1、GSM-R系统维护与应用系统维护与应用第七章 公网移动通信系统第第7章章 公网移动通信系统公网移动通信系统7.1 CDMA7.1 CDMA系统系统 7.1.1 7.1.1 扩频技术扩频技术 7.1.2 CDMA7.1.2 CDMA系统的发展与结构系统的发展与结构 7.1.3 CDMA7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道 7.1.4 CDMA7.1.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制 7.1.5 CDMA7.1.5 CDMA系统的切换方式系统的切换方式7.2 3G7.2 3G系统系统 7.2.1 IMT-20007.2.1 IMT-2000系统系统 7.2.2 7.2.2 三种
2、技术的发展三种技术的发展 7.2.3 7.2.3 第三代移动通信系统的关键技术第三代移动通信系统的关键技术7.3 4G7.3 4G系统系统 7.3.1 4G7.3.1 4G系统的关键技术系统的关键技术 7.3.2 4G7.3.2 4G系统的标准系统的标准7.1 CDMA系统系统 CMDA系统的特点总结如下：系统的特点总结如下：（1）容量大）容量大 （2）软容量）软容量 （3）软切换）软切换 （4）话音激活技术，以提高系统的通信容量。）话音激活技术，以提高系统的通信容量。（5）CDMA蜂窝通信系统的功率控制。蜂窝通信系统的功率控制。（6）CDMA蜂窝系统以扩频技术为基础，因而它蜂窝系统以扩频技术
3、为基础，因而它具有扩频通信系统所固有的优点具有扩频通信系统所固有的优点。7.1.1 扩频技术扩频技术 扩频通信的概念扩频通信的概念 码分多址（码分多址（CDMA）是以扩频技术为基础的；）是以扩频技术为基础的；扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。扩频技术用于通信系统具有抗干扰、抗多径、术。扩频技术用于通信系统具有抗干扰、抗多径、隐蔽、保密和多址能力；适用于码分多址隐蔽、保密和多址能力；适用于码分多址（CDMA）蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列）蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩频扩频(DSSS)或简称直扩；直接序列或简称直扩；直接序列(DS)扩
4、频，扩频，就是直接用具有高码率的扩频码（就是直接用具有高码率的扩频码（PN）序列在发）序列在发端去扩展信号的频谱。而在接收端，用相同的扩端去扩展信号的频谱。而在接收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。原始的信息。图7.3为直扩系统的组成与原理框图7.1.2 CDMA系统的发展与结构系统的发展与结构 1.CDMA的发展的发展 CDMA技术早已在军用抗干扰通信研究中得到广泛应技术早已在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用。用。1989年年11月，美国月，美国 Qualcomm（高通）公司在美国（高通）公司在美国的现场试验证明的现
5、场试验证明CDMA用于蜂窝移动通信的容量大；用于蜂窝移动通信的容量大；1995年香港和美国的年香港和美国的CDMA公用网开始投入商用。公用网开始投入商用。1996年韩国用从美国购买的年韩国用从美国购买的Q-CDMA生产许可证，生产许可证，自己生产的自己生产的CDMA系统设备开始大规模商用。系统设备开始大规模商用。无线通信在未来的通信中起着越来越重要的作用，无线通信在未来的通信中起着越来越重要的作用，CDMA技术已成为第三代蜂窝移动通信标准的无线接入技术已成为第三代蜂窝移动通信标准的无线接入技术。技术。7.1.2 CDMA系统的发展与结构系统的发展与结构 2.CDMA系统的结构系统的结构 MSB
6、TSBTSBSCBSSOMCMSC/VLRNMCEIRHLR/ACDPPSPCSSEMCOSSPSTNISDNPDNNSS 7.1.2 CDMA系统的发展与结构系统的发展与结构 2.CDMA系统的结构系统的结构l 网络子系统（网络子系统（NSS）。处于市话网与基站控制器之间，）。处于市话网与基站控制器之间，它主要由移动交换中心（它主要由移动交换中心（MSC），或称为移动电话交换局），或称为移动电话交换局（MTSO）组成。）组成。l 基站子系统（基站子系统（BSS）。基站控制器（）。基站控制器（BSC）和基站收发）和基站收发设备（设备（BTS）。每个基站有效覆盖范围即为无线小区。一个）。每个基站
7、有效覆盖范围即为无线小区。一个基站控制器（基站控制器（BSC）可以控制多个基站，每个基站可有多部）可以控制多个基站，每个基站可有多部收发信机。基站控制器（收发信机。基站控制器（BSC）通过网络接口分别连接移动）通过网络接口分别连接移动交换中心（交换中心（MSC）和基站收发信机（）和基站收发信机（BTS）。）。l 移动台（移动台（MS）。）。CDMA移动通信网中用户使用的设备。移动通信网中用户使用的设备。可采用双模式移动台，既能工作在原有的模拟蜂窝系统可采用双模式移动台，既能工作在原有的模拟蜂窝系统（AMPS），又能工作在扩频码分（），又能工作在扩频码分（CDMA）蜂窝系统。）蜂窝系统。7.1.
