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第7章3G和未來移動通信系統(tǒng)7.1概述7.2軟件無線電技術(shù)7.3無線傳輸技術(shù)7.4我國第三代移動通信的發(fā)展第7章3G和未來移動通信系統(tǒng)7.1概述17.1概述(1)全球化(2)多媒體化(3)綜合化(4)智能化(5)個人化5W:任何人(Whoever)在任何時間(Whenever)、任何地點(Wherever)可以和其他任何人(Whomever)進(jìn)行任何方式(Whatever)的通信。7.1概述(1)全球化2圖7-1IMT-2000系統(tǒng)的營運環(huán)境圖7-1IMT-2000系統(tǒng)的營運環(huán)境37.1.1IMT-2000的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)1.功能結(jié)構(gòu)圖7-2IMT-2000系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)7.1.1IMT-2000的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)1.功能結(jié)構(gòu)圖742.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7-3IMT-2000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖無線傳輸技術(shù)無線傳輸適配功能無線載體通用功能2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7-3IMT-2000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖無5對于無線接入網(wǎng)絡(luò),不論是IMT-2000系統(tǒng)還是現(xiàn)有系統(tǒng),都可以看作是由下面兩部分組成的:(1)無線載體通用功能(RBCF)——包括所有與采用的無線接入技術(shù)無關(guān)的控制和傳輸功能。在各種IMT-2000操作環(huán)境中,RBCF作為連接相對差錯較少的寬帶核心網(wǎng)絡(luò)和各種差錯較多的有限帶寬無線傳輸技術(shù)的橋梁。(2)無線傳輸特殊功能(RTSF)——包括與無線技術(shù)有關(guān)的各項功能,它還可以進(jìn)一步分為無線傳輸技術(shù)(RTT)和相關(guān)的無線傳輸適配功能(FTAF)。后者將不同的RTT與通用的接入模塊聯(lián)接起來。對于無線接入網(wǎng)絡(luò),不論是IMT-2000系63.各種業(yè)務(wù)類型及特點無線和無線的綜合。(2)固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合。(3)陸地網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)的連接。(4)多種終端集成。(5)多種業(yè)務(wù)的綜合——向無線寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展。3.各種業(yè)務(wù)類型及特點無線和無線的綜合。74.網(wǎng)絡(luò)信令和協(xié)議IMT-2000中的信令協(xié)議可分為節(jié)點間協(xié)議和接入?yún)f(xié)議。節(jié)點間信令協(xié)議用于網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)間接口,包括電路相關(guān)和非電路相關(guān)兩部分。接入信令協(xié)議用于移動終端和網(wǎng)絡(luò)間的無線接口及基站(BS)與移動交換中心(MSC)或IMT-2000中相應(yīng)的FE之間的有線接口。在節(jié)點間信令協(xié)議中,經(jīng)過必要修改的ISUP(ISDN用戶部分)或B-ISUP(寬帶ISUP,即寬帶ISDN用戶部分)可作為電路相關(guān)協(xié)議,用于建立呼叫路由和建立IMT-2000與固定網(wǎng)之間的連接。鑒于IMT-2000的全球移動性,正在考慮采用一個統(tǒng)一的基于智能網(wǎng)應(yīng)用部分(INAP)的非電路相關(guān)協(xié)議,INAP最初是用于提供和控制業(yè)務(wù)的,在IMT-2000中需要進(jìn)行增強以支持移動管理功能,接入信令協(xié)議中。移動接入控制主要包括無線資源/載體控制、移動性管理和呼叫/連接控制。4.網(wǎng)絡(luò)信令和協(xié)議IMT-2000中的87.1.2ITU對IMT-2000的相關(guān)規(guī)定1.各種規(guī)定的基本原則第三代移動通信系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)遵循以下原則:方便迅速地接入各種通信業(yè)務(wù);保證公開競爭;促進(jìn)各國通信市場的發(fā)展;可以方便地增加新的通信業(yè)務(wù);頻帶使用:WARC-92的ITU-RM.1036建議。7.1.2ITU對IMT-2000的相關(guān)規(guī)定1.各種9表7-1ITU-R建議的IMT-2000頻帶使用原則目標(biāo)在2000年左右引入IMT-2000;IMT-2000按國家要求發(fā)展;終端全球漫游;全球設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。與現(xiàn)有用戶分享頻率資源;有效支持多個網(wǎng)絡(luò)營運或業(yè)務(wù)提供商;支持固定設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用。