1、清華大學出版社清華大學出版社第第5 5章章 第三代移動通信系統第三代移動通信系統（3G3G） 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.1 第三代移動通信系統標準介紹第三代移動通信系統標準介紹 5.1.1 3G的歷史及特征的歷史及特征 l 1. 3G的發展歷程的發展歷程 1991年，ITU正式成立TG8/1工作組，負責FPLMTS標準的制訂。1992年，世界無線電行政大會（WARC）在2000MHz頻段上分配了230MHz給FPLMTS使用。這次會議成為3G標準制訂進程中的重要里程碑。1997年4月，ITU在全球范圍內征集IMT-2000無線傳輸方案。u1998年6月，

2、ITU共收到10種地面無線傳輸方案。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）1999年3月，完成IMT-2000關鍵參數部分的標準化。1999年11月，確定了IMT-2000的無線傳輸技術規范，將無線接口的標準明確為5個標準，如表5-1所示。2000年5月，完成IMT-2000的全部網絡規范，其中包括美國TIA提交的CDMA 2000、歐洲ETSI提交的WCDMA以及中國電信科學技術研究院（CATT）提交的TD-SCDMA。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）AMPSTACSNMT其它第一代 80年代模擬模擬技術GSMCDMA IS95TDMAI

3、S-136PDC第二代 90年代數字需求驅動數字技術語音業務第三代 IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驅動寬帶業務TD-SCDMA清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）電話怎么老掉線？太 慢 了！用戶密度急劇增長數據業務需求不斷提高2G系統受空中接口及網絡能力的限制，難以滿足市場的需求。 ButUMTS清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）表表5-1 IMT-2000無線接口標準規范無線接口標準規范 CDMA技技術術IMT-2000 CDMA DS對應WCDMAIMT-2000 CDMA MC對應CDMA 2000IMT-20

4、00 CDMA TDD對應TD-SCDMA（UTRA TDD LCR）和UTRA TDD（HCR）TDMA技術IMT-2000 TDMA SC對應北美UNC-136IMT-2000 FDMA/TDMA對應歐洲EP-DECT清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）23G的特征的特征 全球化。多媒體化綜合化智能化個人化清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.1.2 3G的主流標準及無線技術對比分析的主流標準及無線技術對比分析 表表5-2 WCDMA、CDMA 2000和和TD-SCDMA空中接口參數對照表空中接口參數對照表 三種標準三種標準對照參數對

5、照參數WCDMACDMA 2000TD-SCDMA載波帶寬載波帶寬成對頻帶，單向成對頻帶，單向5MHz成對頻帶，單向成對頻帶，單向1.25MHz（CDMA 2000 1x）/3.75MHz（CDMA 2000 3x）上下行共亨一個頻帶，共上下行共亨一個頻帶，共1.6MHz多址方式多址方式DS-CDMA（5MHz）DS-CDMA（1.25MHz）MC-CDMA（3.75MHz）TDMA/DS-CDMA（1.6MHz）FDMA/TDMA/DS-CDMA（5MHz，3個載個載波）波）雙工模式雙工模式FDDFDDTDD碼片速率（碼片速率（Mchip/s）3.841.22883.68641.28擴頻碼擴

6、頻碼OVSFWalshOVSF擴頻因子擴頻因子4 45125124 45125121，2，4，8，16無線幀長無線幀長10ms20ms，5ms10ms（分為（分為2個個5ms的子幀）的子幀）時隙數時隙數15個時隙個時隙/幀幀10個時隙個時隙（其中（其中7個為業務時隙）個為業務時隙）/子幀子幀信道編碼信道編碼卷積碼，卷積碼，Turbo碼碼卷積碼，卷積碼，Turbo碼碼卷積碼，卷積碼，Turbo碼碼符號調制符號調制上行：上行：BIT/SK下行：下行：QPSK上行：上行：BIT/SK下行：下行：QPSK上上/下行：下行：QPSK，8PSK功率控制功率控制開環、閉環（開環、閉環（1500Hz）開環、閉

7、環（開環、閉環（800Hz）開環、閉環（開環、閉環（200Hz）接收機技術接收機技術RAKERAKE聯合檢測，智能天線聯合檢測，智能天線同步要求同步要求基站同步或異步基站同步或異步基站間基站間GPS同步同步基站間同步基站間同步多用戶同步多用戶同步清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）WCDMA網絡幾點優勢網絡幾點優勢 使用的帶寬和碼片速率是最寬的，使用的帶寬和碼片速率是最寬的，因而能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷，此外，更高的碼片速率也改善了接收機解決多徑效應的能力。小區站點同步設計可選用異步基站，小區站點同步設計可選用異步基站，不需要采用GPS同

8、步，基站開設可兼顧室內、室外的覆蓋。功率控制速率最快功率控制速率最快，可保證更好的信號質量，并支持更多的用戶。在公用信道開銷方面，其下行鏈路導頻結構基于專用和公用導頻符號，所以導頻信道只需占下行鏈路總傳輸功率的導頻信道只需占下行鏈路總傳輸功率的約約10%；而CDMA 2000由于基于公用持續導頻序列，故要占20%左右。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.1.3 3G頻譜的劃分頻譜的劃分 35MHz60MHz30MHz85MHz15MHz60MHz50MHzTDDFDD（上行）（上行）MSS(地對空地對空)TDD空空FDD（下行）（下行）MSS（空對地）（空對地）1

