TD-SCDMA技术基础

zjb1200

TD-SCDMA初级培训教材
TD－SCDMA技术基础介绍











版本1.0
2015-08-22






目  录
第1章 TD-SCDMA基础知识与技术发展        1-3
1.1 概述        1-3
1.1.1 3G移动通信的概念        1-3
1.1.2 为什么要发展第三代移动通信        1-4
1.2 第三代移动通信系统标准介绍        1-6
1.2.1 3G无线技术标准化        1-6
1.2.2 第三代的核心网络        1-9
1.2.3 IMT-2000的频谱分配        1-15
1.2.4 第二代向第三代移动通信系统演进        1-16
1.3 TD-SCDMA的关键技术        1-21
1.3.1 智能天线        1-21
1.3.2 联合检测        1-24
1.3.3 同步CDMA        1-28
1.3.4 接力切换        1-29
1.3.5 动态信道分配        1-36
1.4 TD-SCDMA产品研发状况介绍        1-37
1.4.1 国内外3G研发现状—WCDMA        1-37
1.4.2 国内外3G研发现状—CDMA2000        1-40
1.4.3 国内外3G研发现状—TD-SCDMA        1-41
1.4.4 全球GSM运营商的3G选择        1-41
1.5 中兴公司 TD-SCDMA产品研发现状        1-46
1.5.1 MTNET测试总体情况        1-46
1.5.2 与运营商的技术合作和外场试验网测试        1-47
1.6 附录1（3GPP技术规范目录）        1-47
第2章 TD物理层协议介绍        2-1
2.1 TD-SCDMA物理层概述        2-1
2.1.1 多址接入方案        2-1
2.1.2 信道编码方案        2-1
2.1.3 调制和扩频方案        2-1
2.1.4 物理层过程        2-1
2.2 TD-SCDMA物理信道及传输信道        2-2
2.2.1 物理信道        2-2
2.2.2 帧结构        2-2
2.2.3 时隙结构        2-3
2.2.4 传输信道到物理信道的映射        2-5
2.2.5 TD-SCDMA信道编码及复用        2-9
2.2.6 层1控制信息的编码        2-22
2.2.7 信道编码和复用举例        2-31
2.3 TD-SCDMA扩频与调制        2-36
2.3.1 数据调制        2-37
2.3.2 扩频调制        2-38
2.3.3 同步码的产生        2-40
2.3.4 码分配        2-41
2.4 TD-SCDMA物理层过程        2-41
2.4.1 基站间的同步技术        2-41
2.4.2 发射功率控制        2-42
2.4.3 上行同步        2-44
2.4.4 小区搜索过程        2-46
2.4.5 随机接入过程        2-46
2.4.6 下行发射分集        2-48
第3章 TD-SCDMA系统中的关键技术        3-1
3.1 智能天线        3-1
3.1.1 概述        3-1
3.1.2 基本原理        3-1
3.1.3 智能天线的主要功能及所应考虑的问题        3-3
3.2 联合检测        3-6
3.3 同步CDMA        3-10
3.4 接力切换        3-11
3.5 动态信道分配        3-17