優(yōu)化IMT-2000帶寬內(nèi)的頻帶利用率;有效綜合IMT-2000陸地和衛(wèi)星。部分兼容各種形式的業(yè)務(wù)和混合業(yè)務(wù);降低終端成本、體積和功耗。原則為保持靈活性,理想情況下IMT-2000頻段不應(yīng)分割給不同形式的無線接口和業(yè)務(wù)。IMT-2000衛(wèi)星與陸地部分頻率劃分應(yīng)該靈活,以便滿足不同國家的需要。頻率提供應(yīng)符合全球漫游。在2000年前能夠提供實驗和測試所需的IMT-2000頻段。表7-1ITU-R建議的IMT-2000頻帶使用原則目標(biāo)102.頻率劃分表7-2IMT-2000衛(wèi)星頻段劃分系統(tǒng)頻段注釋非地球同步軌道1610~1626.5MHz(上行)一些國家與固定業(yè)務(wù)分享;限制移動地球站發(fā)射功率;保護(hù)天文無線電1613.8~1626.5MHz(下行)第二分配2483.5~2500MHz(下行)全球范圍與固定/移動業(yè)務(wù)分享包括ISM頻段1980~2010MHz(上行)2170~2200MHz(下行)全球范圍與固定/移動業(yè)務(wù)分享(2000年1月1日);IMT-2000/FPLMTS頻段;716號決議(WRC-95)2500~2520MHz(下行)2670~2690MHz(上行)2005年1月1日投入使用同步軌道1525~1559MHz(下行)1626.5~1660.5MHz(上行)部分頻段受地區(qū)限制寬帶18.8~19.4GHz(下行)28.7~29.1GHz(上行)分配給固定衛(wèi)星業(yè)務(wù);118號決議(WRC-95)2.頻率劃分表7-2IMT-2000衛(wèi)星頻段劃分系113.衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星移動系統(tǒng)(MSS)是解決實現(xiàn)全球覆蓋問題的有效方法。作為陸地系統(tǒng)的補充,衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具有覆蓋面積大、信號穩(wěn)定、不受地形地貌影響、不受距離限制等特點。IMT-2000是綜合陸地與衛(wèi)星系統(tǒng)的一個有機整體。衛(wèi)星軌道的選擇是衛(wèi)星系統(tǒng)要考慮的首要問題之一。衛(wèi)星軌道可以分為地球同步軌道(GEO)和非地球同步軌道(NGEO)兩類。IMT-2000趨向于使用非同步軌道,因為NGEO可以較好地實現(xiàn)全球覆蓋,時延較小。同時可以使用小口徑的天線減小波束的投射范圍,從而獲得更好的全球頻率重用系數(shù)。但NGEO的一個缺點是所需使用的衛(wèi)星數(shù)目要比GEO的多,并且衛(wèi)星相對于地區(qū)不是靜止的。3.衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星移動系統(tǒng)(MSS)是解決實127.2軟件無線電技術(shù)

IMT-2000要求能夠在世界范圍內(nèi)提供多速率、多種類的業(yè)務(wù),軟件無線電技術(shù)能夠提供這樣一種可以支持多種標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)的平臺。

“軟件無線電”是指一種具有高度靈活性的無線基站或用戶終端平臺,它具有許多先進(jìn)的特點和技術(shù),能夠提供遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)無線電的靈活性和可編程性。在軟件無線電中,過去許多由專門的硬件設(shè)備來完成的功能,例如信道濾波、中頻轉(zhuǎn)換以及基帶處理等,現(xiàn)在都可以通過軟件可編程的通用器件來實現(xiàn)。在IMT-2000中,應(yīng)用軟件無線電的基站或用戶設(shè)備就可以在不對主要器件進(jìn)行改變或更換的情況下,迅速地通過軟件來升級,以適應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)和提供新的業(yè)務(wù)。7.2軟件無線電技術(shù)IMT-200013

在基站的應(yīng)用中,軟件無線電基站與傳統(tǒng)的基站有許多不同的特點。其中一個主要的特點是應(yīng)用軟件無線電的基站,其收發(fā)信機都需要一個寬帶的RF/IF前端機,保證在整個用戶有效帶寬中進(jìn)行數(shù)字化的處理工作。

在用戶終端中,目前由于受到價格、尺寸和功耗的限制,軟件無線電技術(shù)還不可能完全應(yīng)用到用戶終端中,現(xiàn)在大都是固定編程,可以有一種或兩種操作模式。隨著IMT-2000的發(fā)展,用戶終端需要能夠適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)、不同的標(biāo)準(zhǔn),這也將推進(jìn)用戶終端向完全可編程的方向發(fā)展。當(dāng)用戶全球漫游時,進(jìn)入不同網(wǎng)絡(luò)或具有不同的業(yè)務(wù)需求,只要有與網(wǎng)絡(luò)相匹配的無線傳輸技術(shù)(RTT),就可以從網(wǎng)絡(luò)快速下載相應(yīng)軟件以支持終端的可操作性。