【正文】 下一代移動通信系統(tǒng)的平滑過渡， TDSCDMA 標準和技術將要走上一條國產(chǎn)的、自主的革新之路。重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計（論文） 設計（論文）題目： 2G3G4G 移動通信系統(tǒng)物理層演進 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 中國當前的 TDSCDMA 商業(yè)在實現(xiàn) TDSCDMA 技術中出現(xiàn)了很多的問題，包括其市場和其在各方面的應用。為了使 TDSCDMA 技術成熟，從當前的 TDSCDMA 標準升級到 IMTAdvanced（高級國際移動通信）標準是大家熱切期盼的。本文為 TDSCDMA 標準和關鍵技術的革新策略提供一個簡 短的描述 。單 /多載波、高速數(shù)據(jù)包存取以保證數(shù)據(jù)包服務的高傳送率是第一革新階段的特點，同時，廣播服務也被支持， HSPA(High Speed Packet Access 高速分組接入 )也被并入到這次革新。在第二階段中基于相互作用通道的多重天線被采用。 3GPP （ 3rd Generation Partnership Project 第三代合作伙伴計劃）的 標準與本地標準的不同將被放出并介紹一些各個革新階段的挑戰(zhàn)性的工作和開發(fā)性的問題同樣也會被拿出來討論。隨著電子技術的發(fā)展，特別是半導體、集 成電路和計算機技術的發(fā)展，移動通信得到了迅速的發(fā)展。 20 世紀80 年代以來，移動通信已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中不可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一。第二代移 動通信是蜂窩數(shù)字移動通信，使蜂窩系統(tǒng)具有數(shù)字傳輸所能提供的綜合業(yè)務等種種優(yōu)點?，F(xiàn)在用的大多是第二代技術，第三代技術還不太成功，但已有了第四代技術的設想。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 第一章 移動通信系統(tǒng)概述 第一節(jié) 移動通信的發(fā)展 歷史 人類進行通信的歷史已很悠久。千百年來，人們一直在用語言、圖符、鐘鼓、煙火、竹簡、紙書等傳遞信息，古代人的烽火狼煙、飛鴿傳信、驛馬郵遞就是這方面的例子。在現(xiàn)代社會中，交通警的指揮手語、航海中的旗語等不過是古老通信方式進一步發(fā)展的結(jié)果。 19 世紀中葉以后，隨著電報、電話的發(fā)有，電磁波的發(fā)現(xiàn)，人類通信領域產(chǎn)生了根本性的巨大變革，實現(xiàn)了利用金屬導線來傳遞信息，甚至通過電磁波來進行無線通信，使神話中的“順風耳”、 “千里眼”變成了現(xiàn)實。 移動通信的五個階段第一階段從 20 世紀 20 年代至 40 年代 , 為早期發(fā)展階段 .在這期間 ,首先在短波幾 個頻段上開發(fā)出專用移動通信系統(tǒng) , 其代表 是美國底特律市警察使用的車載無線電系 統(tǒng) .該系統(tǒng)工作頻率為 2MHz,到 40 年代 提高到 30～ 40MHz,可以認為這個階段是現(xiàn) 代移動通信的起步階段 , 特點是專用系統(tǒng)開 發(fā) ,工作頻率較低 . 第二階段從 40 年 代中期至 60 年代初期 . 在此期間內(nèi) ,公用移動通信業(yè)務開始問世 . 1946 年 ,根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會 (FCC) 的計劃 , 貝爾系統(tǒng)在圣路易斯城建立了世界 上第一個公用汽車電話網(wǎng) , 稱為 城市系統(tǒng) . 當時使用三個頻道 ,間隔為 120kHz,通信 方式為單工 ,隨后 ,西德 (1950 年 ),法國 (1956 年 ),英國 (1959 年 )等國相繼研制了 公用移動電話系統(tǒng) . 