3G和WCDMA基础知识

3G标准发展历程

3G标准化过程中形成两大组织
3GPP
GSM->WCDMA 2001年接纳TD-SCDMA
3GPP2
CDMA->cdma2000

2008年WiMax也被纳入IMT-2000的3G技 术体系
2013-7-28
3G标准发展历程



1997年ITU-R （International Telecommunication UnionRadio： 国际电信联盟无线部门）向世界各国征集RTT方案 1998年年终15种候选RTT(无线传输技术Radio Transfers Technology）方案。 1999年确定5种方案
SRNS
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DRNS
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在实际的RNC中包含了所有CRNC、SRNC和DRNC的功能
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NODE B
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标准的Iub接口和RNC互连 功能
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扩频、调制、信道编码及解扩、解调、 信道解码、基带信号和射频信号的相互 转换 内环功率控制等的无线资源管理功能 Uu 接口物理层协议的处理
C接口
Gr接口
UTRAN基本结构
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UTRAN（UMTS陆地无线接入网（UMTS Terrestrial Radio Access Network））
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一个或几个无线网络子系RNS 无线网络子系统（Radio Network Subsystem ）； 一个RNC（无线网络控制器（Radio Network Controller）） 一个或者多个基站Node B Iu-CS Iu-PS Node B和RNC

R99，R4，R5，R6，R7，R8，R9 每个版本都包含相应的功能，又包含相应的小版本 各个版本的标准化工资是同步进行的，每3个月会输出 一个更新版 R99于2000年功能冻结，但修订工作仍在进行
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WCDMA协议版本的演进
WCDMA标准规划清晰，制定严谨 WCDMA支持HSDPA技术，顺应未来高速无线数据业务 的需求 WCDMA将分阶段引入IP，目标是实现全网的IP化，标 准比较完善 WCDMA 2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容



继承WCDMA R99所有 的业务和功能 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 电路域引入分组话音， 支持多种传输技术： TDM，ATM，IP



继承WCDMA R4所有的 业务和功能 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
WCDM网络中,业务一般分为会话，流类，交互， 背景。
误码
conversational
不同业务QOS要求
streaming
interactive
background
时延
1会话型业务类别

语音业务 实时会话要求端到端的时延很低且业务是对称或近似对称 使用AMR(自适应多速率)技术 12.2, 10.2, 7.95, 7.40(IS-41), 6.70(PDC), 5.90, 5.15 和 4.75kbps. AMR的比特率可由无线接入网根据空中接口的负荷和 话音连接的质量控制。 AMR可在网络容量，覆盖和话音质量之间根据运营商 的要求进行权衡交易
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R6网络的主要特性
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引入MBMS业务 上行采用HSUPA，速率提高到5.76Mbps 采用HSPA＋，在上下行引入高阶调制，MIMO 下行速率提到到28Mbps，上行速率提高到11Mbps
WCDMA R8，也就是WCDMA LTE 空口的接入技术由原来的CDMA改为OFDM 上/下行速率达到50Mbps/100Mbps，而带宽是 20MHz减少回路时延,提高Qos.


通用移动通讯系统（Universal Mobile Telecommunications System，缩写：UMTS）是当前最广泛采用的一种第三代 （3G） 移动电话技术。它的无线接口使用WCDMA技术， 由 3GPP定型，代表欧洲对ITU IMT-2000 关于3G蜂窝无线系统需 求的回应。 UMTS有时也叫3GSM，强调结合了3G技术而且是GSM标准的后 续标准。UMTS 分组交换系统是由 GPRS 系统所演进而来，故系 统的架构颇为相像。 WCDMA（Wide band Code Division Multiple Access 宽带码分多址） 是一种3G蜂窝网络。WCDMA使用的部分协议与2G GSM 标准一 致。 具体一点来说，WCDMA是一种利用码分多址复用（或者 CDMA 通用 复用技术，不是指CDMA标准）方法的宽带扩频3G移 动通信空中接口。

CDMA系统的缺点：

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无线传输技术－RTT需求
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Data：
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144 kbps 高速运动 384 kbps 步行运动 2 Mbps 室内运动 4.75Kb/s -- 12.2Kb/s
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Voice
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根据带宽需求可变速率信息传递； 满足不同业务的延时要求。
UMTS基本结构
UMTS


