谱资源的有限性、频谱利用率的较低性、支持移动 多媒体业务的局限性，以及 2G 系统之间的不兼容性，因而导致了系统的容量较小、 滨州学院本科毕业设计（论文） 3 难以满足高速宽带业务的需求和不能实现用户全球漫游等不足，发展 3G 移动通信 将是第二代移动通信前进的必然结果。 发展 3G 的原动力有市场驱动和技术驱动两方面原因。从市场驱动方面看，发 展 3G 可以满足未来移动用户容量的需求，并且可以提供移动数据和多媒体通信业 务。从技术驱动上看，发展 3G 是更高频谱效率的要求，是各大网络兼容性的要求， 是全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖，全球漫游的要求所决定的。 3G 可使人们享受到更多的通信乐趣，除了获得更清晰的话音业务外，还可以 随时随地通过个人移动终端进行多媒体通信，比如上网浏览、多媒体数据库访问、 实时股市行情查询、可视电话、移动电子商务、交互游戏，无线个人随身听和视频 传送等。3G 移动电话将成为人们生活和工作的好帮手。 第二章第二章 3G 移动通信系统组成移动通信系统组成及技术及技术 2.12.1 3G3G 移动通信系统组成概述移动通信系统组成概述 第三代移动通信系统主要由 4 个功能子系统构成，它们是核心网（CN）、无线 接入网（RAN）、移动台（MT）和用户识别模块（UIM），且基本对应于 GSM 系统的 交换子系统（SSS）、基站子系统（BBS）、移动台（MS）和 SIM 卡四部分。 2.1.1. 3G 移动通信系统的提出移动通信系统的提出 （1）用户对更高性能的移动通信系统提出了要求,希望享受更为丰富和高速的 通信业务。 （2）2G 运营商业务发展速度趋于缓和而竞争越加激烈，为寻找新的增长点， 通过发展数据业务来提高自身的服务质量和业务类型，需要 3G 的支持。 （3 )2G 无线频率资源日趋紧张，已不能满足长期的通信发展需求。 IMT-2000IMT-2000 系统提出系统提出 第三代移动通信系统简称 3G, 是由国际电信联盟(ITU)率先提出并负责组织研 究的, 采用宽带码分多址(CDMA)数字技术的新一代通信系统, 是近 20 年来现代移 动通信技术和实践的总结和发展。 3G 在 1985 年最早提出时被命名为未来公共陆 地移动通信系统(FPLMTS， Futuristic Public Land Mobile Telecommunication 滨州学院本科毕业设计（论文） 4 System), 1996 年更名为 IMT-2000(International Mobile Telecommunications 2000)。 2.1.2. 3G 移动通信系统的目标移动通信系统的目标 （1）全球统一频谱、统一标准、全球无缝覆盖； （2）更高的频谱效率，更低的建设成本； （3）能提供高的服务质量和保密性能； （4）能提供足够的系统容量，易于 2G 系统的过渡和演进； （5）能提供多种业务，能适应多种环境，速率最高 2Mbit/s，其中车速环境 144Kbit/s，步 行环境 384Kbit/s，室内环境 2Mbit/s。 2.1.3. 3G 移动通信系统的特征移动通信系统的特征 （1）3G 系统具有大容量话音、高速数据和图象传输等灵活业务； （2）3G 系统是以 2GCDMA 和 GSM 网络为基础，平滑演进的网络； （3）3G 系统采用无线宽带传送技术，复杂的编译码及调制解调算法，快速功率控制，多 址干扰对消，智能天线等先进的新技术 2.1.4. 3G 移动通信系统的体系结构移动通信系统的体系结构 3G 在 1985 年最早提出时被命名为未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS， Futuristic Public Land Mobile Telecommunication System), 1996 年更名为 IMT-2000(International Mobile Telecommunications 2000)。IMT-2000 系统结构主要包含了核心网（CN）及其他网络，如无线 接入网（RAN） ，移动台（MT）以及用户识别模块（UTM） ；它们可以和 GSM 系统的交换子 系统（SSS） ，基站子系统，移动台和 SIM 卡相对应。IMT-2000 的标准接口有 4 个，它们是网 络与网络间的接口（NNI） ，它是 IMT-2000 不同成员之间的标准接口，是保证互通和漫游的关 键接口；无线接入网与 核心网之间的接口称之 为 UNI 接口；用户识别 模块和移动台之间的接 口称之为（UTM-MT） 接口。