《移动通信技术的课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信技术的课件.ppt（72页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、2023/5/20,1,3G通信技术和标准,3G发展概述3G频谱分配3G业务应用,3G发展概述,历代移动通信系统比较：,IMT2000是第三代移动通信系统的统称。.(1)第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提出，考虑到该系统将于2000年左右进入商用市场，并且其工作的频段在2000MHz，故于1996年正式更名为IMT2000（International Mobile Telecommunication-2000）。（2）第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点
2、进行任何种类通信的通信系统。（3）IMT2000体制种类：cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA。,什么是IMT2000,为什么要发展3G系统,（1）市场呼唤中高速数据和多媒体业务；（2）2G无线频率资源紧张；（3）移动通信竞争日趋激化，丰富的业务类型和服务质量成为竞争焦点。,3G的目标和要求,（1）全球统一频谱，统一标准，全球无缝覆盖；（2）高效的频谱效率，更低的建设成本；（3）能提供高的服务质量和保密性能；（4）能提供足够的系统容量，易于2G系统的过渡和演进；（5）能提供多种业务、适应多种环境，速率最高2Mbit/s（车速环境：144Kbit/s；步行环境：384Kbit/s；室内
3、环境：2Mbit/s）。,（1）灵活的业务；大容量话音、高速数据、可传输图象等；（2）平滑过度的网络：从2G网络平滑过度CDMA-GSM技术；（3）先进的无线传送技术：复杂的编译码及调制解调算法、快速功率控制、多址干扰对消、智能天线等。,3G系统的特征,1985：FPLMTS，1996更名为IMT-20001992：WRC92大会分配频谱230MHz1999.3：完成IMT-2000 RTT关键参数1999.11：完成IMT-2000 RTT技术规范2000：完成IMT2000全部网络标准,3G标准化进程,通信涉及到双方或多方，其中包括点与点、点与端、端与端的信息交互，没有相应的标准显然是不行
4、的统一的标准也有利于系统的异构组成，也给用户提供了选择使用的灵活性标准化的程度是衡量数据通信系统的重要质量指标之一标准的制定，除了技术的因素之外，还有经济，乃至政治的因素标准的制定有利于技术的发展，但有时各方喋喋不休的争执对新技术的推广应用反而产生牵制作用,通信技术标准及其制定机构,通信技术标准及其制定机构,ITU成立于1932年，后成为联合国下属机构。其前身为始建于1865年的国际电报联合会（UTI）ITU的宗旨维护与发展成员国之间的国际合作以改进和共享各种电信技术帮助发展中国家大力发展电信事业；通过各种手段促进电信技术设施和电信网的改进与服务管理无线电频带的分配与注册，避免各国电台的相互干
5、扰。,国际电信联盟International Telecommunication Union,CATT,3GPP,3GPP2,UWCC,DECT,OHG,3G.IP,IMT-2000 Recommendations,IMT-TC(UTRA-TDDLCR),IMT-DSIMT-TC(UTRA-TDDHCR),IMT-MC,IMT-SC,All-IP,IMT-FC,OHG=operators Harmonization GroupUWCC=Universal Wireless Communications ConsortiumCATTChina Academy of Telecommunicati
6、ons TechnologyDECT=Digital Enhanced Cordless Telephone,Satellites,SRAN,标准化组织,IMT2000标准化组织介绍,3GPP1998年12月正式成立。由欧洲的ETSI、日本ARIB、韩国TTA，美国的T1中国的CWTS（中国无线通信标准研究组）等组成。采用欧洲和日本的WCDMA技术，构筑新的无线接入网络，核心交换侧，在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进，提供更加多样化的业务。UTRA（Universal Tetrestrial Radio Access）为无线接口的标准。,3GPP21999年1月份正式成立，由美国的TIA
