1、第二章 第三代移动通信技术2.1 3G 技术及定义第三代移动通信技术，简称3G，全称为3rd Generation，中文含义就是指第三代数字通信。1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话；1996到1997年出现的第二代 GSM、TDMA 等数字制式手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。2.2 3G 的特征2.2.1 第三代移
2、动通信系统的特征 a.根据 IMT-2000 系 统 的基本标准，第三代移动通信系统主要由 4 个功能子系统构成，它们是核心网（CN） 、无线接入网（RAN） 、移动台（MT）和用 户 识别 模 块 （UIM） ，且基本对应于 GSM 系 统 的交换子系统（SSS） 、基站子系统（BBS） 、移动台（MS）和 SIM 卡四部分。其中核心网和无线接入网是第三代移动通信系统的重要内容，也是第三代移动通信标准制订中最难办的技术内容。 b.第三代移动通信系统可以使全球范围内的任何用户所使用的小型廉价移动台，实现从陆地到海洋到卫星的全球立体通信联网，保证全球漫游用户在任何地方、任何时候与任何人进行通信，
3、并能提供具有有线电话的语音质量，提供智能网业务，多媒体、分组无线电、娱乐及众多的宽带非话业务。c.第三代移动通信系统的特点是：综合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动卫星、个人通信等各类移动通信功能，提供了与固定电信网络兼容的高质量业务，支持低速率话音和数据业务，以及不对称数据传输。1.2.5 移动通信中的编号计划编号计划:GSM 网路是复杂的，它包括交换系统和基站系统。交换子系统包括HLR、MSC、VLR、AUC 和 EIR，和与基站系统、其它网路如 PSTN、ISDN，数据网、其它 PLMN 等间接口。为了将一个呼叫接至某个移动客户，需要调用相应的实体。因此要正确寻
4、址，编号计划就非常重要。本章就 GSM 移动通信网中用来识别身份的各种号码的编号计划进行介绍。a移动台 ISDN 号码(MSISDN)MSISDN 号码是指主叫客户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中客户所需拨的号码。号码的结构为：CC -NDC -SN|-国际移动客户 ISDN 号码 -|- 国内有效移动客户 ISDN 号码 -|CC国家码。我国为86。NDC国内目的地码，即网路接入号，邮电部门 GSM 网为139， “中国联通公司”GSM 网为130。SN客户号码，采用等长7位编号计划。邮电部 SN 号码结构是 H1H2H3ABCD，其中 HlH2H3为每个移动业务本地网的HLR 号码，AB
5、CD 为移动客户码。 “中国联通公司”SN 号码结构是H1H2ABCDE，HlH2是移动业务本地网的 HLR 号码，ABCDE 是移动客户码。当客户号码容量受限时，可扩充国内目的地码。邮电部可启用138，137， “中国联通公司”可启用131，132等。b国际移动客户识别码(IMSI)为了在无线路径和整个 GSM 移动通信网上正确地识别某个移动客户，就必须给移动客户分配一个特定的识别码。这个识别码称为国际移动客户识别码(IMSI)，用于 GSM 移动通信网所有信令中，存储在客户识别模块(SIM)、HLR、VLR 中。IMSI 号码结构为：MCC- MNC- MSIN|-国际移动客户识别 -|-
6、国内移动客户识别 -|MCC移动国家号码，由3位数字组成，唯一地识别移动客户所属的国家。我国为460。MNC移动网号，由2位数字组成，用于识别移动客户所归属的移动网。邮电部门 GSM PLMN 网为00， “中国联通公司”GSMPLMN 网为0l。MSIN移动客户识别码，采用等长11位数字构成。唯一地识别国内 GSM 移动通信网中移动客户。c移动客户漫游号码(MSRN)被叫客户所归属的 HLR 知道该客户目前是处于哪一个 MSCVLR 业务区，为了提供给入口 MSCVLR(GMSC)一个用于选路由的临时号码，HLR 请求被叫所在业务区的 MSCVLR 给该被叫客户分配一个移动客户漫游号码(MS
