西装放行李箱:“中国移动、联通、网通、铁通、电信”等公司分别是什么性质的企业?

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/04/29 16:33:18
铁通是主营电话与网络的私企
网通现已被联通收购,原来和铁通一样
移动是基于电信基础上剥离部分骨干人才与GSM技术、网络等,现主营GSM与TD-SCDMA。
联通是原有国企,现主营GSM与WCDMA
电信的前身就是大名鼎鼎的邮电局,1990年邮电分家,现主营网络,Phone、PHS、CDMA和CDMA2000,是纯国企///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////一.GSM的涵义
GSM全名为:Global System for Mobile Communications,中文为全球移动通信系统,俗称"全球通",是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准,此前一直是采用蜂窝模拟移动技术,即第一代GSM技术(2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络)。目前,中国移动、中国联通各拥有一个GSM网,为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz 及 GSM-1900:1900MHz等几个频段 。

二.GSM特点1.GSM使用上直观的特点:
GSM系统有几项重要特点:防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。
2.GSM的技术特点:
1.频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术,使系统具有高频谱效率。
2.容量。由于每个信道传输带宽增加,使同频复用栽干比要求降低至9dB,故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小(模拟系统为7/21);加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数,使GSM系统的容量效率(每兆赫每小区的信道数)比TACS系统高3~5倍。
3.话音质量。鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义,在门限值以上时,话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。
4.开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口,不仅限于空中接口,而且报刊网络直接以及网络中个设备实体之间,例如A接口和Abis接口。
5. 安全性。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用,达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用于空中接口,由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号,以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。
6.与ISDN、PSTN等的互连。与其他网络的互连通常利用现有的接口,如ISUP或TUP等。
7.在SIM卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重要特征,它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。GSM系统可以提供全球漫游,当然也需要网络运营者之间的某些协议,例如计费。
三.GSM的发展状况20世纪80年代中期,当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时,世界上的发达国家就在研制第二代移动通信系统。其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧GSM ,美国的ADC(D-AMPS)和日本的JDC(现在改名为PDC)等数字移动通信系统。在这些数字系统中,GSM的发展最引人注目。1991年GSM系统正式在欧洲问世,网络开通运行。
GSM系列主要有GSM900、DCS1800和PCS1900三部分,三者之间的主要区别是工作频段的差异。
蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量,网络的智能化实现了越区转接和漫游功能,扩大了客户的服务范围,但上述模拟系统有四大缺点:各系统间没有公共接口;很难开展数据承载业务;频谱利用率低无法适应大容量的需求;安全保密性差,易被窃听,易做“假机”。尤其是在欧洲系统间没有公共接口,相互之间不能漫游,对客户造成很大的不便。
GSM数字移动通信系统源于欧洲。早在1982年,欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营,例如北欧多国的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统),西欧其它各国也提供移动业务。当时这些系统是国内系统,不可能在国外使用。为了方便全欧洲统一使用移动电话,需要一种公共的系统,1982年,北欧国家向CEPT(欧洲邮电行政大会)提交了一份建议书,要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会(ETSI)技术委员会下的“移动特别小组(Group Special Mobile)”,简称“GSM”,来制定有关的标准和建议书。
我国自从1992年在嘉兴建立和开通第一个GSM演示系统,并于1993年9月正式开放业务以来,全国各地的移动通信系统中大多采用GSM系统,使得GSM系统成为目前我国最成熟和市场占有量最大得一种数字蜂窝系统。截至2002年11月,中国手机用户2亿,比2001年年底新增5509.2万。
GSM系统有几项重要特点:防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。
目前我国主要的两大GSM系统为GSM 900及GSM1800,由于采用了不同频率,因此适用的手机也不尽相同。不过目前大多数手机基本是双频手机,可以自由在这两个频段间切换。欧洲国家普遍采用的系统除GSM900和GSM1800另外加入了GSM1900,手机为三频手机。在我国随着手机市场的进一步发展,现也已出现了三频手机,即可在GSM900\GSM1800\GSM1900三种频段内自由切换的手机,真正做到了一部手机可以畅游全世界。
早期来看,GSM900发展的时间较早,使用的较多,反之GSM1800发展的时间较晚。物理特性方面,前者频谱较低,波长较长,穿透力较差,但传送的距离较远,而手机发射功率较强,耗电量较大,因此待机时间较短;而后者的频谱较高,波长较短,穿透力佳,但传送的距离短,其手机的发射功率较小,待机时间则相应地较长。