美國貝爾實驗室完成了 人工交換系統(tǒng)的接續(xù)問題 . 這一階段的特點 是從專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡 , 接續(xù)方 式為人工 ,網(wǎng)的容量較小 . 第三階段 從 60 年代中期至 70 年代中 期 .在此期間 ,美國推出了改進型移動電話系統(tǒng)(IMTS),使用 150MHz 和 450MHz 頻 段 ,采用大區(qū)制 ,中小容量 ,實現(xiàn)了無線頻 道自動選擇并能夠自動接續(xù)到公用電話網(wǎng) . 德國也推出了具有相同技術水平的 B 網(wǎng) . 可 以說 , 這一階段是移動通信系統(tǒng)改進與完善 的階段 ,其特點是采用大區(qū)制 ,中小容量 , 使用 450MHz 頻段 , 實現(xiàn)了自動選頻與自動 接續(xù) . 第四階段從 70 年代中期至 80 年代中 期 .這是移動通信蓬勃發(fā)展時期 .1978 年底 , 美國貝爾試驗室研制 成功先進移動電話 系統(tǒng) (AMPS),建成了蜂窩狀移動通信網(wǎng) , 大大提高了系統(tǒng)容量 . 這一階段的特點是蜂 窩狀移動通信網(wǎng)成為實用系統(tǒng) , 并在世界各 地迅速發(fā)展 .移動通信大發(fā)展的原因 ,除了 用戶要求迅猛增加這一主要推動力之外 , 還 有幾方面技術進展重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 所提供的條件 . 第五階段從 80 年代中期開始 .這是數(shù) 字移動通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時期 . 以 AMPS 和 TACS 為代表的第一代蜂窩移動 通信網(wǎng)是模擬系統(tǒng) . 模擬蜂窩網(wǎng)雖然取得了 很大成功 ,但也暴露了一些問題 .例如 ,頻 譜利用率低 ,移動設備復雜 ,費用較貴 ,業(yè) 務種 類受限制以及通話易被竊聽等 , 最主要 的問題是其容量已不能滿足日益增長的移 動用戶需求 . 解決這些問題的方法是開發(fā)新 一代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) . 數(shù)字無線傳輸 的頻譜利用率高 ,可大大提高系統(tǒng)容量 .另 外 , 數(shù)字網(wǎng)能提供語音 , 數(shù)據(jù)多種業(yè)務服務 , 并與 ISDN 等兼容 .到 80 年代中期 ,歐洲 首先推出了泛歐數(shù)字移動通信網(wǎng) (GSM)的 體系 .隨后 ,美國和日本也制定了各自的數(shù) 字移動通信體制 . 第二節(jié) 移動通信技術發(fā)展的趨勢和特點 一、 總體趨勢 IP技術的興起 ,正深刻地改變著 電信網(wǎng)絡的面貌以及未來技術 發(fā)展的 走向 .未來移動通信技術發(fā)展的主要 趨勢是寬帶化 ,分組化 ,綜合化 ,個 人化 ,主要體現(xiàn)為以下幾點 。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 二、 多種技術共存和融合是大勢所趨 隨著移動通信和互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展 , 以及固定和移動寬帶化的發(fā)展趨勢 , 通信網(wǎng) 絡和業(yè)務正在發(fā)生著根本性的變化。 而是通信的主體將從主要是人與人之間的通信 ,擴展到人與物 ,物 與物之間的通信。 而順應這一強大需求的相關行業(yè)都將融合在一起 ,通過一系列新的技術 ,新的業(yè)務和應用來滿足這個趨勢的需求。特別是固定網(wǎng)與移動網(wǎng)的融合 , 通信 ,計算機 ,廣播電視和傳感器網(wǎng)絡的融合成為發(fā)展的大趨勢 ,而且已經(jīng)在技術上 , 市場需求上和設備方面逐漸具備條件。 