(华为WCDMA系统基本原理)第1章_WCDMA系统概述
WCDMA系统概述
WＣＤＭＡ是目前全球两种主要的第３代移动通信体制之一，是未来移动通信的发展趋势。
目前，ＷＣＤＭＡ系统标准规范的制订者—３ＧＰＰ正在紧锣密鼓地制订其商用化的规范。
全球各大通信设备制造商、研究机构和高等院校等都在投入大量的人力物力对其进行研究，以便在未来的竞争中占有一席之地。
世界著名电信公司如Ｅｒｉｃｓ-ｓｏｎ、ＤｏＣｏＭｏ等都斥巨资开发了实验系统，在２００２年左右将会推出商用系统。
中国对ＷＣＤＭＡ的研究始于１９９８年中国评估组（ＣｈＥＧ）对ＩＭＴ－２０００的几种体制的评估。
此后，一些高校、研究机构和公司投入到对ＷＣＤＭＡ的研究中。
１ＷＣＤＭＡ系统结构ＷＣＤＭＡ系统由核心网（ＣＮ）、无线接入网（ＵＴＲＡＮ）和用户装置（ＵＥ）３部分组成。
ＣＮ与ＵＴＲＡＮ的接口定义为Ｉｕ接口，ＵＴＲＡＮ与ＵＥ的接口定义为Ｕｕ接口。
１．１通用协议结构Ｕｕ和Ｉｕ接口协议分为两部分?押用户平面协议这些协议是实现真正的无线接入承载业务的协议。
控制平面协议这些协议是用于在移动终端和网络间在不同的方面（包括请求业务、控制不同的传输资源和切换等）控制无线接入承载和连接，还包括非接入层（ＮＡＳ）的透明传输机制。
１．２ＵＴＲＡＮ结构ＵＴＲＡＮ包括许多通过Ｉｕ接口连接到ＣＮ的无线网络子系统（ＲＮＳ）。
一个ＲＮＳ包括一个无线网络控制器（ＲＮＣ）和一个或多个ＮｏｄｅＢ。
ＮｏｄｅＢ通过Ｉｕｂ接口连接到ＲＮＣ上，它支持ＦＤＤ模式、ＴＤＤ模式或双模。
ＮｏｄｅＢ包括一个或多个小区。
ＲＮＣ负责决定ＵＥ的切换，它具有合并／分离功能，用以支持在不同ＮｏｄｅＢ之间的宏分集。
ＵＴＲＡＮ内部，ＲＮＳｓ中的ＲＮＣｓ能通过Ｉｕｒ接口交互信息，Ｉｕ接口和Ｉｕｒ接口是逻辑接口。
Ｉｕｒ接口可以是ＲＮＣ之间物理的直接相连或通过适当的传输网络实现。
１．３ＵＴＲＡＮ功能ＵＴＲＡＮ的功能如下：系统接入控制功能包括：接入控制、拥塞控制、系统信息广播、无线信道加密和解密。
移动性功能包括：切换、ＳＲＮＳ重布置。
WCDMA系统基本原理华为
横向架构
通过先进的设备互联技术，将单个网络划分 为多个逻辑层，构建了分层的分布式网络结 构。
信号传输
在华为WCDMA系统中，信号传输是保证通信质量的关键环节之一。
1
调制解调器技术
使用了全新的调制解调器技术，实现了高速率和低误码率的良好平衡。
2
自适应天线阵列技术
广泛应用了自适应天线阵列技术，实现了动态的小区分配，有效提高了网络覆盖和质 量。
3
信Hale Waihona Puke 编码技术通过采用多种信道编码技术，极大地提高了网络的抗干扰能力。
功控与调度
功控和调度是华为WCDMA系统中非常重要的两个环节，直接影响到网络的质量和稳定性。
动态功控
系统采用了动态功控技术，实现了小区覆盖面积 的动态调整，提高了网络稳定性。
华为WCDMA系统采用了全面的性能优化手段，确保网络始终保持良好的通信质量。
干扰监测调整
通过对干扰源的监测分析，迅速调整网络参数， 使用户能够无干扰地享受高品质的通信体验。
网络优化
持续对网络进行优化和调整，提高网络的覆盖率、 容量和稳定性。
WCDMA系统基本原理华 为
本次介绍华为WCDMA系统中的基本原理，包括架构、信号传输、功控、切换 漫游、容量和覆盖、最佳实践等。
概述
WCDMA是第三代移动通信标准，主要特点是高速率、高覆盖和高质量语音通信。在华为WCDMA系统 中，大量运用了软件无线电技术，提高了系统硬件利用率，为广大用户提供了更好的通信服务。
3
省际漫游
有效解决了省际漫游的问题，让用户在漫游时体验更加顺畅、稳定的通信体验。
容量与覆盖
第一章WCDMA概述
第⼀章WCDMA概述⽬录1-131.4 3G 频谱情况....................................................1-111.3.4 三种主要技术体制⽐较.......................................1-101.3.3 技术融合.................................................1-91.3.2 RTT 技术提案...............................................1-81.3.1 多种体制的由来.............................................1-81.3 3G 的体制种类及区别..............................................1-41.2.2 3G 演进策略................................................1-41.2.1 标准组织..................................................1-41.2 2G 向3G 的演进...................................................1-11.1 移动通信的发展..................................................1-1第⼀章概述...........................................................