8、3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道 CDMA蜂窝系统所有信道是靠不同的码型来蜂窝系统所有信道是靠不同的码型来区分的，类似这样的信道可称为逻辑信道；在区分的，类似这样的信道可称为逻辑信道；在CDMA蜂窝系统中，上、下行链路使用不同载频蜂窝系统中，上、下行链路使用不同载频（频率间隔为（频率间隔为45MHz），通信方式为），通信方式为FDD(频分频分双工双工)；一个载频包含；一个载频包含64个逻辑信道，占用带宽个逻辑信道，占用带宽约约1.23MHz。正向传输（下行）和反向传输（上。正向传输（下行）和反向传输（上行）的要求及条件不同，逻辑信道的构成及产生行）的要求及条件不同，逻辑信道的构成及产生
9、方式也不同；逻辑信道由正向传输逻辑信道和反方式也不同；逻辑信道由正向传输逻辑信道和反向传输逻辑信道组成。向传输逻辑信道组成。7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道导频信道同步信道寻呼信道正向业务信道反向业务信道接入信道移动台基站7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道导频信道同步信道W0W32寻呼信道W1寻呼信道W7业务信道W8业务信道业务信道业务信道业务信道W31W33W63业务数据控制子信道接入信道接入信道业务信道业务信道业务信道(a)(b)1n1255用户地址长码171N242555 CDMA蜂窝系统的逻辑信道示意图7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道1正向
10、传输逻辑信道正向传输逻辑信道 （1）导频信道）导频信道 基站使用导频信道为所有的移动台提供基准。导频信号基站使用导频信道为所有的移动台提供基准。导频信号是一种未调制的直接序列扩频（是一种未调制的直接序列扩频（DSSS）信号，由基站连）信号，由基站连续发送的导频信号。所有基站的导频信号使用相同的续发送的导频信号。所有基站的导频信号使用相同的PN序序列，可以通过唯一对应的时间偏移来识别每一个基站。列，可以通过唯一对应的时间偏移来识别每一个基站。主要功能包括：移动台用它来捕获系统，提供时间主要功能包括：移动台用它来捕获系统，提供时间与相位跟踪的参数，用于使所有在基站覆盖，区中的与相位跟踪的参数，用于
11、使所有在基站覆盖，区中的移动台进行同步和切换，导频相位的偏置用于扇区或移动台进行同步和切换，导频相位的偏置用于扇区或基站的识别。基站的识别。7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道1正向传输逻辑信道正向传输逻辑信道 （2）同步信道）同步信道 同步信道是一种经过编码、交织和调制的扩频信号，它同步信道是一种经过编码、交织和调制的扩频信号，它主要传输同步信息（还包括提供移动台选用的寻呼信道数主要传输同步信息（还包括提供移动台选用的寻呼信道数据率），移动台利用导频信道和同步信道可以得到起始时据率），移动台利用导频信道和同步信道可以得到起始时间同步。间同步。同步信道消息包括以下信息：该同步信道对
12、应的导频信同步信道消息包括以下信息：该同步信道对应的导频信道的道的PN偏置；系统时间；长码状态；系统标识；网络标偏置；系统时间；长码状态；系统标识；网络标识；寻呼信道的比特率。识；寻呼信道的比特率。7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道1正向传输逻辑信道正向传输逻辑信道 （3）寻呼信道）寻呼信道 寻呼信道用来向移动台发送控制信息。在呼叫接续阶段寻呼信道用来向移动台发送控制信息。在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息。移动台通常在建立同步后，接着传输寻呼移动台的信息。移动台通常在建立同步后，接着就选择一个寻呼信道（也可以由基站指定）来监听系统发就选择一个寻呼信道（也可以由基站指定）来监听系
13、统发出的系统信息和指令，在移动台接入信道的接入请求完成出的系统信息和指令，在移动台接入信道的接入请求完成之后可对信息进行确认。在需要时，寻呼信道可以改作业之后可对信息进行确认。在需要时，寻呼信道可以改作业务信道使用，直至全部用完。寻呼信道信息的形式类似于务信道使用，直至全部用完。寻呼信道信息的形式类似于同步信道信息。同步信道信息。7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道1正向传输逻辑信道正向传输逻辑信道 （4）正向业务信道）正向业务信道 正向业务信道共有四种传输速率（正向业务信道共有四种传输速率（9600、4800、2400、1200 bit/s）。业务速率可以逐帧（）。业务速率可以逐
