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移动通信论文
四川邮电职业技术学院
毕业论文
论文（设计）题目：
WCDMA的发展前景分析
班级：
2009级移动通信
（2）班
姓名：
吴永飞
学号：
2009031172
指导教师：
张绍林
时间：
2012年5月20日
四川邮电职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
班级
2009级移动通信
（2）班
姓名
吴永飞
学号
2009031172
设计（或论文）题目
WCDMA的发展前景分析
指导教师姓名
张绍林
指导教师
专业技术职称
助理讲师
设计根据、内容、技术要求，主要设计方法（或步骤）：
四、内容纲要：
主要阐述移动通信基础理论以及WCDMA标准的特点，再作分析展望。
第一章移动通信系统概述
第一节移动通信系统定义及特点
第二节移动通信发展简介
第三节移动通信系统组成
第二章WCDMA概述
第一节WCDMA发展概述
第二节WCDMA网络结构
第三章WCDMA优缺点分析
第一节WCDMA关键技术
第二节WCDMA的优势
第三节WCDMA的不足
第四章WCDMA发展现状及前景展望
第一节WCDMA发展现状
第二节WCDMA前景展望
第五章全文总结
主要参考文献、资料：
请多在图书馆以及各通信网络论坛等处找资料，所引用文献需在正文后的参考文献中体现。
要求完成时间
2012年5月20日
WCDMA的发展前景分析
吴永飞
摘要：
WCDMA技术演进WCDMA作为3G的三大主流技术之一，是基于GSMMAP协议，通过引进CDMA技术演变而来的。
WCDMA系统的整体演进方向为，网络结构向全IP化发展；业务向多样化、多媒体化和个性化方向发展；无线接口向高速传输分组数据发展；小区结构向多层次、多制式、重复覆盖方向发展；用户终端向支持多制式、多频段方向发展；并在整个技术演进过程中保证业务的连续性、完善的QoS机制和网络的安全性，形成了R99、R4、R5、R6等不同版本。
本文着重从WCDMA的发展历史和关键技术以及网络结构结合当前中国WCDMA的发展现状予以介绍。
关键词：
WCDMA、网络结构、关键技术、现状、发展前景
目录
第一章移动通信系统概述1
第一节移动通信系统定义及特点1
第二节移动通信发展简介1
第三节移动通信系统组成3
第二章WCDMA概述6
第一节WCDMA发展概述6
第二节WCDMA网络结构7
第三章WCDMA优缺点分析11
第一节WCDMA关键技术11
第二节WCDMA的优势12
第三节WCDMA的不足13
第四章WCDMA发展现状及前景展望15
第一节WCDMA发展现状15
第二节中国WCDMA前景展望16
第五章全文总结18
第一章移动通信系统概述
第一节移动通信系统定义及特点
一、移动通信系统定义：
移动通信是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。
二、移动通信系统特点：
（1）移动性。
就是要保持物体在移动状态中的通信，因而它必须是无线通信，或无线通信与有线通信的结合。
（2）电波传播条件复杂。
因移动体可能在各种环境中运动，电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应等现象，产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。
（3）噪声和干扰严重。
在城市环境中的汽车火花噪声、各种工业噪声，移动用户之间的互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。
（4）系统和网络结构复杂。
它是一个多用户通信系统和网络，必须使用户之间互不干扰，能协调一致地工作。
此外，移动通信系统还应与市话网、卫星通信网、数据网等互连，整个网络结构是很复杂的。
（5）要求频带利用率高、设备性能好。
第二节移动通信发展简介
移动通信可以说从无线电通信发明之日就产生了。
1897年，M·G·马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里。
现代移动通信技术的发展始于本世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。
第一阶段从本世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。
在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。
该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz,可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。
第二阶段从40年代中期至60年代初期。
在此期间内，公用移动通信业务开始问世。
