3G讲座-第三代移动通信技术原理.ppt

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1、3G讲座讲座-第三代移动通第三代移动通信技术原理信技术原理第一部分孙震强孙震强l概述l国内外3G频段l3G主流技术标准l国内外3G研发现状l3G主流技术的商用情况l移动通信是一种沟通移动用户与固定用户之移动通信是一种沟通移动用户与固定用户之间或移动用户之间的通信方式。它具有快速、间或移动用户之间的通信方式。它具有快速、便捷、可靠、不受时空限制的特点。便捷、可靠、不受时空限制的特点。l18971897年，马可尼在固定站和一艘拖船之间进年，马可尼在固定站和一艘拖船之间进行的无线通信实验，标志着移动通信的诞生。行的无线通信实验，标志着移动通信的诞生。19471947年贝尔实验室提出了蜂窝通信的概念，

2、年贝尔实验室提出了蜂窝通信的概念，7070年代试验，年代试验，8080年代开始使用。年代开始使用。l时至今日，蜂窝移动通信经过了两代成熟的时至今日，蜂窝移动通信经过了两代成熟的发展，并且进入了第三代移动通信的研制、发展，并且进入了第三代移动通信的研制、试验和建设阶段。试验和建设阶段。AMPSTACSNMTC450NAMTS模拟技术DAMPS IS-95 GSMPDC数字技术CDMA2000 WCDMA语音业务多媒体业务技术驱动业务驱动第一代模拟蜂窝移动通信系统80年代第二代数字蜂窝移动通信系统90年代第三代数字蜂窝移动通信系统21世纪FDMA话音TDMA话言和低速数据CDMA宽带多媒体技术技术

3、驱动驱动l3G3G最早由最早由ITUITU在在19851985年提出，称为未来公众陆年提出，称为未来公众陆地移动通信系统（地移动通信系统（FPLMTSFPLMTS）。）。l19961996年更名为国际移动通信年更名为国际移动通信20002000即即IMT2000IMT2000。工作频段2000MHz商用时间2000年左右最高速率2000Kbit/sl概述l国内外3G频段l3G主流技术标准l国内外3G研发现状l3G主流技术的商用情况2 IMT-20002 IMT-2000的核心频段的核心频段185019001950200020502100215022002250ITU欧洲欧洲美国美国MSSPCS

4、ADBTDDBCDCE FAFEMSS保留保留2165 MHz1850190019502000205021002150220022501880 1980 TDDFDDDECTMSS 1885 2025 2010 TDDTDDFDDMSSFDD日本日本MSSFDDMSSFDDPHS2170 FDD2110 2170 MSSMSS保保 留留保保 留留保保 留留FDDWLLFDDWLL中国中国MSS19201980TDDTDDWLL18651880 189519001920194519601980191819802010 2025 19202010 2025 2110 2170 2170 2110

5、2110 蜂窝 蜂窝 保保 留留60MHz60MHz15 MHzFDD (上行上行)TDDTDD扩展扩展 (下行下行)100MHzTDD补充补充24002300ISM2483,5ISM频段(WLAN, oven, bluetooth)83,5 MHz2500ITU IMT-2000 扩展频段扩展频段2690190 MHz卫星卫星FDD (下行下行)1900 19201980201020252110217018801805175530 MHz30 MHz1850FDD补充补充FDD补充补充40MHz 现现800/900/1800MHz 2G800/900/1800MHz 2G频段均为扩展工作频段

6、频段均为扩展工作频段PHSPHS825-835835-839870-880880-884890-903903-909929-935935-948948-954954-960839-845885-890909-915ReservedTACS-C (Rx)AMPS-A(Rx)825-835AMPS-B(Rx)835-845TACS-A(Rx)890-897.5TACS-B (Rx)897.5-905GSM(Rx)905-915TACS-A(Tx)935-942.5TACS-B (Tx)942.5-950GSM(Tx)950-960TACS-C(Tx)924-935联通CDMACT2(空)中移动GS

7、M联通GSMETACS中移动GSM联通GSMAMPS-A(Tx)870-880AMPS-B(Tx)880-890ETACS联通CDMAReservedReserved Tx & Rxare from the baseperspective中移动联通信产部信产部 尚未发放尚未发放美国标准美国标准中国电信中国电信ITU标准标准TDD频谱频谱CMCCDCS1800Guard BandTDDTD-SCDMADCS 1800未发放CDMAPCS联通DCS1800DCS 1800未发放联通DCS1800中移动DCS1800SCDMACDMAPCS(空)DCS1800 Rx1710 - 1785DCS180