14、帧（20 ms）改变，以动态）改变，以动态地适应通信者的话音特征，在业务信道中，还要插入其它地适应通信者的话音特征，在业务信道中，还要插入其它的控制信息，如链路功率控制和过区切换指令等，正向业的控制信息，如链路功率控制和过区切换指令等，正向业务信道还连续不断地发送链路功率控制子信道信息，每务信道还连续不断地发送链路功率控制子信道信息，每1.25ms发送发送1bit（“0”或或“1”），），“0”表示移动台将平均表示移动台将平均输输出功率提高出功率提高1dB，“1”表示移动台将平均输出功率降低表示移动台将平均输出功率降低1dB，实际速率，实际速率800b/s，以调整移动台的发射功率。，以调整移动
15、台的发射功率。7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道2反向传输逻辑信道反向传输逻辑信道 （1）接入信道）接入信道 移动台使用接入信道给基站发送控制信息，移动台也移动台使用接入信道给基站发送控制信息，移动台也可以使用接入信道发送非业务信息，提供移动台到基站的可以使用接入信道发送非业务信息，提供移动台到基站的传输通路；接入信道和正向传输中的寻呼信道相对应，以传输通路；接入信道和正向传输中的寻呼信道相对应，以相应传送指令、应答和其它有关的信息；所有接入同一系相应传送指令、应答和其它有关的信息；所有接入同一系统的移动台共用相同的频率分配，接入信道是一种分时隙统的移动台共用相同的频率分配，接入
16、信道是一种分时隙的随机接入信道，允许多个用户同时抢占同一接入信道的随机接入信道，允许多个用户同时抢占同一接入信道（竞争方式）；每个寻呼信道所支撑的接入信道数最多可（竞争方式）；每个寻呼信道所支撑的接入信道数最多可达达 32 个，编号从个，编号从 0 到到 31。基站可通过每个移动台的接入。基站可通过每个移动台的接入代码序列信息来进行识别。代码序列信息来进行识别。7.1.3 CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道2反向传输逻辑信道反向传输逻辑信道 （2）反向业务信道）反向业务信道 与正向业务信道的特点和作用基本相同，反向业务信道处理与正向业务信道的特点和作用基本相同，反向业务信道处理过程类似于接入
17、信道，最主要的不同是反向业务信道（基本代过程类似于接入信道，最主要的不同是反向业务信道（基本代码）使用数据猝发随机化函数发生器，通过数据猝发随机化函码）使用数据猝发随机化函数发生器，通过数据猝发随机化函数发生器利用话音激活性，实现减少语音寂静区的反向链路功数发生器利用话音激活性，实现减少语音寂静区的反向链路功率，基站反向业务信道接收机在率，基站反向业务信道接收机在1.25ms的时间间隔内（相当于的时间间隔内（相当于24个调制码元宽度），对特定移动台来的信号强度进行估值，个调制码元宽度），对特定移动台来的信号强度进行估值，并根据此估值来确定正向功率控制子信道的控制比特取并根据此估值来确定正向功率
18、控制子信道的控制比特取“0”还还是是取取“1”，然后采用插入技术，把此控制比特嵌入正向业务信道，然后采用插入技术，把此控制比特嵌入正向业务信道的的正向功率控制子信道中传输。正向功率控制子信道中传输。7.1.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制 功率控制技术是功率控制技术是CDMA系统的核心技术。功率控制分为系统的核心技术。功率控制分为正向（下行）功率控制和反向（上行）功率控制，反向功正向（下行）功率控制和反向（上行）功率控制，反向功率控制又可分为仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、率控制又可分为仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制。基站同时参与的闭环功率控制。
19、功率控制的原则：当信道的传播条件突然改善时，功率功率控制的原则：当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作出快速反应控制应作出快速反应(例如在几微秒时间内例如在几微秒时间内)，以防止信号突，以防止信号突然增强而对其它用户产生附加干扰；相反，当传播条件突然增强而对其它用户产生附加干扰；相反，当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止许多用户宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止许多用户都增大背景干扰。都增大背景干扰。7.1.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制 1反向功率控制反向