紧急呼叫是GSM系统特有的一种话音业务功能。即使在GSM手机设置了限制呼出和没有插入用户识别卡(SIM)的情况下,只要在GSM网覆盖的区域内,用户仅需按一个键,便可将预先设定的特殊号码(如110、119、120等)发至相应的单位(警察局、消防队、急救中心等)。这一简化的拨号方式是为在紧急时刻来不及进行复杂操作而专门设计的。
四.GSM技术资料(1).2GSM系统的技术规范及其主要性能
GSM标准共有12章规范系列,即:01系列:概述 02系列:业务方面 03系列:网络方面 04系列:MS-BS接口和规约(空中接口第2、3层) 05系列:无线路径上的物理层(空中接口第1层) 06系列:话音编码规范 07系列:对移动台的终端适配 08系列:BS到MSC接口(A和Abis接口) 09系列:网络互连 10系列:暂缺 11系列:设备和型号批准规范 12系列:操作和维护
(2).3GSM系统关键技术
工作频段的分配
(2)-1.工作频段
我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段:
890~915(移动台发、基站收)
935~960(基站发、移动台收)
双工间隔为45MHz,工作带宽为25 MHz,载频间隔为200 kHz。
随着业务的发展,可视需要向下扩展,或向1.8GHz频段的GSM1800过渡,即1800MHz频段:
1710~1785(移动台发、基站收)
1805~1880(基站发、移动台收)
双工间隔为95MHz,工作带宽为75 MHz,载频间隔为200 kHz。
(2)-2.频道间隔
相邻两频道间隔为200kHz。 每个频道采用时分多址接入(TDMA)方式,分为8个时隙,即8个信道(全速率)。每信道占用带宽200 kHz/8=25 kHz。
将来GSM采用半速率话音编码后,每个频道可容纳16个半速率信道。
(2)-3多址方案
GSM通信系统采用的多址技术:频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)结合,还加上跳频技术。
GSM在无线路径上传输的一个基本概念是:传输的单位是约一百个调制比特的序列,它称为一个“突发脉冲”。脉冲持续时间优先,在无线频谱中也占一有限部分。它们在时间窗和频率窗内发送,我们称之为间隙。精确地讲,间隙的中心频率在系统频带内间隔200 kHz安排(FDMA情况),它们每隔0.577ms(更精确地是15/26ms)出现一次(TDMA情况)。对应于相同间隙的时间间隔称为一个时隙,它的持续时间将作为一种时间单位,称为BP(突发脉冲周期)。
这样一个间隙可以在时间/频率图中用一个长15/26ms,宽200KHz的小矩形表示(见图)。统一地,我们将GSM中规定的200KHz带宽称为一个频隙。
(2)-4在时域和频域中的间隙
在GSM系统中,每个载频被定义为一个TDMA帧,相当于FDMA系统的一个频道。每帧包括8个时隙(TS0-7)。每个TDMA帧有一个TDMA帧号。
TDMA帧号是以3小时28分53秒760毫秒(2048*51*26*8BP或者说2048*51*26个TDMA帧)为周期循环编号的。每2048*51*26个TDMA帧为一个超高帧,每一个超高帧又可分为2048个超帧,一个超帧是51*26个TDMA帧的序列(6.12秒),每个超帧又是由复帧组成。复帧分为两种类型。
26帧的复帧:它包括26个TDMA帧(26*8BP),持续时长120ms。51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH(和SACCH加FACCH)。
51帧的复帧:它包括51个TDMA帧(51*8BP),持续时长3060/13ms。26个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带BCH和CCCH。
(2)-5无线接口管理
在GSM通信系统中,可用无线信道数远小于潜在用户数,双向通信的信道只能在需要时才分配。这与标准电话网有很大的区别,在电话网中无论有无呼叫,每个终端都与一个交换机相连。
在移动网中,需要根据用户的呼叫动态地分配和释放无线信道。不论是移动台发出的呼叫,还是发往移动台的呼叫,其建立过程都要求用专门方法使移动台接入系统,从而获得一条信道。在GSM中,这个接入过程是在一条专用的移动台--基站信道上实现的。这个信道与用于传送寻呼信息的基站――移动台信道一起称为GSM的公用信道,因为它同时携带发自/发往许多移动台的信息。相反地,在一定时间内分配给一单独移动台的信道称作专用信道。由于这种区别,可以定义移动台的两种宏状态:
空闲模式:移动台在侦听广播信道,此时它不占用任一信道。
专用模式:一条双向信道分配给需要通信的移动台,使它可以利用基础设施进行双向点对点通信。
接入过程使移动台从空闲模式转到专用模式。
(3)4GSM信道
GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道,一个物理信道就为一个时隙(TS),而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道,这些逻辑信道映射到物理信道上传送。从BTS到MS的方向称为下行链路,相反的方向称为上行链路。
逻辑信道又分为两大类,业务信道和控制信道。
(3)-1. 业务信道(TCH):
用于传送编码后的话音或客户数据,在上行和下行信道上,点对点(BTS对一个MS,或反之)方式传播。
(3)-2. 控制信道:
用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播、公共及专用三种控制信道,它们又可细分为:
(3)-2-1.保密措施
GSM系统在安全性方面有了显著的改进,GSM与保密相关的功能有两个目标:第一,包含网络以防止未授权的接入,(同时保护用户不受欺骗性的假冒);第二,保护用户的隐私权。
防止未授权的接入是通过鉴权(即插入的SIM卡与移动台提供的用户标识码是否一致的安全性检查)实现的。从运营者方面看,该功能是头等重要的,尤其在国际漫游情况下,被访问网络并不能控制用户的记录,也不能控制它的付费能力。
保护用户的隐私是通过不同手段实现时,对传输加密可以防止在无线信道上窃听通信。大多数的信令也可以用同样方法保护,以防止第三方了解被叫方是谁。另外,以一个临时代号替代用户标识是使第三方无法在无线信道上跟踪GSM用户的又一机制。
(3)-2-2.PIN码
这是一种简单的鉴权方法。
在GSM系统中,客户签约等信息均被记录在SIM卡中。SIM卡插到某个GSM终端设备中,便视作自己的电话机,通话的计费帐单便记录在此SIM卡名下。为防止盗打,帐单上产生讹误计费,在SIM卡上设置了PIN码操作(类似计算机上的Password功能)。PIN码是由4~8位数字组成,其位数由客户自己决定。如客户输入了一个错误的PIN码,它会给客户一个提示,重新输入,若连续3次输入错误,SIM卡就被闭锁,即使将SIM卡拔出或关掉手机电源也无济于事,必须向运营商申请,由运营商为用户解锁。