其结构如图所示。 滨州学院本科毕业设计（论文） 5 IMT-2000 系统的无线接口具有开放系统互联（OSI）标准的分层结构，系统由上到下分成 网络层、数据链路层和物理层，它可同时支持电路型业务和分组型业务，并允许支持不同质量、 不同速率的业务，其协议组成比第二代移动通信系统要复杂得多。在 IMT-2000 系统中各层主 要包括： （1）物理层它规定了无线接口的物理及电气特性，负责对上层链路的服务，具有符合 第三代移动通信系统的无线信道结构，它由一系列下行物理信道和上行逻辑信道所组成。 （2）数据链路层它由媒体接入控制（MAC）子层和链路接入控制（LAC）子层组成， MAC 子层根据 LAC 子层不同业务实体的要求对物理层资源进行管理与控制，并负责提供 LAC 子层业务实体所需的 QOS（Quality of service， 服务质量）级别。LAC 子层代表物理层与物理 层对应独立的链路管理与控制，并负责提供 MAC 子层所不能提供的更高级别 QOS 控制，这种 控制可通过 ARQ 等方式实现，以满足来自更高层业务实体的传输可靠性。 （3）高层它是集 OSI 模型中的网络层、传输层、会话层、表达层和应用层为一体的 高层实体，它主要负责各种业务的呼叫信令处理、话音业务和数据业务的控制与处理。 2.22.2. 3G 移动通信的主要技术移动通信的主要技术 IMT-2000 的关键技术包括了 CDMA 多址技术、多载波调制技术、多用户检测技 术、智能天线技术、软件无线电技术、功率控制技术、高效信道编码等多种技术。 具体可分为两大类 5 种，系统传输主要采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA） 方式工作，系统双工的模式分别采用时分双工（TDD）和频分双工（FDD）的方式。 第三代移动通信的主流技术采用的就是码分多址技术。第三代移动通信的主流技术 包括以下 3 种即 W-CDMA，Cdma2000 和 TD-SCDMA。 2.2.1. W-CDMA 技术的组成及特点技术的组成及特点 W W- -C CD DM MA A 全称为 Wideband CDMA，也称为 CDMA Direct Spread，意为宽频分码 多重存取，这是基于 GSM 网发展出来的 3G 技术规范，是欧洲提出的宽带 CDMA 滨州学院本科毕业设计（论文） 6 技术，它与日本提出的宽带 CDMA 技术基本相同，目前正在进一步融合。 W- CDMA 的支持者主要是以 GSM 系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与 其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、 诺基亚、朗讯、北电，以及日本的 NTT、富士通、夏普等厂商。 该标准提出了 GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的 演进策略。这套系统能够架设在现有的GSM 网络上，对于系统提供商而言可以 较轻易地过渡。预计在 GSM 系统相当普及的亚洲，对这套新技术的接受度会相 当高。因此 W-CDMA 具有先天的市场优势。 1.1. 系统的组成系统的组成： WCDMA 的核心网采取的是由 GSM 的核心网逐步演进的, 即由 WCDMA 是基 于 GSM 的第三代技术。它的系统组成模块如下图所示，可分为三部分：用户设备、 基站和核心网。 2.2. 关键技术：关键技术： 1) CDMA 技术 CDMA 技术的 WCDMA 系统采用宽带 CDMA 方式, 包含了软切换、更软切换、 功率控制等技术。从话音业务角度来说, WCDMA 系统仍可算是上行受限。从无线网 络规划角度而言, WCDMA 与 GSM 有本质的区别。同时, WCDMA 具备软容量概念。 2) 电路交换 以 WCDMA 系统目前产品化较为成熟的、市场上正在大量部署的 R99 版本标 准来看, CS 域采用的仍是基于 64 K 电路交换的 MSC 架构, 所有从 UTRAN 当中传出 的分组话音, 必须经适当的编解码转换, 变为电路方式通过核心网传送; 反之则进 行相反的转换。 3) ATM 技术及协议 在 WCDMA 系统标准, 尤其是 R99 和 R4 的 UTRAN 中, 大量采用了 ATM 及其 相关协议作为二层传送机制和服务质量保证机制, 如 AAL2 话音封装、AAL5 信令封 装、 CAC 连接接纳控制机制及 PNNI 网络信令等。 4) IP 承载及应用 滨州学院本科毕业设计（论文） 7 IP 作为目前数据业务事实上的底层承载标准, 在 WCDMA 系统标准中获得 了广泛应用。