第9章 第三代移动通信.ppt

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1、移动通信技术移动通信技术第9章 第三代移动通信2023/4/21第第9章章 第三代移动通信第三代移动通信9.1第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述9.2 第三代移动通信新技术第三代移动通信新技术9.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特征2023/4/22第三代移动通信系统最早是由国际电信联盟于第三代移动通信系统最早是由国际电信联盟于1985年提出的，当时称为未来公众陆地移动通信年提出的，当时称为未来公众陆地移动通信系统（系统（FPLMTS），后改为），后改为IMT-2000，意指在，意指在2000年左右开始商用并工作在年左右开始商用并工作在2000MHz频段上

2、的频段上的国际移动通信系统。国际移动通信系统。1997年年4月，月，ITU向各成员国征集向各成员国征集IMT-2000的无线的无线接口候选传输技术。这引发了长达近四年的接口候选传输技术。这引发了长达近四年的3G技技术标准之争和技术融合的进程。最终在术标准之争和技术融合的进程。最终在2001年确年确定了定了cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA这三种这三种主流主流3G技术标准。技术标准。9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 2023/4/23第三代移动通信的标准化概况第三代移动通信的标准化概况主要标准及提案 序号提交技术双工方式应用环境提交者1J：W-CDMAFDD、TD

3、D所有环境日本：ARIB2ETSI-UTRA-UMTSFDD、TDD所有环境欧洲：ETSI3WIMS W-CDMAFDD所有环境美国：TIA4WCDMA/NAFDD所有环境美国：T1P15Global CDMA FDD所有环境韩国：TTA6TD-SCDMATDD所有环境中国：CATT7cdma2000FDD、TDD所有环境美国：TIA8Global CDMA FDD所有环境韩国：TTA9UWC-136FDD所有环境美国：TIA10EP-DECTTDD室内、室外到室内欧：ETSI DECT计划9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 2023/4/24 IMT-2000的主要目标是全

4、球一网，全球漫游；多的主要目标是全球一网，全球漫游；多层小区结构，适应多种环境；提供多媒体业务，层小区结构，适应多种环境；提供多媒体业务，有足够大的系统容量；高的保密性和高的服务质有足够大的系统容量；高的保密性和高的服务质量。量。IMT-2000对无线传输技术的要求是：支持高速传对无线传输技术的要求是：支持高速传输多媒体业务，室内至少输多媒体业务，室内至少2Mbit/s，室外步行至少，室外步行至少384kbit/s，车辆行驶环境至少，车辆行驶环境至少144kbit/s；传输速；传输速率能根据业务按需分配。率能根据业务按需分配。9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 2023/4/

5、25后后3G（Beyond 3G）技术已显露端倪。由于人们）技术已显露端倪。由于人们希望能在移动环境中数据传输速率更高，即从希望能在移动环境中数据传输速率更高，即从2Mbit/s提高到提高到100Mbit/s，因此还需要研究更高传，因此还需要研究更高传输速率的调制技术、软件无线电技术、智能天线输速率的调制技术、软件无线电技术、智能天线技术和广带（技术和广带（Broad band）IP网络技术，这就是网络技术，这就是4G移动通信技术研究。移动通信技术研究。9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 2023/4/269.1.1 IMT-2000系统的特点系统的特点高速率。数据速率可从几

6、高速率。数据速率可从几kbps到到2 Mbps；高速移；高速移动时为动时为144 kbps；慢速移动时为；慢速移动时为384 kbps；静止时；静止时为为2 Mbps。多媒体化。提供高质量的多媒体业务，如话音、多媒体化。提供高质量的多媒体业务，如话音、可变速率数据、活动视频和高清晰图像等多种业可变速率数据、活动视频和高清晰图像等多种业务，实现多种信息一体化。务，实现多种信息一体化。全球性。采用公用频段全球性。采用公用频段,全球漫游。是一个覆盖全全球漫游。是一个覆盖全球的、具有高度智能和个人服务特色的移动通信球的、具有高度智能和个人服务特色的移动通信系统。系统。平滑过渡和演进。与第二代系统的共存