在基站的應(yīng)用中,軟件無線電基站與傳統(tǒng)的基站有147.3無線傳輸技術(shù)(RTT)7.3.1向ITU提交的候選RTT方案表7-3正式向ITU提交的候選RTT方案序號提交者候選RTT方案1日本ARIBW-CDMA2歐洲ESASW-CDMA;SW-CTDMA3ICOICORTT4中國CATTTD-SCDMA5韓國TTAGlobalCDMAⅠ&Ⅱ;SatelliteRTT6歐洲ETSI-DECTEP-DECT7歐洲ETSI-UTRAUTRA8美國TIATR45.3(UWC-136)TR45.5(cdma2000)&TR46(WIMSW-CDMA)9美國T1P1-ATISW-CDMA/NA10INMARSATHorizons7.3無線傳輸技術(shù)(RTT)7.3.1向ITU提交的151.ITU的研究進(jìn)展IMT-2000的無線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由ITU-R完成,ITU-T負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)部分。ITU-R于1997年7月發(fā)出征集無線傳輸技術(shù)的通函。在通函中,規(guī)定了候選RTT方案的一般要求和目標(biāo),要求各國于1998年6月底前提交候選RTT方案,共有10個組織向ITU提交了十幾個候選RTT方案。1999年11月在芬蘭召開的ITU第18次會議上正式確定了ITM-2000的三種主流標(biāo)準(zhǔn):我國推出的TD-CDMA,美國Lucent,Motorola和Qualcomm等公司提出的cdma2000、歐洲Ericsson等公司倡導(dǎo)的W-CDMA。這三種標(biāo)準(zhǔn)均采用CDMA技術(shù)。1.ITU的研究進(jìn)展162.歐洲的研究進(jìn)展歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)的SMG2負(fù)責(zé)歐洲IMT-2000/UMTS的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。歐洲前后共提出以下5種UMTS/IMT-2000RTT方案:·W-CDMA;·OFDMA(正交頻分多址接入);·TDMA;·TDMA和CDMA相結(jié)合的混合方案TD〖CD*2〗CDMA;·ODMA(時機驅(qū)動多址接入)。2.歐洲的研究進(jìn)展173.美國的研究進(jìn)展美國負(fù)責(zé)IMT-2000研究的組織有兩個,一個是美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ANSI)下的T1P1組,另一個是電信工業(yè)協(xié)會(TIA)和電子工業(yè)協(xié)會(EIA)。這兩個組織都在研究自己的RTT方案,比較有影響的是W-cdmaOne(后更名為cdma2000),由Lucent、Motorola、Nortel和Qualcomm以及后來加入的韓國Samsung一起提出,并且TIA已將這種方案制定成窄帶CDMAIS-95的補充標(biāo)準(zhǔn)。對于第三代移動通信系統(tǒng)何時正式商用,美國沒有一個統(tǒng)一的目標(biāo)。在第三代問題上,美國營運商和制造商的態(tài)度截然不同。美國的第三代頻段大部分已被拍賣給PCS,PCS在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力上已對目前900MHz頻段上的蜂窩系統(tǒng)有了一定程度的提升,因此,營運商對向第三代系統(tǒng)過渡的需求并不急迫;而制造商們則不一樣,為了保持技術(shù)領(lǐng)先地位,他們非常積極地參與到國外的第三代系統(tǒng)試驗中。3.美國的研究進(jìn)展184.日本的研究進(jìn)展日本的第三代無線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由ARIB負(fù)責(zé),日本鑒于第一代模擬系統(tǒng)、第二代數(shù)字PDC系統(tǒng)只占領(lǐng)其國內(nèi)市場的教訓(xùn),決心在第三代系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定、開發(fā)及研制上走在世界前列,并和其他國際組織合作,共同打開國際市場。此外,日本目前的移動通信頻譜資源已無法應(yīng)付其移動用戶的迅猛增長,同時,也考慮到通過第三代系統(tǒng)提供的多媒體業(yè)務(wù)會刺激用戶的需求,因此,日本對第三代移動通信系統(tǒng)的研制與標(biāo)準(zhǔn)化工作非常積極,曾先后制定出6種RTT方案,經(jīng)過層層篩選和合并,形成了目前的以NTTDoCoMo公司為主提出的W-CDMA方案。4.日本的研究進(jìn)展195.我國的研究進(jìn)展20世紀(jì)90年代中期我國電信技術(shù)科學(xué)研究院(CATT)就自主開發(fā)了達(dá)到國際領(lǐng)先水平的SCDMA無線本地環(huán)接入技術(shù),并在此技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展TD-SCDMA。當(dāng)時歐洲的西門子(Semens)公司也在從事TDD方式的CDMA技術(shù)的研究,由于它與TD-SCDMA具有諸多共同點,后來兩家提出合作并彌補了相互的技術(shù)不足,最終形成了現(xiàn)在的TD-SCDMA。5.我國的研究進(jìn)展20世紀(jì)90年代中期我207.3.2三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案與性能比較三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案簡介1)W-CDMA系統(tǒng)R99版采用全新的W-CDMA無線空中接口標(biāo)準(zhǔn),支持2Mb/s的傳輸速率;核心網(wǎng)的電路域部分采用演進(jìn)的GSM網(wǎng)絡(luò)支持話路等電路業(yè)務(wù);核心網(wǎng)的分組域部分提供了移動與Internet的連接,采用演進(jìn)的GPRS網(wǎng)絡(luò)。