第1章 TD-SCDMA基础知识与技术发展

           本章主要介绍3G的基本概念和TD-SCDMA标准的演进过程

           通过本章学习，了解3G的基本概念和TD-SCDMA标准的演进过程

           TD-SCDMA的技术特点与WCDMA和CDMA2000有什么差异？
概述
1.1.1 3G移动通信的概念
移动通信的发展始于20世纪20年代在军事及某些特殊领域的使用，40年代才逐步向民用扩展，而最近10多年来才是移动通信真正蓬勃发展的时期，其发展过程大致可分为三个阶段：
第一代模拟移动通信系统始于80年代，到90年代出现了第二代数字移动通信系统（2G）。第二代移动通信系统包括GSM、IS95等多个标准，其应用以话音业务为主，主要提供低速率以电路型为主的数据业务。第三代移动通信技术（3G，Third Generation）的理论研究、技术开发和标准制定工作起始于80年代中期，国际电信联盟（ITU）从1985年开始研究未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS），后更名为国际移动通信2000（IMT2000）。欧洲电信标准协会（ETSI）从1987年开始对此进行研究，并将该系统称为通用移动通信系统（UMTS）。
目前，第三代移动通信系统的框架已确定，将以卫星移动通信网与地面移动通信网相结合，形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区不同密度用户的通信需求，支持话音、数据和多媒体业务，实现人类个人通信的理想。ITU对第三代陆地移动通信系统的基本要求是：
        业务数据速率：
        室内：2Mbps；
        手持机：384kbps；
        高速移动：FDD方式  144kbps，移动速度达到500km/h；
TDD方式  144kbps，移动速度达到120km/h；
        业务质量：数据业务的误码率不超过10-3或10-6（根据具体业务要求），并可提供高速数据、低速图象、电视图象等数据传输业务；
        兼容性：具有全球范围设计的高度兼容性，IMT2000业务应与固定网络业务，无线接口具有高度的兼容性；
        全球无缝覆盖：移动终端可以连接地面网和卫星网，使用方便；
        移动终端：体积小、重量轻、具有全球漫游功能；
        频率范围：1992年WRC-92确定了IMT2000的核心频段，上行频段  1885~2025MHz；下行频段  2110~2200MHz（共230MHz），其中1980~2010MHz和2170~2200MHz用于卫星移动通信业务。2000年5月WRC通过了IMT2000的扩展频谱规划（806~969MHz，1710~1885MHz，2500~2690MHz）。
1999年11月召开的国际电联芬兰会议确定了第三代移动通信无线接口技术标准，并于2000年5月举行的ITU-R 2000年全会上最终批准通过，此标准包括码分多址（CDMA）和时分多址（TDMA）两大类五种技术。它们分别是：WCDMA、CDMA2000、CDMA TDD、UWC-136和EP-DECT。其中，前三种基于CDMA技术的为目前所公认的主流技术，它又分成频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两种方式。TD-SCDMA属CDMA TDD技术。
WCDMA最早由欧洲和日本提出，其核心网基于演进的GSM/GPRS网络技术，空中接口采用直接序列扩频的宽带CDMA。目前，这种方式得到欧洲、北美、亚太地区各GSM运营商和日本、韩国多数运营商的广泛支持，是第三代移动通信中最具竞争力的技术之一。3GPP WCDMA技术的标准化工作十分规范，目前全球3GPP R99标准的商用化程度最高，全球绝大多数3G试验系统和设备研发都基于该技术标准规范。今后3GPP R99的发展方向将是基于全IP方式的的网络架构，并将演进为R4、R5两个阶段的序列标准。2001年3月的第一个R4版本初步确定了未来发展的框架，部分功能进一步增强，并启动部分全IP演进内容。R5为全IP方式的第一个版本，其核心网的传输、控制和业务分离，IP化将从核心网（CN）逐步延伸到无线接入部分（RAN）和终端（UE）。
CDMA2000由北美最早提出，其核心网采用演进的IS-95 CDMA核心网（ANSI-41），能与现有的IS-95 CDMA向后兼容。CDMA技术得到IS-95 CDMA运营商的支持，主要分布在北美和亚太地区。其无线单载波CDMA2000 1x采用与IS-95相同的带宽，容量提高了一倍，第一阶段支持144kbps业务速率，第二阶段支持614kbps，3GPP2已完成这部分的标准化工作。目前增强型单载波CDMA2000 1x EV在技术发展中较受重视，极具商用潜力。
