《3G业务及相关技术》教学大纲

课程名称：	3G业务及相关技术
课程编号：	420418
适用专业：	网络工程
课程类别：	专业任选课
课程学分：	2
总学时：	36
其中：理论学时	28
实验学时	8
先修课程：	计算机网络、C语言程序设计、计算机网络工程

一、课程性质、目的与任务

3G指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)，第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、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。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节／每秒)、384kbps(千字节／每秒)以及144kbps的传输速度。

本课程系统地介绍3G业务的发展现状、关键技术以及未来的发展趋势，并对2G业务的发展情况和技术特点也进行了比较详细的介绍，覆盖了3G系统整体架构和相关知识点，包括基础原理、终端、无线接入网、核心网、业务、组网、优化与规划等方面，以便学生能在立足于现有技术的基础之上对3G业务的开发和部署有更深入的理解。

本通过本课程的学习，要求学生达到:

1．熟练掌握3G业务及相关技术的基本概念、基本原理及设备管理。

2．掌握移动通信发展的历史，无线传播环境的基本传播机制及信道模型，WCDMA的无线接入网系统结构，WCDMA系统空中接口的物理层关键技术，WCDMA的物理层处理流程，WCDMA系统的空中接口协议，UTRA TDD和WCDMA系统的演进和发展。

3．学生在学习完本课程后，使学生能够对3G业务及相关技术有一个比较系统、全面的了解；应达到学生能在立足于现有技术的基础之上对3G业务的开发和部署有更深入的理解。

二、课程教学基本内容与要求

第1章 概述

（一）基本教学内容

1.1 第一代模拟蜂窝移动通信系统

1.2 第二代数字蜂窝移动通信系统

1.2.1 GSM

1.2.2 CDMA

1.2.3 中国的情况

1.3 第三代移动通信系统

1.3.1 第三代移动通信系统的提出

1.3.1.1 WCDMA的发展

1.3.1.2 CDMA2000的发展

1.3.1.3 我国第三代移动通信系统的研究

1.3.2 三种主要的IMT-2000无线传输方案的比较

1.3.2.1 WCDMA技术

1.3.2.2 CDMA2000技术

1.3.2.3 TD-SCDMA技术

1.3.3 IMT-2000频谱的划分

1.3.4 WCDMA标准的演进

1.3.4.1 R99版本

1.3.4.2 从R99向R4网络的演进

1.3.4.3 从R4向R5网络的演进

1.3.4.4 R6版本

1.3.4.5 R7版本的现状

1.4 第三代移动通信系统的演进

（二）基本要求

教学目的：理解3G发展现状；3G的发展趋势；3G业务成功要素。

教学重点：3G业务的分类和技术。

教学难点：3G业务的分类和技术。

第2章 无线传播环境和信道特征

（一）基本教学内容

2.1 移动无线电波传播环境

2.1.1 基本传播机制(反射、绕射、散射)

2.1.2 大尺度衰落

2.1.3 小尺度衰落

2.1.3.1 多径衰落对数字通信系统性能的影响

2.1.3.2 移动通信信道的常见衰落分布

2.1.3.3 衰落信道的分类

2.1.4 AWGN

2.2 信道测量和建模

2.2.1 大尺度路径损耗模型

2.2.1.1 室外传播模型

2.2.1.2 室内传播模型

2.2.2 小尺度传播模型

2.2.2.1 双线Rayleigh衰落模型

2.2.2.2 MIMO信道模型

2.2.2.3 SCM信道模型

（二）基本要求

教学目的：理解移动无线电波传播环境，掌握信道测量和建模。

教学重点：移动无线电波传播环境。

教学难点：信道测量和建模。

第3章 WCDMA无线接入网

（一）基本教学内容

3.1 IMT-2000无线接入网概述

3.1.1 IMT-2000标准家族

3.1.2 网络的兼容与演进

3.2 WCDMA无线接入网系统

3.2.1 UMTS系统结构

3.2.2 UTRAN体系结构

3.2.2.1 RNC

3.2.2.2 UTRAN的通用协议模型

3.2.2.3 UTRAN功能概要

3.3 Iub接口

3.3.1 Iub接口协议

3.3.2 Iub接口功能

3.3.3 无线网络层控制平面的应用部分

3.3.4 无线网络层用户平面协议

3.4 Iur接口

3.4.1 Iur接口协议

3.4.2 Iur接口功能

3.4.3 无线网络层控制平面协议

3.4.4 无线网络层用户平面协议

3.5 Iu接口

3.5.1 Iu接口协议

3.5.2 无线网络层控制平面协议

3.5.3 无线网络层用户平面协议

3.5.4 服务区广播协议

（二）基本要求

教学目的：了解IMT-2000、WCDMA无线接入网，理解 Iub接口、 Iur接口 、Iu接口。

教学重点： Iub接口、Iur接口、Iu接口。

教学难点： Iub接口、Iur接口、Iu接口。

第4章 WCDMA物理层技术导论

（一）基本教学内容

4.1 WCDMA的参数

4.2 扩频和加扰原理

4.2.1 扩频码和扰码的数学性质

4.2.2 扩频、解扩的基本原理

4.2.3 WCDMA系统中扩频与扰码

4.3 RAKE接收机和多用户接收机原理

4.3.1 RAKE接收机

4.3.2 多用户接收机

4.4 空时码

4.4.1 分集效应

4.4.2 空时分组码(Alamouti方案)