第⼀章概述1.1 移动通信的发展当今的社会已经进⼊了⼀个信息化的社会没有信息的传递和交流⼈们就⽆法适应现代化的快节奏的⽣活和⼯作⼈们期望随时随地及时可靠不受时空限制地进⾏信息交流提⾼⼯作的效率和经济效益移动通信可以说从⽆线电发明之⽇就产⽣了1897年马可尼所完成的⽆线通信实验就是在固定站与⼀艘拖船之间进⾏的⽽蜂窝移动通信的发展是⼆⼗世纪七⼗年代中期以后的事移动通信综合利⽤了有线⽆线的传输⽅式为⼈们提供了⼀种快速便捷的以及市场的推动使物美价廉轻便可靠性能优越的移动通信设备成为可能现代的移动通信发展⾄今主要⾛过了两代⽽第三代现在正处于紧张的研制阶段部分⼚家已经推出实验产品第⼀代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统时间是本世纪七⼗年代中期⾄⼋⼗年代中期1978年美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统AMPS建成了蜂窝式移动通信系统其它⼯业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信⽹这⼀阶段相对于以前的移动通信系统最重要的突破是贝尔实验室在七⼗年代提出的蜂窝⽹的概念蜂窝⽹即⼩区制由于实现了频率复⽤⼤⼤提⾼了系统容量第⼀代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统先进移动电话系统和后来的改进型系统TACS总接⼊通信系统等AMPS使⽤800MHz频带在北美南美和部分环太平洋国家⼴泛使⽤TACS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第⼀代移动通信系统的主要特点是采⽤频分复⽤FDMA模拟制式语⾳信号为模拟调制每隔30kHz/25kHz⼀个模拟⽤户信道第⼀代系统在商业上取得了巨⼤的成功但是其弊端也⽇渐显露出来(1) 频谱利⽤率低(2) 业务种类有限(3) ⽆⾼速数据业务(4) 保密性差易被窃听和盗号(5) 设备成本⾼(6) 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时间是从⼋⼗年代中期开始模拟蜂窝⽹虽然取得了很⼤的成功但其频谱利⽤率低业务种类受限通话易被窃听难以满⾜移动通信系统的发展到了⼋⼗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订了各⾃的数字移动通信体制数字移动通信⽹相对于模拟移动通信⽹提⾼了频谱利⽤率⽀持多种业务服务并与ISDN 等兼容第⼆代移动通信系统以传输话⾳和低速数据业务为⽬的因此⼜称为窄带数字通信系统第⼆代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS 系统IS-95和欧洲的GSM 系统GSM 全球移动通信系统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64kbit/s 的数据速率可与ISDN 互连GSM 使⽤900MHz 频带使⽤1800MHz 频带的称为DCS1800GSM 采⽤FDD 双⼯⽅式和TDMA 多址⽅式每载频⽀持8个信道信号带宽200kHz GSM 标准体制较为完善技术相对成熟不⾜之处是相对于模拟系统其容量增加不多仅仅为模拟系统的两倍左右⽆法和模拟系统兼容DAMPS 先进的数字移动电话系统也称IS-54北美数字蜂窝使⽤址⽅式IS-95是北美的另⼀种数字蜂窝标准使⽤800MHz 或1900MHz 频带使⽤CDMA 多址⽅式已成为美国PCS 个⼈通信系统⽹的⾸选技术由于第⼆代移动通信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-95BCDMA 系统容量⼤相当于模拟系统的1020倍与模拟系统的兼容性好美国韩国⾹港等地已经开通了窄带CDMA 系统对⽤户提供服务由于窄带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 国内有北京上海⼴州西安四地的窄带CDMA 系统在运⾏但从核⼼技术移动通信现在主要提供的服务仍然是语⾳服务以及低速率数据服务由于⽹络的发展数据和多媒体通信有了迅猛的发展势头所以第三代移动通信的⽬标就是宽带多媒体通信第三代移动通信系统是⼀种能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的通信系统由于其诸多优点全世界各个运营商⽣产⼚家与⼴⼤⽤户对此产⽣浓厚的兴趣第三代移动通信系统的⽬标可以概括为(1) 能实现全球漫游⽤户可以在整个系统甚⾄全球范围内漫游且可以在不特别是多媒体业务(3) 能适应多种环境可以综合现有的公众电话交换⽹PSTN综合业务数字⽹⽆绳系统地⾯移动通信系统卫星通信系统来提供⽆缝隙的覆盖(4) ⾜够的系统容量强⼤的多种⽤户管理能⼒⾼保密性能和⾼质量的服务为实现上述⽬标对其⽆线传输技术RTT Radio TransmissionTechnology提出了以下要求(1) ⾼速传输以⽀持多媒体业务y室内环境⾄少2Mbit/sy室内外步⾏环境⾄少384kbit/sy室外车辆运动中⾄少144kbit/sy卫星移动环境⾄少9.6kbit/s(2) 传输速率能够按需分配(3) 上下⾏链路能适应不对称需求未来公众陆地移动通信系统FPLMTS Future Public Land MobileTelecommunication System1996年更名为IMT-2000International MobileTelecommunication-2000国际移动通信-2000意即该系统⼯作在2000MHz频段最⾼业务速率可达2000kbit/s预期在2000年左右得到商⽤主要体制有WCDMA cdma2000和UWC-1361999年11⽉5⽇国际电联ITU-R TG8/1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-2000 CDMA TDD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与此同时IMT-2000许1.2 2G向3G的演进1.2.1 标准组织3G的标准化⼯作实际上是由3GPP3th Generation Partner Project第三代伙伴关系计划和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 ⽇本的ARIB 韩国的TTA 和美国的T1等组成采⽤欧洲和⽇本的WCDMA 技术构筑新的⽆线接⼊⽹络在核⼼交换侧则在现有的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 Universal Terrestrial Radio Access 