7、、日本ARIB和TTC、韩国TTA组成，CWTS于1999年6月加入3GPP2。宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，cdma2000和UWC136为无线接口的标准。cdma2000这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利。,WCDMA由欧洲标准化组织3GPP所制定。cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，由3GPP2完成其标准化工作。TD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出，目前已经融合到了3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中。,3G标准化组织,3G演进策略,（1）3GPP和3GPP2制定的演进策略总体上都是渐进式的。保证现有投资和运营商利益，
8、有利于现有技术的平滑过渡。（2）在空中接口则有所不同：WCDMA是革命式的，与GSM完全不同，cdma2000兼顾与IS95在空中接口兼容。,IS-95A IS-95B cdma2000(1)CDMA2000采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式(2)电路域继承2G IS95 CDMA网络 分组域基于MOBILE IP技术的分组网络。(3)无线接入网以ATM交换机为平台，提供丰富的适配层接口。(4)空中接口cdma2000兼容IS-95。,CDMA2000的技术特点,（1）信道带宽：N1.25Mhz（2）码片速率：N1.2288MCPS；N=1、3、6、9、12（3
9、）语音编码：8K/13K、QCELP 8K EVRC（4）基站同步方式：GPS（5）功率控制：上、下行闭环功率控制、开环功率控制（6）发射分集方式：OTD、STS（7）调制方式：上行QPSK、下行BPSK（8）导频辅助的相干解调（9）信道编码：卷积码和TURBO码,CDMA2000的RTT技术,3G标准化进程 cdma2000,cdma2000标准简介,1.cdma2000 1x EV-DO简介 1x EV-DO系统通过与话音业务不同的独立载波提供高速数据业务，其前向链路数据速率最高可达 2.4Mbps，反向链路数据速率最高可达153.6kbps。1x EV-DO射频特性和IS-95以及cdm
10、a2000 1x射频特性一致，包括：码片速率相同，链路预算相兼容，网络设备和终端设备的射频设计等也相同。1x EV-DO在前向链路上采用了多项与cdma2000 1x差别较大的技术，主要特点有：采用时分多址方式；采用动态速率控制；采用快速自适应的调制编码；采用灵活的调度算法；采用快速小区交换。,cdma2000标准简介,2.cdma2000 1x EV-DV简介 DV即指Data&Voice，意思是系统可同时支持高速分组数据业务和实时业务，可在同一载波上传输实时、非实时和混合业务。经过评估融合，最终3GPP2在02年5月通过了DV规范，该规范是在IS-2000的基础上，增加了支持高速的前向分组
11、数据信道的内容，版本定为Release C。反向链路的规范也于04年3月由3GPP2制定完成，版本为Release D。,cdma2000标准简介,cdma2000 1x EV-DV系统中，前向链路与反向链路最高速率分别可达3.1Mbps和1.8Mbps。在DV的前向链路中，话音和低速分组数据仍然使用F-FCH和F-SCH，仍然采用码分方式，并且进行功率控制。对于传送前向高速分组数据来说，DV中引入了前向分组数据信道（F-PDCH），该信道利用前向链路上除去公共开销和控制信道、F-FCH，F-SCH后剩余的功率和Walsh码资源，进行分组数据传输。对于数据用户，依然进行动态的速率控制。,cdm
