移动通信概述

1. 移动通信概述 北京邮电大学无线通信新技术研究室

2. 蜂窝移动通信系统的发展

3. 移动通信系统演进的里程碑 1G 2G 3G 模拟系统 GSM WCDMA TD-SCDMA GPRS EDGE IS-136 UWC-136 IS-95 CDMA2000

4. 9.6-14.4 kbps 384 kbps-20 Mbps 384 kbps-2 Mbps 100 Mbps? 64-144 kbps 移动通信技术的发展历程 Circuit switched CS voice / packet data IP core end to end IP 3GPP Rel 0xIMT-2000 CDMADirect Spread + TDD UMTS 3GPP Rel 99 MBS at 60 GHz? Includes VerticalHandover betweenTechnologies 2G HSCSD GPRS EDGE GSM GPRS/EDGEIMT-2000 TDMASingle-Carrier Optimally Connected Anywhere, Anytime D-AMPS GPRS EDGE UWC-136 Ad hoc Networks CDMA IS 95 IMT-2000 CDMAMulti-Carrier CDMA 2000 New RadioInterface? Bluetooth HiperLAN/802.11a WLAN evolved 2G 2G 3G and beyond

5. 第一代模拟蜂窝移动通信系统 历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统，实现了真正意义上的可以随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成商用，之后AMPS也曾被引入中国。 主要标准：美国的AMPS、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS 主要特点： • 用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段 • 调制方式：FM • 业务的种类单一，主要是话音业务 • 系统的保密性较差 • 频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户 容量之间的矛盾十分突出

6. 第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM 历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的GSM（Global System for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。 主要特点： • 微蜂窝小区结构 • 数字化技术---语音信号数字化 • 新的调制方式---GMSK、QPSK等 • FDMA/TDMA • 频谱利用率高，系统容量大 • 便于实现通信安全保密

7. 第二代数字蜂窝移动通信系统-CDMA 历史回顾：1995年，美国的高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北美等国家和地区投入使用，用户反映良好。 CDMA系统的主要特点： • 用户的接入方式采用码分多址（CDMA） • 软容量、软切换，系统容量大 • 抗多径衰落 • 可运用话音激活、分集接收等先进技术 IS-95 CDMA

8. 第三代数字蜂窝移动通信系统 3G的主要特点： • 支持移动多媒体业务 • 宽带CDMA技术 • 高频谱效率 • FDMA/TDMA/CDMA • 从电路交换到分组交换 • 从媒体(media) 到 多媒体(Multi-media) • 高保密性 • 全球范围无缝漫游系统 • 微蜂窝结构 3G 主流技术： WCDMA cdma2000 TD-SCDMA

9. 移动通信各代典型系统特点

10. IMT-2000的由来 • 1985年提出 FPLMTS 即Future Public Land Mobile Telecommunications System 1996年正式更名为IMT－2000 • IMT-2000 即 International Mobile Telecommunications ----工作在2000MHz频段 ----在 2000年左右商用 • 1992年世界无线电大会在2GHz频段上分配了230MHz频段 给当时FPLMTS和卫星业务,即1885-2025MHz和 2110-2200MHz 其中：1980-2010MHz和 2170-2200MHz 仅供卫星使用

11. IMT-2000目标与基本要求 • 全球同一频段、统一标准、无缝隙覆盖、全球漫游 • 提供多媒体业务 车速环境： 144 Kb／S 步行环境： 384 Kb／S 室内环境： 2 Mb／s • 高服务质量 •      高频谱利用效率 •      易于从第二代过渡、演变 •      袖珍手机，价格低 •      高保密性能

12. IMT-DS （WCDMA） IMT-MC （Cdma2000） IMT-TC （TD-CDMA/TD-SCDMA） IMT-SC （UWC-136） IMT-FT （DECT） CDMA TDMA FDD TDD IMT-2000无线接口标准

13. IMT-2000功能模型及接口 UIM MT RAN CN 其它IMT- 2000 家庭成员 的核心网 UIM-MT接口 (UIM) 无线接口 (UNI) RAN-CN 接口 NNI 接口 用户识别模块（UIM） 无线接入网（RAN） 用户终端（MT） 核心网Core Network（CN）

14. 第三代移动通信标准化格局 ITU IMT-2000 ITU-R WP 8F ITU-T WP 3/11 SG2 SG13 SG16 3GPP 3GPP 2 欧洲 北美 亚太 ARIB TTA ETSI SMG TIPI TIA TTC CATT

15. 第三代移动通信标准化的伙伴项目：3GPP和3GPP2 3GPP（Third Generation Partnership Project） －由欧洲的ETSI、日本ARIB、TTC、韩国TTA、美国的T1和中国 CWTS六个标准化组织组成。宗旨是制定以GSM为核心网， WCDMA和CDMA TDD（TD-SCDMA和UTRA TDD融合技术） 为无线接口的标准。    3GPP2（Third Generation Partnership Project 2） －由美国的ANSI（TIA）、日本ARIB、TTC、韩国TTA和中国 CWTS五个标准化组织组成。宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心 网，CDMA2000为无线接口的标准。