(3)-2-3.鉴权
鉴权的计算如下图所示。其中RAND是网络侧对用户的提问,只有合法的用户才能够给出正确的回答SRES。
RAND是由网络侧AUC的随机数发生器产生的,长度为128比特,它的值随机地在0~2128-1(成千上万亿)范围内抽取。
SRES称为符号响应,通过用户唯一的密码参数(Ki)的计算获取,长度为32比特。
Ki以相当保密的方式存储于SIM卡和AUC中,用户也不了解自己的Ki,Ki可以是任意格式和长度的。
A3算法为鉴权算法,由运营者决定,该算法是保密的。A3算法的唯一限制是输入参数的长度(RAND是128比特)和输出参数尺寸(SRES必须是32比特)。
(3)-2-4.加密
在GSM中,传输链路中加密和解密处理的位置允许所有专用模式下的发送数据都用一种方法保护。发送数据可以是用户信息(语音、数据……),与用户相关的信令(例如携带被呼号码的消息),甚至是与系统相关信令(例如携带着准备切换的无线测量结果的消息)。
加密和解密是对114个无线突发脉冲编码比特与一个由特殊算法产生的114比特加密序列进行异或运算(A5算法)完成的。为获得每个突发加密序列,A5对两个输入进行计算:一个是帧号码,另一个是移动台与网络之间同意的密钥(称为Kc),见图。上行链路和下行链路上使用两个不同的序列:对每一个突发,一个序列用于移动台内的加密,并作为BTS中的解密序列;而另一个序列用于BTS的加密,并作为移动台的解密序列。
(3)-2-4-1.帧号:
帧号编码成一连串的三个值,总共加起来22比特。
对于各种无线信道,每个突发的帧号都不同,所有同一方向上给定通信的每个突发使用不同的加密序列。
(3)-2-4-2.A5算法
A5算法必须在国际范围内规定,该算法可以描述成由22比特长的参数(帧号码)和64比特长参数(Kc)生成两个114比特长的序列的黑盒子。
(3)-2-4-3.密钥Kc
开始加密之前,密钥Kc必须是移动台和网络同意的。GSM中选择在鉴权期间计算密钥Kc;然后把密钥存贮于SIM卡的永久内存中。在网络一侧,这个“潜在”的密钥也存贮于拜访MSC/VLR中,以备加密开始时使用。
由RAND(与用于鉴权的相同)和Ki计算Kc的算法为A8算法。与A3算法(由RAND和Ki计算SRES的鉴权算法)类似,可由运营者选择决定。
(3)-2-4-4.用户身份保护
加密对于机密信息十分有效,但不能用来在无线路径上保护每一次信息交换。首先,加密不能应用于公共信道;其次,当移动台转到专用信道,网络还不知道用户身份时,也不能加密。第三方就有可能在这两种情况下帧听到用户身份,从而得知该用户此时漫游到的地点。这对于用户的隐私性来说是有害的,GSM中为确保这种机密性引入了一个特殊的功能。
在可能的情况下通过使用临时移动用户身份号TMSI替代用户身份IMSI,可以得到保护。TMSI由MSC/VLR分配,并不断地进行更换,更换周期由网络运营者设置。
五.GSM通信系统的组成GSM系统(Global System for Mobile Communication)又称全球移动通信系统(全球通)。
GSM通信系统主要由移动交换子系统(MSS)、基站子系统(BSS)和移动台(MS)三大部分组成,如图所示。其中MSS与BSS之间的接口为A接口,BSS与MS之间的接口为Um接口。GSM规范对系统的A接口和Um接口都有明确的规定,也就是说,A接口和Um接口是开放的接口。
(4)GSM系统的组成
(4)-1.移动交换子系统MSS
完成信息交换、用户信息管理、呼叫接续、号码管理等功能。
(4)-2.基站子系统BSS
BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制,与MS进行通信的系统设备,完成信道的分配、用户的接入和寻呼、信息的传送等功能。
(4)-3.移动台MS
MS是GSM系统的移动用户设备,它由两部分组成,移动终端和客户识别卡(SIM卡)。移动终端就是“机”,它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡就是“人”,它类似于我们现在所用的IC卡,因此也称作智能卡,存有认证客户身份所需的所有信息,并能执行一些与安全保密有关的重要信息,以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据,只有插入SIM卡后移动终端才能接入进网。
(4)-4.操作维护子系统
GSM子系统还包括操作维护子系统(OMC),对整个GSM网络进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。
六.GSM历史  1998年,目标为制订接替GSM的第三代移动电话(3G)规范的3GPP启动。3GPP也接受了维护和继续开发GSM规范的工作。ETSI是3GPP的成员之一。
  在发展的过程中,GSM系统的功能不断得到丰富,从而能够提供更多样的服务。由GSM系统首先引入的短信息服务(SMS)提供了一种新颖、便捷、廉价的通讯方式。
  1994年,GSM实现了基于电路交换的数据业务和传真服务。1999年,WAP协议使得用户可以通过手机访问互联网。
  2000年后开始商用的通用分组无线服务(GPRS)使得GSM系统能够以效率更高的分组方式提供数据通讯。
  2003年, EDGE技术开始商用,提供了接近3G的数据通讯能力。
  目前,3GPP组织还在发展GSM标准,以便利用已经大量部署GSM基础设施,平滑地向3G技术演进。
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TD-SCDMA——Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步的码分多址技术)。
TD-SCDMA,Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,即时分同步的码分多址技术,是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一,它得到了CWTS及3GPP的全面支持。TD-SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术。它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。
TD-SCDMA为TDD模式,在应用范围内有其自身的特点:一是终端的移动速度受现有DSP运算速度的限制只能做到240km/h;二是基站覆盖半径在15km以内时频谱利用率和系统容量可达最佳,在用户容量不是很大的区域,基站最大覆盖可达30-4km。所以,TD-SCDMA适合在城市和城郊使用,在城市和城郊这两个不足均不影响实际使用。因在城市和城郊,车速一般都小于200km/h,城市和城郊人口密度高,因容量的原因,小区半径一般都在15km以内。而在农村及大区全覆盖时,用WCDMA FDD方式也是合适的,因此TDD和FDD模式是互为补充的。TDD模式是基于在无线信道时域里的周期地重复TDMA帧结构实现的。这个帧结构被再分为几个时隙。在TDD模式下,可以方便地实现上/下行链路间地灵活切换。这一模式的突出的优势是,在上/下行链路间的时隙分配可以被一个灵活的转换点改变,以满足不同的业务要求。这样,运用TD-SCDMA这一技术,通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称业务。合适的TD-SCDMA时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题。