R4標(biāo)準(zhǔn)于2001年3月完成,其中最重要的一部分是完成了中國提出的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)化工作,同時將電路域的控制與業(yè)務(wù)分離,向全I(xiàn)P核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)過渡。R5版本2002年3月完成第一稿,將IP從核心網(wǎng)擴展到無線接入網(wǎng),形成全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時在無線傳輸中引入HSDPA,支持高達(dá)10Mb/s下行分組數(shù)據(jù)傳輸。R6版本計劃于2002年下半年推出,將引入多媒體廣播和組播業(yè)務(wù),無線資源優(yōu)化,實現(xiàn)3G與WLAN互聯(lián)等。7.3.2三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案與性能比較三種主流212)cdma2000系統(tǒng)cdma2000主要由IS-95和IS-41標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來,它與AMPS、D-AMPS和IS-95都有較好的兼容性,它在反向信道也使用了導(dǎo)頻,同時又采用了一些新技術(shù),使其能滿足IMT-2000的要求。cdma2000可分為cdma2000-1x(單載波,1倍于IS-95A的帶寬)和cdma2000-3x(多載波,3倍于IS-95A的帶寬)兩個系統(tǒng)。與IS-95相比,cdma2000主要的不同點在于:·反向鏈路采用BPSK調(diào)制并連續(xù)傳輸,因此,發(fā)射功率峰值與平均值之比明顯降低;2)cdma2000系統(tǒng)22·在反向鏈路上增加了導(dǎo)頻,通過反向的相干解調(diào)可使信噪比增加2~3dB;·采用快速前向功率控制,改善了前向容量;·在前向鏈路上采用了發(fā)射分集技術(shù),可以提高信道的抗衰落能力,改善前向信道的信號質(zhì)量;·業(yè)務(wù)信道可以采用Turbo碼,它比卷積碼高2dB的增益;·引入了快速尋呼信道,有效地減少了移動臺的電源消耗,從而延長了移動臺的待機時間;·在軟切換方面也將原來的固定門限改變?yōu)橄鄬﹂T限,增加了靈活性;·為滿足不同的服務(wù)質(zhì)量(QoS),支持可變幀長度的幀結(jié)構(gòu)、可選的交織長度、先進(jìn)的媒體接入控制(MAC)層支持分組操作和多媒體業(yè)務(wù)?!ぴ诜聪蜴溌飞显黾恿藢?dǎo)頻,通過反向的相干233)TD-SCDMA系統(tǒng)TD-SCDMA系統(tǒng)有著如下要點:(1)和3GPPUTRATDD(TD-CDMA)的相同之處:·使用TDD雙工方式;·同時使用FDMA/TDMA/CDMA;·使用相同的QPSK射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù);·使用相同的正交可變擴頻系數(shù)的擴頻調(diào)制方法;·使用相同的超幀和無線幀長度;·使用相同的數(shù)據(jù)復(fù)接和分接方法;·在信道編碼和交織方面,使用和3GPP完全相同的技術(shù);·CDMATDD將使用完全相同的第二、第三層信令。3)TD-SCDMA系統(tǒng)TD-SCDMA系統(tǒng)有著如下24(2)TD-SCDMA所使用的特殊技術(shù)和設(shè)計:·TD-SCDMA是一個同步CDMA的系統(tǒng),用軟件和幀結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)嚴(yán)格的上行同步;·TD-SCDMA是一個基于智能天線的系統(tǒng),充分發(fā)揮了智能天線的優(yōu)勢,并在未來可能使用空分多址(SDMA);·基于軟件無線電技術(shù),所有基帶數(shù)字信號處理均采用軟件實現(xiàn),而不依賴ASIC;·在基帶數(shù)字信號處理上,聯(lián)合使用了智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù),達(dá)到比UTRATDD高一倍的頻譜利用率;·基于智能天線,使用接力切換技術(shù),和CDMA的軟切換相比,簡化了用戶終端的設(shè)計,克服了軟切換要長期大量占用網(wǎng)絡(luò)資源和基站下行信道資源的缺點。(2)TD-SCDMA所使用的特殊技術(shù)和設(shè)252.三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案性能比較CDMA技術(shù)的利用程度。(2)同步方式、功率控制和支持高速能力:(3)在頻譜利用率方面,TD-SCDMA具有明顯的優(yōu)勢,被認(rèn)為是目前頻譜利用率最高的技術(shù)。(4)TD-SCDMA技術(shù)在許多方面非常符合移動通信未來的發(fā)展方向。(5)市場前景:2.三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案性能比較CDMA技術(shù)的利用26表7-4三種第三代候選標(biāo)準(zhǔn)比較簡表表7-4三種第三代候選標(biāo)準(zhǔn)比較簡表27表7-4三種第三代候選標(biāo)準(zhǔn)比較簡表表7-4三種第三代候選標(biāo)準(zhǔn)比較簡表287.4我國第三代移動通信的發(fā)展7.4.1我國發(fā)展3G的有利條件我國發(fā)展3G有以下五點有利條件:(1)大中城市頻率資源逐漸短缺,要求3G來擴容。(2)對高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)的要求逐年增加。