从 UTRAN 中传出的数据包, 通过 PS 域, 可承载于 IP, 通过 SGSN 传 至 GGSN 公共数据网。R4 及以后的版本, 分组话音也可承载于 IP。 5) 分组话音技术 R4 以后, 电路域的话音采用了分组而非 TDM 方式承载, 采用了标准的分 组话音网关加服务器的分布式网络体系结构, 采用 H.248 作为网关控制协议, 同时, 相对于 64 K 电路静态交换方式而言, 网络规划的复杂程度加大, 服务质量保证能 力要求提高。 6) 传统信令 WCDMA 系统标准中由于考虑到对 GSM 核心网设备的向下兼容性, 大量保留 了传统的信令和协议, 如 MAP、 ISUP 等, 这些信令对 WCDMA 系统网络与 GSM 网络 的漫游切换及与 PSTN 系统的互联至关重要。 3.3.WCDMA 的技术优势主要有以下几点：的技术优势主要有以下几点： （1）业务灵活。WCDMA 允许每个 5MHz 载波处理从 8kbWs 到 2Mbit/s 的混合业 务。另外在同一信道上既可进行电路交换业务也可以进行分组交换业务，利用在单 一终端上进行多个电路和分组交换连接，实现真正的多媒体业务。可以支持不同质 量要求的业务（例如话音和分组数据）并保证高质量和完美的覆盖。 （2）频谱效率高。WCDMA 能够高效利用无线电频谱。由于它采用单小区复用， 因此不需要频率规划。利用分层小区结构、自适应天线阵列和相干解调（双向）等 技术，网络容量可以得到大幅提高。 （3）容量和覆盖范围大。WCDMA 射频收发信机能够处理的话音用户是典型窄 带收发信机的 8 倍。每个射频载波可处理 80 个同时话音呼叫或者 50 个同时的 Internet 数据用户。WCDMA 的容量差不多是窄带 CDMA 的两倍。更大的带宽能在上/ 下行链路中使用相干解调和快速功率控制允许更低的接收机门限。 （4）每个连接可提供多种业务。WCDMA 符合真正的 UMTS/IMT-2000 要求。分 组和电路交换业务可在不同的带宽内自由地混合，并可同时向同一用户提供。每个 WCDMA 终端能够同时接入多达 6 个不同业务，这些业务可以是话音或传真、电子邮 件和视频等数据业务的组合。 （5）无缝的 GSM/UMTS 接入。双模终端将在 GSM 网络和 UMTS/IMT-2000 网络之 间提供无缝的切换和漫游，在两个接入系统之间有尽可能大的业务映像。 （6）终端的经济性和简单性。WCDMA 手机所要求的信号处理大约是复合 TD/CDMA 技术的 1/10。更简单、更经济的终端易于进行大量生产，从而也就带来了 滨州学院本科毕业设计（论文） 8 更高的规模经济、更多的竞争，网络运营公司和用户也将获得更大的选择余地。 2.2.2. CDMA2000 技术的组成及特点技术的组成及特点 C CD DM MA A2 20 00 00 0 CDMA2000 是由窄带 CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带 CDMA 技术，也称 为 CDMA Multi-Carrier，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、 Lucent 和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系 统是从窄频 CDMAOne 数字标准衍生出来的，可以从原有的 CDMAOne 结构直接升级到 3G，建设成本低廉。但目前使用 CDMA 的地区只有日、韩和北美，所以 CDMA2000 的 支持者不如 W-CDMA 多。不过 CDMA2000 的研发技术却是目前各标准中进度最快的， 许多 3G 手机已经率先面世。该标准提出了从 CDMA IS95(2G)-CDMA20001x- CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x 被称为 2.5 代移动通信技术。 CDMA20003x 与 CDMA20001x 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。目前中国电信正在采用这一方案向 3G 过渡，并已建成了 CDMA IS95 网络。 1 1 . . 系统结构系统结构 一个完整的 CDMA 2000 移动通信网络由多个相对独立的部分构成, 如下图所 示。其中的三个基础组成部分分别是无线部分、核心网的电路交换部分和核心网的 分组交换部分。