TD-SCDMA的无线传输方案综合了FDMA,TDMA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合,它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线,容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰,并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。基于高度的业务灵活性,TD-SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器(RNC)连接到交换网络,如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。在最终的版本里,计划让TD-SCDMA无线网络与INTERNET直接相连。
TD-SCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的,它运行在不成对的射频频谱上。TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率,可支持速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。
根据ITU的要求和原邮电部的准备,我国于1998年6月底向国际电联提交了我国对IMT2000无线传输技术(RTT)的建议(TD-SCDMA)。2000年5月5日,国际电联正式公布了第三代移动通信标准,我国提交的TD-SCDMA已正式成为ITU第三代移动通信标准IMT 2000建议的一个组成部分。我国自主知识产权的TD-SCDMA、欧洲WCDMA和美国CDMA2000成为3G时代最主流的技术。
TD-SCDMA的发展过程
1998年初,在当时的邮电部科技司的直接领导下,由电信科学技术研究院组织队伍在SCDMA技术的基础上,研究和起草符合IMT-2000要求的我国的TD-SCDMA建议草案。该标准草案以智能天线、同步码分多址、接力切换、时分双工为主要特点,于ITU征集IMT-2000第三代移动通信无线传输技术候选方案的截止日1998年6月30日提交到ITU,从而成为IMT-2000的15个候选方案之一。ITU综合了各评估组的评估结果,在1999年11月赫尔辛基ITU-RTG8/1第18次会议上和2000年5月在伊斯坦布尔的ITU-R全会上,TD-SCDMA被正式接纳为CDMATDD制式的方案之一。CWTS(中国无线通信标准研究组)作为代表中国的区域性标准化组织,从1999年5月加入3GPP以后,经过4个月的充分准备,并与3GPPPCG(项目协调组)、TSG(技术规范组)进行了大量协调工作后,在同年9月向3GPP建议将TD-SCDMA纳入3GPP标准规范的工作内容。1999年12月在法国尼斯的3GPP会议上,我国的提案被3GPPTSGRAN(无线接入网)全会所接受,正式确定将TD-SCDMA纳入到Release 2000(后拆分为R4和R5)的工作计划中,并将TD-SCDMA简称为LCRTDD(低码片速率TDD方案)。经过一年多的时间,经历了几十次工作组会议几百篇提交文稿的讨论,在2001年3月棕榈泉的RAN全会上,随着包含TD-SCDMA标准在内的3GPPR4版本规范的正式发布,TD-SCDMA在3GPP中的融合工作达到了第一个目标。至此,TD-SCDMA不论在形式上还是在实质上,都已在国际上被广大运营商、设备制造商所认可和接受,形成了真正的国际标准。TD-SCDMA标准的现状
自2001年3月3GPPR4发布后,TD-SCDMA标准规范的实质性工作主要在3GPP体系下完成。在R4标准发布之后的两年多时间里,大唐与其他众多的业界运营商、设备制造商一起,又经过无数次会议讨论、邮件组讨论,通过提交的大量文稿,对TD-SCDMA标准规范的物理层处理、高层协议栈消息、网络和接口信令消息、射频指标和参数、一致性测试等部分的内容进行了一次次的修订和完善,使得到目前为止的TD-SCDMAR4规范达到了相当稳定和成熟的程度。 在3GPP的体系框架下,经过融合完善后,由于双工方式的差别,TD-SCDMA的所有技术特点和优势得以在空中接口的物理层体现。物理层技术的差别是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在。在核心网方面,TD-SCDMA与WCDMA采用完全相同的标准规范,包括核心网与无线接入网之间采用相同的Iu接口;在空中接口高层协议栈上,TD-SCDMA与WCDMA二者也完全相同。这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、QoS的保证等,也保证了TD-SCDMA和WCDMA在标准技术的后续发展上保持相当的一致性。 2006年1月20日已经被宣布为中国的国家通信标准.(注:说法不确切。1月20日国家信息产业部规定为行业标准,而非国家的通信标准)
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W-CDMA是一种由3GPP具体制定的,基于GSM MAP核心网,UTRAN(UMTS陆地无线接入网)为无线接口的第三代移动通信系统。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。W-CDMA(宽带码分多址)是一个ITU(国际电信联盟)标准,它是从码分多址(CDMA)演变来的,在官方上被认为是IMT-2000的直接扩展,与现在市场上通常提供的技术相比,它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。WCDMA采用直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)、频分双工(FDD)方式,码片速率为3.84Mcps,载波带宽为5MHz.基于Release 99/ Release 4版本,可在5MHz的带宽内,提供最高384kbps的用户数据传输速率。W-CDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信,速率可达2Mb/s(对于局域网而言)或者384Kb/s(对于宽带网而言)。输入信号先被数字化,然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频,而W-CDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频。

