第1章 WCDMA系统概述.docx

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第1章WCDMA系统概述

课程

WCDMA基本原理

（cover）

ISSUE1.0

第1章WCDMA系统概述1-1

1.1移动通信的发展1-1

1.1.2第一代移动通信系统1-1

1.1.3第二代移动通信系统1-2

1.1.4第三代移动通信系统1-3

1.1.53G的标准组织1-4

1.23G技术体系1-4

1.2.1多种体制的由来1-4

1.2.2RTT技术提案1-5

1.2.3技术融合1-6

1.33G演进策略1-7

1.4三种主要技术体制比较1-11

1.53G频谱规划情况1-13

1.63G业务介绍1-16

1.6.13G业务分类1-16

1.6.2会话类业务1-17

1.6.3流类业务1-17

1.6.4交互类业务1-18

1.6.5后台类业务1-19

第1章WCDMA系统概述

1.1移动通信的发展

自从1897年马可尼的试验证明了运动中的无线通信的可应用性，人们就开始了对移动通信的孜孜不倦的探索，并且已经得到了举世瞩目的发展。

移动通信发展至今，已经经历了两代的成熟发展，目前全球3G已经进入快速发展的阶段，甚至国际电联的有关组织以及世界许多大的通信公司已经开始了“后3G的研究”。

纵观移动通信发展历程，大都经过了提出方案、制定标准和商业运营三个阶段。

图1-1概括了移动通信系统的发展历程，本节将分别对第一代、第二代以及第三代移动通信系统进行比较概括的描述。

图1-1移动通信发展历程

1.1.2第一代移动通信系统

最初的移动通信主要应用在军队和政府部门。

第二次世界大战期间，战争的要求使得通信技术有了长足的发展。

二战以后，很快就推出了第一种大区制的公众移动电话服务。

但是受到相关设备和技术的制约，当时整个移动通信发展的速度并不是很快。

直到20世纪70年代，美国贝尔实验室提出了小区制的蜂窝式移动通信系统解决方案，实现了频率复用，提高了系统容量，才使移动通信得到了真正意义上的大规模应用。

第一代移动通信系统的主要代表有：

ØAMPS（AdvancedMobilePhoneSystem），使用模拟蜂窝传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；

ØTACS（TotalAccessSystem），使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准；

Ø此外还有北欧的NMT-450（NordicMobileTelephone）系统和NMT-900系统等。

1987年，中国首个TACS制式的模拟移动电话系统建成。

之后，AMPS系统也曾被引入中国。

第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz分一个模拟用户信道。

同时，由于不同的频段、不同的制式限制了移动通信的长途漫游，使得第一代移动通信只能是一种区域性的移动通信系统。

其主要弊端有：

Ø频谱利用率低；

Ø业务种类有限；

Ø无高速数据业务；

Ø保密性差，易被窃听和盗号；

Ø设备成本高；

Ø体积大，重量大。

为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统。

1.1.3第二代移动通信系统

第二代移动通信系统是从80年代中期开始应用的，在90年代得到了迅猛的发展。

第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是欧洲的GSM系统、美国的DAMPS系统、以及IS-95。

ØGSM（GlobalSystemforMobile）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。

GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的GSM系统称为DCS1800。

GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信道带宽为200KHz。

ØDAMPS（DigitalAdvancedMobilePhoneSystem），也称为IS-54（北美数字蜂窝），使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA多址方式。

ØIS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，指定使用CDMA多址方式，已成为美国PCS（PersonalCommunicationSystems）的首选技术。

由于第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B以及2.75G的系统，如EDGE和cdma20001X。

CDMA系统容量大，相当于模拟系统的10到20倍，与模拟系统的兼容性好。

但是由于窄带CDMA技术比GSM成熟晚等原因，使得其在世界范围内的应用远不及GSM，只在北美、韩国和中国等地有较大规模商用。

但是无论是2.5G还是2.75G，移动通信系统能够提供数据业务的能力都是有限的。

随着网络的发展和人们对于移动通信的需求，数据和多媒体通信的发展势头越来越明显，所以，第三代移动通信的目标就是高速的数据业务通信。

1.1.4第三代移动通信系统

第三代移动通信系统是一种能够提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信的通信系统。

第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）于1985年提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS，FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem），1996年正式更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000，国际移动通信-2000），主要体制有WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA。

1999年11月5日，国际电联ITU-RTG8/1第18次会议通过了“IMT-2000无线接口技术规范”建议，其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000CDMATDD部分中。

“IMT-2000无线接口技术规范”建议的通过表明TG8/1制定第三代移动通信系统无线接口技术规范方面的工作已经基本完成，第三代移动通信系统的开发和应用将进入实质阶段。