9、8851920198020102025211021702200圖圖5-1 ITU的的3G頻譜劃分建議頻譜劃分建議 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）30MHz30MHz40MHz60MHz30MHz15MHz60MHz30MHz100MHz17551785 18501880192019802010 202520102170220023002400FDD（上行）（上行）FDD（下行）（下行）TDDFDD（上行）（上行）MSS（地對空）（地對空）TDDFDD（下行）（下行）MSS（空對地）（空對地）TDD圖圖5-2 中國的中國的3G頻譜劃分方案頻譜劃分方案清華大學出版社

10、清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.1.4 3G業務特點與分類業務特點與分類 3G開發并提供了新的3G移動增值業務，它們具備互聯網化、媒體化和生活化互聯網化、媒體化和生活化的特點。3G移動增值業務中，成熟類的主要有短消息（SMS）、彩鈴、WAP、IVR（互動式語音應答）等業務；成長類的主要有移動即時通信、移動音樂、MMS（彩信）、移動郵件、移動電子商務、移動位置服務（LBS）、手機媒體、移動企業應用、手機游戲、無線上網卡業務跟蹤等業務；萌芽類主要有移動博客、手機電視、一鍵通（PTT）、移動數字家庭網絡、移動搜索、移動VoIP等業務。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動

11、通信系統（3G）分類分類從承載網絡來分從承載網絡來分，可以分為電路域和分組域業務。其中電路域業務包括，可以分為電路域和分組域業務。其中電路域業務包括主語音、智能網業務、短信、彩鈴、補充業務等；分組域業務包括數據主語音、智能網業務、短信、彩鈴、補充業務等；分組域業務包括數據業務、數據卡上網和業務、數據卡上網和IMS業務等。業務等。從業務特征上分從業務特征上分，可為話音和非話音兩大類。話音類包括基本語音和增，可為話音和非話音兩大類。話音類包括基本語音和增強語音；非話音業務包括數據業務、數據卡上網、智能網業務和補充業強語音；非話音業務包括數據業務、數據卡上網、智能網業務和補充業務等。務等。從服務質量

12、從服務質量QoS來分來分，3GPP提出了提出了會話類、流媒體、交互類和背景類會話類、流媒體、交互類和背景類4種業務區分方式種業務區分方式。會話類業務主要為語音通信和視頻電話業務；流媒。會話類業務主要為語音通信和視頻電話業務；流媒體業務可分為長流媒體和短流媒體業務，也可分為群組流體與個人流媒體業務可分為長流媒體和短流媒體業務，也可分為群組流體與個人流媒體業務，還可分為廣播式流媒體和交互式流媒體業務；交互類業務包括體業務，還可分為廣播式流媒體和交互式流媒體業務；交互類業務包括基于定位的業務、網絡游戲等；后臺類業務有基于定位的業務、網絡游戲等；后臺類業務有E-mail、SMS、MMS和和下載業務等。

13、會話類和流媒體業務對時延敏感，但允許較高的誤碼率；下載業務等。會話類和流媒體業務對時延敏感，但允許較高的誤碼率；而交互類和后臺類對時延要求低，但對誤碼率要求高。而交互類和后臺類對時延要求低，但對誤碼率要求高。從業務發展和繼承方面考慮從業務發展和繼承方面考慮，可以分為，可以分為2G/2.5G繼承業務及繼承業務及3G特色業特色業務。務。基于基于3G用戶需求用戶需求，可分為通信類、消息類、交易類、娛樂類和移動互，可分為通信類、消息類、交易類、娛樂類和移動互聯網類。聯網類。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）業務價值鏈分化業務價值鏈分化隨著移動業務的發展，3G業務發展將面臨一

14、個截然不同的外部環境，其業務價值鏈分工將更加細化。其中，SP（服務提供商）的作用是開發和提供應用服務，它的主要工作包括需求評估、應用設計、應用模擬、實施和發布等。如果SP將應用設計的工作外包，則出現了另一個獨立的價值鏈環節AP（應用提供商）。CP（內容提供商）的作用是開發和提供內容，并將其提供給SP，其主要工作有制造內容、內容管理、內容發布和索引鏈接（門戶）等。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.2 WCDMA系統系統 5.2.1概述概述 l 1WCDMA的發展和現狀的發展和現狀 ETSI把3G技術統稱為UMTS（通用移動通信系統）。1998年，日本和歐洲在寬帶C

15、DMA建議的關鍵參數上取得一致，使之正式成為UMTS體系中FDD頻段的空中接口的入選方案，并由此通稱為WCDMA，后來它成為了ITU的IMT-2000體系的3大主流標準之一。在歐洲，WCDMA也稱為UMTS，或者叫UTRA-FDD。uWCDMA是最早、也是最完善的3G通信體制。3大主流標準中，最早建成商用網絡并開展3G業務的是WCDMA。現階段，WCDMA是全球3G運行商在3大標準中選擇最多的體制。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）2WCDMA的主要特點的主要特點 信道復雜，可適應多種業務需求 大容量和高業務速率 功率控制完善 支持基站異步操作 切換機制健全，有更