W-CDMA的定位
目前,3G的主流技术有W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA3种。CDMA2000由美国高通公司提出,技术成熟性最高,有着明确的提高频谱利用率的演进路线,但全球漫游能力一般,韩国已经开通了CDMA2000商用网。W-CDMA由欧洲和日本支持,有较高的扩频增益,发展空间较大,全球漫游能力最强,但技术成熟性一般,在日本已经投入商用。


W-CDMA的特点概要
W-CDMA由ETSI NTT DoCoMo作为无线介面为他们的3G网路FOMA开发。后来NTTDocomo提交给ITU一个详细规范作为一个象IMT-2000一样作为一个候选的国际3G标准。国际电信联盟(ITU) 最终接受W-CDMA作为IMT-2000家族3G标准的一部分。后来W-CDMA被选作UMTS的无线介面,作为继承GSM的3G技术或者方案。误解尽管名字跟CDMA很相近,但是W-CDMA跟CDMA关系不大。多大多小要看不同人的立足点。在行动电话领域,术语 CDMA 可以代指码分多址扩频复用技术,也可以指美国高通(Qualcomm)开发的包括IS-95/CDMA1X和CDMA2000(IS-2000)的CDMA标准族。


W-CDMA和CDMA的差异
The在Qualcomm为IS-95协议使用它之前,CDMA复用技术已经存在很长时间,然而此协议被广泛的叫做CDMA是因为他具有像CDMA复用方法那样通过相同的频段共用多个连接的原理特性,以区别其他的复用方案(例如GSM的 TDMA)。W-CDMA 也使用CDMA的复用技术而且它跟Qualcomm的标准也很相似。但是W-CDMA不仅仅是复用标准。它是一个详细的定义行动电话怎样跟基站通讯,信号怎样调制,数据帧怎么构建等的完整的规范集。

4.1.尽管名字跟CDMA很相近,但是W-CDMA跟CDMA关系不大。多大多小要看不同人的立足点。

4.2.在行动电话领域,术语CDMA可以代指码分多址扩频复用技术,也可以指美国高通(Qualcomm)开发的包括IS-95/CDMA1X和CDMA2000(IS-2000)的CDMA标准族。