7、和互通，平滑过渡和演进。与第二代系统的共存和互通，开放结构，易于引入新技术。开放结构，易于引入新技术。9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 2023/4/27综合化。多环境、灵活性，能把现存的寻呼、无绳综合化。多环境、灵活性，能把现存的寻呼、无绳电话、蜂窝（宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝）、移动电话、蜂窝（宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝）、移动卫星等通信系统综合在统一的系统中（具有从小于卫星等通信系统综合在统一的系统中（具有从小于50米的微微小区到大于米的微微小区到大于500公里的卫星小区），与公里的卫星小区），与不同网络互通，提供无缝漫游和业务一致性。不同网络互通，提供无缝漫游和业务一致

8、性。业务终端具有多样化的特征。终端既是通信工具，业务终端具有多样化的特征。终端既是通信工具，又是一个计算工具和娱乐工具。又是一个计算工具和娱乐工具。智能化。主要表现在优化网络结构方面（引入智能智能化。主要表现在优化网络结构方面（引入智能网概念）和收发信机的软件无线电化。网概念）和收发信机的软件无线电化。个人化。用户可用唯一个人电信号码（个人化。用户可用唯一个人电信号码（PTN）在任）在任何终端上获取所需要的电信业务，这就超越了传统何终端上获取所需要的电信业务，这就超越了传统的终端移动性，真正实现个人移动性。的终端移动性，真正实现个人移动性。9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述

9、2023/4/289.1 第三代移动通信概述第三代移动通信概述9.1.2 IMT-2000系统的系统的结构 系统组成：四个功能子系统：核心网系统组成：四个功能子系统：核心网CN、无线接无线接入网入网RAN、移动终端移动终端MT和用户识别模块和用户识别模块UIM。图9.1IMT-2000系统结构 2023/4/299.1 第三代移动通信概述第三代移动通信概述图9.1IMT-2000系统结构 2023/4/210核心网络的主要作用是提供信息交换和传输，将核心网络的主要作用是提供信息交换和传输，将采用分组交换或采用分组交换或ATM 网络，最终过渡到全网络，最终过渡到全IP 网网络，并且与当前的络，并

10、且与当前的2 G 网络后向兼容网络后向兼容业务控制网络是为移动用户提供附加业务和控制业务控制网络是为移动用户提供附加业务和控制逻辑，将基于增强型智能网来实现逻辑，将基于增强型智能网来实现接入网络包括与无线技术有关的部分，主要实现接入网络包括与无线技术有关的部分，主要实现无线传输功能。无线传输功能。系统标准接口系统标准接口 网络与网络接口网络与网络接口NNI 无线接入网与核心网之间的接口无线接入网与核心网之间的接口RAN-CN无线接口无线接口UNI9.1 第三代移动通信概述第三代移动通信概述2023/4/211用户识别模块和移动台之间的接口用户识别模块和移动台之间的接口UIM-MT 结构分层结构

11、分层物理层：由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。物理层：由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。链路层：由链路层：由MAC子层和链路接入控制子层和链路接入控制LAC子层组成；子层组成；MAC子层根据子层根据LAC子层的要求对物理层资源管理与控子层的要求对物理层资源管理与控制，并提供制，并提供LAC子层所需的子层所需的QoS级别；级别；LAC子层采用与子层采用与物理层相对独立的链路管理与控制，并通过物理层相对独立的链路管理与控制，并通过ARQ等方等方式提供式提供MAC子层所不能提供的更高级别的子层所不能提供的更高级别的QoS控制，控制，以满足高层业务实体的传输可靠性。以满足高层业务实体的传输