为⽆线接⼝的标准其后不久在1999年的1⽉3GPP2也正式成⽴由美国的TIA ⽇本ARIB韩国TTA 等组成⽆线接⼊技术采⽤cdma2000和UWC-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核⼼⽹采⽤ANSI/IS-41IMT-2000的⽹络采⽤了家族概念受限于家族概念ITU ⽆法制定详细的协议规范我国的⽆线通信标准研究组CWTS 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1.2.2 3G 演进策略3GPP 和3GPP2制定的演进策略总体上都是渐进式的(1) 保证现有投资和运营商利益(2) 有利于现有技术的平滑过渡对于电信⽹络的运营商来说需要考虑如何充分利⽤现有第⼆代⽹络以使第三代的⽹络投资更加有效有效的投资就意味着更⾼的利润这也是衡量每⼀个公司运营状况的关键所在对于第⼆代移动⽤户来说随着⽣活⽅式的改变现有的话⾳和短信息SMS 服务已经不能满⾜信息时代的要求从⽽成为IMT-2000的潜在⽤户现有⽹络的再使⽤使他们更加⽅便地在原有⽆线⽹上得到新业务同时减少花费第⼆个问题也正是1998⾄1999年欧美兼并浪潮波及⽆线通信领域的⼜⼀个例⼦即采⽤TDMA ⽅式的GSM 和DAMPS IS-136在向第三代演进时有趋同convergence 的倾向由于⽬前我国的第⼆代⽆线⽹络中GSM 系统的主导地位加之GSM 和DAMPS 的趋同DAMPS 向GSM 靠近可以认为GSM 向UMTS/IMT-2000的过渡将是第⼆代向第三代发展的主流1. GSM 向WCDMA 的演进策略结合上⾯的论述GSM 向WCDMA 的演进策略应是⽬前的GSMHSCSD ⾼速电路交换数据速率14.464kbit/s GPRS 通⽤分组⽆线业务速率144kbit/s IMT-2000 WCDMA(1) ⾼速电路交换数据HSCSD High Speed Circuit Switched DataHSCSD 具有将多个全速率话⾳信道进⾏共同分配的特性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 结构的有效容量是TCH/F 容量的⼏倍使得空间接⼝数据传输速率明显提⾼HSCSD 的好处在于更⾼的数据速率⾼达64kbit/s 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此技术中较⾼的数据速率是以多信道数据传输实现的并且如果改动信道编码及协议每个信道的数据速率可到达14.4kbit/s(2) 通⽤分组交换⽆线业务GPRS General Packet Radio Service GPRS 的主要优点是(a) 标准的⽆线分组交换Internet/Intranet 接⼊适⽤于所有GSM 覆盖的地⽅(b) 可变的数据速率峰值从每秒⼏个⽐特到171.2kbit/s 最⼤数据速率取决于⽣产⼚家(c) 由于按实际数据量计费使⽤户可能全天在线⽽只需付实际传输数据量的费⽤(d) ⽀持现有业务以及新的应⽤业务(e) ⽆线接⼝上打包优化⽆线资源共享(f) ⽹络构成的分组交换技术优化⽹络资源共享(g) 可延伸到未来⽆线协议的能⼒在现有GSM ⽹络的基础上以分组交换为基础的GPRS ⽹络结构增加了新的⽹络功能部分(a) SGSN Serving GPRS Support Node 服务GPRS ⽀持节点其主要的作⽤就是为本SGSN 服务区域的MS 转发输⼊/输出的IP 分组其地位类似于置更新过程中从HLR 获取的(b) GGSN Gateway GPRS Support Node ⽹关GPRS ⽀持节点其主要的作⽤就是提供数据包在GPRS ⽹和外部数据⽹之间的路由和封装(3) 宽带码分多址WCDMA Wideband Code Division Multi-Access WCDMA 成为以UMTS/IMT-2000为⽬标的成熟的新技术其能够满⾜ITU 所列出的所有要求提供⾮常有效的⾼速数据以及具有⾼质量的语⾳和图象业务其具体特性将在1.3.4节中进⾏介绍但是在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2. IS-95向cdma2000的演进策略从IS-95A 速率9.6/14.4kbit/sIS-95B 速率115.2kbit/s cdma2000 1Xcdma2000 1X EV cdma2000 1X 能提供更⼤容量和⾼速数据速率144kbit/s ⽀持突发模式并增加新的补充信道先进的MAC 提供改进的QoS 保证采⽤增强技术后的cdma2000 1X EV 可以提供更⾼的性能IS-95B 与IS-95A 的主要区别在于可以捆绑多个信道当不使⽤辅助业务信道时IS-95B 与IS-95A 是基本相同的可以共存于同⼀载波中cdma20001X则有较⼤的改进cdma2000与IS-95是通过不同的⽆线配置RC来区别的cdma2000 1X系统设备可以通过设置RC同时⽀持1X终端和IS-95A/B终端因此IS-95A/B/1X可以同时存在于同⼀载波中对cdma2000系统来说从2G到3G过渡可以采⽤逐步替换的⽅式即压缩2G系统的1个载波转换为3G载波开始向⽤户提供中⾼速速率的业务这个操作对⽤户来说是完全透明的由于IS-95的⽤户仍然可以⼯作在3G载波中所以2G载波中的⽤户数并没有增加也不会因此增加呼损随着3G系统中⽤户量增加可以逐步减少2G系统使⽤的载波增加3G系统的载波通过这种⽅式可以很好地解决⽹络升级的问题⽹络运营商通过这种平滑升级不仅可以向⽤户提供各种最新的业务⽽且很好地保护了已有设备的投资在向第三代演进的过程中需要注意的问题是BTS和BSC等⽆线设备的演进问题在制定cdma2000标准时已经充分考虑了保护运营商的投资很多⽆线指标在2G和3G中是相同的对BTS来说天线射频滤波器和功率放⼤器等射频部分是可以再利⽤的⽽基带信号处理部分则必须更换对于cdma2000 1X的的演进思路主要包括(1) Qualcomm提出的HDR High Data Rate(2) Motorola LSI