第 三 節(jié) 本章小結(jié) 古今中外，多少人曾經(jīng)為了更快更好地傳遞信息而努力，在電信發(fā)展的一百多年時間里，人們嘗試了各種通信方式：最初的電報采用了類似“數(shù)字”的表達方式傳送信息；其后以模擬信號傳輸信息的電話出現(xiàn)了；隨著技術的進步，數(shù)字方式以其明顯的優(yōu)越性再次得到重視，數(shù)字程控交 換機、數(shù)字移動電話、光纖數(shù)字傳輸??歷史的車輪還在前進。 蜂窩系統(tǒng)的概念和理論在二十世紀六十年代就由美國貝爾實驗室等單位提了出來，但其復雜的控制系統(tǒng)，尤其是實現(xiàn)移動臺的控制直到七十年代隨著半導體技術的成熟，大規(guī)模集成電路器件和微處理器技術的發(fā)展以及表面貼裝工藝的廣泛應用，才為 蜂窩移動通信的實現(xiàn)提供了技術基礎。 蜂窩移動通信的出現(xiàn)可以說是移動通信的一次革命。 尤其是在歐洲各系統(tǒng)間沒有公共接口，這些系統(tǒng)都只是國內(nèi)系統(tǒng)，手機不可能在國外使用，相互之間不能漫游，對客戶之間造成很大的不便。在這次大會上就成立 了一個在歐洲電信標準學會（ ETSI）技術委員會下的“移動特別小組（ Group Special Mobile）”，簡稱“ GSM”，由該小組來制定有關的標準和建議書。 1987 年 5 月 GSM 成員國就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時分多址 TDMA、規(guī)則脈沖激勵線性預測RPE 一 LTP 話音編碼和高斯濾波最小移頻鍵控 GMSK 調(diào)制方式達成一致意見。與此同重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 時還成立了 MoU 組織，致力于 GSM 標準的發(fā)展。 1991 年在歐洲開通了第一個系統(tǒng)，同時 MoU 組織為該系統(tǒng)設計和注冊了市場商標，將GSM 更名為“全球移動通信系統(tǒng)”（ Global System for Mobile munications）。同年，移動特別小組根據(jù)英國的建議，完成了制定1800MHz 頻段的公共歐洲電信業(yè)務的規(guī)范，名為 DCS1800 系統(tǒng)。 1992 年大多數(shù)歐洲 GSM 運營者開始商用業(yè)務。 此后 GSM 系統(tǒng)在全球迅速發(fā)展，全球絕大多數(shù)移動運營商都采用了 GSM 制式。 GSM 網(wǎng)絡也成為最成熟的第二代移動通信系統(tǒng)，隨著 GPRS 在開通和大力發(fā)展， GSM 網(wǎng)絡已經(jīng)平劃過渡到 移動通信系統(tǒng)，目前有85%的移動通信運營商選擇 GSM— GPRS— 3G 的發(fā)展之路。 2020 年我國 GSM 用戶突破 2 億，中國移動通信公司也成為世界上客戶數(shù)最多、網(wǎng)絡規(guī)模最大的移動通信運營商。 GSM 系統(tǒng)是一種典型的開放式結(jié)構，它具有一下主要特點： ① GSM 系統(tǒng)由幾個分系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)之間都有定義明確且詳細的標準話接口方案，保證任何廠商提供的 GSM 系統(tǒng)設備可以互連。 （ 1） 移動臺 MS 移動臺是公用 GSM 移動通信網(wǎng)中用戶使用的設備， 移動臺類型可分為車載臺、便攜臺和手機。此外，移動臺必須提供與使用者之間的接口。 ?移動終端就是“機”，它可完成語音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。 SIM 卡的應用使一部移動臺可為不同用戶服務 ? B T SB T S B S CM S C / V L RO M CE I RH L R /A U C B S SD P P S P C S S E M CN M C O S S N S SP S T NI S D NP D NMS 圖 GSM 系統(tǒng)組成 （ 2） 基站子系統(tǒng) BSS A 基站收發(fā)信臺 BTS 基站子系統(tǒng)（ BSS）是 GSM 系統(tǒng)的基本組成部分。