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1、第四代移动通信及其前沿技术,内 容 提 要,移动通信的发展史4G的提出4G的关键技术课题研究方向,移动通信的发展史,1974年Bell实验室提出蜂窝移动通信概念 蜂窝小区系统设计解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾1980s 第一代移动通信系统（1G）美国AMPS、北欧NMT、日本NAMTS、英国TACS 模拟传输，话音业务，FM调制多址方式：FDMA大量不兼容制式并存,移动通信的发展史,1990s 第二代移动通信系统（2G）GSM、IS-54、PDC、IS-95(N-CDMA或称cdmaOne)数字传输，话音业务与传真等低速率数据业务多址方式：TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）微蜂窝小
2、区结构，频谱利用率高，系统容量大 新的调制方式GMSK、QPSK等标准化提高,移动通信的发展史,2000s 第三代移动通信（3G）UMTS/IMT-2000：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA数字传输，移动多媒体业务、多速率、多种QoS 要求 多址方式：CDMA为主高速率：室内或静止（10 km/h）：2.048 Mbps；市内（60 km/h）：384 kbps；郊区（200 km/h）：144 kbps;微蜂窝结构，QPSK/自适应调制，分组交换（IPv4）标准化进一步提高2.5G标准：GSM 对应的GPRS/EDGE IS95 对应的CDMA1X,ITU定义的IMT-2000
3、目标,多媒体能力,个人化服务,智能化功能,多速率和高级业务(2Mb/s),固定网的质量,更简单的蜂窝结构容易进行信道规划和管理,大容量:60路话/小区/MHz,低的发射功率室外300mw,室内20mW,北美,欧洲,IS-95A,IS-95B,IS-95C,cdma2000,GSMTDMA,GSM+GPRS,HSCSD,GSM+EDGE,WCDMA,普通分组数据业务,高速电路交换数据,GSM增强数据率,IMT2000的演进,IMT2000的发展和超越,第一阶段（3G Enhancement）3GPP&3GPP2 cdma2000 1xEV-DO/DV 1-10 Mbps2005年下行链路达到30
4、Mbps2010年左右实用化第二阶段（B3G/4G）2010年初步实现有效载荷移动接入峰值100 Mbps慢速移动/WLL峰值1Gb/s全球漫游WRC-2006确定频谱分配,3G面临的应用问题,制式标准仍然不统一，标准间不兼容核心网络不基于IPv6，无法实现全球漫游不支持高速流媒体业务不支持与WLAN、FWA、PAN的互联,第四代移动通信的提出未来的无线应用,在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无缝的无线服务与应用在任何地方宽带接入互联网:提供Real-time video、VoD、VoIP、MMS、Virtual Reality、Tele-conference、Internet
5、 browser、Audio/Video mail、chatting、Interactive game等多媒体业务提供增值业务如银行转帐、移动支付、股票交易、信用卡、保险、教育等提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能与服务,第四代移动通信的提出未来无线应用的需求,更高速率的空中接口，移动Internet接入，更先进的多媒体应用个性化服务更大的系统容量，更便捷的接入技术更有效的频谱利用率自适应网络优化配置可重新配置能力,All-IPv6-based,全球统一的标准体系，多种系统、多种服务的兼容性Satellite BroadbandS-UMTSBroadcasting：DVB-
6、SDVB-TDABCellular：GSMGPRSEDGE,UMTSUMTS+WLL：Broadband FWAMWSXmdsLAN：HyperLANWLANBluetoothIRPANBody-LAN,WirelessIPSociety,S-UMTS,SatelliteBroadband,DVB-S,DVB-T,DAB,GSM,GPRS/EDGE,DECTIR,BroadbandW-LAN,UMTS,Satellite/HAPS,Broadcasting,Cellular,Indoor,MBS 40,xMDS,Broadband WFA,Wireless Local Loop,Body LA
7、Ns,PersonalArea Networks,UMTS+,4th Generation,Local Area Networks,MBS 60,MWS,Bluetooth,Quasi-Cellular,Reconfigurable Radio,第四代移动通信的提出未来无线应用的总体框架,第四代移动通信的提出,Capabilities,1000,Peak Useful Data Rate,(Source:ITU-R),第四代移动通信的提出未来无线应用的需求,新的空中接口蜂窝移动通信接口慢速本地无线接入接口接口速率蜂窝移动通信接口：up to 100Mbps慢速本地无线接入接口：up to 10
8、00Mbps移动性的定义低速：步行，3km/h以内中速：市内车辆，50km/h-60km/h高速：高速公路、火车，60km/h-250km/h及以上,第四代移动通信的主要特征,核心网络基于IPv6更好地支持 移动业务，安全性和无限制的地址空间支持多种异构的相互竞争的宽带无线网络之间的整合多种系统、多种服务的兼容以无线接入点（AP）为IP网关不同的无线接入技术在同一个域中共存无线资源的优化设计,第四代移动通信面临的技术挑战,满足QoS要求的宽带无线链路(PHY/MAC)：HSPRT 100 Kbps 1-10 Mbps 自适应速率，可靠的无线链路，QoS要求弹性的系统容量 高端应用带宽可能突破
9、1Gbps将多种无线技术整合为单一的IP网络统一的移动协议结构，开放的网络应用接口新的组网模式低成本的结构实用的移动信息服务网络浏览、增值服务（如金融、保险、教育等）,更低的费用,更灵活的网络,新的服务,B3G/4G的前沿技术与当前研究热点,宽带无线链路：HSPRT，OFDM+CDMA端到端的QoS控制：多级ARQ软件无线电技术：宽带/多通道/多模式智能天线技术：自适应天线阵/MIMO空时传输编码分集IP网空中接口的优化设计，分层切换:PDMA动态非对称上下行链路：TC，动态频谱分配DSA定位与AAA技术,B3G/4G的前沿技术HSPRT,设计目标,Issues,Target,2 GHz,频段
10、,3 5 GHz,带宽,5/10/20 MHz(DL)Asymmetric Band/Carrier,复用技术,FDD/FDMA:Macro/Micro CellFDD/Distributed Freq-Hopping OFDMA(Macro/Micro),交换方式,Packet Data,小区划分,Macro/Micro&Hot Spots,数据速率,100Mbps at 60Km/h QPSK/16QAM/64QAM/256QAM/Turbo Code,B3G/4G的前沿技术OFCDM,B3G/4G的前沿技术 Multi-Level ARQ,多级NACK反馈.优化无线资源利用.,反馈,发送
11、数据包,1,A:ACK N(x):NACK(x),2,2,3,4,5,5,6,A,N(3),A,A,A,N(1),N(3),N(2),A,接收质量,5,NACK(1):perfectly insufficientNACK(2):mediumly insufficientNACK(3):slightly insufficient,近期计划开展的工作,更高速率的无线传输技术研究High Speed Packet Radio TransmissionOFCDM端到端的宽带无线链路的QoS控制Multi-Lever ARQ+FEC多种异构网络之间基于IPv6的整合Cellular+WLAN网络的无缝接
12、口与AAA功能的实现,参考文献,1 曹淑敏,超3G的研究进展,中兴通讯技术第43期,2002年10月2 王咏 刘建业等,解析超3G网络架构,通信产业报,2003年02月25日3 孙立新,第三代移动通信及其未来的发展,通信世界,2003年6月4 刘海文,第四代移动通信技术初探,通信世界,2003年2月5 ist-wsi.org WSI Book of Visions 20016 ist-brain.org7 ist-drive.org8 4gforum.org9 3gpp.org10 4gmobile11 ofdm-forum,Wele to the Wireless World!,报告结束欢迎大家提出宝贵意见与建议!,