(3)對第二代GSM網(wǎng)絡(luò)已積累了營運的管理經(jīng)驗。(4)通過引進(jìn)國外技術(shù)、技術(shù)合作以及近10年的研究開發(fā),已對移動通信各類關(guān)鍵技術(shù)有所認(rèn)識,有所掌握,有所創(chuàng)新。交換機及移動臺開發(fā)及生產(chǎn)能力有明顯提高。(5)政府及企業(yè)界非常重視。7.4我國第三代移動通信的發(fā)展7.4.1我國發(fā)展3G的297.4.23G在中國的市場前景中國市場是否應(yīng)該及時推出3G,贊同的聲音和反對的聲音皆有。在2002年兩會(全國人民代表大會和中國人民政治協(xié)商會議)期間,國家發(fā)展計劃委員會主席曾培炎在宣讀計委工作報告時,提到2002年將激活新一代高速寬帶信息網(wǎng)絡(luò)、第三代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。不過信息產(chǎn)業(yè)部部長吳基傳表示,目前不存在拍賣3G的條件,他認(rèn)為,3G目前的發(fā)展不是技術(shù)問題,也不是采用什么標(biāo)準(zhǔn)問題,而是市場問題,即3G能否給市場帶來所需要的業(yè)務(wù)。言外之意,3G對中國目前的市場推動不大,政府的態(tài)度是審慎的。但是,是否會貽誤戰(zhàn)機?是否在未來的發(fā)展中又要再次落人之后?種種思考更多來自于企業(yè)界的緊迫感。7.4.23G在中國的市場前景中國市場307.5第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)要求及現(xiàn)狀7.5.1第四代移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)1.新的調(diào)制技術(shù)

2.軟件無線電技術(shù)3.智能天線技術(shù)4.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)7.5第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)要求及現(xiàn)狀7.5.1第317.5.2目前第四代移動通信的研發(fā)狀況第四代移動通信應(yīng)該比第三代移動通信更接近個人通信;在技術(shù)上應(yīng)該比第三代有更高的臺階;手機和終端的應(yīng)用也更為廣泛??傊藗兛梢员M可能多地展望第四代移動通信的發(fā)展前景。7.5.2目前第四代移動通信的研發(fā)狀況第32第7章3G和未來移動通信系統(tǒng)7.1概述7.2軟件無線電技術(shù)7.3無線傳輸技術(shù)7.4我國第三代移動通信的發(fā)展第7章3G和未來移動通信系統(tǒng)7.1概述337.1概述(1)全球化(2)多媒體化(3)綜合化(4)智能化(5)個人化5W:任何人(Whoever)在任何時間(Whenever)、任何地點(Wherever)可以和其他任何人(Whomever)進(jìn)行任何方式(Whatever)的通信。7.1概述(1)全球化34圖7-1IMT-2000系統(tǒng)的營運環(huán)境圖7-1IMT-2000系統(tǒng)的營運環(huán)境357.1.1IMT-2000的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)1.功能結(jié)構(gòu)圖7-2IMT-2000系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)7.1.1IMT-2000的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)1.功能結(jié)構(gòu)圖7362.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7-3IMT-2000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖無線傳輸技術(shù)無線傳輸適配功能無線載體通用功能2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7-3IMT-2000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖無37對于無線接入網(wǎng)絡(luò),不論是IMT-2000系統(tǒng)還是現(xiàn)有系統(tǒng),都可以看作是由下面兩部分組成的:(1)無線載體通用功能(RBCF)——包括所有與采用的無線接入技術(shù)無關(guān)的控制和傳輸功能。在各種IMT-2000操作環(huán)境中,RBCF作為連接相對差錯較少的寬帶核心網(wǎng)絡(luò)和各種差錯較多的有限帶寬無線傳輸技術(shù)的橋梁。(2)無線傳輸特殊功能(RTSF)——包括與無線技術(shù)有關(guān)的各項功能,它還可以進(jìn)一步分為無線傳輸技術(shù)(RTT)和相關(guān)的無線傳輸適配功能(FTAF)。后者將不同的RTT與通用的接入模塊聯(lián)接起來。對于無線接入網(wǎng)絡(luò),不論是IMT-2000系383.各種業(yè)務(wù)類型及特點無線和無線的綜合。(2)固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合。(3)陸地網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)的連接。(4)多種終端集成。(5)多種業(yè)務(wù)的綜合——向無線寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展。