第三代移动通信
第1章 第三代移动通信概述 第三代移动通信的标准化 第三代移动通信频谱分配 第三代移动通信业务 第三代移动通信演进 1.1 1.2 1.3 第1章 第三代移动通信概述 第三代移动通信的标准化 1.1 第三代移动通信频谱分配 1.2 第三代移动通信业务 1.3 第三代移动通信演进 1.4
第三代移动通信（The Third Generation Mobile Communication，3G）技术已在许多国家和地区得到应用。
本章概要介绍3G的起源、发展进程和演进，主要内容如下： 第三代移动通信系统的频谱分配 第三代移动通信系统的业务特点 第三代移动通信的演进路径
1.1 第三代移动通信的标准化 1.1.1 第三代移动通信标准化组织 第三代移动通信系统（3G），又被国际电联（International Telecommunication Union，ITU）称为IMT-2000，意指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。
1．第三代移动通信的目标 （1）全球统一频谱、标准，实现全球无缝漫游。 （2）更高的频谱效率，更低的建设成本。
（3）能提供较高的服务质量和保密性能。 （4）能提供足够的系统容量，方便2G系统的过渡和演进。 （5）能提供多种业务，适应多种环境。
2．第三代移动通信的特征 （1）3G系统具有大容量语音、高速数据和图像传输的能力。 （2）3G系统可以基于第二代移动通信系统平滑过渡和演进。
3．第三代移动通信的标准化组织 （1）第三代移动通信合作伙伴项目（3GPP） ① 3GPP的组织机构
第三代移动通信合作伙伴项目（3GPP）是由欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA以及美国的T1 5个标准化组织在1998年底发起成立的，1998年12月正式成立。
中国无线通信标准化组织（China Wireless Telecommunication Standard Group，CWTS）于1999年在韩国正式签字加入3GPP，成为3GPP的组织伙伴。
图1-1 3GPP组织机构
② 3GPP工作 3GPP的主要工作是研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准，即制定以GSM移动应用部分（GSM Mobile Application Part，GSM MAP）为核心网，通用陆地无线接入（Universal Terrestrial Radio Access，UTRA）为无线接口的标准。
（2）第三代移动通信合作伙伴项目二（3GPP2） 第三代移动通信合作伙伴项目二（3GPP2）由美国TIA、日本ARIB和TTC、韩国TTA等4个标准化组织发起，1999年1月正式成立。
中国无线通信标准化组织（CWTS）于1999年6月在韩国正式签字加入3GPP2，成为3GPP2的组织伙伴，在此之前，我国是以观察员的身份参与3GPP2的标准化活动。
图1-2 3GPP2组织机构
② 3GPP2工作 3GPP2的主要工作是制定以ANSI/IS-41为核心网、cdma2000为无线接口的3G标准。
ANSI（American National Standards Institute）是美国国家标准学会，IS-41协议是CDMA第二代数字蜂窝移动通信系统的核心网移动性管理协议。
3GPP2的标准化工作受到拥有多项CDMA关键技术专利的高通公司的较多支持。
1.1.2 第三代移动通信技术标准 1．第三代移动通信标准的提出 第三代移动通信标准通常指无线接口的无线传输技术标准。
表1-1 IMT-2000无线接口的5种技术标准 多址接入技术 正 式 名 称 习 惯 称 呼 CDMA IMT-2000 CDMA-DS WCDMA IMT-2000 CDMA-MC cdma2000 IMT-2000 CDMA-TDD TD-SCDMA/UTRA-TDD TDMA IMT-2000 TDMA-SC UWC-136 IMT-2000 TDMA-MC EP-DECT
采用码分多址接入技术（CDMA）的3种候选方案成为第三代移动通信的主流标准。
3种主流标准的工作方式分别为频分双工—直扩（FDD-DS）、频分双工—多载波（FDD-MC）和时分双工（TDD），对应的标准分别为WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA/UTRA-TDD。
（1）IMT-2000 CDMA-DS（WCDMA） IMT-2000 CDMA-DS又称宽带码分多址（Wide band CDMA，WCDMA）。
WCDMA的核心网基于演进的GSM/GPRS网络技术，空中接口采用DS-CDMA多址方式。
（2）IMT-2000 CDMA-MC（cdma2000） IMT-2000 CDMA-MC又称cdma2000。 cdma2000是基于IS-95标准的各种CDMA制造厂家的产品和不同运营商的网络构成的一个家族概念。
从IS-95演进而来的cdma2000标准是一个体系结构，称为cdma2000家族，它包含一系列子标准，经过融合后含多载波（Multi-Carrier，MC）方式，即单载波（1x）、三载波（3x）等方式。
（3）IMT-2000 CDMA-TDD IMT-2000 CDMA-TDD目前包括低码片速率TD-SCDMA和高码片速率UTRA-TDD两个技术。
TD-SCDMA（Time Division Synchronous CDMA）采用时分—同步码分多址技术。 UTRA-TDD采用通用陆地无线接入—时分双工技术。
TD-SCDMA是中国提出的国际标准，目前已经在我国国内建网，而UTRA-TDD标准制定现在已处于停顿状态，所以通常提到IMT-2000 CDMA-TDD即指TD-SCDMA。