CDMA TDD包括欧洲的UTRAN TDD和我国提出的TD-SCDMA技术。在IMT2000中，TDD拥有自己独立的频谱（1785~1805MHz），并部分采用了智能天线或上行同步技术，适合高密度低速接入、小范围覆盖、不对称数据传输。2001年3月，3GPP通过R4版本，由我国大唐电信提出的TD-SCDMA被接纳为正式标准。
我国提出的TD-SCDMA标准在技术上有着巨大的优势，这些优势简单说就是，第一，TD-SCDMA有最高的频谱利用率。因为我国标准是一种时分双工（TDD）的移动通信系统，只用一段频率就可完成通信的收信和发信，而WCDMA和cdma2000采用的都是频分双工（FDD）的移动通信系统，需要两段不同的频率才能完成通信的收信和发信。第二，TD-SCDMA采用了世界领先的智能天线技术。基站天线可以自动追踪用户手机的方向，使通信效率更高，干扰更少，设备成本更低。另一方面，我国政府和运营商给予我国提出的3G标准以巨大的支持，同时，大唐集团也采取了广泛的联合策略，他们与西门子公司结成战略联盟，发挥双方各自的技术优势，使这一起步较晚的标准得到了广泛的支持。同时，为了与世界融合，大唐集团也在标准上做出了一定的让步，如修改了一些技术参数等等。
1.1.2 为什么要发展第三代移动通信
第一代移动通信是最早在世界上使用的模拟制式的移动通信，包括在我国80年代开始投入使用的最早的移动电话，其手机体积很大，重量也很大，就是当时人们所说的“大哥大”。这种移动电话的缺点除了手机的体积较大以外，其频率利用率，也就是资源利用率很低，支持的用户数量十分有限，通信的保密程度也很低。此外，当时，世界上有许多种移动通信的制式，相互之间不能够兼容，给移动手机的漫游使用带来很大的麻烦。
针对这一情况，世界上移动通信技术领先的欧美等国开始研究开发第二代移动通信系统，即数字移动通信系统。最早推出第二代移动通信系统的是欧洲研制的GSM系统（全球移动通信系统），也就是我们现在使用较多的由中国移动通信集团提供服务的139至135号码的手机，以及中国联通公司提供服务的130、131号码的手机。
后来，世界上还有其它一些第二代移动通信系统推出，其中影响最大的就是由美国高通公司研制的CDMA（码分多址）移动通信系统，这种系统问世的时间晚于欧洲开发的GSM系统，主要在美国和韩国使用。目前，中国联通公司也已经采用了这一系统，即联通的133号码的手机服务。
从技术上看，以上两种第二代移动通信系统的性能基本处于同一水平。这种性能包括频率利用率、容量等等。从原理上说，CDMA是按照不同的“编码”将不同的信号发送到不同的手机用户手中，而GSM采用的是时分多址技术，即不同的用户使用不连续有固定间隔的不同时间发送信号，这种很短的时间间隔，技术上称为“时隙”。
第二代移动通信系统在世界发展十分迅速，现在总的用户数量已经超过10亿。但是，第二代移动通信系统也有弱点，这些弱点包括数据功能很低，不能支持多媒体业务。如使用GSM手机上网，理论上只能达到9.6k的上网速度，而普通的电话拨号上网速度可以达到56k，随着人们在这方面的需求日益增加，第二代移动通信系统将不能满足人们的需求。此外，世界上不同的第二代移动通信系统彼此间不能兼容，使用的频率也不一样，因此，全球漫游比较困难。
在这种情况下，人们希望有功能更强大的第三代移动通信系统（3G）来解决这些问题。世界第三代移动通信的概念最早是由ITU（国际电信联盟）在1985年提出，当时称之为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS），1996年，ITU将FPLMTS更名为IMT2000（国际移动通信2000），意思是，系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbps，预期在2000年左右实现商用（目前，由于市场培育、技术成熟度等原因全球3G进程被推迟）。1997年，ITU开始向全球征集第三代移动通信技术标准的备选提案，最后的截止日期是1998年6月30日。中国作为发展中国家，深深感到在第一、二代移动通信发展中所处的被动地位，早在90年代初，就已经开始跟踪第三代移动通信系统了。我国的大唐电信科技产业集团拥有一项领先世界的无线接入技术SCDMA（同步码分多址），大唐电信的科学家在这一技术的基础上，经国家主管部门批准，代表我国在提案截止的最后一天，1998年6月30日向ITU提交了我国的第三代移动通信标准提案——TD-SCDMA。经过艰苦的努力，1999年11月3日是在芬兰赫尔辛基举行的国际电联TG8/1组第18次会议上， TD-SCDMA的标准提案被写进了ITU第三代移动通信无线接口技术规范的建议中。2000年5月5日，在土耳其召开的ITU世界无线大会上，TD-SCDMA被ITU正式批准为国际标准，与欧洲和日本提出的WCDMA以及由美国提出的 cdma2000 标准同列三大标准的行列。2001年3月16日，TD-SCDMA在美国加州召开的3GPP（第三代合作伙伴组织）全会上，又被3GPP组织正式接纳，这标志着TD-SCDMA不仅被ITU所接纳，也被世界主要的运营商和制造商所承认，成为全球第三代移动通信网络建设的选择方案之一。