3.各種業(yè)務(wù)類型及特點無線和無線的綜合。394.網(wǎng)絡(luò)信令和協(xié)議IMT-2000中的信令協(xié)議可分為節(jié)點間協(xié)議和接入?yún)f(xié)議。節(jié)點間信令協(xié)議用于網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)間接口,包括電路相關(guān)和非電路相關(guān)兩部分。接入信令協(xié)議用于移動終端和網(wǎng)絡(luò)間的無線接口及基站(BS)與移動交換中心(MSC)或IMT-2000中相應(yīng)的FE之間的有線接口。在節(jié)點間信令協(xié)議中,經(jīng)過必要修改的ISUP(ISDN用戶部分)或B-ISUP(寬帶ISUP,即寬帶ISDN用戶部分)可作為電路相關(guān)協(xié)議,用于建立呼叫路由和建立IMT-2000與固定網(wǎng)之間的連接。鑒于IMT-2000的全球移動性,正在考慮采用一個統(tǒng)一的基于智能網(wǎng)應(yīng)用部分(INAP)的非電路相關(guān)協(xié)議,INAP最初是用于提供和控制業(yè)務(wù)的,在IMT-2000中需要進(jìn)行增強以支持移動管理功能,接入信令協(xié)議中。移動接入控制主要包括無線資源/載體控制、移動性管理和呼叫/連接控制。4.網(wǎng)絡(luò)信令和協(xié)議IMT-2000中的407.1.2ITU對IMT-2000的相關(guān)規(guī)定1.各種規(guī)定的基本原則第三代移動通信系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)遵循以下原則:方便迅速地接入各種通信業(yè)務(wù);保證公開競爭;促進(jìn)各國通信市場的發(fā)展;可以方便地增加新的通信業(yè)務(wù);頻帶使用:WARC-92的ITU-RM.1036建議。7.1.2ITU對IMT-2000的相關(guān)規(guī)定1.各種41表7-1ITU-R建議的IMT-2000頻帶使用原則目標(biāo)在2000年左右引入IMT-2000;IMT-2000按國家要求發(fā)展;終端全球漫游;全球設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。與現(xiàn)有用戶分享頻率資源;有效支持多個網(wǎng)絡(luò)營運或業(yè)務(wù)提供商;支持固定設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用。優(yōu)化IMT-2000帶寬內(nèi)的頻帶利用率;有效綜合IMT-2000陸地和衛(wèi)星。部分兼容各種形式的業(yè)務(wù)和混合業(yè)務(wù);降低終端成本、體積和功耗。原則為保持靈活性,理想情況下IMT-2000頻段不應(yīng)分割給不同形式的無線接口和業(yè)務(wù)。IMT-2000衛(wèi)星與陸地部分頻率劃分應(yīng)該靈活,以便滿足不同國家的需要。頻率提供應(yīng)符合全球漫游。在2000年前能夠提供實驗和測試所需的IMT-2000頻段。表7-1ITU-R建議的IMT-2000頻帶使用原則目標(biāo)422.頻率劃分表7-2IMT-2000衛(wèi)星頻段劃分系統(tǒng)頻段注釋非地球同步軌道1610~1626.5MHz(上行)一些國家與固定業(yè)務(wù)分享;限制移動地球站發(fā)射功率;保護(hù)天文無線電1613.8~1626.5MHz(下行)第二分配2483.5~2500MHz(下行)全球范圍與固定/移動業(yè)務(wù)分享包括ISM頻段1980~2010MHz(上行)2170~2200MHz(下行)全球范圍與固定/移動業(yè)務(wù)分享(2000年1月1日);IMT-2000/FPLMTS頻段;716號決議(WRC-95)2500~2520MHz(下行)2670~2690MHz(上行)2005年1月1日投入使用同步軌道1525~1559MHz(下行)1626.5~1660.5MHz(上行)部分頻段受地區(qū)限制寬帶18.8~19.4GHz(下行)28.7~29.1GHz(上行)分配給固定衛(wèi)星業(yè)務(wù);118號決議(WRC-95)2.頻率劃分表7-2IMT-2000衛(wèi)星頻段劃分系433.衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星移動系統(tǒng)(MSS)是解決實現(xiàn)全球覆蓋問題的有效方法。作為陸地系統(tǒng)的補充,衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具有覆蓋面積大、信號穩(wěn)定、不受地形地貌影響、不受距離限制等特點。IMT-2000是綜合陸地與衛(wèi)星系統(tǒng)的一個有機整體。衛(wèi)星軌道的選擇是衛(wèi)星系統(tǒng)要考慮的首要問題之一。衛(wèi)星軌道可以分為地球同步軌道(GEO)和非地球同步軌道(NGEO)兩類。IMT-2000趨向于使用非同步軌道,因為NGEO可以較好地實現(xiàn)全球覆蓋,時延較小。同時可以使用小口徑的天線減小波束的投射范圍,從而獲得更好的全球頻率重用系數(shù)。但NGEO的一個缺點是所需使用的衛(wèi)星數(shù)目要比GEO的多,并且衛(wèi)星相對于地區(qū)不是靜止的。3.衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星移動系統(tǒng)(MSS)是解決實447.2軟件無線電技術(shù)

IMT-2000要求能夠在世界范圍內(nèi)提供多速率、多種類的業(yè)務(wù),軟件無線電技術(shù)能夠提供這樣一種可以支持多種標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)的平臺。