16. 全球范围无缝漫游系统 支持移动多媒体业务 系统平滑过渡、演进 高频谱效率 高服务质量 低成本 高保密性 第三代移动通信系统的特点 真正实现：任何人在任何时间、任何地点与任何 人进行通信

17. 目前，经国际电信联盟(ITU)认可的3G无线传输技术共有三种标准，分别是：目前，经国际电信联盟(ITU)认可的3G无线传输技术共有三种标准，分别是： W-CDMA cdma2000 TD-SCDMA（中国提出） 主要的第三代移动通信标准

18. WTI WirelessTechnologyInnovationLabs 第二部分 WCDMA简介

19. UTRAN结构 Core Network Iu Iur D-RNC S-RNC Iub Iub Iub Iub Node B Node B Node B Node B cell cell cell cell cell cell cell cell cell cell cell cell

20. Integrated Mobile Network:GSM/GPRS/UMTS GMSC AUC PSTN PSTN GGSN Gi PDN H C Gc HLR Other PLMN GSM Gn D Gr Gp EIR VLR MSC E VLR MSC F Gf SGSN GPRS Gs Gb Iu-PS Iu-CS A Iu-CS Iu-PS BSS RNS RNS BSS BSC RNC RNC BSC Iur Abis Iub UMTS Iub Abis BTS BTS NodeB NodeB NodeB NodeB BTS BTS PLMN: Public land mobile network UMTS:Universal Mobile Telecommunication System

21. 无线接入网过渡 GSM 基站子系统(BSS) GPRS 基站子系统(BSS) WCDMA 无线接入网（UTRAN) 核心网过渡 GSM 移动交换中心（电路域) GPRS、WCDMA SGSN/GGSN(分组域） 业务过渡 GSM/GPRS业务 GPRS/WCDMA新业务 GSM网络向WCDMA网络过渡

22. WTI WirelessTechnologyInnovationLabs 第三部分 CDMA-2000简介 主流技术： WCDMA cdma2000 TD-SCDMA

23. CDMA2000网络体系结构 无线智能网WIN 业务控制点 SCP SCE/ SMS HLR 智能外设IP IS-2000 空中接口 BTS1 BSC1 电路核心网 移动台 MSC PSTN GAN PLMN 基站网管 BSM IWF IWF R R R PDSN BTS64 HA PDA Internet AAA 服务器 O&M 运维服务器 应用服务器 BSC12 BTS1 数据核心网DCN 语音 + 信令 数据 + 信令 信令

24. WTI WirelessTechnologyInnovationLabs 第四部分 TD-SCDMA简介 主流技术： WCDMA cdma2000 TD-SCDMA

25. 无需成对的频率资源 采用DS-CDMA技术 码片速率为1.28Mchip/s 时分双工方式 上下行链路使用相同的无线频率 适于不对称的上下行数据传输 适合智能天线、软件无线电等新技术的应用 设备成本较低 TD-SCDMA技术的主要特点

26. TD-SCDMA 网络结构的演进(1) TD-SCDMA @ GSM / GPRS Core Network P S T N Radio Access Network GSM/GPRS Core Network Um GSM Abis BTSGSM HLR SwitchCommander GSMMS T-RNC MSC + GSN A + Gb Abis* Uu TD-SCDMA TGCF NodeBTD-SCDMA I P TD-SCDMA@ GSM MS Radio Commanderand LMT TGCF: TD-SCDMA at GSM Control Function Network elements: unchanged new enhanced

27. TD-SCDMA 网络结构的演进(2) TD-SCDMA @ UMTS Core Network P S T N Radio Access Network UMTS Core Network Um GSM Abis BTSGSM HLR SwitchCommander GSMMS Uu TD-SCDMA BSC + TRAUGSM MSC + GSN A + Gb NodeBTD-SCDMA TD-SCDMA@ GSM MS RNC Iub I P UMSC + UGSN TGCF Iu Uu WCDMA TD-SCDMA@ UMTSMS Iub Radio Commanderand LMT NodeBWCDMA TGCF: TD-SCDMA at GSM Control Function Network elements: unchanged new enhanced WCDMAMS

28. TD-SCDMA 网络结构的演进(3) TD-SCDMA @ IP-Based Core Network P O T S Radio Access Network IP-Based Core Network Um WCDMA Iub NodeBWCDMA IP-NetworkCommander WCDMAMS Um TD-SCDMA Iub Iu RNC NodeBTD-SCDMA LANWAN TD-SCDMA@ GSM MS Radio Commanderand LMT TD-SCDMA@ UMTSMS unchanged new enhanced TD-SCDMA @ IP MS