1998年ETSI向ITU提出UMTS（通用移动通信系统 Universal Mobile Telecommunications System ）， 作为IMT-2000的实现方案 UMTS随后成为3GPP制定的全球3G标准之一 UMTS的技术规范由3GPP发布，由TS组成 UMTS标准目前已经划定了7个版本
CN 核心网
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CS（circuit switching电路交换）
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处理语音呼叫 采取传统电路交换或者软交换的方式工 作。 电路域和业务应用域协同工作，完成语 音呼叫的交换，可以跟PSTN网络，IMS 系统以及其他PLMN直接对接，跟
移动通信发展简史
第一代 80年代 第二代 90年代 第三代
AMPS
GSM 模 数 字 拟 技术驱动 技 技 术 术 TDMA IS-136 CDMA IS-95 PDC
TACS NMT
宽 WCDMA 语 音 需求驱动 带 业 cdma 业 务 务 2000
TDSCDMA
其它
模拟 Analog
数字 digital
IMT-2000 的目标
全球统一频段、统一标准，全 球无缝覆盖 高效的频谱效率（CDMA） 高服务质量、高保密性能 易于2G系统演进过渡 提供多媒体业务 车速环境：144kbps 步行环境：384kbps 室内环境：2048kbps

3G标准化组织
European Telecommunication Standards Institute欧洲电信标准协会

4后台式业务类别
不需立即采取行动 E-mail 的传递 SMS 数据库的下载
WCDMA新特点
WCDMA主要参数
WCDMA空中接口带宽为5M，频率范围2*60M，在5M 载波上发射一共有12个频点 中国联通上行：1940-1955，下行：2130-2145 WCDMA的码片速率是3.84Mchip/s TD的码片速率是1.28Mchip/s，TD空中接口带宽是 1.6M WCDMA中扩频因子最小为4 WCDMA的频率复用系数为1 WCDMA采用的语音编码方式为AMR，数据为卷积码 WCDMA采用RAKE接收机来解决多径问题 WCDMA用频率区分上下行
R96 HSCSD（ High Speed Circuit Switched Data ） R97 GPRS（ General Packet Radio Service ） R98 EDGE（ Enhanced Data Rate for GSM Evolution ）




继承2G（GSM和GPRS） 所有的业务和功能 核心网分CS电路域和 PS分组域 接入网引入WCDMA UTRAN 核心网和接入网之间 的Iu接口基于ATM
码分多址（CDMA）

多用户同时共享同一频率，频谱利用率大大提高； 用户间通过伪随机码识别 CDMA系统的用户容量是软容量：


当用户数目增加时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户数 目减少时，系统性能提高 或者可以说：CDMA系统可以通过牺牲部分系统性能来换取更大的容量
占用带宽较大 CDMA系统是自干扰系统－系统内用户互相干扰 技术实现难度大：功率控制技术、负载控制技术等
CDMA IS-95又叫 cdma one
3G发展概述

第三代移动通信的提出 IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟ITU （ International Telecommunication Union ） 1985年提 出，考虑到该系统将于2000年左右进 入商用市场，工作的频段在2000MHz，且最高 业务速率为2000Kbps，故于1996年正式更名为 IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000） 第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高 质量多媒体业务，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通信 的通信系统
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一个RNS
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Iu接口
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Iub
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Iur
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RNC之间的直接物理连接或通过传输网连接
RNC :分配和控制与之相连或相关的NodeB的无线资源。 Node B:Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换，同时也参与一部分无 线资源管理。
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RNC
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作用 :
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控制UTRAN的无线资源 Iu接口与MSC和SGSN及BC相连 UE和UTRAN之间的无线资源控制协议在 此终止
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CRNCБайду номын сангаас
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控制 Node B的RNC称为该Node B的控制 RNC 负责对其控制的小区的无线资源进行管 23 理。
RNS
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SRNS\DRNS
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一个移动台与UTRAN的连接中用到了超过一个RNS的无线资源 无线接入承载的参数映射到传输信道的参数，越区切换，开环功率 控制等基本的无线资源管理都是由SRNS 中的SRNC完成 一个与UTRAN相连的UE有且只能有一个SRNS 除了SRNS以外，UE所用到的其它RNS称为DRNS 其对应的RNC则是DRNC 一个用户可以没有，也可以有一个或多个DRNS
R99
R4
R5
2001
• GSM/GPRS核心网 • WCDMA FDD
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2002
• IP实时多媒体 • HSDPA（ High Speed Downlink Packet Access ）
2000
WCDMA R6和后期网络特点


WCDMA宽带码分多址系统（Wideband Code Division Multiple Access） cdma2000 TD-SCDMA（ Time Division-Code Division Multiple Access ） SC-TDMA MC-TDMA
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视频电话 时延要求与语音业务类似 对于CS连接：采用ITU-T Rec. H.324M 对于PS连接： 采用IETF SIP
2数据流型业务类别

多媒体数据流 在数据流的信息实体之间保持时间的联系 数据被处理成稳定和连续的流 非对称业务
3交互式业务类别

在一定时间内响应 基于定位的业务 网络计算机游戏 网页浏览
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R7网络的主要特性
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R8网络的主要特性
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3G技术体制

WCDMA由标准化组织3GPP（ the 3rd Generation Partnership Project ）所制定，在3GPP中，WCDMA 被称为UTRA（ Universal Terrestrial Radio Access ） 的FDD（ Frequency Division Duplex ）和TDD（ Time Division Duplex ） 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 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3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中