目前，受整个经济形势的影响，IT产业、通信市场都不景气。再加上欧洲第三代频率拍卖，使得移动通信运营商和厂家的股票大跌。很多人都对第三代移动系统在这样的形势下出台，抱有悲观的态度。的确，这样的形势对整个通信业，也包括对移动通信都会产生不利影响，但技术总是要发展的，人们的消费习惯是不可逆的，互联网对人们生活方式的影响是深远的，高价拍卖的频率必须尽快见到效益，因而我们相信第三代的到来是不以人的意志为转移的。
在中国，我们认为有下述原因会使第三代有较好的市场前景。中国的移动业务目前仍处在高速发展阶段，需要更多的频率资源。但第一、第二代移动通信的频率已十分紧张。第三代移动通信不但可以提供目前在中国还是最主要的话音业务，而且能更有效地利用频率资源，在同样频率资源的情况下能容纳更多的用户。这对资源紧张、新的运营者将不断涌现的中国移动市场来说，引入第三代是引入新的竞争者、适应市场发展的一个很好的切入点。
第三代移动通信与第二代移动通信最主要的差别是可以提供移动多媒体业务，提供各种数据业务和图像业务。中国用户对BP机、手机的接受程度很高，对娱乐业务很欢迎，因而我们有理由相信，移动多媒体业务会在中国有较好的市场。可以预见，第三代移动通信的发展，不但会对移动通信设备制造业会有很大促进，还会对其它行业乃至对整个国民经济都会有很大的带动作用。
也有人认为第三代可能是一种短期的过渡，它将很快被第四代移动系统取代。的确，目前在国际上又出现了一些新的无线技术，人们都在研究第三代以后的技术和第四代（后三代）技术。事实上，第三代的研究（1985年）就要早于第二代移动系统的引入时间（1992年）。新一代移动系统需要新的频率，但目前对于第四代，电联还没有任何分配新频率的动向。技术总是在进步，实际上从第二代开始，在每一代系统中都有若干个阶段，每个阶段的技术可有较大的变化。例如在GSM系统中，GPRS技术改变了电路交换，而引入了分组交换，TDMA系统引入EDGE计划，改变了调制技术以提高频率利用率。第三代移动系统还未应用，人们已经开始研究如何改进它。因而可以认为第四代目前还比较遥远，仍要重视第三代的研究和开发，但是也应重视对第三代技术的改进。
运营方面：
目前中国移动通信市场上只有两个运营者中国移动和中国联通，到第三代时肯定会引入新的竞争者。但从国际上的一些国家和地区的经验和教训看，运营者数量在3~4个为宜，这样既能进行有效竞争，又能合理利用资源。中国对第三代移动通信的关键是制订选择的标准。
产业和科研方面：
从我国科研和产业的角度看，第三代有可能是我们赶上或接近国际先进水平的契机。我们国内通信企业开发的GSM、窄带CDMA系统和终端都已进入实际商用，市场份额逐年扩大。在国内的科研领域，不论是基础研究，还是标准化研究，也都逐渐与国际水平靠拢。TD-SCDMA、LAS-CDMA的出现，就是例证。运营、产业、科研牵手，借助第三代移动通信的机会，争取在移动通信领域改变外国公司一统天下的局面是大有希望的。
为此，国家将前景看好的移动通信作为重点发展的领域，在标准阶段就介入其中。在第三代的研究上，我国虽不算早，但赶上了“末班车”。当前，除了研究对WCDMA、CDMA2000的改进，争取将我们的技术放入标准中，我们更要完善具有自主知识产权的TD-SCDMA标准。目前，我国的一些重点移动通信企业，在开发第三代系统方面已与国际先进水平基本同步。
软件开发业方面：
由于第三代移动系统提供移动多媒体业务，除了运营商、厂商外的努力外，一个很重要的环节是需要业务提供商、内容提供商的配合，所以软件开发行业将是第三代发展的重要力量。第三代移动通信为我国软件开发业提供了一次走向世界的极好契机。
总之，政府部门加大管理力度，标准、运营、产业、科研、软件开发等部门相互协调、共同发展，以市场为导向，以运营促产业发展，第三代移动通信在中国非常必要，同时也将大有希望。
1.2 第三代移动通信系统标准介绍
1.2.1 3G无线技术标准化
IMT-2000标准化的研究工作由ITU负责和领导。其中，ITU-R的 SG8-TG8/1工作组负责制定RTT部分的标准，ITU-T的SG11 WP3工作组负责制定网络部分的标准。此外，ITU还专门成立了中间协调组（ICG），在ITU-R与ITU-T之间协调它们的研究工作内容。图1-1示出了ITU内部与IMT-2000标准化研究有关的组织结构。
由于ITU要求第三代移动通信的实现应易于从第二代系统逐步演进，而第二代系统又存在两大互不兼容的通信体制：GSM和CDMA，所以IMT-2000的标准化研究实际上出现了两种不同的主流演进趋势。一种是以由欧洲ETSI、日本ARIB/TTC、美国T1、韩国TTA和中国CWTS为核心发起成立的3GPP组织，专门研究如何从GSM 系统向IMT-2000演进；另一种是以美国TIA、日本ARIB/TTC、韩国TTA和中国CWTS为首成立的3GPP2组织，专门研究如何从CDMA 系统向IMT-2000演进。自从3GPP和3GPP2成立之后，IMT-2000的标准化研究工作就主要由这两个组织承担，而ITU则负责标准的正式制定和发布方面的管理工作。