29. 第五部分 未来移动多媒体技术简介

30. 推动移动通信发展的因素 未来移动多媒体网络概述 移动多媒体网络与业务的演进 未来移动多媒体网络的传输技术 内容

31. 推动移动通信发展的因素(1) 更多的用户 全世界移动用户数

32. IP的迅猛发展 未来预计将有超过PC机数目的移动用户接入Internet 其中的大部分为移动数据用户 推动移动通信发展的因素(2) 移动数据市场

33. TV Conference Interactive TV 3G Web 高速数据 GPRS Video streaming Video Mail Music WAP Mobile Office Schedule Management Work flow Management Electronic Conference File Sharing Radio Multi-player Games m-banking m-cash 低速数据 m-stock trading Picture Mail Information Services Chat Room SMS E-Mail Route planning 01 Q4 99 Q1 99 Q4 00 Q4 移动数据业务发展方向

34. 高速率信息业务 为了能够支持多媒体业务，移动通信系统必须不断演进以满足传输高数据速率的要求。 推动移动通信发展的因素(3) 移动通信的信息移动速率

35. 推动移动通信发展的因素 未来移动多媒体网络概述 移动多媒体网络与业务的演进 未来移动多媒体网络的传输技术 内容

36. 未来移动多媒体网络 是广泛用于各种电信环境的无线系统的总和 包括蜂窝、固定无线接入、游牧（Nomadic）接入系统等 其能力将涵盖并远远超出三代系统及与其进行互连的无线系统的能力 涵盖了目前的三代系统、无线接入、数字广播等系统的能力 新增两个部分 支持约100Mbps的蜂窝系统 支持高达1Gbps以上速率的游牧/本地无线接入系统 未来移动多媒体网络概念

37. 巨大的多媒体业务处理能力 采用基于IP的核心网 各种接入方案间的互连互通 系统内和系统间的无缝漫游 安全性管理 移动性管理 未来移动网络的功能

38. 将采用新型的多天线和阵列天线技术以及宽带高线性度射频技术，将涉及复杂的电磁学理论问题。将采用新型的多天线和阵列天线技术以及宽带高线性度射频技术，将涉及复杂的电磁学理论问题。 未来移动多媒体网络的变革 采用全IP、分布式、自组织和多层的无线广带个人通信新体制和新模式 • 网络结构 将采用分布式的接入方式，多天线技术具有至关重要的作用 空中接口 天线与射频 将采用多载波并行传输体制 将采用新型的自适应编码调制技术，以及包括其在内的高效的自适应链路技术 传输体制 编码与调制

39. 未来移动通信系统的要求： 大于100Mbps的峰值数据速率 广域覆盖 频段在2-5GHz 2-5GHz的电波传播特性较现有的移动通信频段远为恶劣，因此传统意义上的蜂窝小区无法满足需求。 广义蜂窝通信网络理论与构造方法

40. 理论上，在发送天线数固定的情况下，MIMO信道容量随接收天线数的增加而显著增大，为提高无线网络的信息吞吐量、扩大覆盖区域和提高传输质量提供了巨大的可能性。理论上，在发送天线数固定的情况下，MIMO信道容量随接收天线数的增加而显著增大，为提高无线网络的信息吞吐量、扩大覆盖区域和提高传输质量提供了巨大的可能性。 多天线环境下MIMO无线通信系统的理论必将突破传统的无线通信系统理论，成为未来移动与无线通信系统理论的核心。 充分利用空间资源的无线通信传输理论

41. 未来移动通信的业务： 间歇性的、大动态范围的数据业务 无线资源管理方案将自适应于业务负载、业务要求、承载能力、无线电环境和信道条件等因素的变化。 资源的最大限度共享是无线资源管理策略的最终发展目标，系统将具有自组织、自动重新配置和自优化等能力。 移动终端将能支持一定的接入点功能，使移动终端可作为中继站支持多跳传输，并实现移动终端之间的直接通信。 多维无线资源管理与新型空中接口适配方法

42. 未来无线通信系统的分布式接入、宽带传输与移动终端个人化等特征对天线及相应的射频前端提出了前所未有的要求。未来无线通信系统的分布式接入、宽带传输与移动终端个人化等特征对天线及相应的射频前端提出了前所未有的要求。 在移动终端上，个人化的特点要求降低移动系统和天线的尺寸，而分布式接入的特点要求在有限的尺寸下构造多个独立的信道。 在接入点中，需要结合基带信号处理，从整个系统的角度来考虑多个天线的空间分布和配置，以实现空间分集、空分复用、多波束和自适应波束形成、极化特性的补偿等功能。 新型天线与射频技术

43. Thank you! ...any questions are welcome!