4.3.The 在Qualcomm为IS-95协议使用它之前,CDMA复用技术已经存在很长时间,然而此协议被广泛的叫做""CDMA""是因为他具有像CDMA复用方法那样通过相同的频段共用多个连接的原理特性,以区别其他的复用方案(例如GSM的 TDMA)。

4.4.W-CDMA 也使用CDMA的复用技术而且它跟Qualcomm的标准也很相似。但是W-CDMA不仅仅是复用标准。它是一个详细的定义行动电话怎样跟基站通讯,信号怎样调制,数据帧怎么构建等的完整的规范集。

W-CDMA发展简史
1.2001年,日本NTT DoCoMo公司的FOMA是世界上第一个商业运营W-CDMA服务。 FOMA不相容UMTS。

2.J-Phone 日本电话(现沃达丰)已经继推出基於W-CDMA服务后,声称“沃达丰全球标准”相容UMTS (尽管2004年时还有争议)。

3.2003年初,和记黄埔 逐步在全球运营他们的UMTS网路(简称3)。

4.大多数欧洲GSM运营商计划未来某个时间推出UMTS服务,尽管有几个已经把此服务提到日程上来,有一些甚至从2003年底就开始运营UMTS网路。

5.沃达丰于2004年2月在欧洲多个UMTS网路投入运行。沃达丰还打算在其他国家(包括澳大利亚及新西兰)建设UMTS网路。

6.TeliaSonera於2004年10月13日开始在芬兰提供384kbps速率的W-CDMA服务。服务只是在主要城市可用。通讯费率大约2美元每兆位元组。新闻稿

7.AT&T 无线 (现属于Cingular Wireless) 在一些城市开通了UMTS。尽管因为公司兼并使得网路建设进度被延迟,但Cingular已宣布计划在2005年与HSDPA一起部署W-CDMA。
WCDMA的空时处理技术6.WCDMA的空时处理技术

  空时处理技术通过在空间和时间上联合进行信号处理可以非常有效地改善系统特性。随着第三代移动通信系统对空中接口标准的支持以及软件无线电的发展,空时处理技术必将融入自适应调制解调器中,从而达到优化系统设计的目的。采用空时处理的方法,系统的发送端或接收端使用多个天线,同时在空间和时间上处理信号,它所达到的效果是仅靠单个天线的单时间处理方法所不能实现的:可以在一个给定BER质量门限下,增加用户数;在小区给定的用户数下,改善BER特性;可以更有效地利用信号的发射功率等等。

  1 空时处理方法

  在单用户的情况下,空时处理方法的分类如图1所示。图1

  由于移动台一般不适于用多天线接收,在基站采用多个天线进行发射分集,可以使移动台的接收效果和移动台用多个接收天线时的效果相比拟,所以本文主要围绕基站的空时处理技术展开讨论。

  2 波束成形技术

  波束成形技术(Beamforming,BF)可分为自适应波束成形、固定波束和切换波束成形技术。固定波束即天线的方向图是固定的,把IS-95中的3个120°扇区分割即为固定波束。切换波束是对固定波束的扩展,将每个120°的扇区再分为多个更小的分区,每个分区有一固定波束,当用户在一扇区内移动时,切换波束机制可自动将波束切换到包含最强信号的分区,但切换波束机制的致命弱点是不能区分理想信号和干扰信号。自适应波束成形器可依据用户信号在空间传播的不同路径,最佳地形成方向图,在不同到达方向上给予不同的天线增益,实时地形成窄波束对准用户信号,而在其他方向尽量压低旁瓣,采用指向性接收,从而提高系统的容量。由于移动台的移动性以及散射环境,基站接收到的信号的到达方向是时变的,使用自适应波束成形器可以将频率相近但空间可分离的信号分离开,并跟踪这些信号,调整天线阵的加权值,使天线阵的波束指向理想信号的方向。

  自适应波束成形的关键技术是如何较精确地获得信道参数呢?对于上行链路,根据形成波束所用的信息可以将波束成形技术分成以下3类。

  (1)基于空间结构的BF

  基于空间结构的BF如基于输入信号到达方向的BF(DOB),包括3类:基于最大信干噪比(SINR)的BF;基于最大似然(ML)准则的BF;基于最小均方误差(MMSE)准则的BF。多址干扰的抑制依赖于信号的到达方向(DOA),所以DOB中的一个重要部分是信号的DOA估计。DOA估计方法有离散付里叶变换、MVDR(Minimum Variance Distortionless Response)估计器、线性预测、最大包络法(MEM)、ML滤波器以及可变特征结构的方法,其中包括MUSIC(Multiple Signal Classification)和ESPRIT法(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique)。

  (2)基于训练序列的BF

  基于训练序列的BF即时间参考BF(TRB),适用于多径丰富且信道特性连续变化的环境,根据算法可以分为块自适应算法(BAA)和采样自适应算法(SAA)两类。BAA算法包括特征滤波器(EF)法、Stanford法、最大比合并(MRC)法和第一维纳滤波器解(FWFS)、第二维纳滤波器解(SWFS)。SAA算法包括最小均方(LMS)算法、归一最小均方(NLMS)算法、递归最小平方(RLS)算法和共轭梯度法(CGM)。TRB技术要求同步精确,当时延扩展小时可以得到较好的性能。