Logic和Nokia提出的1X TREME(3) 中国提出的LAS-CDMA三种均作为cdma2000 1X的增强技术在这种情况下制定统⼀的标准将更有利于cdma2000 1X系统及其增强系统的应⽤为此CDG提出了1X EV来统⼀协调cdma2000 1X的演进过程CDG指出相对于同时提供⾼速分组数据业务和实时业务如语⾳的空中⼝所以CDG建议将cdma2000 1X EV分成两个阶段(1) Phase 1亦称1X EV-DO⽀持⾮实时⾼速分组数据业务(2) Phase 2亦称1X EV-DV同时⽀持⾼速分组数据业务和实时业务cdma2000 1X EV演进的时间表如图1-1所⽰Phase 1 BLText Done(2000.8)2000.102001.10图1-1 cdma2000 1X EV演进时间表仅⽀持⾮实时⾼速分组数据业务的cdma2000 1X Phase 1以Qualcomm公司的HDR为基础其标准已经确定⽽同时⽀持⾼速分组数据业务和实时业务的cdma2000 1X Phase 2采⽤什么样的标准还在研究之中其标准计划在2001年确定⽬前已有好⼏种提案包括我国已经提交的LAS-CDMA3. DAMPS向UWC-136的演进策略IS-136DAMPS向UWC-136Universal Wireless Communications的演进步是实现GPRS-136第⼆步是实现UWC-136UWCC和TIA TR-45.3决定选⽤以EDGE为基础的技术这同时意味着以GPRS⽹络结构来⽀持136+的⾼速数据传输GPRS-136是136+分组交换数据业务的官⽅称呼由于考虑到实现的经济性问题⾼层协议指第三层以上与GPRS完全相同它提供了与GSM的GPRS同样的容量⽤户可接⼊IP和X.25两种格式的数据⽹其主要⽬的是减少TIA/EIA-136与GSM GPRS之间的技术差别以便⽤户在GPRS-136和GSM GPRS⽹络间的漫游GPRS-136的设计思路与⼗分相似即在现有的电路交换⽹节点上并联分组交换⽹节点同时这两个⽹间也有链路相连值得⼀提的是1998年到1999年美国TIA发展第三代的策略之⼀是通过向第三代的演进实现与同样为TDMA接⼊⽅式的GSM的趋同convergence提⾼话⾳/数据传输速率和与GSM的趋同被定为136+的两⼤⽬标这对于全球性漫游和产品的经济性极有好处也实现了UWCC和ETSI的合作协议更重要的是这使TDMA在第三代系统中的⾓⾊更为重要1.3 3G的体制种类及区别1.3.1 多种体制的由来对于3G 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(1) ⽹络部分在1997年3⽉ITU-T SG11的⼀次中间会议上通过了欧洲提出的ITM-2000家族概念此概念是基于现有⽹络已有⾄少两种主要标准即GSM MAP和IS-41(2) ⽆线接⼝在1997年9⽉ITU-R TG8/1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造成技术不同的原因主要有下⾯两个(1) 与第⼆代的关系⽹络部分⼀定要与第⼆代兼容即第三代的⽹络是基于第⼆代的⽹络逐步发展演进第⼆代⽹络有两⼤核⼼⽹GSM MAP和IS-41⽆线接⼝美国的IS-95 CDMA和IS-136 TDMA运营者强调后向兼容演进型欧洲的GSM⽇本PDC运营者⽆线接⼝不后向兼容⾰命型核⼼⽹与⽆线接⼝的对应关系如图1-2所⽰核⼼⽹⽆线接⼊⽹2G/3G图1-2 核⼼⽹与⽆线接⼊⽹接⼝的对应关系(2)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IMT-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(3) 知识产权和竞争1.3.2 RTT 技术提案ITU-R 第8研究组的TG8/1任务组负责推进IMT-2000⽆线电传输技术RTT 的评估融合⼯作⾄1998年9⽉RTT 提案包括对MSS 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) UTRA WCDMA欧洲(2) DECT 欧洲(3) cdma2000 美国(4) UWC-136 美国(5) WIMS WCDMA美国(6) WCDMA/NA 美国(7) WCDMA⽇本(8) TD-SCDMA中国(9) Global CDMA同步韩国(10) Global CDMA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ICO RTT(15) INMARSAT的卫星系统Horizons(16) Iridium LLC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卫星移动通信业务纳⼊IMT-2000的努⼒提案充分反映了很多国家对IMT-2000未来制式确定的关⼼与⼒争施加有效影响的基本愿望但从市场基础后向兼容及总体特征看欧洲ETSI的UTRAWCDMA及美国cdma2000这两个提案最具竞争⼒RTT融合的关键即在于这两个提案的融合能否取得有效的进展1.3.3 技术融合IMT-2000既包括地⾯移动通信业务TMS⼜包括卫星移动通信业务MSS建议⼀个全球统⼀融合得更好的第三代移动通信标准对运营商制造商⽤户及政策规划管理部门均更有利也为世界各国所欢迎⽬前IMT-2000的RTT标准的制定⼯作已进⼊最后的实质性阶段就16个RTT候选⽅案来看地⾯移动通信融合的最终结果对于FDD模式以欧洲ETSI的WCDMA DS与美国TIA的cdma2000最具竞争⼒⽽对于TDD模式欧洲的ETSI UTRA提出的TD-CDMA与中国CWTS提出的TD-SCDMA是进⼀步融合的主要对象1999年3⽉底爱⽴信和⾼通公司就IPR达成的⼀系列协议为推⼴全球CDMA标准扫除了知识产权⽅⾯的重⼤障碍1999年5⽉底运营者协调集团OHG全球31个主要操作运营者与11个重要制造商提出的涉及IMT-2000的融合提案对促进其主要参数码⽚速率导频结构及核⼼⽹协议以GSM-MAP