16、靈活的分層組網結構 優化的分組數據傳輸方式 上、下行鏈路均利用導頻進行相干檢測清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）3WCDMA系統的基本結構系統的基本結構用戶設用戶設備備UE無線接入無線接入網網UTRAN核心網核心網CN外部網絡外部網絡PLMN/ISDN/PSTN/IPUuIu圖圖5-3 WCDMA系統的基本結構系統的基本結構 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）Node BNode BRNCIubRNSIubNode BNode BRNCIubRNSIubUTRANIuCSPSIuCNIur圖圖5-4 UTRAN的結構的結構清華大學出版社清

17、華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G） UTRAN接口通用協議模型接口通用協議模型 信令承載信令承載信令承載信令承載數據承載數據承載物物 理理 層層承載信令承載信令與適配與適配應用協議應用協議數據流數據流傳輸傳輸 網絡網絡用戶用戶 平面平面傳輸傳輸 網絡網絡用戶用戶 平面平面傳輸網絡傳輸網絡控制平面控制平面無線網絡層無線網絡層傳輸網絡層傳輸網絡層控制平面控制平面用戶平面用戶平面清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.2.2 WCDMA的空中接口的空中接口 物理層（物理信道）物理層（物理信道）MACRLCBMCPDCPRRC邏輯信道邏輯信道傳輸信道傳輸信道控制平

18、面信令控制平面信令用戶平面信令用戶平面信令控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制L1L2/RLCL2/BMCL2/PDCPL3L2/MAC無線承載無線承載圖圖5-6 WCDMA空中接口協議結構空中接口協議結構 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）1無線信道及功能無線信道及功能 P-SCHS-SCHP-CPICHS-CPICHP-CCPCHPICHS-CCPCHPRACHDPDCHPDSCHDPCCHAICHPCPCHBCHPCHFACHRACHDCHCPCHDSCHBCCHPCCHCCCHCTCHDTCHDCCH控制信道控制信道業務信道業務信道公共信道（無公共信道（

19、無FPC）專用信道（專用信道（FPC）公共信道（公共信道（FPC）邏輯信道邏輯信道傳輸信道傳輸信道物理信道物理信道 上行（上行（UL） 下行（下行（DL） 雙向（雙向（DL&UL）對應對應輔助輔助圖圖5-7 WCDMA空中接口信道對應關系空中接口信道對應關系清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）1）邏輯信道）邏輯信道控制信道控制信道包含下列信道。BCCH廣播控制信道（廣播控制信道（DL），），用于在下行鏈路上廣播系統的控制信息。PCCH尋呼控制信道（尋呼控制信道（DL），），用于下行鏈路上發送尋呼信息。CCCH公共控制信道（公共控制信道（DL&UL），）

20、，用于網絡和UE間發送控制信息（通常在UE沒有與網絡間建立RRC連接和重選后，UE要接入新小區時使用）。DCCH專用控制信道（專用控制信道（DL&UL），），用于傳送專用控制信息的點對點的雙向鏈路。業務信道業務信道包含以下信道。DTCH專用業務信道（專用業務信道（DL&UL），），針對一個UE點對點地進行用戶信息的傳送。CTCH公共業務信道（公共業務信道（DL），），用于將特定的用戶信息傳送到全部或一組UE的點對多點單向信道。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）2）傳輸信道）傳輸信道 專用信道專用信道只有以下一種。l DCH專用傳輸信道（專用傳輸信道（

21、DL&UL），），支持可變速率和多種業務，傳送高層的所有用戶信息，包括數據、即時業務和控制信息。對應于物理層的DPDCH，它具有閉環功控、幀間快速速率改變、部分扇區發射和軟切換等功能。公共信道公共信道有以下幾種。l BCH廣播信道（廣播信道（DL），），發送廣播信息的控制信道。l PCH尋呼信道（尋呼信道（DL），），發送尋呼信息的控制信道。l FACH前向接入信道（前向接入信道（DL），），通過該下行控制信道，網絡告知終端該選擇哪個小區，并且可以用來傳送少量的分組數據。l DSCH下行共享信道（下行共享信道（DL），），用于傳送用戶的數據和控制信息，可由多個用戶同時共享。l RACH

22、隨機接入信道（隨機接入信道（UL），），傳送上行的控制信息，如建立RRC的請求等，也可以用來傳送少量的分組數據信息。l CPCH公共分組信道公共分組信道，傳送分組格式的用戶數據，支持上行鏈路內環功控。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）3）物理信道）物理信道DPCH物理專用信道，對于下行又分為物理專用數據信道（DPDCH）和物理專用控制信道（DPCCH），提供可變速率業務承載信道，是主要的數據承載信道。對上行，為避免業務數據靜默時出現純控制信息形成的低頻脈沖干擾，DPDCH和DPCCH通過正交調制復用在一條信道；對下行，由于業務數據本身就是多用戶時分復用，所以不存在以

23、上問題，控制信息和數據信息也以時分的方式共用一條信道。CPICH公共導頻信道（DL），有主導頻信道和輔助導頻信道兩種，用于區分扇區；在使用DPCH時，如果CPICH不能提供信道參考，則需要使用第二導頻信道（或是使用DPCCH中的導頻位）以提供進一步的參考。CCPCH公共控制信道（DL），有主控制信道和輔助控制信道兩種；主控制信道與BCH對應，用于傳送廣播信息；輔助控制信道承載FACH和PCH，完成接入控制（與PRACH一起）和尋呼。PDSCH下行物理共享信道（DL），與傳輸層的DSCH信道對應，主要傳送非實時的突發業務，可以通過正交碼由多個用戶共享；相對于DPCH，PDSCH沒有軟切換，所以對