图1-1  IMT-2000标准研究组织结构

3GPP主要制定基于GSM MAP核心网，WCDMA和CDMA TDD无线接口的标准，称为UTRA。同时也在无线接口上定义与ANSI-41核心网兼容的协议。它的核心网GSM MAP将完全在第二代MSC+GPRS的网络基础上演进，而无线接入网（RAN）则是全新的。

3GPP中包含5个TSG：
  业务和系统部（TSG SA）负责整个WCDMA体系结构和业务方面的工作，包括安全性、编解码器和电信管理；
  核心网络部（TSG CN）负责GSM和WCDMA系统核心网络部分的规范工作；
  无线接入网络部（TSG RAN）负责WCDMA的无线接入部分，包括体系结构和协议；
  GSM EDGE无线接入网络部（TSG GERAN）；
  终端部（TSG T）。

3GPP发布的协议主要分成两个大类，一类是技术规范（TS），另外一类是技术报告（TR），具体是：
3GPP TS ab.cde        （技术规范）；
3GPP TR ab.cde        （技术报告）。
技术报告主要作用于规范的前期或对规范中的任务描述进行解释，它们的部分内容经讨论后将进入规范，有的一直以技术报告的形式存在。3GPP的规范多来自GSM系统并包含了GSM系统规范，因而它也有与GSM相类似的编号规则。为了更加灵活地使用编号和便于扩展，3GPP的技术规范和技术报告都采用了2+3位数字的编号规则（ab.cde，GSM系统为2+2）。若GSM规范在生成3GPP的对应规范时得到了增强或修改，那么GSM的编号（ab）就被增加20，而‘c’被置为0，‘de’保持不变。对3GPP新创建的规范，‘c’不等于0。对于技术报告，‘c’通常等于9或8。
一个正式的3GPP标准有以下几个步骤：
⑴  产生阶段：起草最初的文档，用于开始时的讨论和分析；
⑵  修改阶段：采纳为正式3GPP文档，接收各个方面的CR；
⑶  冻结阶段：文档基本不再改变，只有必需的CR才被采纳；
⑷  关闭阶段：文档最终被规定下来，不再作任何修改；
⑸  回收阶段：由于文档的过时，为避免引起和新文档的混淆，将发布文档收回，表明文档已失效。
为了满足新的市场需求，3GPP规范不断增添新特性来增强自身能力。为了向开发商提供稳定的实施平台，并能同时添加新特性，3GPP使用并行“版本”体制。
R99版：第一套完整的WCDMA技术规范，1999年12月Rel-99的第一个版本出台，经过每3个月的修正形成新的一个Rel-99的版本，现已完全稳定。
Rel-4版：在2001年3月“冻结 ”。“冻结”的意思是自即日起，对Rel-4只允许进行必要的修正而推出修订版(即不再添加新特性)。所有Rel-4规范均拥有一个“4.x.y”形式的版本号。与Rel-99一样，Rel-4同样有每3个月的修正过程，现也已处于基本稳定状态。
Rel-5 版：第一个Rel-5的版本已在2002年6月完成。未能按时在Rel-5中完成的标准化内容将在后续版本Rel-6中完成。所有Rel-5规范均拥有一个“5.x.y”形式的版本号，同样每3个月更新一次。
Rel-6版：目前3GPP第四个版本Rel-6的工作已经其本稳定，但仍有部分研究项目有待考证是否可被包括在Rel-6中。Rel-6的最后正式发布期将在2004年的9月份或更晚一些以保证所希望的所有特性全被包括进其版本中。目前Rel-6中的工作项目正在进行当中。
无线接入部分协议（UMTS）：25.xxx
25.1xx：UTRAN的无线性能；
25.2xx：UTRAN的物理层；
25.3xx：UTRA N的层2和 层3；
25.4xx：UTRAN的Iub、Iur和Iu 接口。