ANSI-41为基础统⼀起了积极作⽤参与者⼀致统⼀码⽚速率对FDD-DS-CDMA取 3.84Mcps对FDD-MC-CDMA即FDD-cdma2000-(MC)取3.6864Mcps1999年6⽉于北京召开的TG8/1第17次会议就IMT-2000的⽆线接⼝技术规范建议Rec IMT RSPC达成了框架协议并⿎励3GPP3GPP2及各标准开发组织SDOS⽀持上述OHG提案由⼯作组对MSS提案进⾏更细节化的⼯作1999年11⽉在芬兰赫尔⾟基召开的第18次会议上通过了IMT-2000⽆线接⼝技术规范建议该建议的通过表明TG8/1在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到⽬前主要的技术体制有UTRA FDD UTRA TDD 和cdma2000UTRAFDD 采⽤WCDMA UTRA TDD 采⽤TD-CDMA ⽽将TD-SCDMA 和UTRA 进⾏融合分别将TD-CDMA 和TD-SCDMA 称为3.84Mcps TDD 和技术体制1.3.4 三种主要技术体制⽐较1. WCDMA 技术体制核⼼⽹基于GSM/GPRS ⽹络的演进保持与GSM/GPRS ⽹络的兼容性核⼼⽹络可以基于TDM ATM 和IP 技术并向全IP 的⽹络结构演进核⼼⽹络逻辑上分为电路域和分组域两部分分别完成电路型业务和分组型业务UTRAN 基于ATM 技术统⼀处理语⾳和分组业务并向IP ⽅向发展MAP 技术和GPRS 隧道技术是WCDMA 体制移动性管理机制的核⼼空中接⼝特性如下(1) 空中接⼝采⽤WCDMA (2) 信号带宽5MHz(3) 码⽚速率3.84Mcps (4) 语⾳编码AMR 语⾳编码(5) 同步⽅式⽀持同步/异步基站运营模式(6) 功率控制上下⾏闭环加外环功率控制⽅式(7) 发射分集⽅式下⾏包括开环发射分集和闭环发射分集提⾼UE 的接收Diversity 和时分发射分集TSTD Time Switched Transmit Diversity⽽闭环发射分集也包括两种模式发射分集是可选项(8) 解调⽅式导频辅助的相⼲解调⽅式提⾼解调性能(9) 编码⽅式卷积码和Turbo 码的编码⽅式(10) 调制⽅式上⾏BPSK 和下⾏QPSK 调制⽅式2. cdma2000技术体制cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准⽬前其标准化⼯作由3GPP2来完成电路域继承2G IS-95 CDMA⽹络引⼊以WIN为基本架构的业务平台分组域是基于Mobile IP技术的分组⽹络⽆线接⼊⽹以ATM交换机为平台提供丰富的适配层接⼝空中接⼝特性如下(1) 空中接⼝采⽤cdma2000兼容IS-95(2) 信号带宽N 1.25MHz N1,3,6,9,12(3) 码⽚速率N 1.2288Mcps(4) 语⾳编码8k/13k QCELP或8k EVRC语⾳编码(6) 功率控制上下⾏闭环加外环功率控制⽅式(7) 发射分集⽅式下⾏可以采⽤正交发射分集OTD Orthogonal TransmitDiversity和空时扩展分集STS Space Time Spreading提⾼信道的抗衰落能⼒改善了下⾏信道的信号质量(8) 解调⽅式上⾏采⽤导频辅助的相⼲解调⽅式提⾼了解调性能(9) 编码⽅式采⽤卷积码和Turbo码的编码⽅式(10) 调制⽅式上⾏BPSK和下⾏QPSK调制⽅式3. TD-SCDMA技术体制TD-SCDMA标准由中国⽆线通信标准组织CWTS提出⽬前已经融合到了3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中核⼼⽹基于GSM/GPRS⽹络的演进保持与GSM/GPRS⽹络的兼容性核⼼⽹络可以基于TDM ATM和IP技术并向全IP的⽹络结构演进核⼼⽹络逻辑上分为电路域和分组域两部分分别完成电路型业务和分组型业务UTRAN基于ATM技术统⼀处理语⾳和分组业务并向IP⽅向发展MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核⼼。
目录
目录第1章 WCDMA系统概述 ............................................................................. 错误！未定义书签。
1.1 移动通信的发展....................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1.1 标准组织....................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1.2 3G演进策略 ................................................................................. 错误！未定义书签。
1.2 3G的体制种类及区别.............................................................................. 错误！未定义书签。
1.2.1 多种体制的由来 ............................................................................ 错误！未定义书签。
1.2.2 RTT技术提案 ............................................................................... 错误！未定义书签。
1.2.3 技术融合....................................................................................... 错误！未定义书签。
WCDMA原理-WCDMA核心网络概述(完全版)综述