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡子系統(tǒng)（ NSS）中的移動交換中心（ MSC）相連，實現(xiàn)移動用戶與固定網(wǎng)絡用戶之間或移動用戶之間的通信連接。基 站控制器（ BSC）是具有對一個或多個 BTS 進行控制的功能，實際上它是一臺具有很強處理能力的小型交換機，它主要負責無線網(wǎng)絡資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個很強的業(yè)務控制點。 BTS 主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三大部分。載頻單元主要用于調(diào)制 /解調(diào)與發(fā)射機 /接收機之間的耦合等。 B 基站控制器 BSC 基站控制器 BSC 是基站子系統(tǒng) BSS 的控制部分， 它是基站收發(fā)臺和移動交換中心之間的連接點，也為基站收發(fā)臺（ BTS）和移動交換中心（ MSC）之間交換信息提供接口。 （ 3） 網(wǎng)絡交換子系統(tǒng) NSS 網(wǎng)絡交換子系統(tǒng) NSS 主要包含有 GSM 系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動性能管理。 典型小區(qū)類型參數(shù)如表 所示。通過它實現(xiàn)對 GSM 網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、系統(tǒng)的自檢、報警與備用設備的激活、系統(tǒng)的故障診斷與處理、話務量的統(tǒng)計和計費數(shù)據(jù)的記錄與傳遞，以及各種資料的收集、分析與顯示等功能。 TDSCDMA 標準是中國電信技術研究院所提出的，作為具有中國獨立知識產(chǎn)權的新技術，將成為在中國地區(qū)和 WCDMA 同時采用的 3G 標準。 TD― SCDMA 的無線傳輸方案靈活地綜合了 FDMA， TDMA 和 CDMA 等基本傳輸方法。通過引進智能天線，容量還可以進一步提高?；诟叨鹊臉I(yè)務靈活 性， TD― SCDMA無線網(wǎng)絡可以通過無線網(wǎng)絡控制器（ RNC）連接到交換網(wǎng)絡，如同三代移動通信中對電路和包交換業(yè)務所定義的那樣。 TD－ SCDMA 所呈現(xiàn)的先進的移動無線系統(tǒng)是針對所有無線環(huán)境下對稱和非對稱的 3G 業(yè)務所設計的，它運行在不成對的射頻頻譜上。因此， TD－ SCDMA 通過最佳自適應資源的分配和最佳頻譜效率，可支持速率從 8kbps 到 2Mbps 的語音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的 3G 業(yè)務。 （ 2）碼片速率為 。 （ 4）采用同步 CDMA 技術，降低上行用戶間的干擾和保持時隙寬度 。 （ 6）采用聯(lián)合檢測技術，降低多址干擾 。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 （ 8）采用接力切換，降低掉話率，提高切換的效率 。 （ 10）核心網(wǎng)絡基于 GSM/GPRS 網(wǎng)絡的演進，并保持與它們的兼容性 。 目前，越來越多的國內(nèi)外企業(yè)開始認可 TDSCDMA 技術。因此，有專家認為，TDSCDMA 是目前頻譜利用率最高的技術。同時，專家們也闡述了 TDSCDMA 許多其他的技術優(yōu)勢，如成本、頻率靈活性等等。 從 2020 年 3 月起， ITUR WP8F 工作組開始廣泛討論如何使用新技術來提高現(xiàn)有 3G 系統(tǒng)性能的可能性。顯然，這些技術都已經(jīng)不同程度地在 TDSCDMA 系統(tǒng)中得到應用，而且 TDSCDMA 也是目前唯一明確將智能天線和高速數(shù)字調(diào)制技術設計在標準中的 3G 系統(tǒng)。 實際上沒有關系。 TDD 和 FDD 的差別就是 TD 采用的是不對稱頻率是