24、覆蓋不太有利，但是可以解決碼資源不足的問題。PICH尋呼指示信道（DL），與CCPCH中包含的PCH一起，進行尋呼的控制，告訴終端是否該解調CCPCH信道，以了解尋呼信息。AICH分配指示信道（DL），與上行的PRACH一起，完成終端的接入過程；在Node B收到并正確解調出上行PRACH中發送的探針Preamble后，回應相關指示信息。SCH同步信道（DL），用于小區搜索過程同步；包括主同步信道、輔同步信道，分別用于小區同步和幀同步。PRACH物理隨機接入信道（UL），對應于傳輸層的RACH，用于終端的接入。PCPCH物理公共分組信道（UL），與PDSCH類似，作為數據傳送的補充。相對于DP

25、CH，同樣缺少軟切換，但是接入時間短，而且可由多個用戶公用，所以主要用于突發的數據，較長的數據仍由DPCH傳送。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）2物理層物理層 1）物理信道的幀結構）物理信道的幀結構 l 一般的物理信道包括物理信道包括3層結構：超幀、幀和時隙層結構：超幀、幀和時隙。超幀長度為720ms，包括72個幀；每幀長為10ms，對應的碼片（chip）數為38400；每幀由15個時隙組成，一個時隙的長度為2560chip。由于采用了正交可變擴頻因子（OVSF）的擴頻方式，每時隙中的傳輸比特數取決于擴頻因子的大小。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通

26、信系統（3G）數據數據NdatabitDPDCHDPCCHTslot=2560chip，Ndata=102kbit（k=0，6）導頻導頻NpilotbitTFCINTFCIbitFBINFBIbitTPCNTPCbitTDTX=2560chip，10bitI/Q碼分復碼分復用用時隙時隙#0時隙時隙#1時隙時隙#0時隙時隙#141個無線幀：個無線幀：Tf=10ms圖圖5-8 上行專用物理信道的幀結構上行專用物理信道的幀結構 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）數據數據1Ndata1bitTPCNTPCbitTFCINTFCIbit數據數據2Ndata2bit導頻導頻Np

27、ilotbitDPDCHDPCCHDPDCHDPCCH時分復用時分復用Tslot=2560chip，102kbit時隙時隙#0時隙時隙#1時隙時隙#0時隙時隙#141個無線幀：個無線幀：Tf=10ms圖圖5-9 下行專用物理信道的幀結構下行專用物理信道的幀結構清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）2）擾碼、擴頻與調制）擾碼、擴頻與調制 jDPDCHDPCCHCdCcC擾碼擾碼實部實部虛部虛部cos(wt)sin(wt)擴頻擴頻擾碼擾碼調制調制IQ圖圖5-10 WCDMA上行鏈路的擴頻、擾碼與調制上行鏈路的擴頻、擾碼與調制清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信

28、系統（3G）C=1C=10C=11C=1001C=1010C=1111C=1100SF=1SF=2SF=4SF=8圖圖5-11 OVSF碼樹型結構圖碼樹型結構圖清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）P(t)P(t)DPCH（DPDCH/DPCCH）cos(wt)sin(wt)擴頻擴頻擾碼擾碼調制調制IQSP信道碼信道碼擾碼擾碼圖圖5-12 WCDMA下行鏈路的擴頻、擾碼與調制下行鏈路的擴頻、擾碼與調制清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）3）信道編碼與復用）信道編碼與復用為實現一個連接上并行傳送多業務，傳輸信道上的數據需要經過信道編碼與復用處理才

29、能映射到物理信道上。WCDMA的上/下行鏈路的信道編碼與復用過程分別如圖5-13和5-14所示。其基本的過程包括：添加CRC校驗比特、傳輸塊級聯和碼組分段、信道編碼、速率匹配、交織、無線幀分段、傳輸信道的復接、物理信道分段、交織和物理信道映射等。在下行信道中還需插入不連續發送（DTX）比特。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）第二交織CRCTrBk級聯/碼組分段信道編碼無線幀均衡第一交織無線幀分段速率匹配TrCH復接物理信道分段第二交織第二交織物理信道映射速率匹配aim1 , aim2 , aim3 , , aimAbim1 , bim2 , bim3 , , bim

30、Boir1 , oir2 , oir3 , , oirKiiici1 , ci2 , ci3 , , ciEiti1 , ti2 , ti3 , , tiTidi1 , di2 , di3 , , diTiei1 , ei2 , ei3 , , eiNifi1 , fi2 , fi3 , , fiVis1 , s2 , s3 , , sVup1 , up2 , up3 , , upUvp1 , vp2 , vp3 , , vpU物理信道1 物理信道2圖圖5-13 WCDMA上行鏈路上行鏈路的信道編碼與復用過程的信道編碼與復用過程清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）第二