12、a2000系统结构,IS-95与cdma2000协议结构,为cdma2000所特有。,WCDMA的技术特点,WCDMA标准规划清晰，制定严谨。GSMGSMGPRSWCDMA（FDD)（1）WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式（2）核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性；核心网络可基于TDM、ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）和IP技术，并向全IP的网络结构演进；,（1）信道带宽：5MHZ（2）码片速率：3.84MCPS（3）语音编码：AMR（4）基站同步方式：支持同步和异步的基
13、站运营（5）功率控制：上、下行闭环功率控制、开环功率控制（6）发射分集方式：TSTD（时间切换发射分集）、STTD（时空编码发射分集）、FBTD（反馈发射分集）（7）调制方式：上行QPSK、下行BPSK（8）信道编码：卷积码和TURBO码,WCDMA的RTT技术,3GPP R99,3GPP R4,3GPP R5,2000/03,2001/03,2002/03,GSM/GPRS 核心网WCDMA FDD提出osa概念,引入电路域软交换概念话音通过分组域传输控制和承载分离,IP实时多媒体HSDPA,3GPP R6,2004/06,MBMSMIMO,HSDPA：高速下行分组接入 MBMS：多媒体广播
14、组播功能,全分组化网络,名词：HSDPA HSDPA(高速下行分组接入)是一个非对称解决方案，允许下行吞吐能力远远超过上行吞吐能力，从而有效提高频谱效率。HSDPA技术的理论数据传输率最高可达10M14Mbps，平均可提供2M3Mbps的下行速度。该技术允许充分覆盖地区内的用户共享带宽，从而为每位用户提供300K1Mbps的下行链路，足以媲美当前的无线局域网和国内固定宽带线路。HSDPA的上行速度将为128Kbps，是目前W-CDMA系统的两倍,名词：MBMS MBMS是3GPP R6中定义的多媒体广播组播功能。MBMS是手机电视标准之一，移动运营商只需软件升级已有的WCDMA/HSPA网络即
15、可大规模提供MBMS手机电视业务。MBMS支持多媒体广播业务和组播业务两种模式，既可以将多媒体视频信息直接向所有用户广播，也可以发送给一组收费的签约用户收看，可以帮助运营商开展多媒体广告、免费和收费电视频道、彩信群发等多种商业应用。运营商以较低的网络部署成本就可开展手机电视业务。,TD-SCDMA的技术特点,使用TDD 双工方式FDMA/TDMA/CDMA相结合的多址接入方式 TD-SCDMA技术体制将采用WCDMA制式的核心网络结构，与欧洲的UTRA TDD(即：TD-CDMA)有较多相似之处：相同的调制解调技术相同的扩频技术相同的帧结构相同的复接和分接方式,（1）是一个基于智能天线（SMA
16、RT ANTENNA）的系统，采用接力切换，简化终端设计，克服软切换占用网络资源大的缺点。（2）同步CDMA（SYNCHRONOUS CDMA），用软件和帧结构设计来实现严格的上行同步。（3）软件无线电（SOFTWARE RADIO），基带处理全部软件化，不依赖与ASIC。（4）智能天线+联合检测，达到比UTRA TDD高一倍的频谱利用率。,TD-SCDMA的特殊技术,TD-SCDMA发展历程,2001,3G发展与演进介绍,3G发展概述3G频谱分配3G业务应用,3G频谱分配,名词：UMTS通用移动通讯系统：Universal Mobile Telecommunications System（U
17、MTS）一种第三代（3G）移动电话技术。它使用WCDMA作为底层标准，由 3GPP定型，代表欧洲对ITU IMT-2000 关于3G蜂窝无线系统需求的回应。UMTS结合了WCDMA的空中接口、GSM系统的移动应用核心部分(MAP)（此协议提供从用户或者到用户的呼叫路由功能），以及GSM的语音编码算法。换言之，WCDMA只是一个空中接口，而UMTS才是一个用于3G全球移动通讯的完整协议栈，可用来代替GSM。然而，实际上也经常将WCDMA作为所有采用该空中接口的3G标准族的总称，包括UMTS，FOMA和J-Phone.,3G频谱（WRC2000大会后）,在国际电气通信联合会（ITU）的世界无线通信
18、会议（WRC-2000）（5月8日至6月2日伊斯坦布尔），IMT-2000的追加频率获得了承认。追加频率的分配主要考虑到将来需求的增加，增加了以下三个频段：800MHz频段（806-960MHz）1.7GHz频段（1710-1885MHz）2.5GHz频段（2500-2690MHz）该追加方案基本上采用了2000年2月APT（亚太电气通信共同体）提出的方案,3G追加频率确定,中国3G频谱分配（2002年11月）,中国3G频谱分配（2002年11月）,IMT2000、欧洲的频率划分和中国一致北美的频率划分与中国的核心频段冲突第三代公众移动通信系统的工作频段为：（一）主要工作频段：频分双工（FDD