12、可靠性。9.1 第三代移动通信概述第三代移动通信概述2023/4/2129.1 第三代移动通信概述第三代移动通信概述高层：集高层：集OSI模型中的网络层、传输层、会话模型中的网络层、传输层、会话层、表示层和应用层为一体；主要负责各种业务层、表示层和应用层为一体；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的呼叫信令处理，话音业务和数据业务的控制与处理等。处理等。2023/4/2139.1.2 IMT-2000的频带划分的频带划分1992年世界无线电行政大会（年世界无线电行政大会（WARC）根据）根据ITU-R对对IMT-2000的业务量和所需频谱的估计，划分了的业务量和所需频谱的

13、估计，划分了230MHz带宽给带宽给IMT-2000。18852025MHz及及21102200MHz频带为全球基础上可用于频带为全球基础上可用于IMT-2000的业务；的业务；19802010MHz和和21702200MHz为卫星移动业务频段共为卫星移动业务频段共60MHz；其余；其余170MHz为陆为陆地移动业务频段，其中对称频段是地移动业务频段，其中对称频段是260MHz，不对称的频段是不对称的频段是50MHz。9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 2023/4/214图9.2 WRC2000对IMT-2000的频谱安排 9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概

14、述 2023/4/215图9.3 我国IMT-2000频谱分配 9.1 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 2023/4/2169.2 第三代移动通信新技术第三代移动通信新技术 1高效信道编译码技术高效信道编译码技术在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Turbo码两种纠错编码。码两种纠错编码。在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用用Turbo码以利于其优异的纠错性能；考虑到码以利于其优异的纠错性能；考虑到Turbo码译码的复杂度、时延的原因，在语音和低码译码的复杂度、时延的原因，在语音和低速率、对

15、译码时延要求比较苛刻的数据链路中使速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码，在其他逻辑信道中也使用卷积码。用卷积码，在其他逻辑信道中也使用卷积码。2023/4/2172软件无线电技术软件无线电技术软件无线电技术的基本思想是高速模软件无线电技术的基本思想是高速模/数（数（A/D）和数和数/模（模（D/A）转换器尽可能靠天线处理，所有）转换器尽可能靠天线处理，所有基带信号处理都用软件方式替代硬件实施。基带信号处理都用软件方式替代硬件实施。软件无线电系统的关键部分为宽带多频段天线、软件无线电系统的关键部分为宽带多频段天线、高速高速A/D和和D/A转换器以及高速信号处理部分。转换器以及高速信

16、号处理部分。软件无线电技术最大的优点是基于同样的硬件环软件无线电技术最大的优点是基于同样的硬件环境，针对不同的功能采用不同的软件来实施，其境，针对不同的功能采用不同的软件来实施，其系统升级、多种模式的运行可以自适应地完成。系统升级、多种模式的运行可以自适应地完成。软件无线电能实现多模式通信系统的无缝连接。软件无线电能实现多模式通信系统的无缝连接。9.2 第三代移动通信新技术第三代移动通信新技术 2023/4/2183智能天线技术智能天线技术无线覆盖范围、系统容量、业务质量、阻塞和掉无线覆盖范围、系统容量、业务质量、阻塞和掉话等问题一直困扰着蜂窝移动通信系统。话等问题一直困扰着蜂窝移动通信系统。

17、采用智能天线阵（采用智能天线阵（Adaptive Antenna Arrays）技）技术可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质术可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质量。量。智能天线阵技术是基于自适应天线阵列原理，利智能天线阵技术是基于自适应天线阵列原理，利用天线阵列的波束合成和指向，产生多个独立的用天线阵列的波束合成和指向，产生多个独立的波束，自适应地调整其方向图以跟踪信号变化；波束，自适应地调整其方向图以跟踪信号变化；对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，提高对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，提高接收信号的载干比（接收信号的载干比（C/I），以增加系统的容量和），以增加系统的容量和

18、频谱效率。频谱效率。9.2 第三代移动通信新技术第三代移动通信新技术 2023/4/219其特点在于以较低的代价换得无线覆盖范围、系其特点在于以较低的代价换得无线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和掉话等性能的显著统容量、业务质量、抗阻塞和掉话等性能的显著提高。提高。智能天线阵由智能天线阵由N单元天线阵、单元天线阵、A/D转换器、波束形转换器、波束形成器（成器（Beam-former）、波束方向估计及跟踪器）、波束方向估计及跟踪器等几部分组成等几部分组成。4 多用户检测和干扰消除技术多用户检测和干扰消除技术多用户检测的基本思想是把所有用户的信号都当多用户检测的基本思想是把所有用户的信号都当做