31、交織CRCTrBk級聯/碼組分段信道編碼速率匹配固定位置DTX指示插入第一交織無線幀分段TrCH復接靈活位置DXT指示插入第二交織第二交織物理信道映射aim1 , aim2 , aim3 , , aimAbim1 , bim2 , bim3 , , bimBoir1 , oir2 , oir3 , , oirKiiici1 , ci2 , ci3 , , ciEigi1 , gi2 , gi3 , , giGihi1 , hi2 , hi3 , , hi(F H )iqi1 , qi2 , qi3 , , qiQifi1 , fi2 , fi3 , , fiVis1 , s2 , s3 , ,

32、 sVup1 , up2 , up3 , , upUvp1 , vp2 , vp3 , , vpU物理信道1 物理信道2速率匹配物理信道分段w1 , w2 , w3 , , wpUi圖圖5-14 WCDMA下行鏈路下行鏈路的信道編碼與復用過程的信道編碼與復用過程 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）4）物理層的主要相關進程）物理層的主要相關進程 小區搜索與同步進程 l 第一步是時隙同步。l 第二步是幀同步和擾碼組的識別。l 第三步是擾碼識別。功率控制進程下行鏈路發送分集進程切換控制進程清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）3數據鏈路層數據鏈路層

33、 MAC-bMAC-c/shMAC-dMAC控制控制MAC-dMAC-dBCHPCHBCCHPCCHFACHRACHCPCHDCHDCHBCCHCCCHCTCHDCCHDTCHDSCH邏輯信道邏輯信道傳輸信道傳輸信道圖圖5-15 MAC層結構圖層結構圖清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）發送透明實體發送透明實體接收透明實體接收透明實體確認模式實體確認模式實體發送非確認實體發送非確認實體接收非確認實體接收非確認實體Tr-SAPAM-SAPUM-SAPBCCH/PCCH/CCCH/DCCH/DTCH-SAPDTCH/DCCH-SAPCCCH/CTCH/DTCH/DCCH-

34、SAPRLC-SAPMAC-SAPRLC控制控制圖圖5-16 RLC層結構圖層結構圖 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）透明模式：透明模式：不給高層區域增加任何開銷，高層數據可以不進行分段而以數據流的形式發送，而錯誤的協議數據單元（PDU）可能被丟棄或者作錯誤標記。非確認模式：非確認模式：不使用重傳協議，傳送的數據沒有保護，接收到的錯誤數據根據配置被丟棄或者作標記。它用于小區廣播業務和VoIP（基于IP的語音通信）業務。確認模式：確認模式：使用反饋重傳（ARQ）方案糾錯。RLC的質量及與其對應的延遲性能可由RRC控制。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通

35、信系統（3G）3）PDCP層層PDCP只存在于用戶平面，并且只處理PS域業務。為了在無線上傳輸IP分組業務獲得更好的頻譜效率，PDCP包含了壓縮方法。每個PDCP實體使用0、1或者多個報頭壓縮算法類型和可配置參數集合。算法類型和它們的參數在RRC無線承載建立和重新配置過程中被協商并且通過PDCP控制SAP來指示給PDCP。PDCP負責PDU從一種網絡協議到一種RLC實體間的映射，它支持透明模式和非透明模式（包括確認模式和非確認模式）的傳輸。在透明模式下，PDCP沒有改變數據單元，意味著沒有增加報頭，也無壓縮功能，此時PDCP的功能有：用戶數據的傳輸、PDCP緩沖區的重新分配和PDCP SDU的

36、緩存；在非透明模式下，則可能增加了報頭并且執行了報頭適配，此時PDCP的功能有：報頭適配、用戶數據傳輸、PDCP緩沖區重新分配和PDCP SDU緩存、IP數據流的適配。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）4）BMC層層 BMC也只存在于用戶平面，用來服務于無線接口上的廣播/組播業務（產生于廣播域上）。其功能有：儲存小區廣播消息；為小區廣播業務（CBS）的業務監測和無線資源進行請求；BMC消息的調度；向UE發送BMC消息；向上層傳送小區廣播消息。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）4網絡層網絡層 RRCRLCMACL1UTRANRLC重傳控

37、制無線資源分配測量報告RRCRLCMACL1UE控制控制測量測量控制控制控制測量控制測量圖圖5-17 RRC與低層的交互動作與低層的交互動作 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）PNFERFEDCFEBCFERLC控制控制RNCAM-SAPUM-SAPTr-SAP圖圖5-18 RRC層結構圖層結構圖 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.2.3 WCDMA核心網的演進核心網的演進 3GPP已制定了R99、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13等多個CN網絡結構的版本，自R5進入了HSPA（高速分組接入）階段，為W

38、CDMA的提高版；R8對應LTE（長期演進計劃），為準4G版；R10對應LTE-Advanced（LTE演進版），即4G版。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）圖圖5-19 WCDMA R99網絡結構圖網絡結構圖清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）CS-MGWGMSCServerGGSNHLRAuCEIRSGSNVLRMSC ServerBMSC ServerBVLRCS-MGWCS-MGWBSCBTSBTSRNCRNCGENcMcNbNbPSTNPSTNPSTNPSTNMcGiGp核心網MhCGcHGrGfFDNcGnGsMcAGbBSS