1.1.53G的标准组织

3G的标准化工作实际上是由3GPP（3thGenerationPartnerProject，第三代伙伴计划）和3GPP2两个标准化组织来推动和实施的。

3GPP成立于1998年12月，由欧洲的ETSI（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute）、日本ARIB（AssociationofRadioIndustriesandBusinesses）、韩国TTA（TelecommunicationsTechnologyAssociation）和美国的T1等组成。

采用欧洲和日本提出的WCDMA技术，构筑新的无线接入网络，在核心网交换侧则在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进，提供更加多样化的业务。

UTRA（UniversalTerrestrialRadioAccess）为其无线接口的标准。

1999年1月，3GPP2也正式成立，由美国的TIA（TelecommunicationsIndustryAssociation）、日本ARIB、韩国TTA等组成。

无线接入技术采用cdma2000和UWC-136（UniversalWirelessCommunications-136）为标准，cdma2000这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利，其核心网采用ANSI/IS-41。

我国的无线通信标准研究组（CWTS,ChinaWirelessTelecommunicationsStandardgroup）是这两个标准化组织的正式组织成员，华为公司、大唐集团也都是3GPP的独立成员。

1.23G技术体系

1.2.1多种体制的由来

目前ITU对3G的研究工作主要由3GPP和3GPP2这两个组织来承担。

在3G上，ITU的目标是：

建立ITM-2000系统家族，求同存异，实现不同3G系统上的全球漫游。

核心网方面，在1997年3月ITU-TSG11的一次中间会议上，通过了欧洲提出的“ITM-2000家族概念”。

根据“家族”概念，无线接入网和核心网两部分的标准化工作主要在“家族”内部进行。

目前的家族已经有至少两种主要标准，即GSMMAP和IS-41。

无线接口方面，在1997年9月ITU-RTG8/1会议上，开始讨论无线接口的家族概念。

在1998年1月TG8/1特别会议上，提出并开始采用“套”的概念，不再使用“家族概念”。

其含义是无线接口标准可能多于一个，但并没有承认可以多于一个，而是希望最终能统一成一个标准。

IMT-2000家族概念的引入给了地区标准化组织以极大的灵活性。

这意味着只要该系统在业务和网络能力上满足要求，都可以称为IMT-2000家族的成员。

造成第三代移动通信技术体制不同的原因主要有下面两个：

Ø与第二代的关系：

从保护现有运营商利益角度看，3G的网络部分要与2G保持一定的兼容性，即第三代的网络是基于第二代的网络逐步发展演进的。

第二代网络有两大核心网：

GSMMAP和IS-41。

无线接口部分，美国的IS-95CDMA和IS-136TDMA运营者强调后向兼容（演进性），欧洲的GSM、日本PDC的运营者强调无线接口不后向兼容（革命性）。

核心网与无线接口的对应关系如下图所示：

图1-1核心网与无线接入网的对应关系

Ø频谱对技术的选用起着重要的作用：

在频谱方面，其中关键的问题是ITU分配的ITM-2000频率在美国已用于PCS业务，由于美国要与第二代共用频谱，所以特别强调无线接口的后向兼容，技术上强调逐步演进。

而其他大多数国家有新的IMT-2000频段，新频段有很大的灵活性。

另外就是知识产权起着非常重要的作用，Qualcomm（高通）公司有自己的专利声明。

另外竞争也是一个造成技术不同的主要因素。

1.2.2RTT技术提案

1997年4月，ITU向全世界发出了征集IMT2000无线传输技术的通函，并制定了详细的IMT2000RTT（RadioTransmissionTechnology，无线传输技术）的步骤和时间表。

1998年6月30日，是ITU向各国征求RTT建议的截止日。

至1998年9月，RTT提案包括对MSS（MobileSatelliteService，移动卫星业务）在内多达16个，它们基本来自IMT-2000的16个RTT评估组成员，包括：

1．UTRAWCDMA（欧洲）

2．DECT（欧洲）

3．cdma2000（美国）

4．UWC-136（美国）

5．WIMSWCDMA（美国）

6．WCDMA/NA（美国）

7．WCDMA（日本）

8．TD-SCDMA（中国）

9．GlobalCDMA（同步）（韩国）

10．GlobalCDMA（异步）（韩国）

11．LEO卫星系统SAT-CDMA

12．ESA的宽带卫星系统SW-CDMA

13．混合宽带CDMA/TDMA卫星系统SW-CTDMA

14．ICO全球通信公司的ICORTT

15．INMARSAT的卫星系统Horizons

16．IridiumLLC公司的卫星系统INX。

其中前10种为IMT-2000地面系统RTT提案，后6种RTT反映了将MSS纳入IMT-2000的努力。

提