4.4.3 空时格码

4.4.4 分层空时码

（二）基本要求

教学目的：了解 WCDMA的参数，理解扩频和加扰原理、RAKE接收机和多用户接收机原理，掌握空时码。

教学重点：扩频和加扰原理、RAKE接收机和多用户接收机原理。

教学难点： 空时码。

第5章 WCDMA的物理层(FDD)

（一）基本教学内容

5.1 传输信道到物理信道的映射

5.1.1 传输信道

5.1.2 物理信道的帧结构

5.1.3 传输信道到物理信道的映射

5.2 调制、扩频和加扰

5.2.1 调制

5.2.2 WCDMA系统扰码的实现方法

5.2.3 物理信道的扩频与加扰过程

5.2.4 发射机特性

5.3 信道编码和复用

5.3.1 有关传输格式的参数的介绍

5.3.2 传输信道的一般编码和复用

5.3.3 传输格式检测

5.3.4 3G系统可承载的业务

5.3.5 业务复用过程示例

5.4 物理层信令

5.4.1 上行物理层信令

5.4.2 下行物理层信令

5.5 物理层相关进程

5.5.1 小区搜索进程

5.5.2 随机接入进程

5.5.3 发送分集过程

5.5.4 功率控制过程

5.5.5 切换测量过程

5.5.6 压缩模式的测量过程

（二）基本要求

教学目的：了解信道编码和复用，理解 传输信道到物理信道的映射、物理层信令、物理层相关进程。

教学重点：物理层信令、物理层相关进程。

教学难点：物理层信令、物理层相关进程。

第6章 WCDMA无线接口协议

（一）基本教学内容

6.1 Uu接口协议结构模型

6.2 物理层协议

6.3 数据链路层协议

6.3.1 媒体接入控制协议

6.3.2 无线链路控制协议

6.3.3 分组数据会聚协议

6.3.4 广播/多播控制协议

6.3.5 数据链路层的数据流

6.4 网络层协议

6.4.1 网络层的业务

6.4.2 无线资源控制协议

6.4.3 控制平面RRC与低层之间的相互作用

（二）基本要求

教学目的：了解Uu接口协议结构模型，理解 物理层协议、数据链路层协议、 网络层协议。

教学重点：物理层协议、数据链路层协议、 网络层协议。

教学难点：物理层协议、数据链路层协议、 网络层协议。

第7章 WCDMA TDD介绍

（一）基本教学内容

7.1 TDD简介

7.2 物理层

7.2.1 WCDMA TDD的物理信道

7.2.2 WCDMA TDD的信道编码和复用

7.2.3 WCDMA TDD的扩频和调制

7.3 TDD和FDD共存的干扰分析

（二）基本要求

教学目的：了解WCDMA TDD、TDD和FDD共存的干扰分析，理解 WCDMA TDD的物理信道、信道编码和复用、 扩频和调制。

教学重点：扩频和调制。

教学难点：扩频和调制、TDD和FDD共存的干扰分析。

第8章 WCDMA的演进和发展

（一）基本教学内容

8.1 HSDPA

8.1.1 HSDPA的物理层结构

8.1.2 HSDPA的关键技术

8.1.3 HSDPA的移动性

8.2 HSUPA技术

8.3 MIMO技术

8.4 LTE

8.4.1 LTE概念的提出

8.4.2 LTE的发展时间表

8.4.3 LTE的关键技术

8.4.4 LTE主要技术提案介绍

（二）基本要求

教学目的：了解HSDPA的物理层结构、 LTE，理解 HSDPA的关键技术、HSUPA技术、MIMO技术 、LTE的关键技术。

教学重点：HSDPA的关键技术、HSUPA技术、MIMO技术、LTE的关键技术。

教学难点：HSDPA的关键技术、HSUPA技术、MIMO技术、LTE的关键技术。

三、课程各章节学时分配

四、本课程课外学习与修学指导

由于该课程涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理，内容复杂，难度较大，所以要学好本课程，必须做到理论与实践紧密结合，才能达到较好的学习效果。要学好本课程还需要较好的网络编程能力，要学会在虚拟环境中去实践，要求学生多参阅相关书籍，多做练习，掌握基本原理及其实现过程。

五、本课程考核方式及成绩评定标准

考核方式：闭卷考试

成绩评定方法：本课程的考核是平时成绩、实验成绩和期终考试成绩相结合。具体比例为：上课出勤、作业占10%，实验占20%，期末考试成绩占70%。

其中期未考试总分100分，基础题占40%，中等难度题占40%，较难题占20%。考试题型主要有：选择题、填空题、判断题、专业缩词题、简答题、计算题、叙述题、分析题、综合应用题等。

六、教材及参考书

教材：李亦农.3G业务及相关技术,人民邮电出版社,2007

主要参考书：

1. 张建华，王莹.WCDMA无线网络技术/信息产业部3G移动通信培训指定教材,人民邮电出版社,2007.

2. 韩斌杰，杜新颜，张建斌.GSM原理及其网络优化(第2版)，机械工业出版社，2009.

大纲撰写人：贺文华

大纲审阅人：彭智朝

教学副主任：易叶青

编写日期：2012年6月