20、功率控制 反向链路功率控制影响接入和反向业务信道。在发起呼反向链路功率控制影响接入和反向业务信道。在发起呼叫和对抗大的路径损耗波动时，使用反向链路功率控制建叫和对抗大的路径损耗波动时，使用反向链路功率控制建立链路。立链路。（1）反向开环功率控制。）反向开环功率控制。反向开环功率控制也称上行链路开环功率控制。反向开环功率控制也称上行链路开环功率控制。其主其主要要求是使任一移动台无论处于什么位置上，要要求是使任一移动台无论处于什么位置上，其信号在到其信号在到达基站的接收机时，都具有相同的电平，而且刚刚达到信达基站的接收机时，都具有相同的电平，而且刚刚达到信干比要求的门限。干比要求的门限。7.1.4
21、 CDMA系统的功率控制系统的功率控制 1反向功率控制反向功率控制 （2）反向闭环功率控制）反向闭环功率控制 指移动台根据基站发送的功率控制指令（功率控制比特指移动台根据基站发送的功率控制指令（功率控制比特携带的信息）来调节移动台发射功率的过程，其本身所具携带的信息）来调节移动台发射功率的过程，其本身所具有的较快的响应时间使得它能够在实际应用中比反向开环有的较快的响应时间使得它能够在实际应用中比反向开环功率控制有优先权，功率控制比特要在正向业务信道的功功率控制有优先权，功率控制比特要在正向业务信道的功率子信道上连续地进行传输。率子信道上连续地进行传输。7.1.4 CDMA系统的功率控制系统的功
22、率控制 2正向功率控制正向功率控制 正向功率控制也称下行链路功率控制，只要是为了正向功率控制也称下行链路功率控制，只要是为了减少下行链路的干扰。这不仅限制小区内的干扰，而减少下行链路的干扰。这不仅限制小区内的干扰，而且对减少其它小区且对减少其它小区/扇区的干扰尤其有效。通过调整基扇区的干扰尤其有效。通过调整基站向移动台发射的功率，使任一移动台无论处于小区站向移动台发射的功率，使任一移动台无论处于小区中的任何位置上，收到基站的信号电平都刚刚达到信中的任何位置上，收到基站的信号电平都刚刚达到信干比所要求的门限值。干比所要求的门限值。7.1.5 CDMA系统的切换系统的切换 当用户在通话时，从一个小
23、区穿越到另一个小区时，要当用户在通话时，从一个小区穿越到另一个小区时，要使通话不中断，在新旧基站间要瞬间切换信道。在使通话不中断，在新旧基站间要瞬间切换信道。在CDMA系统中有四种切换方式。系统中有四种切换方式。1.软切换软切换 软切换仅仅能用于具有相同频率的软切换仅仅能用于具有相同频率的CDMA信道之间，软信道之间，软切换可提供在基站边界处的正向业务信道和反向业务信道切换可提供在基站边界处的正向业务信道和反向业务信道的路径分集，就可以获得分集增益，这意味着总的系统干的路径分集，就可以获得分集增益，这意味着总的系统干扰的减少，提高了系统的平均容量，从而保证通信质量，扰的减少，提高了系统的平均容
24、量，从而保证通信质量，减少了移动台发射功率，延长了电池的使用时间，也就延减少了移动台发射功率，延长了电池的使用时间，也就延长了通话时间。长了通话时间。7.1.5 CDMA系统的切换系统的切换 2.更软切换更软切换 切换发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间。移切换发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间。移动台与同一基站的不同扇区保持通信。基站动台与同一基站的不同扇区保持通信。基站RANK接收机接收机将来自不同扇区分集式天线话音帧中最好的帧合并为一个将来自不同扇区分集式天线话音帧中最好的帧合并为一个业务帧。业务帧。3.硬切换硬切换 切换中，移动台先中断与原基站的联系，再与新基站取切换中，移动
25、台先中断与原基站的联系，再与新基站取得联系。硬切换一般发生在不同频率的得联系。硬切换一般发生在不同频率的CDMA信道间。如信道间。如同一移动交换中心（同一移动交换中心（MSC）中的切换、不同）中的切换、不同MSC之间的切之间的切换。换。7.1.5 CDMA系统的切换系统的切换 2.更软切换更软切换 切换发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间。移动台切换发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间。移动台与同一基站的不同扇区保持通信。基站与同一基站的不同扇区保持通信。基站RANK接收机将来自不接收机将来自不同扇区分集式天线话音帧中最好的帧合并为一个业务帧。同扇区分集式天线话音帧中最好的帧合并为一个