8、0 Tx1805 1880中国电信CDMAWLLPCS1900 Rx1850 - 1910CDMAPCS(空)PCS1900 Tx1930 - 1990ITU IMT-2000 Rx1920 - 1980中移动DCS1800ITU MSS1980 - 2010PHS1805-18201900-19101850-18651865-18801880-19001945-19601960-19801710-17251745-17551840-18501755-17851785-18052010-20251990-20101910-19201980-1990中国电信CDMAWLLl概述l国内外3G频段l

9、3G主流技术标准l国内外3G研发现状l3G主流技术的商用情况 CDMA TDMA IMT-DSWCDMAIMT-MCcdma2000 IMT-TCTD-CDMATD-SCDMAIMT-SCUWC-136IMT-FTDECTFDDTDDlITUITU制定制定5 5大标准的主要原因：大标准的主要原因： 第二代核心网的不同；第二代核心网的不同； 无线接口的兼容性问题；无线接口的兼容性问题； 频谱分配作用；频谱分配作用； 知识产权问题；知识产权问题； 竞争也是一个主要因素。竞争也是一个主要因素。l通过融合，目前形成三种主流技术标准：通过融合，目前形成三种主流技术标准：WCDMAWCDMA、CDMA20

10、00CDMA2000、TD-SCDMATD-SCDMA 3GPP3GPP发展发展WCDMAWCDMA、CDMA TDDCDMA TDD和和EDGEEDGE 3GPP23GPP2发展发展cdma2000cdma2000的技术规范的技术规范l总体上讲都是渐进的。总体上讲都是渐进的。 现有技术现有技术 技术趋势技术趋势 IS-95 CDMA2000IS-95 CDMA2000 GSM WCDMA GSM WCDMA GPRS GPRS AMPS AMPS UWC-136UWC-136 GSM TD-SCDMA GSM TD-SCDMA3GPP23GPP WCDMA核心网络：基于核心网络：基于MAP和

11、和GPRS无线传输技术：无线传输技术： WCDMAFDD/TDD cdma2000核心网络：基于核心网络：基于ANSI 41和和MIP无线传输技术：无线传输技术：cdma2000EDGETD-SCDMA R99 R4 R5 R6 引入 Iu 接口 最大速率 2Mbps 商用版本 2001.6+后续 CR 2000.3 2001.3 2002.6 功能冻结时间点 控制与承载分离 增加 TD-SCDMA 有待完善 引入多媒体域(IMS) 无线引入 HSDPA 有待完善 研究IMS与PLMN/PSTN/ISDN 的 电路交换的互操作 MBMS 框架结构的研究 WCDMA 的进展 1X Release

12、 0 1X Release A 1xEV-DO 1xEV-DV 电路域 ANSI-41 分组域 mobile IP 最大速率 153.6Kbps 商用版本 2000 年底 1999 年底 2001 年初 2001.10 标准完成时间 最大速率 307Kbps 语音和数据 最大速率 2.4Mbps 单独载波支持数据业务 cdma2000 的进展 2002.5 最大速率 3.1Mbps 同时支持数据和话音业务 TSM LCR 采用 GSM/GPRS 核心网 无线网采用 A 接口和 Gb接口接入核心网 最大速率 384Kbps TD-SCDMA 的进展 采用 WCDMA 核心网 无线网采用Iu接口接

13、入核心网 最大速率 2Mbps PS域CS域UTRAN业务网GbRNCRNCNode BNode BIubIubIurIuPSIuCSBSSMSC/VLRGMSCPSTNHLR/AUCASGSNGGSNInternetGn 核心网电路域核心网电路域ANSI-41 核心网分组域核心网分组域MIP 无线部分无线部分 PDSN/FA BSC PCF HA IP AAA VLR MSC/ SSP HLR/AC PSTN/ ISDN BTS BSC BTS PCF BTS A10、A11A8、A9A1、A2A3、A7IS-95 lPhase1-TD-SCDMAPhase1-TD-SCDMA接入到接入到G

14、SMGSM核心网核心网 无线接口物理层采用无线接口物理层采用TD-SCDMATD-SCDMA，层二、层三与，层二、层三与GSMGSM接近（主要无线资源控制不同）接近（主要无线资源控制不同） 以以A A、GbGb接口接入到接口接入到GSM/GPRSGSM/GPRS核心网络核心网络lPhase2-TD-SCDMAPhase2-TD-SCDMA接入到接入到R4R4核心网核心网 无线接口物理层采用无线接口物理层采用TD-SCDMA,TD-SCDMA,层二、层三与层二、层三与WCDMAWCDMA的结构类似（主要无线资源控制不同）的结构类似（主要无线资源控制不同） 以以IuIu接口接入到接口接入到R4R4