7、RN)，并将此号码送至 HLR，HLR 收到后再发送给 GMSC，GMSC 根据此号码选路由，将呼叫接至被叫客户目前正在访问的 MSCVLR 交换局。路由一旦建立，此号码就可立即释放。这种查询、呼叫选路由功能(即请求一个 MSRN 功能)是 No7信令中移动应用部分(MAP)的一个程序，在 GMSCHLRMSCVLR 问的 No7信令网中进行传递。移动客户漫游号码(MSRN)结构是：CC -NDC- SN|-国际移动客户 ISDN 号 -|-国内有效移动客户 ISDN 号码 |我国邮电部门 GSM 移动通信网技术体制规定139后第一位为零的 MSISDN 号码为移动客户漫游号码(MSRN)，即
8、 1390MlM2M3ABC。MlM2M3为 MSC 的号码。MlM2与 MSISDN 号码中的 HlH2相同。d临时移动客户识别码(TMSI)为了对 IMSI 保密，MSCVLR 可给来访移动客户分配一个唯一的 TMSI 号码，即为一个由 MSC 自行分配的4字节的 BCD 编码，仅限在本 MSC 业务区内使用。e位置区识别码 (LAI)位置区识别码用于移动客户的位置更新，其号码结构是：3位数字 2位数字 最大16bitMCC MNC LAC|-LAI-|MCC移动客户国家码，同 IMSI 中的前三位数字。MNC移动网号，同 IMSI 中的 MNC。LAC位置区号码，为一个2字节 BCD 编
9、码，表示为 X1X2X3X4。在一个 GSM PLMN 网中可定义65536个不同的位置区。f全球小区识别码(CGI)CGI 是用来识别一个位置区内的小区，它是在位置区识别码 (LAI)后加上一个小区识别码(CI)，其结构是：3位数字 2位数字 最大16bit 最大16bitMCC MNC LAC CI|-LAI-|-CGI-|CI 是一个2字节 BCD 编码，由各 MSC 自定。g. 基站识别码(BSIC)BSIC 是用于识别相邻国家的相邻基站的，为6bit 编码，其结构是：3bit 3bitNCC BCC|-BSIC-|NCC国家色码，主要用来区分国界各侧的运营者(国内区别不同的省)，为X
10、Y1Y2。X：运营者(邮电 X1，联通0)Y1、Y2：分配见表5-1。Y1/Y2 0 10 吉林、甘肃、西藏、广西、福建、湖北、北京、江苏 黑龙江、辽宁、宁夏、四川、海南、江西、天津、山西、山东1 新疆、广东、河北、安徽、上海、贵州、陕西 内蒙古、青海、云南、河南、浙江、湖南NCC基站色码，识别基站。由运营设定。 h国际移动台设备识别码(IMEI)唯一地识别一个移动台设备的编码，为一个15位的十进制数数字，其结构是：6位数字 2位数字 6位数字 l 位数字TAC FAC SNR SPTAC型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。FAC工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地。SNR序号码，由
11、厂家分配。识别每个 TAC 和 FAC 中的某个设备的。SP备用，备作将来使用。iMSCVLR 号码MSCVLR 号码在 No.7信令信息中使用，代表 MSC 的号码。我国邮电部门GSM 移动通信网中的 MSCVLR 号码结构为1390MlM2M3，其中 MlM2的分配同HlH2的分配。gHLR 号码切换 HLR 号码在 No.7信令信息中使用，代表 HLR 的号码。邮电部门 GSM 移动通信网中的 HLR 号码结构是客户号码为全零的 MSISDN 号码，即139HlH2H30000。k.切换号码(HON)HON 是当进行移动交换局间越局切换时，为选择路由，由目标 MSC(即切换要转移到的 M
12、SC)临时分配给移动客户的一个号码。此号码为 MSRN 号码的一部分。a、多址技术一是指 CDMA 系统中地址码的研究；二是指各种多址协议的进一步研究。b、信道编码虽然扩频技术有利于克服多径衰落以提供高质量的传输信道，但扩频系统存在潜在的频谱效率非常低的缺点。所以，系统中必须采用信道编码技术以进一步改善通信质量。目前，主要采用前向信道纠错编码和交织技术以进一步克服衰落效应。编码和交织都极大地依赖于信道的特征和业务的需求。不仅对于业务信道和控制信道采用不同的编码和交织技术，而且对于同一信道的不同业务也采用不同的编码和交织技术。目前，研究较多的有分组编码、卷积码和格码调制等。在三种编码技术中，无线