1946年，根据美国联邦通信委员会（FCC）的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。
当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德（1950年）、法国（1956年）、英国（1959年）等国相继研制了公用移动电话系统。
美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。
这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。
第三阶段从60年代中期至70年代中期。
在此期间，美国推出了改进型移动电话系统（IMTS），使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。
德国也推出了具有相同技术水平的B网。
可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。
第四阶段从70年代中期至80年代中期。
这是移动通信蓬勃发展时期。
1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。
1983年，首次在芝加哥投入商用。
同年12月，在华盛顿也开始启用。
之后，服务区域在美国逐渐扩大。
到1985年3月已扩展到47个地区，约10万移动用户。
其它工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。
日本于1979年推出800MHz汽车电话系统（HAMTS），在东京、神户等地投入商用。
西德于1984年完成C网，频段为450MHz。
英国在1985年开发出全地址通信系统（TACS），首先在伦敦投入使用，以后覆盖了全国，频段为900MHz。
法国开发出450系统。
加拿大推出450MHz移动电话系统MTS。
瑞典等北欧四国于1980年开发出NMT－450移动通信网，并投入使用，频段为450MHz。
这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。
移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。
首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。
其次，提出并形成了移动通信新体制。
随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。
在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念。
蜂窝网，即所谓小区制，由于实现了频率再用，大大提高了系统容量。
可以说，蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。
第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。
第五阶段从80年代中期开始。
这是数字移动通信系统发展和成熟时期。
以AMPS和TACS为代表的第一代蜂窝移动通信网是模拟系统。
模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题。
例如，频谱利用率低，移动设备复杂，费用较贵，业务种类受限制以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。
解决这些问题的方法是开发新一代数字蜂窝移动通信系统。
数字无线传输的频谱利用率高，可大大提高系统容量。
另外，数字网能提供语音、数据多种业务服务，并与ISDN等兼容。
实际上，早在70年代末期，当模拟蜂窝系统还处于开发阶段时，一些发达国家就接手数字蜂窝移动通信系统的研究。
到80年代中期，欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网（GSM）的体系。
随后，美国和日本也制定了各自的数字移动通信体制。
泛欧网GSM已于1991年7月开始投入商用，1995年将覆盖欧洲主要城市、机场和公路。
与其它现代技术的发展一样，移动通信技术的发展也呈现加快趋势。
第三节移动通信系统组成
一、第二代数字移动通信系统
20充业务；具有跨国漫游能力，容量增大，为模拟移动通信的3—5倍。
GSM系统组成结构如上图：
GSM以7号信令作为互联标准，与PSTN、ISDN等公众电信网有完备的互通能力。
在GSM电路上叠加一个基于分组的无线接口GPRS，可以提供速率为115kbit/s的分组数据业务，用分组交换来补充电路交换是GSM技术的一个重要升级，GPRS支持Internet上应用最广泛的IP协议和X.25协议，从而使GPRS可以与多种网络交互，促进了通信和数据网络的融合。