SGW： Signalling Gateway, 完成信令转换工作。即完成 SS7 的 MTP 与 SIGTRAN 的 SCTP/IP 之间的转换，高层信令 MAP 、 CAP 不进行转换。
11
华为机密，未经许可不得扩散 文档密级：内部公开
WCDMA R5网络结构
CS domain
GSM /GPRS BSS
CS域和PS域共用的功能实体
HLR ： Home Location Register, 完 成 移 动 用 户 的 数 据 管 理
（MSISDN、IMSI、PDP ADDRESS、签约的电信业务和补充 业务及其业务的的适用范围）和位置信息管理（ MSC 号码、
VLR号码、SGSN号码、GMLC等）
VLR：Visitor Location Register,处理当前用户的各种数据信息 AUC：Authentication Center,存储用户的鉴权信息（密钥）
EIR：Equipment Identity Register,存储用户的IMEI信息
SMS － GMSC 和 SMS IMSC ： SMS － GMSC 用于保证短消息 正确的由 SC 发送至移动用户。SMS IMSC 用于保证短消息正
核心网增加IM（IP多媒体域） RAN向IP方向发展 增强的IP QoS 能力，支持端到端 的IP多媒体业务
核心网分 CS 电路域和 PS
分组域
电路域结构的变化：控制和承 载相分离， MSC 可以用合一或 SERVER、MGW分离结构实现
接 入 网 引 入 WCDMA UTRAN
电路域引入分组话音，支持多 种传输技术：TDM，ATM，IP
WCDMA系统原理概述
探究WCDMA系统的未来发展趋势，以及可能的改进和扩展。
频带分配
探讨WCDMA系统中的频带分配方式，以及如何实现多用户之间的并行传输。
网络架构
介绍WCDMA系统的网络架构，包括基站、无线电接入网络和核心网络。
物理层和数据链路层结构
这部分将深入讨论WCDMA系统的物理层和数据链路层结构，以及它们在数据传输中起到的作用。
1
物理层结构
介绍WCDMA系统的物理层结构，包括系
3
网络优化
讲解如何进行网络优化，以提高系统的覆盖范围、容量和性能。
WCDMA系统优缺点分析
在最后一节中，我们将对WCDMA系统的优缺点进行全面分析，以帮助您更好地了解该系统的特 点和适用性。
1 优点
介绍WCDMA系统的优点，包括高速数据传输、宽广的覆盖范围和优秀的语音质量。
2 缺点
讨论WCDMA系统的缺点，如系统容量限制和复杂的设备要求。
负载均衡
讲解负载均衡技术在WCDMA系统中的应用，以提高系统的容量和性能。
覆盖和容量规划
在本节中，我们将探讨WCDMA系统的覆盖和容量规划策略，以确保系统的信号质量和可靠性。
1
覆盖规划
介绍如何进行覆盖规划，包括站址选址、天线参数和功率控制的考虑。
2
容量规划
讨论容量规划的概念和方法，以确保系统能够支持足够数量的用户并保持良好的性能。
数据链路层结构
2
统的频率、时隙分
段、编码和解码过程。
3
实时传输
讲解实时传输在WCDMA系统中的应用， 以及实时传输的特点和限制。
扩展通道和多址技术
在本节中，我们将研究WCDMA系统中的扩展通道和多址技术，以实现高效的数据传输和频谱利用。
WCDMA基本原理部分 (1)
12
定位原理
• 基于网络 • 基于手机
– TDOA－Time Difference of Arrive; – GPS
13
分集技术
• 是通过自然界无线传播环境中的独立（或至少高度 不相关）多径信号来实现的 • 相对投资低廉 • 克服小尺度衰落（由移动台附近物体的复杂反射引 起），可以采用双天线接收分集 • 克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别 而导致的阴影区引起），可以选择一个所发信号不 在阴影区的基站－位臵选择发射分集 • 最大比值合并 • 发射分集技术还用来提高无线通信中单用户的峰值 吞吐率
3G交流： WCDMA原理部分
0
无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理
不同体制的3G技术
3G无线接入网络形态
1
无线传输技术和CDMA原理
无线传输环境 无线传输技术和多址技术
CDMA原理和RAKE接收技术
分集技术
智能天线技术
多用户检测技术
2
多径环境
发射信号
接收信号 强度
时间
3
衰落
14
无线传输技术和CDMA原理
无线传输环境 无线传输技术和多址技术
CDMA原理和RAKE接收技术
分集技术
智能天线技术
多用户检测技术
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智能天线
智能天线技术提高系统覆盖范围，降低发射功率
16
智能天线的小区配臵
全向小区
三扇区小区
智能天线小区
17
智能天线的优点
• 高速率用户带来很大的干扰，动态调整的智能天线阵列的波 束跟踪高速率用户，起到空间隔离、消除干扰的作用；动态 调整的智能天线阵列的性能优于固定的多波束天线 • 增加系统容量 • 增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量 • 提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量 • 减少发射功率，延长移动台电池寿命 • 提高系统设计时的灵活性
第1章 WCDMA系统概述分析
第1章 WCDMA系统概述1.1 移动通信的发展现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于预商用阶段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行。
第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。
时间是上世纪七十年代中期至八十年代中期。
这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。
蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。