表1  规范编号规则
Subject of specification series        3G/GSM R99 and later        GSM only (Rel-4 and later)        GSM only (before Rel-4)
General information (long defunct)                          00 series

Requirements        21 series
41 series
01 series

Service aspects ("stage 1")        22 series
42 series
02 series

Technical realization ("stage 2")        23 series
43 series
03 series

Signalling protocols ("stage 3") - user equipment to network        24 series
44 series
04 series

Radio aspects        25 series
45 series
05 series

CODECs        26 series
46 series
06 series

Data        27 series
47 series (none exists)        07 series

Signalling protocols ("stage 3") -(RSS-CN        28 series
48 series
08 series

Signalling protocols ("stage 3") - intra-fixed-network        29 series
49 series
09 series

Programme management        30 series
50 series
10 series

User Identity Module (SIM / USIM)        31 series
51 series
11 series

O&M        32 series
52 series
12 series

Access requirements and test specifications                 13 series (1)        13 series (1)
Security aspects        33 series
(2)        (2)
SIM and test specifications        34 series
(2)        11 series

Security algorithms (3)        35 series
55 series
(4)

Note (1):  The 13 series GSM specifications relate to European-Union-specific regulatory standards.  On the closure of ETSI TC SMG, responsibility for these specifications was transferred to ETSI TC MSG, (Mobile Specification Group) and they do not appear on the 3GPP file server.
Note (2): The specification of these aspects are spread throughout several series.
Note (3): Algorithms may be subject to export licencing conditions.  See the relevant 3GPP page.  See also the relevant ETSI pages.   
Note (4): The original GSM algorithms are not published and are controlled by the GSM Association.


3GPP技术规范目录参见§1.6节（附录1）。

1.2.2 第三代的核心网络
IMT-2000的无线接入网络与核心网的标准化主要基于GSM MAP网络和基于ANSI-41两类。此两大网络与IMT-2000的三个主流CDMA无线接口技术的对应关系见图1-2。从图中可以看出，虽然一般来讲WCDMA和CDMA TDD对应GSM MAP核心网，CDMA 2000对应ANSI-41核心网，但目前的标准可以允许任意无线接口同时兼容两个核心网络，也就是通过在无线接口定义相应的兼容协议，通过各系统标准的RAN-CN接口，接入不同的核心网。