39、AbisIuCSIuPSRNSIurUmIubMEUu小區Node BNode BUSIMSIMMSCuSIM-ME i/f或圖圖5-20 R4版本的版本的PLMN基本網絡結構基本網絡結構清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）信令網多媒體IP網絡PSTN/PLMN應用&服務應用&服務可選接入網GGSN其他PLMNTEMTERANEIRHSS*SGSNSGSNGGSNTEMTUTRANR-SGWMRFMGCFMGWT-SGW*T-SGW*GMSC ServerMSC ServerR-SGW*HSS *CSCFCSCFCSCFCSCFMGWGnCAPMhMw

40、MsMmGiMgMrMcGiGiGiGcGnGfGpGrCxMcRUmIuIu1Iu2McNbNcMAPMhMAPRUuIu-PSIu1IuCS(RTP,AAL2)Iu2Iu(RANAP)*被標記的網元是重復的，僅是為了進行完整的描述信令和數據傳輸接口信令接口SCPSCP：服務控制點；MRF：多媒體資源功能；ERAN：增強型無線接入網圖圖5-21 R5版本的版本的PLMN基本網絡結構基本網絡結構 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）4R6以及以及R7網絡結構網絡結構 R5之后WCDMA的核心網主架構基本穩定，這樣，在網絡架構方面，R6與R5相比沒有太大的變化，主要是增

41、加了一些新的功能特性以及對現有功能特性增強。增加的功能部分有：MBMS功能；高速上行分組接入（HSUPA）標準的制定；網絡共享，多個移動運營商有各自獨立的核心網或業務網，但共享接入網；Push業務，網絡主動向用戶Push內容，根據網絡和用戶的能力推出多種實現方案。增強的功能有：IMS的完善，到達IMS的第二階段；HSDPA的完善；RAN的增強；端到端QoS動態策略控制增強；安全、計費等其他功能增強。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）R7版本主要繼續R6未完成的標準和業務制定工作，如多天線技術，包括MIMO技術的實現。將考慮支持通過CS域承載IMS語音、通過PS/I

42、MS域提供緊急服務、提供基于WLAN的IMS語音與GSM網絡的CS域的互通、提供xDSL（數字用戶線路）和有線調制器等固定接入方式。同時引入OFDM，完善HSDPA和HSUPA標準。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.2.4 WCDMA的移動性管理的移動性管理 1概述概述l WCDMA的移動性管理是從GSM/GPRS的移動性管理演進的，從而具有很多GSM基于電路交換的移動性管理特征。但WCDMA系統中存在大量分組業務，特別是WCDMA的后期版本中，采用了全IP架構，因此簡單采用傳統的HLR/VLR為主控制的移動性管理，顯然不能滿足要求，為此需要引入移動IP技術。

43、l 傳統的移動性管理過程在鏈路層完成，而移動IP技術是基于網絡層上的移動管理，因此，WCDMA系統的移動性管理可以分為基于鏈路層的移動性管理和基于網絡層的移動性管理兩個方面。其中基于鏈路層的移動性管理包括位置管理和會話管理兩部分。基于網絡層的移動性管理從作用范圍來看可以分為宏移動性管理和微移動性管理。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）2基于鏈路層的移動性管理基于鏈路層的移動性管理 1）位置管理）位置管理 RA1RA2LA1RA3LA2RA4RA5LA3LARAURA由一個由一個3G_MSC處理的處理的LA（s）由一個由一個3G_SGSN處理的處理的RA（s）由一個

44、網絡處理的由一個網絡處理的LA（s）和）和RA（s）圖圖5-22 WCDMA中不同區域之間的關系中不同區域之間的關系清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）2）會話管理）會話管理 表表5-3 WCDMA定義的幾類定義的幾類SM狀態狀態UE側側SM狀態狀態網絡側網絡側SM狀態狀態SM狀態名狀態名中文釋義中文釋義SM狀態名狀態名中文釋義中文釋義PDP-INACTIVE沒有沒有PDP上下文存在上下文存在PDP-INACTIVE沒有沒有PDP上下文存在上下文存在PDP-ACTIVE-PENDINGUE正在請求激活正在請求激活PDP上下文上下文PDP-ACTIVE-PENDINGU

45、E正在請求激活正在請求激活PDP上下文上下文PDP-INACTIVE-PENDINGUE正在請求去激活正在請求去激活PDP上下文上下文PDP-INACTIVE-PENDINGUE正在請求去激活正在請求去激活PDP上下文上下文PDP-ACTIVE已經激活已經激活PDP上下文上下文PDP-ACTIVE已經激活已經激活PDP上下文上下文PDP-MODIFY-PENDING網絡正在請求修改網絡正在請求修改PDP上下文上下文清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）3基于網絡層的移動性管理基于網絡層的移動性管理 從作用范圍來看，基于網絡層的移動性管理可分為宏移動宏移動性管理和微移動性

46、管理性管理和微移動性管理。宏移動性管理主要處理大范圍的移動性，如不同網絡之間的漫游，當用戶從一個網絡漫游至另一個網絡時，仍然可以不間斷通信；微移動性管理主要處理小范圍內的移動性，如同一個網絡內部的移動。為提高有效性，需要綜合采用宏移動性管理和微移動性管理。目前已提出的微移動性協議可分為兩大類：一類是基于路一類是基于路由的方案由的方案，如朗迅公司提出的HAWAII協議和哥倫比亞大學提出的蜂窩IP（Cellular IP）協議等；另一類是基于隧另一類是基于隧道的方案道的方案，如移動區域注冊（MIP-RR）。在基于路由的方案中，所有的移動代理組成一個嚴格的樹狀結構，去往任何一個移動節點的數據包都由移