15、核心网核心网l概述l国内外3G频段l3G主流技术标准l国内外3G研发现状l3G主流技术的商用情况lWCDMAWCDMA的设备供应商已能提供商用系统设备。软的设备供应商已能提供商用系统设备。软件版本基于件版本基于R99 2001R99 2001年年6 6月版本，并支持后续版本月版本，并支持后续版本中重要的中重要的CRCR（主要涉及（主要涉及GSMGSM和和WCDMAWCDMA的切换）。的切换）。 l各厂家均预测可在各厂家均预测可在20032003年到年到20042004年初推出基于年初推出基于3GPP R43GPP R4版本的产品。版本的产品。l各厂家系统之间已经进行了多次互操作性测试各厂家系统

16、之间已经进行了多次互操作性测试(IOT)(IOT)，以及与终端间的以及与终端间的IOTIOT。 l参加参加MTNETMTNET下一阶段测试的厂家有下一阶段测试的厂家有1212个，分别是：个，分别是：华为、中兴、爱立信、诺基亚、西门子华为、中兴、爱立信、诺基亚、西门子/NEC/NEC、北电、北电、阿尔卡特阿尔卡特/ /富士通、朗讯、摩托罗拉、富士通、朗讯、摩托罗拉、UTUT斯达康、斯达康、东信、广州东信、广州LGLG。 l目前给联通目前给联通CDMA1XCDMA1X供货的有朗讯、爱立信、摩供货的有朗讯、爱立信、摩托罗拉、北电、上海贝尔、中兴、东信等厂家。托罗拉、北电、上海贝尔、中兴、东信等厂家。

17、lcdma2000cdma2000的设备供应商都能提供的设备供应商都能提供cdma2000 1Xcdma2000 1X的非核心频段的产品。的非核心频段的产品。 l20022002年年8 8月，月，CDGCDG联合爱立信、联合爱立信、LGLG、朗讯、摩托、朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星、中兴罗拉、北电、高通、三星、中兴8 8家无线通信厂商家无线通信厂商签署协议，根据市场需求提供签署协议，根据市场需求提供2.1GHz2.1GHz的终端、基的终端、基础设施和相关技术。础设施和相关技术。 l基于基于TD-SCDMA TSMTD-SCDMA TSM标准的商用基站产品，大唐标准的商用基站产品，大唐/ /

18、西门西门子预计子预计20032003年底提供年底提供,TSM,TSM商用终端商用终端20042004年提供。年提供。l 11 11月月2 2日，拥有完全自主知识产权的我国第一台日，拥有完全自主知识产权的我国第一台3 3商用手机在重庆研制成功。商用手机在重庆研制成功。l基于基于TD-SCDMA LCRTD-SCDMA LCR标准的商用基站产品预计标准的商用基站产品预计20042004年年左右提供，左右提供， LCRLCR标准的商用终端预计标准的商用终端预计20052005年左右提供。年左右提供。 l目前从事系统产品开发的厂家较少。大唐和西门子两目前从事系统产品开发的厂家较少。大唐和西门子两家研发

19、家研发NODE BNODE B，华为和北电准备参与，华为和北电准备参与RNCRNC。参加。参加TD-TD-SCDMASCDMA产业联盟的其它厂家还没有进行产品开发。产业联盟的其它厂家还没有进行产品开发。业务平台统一业务平台统一!终端多频多模终端多频多模!l概述l国内外3G频段l3G主流技术标准l国内外3G研发现状l3G主流技术的商用情况目前全球目前全球WCDMAWCDMA商用的网络有商用的网络有1212个个：NTT DoCoMoNTT DoCoMo、J-phoneJ-phone、MOBILKOMMOBILKOM、HutchisonHutchison的的6 6个个H3GH3G网络。网络。据统计，

20、到据统计，到20032003年年9 9月月NTT DoCoMoNTT DoCoMo商用用户数超过商用用户数超过100100万。万。EMCEMC报道，报道，20032003年年1010月日本商用用户数超过月日本商用用户数超过116116万，意大利万，意大利4343万，英国万，英国2222万。全球超过万。全球超过200200万。万。 20042004年年1 1月月, ,全球超过全球超过300300万。万。目前有目前有3434种商用终端，种商用终端，FOMAFOMA提供提供1515种终端，种终端，H3GH3G初初期提供期提供3 3种终端。种终端。 目前全球有目前全球有6363个商用的个商用的cdma

21、2000 1Xcdma2000 1X网络，网络，8 8个个cdma2000 1xEV-DOcdma2000 1xEV-DO的商用网络。的商用网络。据统计，据统计，20032003年年1010月，月，cdma2000cdma2000用户达到用户达到64506450万左右；在亚洲，万左右；在亚洲，cdma2000cdma2000用户超过用户超过40004000万左右。万左右。 20042004年年1 1月，月，cdma2000cdma2000用户达用户达到到82108210万左右；万左右； 20042004年年1 1月，月，cdma2000 1xEV-cdma2000 1xEV-DODO用户达到用