图1-2  IMT-2000 CDMA技术无线接口技术与核心网的关系


3GPP R4核心网
图1-3所示为R4版本的PLMN基本网络结构，图中所有功能实体都可以作为独立的物理设备。
图1-3  R4网络结构图

与R99网络相比，R4版本中PS域的功能实体SGSN和GGSN没有改变，与外界的接口也没有改变。CS域的功能实体仍然包括有：MSC、VLR、HLR、AuC、EIR等设备，相互间关系也没有改变。但为了支持全IP网发展的需要，R4版本中CS域实体有所变化：MSC根据需要可分成两个不同的实体：MSC服务器（MSC Server，仅用以处理信令），和媒体网关（MGW，用于处理用户数据）。对应的GMSC也分成GMSC Server和MGW。新增漫游信令网关（R-SGW）和传输信令网关（T-SGW）。
在接入网侧R4的主要变化为：
1）引入IP传输，与原ATM传输共存；
2）引入对TD-SCDMA（TDD）支持。
移动交换中心MSC
移动交换中心MSC是CS域网络的核心，为CS域特有的设备，用于连接无线系统（包括BSS、RNS）和固定网。它提供交换功能、负责完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能，并提供面向系统其它功能实体和面向固定网（PSTN、ISDN、PDN）的接口功能。作为网络的核心，MSC与其他网络单元协同工作，完成移动用户位置登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及频道转接等功能。
MSC从VLR、HLR/AuC数据库获取处理移动用户的位置登记和呼叫请求所需的数据。反之，MSC也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分内容。
拜访位置寄存器VLR
拜访位置寄存器VLR为CS域特有的设备，是服务于其控制区域内的移动用户的，它存储着进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要数据。VLR从该移动用户的归属位置寄存器（HLR）获取并存储必要的数据。当MS漫游出该VLR的控制范围，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消临时记录的移动用户数据，因此，VLR可以看作为一个动态用户数据库。
网关GMSC
网关MSC（GMSC）是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点，GMSC（网关MSC）是电路域特有的设备，是可选功能节点，是用于连接CS域与外部PSTN的实体。通过GMSC，可以完成CN的CS域与PSTN的互通。它主要功能是完成VMSC功能中的呼入、呼叫的路由功能。
GPRS业务支持节点SGSN
SGSN是GPRS业务支持节点，SGSN为PS域特有的设备，是PS域的核心。SGSN提供核心网与无线接入系统BSS、RNS的连接，在核心网中与GGSN/GMSC/HLR/EIR/SCP等有接口。SGSN完成分组数据业务的移动性管理、会话管理等功能，管理MS在移动网络内的移动和通信业务，并提供计费信息。
网关GPRS支持节点GGSN
GGSN是网关GPRS支持节点，GGSN也是分组域特有的设备，可以将GGSN理解为连接GPRS网络与外部网络的网关。GGSN提供数据包在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装。GGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能，GGSN需要提供UE接入外部分组网络的关口功能，从外部网的观点来看，GGSN就好象是可寻址WCDMA移动网络中所有用户IP的路由器，需要同外部网络交换路由信息。GGSN通过Gn接口与SGSN相连，通过Gi接口与外部数据网络（Internet/Intranet）相连。
HLR/AuC
归属位置寄存器（HLR）为CS域和PS域共用的设备，是一个负责管理移动用户的数据库系统。它存储着所有在该HLR签约的移动用户的位置信息、业务数据、帐户管理等信息，从而完成移动用户的数据管理（MSISDN、IMSI、PDP ADDRESS、签约的电信业务和补充业务及其业务的使用范围），并可实时提供对用户位置信息的查询和修改，及实现各类业务操作，包括位置更新、呼叫处理、鉴权、补充业务等，完成移动通信网中用户移动性管理（MSRN、MSC号码、VLR号码、SGSN号码、GMLC等）。
鉴权中心（AuC）也是CS域和PS域的共用设备，用于系统的安全性管理，是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体。用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。AuC将鉴权和加密数据通过HLR发往VLR、MSC以及SGSN，以保证通信的合法和安全。每个AuC和对应的HLR关联，只通过该HLR和外界通信。
EIR
移动设备识别寄存器（EIR）存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），通过核查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分别列出准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI号码，使得运营部门对于不管是失窃还是由于技术故障或误操作而危及网络正常运行的UE设备，都能采取及时的预防措施，以确保网络内所使用的移动设备的唯一性和安全性。
MGW
MGW（Media Gateway Function），媒体网关，是2G电路交换网络与3G全IP网络的接口，应具有资源控制、回声抑制以及编码器的功能。
R-SGW、T-SGW
T-SWG （Transport Signaling Gateway Function）是连接3G核心网络与传统PSTN/PLMN的信令网关，用于转换与呼叫有关的信令，完成IP地址与PSTN/PLMN地址的映射转换，处理SCCP协议，不处理CAP、MAP协议。
R-SGW（Roaming Signalling Gateway Function）的作用是完成2G的电路/分组交换网与3G的电路/分组交换网之间的漫游信令的转换，需要完成IP信令与NO.7。