“軟件無線電”是指一種具有高度靈活性的無線基站或用戶終端平臺,它具有許多先進(jìn)的特點和技術(shù),能夠提供遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)無線電的靈活性和可編程性。在軟件無線電中,過去許多由專門的硬件設(shè)備來完成的功能,例如信道濾波、中頻轉(zhuǎn)換以及基帶處理等,現(xiàn)在都可以通過軟件可編程的通用器件來實現(xiàn)。在IMT-2000中,應(yīng)用軟件無線電的基站或用戶設(shè)備就可以在不對主要器件進(jìn)行改變或更換的情況下,迅速地通過軟件來升級,以適應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)和提供新的業(yè)務(wù)。7.2軟件無線電技術(shù)IMT-200045

在基站的應(yīng)用中,軟件無線電基站與傳統(tǒng)的基站有許多不同的特點。其中一個主要的特點是應(yīng)用軟件無線電的基站,其收發(fā)信機都需要一個寬帶的RF/IF前端機,保證在整個用戶有效帶寬中進(jìn)行數(shù)字化的處理工作。

在用戶終端中,目前由于受到價格、尺寸和功耗的限制,軟件無線電技術(shù)還不可能完全應(yīng)用到用戶終端中,現(xiàn)在大都是固定編程,可以有一種或兩種操作模式。隨著IMT-2000的發(fā)展,用戶終端需要能夠適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)、不同的標(biāo)準(zhǔn),這也將推進(jìn)用戶終端向完全可編程的方向發(fā)展。當(dāng)用戶全球漫游時,進(jìn)入不同網(wǎng)絡(luò)或具有不同的業(yè)務(wù)需求,只要有與網(wǎng)絡(luò)相匹配的無線傳輸技術(shù)(RTT),就可以從網(wǎng)絡(luò)快速下載相應(yīng)軟件以支持終端的可操作性。在基站的應(yīng)用中,軟件無線電基站與傳統(tǒng)的基站有467.3無線傳輸技術(shù)(RTT)7.3.1向ITU提交的候選RTT方案表7-3正式向ITU提交的候選RTT方案序號提交者候選RTT方案1日本ARIBW-CDMA2歐洲ESASW-CDMA;SW-CTDMA3ICOICORTT4中國CATTTD-SCDMA5韓國TTAGlobalCDMAⅠ&Ⅱ;SatelliteRTT6歐洲ETSI-DECTEP-DECT7歐洲ETSI-UTRAUTRA8美國TIATR45.3(UWC-136)TR45.5(cdma2000)&TR46(WIMSW-CDMA)9美國T1P1-ATISW-CDMA/NA10INMARSATHorizons7.3無線傳輸技術(shù)(RTT)7.3.1向ITU提交的471.ITU的研究進(jìn)展IMT-2000的無線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由ITU-R完成,ITU-T負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)部分。ITU-R于1997年7月發(fā)出征集無線傳輸技術(shù)的通函。在通函中,規(guī)定了候選RTT方案的一般要求和目標(biāo),要求各國于1998年6月底前提交候選RTT方案,共有10個組織向ITU提交了十幾個候選RTT方案。1999年11月在芬蘭召開的ITU第18次會議上正式確定了ITM-2000的三種主流標(biāo)準(zhǔn):我國推出的TD-CDMA,美國Lucent,Motorola和Qualcomm等公司提出的cdma2000、歐洲Ericsson等公司倡導(dǎo)的W-CDMA。這三種標(biāo)準(zhǔn)均采用CDMA技術(shù)。1.ITU的研究進(jìn)展482.歐洲的研究進(jìn)展歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)的SMG2負(fù)責(zé)歐洲IMT-2000/UMTS的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。歐洲前后共提出以下5種UMTS/IMT-2000RTT方案:·W-CDMA;·OFDMA(正交頻分多址接入);·TDMA;·TDMA和CDMA相結(jié)合的混合方案TD〖CD*2〗CDMA;·ODMA(時機驅(qū)動多址接入)。2.歐洲的研究進(jìn)展493.美國的研究進(jìn)展美國負(fù)責(zé)IMT-2000研究的組織有兩個,一個是美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ANSI)下的T1P1組,另一個是電信工業(yè)協(xié)會(TIA)和電子工業(yè)協(xié)會(EIA)。這兩個組織都在研究自己的RTT方案,比較有影響的是W-cdmaOne(后更名為cdma2000),由Lucent、Motorola、Nortel和Qualcomm以及后來加入的韓國Samsung一起提出,并且TIA已將這種方案制定成窄帶CDMAIS-95的補充標(biāo)準(zhǔn)。對于第三代移動通信系統(tǒng)何時正式商用,美國沒有一個統(tǒng)一的目標(biāo)。在第三代問題上,美國營運商和制造商的態(tài)度截然不同。美國的第三代頻段大部分已被拍賣給PCS,PCS在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力上已對目前900MHz頻段上的蜂窩系統(tǒng)有了一定程度的提升,因此,營運商對向第三代系統(tǒng)過渡的需求并不急迫;而制造商們則不一樣,為了保持技術(shù)領(lǐng)先地位,他們非常積極地參與到國外的第三代系統(tǒng)試驗中。