  (3)基于信号结构的BF(SSBF)

  基于信号结构的BF(SSBF)即利用接收信号的时间或空间结构和特性来构造BF,可利用SSBF需要存储例如恒包络调制信号的恒模(CM)特性、信号的周期平稳性或数字调制信号的FA(Finite Alphabet)特性等知识,这种BF方法可以应用于不同的传播条件,但需要考虑收敛性和捕获问题。

  对于下行链路而言,不同的复用方式可采用不同的解决方法:TDD方式,由于上下行链路采用相同的频率,在保证信道参数在相邻的上下行数据帧中几乎没有变化的情况下可以直接利用上行估计得到的信道参数,但这只适用于慢速移动的系统;FDD方式,由于上下行链路的频率间隔一般都大于相关带宽,因此上下行的瞬时信道几乎是不相关的,此时采用反馈信道是最好的方法。

  需要强调的一点是发送机的波束成形技术和接收机的波束成形技术是截然不同的,接收波束成形可在每个接收机独立实现而不会影响其他链路,而发送波束成形会改变对其他所有接收机的干扰,所以要在整个网络内部联合使用发送波束成形技术。

  3 接收分集

  由于CDMA系统通常有较多的多址干扰分量,而天线阵可以去除M-1个(M为天线数)干扰的特性并不能明显地改善接收机 的SINR,所以在一般情况下,更好的方法是利用接收分集的方法,估计接收信号的形式,并确定匹配滤波器的加权系数。接收分集技术中的分集天线其实是空间域内的分集合并器,而不是BF。对于宽带CDMA信号,信号带宽一般大于信道相干带宽,所以在时间域采用RAKE接收机,将信号在空间/时间上利用各种合并准则进行合并,这就是所谓的2D-RAKE接收机。一般的合并方式有:选择合并(SC)即选择具有最大信号功率的多径;最大比合并(MRC)即每一路有一加权,根据各支路信噪比(SNR)来分配加权的权重,SNR大的支路权重大,SNR小的支路权重小。当每个分离多径上的干扰不相关时,MRC方法可使合并信号的SINR最大;等增益合并(EGC)即选择每一路的加权值都相等;Wiener滤波(OPT)即无论多径之间的干扰是否相关,均可抑制干扰并使合并器输出端的SINR最大,因此Wiener滤波的方法要好于最大比合并法,又称为优化合并。

  在空间和时间上利用不同的合并准则可以对系统起到不同的改善效果,理论证明,在理想功率控制和理想信道估计的条件下,空时联合域优化合并方式对系统性能的改善最好。

  4 发送分集技术

  当发送方不能获得信道参数时,空时发送分集可改善前向链路性能,这种机制是将发送天线的空间分集转化为接收机可以利用的其他形式的分集,如延迟发送分集和空时编码技术。空时编码技术是同时从空间和时间域考虑设计码字,它的基本原理是在多个天线上同时发送信息比特流所产生的向量,利用发送天线所发送序列的正交性,用两个发送天线、一个接收天线所获得的分集增益与一个发送天线、两个接收天线的MRC接收机的一样。

  根据是否需要从接收机到发射机的反馈电路,发送分集技术可以分为开环和闭环两种类型,前者发射机不需要任何信道方面的知识。开环发送分集方式有空时发送分集(STTD)、正交发送分集(OTD)、时间切换发送分集(TSTD)、延迟发送分集(DTD)以及分层的空时处理和空时栅格编码;闭环发送分集方式有选择发送分集(STD)。发送分集各方式具体如下。

  (1)正交发送分集(OTD)

  经过编码和交织后的数据分成两个不同的子流在两个不同的天线上同时发送。为保证正交性,这两个子流所用的Walsh码是不同的。

  (2)时间切换发送分集(TSTD)

  在某一时刻每个用户只使用一个天线,使用伪随机码机制在两个天线之间切换。

  (3)选择发送分集(STD)

  由于在TSTD方式中,瞬时使用的发送天线并不一定能在接收端得到最大的信噪比,所以使用一个反馈电路来选择能提供使接收端得到最大信噪比的天线。

  (4)空时发送分集(STTD)

  空时发送分集是按如图2所示的方法将数据编码之后在两个天线上发送出去。

  (5)延迟发送分集(DTD)

  用多个天线在不同时刻发送同一原始数据信号的多个复本,人为地产生多径。

  (6)分层空时结构(Bell LAyered Space-Time architecture,BLAST)