19、）方式：19201980MHz21102170MHz；时分双工（TDD）方式：18801920MHz、20102025MHz。（二）补充工作频率：频分双工（FDD）方式：17551785MHz18501880MHz；时分双工（TDD）方式：23002400MHz，与无线电定位业务共用，均为主要业务，共用标准另行制定。（三）卫星移动通信系统工作频段：19802010MHz21702200MHz。,3G发展与演进介绍,3G发展概述3G频谱分配3G业务应用,全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖高效的频谱效率高服务质量、高保密性能易于2G系统演进过渡提供多媒体业务车速环境：144kbps步行环境：38
20、4kbps室内环境：2048kbps,IMT-2000 的目标,3G的业务机制及应用介绍 2G的业务体系及构架,2G业务体系统构架的不足 网络接口不向第三方(业务提供方)业务提供开放。第三方仅能开发较简单的增值业务，无法利用网络业 务能力。业务的生成依赖于设备运营商,生成周期慢。,(1)3G网络定义的是业务能力，而不仅仅是业务本身，业务能力可以组合成丰富的业务。业务能力是由具有QOS属性的承载能力和业务实现机制构成的，机制包括网络实现的功能，网络实体间的互通等。（2）3G的业务理念体现为VHE概念。（3）增强的网络业务能力，如MMS、LCS、IP Multimedia等。（4）开放的网络业务接
21、口OSA。OSA：开放的业务体系；QOS：业务质量；LCS：位置业务；VHE：虚拟归属环境；MMS：多媒体消息,3G系统的业务理念,VHE概念Virtual Home Environment向用户提供跨地域、终端的个人业务环（PSC）。实现用户个性化业务，个性化的业务接口。从用户的角度定义业务。不是一种技术，而是一系列业务创建工具的集合，包括MEXE（Mobile Station Execution）、SAT（SIM Application Toolkit）、CAMEL。实现业务与网络的分离。,3G的开放业务体系构架,OSA(Open Services Architecture)提供网络能力的
22、标准接口，开放网络能力。业务实现与网络设备无关性。屏蔽了网络协议的复杂性。业务的开发基于API而不是直接面对复杂的网络协议。,时延,误码,background,conversational,streaming,interactive,3G的业务应用,不同业务QOS要求,会话型业务类别,语音业务实时会话要求端到端的时延很低且业务是对称或近似对称使用AMR(自适应多速率)技术12.2,10.2,7.95,7.40(IS-41),6.70(PDC),5.90,5.15 和 4.75kbps.AMR的比特率可由无线接入网根据空中接口的负荷和话音连接的质量控制。AMR可在网络容量，覆盖和话音质量之间根据
23、运营商的要求进行权衡交易,数据流型业务类别,多媒体数据流在数据流的信息实体之间保持时间的联系数据被处理成稳定和连续的流非对称业务,交互式业务类别,在一定时间内响应基于定位的业务网络计算机游戏,后台式业务类别,不需立即采取行动E-mail 的传递SMS（Short Messaging Service）数据库的下载.,3G、WLAN、Bluetooth,无线局域网(Wireless LAN,WLAN)第一个版本发表于1997年，定义了MAC层物理层工作在2.4GHz的ISM频段，总数据传输速率设计为2Mbit/s。,名词：ISM 频段ISM(Industrial Scientific Medica
24、l)Band，此频段(2.42.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，属于Free License，并没有所谓使用授权的限制。,1999年工业界成立了Wi-Fi联盟，致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。802.11，1997年，原始标准(2Mbit/s 工作在2.4GHz)802.11a，1999年，物理层补充(54Mbit/s工作在5GHz)802.11b，1999年，物理层补充(11Mbit/s工作在2.4GHz)802.11c 802.11i：对协议进行补充和调整。,2023/5/20,5