19、有用信号，而不是当做干扰信号。做有用信号，而不是当做干扰信号。9.2 第三代移动通信新技术第三代移动通信新技术 2023/4/220经过近经过近20年的发展，年的发展，CDMA系统多址干扰抑制或系统多址干扰抑制或多用户检测技术，已慢慢走向成熟及实用。多用户检测技术，已慢慢走向成熟及实用。考虑到复杂度及成本等的原因，目前的多用户检考虑到复杂度及成本等的原因，目前的多用户检测实用化研究，主要围绕基站进行。测实用化研究，主要围绕基站进行。5向全向全IP网过渡网过渡全全IP网络可节约成本，提高可扩展性、灵活性和网络可节约成本，提高可扩展性、灵活性和使网络运作更有效率等；支持使网络运作更有效率等；支持I

20、Pv6，解决，解决IP地址地址的不足和移动的不足和移动IP。由于由于IP技术在移动通信中的引入，将改变移动通技术在移动通信中的引入，将改变移动通信的业务模式和服务方式。信的业务模式和服务方式。9.2 第三代移动通信新技术第三代移动通信新技术 2023/4/221基于移动基于移动IP技术，为用户快速、高效、方便地部技术，为用户快速、高效、方便地部署丰富的应用服务成为可能署丰富的应用服务成为可能。移动IP技术视频6IMT-2000无线协议分层模型无线协议分层模型在在IMT-2000中将中将Um接口分成接口分成4层：物理层、介质层：物理层、介质接入层、链路接入层和网络层（包括呼叫控制、接入层、链路接

21、入层和网络层（包括呼叫控制、移动性管理和无线电资源管理）。移动性管理和无线电资源管理）。9.2 第三代移动通信新技术第三代移动通信新技术 2023/4/222图9.1 蜂窝移动通信系统的演进 3G网络的演进网络的演进 9.2 第三代移动通信新技术第三代移动通信新技术 2023/4/2239.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特征GSM网络向网络向WCDMA的演进的演进2023/4/224即即Wideband CDMA，也称为，也称为CDMA Direct Spread。其支持者主要是以。其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中

22、，包括欧美厂商，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（的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯（Lucent）、）、北电，以及日本的北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此高。因此WCDMA具有先天的市场优势具有先天的市场优势.9.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特

23、征2023/4/225IS-95 CDMA网络向网络向cdma2000的演进的演进 9.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特征2023/4/226CDMA 2000也称为也称为CDMA Multi-Carrier，由美，由美国高通公司为主导提出，摩托罗拉、国高通公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标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。这套系统是从窄频准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字数字标准衍生出来的，可以从原有的标准衍生出来的，可以从原有的CDMA One结构结构直接升级到直接升级到3

24、G，建设成本低廉。但目前使用，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如的支持者不如WCDMA多。不过多。不过CDMA 2000的研发技术却是目前各标准中进度最的研发技术却是目前各标准中进度最快的。快的。9.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特征2023/4/227TD-SCDMA该标准是由中国独自制定的该标准是由中国独自制定的3G标准，标准，1999年年6月月29日，中国原邮电部电信科学技术研究日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向院（大唐电信）向ITU提出。该标准将智能无线、提出。

25、该标准将智能无线、同步同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融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、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。频率灵活性及成本等方面的独特优势。9.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特征2023/4/228 宽带宽带CDMA为主流为主流WCDMA基于基于GSM；cdma2000基于基于IS-95CDMA；TD-SCDMA。WCDMA与与cdma2000的区别的区别:三个区别三个区别码片速率码片速率vcdma2000：1.2288Mc/s或或3.6864Mc/s