26、业务帧。3.硬切换硬切换 切换中，移动台先中断与原基站的联系，再与新基站取得联切换中，移动台先中断与原基站的联系，再与新基站取得联系。硬切换一般发生在不同频率的系。硬切换一般发生在不同频率的CDMA信道间。如同一移动信道间。如同一移动交换中心（交换中心（MSC）中的切换、不同）中的切换、不同MSC之间的切换。之间的切换。4.CDMA系统到模拟切换系统到模拟切换 切换中，移动台从切换中，移动台从CDMA业务信道转到模拟话音信道。业务信道转到模拟话音信道。7.2 3G系统系统 第三代移动通信系统能提供多种类型、高质量的多媒体业第三代移动通信系统能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖
27、，具有全球漫游能力，可与固定网络务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，可与固定网络相兼容，并可以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任相兼容，并可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。由于其诸多的优点，吸引了全世界各个运营商、何种类的通信。由于其诸多的优点，吸引了全世界各个运营商、生产厂家与广大用户。第三代移动通信的特点包括：生产厂家与广大用户。第三代移动通信的特点包括：高速率。高速率。多媒体化。多媒体化。全球性。全球性。综合化。综合化。平滑过渡和演进。平滑过渡和演进。业务终端具有多样化的特征。业务终端具有多样化的特征。智能化。智能化。7.2.1 IMT-2000系统系
28、统7.2.2 三种技术的发展三种技术的发展 CDMA2000、WCDMA和和TD-SCDMA同属同属3G的的主流技术标准，但在技术上主流技术标准，但在技术上CDMA2000和和WCDMA是是FDD的标准，而的标准，而TD-SCDMA则是一个则是一个TDD标准。标准。WCDMA和和CDMA2000都满足都满足IMT-2000提出的全部提出的全部技术要求，包括支持高比特率多媒体业务、分组数技术要求，包括支持高比特率多媒体业务、分组数据和据和IP接入等。这两种系统的无线传输技术均基于接入等。这两种系统的无线传输技术均基于DS-CDMA作为多用户接入技术，单就技术来说，作为多用户接入技术，单就技术来说
29、，WCDMA和和CDMA2000在技术先进性和发展成熟度在技术先进性和发展成熟度上各具优势，但总体来看，上各具优势，但总体来看，WCDMA似乎更胜一筹，似乎更胜一筹，WCDMA具备一定优势，各家电信企业也因此更加具备一定优势，各家电信企业也因此更加倾向于采用该标准。倾向于采用该标准。7.2.2 三种技术的发展三种技术的发展 1.CDMA2000 主要优劣势分析主要优劣势分析 CDMA2000的优点主要是产品成熟度较高，近期的优点主要是产品成熟度较高，近期建网成本可能稍低建网成本可能稍低;其次非核心频段的产品已大规模商其次非核心频段的产品已大规模商用，有成熟的组网经验，网规网优也比较容易用，有成
30、熟的组网经验，网规网优也比较容易;还有还有CDMA20001X商用终端种类较多，已经超过商用终端种类较多，已经超过300种。种。当然当然CDMA2000也有缺点，这主要包括也有缺点，这主要包括:第一，将来的第一，将来的规模效应较小规模效应较小;第二，全球漫游能力有一定的局限性，第二，全球漫游能力有一定的局限性，尤其在欧洲尤其在欧洲;第三，核心频段上的产品尚未成熟第三，核心频段上的产品尚未成熟;第四，第四，必须采用必须采用GPS同步，所以存在一定的风险。同步，所以存在一定的风险。7.2.2 三种技术的发展三种技术的发展 2.WCDMA主要优劣势分析主要优劣势分析 WCDMA的优势首先是规模效应大
31、，全球漫游能的优势首先是规模效应大，全球漫游能力强，因为力强，因为GSM网络用户占移动用户的网络用户占移动用户的70%以上，以上，116家获得家获得3G牌照的运营商中的绝大多数牌照的运营商中的绝大多数(114家家)选选择了择了WCDMA;第二，第二，WCDMA已有核心网基于已有核心网基于R4软软交换构架的商用产品，向全交换构架的商用产品，向全IP网络演进的路线明确网络演进的路线明确;第三，第三，WCDMA可以采用异步和同步方式，风险小。可以采用异步和同步方式，风险小。WCDMA劣势主要表现在劣势主要表现在:第一，标准和产品成熟度第一，标准和产品成熟度较低，版本更新频繁较低，版本更新频繁;第二，