改进数据速率GSM服务EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案，从而使网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设备，在第三代移动网络商业化之前，提前为用户提供个人多媒体通信业务。
由于EDGE是一种介于第二代与第三代之间的过渡技术，因此也有人称它为“二代半”技术。
二、第三代移动通信系统
第一、二代蜂窝移动通信系统，是针对传统的语音和低速数据业务的系统，而未来的“信息社会”，图像、语音、数据相结合的多媒体业务和高速率数据业务将成为必不可少的服务内容，它们的业务量将有可能远远超过语音业务。
所以第三代移动通信系统将有更大的系统容量和更灵活的高速度、多速率数据的传输，除语音和数据传输外，还能传送高达2Mbit/s的高质量活动图像，真正做到“任何人、任何地点、任何时间、可以同任何对方实现任何形式的通信”，支持所有的移动电子商务业务。
3G的核心技术主要包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，其中目前在欧洲和亚太地区最流行的关键技术是WCDMA，即宽带码分多址。
第三代移动通信系统———全球移动通信系统UMTS（UniversalMobileTelecommunicationSystem）网络在宽带领域将采用一种全新的高速率无线技术，即宽带码分多址CDMA。
然而，在核心网络部分，UMTS系统将建立在GSM网络基础之上，因为GSM网络已经被证实是非常成功的。
目前的GSM网络已经包含了电路交换型语音和分组数据业务型网络平台，而分组数据平台支持的数据业务包括短信、移动网页浏览和移动电子邮件等。
第二章WCDMA概述
第一节WCDMA发展概述
W-CDMA（宽带码分多址）是一个ITU（国际电信联盟）标准，它是从宽带码分多址（CDMA）演变来的，从官方看被认为是IMT-2000的直接扩展，与现在市场上通常提供的技术相比，它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。
WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz.基于Release99/Release4版本，可在5MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。
W-CDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。
输入信号先被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。
窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频，而W-CDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频。
GSM向WCDMA的演进策略应是：
目前的GSM→HSCSD（高速电路交换数据，速率14.4~64kbps）→GPRS（通用分组无线业务，速率144kbpss）→最终以网络业务覆盖再度平滑无缝隙地演进至IMT-2000WCDMA（DS）。
（1）高速电路交换数据，HSCSD：
HighSpeedCircuitSwitchedData
HSCSD是能将多个全速率话音信道共同分配给HSCSD结构的特性。
HSCSD的目的是以单一的物理层结构提供不同空间接口用户速率的多种业务的混合。
HSCSD的好处在于更高的数据速率（高达64kbps，最大数据速率取决于生产厂家）并仍使用现有GSM数据技术，现有GSM系统稍加改动就可使用。
求，提供非常有效的高速数据，具有高质量的语音和图象业务。
在GSM向WCDMA的演进过程中，仅核心网部分是平滑的。
而由于空中接口的革命性变化，无线接入网部分的演进也将是革命性的。
第二节WCDMA网络结构
UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem、通用移动通信系统）是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。
UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络（RadioAccessNetwork，RAN）和核心网络（CoreNetwork，CN）。
其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。
CN从逻辑上分为电路交换域（CircuitSwitchedDomain,CS）和分组交换域（PacketSwitchedDomain,PS）。
UTRAN、CN与用户设备（UserEquipment，UE）一起构成了整个UMTS系统。