第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS，以及NMT和NTT等。
AMPS（先进的移动电话系统）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；TACS（总接入通信系统）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。
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一个模拟用户信道。
其主要弊端有：(1) 频谱利用率低(2) 业务种类有限(3) 无高速数据业务(4) 保密性差，易被窃听和盗号(5) 设备成本高(6) 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，时间是从八十年代中期开始。
第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS-95和欧洲的GSM系统。
GSM（全球移动通信系统）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，信号带宽200KHz。
DAMPS （先进的数字移动电话系统）也称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。
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第1章WCDMA系统概述1.1 移动通信的发展现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于预商用阶段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行。
第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。
时间是上世纪七十年代中期至八十年代中期。
这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。
蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。
第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS，以及NMT和NTT等。
AMPS（先进的移动电话系统）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；TACS（总接入通信系统）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。
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一个模拟用户信道。
其主要弊端有：(1) 频谱利用率低(2) 业务种类有限(3) 无高速数据业务(4) 保密性差，易被窃听和盗号(5) 设备成本高(6) 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，时间是从八十年代中期开始。
第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS-95和欧洲的GSM系统。
GSM（全球移动通信系统）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，信号带宽200KHz。
DAMPS （先进的数字移动电话系统）也称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。
IS-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（个人通信系统）网的首先技术。
由于第二代移动通信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。
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。
美国、韩国、香港等地已经开通了窄带CDMA系统，对用户提供服务。
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。
移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。
由于网络的发展，数据和多媒体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是宽带多媒体通信。
第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、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，Future Public Land MobileTelecommunication System），1996年更名为IMT-2000（International MobileTelecommunication-2000，国际移动通信-2000）。
主要体制有WCDMA、cdma2000和UWC-136。
1999年11月5日，国际电联ITU-R TG8/1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-2000 CDMA TDD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开发和应用将进入实质阶段。
1.1.1 标准组织3G的标准化工作实际上是由3GPP（3th Generation Partner Project，第三代伙伴关系计划）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、日本ARIB、韩国TTA和美国的T1等组成。