13、频率调制结合网格纠错编码方案能提供较大的带宽效率，但根据目前纠错编码技术发展趋势来看，结合分组码和卷积码技术的级联码 例如并行级联码码 将更具吸引力。c、功率控制功率控制技术是解决远近效应的有效方法。在上行链路，为了克服宽带CDMA 系统的远近效应，需要动态范围达80dB 的功率控制。上行链路功率控制方式分开环和闭环两种，闭环功率控制包括内环功控和外环功控。开环功率控制主要用来克服距离衰减，闭环功率控制用于克服多普勒频率产生的衰落，以此保证基站接收到的所有移动台信号具有相同的功率。在下行链路中，为了实现快速和自适应的功控算法，也插入功控子信道实现前向的闭环功控。d、智能天线智能天线也叫自适应阵
14、列天线，它由天线阵、波束形成网络、波束形成算法三部分组成。它通过满足某种准则的算法去调节各阵元信号的加权幅度和相位，从而调节天线阵列的方向图形状，达到增强所需信号，抑制干扰信号的目的。智能天线也可以用空分复用 SDMA 的概念加以解释，就是利用信号入射方向上的差别，将同频率、同时隙的信号区分开来，从而达到成倍地扩展通信系统容量的目的。智能天线技术已日趋完善，中国电信科学研究院信威公司已推出了带智能天线的同步 CDMA 系统，美国麦得威通信公司的智能天线也已投放市场。f、多用户检测通信系统中的传统检测器都是单用户检测器，它将所需用户的信号当作有用信号，而将其它用户的信号都作为干扰信号对待。但从信
15、息论的角度看，CDMA 系统是一种多输入、多输出的信道。因此单用户检测器不能充分利用信道容量。多用户检测的基本思想就是把所有用户的信号都当作有用信号，而不是干扰信号来处理，这样就可以充分利用各用户信号的用户码、幅度、定时和延迟等信息，从而大幅度地降低多径多址干扰。目前，主要有两种基本的方法来实现多用户检测：一是线性检测法，它的基本想法是通过线性变换来消除不同用户间的相关性，使得送入每个用户的检测器的信号只与自己的信号相关；二是相减式干扰对消器，它在送入匹配滤波器输入端的信号中减去本地估计出的来自其它用户的多址干扰，从而消除多址干扰。g、切换技术由于移动通信系统采用蜂窝结构，所以，移动台在跨越空
16、间划分的小区时，必然要进行越区切换，即完成移动台到基站的空中接口的转移，以及基站到网入口和网入口到交换中心的相应的转移。在第一和第二代移动通信系统中都采用越区硬切换方式，硬切换使通信容易中断。3G 系统将在使用相同载波频率的小区间实现软切换，即移动用户在越区时可以与两个小区的基站同时接通，只相应改变扩频码，即可做到“先接通再断开” 的交换功能，从而大大改善了切换时的通话质量。但软切换具体的实现方法和步骤还有待研究。另外，不同载波的小区间的切换仍需要用硬切换，所以切换技术中还有许多问题需要解决。h、信道结构及上层协议信令3G 系统的用户巨大，且要实现全球范围的漫游，那么各种资源的管理控制必然十分
17、复杂和庞大，这就要求信道结构合理，各种协议信令丰富完善。3G 系统的无线空中接口将采用分层结构及协议，这些协议包括用户平面、控制平面和控制平面传递信令。比如：呼叫控制、移动性管理、无线载波控制、无线资源控制等。i、软件无线电软件无线电是对无线传输系统的革命，它被称为“无线电世界的个人计算机”。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用 A/D 和 D/A 转换器，在通用的硬件平台上，尽可能通过软件来定义无线电的功能。这样利用一个统一的平台，通过软件生成 GSM、IS-95、IS-665、 IMT2000 等不同体制的终端，并且可以适应未来技术的发展。它与宽带综合业务网的基础传输模式异步转移模式一样能适应未来业务的发展，并与软件定义的电信信息网络的发展相一致。软件化是无线传输系统从模拟到数字的飞跃后的另一次飞跃。在民用方面，Aircom 公司已推出 GSM 体制的基站系统。在军用方面，美国已推出了 “易通话”的演示系统，该系统在第一阶段能产生 13 种波形，第二阶段能产生 27 种波形，工作在 30 种网络,具有 13 种加密体制。我国 863317 主题也开展了这方面的研究。也许只有软件无线电的全面实现，人