32、目前商用终端种类第二，目前商用终端种类10种种左右，相对较少，并且互操作性有待验证左右，相对较少，并且互操作性有待验证;第三，目第三，目前商用用户较少，市场有待进一步培育。前商用用户较少，市场有待进一步培育。7.2.2 三种技术的发展三种技术的发展 3.TD-SCDMA主要优劣势分析主要优劣势分析 与与WCDMA和和CDMA2000共享的频分双工共享的频分双工FDD模式模式不同的是，不同的是，TD-SCDMA所用的时分双工所用的时分双工TDD技术是国际技术是国际电联选用的电联选用的3种种3G标准中惟一的标准中惟一的TDD技术，技术，TD-SCDMA组网可以采用组网可以采用TSM和和LCR两种方
33、式。这使两种方式。这使TD-SCDMA在在某种程度上具有不可替代的优越性，它不是其他制式的某种程度上具有不可替代的优越性，它不是其他制式的补充。补充。TD-SCDMA无线接入网可部署在现有的无线接入网可部署在现有的GSM核心核心网基础上，这种方式已由网基础上，这种方式已由CWTS制订为制订为TSM标准。标准。TSM可以采用混合组网和独立组网两种方式。可以采用混合组网和独立组网两种方式。TSM混合组网混合组网时，其核心网设备使用现有的时，其核心网设备使用现有的GSM核心网设备，无线子核心网设备，无线子系统以系统以A/Gb接口接入核心网设备，接口接入核心网设备，TSM独立组网时，则独立组网时，则需
34、要新建需要新建TSM核心网设备，一般是核心网设备，一般是GSM核心网设备。核心网设备。7.2.3 第三代移动通信系统的关键第三代移动通信系统的关键 技术技术 1.软件无线电技术：软件无线电技术：基本思想是高速模数和数模转换器尽可能靠天线基本思想是高速模数和数模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处理，所有基带信号处理都用软件方式替代硬件实施。施。2.智能天线阵技术智能天线阵技术 可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质量。可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质量。在于以较低的代价换得无线覆盖范围、系统容量、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
35、和掉话等性能的显著提高。业务质量、抗阻塞和掉话等性能的显著提高。3.多用户检测技术多用户检测技术 为了消除多址干扰影响，利用其他用户的已知信为了消除多址干扰影响，利用其他用户的已知信息去消除多址干扰的多用户检测技术。息去消除多址干扰的多用户检测技术。7.2.3 第三代移动通信系统的关键第三代移动通信系统的关键 技术技术 4.多层网络结构多层网络结构 第三代移动通信系统不可能是一个单一的系统，第三代移动通信系统不可能是一个单一的系统，它应该是一组系统和子系统它应该是一组系统和子系统(包括现在的系统和未来包括现在的系统和未来的系统的系统)的不同组合。的不同组合。5.智能协议智能协议 未来移动通信希
36、望自适应移动通信系统结构，自未来移动通信希望自适应移动通信系统结构，自适应移动控制和资源管理适应移动控制和资源管理，使之能适应不同地区、，使之能适应不同地区、不同时间、不同环境的通信需求。不同时间、不同环境的通信需求。7.3 4G系统系统 4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像且于一体并能够传输高质量视频图像且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网的速度下载，比拨号上网快快2000倍，上传的速度也能
37、达到倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。可以在任满足几乎所有用户对于无线服务的要求。可以在任何地方用宽带接入互联网何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层包括卫星通信和平流层通信通信)，能够提供定位定时、数据采集、远程控制，能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。等综合功能。7.3 4G系统系统 4G主要具有以下特点：主要具有以下特点：(1)高速率，高容量。对于大范围高速移动用高速率，高容量。对于大范围高速移动用户户(250 km/h)，数据速率为，数据速率为2 Mb/s；对于中速移；对于中速移动用户动用户(60 km/h)，数据速
38、率为，数据速率为20 Mb/s；对于低；对于低速移动用户速移动用户(室内或步行者室内或步行者)，数据速率为，数据速率为100 Mb/s。4G系统容量至少应是系统容量至少应是3G系统容量的系统容量的10倍倍以上。以上。(2)网络频带更宽。每个网络频带更宽。每个4G信道将占有信道将占有100 MHz频谱，相当于频谱，相当于WCDMA 3G网络的网络的20倍。倍。7.3 4G系统系统 (3)兼容性更加平滑。兼容性更加平滑。4G应该接口开放，能够应该接口开放，能够跟多种网络互连，并且具备很强的对跟多种网络互连，并且具备很强的对2G、3G手手机的兼容性，以完成对多种用户的融合；在不同机的兼容性，以完成对