无线部分由 BSC(基站控制器)、分组控制功能(PCF)单元和基站收 发信机(BTS)构成; 核心网电路交换部分由移动交换中心(MSC)、访问位置寄存器 (VLR)、归属位置寄存器/鉴权中心(HLR/AC)构成; 核心网的分组交换部分由分组数 据服务点/外部代理(PDSN/FA)、 认证服务器(AAA)和归属代理(HA)构成。 除了基础组成部分以外, 系统还包括各种业务部分, 比较典型的业务有以下 四种: 智能网部分由业务交换点(SSP)、 业务控制点(SCP)和智能终端(IP)构成; 短信息部分主要是短信息中心(MC); 位置业务部分主要由移动位置中心(MPC)和定 位实体(PDE)构成。另外, 还有 WAP 等业务平台。 这四个部分构成了当前 CDMA 2000 网络的主要业务部分。 滨州学院本科毕业设计（论文） 9 2.2. 技术特点技术特点: : (1) 多种信道带宽。前向链路上支持多载波(MC)和直扩(DS)两种方式; 反向 链路仅支持直扩方式。当采用多载波方式时, 能支持多种射频带宽, 即射频带宽可 为 N×1.25 MHz(N=1、3、5、9、12)。 目前技术仅支持前两种, 即 1.25 MHz(CDMA 2000-1X)和 3.75 MHz(CDMA 2000-3X)。 (2) 可以更加有效地使用无线资源。 (3) 可实现 CDMA One 向 CDMA 2000 系统平滑过渡。 (4) 核心网协议可使用 IS-41、GSM-MAP 以及 IP 骨干网标准。 (5) 前向发送分集。 (6) 快速前向功率控制。 (7) 使用 Turbo 码。 (8) 辅助导频信道。 (9) 灵活帧长。 (10) 反向链路相干解调。 IP MSC / SSP SCPIP ¶¨Î» MPCPDE ¶ÌÏûÏ¢MC ÎÞÏß²¿·Ö WAPÍø¹ØIWF ºËÐÄÍø·Ö×éÓò HAPDSN / FA AAA PCF BSCBTS BSC PCF BTS BTS PSTN / ISDN WAP ºËÐÄÍøµç·Óò HLR / ACVLR ÖÇÄÜÍø 滨州学院本科毕业设计（论文） 10 (11) 可选择较长的交织器。 2.2.3. TD-SCDMA 技术的组成及特点技术的组成及特点 T TD D- -S SC CD DM MA A 全称为 Time Division - Synchronous CDMA(时分同步 CDMA)，该标准 是由中国大陆独自制定的 3G 标准，1999 年 6 月 29 日，中国原邮电部电信科学 技术研究院（大唐电信）向 ITU 提出，但技术发明始祖于西门子公司， TD- SCDMA 具有辐射低的特点，被誉为绿色 3G。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，在频谱利用率、对业务支持具有灵 活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地庞大的市场， 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 TDSCDMA 标准。 该标准提出不经过 2.5 代的中间环节，直接向 3G 过渡，非常适用于 GSM 系统向 3G 升级。军用通信网也是 TD-SCDMA 的核心任务。 1 1 . . 系统结构系统结构 TD-SCDMA 在 GSM 基础上采用了时分多址（TDMA)和时分双工（TDD)、软件 无线电(Software Radio） 、只能天线（Smart Antenna）和同步(Synchronous） CAMA 等技术。 TD-SCDMA 系统组成模块如下图所示，分为三部分：用户设备、基站和核 心网。 TD-SCDMA BTS UE TD-SCDMA BTS UE TD-SCDMA BTS UE BSC BSC BS Íø¹ØGGSN GPRS MSC X.25 Internet PSTN ISDN 滨州学院本科毕业设计（论文） 11 2.2.关键技术：关键技术： 1) 智能天线 TD-SCDMA 系统的智能天线是由 8 个天线单元的同心阵列组成的, 直径为 25 cm。同全方向天线相比, 它可获得 8 dB 的增益。 采用智能天线后, 应用波束 赋形技术显著提高了基站的接收灵敏度和发射功率, 大大降低了系统内部的干扰和 相邻小区间的干扰, 从而使系统容量扩大 1 倍以上。同时, 还可以使业务高密度市 区和郊区所需基站数目减少。天线增益的提高也能降低高频放大器(HPA)的线性输 出功率, 从而显著降低运营成本。 