26、 vWCDMA：3.84Mc/s 基站同步方式基站同步方式 vcdma2000：用用GPS使基站间严格同步使基站间严格同步v WCDMA：同步同步/异步相结合的方式异步相结合的方式9.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特征2023/4/229导频信道方式导频信道方式 vcdma2000:公共导频方式公共导频方式 vWCDMA：专用时分导频上引入公专用时分导频上引入公共连续导频共连续导频 9.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特征2023/4/230WCDMA与cdma2000的区别参数WCDMAcdma2000最小带宽(MHz)51.25/5

27、采用技术类型直接序列扩频(DS)多载波(MC)码片速率(Mchip/s)3.841.2288/3.6864基站间同步异步/同步同步下行信道导频专用信道采用导频符号与业务数据流时分复用(TM)，并采用公共连续导频采用独立的连续导频业务码道共用(CM)帧长(ms)1020话音编码固定速率可变速率功率控制速度(Hz)16008009.3 第三代移动通信系统结构及其特征第三代移动通信系统结构及其特征2023/4/2311 WCDMA概述概述UMTS（Universal Mobile Telecommunications System、通用移动通信系统）是采用、通用移动通信系统）是采用WCDMA空空中接

28、口技术的第三代移动通信系统，通常也把中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为系统称为WCDMA通信系统。通信系统。UMTS是是IMT-2000的重要成员，主要由欧洲和日本等国家的重要成员，主要由欧洲和日本等国家和地区的移动通信设备供应商提出的。和地区的移动通信设备供应商提出的。9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/232WCDMA的语音演进的语音演进 WCDMA采用采用AMR语音编码语音编码速率：速率：4.75 12.2Kbit/s采用软切换和发射分集，提高容量采用软切换和发射分集，提高容量提供高保真的语音模式，并进行快速功提供高保真的语音模式，并进行快速功率控

29、制率控制 WCDMA的数据演进的数据演进 WCDMA支持最高支持最高2Mbit/s的数据业务，的数据业务，支持包交换支持包交换 目前采用目前采用ATM平台平台9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/233基站同步方式：支持异步和同步的基站基站同步方式：支持异步和同步的基站运行运行 信号带宽：信号带宽：5MHz 码片速率：码片速率：3.84Mc/s 发射分集方式：发射分集方式：TSTD、STTD、FBTD 信道编码：卷积码、信道编码：卷积码、Turbo码码 调制方式：调制方式：QPSK 功率控制：上下行闭环、开环功率控制功率控制：上下行闭环、开环功率控制 解调方式：导频辅助的相干解

30、调方式解调方式：导频辅助的相干解调方式 语音编码：语音编码：AMR 9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/234技术指标技术指标 WCDMAGSM载波间隔5MHz200KHz频率重用系数1118功率控制频率1500Hz2Hz或更低服 务 质 量 控 制QoS无线资源管理算法网络规划（频率规划）频率分集可采用Rake接收机进行多径分集跳频分组数据基于负载的分组调度GPRS中基于时隙的调度下行发分集支持，以提高下行链路的容量不支持，但可应用9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/235图9.12 UMTS的系统结构 9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4

31、/236无线接入网络（无线接入网络（Radio Access Network，RAN）：）：用于处理所有与无线有关的功能用于处理所有与无线有关的功能核心网络（核心网络（Core Network，CN）：处理）：处理UMTS系系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部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网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路从逻辑上分为电路交换域（交换域（Circuit Switched Domain,CS）和分组交）和分组交换域（换域（Packet Switched Domain,PS）用户设备（用户设备（User Equipment，UE）9.