3.美國的研究進(jìn)展504.日本的研究進(jìn)展日本的第三代無線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由ARIB負(fù)責(zé),日本鑒于第一代模擬系統(tǒng)、第二代數(shù)字PDC系統(tǒng)只占領(lǐng)其國內(nèi)市場的教訓(xùn),決心在第三代系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定、開發(fā)及研制上走在世界前列,并和其他國際組織合作,共同打開國際市場。此外,日本目前的移動通信頻譜資源已無法應(yīng)付其移動用戶的迅猛增長,同時,也考慮到通過第三代系統(tǒng)提供的多媒體業(yè)務(wù)會刺激用戶的需求,因此,日本對第三代移動通信系統(tǒng)的研制與標(biāo)準(zhǔn)化工作非常積極,曾先后制定出6種RTT方案,經(jīng)過層層篩選和合并,形成了目前的以NTTDoCoMo公司為主提出的W-CDMA方案。4.日本的研究進(jìn)展515.我國的研究進(jìn)展20世紀(jì)90年代中期我國電信技術(shù)科學(xué)研究院(CATT)就自主開發(fā)了達(dá)到國際領(lǐng)先水平的SCDMA無線本地環(huán)接入技術(shù),并在此技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展TD-SCDMA。當(dāng)時歐洲的西門子(Semens)公司也在從事TDD方式的CDMA技術(shù)的研究,由于它與TD-SCDMA具有諸多共同點,后來兩家提出合作并彌補了相互的技術(shù)不足,最終形成了現(xiàn)在的TD-SCDMA。5.我國的研究進(jìn)展20世紀(jì)90年代中期我527.3.2三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案與性能比較三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案簡介1)W-CDMA系統(tǒng)R99版采用全新的W-CDMA無線空中接口標(biāo)準(zhǔn),支持2Mb/s的傳輸速率;核心網(wǎng)的電路域部分采用演進(jìn)的GSM網(wǎng)絡(luò)支持話路等電路業(yè)務(wù);核心網(wǎng)的分組域部分提供了移動與Internet的連接,采用演進(jìn)的GPRS網(wǎng)絡(luò)。R4標(biāo)準(zhǔn)于2001年3月完成,其中最重要的一部分是完成了中國提出的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)化工作,同時將電路域的控制與業(yè)務(wù)分離,向全I(xiàn)P核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)過渡。R5版本2002年3月完成第一稿,將IP從核心網(wǎng)擴展到無線接入網(wǎng),形成全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時在無線傳輸中引入HSDPA,支持高達(dá)10Mb/s下行分組數(shù)據(jù)傳輸。R6版本計劃于2002年下半年推出,將引入多媒體廣播和組播業(yè)務(wù),無線資源優(yōu)化,實現(xiàn)3G與WLAN互聯(lián)等。7.3.2三種主流標(biāo)準(zhǔn)的RTT方案與性能比較三種主流532)cdma2000系統(tǒng)cdma2000主要由IS-95和IS-41標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來,它與AMPS、D-AMPS和IS-95都有較好的兼容性,它在反向信道也使用了導(dǎo)頻,同時又采用了一些新技術(shù),使其能滿足IMT-2000的要求。cdma2000可分為cdma2000-1x(單載波,1倍于IS-95A的帶寬)和cdma2000-3x(多載波,3倍于IS-95A的帶寬)兩個系統(tǒng)。與IS-95相比,cdma2000主要的不同點在于:·反向鏈路采用BPSK調(diào)制并連續(xù)傳輸,因此,發(fā)射功率峰值與平均值之比明顯降低;2)cdma2000系統(tǒng)54·在反向鏈路上增加了導(dǎo)頻,通過反向的相干解調(diào)可使信噪比增加2~3dB;·采用快速前向功率控制,改善了前向容量;·在前向鏈路上采用了發(fā)射分集技術(shù),可以提高信道的抗衰落能力,改善前向信道的信號質(zhì)量;·業(yè)務(wù)信道可以采用Turbo碼,它比卷積碼高2dB的增益;·引入了快速尋呼信道,有效地減少了移動臺的電源消耗,從而延長了移動臺的待機時間;·在軟切換方面也將原來的固定門限改變?yōu)橄鄬﹂T限,增加了靈活性;·為滿足不同的服務(wù)質(zhì)量(QoS),支持可變幀長度的幀結(jié)構(gòu)、可選的交織長度、先進(jìn)的媒體接入控制(MAC)層支持分組操作和多媒體業(yè)務(wù)?!ぴ诜聪蜴溌飞显黾恿藢?dǎo)頻,通過反向的相干553)TD-SCDMA系統(tǒng)TD-SCDMA系統(tǒng)有著如下要點:(1)和3GPPUTRATDD(TD-CDMA)的相同之處:·使用TDD雙工方式;·同時使用FDMA/TDMA/CDMA;·使用相同的QPSK射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù);·使用相同的正交可變擴頻系數(shù)的擴頻調(diào)制方法;·使用相同的超幀和無線幀長度;·使用相同

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