2) 综合采用多种多址方式 TD-SCDMA 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, 其中最主要的创新部分是 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, 而 SDMA 本身又可以使相互干扰的 CDMA 用户 降至最小。SDMA 技术的另一个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。 3) 动态信道分配 TD-SCDMA 系统采用 RNC 集中控制的动态信道分配(DCA)技术, 在一定区域 内, 将几个小区的可用信道资源集中起来, 由 RNC 统一管理, 按小区呼叫阻塞率、 候选信道使用频率、信道再用距离等诸多因素, 将信道动态分配给呼叫用户。 这 样可以提高系统容量、减少干扰、更有效地利用信道资源。 4) 多用户检测 多用户检测主要是指利用多个用户码元、时间、信号幅度以及相位等信息 来联合检测单个用户的信号, 以达到较好的接收效果。最佳多用户检测的目标就是 要找出输出序列中最大的输入序列。对于同步系统, 就是要找出函数最大的输入序 列, 从而使联合检测的频谱利用率提高并使基站和用户终端的功率控制部分更加简 单。 更值得一提的是在不同智能天线情况下,通过联合检测就可在现存的 GSM 基础 设备上，通过 C=3 的蜂窝再复用模式使 TD-SCDMA 可以在 1.6 MHz 的低载波频带下 通过。 5) 同步 CDMA 同步 CDMA 指在上行链路各终端发出的信号在基站解调器处完全同步, 相 互间不会产生多址干扰, 提高了 TD-SCDMA 系统的容量和频谱利用率。 6) Turbo 编/译码 Turbo 编/译码(Turbo encode/decode)主要是由于 Turbo 码译码采用软输 出迭代译码算法, 充分利用了译码输出的软信息。另外, Turbo 码还采用了伪随机 交织器分隔的递归系统卷积码(RSC)作为分量码。交织码除了抗信道突发错误外, 还改变码的重量分布, 控制编码序列的距离特性, 使重量频窄带化, 从而使 Turbo 码的整体纠错性能得以提高。但随着 Turbo 码关键技术研究的突破和硬件计算速度 滨州学院本科毕业设计（论文） 12 及工艺水平的提高, Turbo 码必将取代现在业已成熟的卷积编码方法, 成为第三代 移动通信系统中高业务质量和高速率数据传输业务的最佳信道编码方案。 7) 软件无线电 软件无线电的基本原理就是将宽带 A/D 和 D/A 转换器尽可能靠近天线处, 从而以软件来代替硬件实施信号处理。采用软件无线电的优越性在于, 基于同样的 硬件环境, 采用不同的软件就可以实现不同的功能。 3.TD-SCDMA3.TD-SCDMA 的技术特点主要表现在：的技术特点主要表现在： （1）频谱灵活性和支持蜂窝网的能力高。TD-SCDMA 仅需要 1.6MHz 的最小带宽。 若带宽为 5MHz 则支持 3 个载波，在一个地区可组成蜂窝网，支持移动业务，并可 通过自动信用卡道分配（DCA）技术提供不对称数据业务。 （2）高频谱利用率。TD-SCDMA 为对称话音业务和不对称数据业务提供的频谱 利用率高。也就是说，在使用相同频带宽度时，TD-SCDMA 可支持多一倍的用户。 （3）设备成本低。在天线基站方面，TD-SCDMA 的设备成本低，主要因为： A由多天线阵、相干收发信机和 DSP 算法组成的智能天线具有降低多址 干扰、提高容量和接收灵敏度以及降低发射功率和天线基站成本等优点； B各终端上行链路信号在基站解调器完全同步，即上行同步，它的优点 是 CDMA 码道正交，降低码道间干扰，提高 CDMA 容量，可以简化基站硬件，降低天 线基站成本； C通过 DSP 软件实现无线电功能，即软件无线电技术，可实现智能天线 和多用户检测等基带数字信号处理，使系统可灵活地使用新技术，并可降低产品开 发周期和成本。 （4）系统兼容。由于 TD-SCDMA 同时满足 Iub、A、Gb、Iu、IuR 多种接口的要 求，所以 TD-SCDMA 的基站子系统既可作为 2G 和 2.5G GSM 基站的扩容，又可作为 3G 网中的基站子系统，能同时兼顾现在的需求和未来的发展。 滨州学院本科毕业设计（论文） 13 第三章 3G 移动通信系统的应用和未来发展 3.13.1 3G3G 移动通信系统的应用移动通信系统的应用 IMT-2000 能提供至少 144Kbps 的高速大范围的覆盖（希望能达到 384bps）， 同时也能对慢速小范围提供 2Mbps。不同的应用产生不同的业务流，因而对系统设 计和网络容量产生不同的影响。大量的不同种类的服务使 3G 系统的网络规划更具 挑战性。3G 的核心应用包括： 1.宽宽带带上