32、3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/237UE和和UTRAN（UMTS的陆地无线接入网络）由的陆地无线接入网络）由全新的协议构成，全新的协议构成，其设计基于其设计基于WCDMA无线技术。无线技术。而而CN则采用了则采用了GSM/GPRS的定义，这样可以实现的定义，这样可以实现网络的平滑过度网络的平滑过度.图9.13 IMT-2000物理结构模型 9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/2382 用户设备域：用户用来接入用户设备域：用户用来接入UMTS业务的设备，用业务的设备，用户设备通过无线接口与基本结构相连接。户设备通过无线接口与基本结构相连接。移动设备域：功能是

33、完成无线传输和应用移动设备域：功能是完成无线传输和应用 用户业务识别单元域：包含清楚而安全地确定身用户业务识别单元域：包含清楚而安全地确定身份的数据和过程份的数据和过程 3 基本结构域：由物理节点组成，这些物理节点完基本结构域：由物理节点组成，这些物理节点完成终止无线接口和支持用户通信业务需要的各种成终止无线接口和支持用户通信业务需要的各种功能。基本结构是共享的资源，它为其覆盖区域功能。基本结构是共享的资源，它为其覆盖区域内的所有授权用户提供服务。内的所有授权用户提供服务。接入网域：由管理接入网资源的物理实体组成，并向用户提供接入到核心网域的机制9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023

34、/4/239核心网域：由提供网络支持特性和通信业务的物核心网域：由提供网络支持特性和通信业务的物理实体组成。提供的功能包括用户位置信息的管理实体组成。提供的功能包括用户位置信息的管理、网络特性和业务的控制、信令和用户信息的理、网络特性和业务的控制、信令和用户信息的传输机制等传输机制等服务网域：与接入网域相连接，其功能是呼叫的服务网域：与接入网域相连接，其功能是呼叫的寻路和将用户数据与信息从源传输到目的。它既寻路和将用户数据与信息从源传输到目的。它既和原籍网域联系以获得和用户有关的数据与业务，和原籍网域联系以获得和用户有关的数据与业务，也和传输网域联系以获得与用户无关的数据和业也和传输网域联系以

35、获得与用户无关的数据和业务。务。原籍网域：管理用户永久的位置信息。用户业务原籍网域：管理用户永久的位置信息。用户业务识别单元和原籍网域有关；识别单元和原籍网域有关；传输网域：是服务网域和远端用户间的通信路径。传输网域：是服务网域和远端用户间的通信路径。9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/2409.3.2 WCDMA系统网络结构 图9.14 WCDMA网络单元构成示意图 2023/4/2411 用户终端设备（用户终端设备（UE，User Equipment）用户终端设备它主要包括射频处理单元、基带处用户终端设备它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等

36、；理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等；UE通过通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提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，包括普通供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通语音、数据通信、移动多媒体、语音、数据通信、移动多媒体、Internet应用（如应用（如E-mail、WWW浏览、浏览、FTP等）等）用户设备（用户设备（ME，The Mobile Equipment），提），提供应用和服务；供应用和服务；用户业务识别单元（用户业务识别单元（USIM，The UMTS Subsriber Module），提供用户身份识别），提供用户身份识别 9.3.

37、2 WCDMA系统网络结构 2023/4/2422 无线接入网（无线接入网（UTRAN，UMTS Terrestrial Radio Access Network，UMTS）包含一个或几个无线网）包含一个或几个无线网络子系统（络子系统（RNS）。一个）。一个RNS由一个无线网络控制由一个无线网络控制器（器（RNC）和一个或多个基站（）和一个或多个基站（Node B）组成。）组成。9.3.2 WCDMA系统网络结构 2023/4/243(1)基站（基站（Node B）图9.15 Node B的逻辑组成框图 9.3.2 WCDMA系统网络结构 2023/4/244(2)无线网络控制器（无线网络控制

38、器（RNC，Radio Network ontroller）执行系统信息广播与系统接入控制功能；执行系统信息广播与系统接入控制功能；切换和切换和RNC迁移等移动性管理功能；迁移等移动性管理功能；宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能。管理和控制功能。3 核心网络（核心网络（CN，Core Network）移动交换中心移动交换中心/访问位置寄存器（访问位置寄存器（MSC/VLR）。）。MSC/VLR是是WCDMA核心网核心网CS域功能节点，主要域功能节点，主要功能是提供功能是提供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权域的呼叫控制、移动性