47、動代理根據其對應于該移動節點的路由表來發送。基于隧道的方案則通過多級的移動代理使用所記錄的轉交地址來將數據包封裝，通過隧道沿移動代理逐級往下傳送到目標移動節點。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.2.5 HSPA技術技術 1概述概述 l HSPA是高速下行分組接入（HSDPA）和高速上行分組接入（HSUPA）兩種技術的統稱。HSPA是為了支持更高速率的數據業務、更低的時延、更高的吞吐量和頻譜利用率、對高數據速率業務的更好覆蓋而提出的。在3GPP中，HSPA作為WCDMA的增強型無線技術推出。其中，HSDPA在R5中進行標準化，可以在一個小區中支持14.4Mbps

48、的峰值數據速率；HSUPA在R6中進行標準化，可以在一個小區中支持5.76Mbps的峰值數據速率。HSDPA和HSUPA的性能在3GPP的后續版本中繼續完善和演化，其增強型技術稱為HSPA+。l 實現HSPA功能主要是對基站修改比較大，對RNC主要是修改算法協議軟件，硬件影響很小。如果在原有設備中考慮了HSPA 功能升級要求，一般來講實現HSPA 功能不需要硬件升級，只要軟件升級即可。要特別說明的一點是：HSPA技術不僅可用于WCDMA系統中，也可以用于TD-SCDMA系統中。清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）2HSPA新增物理信道新增物理信道 表表5-4 HSDP

49、A新增物理信道新增物理信道 縮寫縮寫名稱名稱方方向向調制調制方方式式功能功能HS-PDSCH高速下行鏈高速下行鏈路共享路共享物理信物理信道道下下行行QPSK、16QAM承載下行鏈路數據承載下行鏈路數據HS-SCCH高速共享控高速共享控制信道制信道上上行行QPSK為為HS-DPSCH控制信控制信息：正確解碼所息：正確解碼所需信息、調制方需信息、調制方式和式和HARQ進程進程等等HS-DPCCH高速專用物高速專用物理控制理控制信道信道上上行行BIT/SK承載上行鏈路物理層承載上行鏈路物理層的反饋信息：的反饋信息：HARQ反饋信息、反饋信息、CQI清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系

50、統（3G）表表5-5 HSUPA新增物理信道新增物理信道縮寫縮寫名稱名稱方方向向調制調制方式方式功能功能E-DPDCH增強專用物理增強專用物理數據信道數據信道上上行行BIT/SK承載用戶上行鏈路數據承載用戶上行鏈路數據E-DPCCH增強專用物理增強專用物理控制信道控制信道上上行行BIT/SK為為E-DPDCH承載控制承載控制信息，包括信息，包括E-TFCI、E-AGCH絕對授權信道絕對授權信道下下行行QPSK為上行為上行E-DCH調度提供調度提供絕對授權絕對授權E-RGCH相對授權信道相對授權信道下下行行QPSK為上行為上行E-DCH調度提供調度提供相對授權相對授權E-HICHHARQ確認指確

51、認指示信道示信道下下行行QPSK承載承載HARQ反饋信息反饋信息清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）3HSPA關鍵技術關鍵技術1）混合自動請求重傳（）混合自動請求重傳（HARQ）2）基于）基于Node B的快速調度的快速調度3）自適應編碼調制（）自適應編碼調制（AMC）4）2ms TTI短幀傳輸短幀傳輸清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）5.3 CDMA 2000系統系統 5.3.1概述概述 l 1CDMA 2000的演進路徑的演進路徑 CDMA OneCDMA 2000 1xCDMA 2000 3xCDMA 20001xEV-DOCDMA

52、20001xEV-DV語音語音低速數據低速數據更高容量語音及數據更高容量語音及數據前向峰值數據速率：前向峰值數據速率：153.6kbit/s（Rel.0）307.2kbit/s（Rel.A）僅支持數據，前向僅支持數據，前向峰值數據速率：峰值數據速率：2.4Mbit/s（Rel.0）3.1Mbit/s（Rel.A）高容量語音高容量語音2Mbit/s數據數據高容量語音及數據高容量語音及數據前向峰值數據速率：前向峰值數據速率：3.1Mbit/s圖圖5-23 CDMA 2000演進路徑演進路徑清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）僅用于分組僅用于分組數據業務，數據業務，全全IP

53、架構架構CDMA 2000 1xEV-DORel.0Rel.A前向前向2.4Mbit/s，反向，反向153.6kbit/s，增強時支持，增強時支持QoS、多播、均衡、接收分集、多播、均衡、接收分集前向前向3.1Mbit/s;反反向向1.8Mbit/s同時支同時支持語音持語音數據數據CDMA 2000 1xCDMA 2000 1xEV-DVRel.0Rel.ARel.BRel.CRel.D前向前向153.6kbit/s，分組業務與語音分組業務與語音 前向前向307.2kbit/s，分組業務與語音分組業務與語音前向前向3.1Mbit/s；反向反向451kbit/s前向前向3.1Mbit/s；反向反