采用欧洲和日本的WCDMA技术，构筑新的无线接入网络，在核心交换侧则在现有的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（Universal Tetrestrial Radio Access）为无线接口的标准。
1999年的1月，3GPP2也正式成立，由美国的TIA、日本ARIB、韩国TTA等组成。
无线接入技术采用cdma2000和UWC-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。
核心网采用ANSI/IS-41。
我国的无线通信标准研究组（CWTS）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。
1.1.2 3G演进策略3GPP和3GPP2制定的演进策略总体上都是渐进式的。
●保证现有投资和运营商利益●有利于现有技术的平滑过渡从发展的角度说，由现有的第二代移动通信系统向IMT-2000演进的过程是一个至关重要的问题。
它关系到现有网的再使用（另建新网络不应是最佳方案）和多种第二代数字网络体制向同一规范发展这两个主要问题。
1. GSM向WCDMA的演进策略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-2000 WCDMA（DS）。
(1) 高速电路交换数据，HSCSD：High Speed Circuit Switched DataHSCSD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64 kbps，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。
(2) 通用分组交换无线业务，GPRS：General Packet Radio ServiceGPRS的主要优点是：●标准的无线分组交换Internet/Intranet接入，适用于所有GSM覆盖的地方。
●可变的数据速率峰值，从每秒几个比特到171.2kbps（最大数据速率取决于生产厂家）。
●由于按实际数据量记费，使用户可能全天在线上而只付实际传输数据量的费用。
●现有业务的使用性以及新的应用。
●无线接口上打包，优化无线资源共享。
●网络构成的分组交换技术，优化网络资源共享。
●可延伸到未来无线协议的能力。
在现有GSM部分的基础上，以分组交换为基础的GPRS网络结构增加了新的网络功能部分：(3) 宽带码分多址，WCDMA：Wideband Code Division Multi AccessWCDMA成为以UMTS/IMT-2000为目标的成熟的新技术。
其能够满足ITU 所列出的所有要求，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。
2. IS-95向cdma2000的演进策略从IS-95A（速率9.6/14.4Kbps）→IS-95B（速率115.2kbps）→cdma2000 1X，cdma2000 1X能提供更大容量和高速数据速率（144kbps），支持突发模式并增加新的补充信道。
采用增强技术后的cdma2000 1X EV可以提供更高的性能。
IS-95B与IS-95A的区别重要在于可以捆绑多个信道，IS-95B与IS-95A本质上是基本相同的，可以共存于同一载波中。
cdma2000 1X则有较大的改进，cdma2000 1X系统设备可以同时支持1X终端和IS-95A/B终端。
因此，IS-95A/B/1X可以同时存在于同一载波中。
对cdma2000系统来说，从2G到3G过渡，可以采用逐步替换的方式。
即压缩2G系统的1个载波，转换为3G 载波，开始向用户提供中高速速率的业务。
随着3G系统中用户量增加，可以逐步减少2G系统使用的载波，增加3G系统的载波。
网络运营商通过这种平滑升级，不仅可以向用户提供各种最新的业务，而且很好地保护了已有设备的投资。
在向第三代演进的过程中，需要注意的问题是BTS和BSC等无线设备的演进问题。
在制定cdma2000标准的时候，已经充分考虑了保护运营商的投资，很多无线指标在2G和3G中是相同的。
对BTS来说，天线、射频滤波器和功率放大器等射频部分是可以再利用的，而基带信号处理部分则必须更换。
cdma2000 1X EV的演进方向目前包括2个分支：仅支持数据业务的分支cdma2000 1X EV-DO和同时支持数据和话音业务的分支cdma2000 1X EV-DV。
在仅支持数据业务方面目前已经确定采用Qualcomm公司提出的HDR，而在同时支持数据和话音业务分支方面目前的提案已有几家，包括我国已经提交的一项技术LAS-CDMA，这些改进技术目前还处于评审过程中。
3. DAMPS向UWC-136的演进策略IS-136（DAMPS）向UWC-136的演进的第一步是实现GPRS-136。
第二步是实现UWC-136 （Universal Wireless Communications）。
UWCC和TIA TR-45.3决定选用以EDGE为基础的技术。
这同时意味着以GPRS网络结构来支持136+的高速数据传输。
GPRS-136是136+包交换数据业务的官方称呼，由于考虑到实现的经济性问题，高层协议（指第三层以上）与GPRS完全相同。
它提供了与GSM的GPRS同样的容量，用户可接入IP和X.25两种格式的数据网。
其主要目的是减少TIA/EIA-136与GSM GPRS之间的技术差别。
以便用户在GPRS-136和GSM GPRS网络间的漫游。
美国TIA发展第三代的策略之一是通过向第三代的演进实现与同样为TDMA接入方式的GSM的趋同（convergence）。
这对于全球性漫游和产品的经济性极有好处，也实现了UWCC和ETSI的合作协议。
更重要的是，这使TDMA在第三代系统中的角色更为重要。
1.2 3G的体制种类及区别1.2.1 多种体制的由来目前ITU对3G的研究工作主要有3GPP和3GPP2这两个组织来承担。