25、4,蓝牙(Bluetooth),所谓蓝牙(Bluetooth)技术，一种短距离无线电技术，简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，简化以上这些设备与因特网Internet之间的通信。,蓝牙由瑞典爱立信公司在1994年就进行提出，1998年2月，5个跨国大公司，包括爱立信、诺基亚、IBM、东芝及Intel组成了一个特殊兴趣小组（SIG），他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，即现在的蓝牙。蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王Harald Blatand英译为Harold Bluetooth。Blatand国王将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来；他的口齿伶俐,善
26、于交际,就如同这项即将面世的技术，允许不同工业领域之间的协调工作，例如计算，手机和汽车行业之间的工作。,蓝牙的技术特点分散式网络结构快跳频和短包技术支持点对点及点对多点通信工作在全球通用的2.4GHz ISM频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。,蓝牙的技术优势1、全球可用Bluetooth 无线技术规格供全球的成员公司免费使用。Bluetooth 技术在 2.4 GHz(ISM)波段运行 2、易于使用Bluetooth 技术是一项即时技术，它不要求固定的基础设施，易于安装和设置，不需要电缆即可实现连接。新用户只需拥有 Bluetooth 品牌产品，检查可用的配置文
27、件，将其连接至使用同一配置文件的另一 Bluetooth 设备即可。,3、全球通用的规格自 1999 年发布 Bluetooth 规格以来，总共有超过 4000 家公司成为 Bluetooth 特别兴趣小组(SIG)的成员。同时，市场上 Bluetooth 产品的数量也成倍的迅速增长。4、设备范围Bluetooth 技术得到了空前广泛的应用，集成该技术的产品从手机、汽车到医疗设备，使用该技术的用户从消费者、工业市场到企业等等，不一而足。低功耗，小体积以及低成本的芯片解决方案使得 Bluetooth 技术甚至可以应用于极微小的设备中。,蓝牙技术版本1）蓝牙目前暂时共有四个版本 V1.1/1.2/
28、2.0/2.1。2）以通讯距离来在不同版本可再分为 Class A(1)/Class B(2)。Class A 是用在大功率/远距离的蓝芽产品上，通讯距离大约在 80100M 距离之间。Class B 通讯距离大约在 830M 之间，多用于手机/蓝牙耳机/蓝牙 Dongle 的个人通讯产品上，耗电量和体积较细。3）版本的区别1.1 为最早期版本，传输率约在748810kb/s。1.2 同样是只有 748810kb/s 的传输率，但在加上了抗干扰跳频功能。,无论 1.1/1.2 版本的蓝牙产品，本身基本只是可以支持 Stereo 音效的传输要求。版本 2.0 传输率约在 1.8M/s2.1M/s
29、，可以一面作语音通讯，同时传输档案/高质素图片。目前蓝牙2.0的传输速度维持在几十到上百KB每秒的状态。版本 2.1改善装置配对流程，更佳的省电效果。,2009年将推出蓝牙3.0版本，将会提供给广大用户以更加快速的数据传输速度，蓝牙3.0也会相应的提高传输链接的速度。,蓝牙典型的应用场景Bluetooth 连接，您可以从家庭办公的线路束缚中解脱出来：*保持您的计算机、电话及 PDA 上的联系人、日历和信息同步*从计算机向打印机无线发送文件*将您的计算机无线连接至鼠标和键盘，免去了桌上一堆的杂乱电线*通过连接手机至扬声器召开免提电话会议通过以下 Bluetooth 技术连接方式，让您的生活多一份
30、轻松、多一份乐趣：*从拍照手机向打印机发送图片，并进行打印*通过无线立体声耳机收听从家庭音响或其它类似音频设备传送的流音乐*通过 Bluetooth 连接从膝上型计算机或手机向媒体查看器发送图片，在电视上查看数码照片*在无线立体声系统内，基站可以通过 Bluetooth 连接向无线扬声器流传输音频，让您的起居室充满音乐有了 Bluetooth 无线技术连接，您可以在家中自由行走：*在进行日常活动时，使用连接至手机或固定电话的无线耳机，您就可以随意接听来电*在家时，您可以使用连接至陆线 CTP 电话的手机，以节省话费,LAN,WLAN,3G,Outdoor,Indoor,Mobility,Mbp