  首先将原始信息比特分解成n个并行的数据流(称为层),送入不同的编码器,再将编码器的输出调制以后使用相同的Walsh码通过不同的天线发送出去。接收机侧使用一个BF(迫零或MMSE准则)来分离不同的编码数据流,然后将数据送入不同的解码器,解码器的输出再重新组合建立原始的信息比特流。由于在波束成形处理中,MMSE和迫零方法都没有充分利用接收机天线阵的分集潜力,所以提出了改进方案将接收处理也进行分级。即首先使用ViterbiMLSE算法译出最强的信号,然后将该强信号从接收的天线信号中去除后再检测第二强的信号,如此反复直到检测出最弱的信号。

  该机制中,层到天线的映射并不是固定的,而是每np个码符号之后周期性地改变,如图3所示。这种映射关系保证了这些数据流最大可能地在不同的天线上被发送出去。

  (7)空时栅格编码

  根据秩准则和行列式准则设计码字,使设计出的码字得到最大分集增益和编码增益。以四进制相移键控(QPSK)四状态空时栅格编码为例,假定使用两根天线发射,则星座图和格形如图4所示。

  最右边的元素编号S1S2的涵义是:从第一根天线发射出去的字符为S1,从第二根天线发射的字符为S2。

历史概要
历史上,欧洲电信标准委员会 (ETSI) 在 GSM 之后就开始研究其 3G 标准,其中有几种备选方案是基于直接序列扩频分码多工的,而日本的第三代研究也是使用宽带码分多址技术的,其后,以二者为主导进行融合,在3GPP组织中发展成了第三代移动通信系统UMTS,并提交给国际电信联盟(ITU)。
国际电信联盟最终接受WCDMA作为IMT-2000 3G标准的一部分。


误解
名字跟CDMA很相近,同时WCDMA跟CDMA关系也很微妙。两者都基于码分多址技术,都使用了美国高通(Qualcomm)的部分专利技术。一般认为WCDMA的提出是部分厂商为了绕开专利陷阱而开发的,其方案已经尽可能地避开高通专利。

在移动电话领域,术语 CDMA 可以代指码分多址扩频复用技术,也可以指美国高通(Qualcomm)开发的包括IS-95/CDMA1X和CDMA2000(IS-2000)的CDMA标准族。

在Qualcomm为IS-95协议使用它之前,CDMA复用技术已经存在了很长时间。然而,由于采用CDMA复用方法是IS-95协议区别于当时的GSM(采用TDMA)等其它协议的主要特征,现在通常将该协议也称为CDMA。
WCDMA 也使用CDMA的复用技术而且它跟Qualcomm的标准也很相似。但是WCDMA不仅仅是复用标准。它是一个详细的定义移动电话怎样跟基站通讯,信号怎样调制,数据帧怎么构建等的完整的规范集。

总之:
术语CDMA在移动通讯领域通常特指Qualcomm开发的CDMA标准族。它们定义了一组移动通讯协议。
CDMA作为复用技术,既用于WCDMA空中接口协议,也用于Qualcomm的CDMA协议。
WCDMA专指在IMT-2000中定义的移动电话协议。
WCDMA协议与Qualcomm开发的CDMA无关。
CDMA标准族(IS-95/CDMA One和CDMA2000)不兼容WCDMA标准族。

当前状况2001年,日本NTT DoCoMo公司的FOMA是世界上第一个商业运营WCDMA服务。 FOMA不兼容UMTS。
J-Phone 日本电话(现软件银行)已经继推出基于WCDMA服务后,声称“沃达丰全球标准”兼容UMTS (尽管2004年时还有争议)。

2003年初,和记黄埔 逐步在全球运营他们的UMTS网络(简称3)。

大多数欧洲GSM运营商计划未来某个时间推出UMTS服务,尽管有几个已经把此服务提到日程上来,有一些甚至从2003年底就开始运营UMTS网络。

沃达丰于2004年2月在欧洲多个UMTS网络投入运行。沃达丰还打算在其他国家(包括澳大利亚及新西兰)建设UMTS网络。

AT&T 无线 (现属于Cingular Wireless) 在一些城市开通了UMTS。尽管因为公司兼并使得网络建设进度被延迟,但Cingular已宣布计划在2005年与HSDPA一起部署WCDMA。

TeliaSonera于2004年10月13日开始在芬兰提供384kbps速率的WCDMA服务。服务只是在主要城市可用。通讯费率大约2美元每兆字节。

产品认证

GCF (Global Certification Forum):现时是世界主要的2G及3G认证机构。
PTCRB: 在北美为GSM移动设备(ME)类型认证提供框架。

技术
WCDMA可以使用非成对或者成对频段,虽然所有当前WCDMA设备(例如FOMA and UMTS)使用两个5MHz频段,一个用于上行一个用于下行。更多信息请参看扩频。

与其他标准比较

最初CDMA2000计划使用多个1.25MHz载波,但后来放弃了,而WCDMA则使用单一5MHz带宽载波。
在ITU的IMT-2000标准中,WCDMA被看作CDMA直接序列扩频,而CDMA2000被称作"多载波CDMA"。
WCDMA 标准族(例如FOMA、UMTS)与CDMA标准族(例如IS-95和CDMA2000)不一致。