39、管理、鉴权和加密等功能和加密等功能 9.3.2 WCDMA系统网络结构 2023/4/245网关网关MSC节点（节点（GMSC）。）。GMSC是是WCDMA移移动网动网CS域与外部网络之间的网关节点，主要功能域与外部网络之间的网关节点，主要功能是完成是完成VMSC功能中的呼入呼叫的路由功能及与功能中的呼入呼叫的路由功能及与固定网等外部网络的网间结算功能。固定网等外部网络的网间结算功能。服务服务GPRS支持节点（支持节点（SGSN）。SGSN是WCDMA核心网PS域功能节点，主要功能是提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能网关网关GPRS支持节点（支持节点（GGSN）。GG

40、SN是WCDMA核心网PS域功能节点，主要功能是同外部IP分组网络的接口功能。9.3.2 WCDMA系统网络结构 2023/4/246原籍位置寄存器（原籍位置寄存器（HLR）。HLR是WCDMA核心网CS域和PS域共有的功能节点，主要功能是提供用户的签约信息存放、新业务支持、增强的鉴权等功能 操作维护中心（操作维护中心（OMC）。OMC功能实体包括设备管理系统和网络管理系统 外部网络（外部网络（External networks）。电路交换网络（CS networks）：提供电路交换的连接，象通话服务。ISDN和PSTN均属于电路交换网络；9.3.2 WCDMA系统网络结构 2023/4/24

41、7分组交换网络（分组交换网络（PS networks）：提供数据包的连）：提供数据包的连接服务，接服务，Internet属于分组数据交换网络。属于分组数据交换网络。4系统接口系统接口Cu 接口。Cu接口是USIM卡和ME之间的电气接口，Cu接口采用标准接口。Uu接口。Uu接口是WCDMA的无线接口。UE通过Uu接口接入到UMTS系统的固定网络部分，可以说Uu接口是UMTS系统中最重要的开放接口。Iu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。9.3.2 WCDMA系统网络结构 2023/4/248这也使通过Iu接口相连接的UTR

42、AN与CN可以分别由不同的设备制造商提供。Iur接口接口。Iur接口是连接RNC之间的接口，Iur接口是WCDMA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。Iub接口接口。Iub接口是连接Node B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Node B可以分别由不同的设备制造商提供。9.3.2 WCDMA系统网络结构 2023/4/2499.3.3 信道结构 图9.16 WCDMA分层和信道结构 2023/4/250

43、1 WCDMA分层和信道结构分层和信道结构 逻辑信道：逻辑信道：传输控制信息和传输用户信息内容的组合，它可能携带用户数据或者层3（L3）控制和信令。L3信令有时候是指如“移动性管理”，被使用于发送如测量报告和切换命令等信息。这些逻辑信道通过MAC（Medium Access Control）层影射到传输信道 传输信道：传输信道：由低层提供给高层的服务，是使用的传输方法的组合，定义无线接口数据传输的方式和特性，允许不同的CRC编码用于申请不同的应用 9.3.3 信道结构 2023/4/251物理信道：通过频率，信道编码，扩频码，调制物理信道：通过频率，信道编码，扩频码，调制以及时隙（以及时隙（T

44、DD）来区分的。这些信道提供实际）来区分的。这些信道提供实际数据位的传输数据位的传输 2 W-CDMA有两种接入模式有两种接入模式FDD：上行和下行链路采用两个不同频率的载波：上行和下行链路采用两个不同频率的载波工作的双工模式；工作的双工模式；TDD：上行和下行链路采用两个不同时隙来区分、：上行和下行链路采用两个不同时隙来区分、在相同的频段上工作的双工模式，即上、下行链在相同的频段上工作的双工模式，即上、下行链路的信息是交替发送的。路的信息是交替发送的。9.3.3 信道结构信道结构 2023/4/2529.3.4 WCDMA核心网（核心网（CN）基本结构）基本结构 电路域（电路域（CS域）域）