2．3大主流技术标准性能对比 表1-2 3G的主流标准性能对比 性能指标/标准 WCDMA cdma2000 TD-SCDMA 核心网 GSM MAP ANSI-41 带宽 5MHz 1.25MHz 1.6MHz 多址方式 CDMA CDMA/TDMA 码片速率 3.84Mchip/s 1.2288Mchip/s 1.28Mchip/s 双工方式 FDD/TDD FDD TDD 帧长 10ms/15时隙/帧 5、10、20、40、80ms/16时隙/帧 52ms/72时隙/2子帧/帧 语音编码 自适应多速率语音编码器（AMR） 可变速率声码器IS-773、IS-127 信道编码 卷积码和Turbo码 信道化码 前向OVSF，扩频因子512～4； 反向OVSF，扩频因子256～4 前向：Walsh和长码； 反向：Walsh和准正交码 OVSF，扩频因子16～1 扰码 前向：18位GOLD码； 反向：24位GOLD码 长码和短PN码 长度固定为16的伪随机码 功率控制 开环+闭环 切换 软切换 接力切换 导频结构 上行专用导频； 下行公共或专用导频 下行公共导频DwPTS； 上行同步UpPTS 基站同步 同步/异步 GPS同步 同步
1.1.3 第三代移动通信标准化进程 1．3GPP技术规范的版本划分 （1）R99版本 （2）R4版本 （3）R5版本
（4）R6版本 （5）R7版本 （6）R8版本 （7）R9版本
2．3GPP2技术规范的发展历程 （1）cdma2000无线技术的发展历程 ① cdma2000 1x是cdma2000移动通信系统发展的第一阶段，对应cdma2000标准的Rev.0、Rev.A、Rev.B协议版本。
② cdma2000 1xEV-DO技术起源于美国Qualcomm公司提出的高速率数据（High Data Rate，HDR）技术。
③ cdma2000 1xEV-DV综合了cdma2000 1x和cdma2000 1xEV-DV的优点，对应Rev. C和Rev ③ cdma2000 1xEV-DV综合了cdma2000 1x和cdma2000 1xEV-DV的优点，对应Rev.C和Rev.D协议版本。
（2）cdma2000核心网发展历程 ① 阶段0 ② 阶段1 ③ 阶段2 ④ 阶段3
1.2 第三代移动通信频谱分配 图1-3 WRC2000频谱安排
图1-4 中国第三代移动通信系统频谱安排
1.3 第三代移动通信业务 3G业务可以从不同的角度进行不同的分类，不同分类所属的各种业务可以是相互交叠的。
基于GSM网络和固定网络数据业务的分类，UMTS论坛将3G业务分为6类。
即移动Internet接入、定制信息和娱乐业务、多媒体短消息业务、基于位置的业务、移动Internet/Extranet接入业务和增强语音（含可视电话服务） 。
按照应用层QoS的业务分类，3GPP定义了4种基本业务类型，即会话类业务、流媒体业务、交互类业务和背景类业务；按照媒体的表现形式，3G业务可以分为文本业务、视频业务和多媒体业务。
下面根据应用层QoS的业务和用户体验来分类介绍3G业务。
1．根据应用层QoS的3G业务分类 图1-5 不同QoS要求时业务特点示意图
（1）会话类业务 （2）流类业务 （3）交互类业务 （4）背景类业务
2．根据用户体验的3G业务分类 （1）通信类业务 （2）娱乐类业务 （3）资讯类业务
（4）Internet业务 （5）金融业务 （6）位置服务 （7）监控服务
1.4 第三代移动通信演进 1.4.1 第三代移动通信的演进路径 图1-6 3G的演进有三条路径
1.4.2 IMT-Advanced 1．ITU-Advanced的标准化进程 2．ITU-Advanced关键技术
① 下一代网络演进的需求 ② 下一代网络的结构
小 结 1．第三代移动通信系统简称3G，又被国际电联（ITU）称为IMT-2000，是指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。
IMT-2000的标准化工作开始于1985年。 第三代移动通信标准规范具体由第三代移动通信合作伙伴项目（3GPP）和第三代移动通信合作伙伴项目二（3GPP2）分别负责。
2．第三代移动通信的主流标准为WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA/UTRA-TDD。 3G的3大主流技术标准在网络基础、核心网、空中接口、码片速率、载频间隔、扩频方式、同步和功控速度等方面各有特点。
3．第三代移动通信标准通过不断增加新特性来增加自身的竞争力，使用并行版本体制。 3GPP技术规范的3G版本划分为R99，R4，R5，R6，R7，R8和R9等。3GPP2 技术规范的3G版本划分为Rev.0，R ev.A，R ev.B，R ev.C，Rev.D，UWB等。
4．3G业务按照不同的标准可以有不同的分类方法，按照应用层QoS的业务分类，3GPP定义了会话类业务、流媒体业务、交互类业务和背景类业务；根据用户的体验，3G业务可分为通信类业务、娱乐类业务、资讯类业务、互联网业务、金融业务、位置服务及监控服务等。
5．3G的演进有3条路径。其一是以3GPP为基础的技术轨迹，即从第二代的 GSM、GPRS到第三代的WCDMA/TD-SCDMA、第三代增强型的HSPA，以及LTE发展路线，最后演进到IMT-Advanced，即B3G/4G。
其二是以3GPP2为基础的技术路线，即从第二代的 cdma2000到cdma2000 1x，再到第三代的cdma2000 1xEV-DO/DV，以及长期演进的UMB升级版本，最后演进到B3G/4G。
其三是以WiMAX为基础的技术路线，是宽带无线接入技术向着高移动性、高服务质量的方向演进的结果。
6．2005年10月在赫尔辛基举行的ITV-R WP8F第l7次会议上，正式将System Beyond IMT-2000命名为IMT-advanced，其高移动性下可支持100Mbit/s，低移动性下支持1Gbit/s。
7．新一代无线通信系统的技术方案可能分布在物理层、链路层、网络层或跨越多层。
ITU-Advanced无线接口技术主要包括空中接口网络结构、无线信号传输的编码调制技术、多址技术、多天线技术、空中接口同步技术、无线链路自适应技术、无线资源调度技术等。
下一代网络的研究将着眼于IP连通层面上的异构网络的融合、移动性和QoS管理、异构网络安全、网络的可扩展性等方面。