从3GPPR99标准的角度来看，UE和UTRAN（UMTS的陆地无线接入网络）由全新的协议构成，其设计基于WCDMA无线技术。
而CN则采用了GSM/GPRS的定义，这样可以实现网络的平滑过度，此外在第三代网络建设的初期可以实现全球漫游。
UMTS系统网络构成
UMTS网络单元构成如图2-1所示。
图2-1UMTS网络单元构成示意图
从图2-1的UMTS系统网络构成示意图中可以看出，UMTS系统的网络单元包括如下部分：
1.UE（UserEquipment）
UE是用户终端设备，它通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动多媒体、Internet应用（如E-mail、WWW浏览、FTP等）。
UE包括两部分：
ME（TheMobileEquipment），提供应用和服务
两大块，R4版本的核心网也一样，只是把R99电路域中的MSC的功能改由两个独立的实体：
MSCServer和MGW来实现。
R5版本的核心网相对R4来说增加了一个IP多媒体域，其他的与R4基本一样。
R99版本核心网的主要功能实体如下：
（1）MSC/VLR
MSC/VLR是WCDMA核心网CS域功能节点，它通过Iu_CS接口与UTRAN相连，通过PSTN/ISDN接口与外部网络（PSTN、ISDN等）相连，通过C/D接口与HLR/AUC相连，通过E接口与其它MSC/VLR、GMSC或SMC相连，通过CAP接口与SCP相连，通过Gs接口与SGSN相连。
MSC/VLR的主要功能是提供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。
（2）GMSC
GMSC是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点，是可选功能节点，它通过PSTs接口与MSC/VLR，通过CAP接口与SCP相连，通过Gd接口与SMC相连，通过Ga接口与CG相连，通过Gn/Gp接口与SGSN相连。
SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。
（4）GGSN
GGSN（网关GPRS支持节点）是WCDMA核心网PS域功能节点，通过Gn/Gp接口与SGSN说Uu接口是UMTS系统中最重要的开放接口。
3.Iur接口
Iur接口是连接RNC之间的接口，Iur接口是UMTS系统特有的接口，用于对RAN中移动台的移动管理。
比如在不同的RNC之间进行软切换时，移动台所有数据都是通过Iur接口从正在工作的RNC传到候选RNC。
Iur是开放的标准接口。
4.Iub接口
Iub接口是连接NodeB与RNC的接口，Iub接口也是一个开放的标准接口。
这也使通过Iub接口相连接的RNC与NodeB可以分别由不同的设备制造商提供。
5Iu接口
Iu接口是连接UTRAN和CN的接口。
类似于GSM系统的A接口和Gb接口。
Iu接口是一个开放的标准接口。
这也使通过Iu接口相连接的UTRAN与CN可以分别由不同的设备制造商提供。
Iu接口可以分为电路域的Iu-CS接口和分组域的Iu-PS接口。
第三章WCDMA优缺点分析
第一节WCDMA关键技术
1、软件无线电
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，从而可为第二代式DL时隙传输方案（信息在帧的头和尾两个时隙分别传输）可供选择。
在WCDMA中，上行链的容量，克服远近效应的影响。
目前适用于WCDMA的多用户检测算法较少。
今后多用户检测努力的方向是降低复杂度和针对WCDMA系统进行设计。
智能天线可分为两类即外挂式和内嵌式。
前者如Metawave的方法，后者如Arraycomm的方法，在开发全新的WCDMA基础设施时，需要采用内嵌式的方法，以便充分利用智能天线带来的全部优越性，包括：
增大通信距离，提供更大范围的覆盖，可以实现特殊需求的覆盖；增加系统通信容量；与其它技术结合，提供无线电定位，提供新的电信业务；改善通信质量，降低误码率
4、其他关键技术
包括特征码优选、同步CDMA，与标准制定有关。
5、WCDMA的新技术
为了很好地解决WCDMA系统覆盖与容量之间的矛盾，消除干扰，提升系统容量，满足用户业务需求，在WCDMA的后续发展中产生了许多新技术。
其中最值得关注的就是高速下行分组接入（HSDPA）。
HSDPA是3GPP在R5协议中为了满足上／下行数据业务不对称的需求而提出的一种调制解调算法，它可以在不改变已经建设的WCDMA网络结构的情况下，把下行数据业务速率提高到10Mbps。
该技术是WCDMA网络建设后期提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。
HSDPA采用的关键技术是自适应调制编码（AMC）和混合自动重复（HARQ）。
AMC根据信道的质量情况，选择最合适的调制和编码方式。
HSDPA技术增加了高速下行共享信道（HS－DSCH），并依靠HARQ和AMC对信道变化进行适应。