45、：指为用户提供“电路型业务”，或提供相关信令连接的实体。CS域特有的实体包括：MSC、GMSC、VLR、IWF分组域分组域（PS域）：域）：为用户提供“分组型数据业务”，PS域特有的实体包括：服务GPRS支持节点（SGSN）和网关GPRS支持节点（GGSN）。其他设备如HLR（或HSS）、AUC、EIR等为CS域与PS域共用 2023/4/253表9.1 WCDMA各版本的版本号和完成时间 WCDMA版本 缩写规范版本号 完成时间（年.月）Release6 R6 6.x.y 2003.6 Release5 R5 5.x.y 2002.3 Release4 R4 4.x.y 2001.3 Rel

46、ease2000 R004.x.y 被Release4代替 9.x.y Release1999 R993.x.y 2000.3 8.x.y 9.3.4 WCDMA核心网（核心网（CN）基本结构）基本结构 2023/4/254WCDMA网络模型 图9.17 WCDMA网络模型 9.3.4 WCDMA核心网（核心网（CN）基本结构）基本结构 2023/4/255WCDMA的网络接口特点的网络接口特点所有接口具有开放性；所有接口具有开放性；将无线网络层与传输层分离；将无线网络层与传输层分离；控制面和用户面分离。控制面和用户面分离。9.3.4 WCDMA核心网（核心网（CN）基本结构）基本结构 202

47、3/4/2562 无线接口的分层无线接口的分层 各移动通信系统基本区别在于无线接口的物各移动通信系统基本区别在于无线接口的物理层理层无线接口无线接口用户设备用户设备UE和网络之间的和网络之间的Um接口接口由层由层1、2和和3组成组成层层1(L1)是物理层，层是物理层，层2(L2)和层和层3(L3)描述描述MAC、RLC和和RRC等子层等子层 9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/2579.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/258无线资源控制层无线资源控制层RRC位于无线接口的第三层位于无线接口的第三层处理处理UE和和UTRAN的第三层控制平面之间的第三层控制平面

48、之间的信令的信令处理连接管理功能、无线承载控制功处理连接管理功能、无线承载控制功能、能、RRC连接移动性管理和测量功能连接移动性管理和测量功能 媒体接入控制层媒体接入控制层MAC MAC层屏蔽了物理介质的特征，为高层层屏蔽了物理介质的特征，为高层提供了使用物理介质的手段提供了使用物理介质的手段9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/259高层以逻辑信道的形式传输信息高层以逻辑信道的形式传输信息MAC完成传输信息的变换，以信道形式完成传输信息的变换，以信道形式将信息发向物理层将信息发向物理层 9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/260物理层物理层是是OSI参考模型

49、的最底层，支持在物理介参考模型的最底层，支持在物理介质上传输比特流所需的操作质上传输比特流所需的操作 与层与层2的的MAC子层和层子层和层3的的RRC子层相连子层相连 物理层为物理层为MAC层提供不同的传送信道，层提供不同的传送信道，传送信道定义了信息是如何在无线接口上传送信道定义了信息是如何在无线接口上进行传送的进行传送的MAC层为层层为层2的无线链路控制的无线链路控制RLC子层子层提供不同逻辑信道，逻辑信道定义了所传提供不同逻辑信道，逻辑信道定义了所传送的信息的类型送的信息的类型9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/261物理信道在物理层进行定义，物理信道是承物理信道在物理

50、层进行定义，物理信道是承载信息的物理媒介载信息的物理媒介 物理层的数据处理过程物理层的数据处理过程物理层接收来自物理层接收来自MAC层的数据后，进行层的数据后，进行信道编码和复用，通过扩频和调制，送信道编码和复用，通过扩频和调制，送入天线发射入天线发射9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/262物理层技术的实现物理层技术的实现 9.3.1 WCDMA(FDD)技术技术2023/4/2633 信道结构信道结构 从不同协议层次讲，承载用户各种业务的信从不同协议层次讲，承载用户各种业务的信道分为三类：逻辑信道，传输信道，物理信道分为三类：逻辑信道，传输信道，物理信道道 逻辑信道直接承