39、多种用户的融合；在不同系统间进行无缝切换，传送高速多媒体业务数据。系统间进行无缝切换，传送高速多媒体业务数据。(4)灵活性更强。灵活性更强。4G拟采用智能技术，可自适拟采用智能技术，可自适应地进行资源分配。采用智能信号处理技术对信应地进行资源分配。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常收道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常收/发。发。(5)具有用户共存性。能根据网络的状况和信具有用户共存性。能根据网络的状况和信道条件进行自适应处理，使低、高速用户和各种道条件进行自适应处理，使低、高速用户和各种用户设备能够并存与互通，从而满足多类型用户用户设备能够并存与互通，从而满足多
40、类型用户的需求。的需求。7.3.1 4G系统的关键技术系统的关键技术 1正交频分复用（正交频分复用（OFDM）OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多窄的正交子信道，在每个子信道上使用一个子成许多窄的正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，因此可以大载波进行调制，并且各子载波并行传输，因此可以大大消除信号波形间的干扰。大消除信号波形间的干扰。OFDM还可以在不同的子还可以在不同的子信道上自适应地分配传输负荷，这样可优化总的传输信道上自适应地分配传输负荷，这样可优化总的传输速率。速率。OFDM技术还能对抗频率选择性
41、衰落或窄带干技术还能对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在扰。在OFDM系统中由于各个子信道的载波相互正系统中由于各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。7.3.1 4G系统的关键技术系统的关键技术 2智能天线智能天线(SA)与多入多出天线与多入多出天线(MIMO)技术技术 智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技束调节等智能功能，被认为是未来移动
42、通信的关键技术。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，术。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，这种技术既能改善信号增强特殊范围内想要的信号，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量，其基本原理是在无线基站端质量又能增加传输容量，其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相关无线收发信机来实现射频信号的接使用天线阵和相关无线收发信机来实现射频信号的接收和发射。同时通过基带数字信号处理器，对各个天收和发射。同时通过基带数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。行波束赋形。7.3.1
43、4G系统的关键技术系统的关键技术 3软件无线电技术软件无线电技术 软件无线电是利用数字信号处理软件实现无线功能软件无线电是利用数字信号处理软件实现无线功能的技术，能在同一硬件平台上利用软件处理基带信的技术，能在同一硬件平台上利用软件处理基带信号，通过加载不同的软件，可实现不同的业务性能。号，通过加载不同的软件，可实现不同的业务性能。4基于基于IP的核心网的核心网 4G移动通信系统的核心网是一个基于全移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络的网络,可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案具体的无线接入方案,能提供端到端的能提