不同的用户在时分和码分上共享HS－DSCH信道。
为了承载下行信令，还增加了共享控制信道（HS－SCCH），与HS－DSCH相关的上行采用DPCCH－HS信道，承载HARQ的ACK／NACK信息和信道质量测量指示（CQI）。
同时在NodeB增加了MAC－hs实体，该功能实体包含HARQ和HSDPA的调度功能以及对HS－DSCH的控制手机上网、手机音乐、手机电视、手机搜索、可视电话、即时通讯、手机邮箱、手机报等业务应用可为用户的工作、生活带来更多的便利和美妙享受。
健壮的网络体系和业务支持能力，将使得iPhone的优势性能得到最大程度的发挥。
3、终端种类最多
截至2008年底，支持WCDMA商用终端的款式数量超过2000款，全球主要手机厂商都推出了为数众多的WCDMA手机。
4、国内覆盖广泛
截至2009年9月28日，联通3G网络已成功在中国大陆285个地市完成覆盖并正式商用，
目前商用的CDMA系统支持多种类型的切换，主要类型有硬切换、软切换和更软切换。
WCDMA系统中沿用了大部分原IS-95和CDMA2000中的软切换技术。
软切换是一种常态，WCDMA系统中UE几乎一直处在软切换状态下，这样可以保证用户通话的连续性和稳定性，而硬切换过程则不会经常发生，硬切换将影响用户通话的主观感受，并容易造成掉话，网络设计时应尽量避免硬切换的发生。
RNC通知NodeB删除相应资源。
软切换的缺点：
（a）、下行资源占用较多,尤其是高速率BE业务占用的码资源。
（b）、下行功率通常为负增益;当功率不平衡时,反而产生副作用。
（c）、WCDMA系统的软切换，软切换占用了系统较大的容量。
使系统容量降低，造成可接入用户减少，影响WCDMA系统的商用。
第四章WCDMA发展现状及前景展望
第一节WCDMA发展现状
CDMA是3G技术中应用最为广泛的无线接入技术，拥有完善的产业链，同时技术演进和快速发展的终端市场也促进了WCDMA产业的发展。
从3G标准进展看，WCDMA仍处于领先地位，截止2008年6月全球用户数已经突破2.5亿。
从发展区域看，WCDMA发展热点正由亚太地区向欧洲转移，欧洲用户数已超过亚太地区。
作为WCDMA技术发展的代表性国家，日本和韩国在WCDMA的发展和应用上起到了先锋作用。
截至2007年6月份，全球一共发放了217张3G许可证，其中WCDMA许可证133张，CDMA2000许可证4张。
亚洲地区共计拥有12张WCDMA牌照。
在网络部署上，截至2008年6而商用网络建设将发展缓慢。
推动视频业务是新运营商的立足点，而老运营商则注重捆绑2G业务来推广3G业务。
同时，由于西欧国家一些老牌运营商在欧洲许多国家设有分公司，因此在提供相同的业务的同时将采取品牌统一化。
欧洲3G发展也将决定全球WCDMA的整体商用水平。
日本NTTDoCoMo是全球提供WCDMA技术的最大的3G移动服务运营商，在2006年就推出了WCDMA升级版HSDPA服务来提供比传统FOMA服务更快的传输速度，使WCDMA用户数在其移动用户总数中所占的比率迅速增加。
NTTDoCoMo在WCDMA建网初期将重点放在户外的连续覆盖上，仅用了3年时间，网络覆盖就超过了99%。
韩国是全球3G业务发展最快的市场之一，韩国三大运营商SKT、KTF和LGT都推出了3G业务。
尽管SKT和KTF获得的是WCDMA的运营许可证，并且也在2004年年初推出了商用业务，但是目前他们仍以CDMA2000的业务为主。
目前，全球WCDMA竞争的焦点表现在产业链的越趋完善、网络建设的覆盖面积和业务的多样化、区域化。
据专家预测，未来WCDMA发展的热点将集中在手机电视、移动搜索、移动互联网等方面，这也是软件开发商和芯片厂商关注的焦点。
运营商将抓住这个商机不断扩展WCDMA的网络建设，并以WCDMA+HSDPA为主流。
WCDMA终端种类也将日益增多，数据速率会不断提升。
在以日韩为代表的亚洲市场，各种下载类业务尤其是娱乐类业务仍将成为主流。
效降低建网成本、提高网络质量，就变得十分关键。
这实际上要求运营商尽可能地实现建网成本和用户满意度之间的平衡。
因为这已经不是一个主要依赖技术进步的市场，新业务的普及需要一个相对较长的时期。
WCDMA体系目前已经成为全球大部分运营商首选，国际上已经有了网络的部署和运营的丰富经验可以借鉴，这为中国联通打造“WCDMA精品网络”提供了经验保障。
精品网络的建设，需要有先进的设备性能作为基础，丰富的网络规划优化经验作为手段，具备平滑向HAPA+等未来演，2G和3G之间的互操作。
从WCDMA业务层面看，除了近期移动宽带接入本身的吸引力之外，WCDMA在数据传输能力上的增强，提升了用户的感知度，将有力推动移动数据增值业务的发展，这会在未来成为运营商竞争的关键。
现有WCDMA运营商网络上提供的大部分业务源自2.5G网络，这些业务的质量水平由于WCDMA及HSDPA
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