31、s,0.1,1,10,100,PAN,2G,BluetoothUWBIEEE 802.15HomeRF,HiperLAN1HiperLAN2IEEE 802.11a(11b,11e,11f)MMAC5WLIAG,Fixed,Walk,Walk,Fixed,Drive,网络应用比较,2023/5/20,64,个人通信的概念,长期以来，人们就有一种美好的愿望：未来总有一天会做到无论任何人(Whoever)在任何时候(Whenever)和任何地点(Wherever)都能和另一个人(Whomever)进行任何方式(Whatever)的通信。,移动通信的展望个人通信,2023/5/20,65,移动通信的
32、根本特征：移动性(Mobility),移动性有两种含义：一是“终端移动性(Terminal Mobility)”；二是“个人移动性(Personal Mobility)”。个人号码与终端号码没有必然的联系，也不限制通信者是不是随身携带其终端。要求通信系统必须具有足够大的覆盖范围和智能化很强的管理功能,2023/5/20,66,国际电信联盟(ITU)在其ITU-TSSG1建议中所提的“通用个人通信”(UPT,Universal Personal Telecommunication)可以说明这种个人通信的含义，其定义是：“UPT允许在个人移动的情况下获得电信业务。它能使一个UPT用户享用一组由用户
33、规定的预订业务，并利用一个对网络透明的UPT个人号码，跨越多个网络，在任何地理位置的任何一个固定的或移动的终端上发起或接受呼叫。它只受终端和网络能力以及网络经营者的规定所限制。”,2023/5/20,67,实现个人通信的途径,(1)规划、设计和开发一种覆盖世界范围的全新个人通信网。(2)选择现有的某一种移动通信网络进行扩充和改造，实现一个遍及全球、功能齐全和适应各种运行环境的个人通信网。(3)综合利用现有各种通信网络，发挥各自的优点，取长补短，在统一要求和统一标准的条件下，突破关键技术，解决各种网络之间的互连互通，加强通信网络的智能化管理功能，以实现全球性的个人通信网。,2023/5/20,6
34、8,7.5 第四代移动通信,7.5.1 第四代移动通信系统中的主要特点(1)高速率。大范围高速移动用户(250km/h)，数据速率为2Mb/s；对于中速移动用户(60km/h)，数据速率为20Mb/s；对于低速移动用户(室内或步行者)，数据速率为100Mb/s。(2)以数字宽带技术为主。信号以毫米波为主要传输波段，蜂窝小区也会相应小很多，很大程度上提高用户容量。,2023/5/20,69,7.5.1 第四代移动通信系统中的主要特点(3)良好的兼容性。实现全球统一的标准。(4)高度自组织、自适应的网络。采用智能技术使其能自适应地进行资源分配。(5)多类型用户共存。使低速与高速的用户以及各种各样的
35、用户设备能够共存与互通。(6)多种业务的融合。包括高清晰度图像业务、会议电视、虚拟现实业务等。(7)先进的技术应用。,2023/5/20,70,7.5.2 第四代移动通信系统中的关键技术1、新的调制技术 OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。OFDM的主要缺点是功率效率不高。2、软件无线电技术 3、智能天线技术,2023/5/20,71,7.5.2 第四代移动通信系统中的关键技术4、基于IP的核心网。核心网独立于各种具体的无线接入方案 5、MIMO技术。实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集。6、多用户检测技术。多用户检测是宽带CDMA通信系统中抗干扰的关键技术。7、高性能的接收机。按照Shannon定理，可以计算出，对于4G系统，要在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据，则所需要的SNR为12dB。,2023/5/20,72,7.5.2 目前第四代移动通信的研发状况,第四代移动通信应该比第三代移动通信更接近个人通信；在技术上应该比第三代有更高的台阶；手机和终端的应用也更为广泛。总之，人们可以尽可能多地展望第四代移动通信的发展前景。,