44、供端到端的IP业务业务,能同已有能同已有的核心网和的核心网和PSTN兼容。兼容。7.3.2 4G系统的标准系统的标准 1LTE LTE(Long Term Evolution,长期演进长期演进)项目是项目是3G的的演进，它改进并增强了演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用的空中接入技术，采用OFDM和和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。主要作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是特点是 在在20MHz频谱带宽下能够提供下行频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行与上行50Mbit/s的峰值速率，相对于的峰值速率，相对于3G网络大大的提网络大大的提高了小区的容量，同时将网络延迟大
45、大降低：内部单高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于时间小于100ms。7.3.2 4G系统的标准系统的标准 3GPP长期演进长期演进(LTE)项目，是近两年来项目，是近两年来3GPP启动启动的最大的新技术研发项目，其演进的历史如下：的最大的新技术研发项目，其演进的历史如下：GSMGPRSEDGEWCDMAHSDPA/HSUPAHSDPA+/HSUPA+LTE长期演进长期演进 数据速率是数据速率是:
46、GSM:9KGPRS:42KEDGE:172KWCDMA:364k HSDPA/HSUPA:14.4MHSDPA+/HSUPA+:42M LTE:300M7.3.2 4G系统的标准系统的标准 2LTE-Advanced LTE-Advanced的正式名称为的正式名称为 Further Advancements for E-UTRA，它满足，它满足 ITU-R的的IMT-Advanced技术征集的需求，是技术征集的需求，是3GPP形成欧洲形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源。技术提案的一个重要来源。LTE-Advanced是是 一个后向兼容的技术，完全兼容一个后向兼容的技术，完
47、全兼容LTE，是演进而不，是演进而不是革命，相当于是革命，相当于HSPA和和WCDMA这样的关系。这样的关系。7.3.2 4G系统的标准系统的标准 3WiMax WiMax：WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互联接入，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是的另一个名字是IEEE 802.16。WiMAX的技术起点较的技术起点较高，高，WiMax所能提供的最高接入速度是所能提供的最高接入速度是70M，这个速，这个速度是度是3G所能提供的宽带速度的所能提供的宽带速度的30倍。对无线网络来倍。对无线网络来说，
48、这的确是一个惊人的进步。说，这的确是一个惊人的进步。WiMAX逐步实现宽带逐步实现宽带业务的移动化，而业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高，这也是未来移动世界和网络的融合程度会越来越高，这也是未来移动世界和固定网络的融合趋势。固定网络的融合趋势。7.3.2 4G系统的标准系统的标准 4HSPA+：高速下行链路分组接入技术：高速下行链路分组接入技术 HSPA+符合符合LTE的长期演化规范，将作为的长期演化规范，将作为4G网络网络标准与其它的标准与其它的4G网络同时存在，它将很有利于目前全网络同时存在，它将很有利于目前全世界范围的世界
49、范围的WCDMA 网络和网络和HSPA网络的升级与过网络的升级与过度，成本上的优势很明显。对比度，成本上的优势很明显。对比HSPA网络，网络，HSPA+在室内吞吐量约提高在室内吞吐量约提高12.58%，室外小区吞吐量约提高，室外小区吞吐量约提高32.4%，能够适应高速网络下的数据处理，将是短期内，能够适应高速网络下的数据处理，将是短期内4G标准的理想选择。目前联通已经在着手相关的规标准的理想选择。目前联通已经在着手相关的规划，划，T-Mobile也开也开 通了这个通了这个4G网络，但是由于网络，但是由于4G标标准并没有被准并没有被ITU完全确定下来，所以动作并不大。完全确定下来，所以动作并不大
50、。7.3.2 4G系统的标准系统的标准 5WirelessMAN-Advanced WirelessMAN-Advanced：WirelessMAN-Advanced事实上就是事实上就是WiMax的升级版，即的升级版，即IEEE 802.11m标准，标准，802.16系列标准在系列标准在IEEE正式称为正式称为WirelessMAN，而，而WirelessMAN-Advanced极为极为IEEE 802.16m。其中，。其中，802.16m最高可以提供最高可以提供1Gbps无线传输速率，还将兼容未来的无线传输速率，还将兼容未来的4G无线网络无线网络。802.16m可在可在“漫游漫游”模式或高效