54、向1.8Mbit/s圖圖5-24 CDMA 2000 1xEV不同版本的業務性能不同版本的業務性能 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）CDMA 2000演進的主要特點是：模塊化劃分，各個模塊按照自己的技術發展道路向前演進，盡可能減小對其他模塊的影響，這和WCDMA強調系統整體推進不一樣（雖然無線接入網和核心網也可以分別整體推進），而且這種模塊化的演進方式不僅使得CDMA 2000系統的升級具有平滑性，也使得CDMA 2000網絡更具靈活性；CDMA 2000系統經常利用現有的成熟技術，降低了標準的編寫復雜度，加快了標準的制定進程。CDMA系統自身獨特的演進方式，使得

55、系統具有完備的前后兼容性，升級成本低，風險小，技術復雜度低。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）2CDMA 2000的主要特點的主要特點 多種信道帶寬、高擴頻增益，前向鏈路上支持多載波和直擴兩種多種信道帶寬、高擴頻增益，前向鏈路上支持多載波和直擴兩種方式，反向鏈路僅支持直擴方式；也支持可變擴頻因子，擴頻長度為方式，反向鏈路僅支持直擴方式；也支持可變擴頻因子，擴頻長度為4512，擴頻碼長度較大時，可獲得高擴頻增益。，擴頻碼長度較大時，可獲得高擴頻增益。 前后向兼容，可實現平滑過渡。前后向兼容，可實現平滑過渡。 核心網協議可使用核心網協議可使用IS-41、GSM-MAP

56、以及以及IP骨干網標準。骨干網標準。 寬松的性能范圍，從語音到低速數據，到高速的分組和電路數據寬松的性能范圍，從語音到低速數據，到高速的分組和電路數據業務。業務。 提供多種復合的業務，包括只傳送語音、同時傳送語音和數據、提供多種復合的業務，包括只傳送語音、同時傳送語音和數據、只傳送數據和定位業務等。只傳送數據和定位業務等。 具有先進的多媒體具有先進的多媒體QoS控制能力，支持多路語音、高速分組數據控制能力，支持多路語音、高速分組數據同時傳送。同時傳送。 在同步方式上，沿用在同步方式上，沿用IS-95 CDMA方式采用方式采用GPS使基站間嚴格同步，使基站間嚴格同步，以取得較高的組網與頻譜利用效

57、率，有效地使用無線資源。以取得較高的組網與頻譜利用效率，有效地使用無線資源。 由于采用新技術，在提高系統性能和容量上有明顯的優勢。由于采用新技術，在提高系統性能和容量上有明顯的優勢。 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）3CDMA 2000的系統結構的系統結構 主要包括無線部分、核心網和外部網絡，其中核心網包括電路域、分組域、智能網、MC、定位模塊和WAP等幾部分。CDMA 2000的無線部分、MC、定位模塊、核心網電路域、智能網以及WAP的基本要求和CDMA One是一樣，只是技術更先進一些，并且任何模塊只要技術發展了，都可以獨立更新。核心網分組域是新增的，包括PC

58、F、PDSN、AAA、HA和FA等功能實體。其中PCF負責與BSC配合，完成與分組數據有關的無線信道控制功能，雖然它的物理實體通常和BSC在一起，但屬于核心網分組域；PDSN負責管理用戶通信狀態，轉發數據；AAA負責管理用戶，包括權限、開通的業務等；當使用移動IP協議時，分組域還應在簡單IP基礎上增加HA，HA負責將分組數據通過隧道技術送給移動用戶，并實現PDSN之間的宏移動性管理，同時，PDSN還應增加外地代理（FA）功能，負責提供隧道出口，并將數據解封裝后發往移動臺 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）定位定位短信息短信息無線部分無線部分智能網智能網核心網電路域核

59、心網電路域WAP核心網分組域核心網分組域MCPSTN/ISDNIPBTSBTSBTSPCFBSCBSCPCFPDEMPCIPSCPVLRMSC/SSPHLR/ACIWFWAP網關網關PDSN/FAHAAAAMC：短消息中心：短消息中心PDE：定位實體：定位實體MPC：移動定位中心：移動定位中心PCF：分組控制功能：分組控制功能SCP：業務控制節點：業務控制節點SSP：業務交換節點：業務交換節點IWF：互通連接單元：互通連接單元WAP：無線應用協議：無線應用協議PDSN：分組數據服務節點：分組數據服務節點HA：歸屬代理：歸屬代理MC：本地代理：本地代理AAA：認證、授權和計費服務器：認證、授權和

60、計費服務器圖圖5-25 簡化的簡化的CDMA 2000系統結構模型系統結構模型 清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）PDSNPDSNMSCBSCMSCBSCPCFPCFBTSBTSA10/A11A1/A2/A5A3/A7A8/A9Abis系統系統A系統系統B圖圖5-26 CDMA 2000的的A接口部分網絡參考模型接口部分網絡參考模型清華大學出版社清華大學出版社第5章 第三代移動通信系統（3G）表表5-6 CDMA 2000的的A接口各子接口主要功能接口各子接口主要功能接口接口接口的主要功能接口的主要功能A1用于傳輸用于傳輸MSC和和BSC之間的信令消息，使用之間的信令消息，使用SS7中消息傳遞部分（中消息傳遞部分（M