22、户达到553553万左右；万左右；目前，目前，cdma2000 1xcdma2000 1x有有422422种终端，种终端，cdma2000 cdma2000 1xEV-DO1xEV-DO有有4040多种终端。多种终端。 v第三代移动通信的发展已经起步。vcdma2000 1X已经大规模商用，近期WCDMA也开始大规模商用。v目前cdma2000 1X的商用用户数高于WCDMA。但是从中长期比较，由于全球选择WCDMA的运营商占98%，(在核心频段全球已发放在核心频段全球已发放117117个个WCDMAWCDMA执照，执照，3 3个个cdma2000cdma2000执照执照), ), 所以说WC

23、DMA的潜在市场规模更大，商业前景更好。 第二部分孙震强孙震强 概述概述 电波的各种传播方式电波的各种传播方式 各个波段的传播特点各个波段的传播特点 无线信道的复杂性无线信道的复杂性 移动信道研究的基本方法移动信道研究的基本方法 电波传播特性研究的结果电波传播特性研究的结果l传播特性直接关系到通信设备的能力、天线传播特性直接关系到通信设备的能力、天线高度的确定、通信距离的计算、以及为实现高度的确定、通信距离的计算、以及为实现优质可靠的通信所必须采用的技术措施等一优质可靠的通信所必须采用的技术措施等一系列系统设计问题。系列系统设计问题。l移动通信系统的无线信道环境比固定无线通移动通信系统的无线信

24、道环境比固定无线通信的信道环境更复杂，必须根据移动通信的信的信道环境更复杂，必须根据移动通信的特点按照不同的传播环境和地理特征进行分特点按照不同的传播环境和地理特征进行分析和仿真。析和仿真。l表面波传播表面波传播电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌，地物等的情况都会影响电波的传播。地貌，地物等的情况都会影响电波的传播。一方面使电波发生变化和引起电波的吸收。一方面使电波发生变化和引起电波的吸收。另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射。的电波发生绕射。l外层空间传播外层空间传播电磁波由地面发出，经低空大气层

25、和电电磁波由地面发出，经低空大气层和电离层而到达外层空间的传播，如卫星传播、离层而到达外层空间的传播，如卫星传播、宇宙探测等均属于这种远距离传播。宇宙空宇宙探测等均属于这种远距离传播。宇宙空间近似于真空状态，传输特性比较稳定。间近似于真空状态，传输特性比较稳定。l天波传播天波传播籍此电离层的反射作用，电波在地面与籍此电离层的反射作用，电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方。我电离层之间来回反射传播至较远的地方。我们把经过电离层反射到地面的电波叫作天波。们把经过电离层反射到地面的电波叫作天波。l散射传播散射传播当天线辐射出去的电波，投射到那些不当天线辐射出去的电波，投射到那些不均匀体的时

26、候，类似于光的散射和反射现象，均匀体的时候，类似于光的散射和反射现象，电波发生散射或反射，一部分能量传播到接电波发生散射或反射，一部分能量传播到接收点，这种传播称为散射传播。收点，这种传播称为散射传播。l空间波传播空间波传播移动通信移动通信电磁波直接从发射天线传播到接收天线，电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经地面反射而到达接收天线。所另外还可以经地面反射而到达接收天线。所以接收天线处的场强是以接收天线处的场强是直接波和反射波直接波和反射波的合的合成场强，直接波不受地面影响，地面反射波成场强，直接波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质要经过地面的反射，因此

27、要受到反射点地质地形的影响。地形的影响。空间波在大气的底层传播，传播的距离空间波在大气的底层传播，传播的距离受到地球曲率和低空大气层的影响。收，发受到地球曲率和低空大气层的影响。收，发天线之间的最大距离被限制在天线之间的最大距离被限制在视线范围内视线范围内，要扩大通信距离，就必须增加天线高度。一要扩大通信距离，就必须增加天线高度。一般地说，视线距离可以达到般地说，视线距离可以达到50km50km左右。左右。覆盖区大小与天线的高度和增益成比例。在蜂窝系统中，基站天线高度从20m100m不等，其具体取值由环境确定，例如城市中天线高度约为30m，郊区高度取50m，乡村取80m。天线增益的取值同样依赖

28、于环境 空间波空间波传播环境 长波传播长波传播（波长（波长10001000米以上）米以上）以以表面波表面波或天波的形式传播。或天波的形式传播。对其他接受台干扰很强烈；天电干扰对长波对其他接受台干扰很强烈；天电干扰对长波的接收的影响严重，特别是雷雨较多的夏季的接收的影响严重，特别是雷雨较多的夏季中波传播中波传播（波长（波长100-1000100-1000米）米）以表面波或天波的形式传播以表面波或天波的形式传播波长在波长在20002000200200米的中短波主要用于广播米的中短波主要用于广播短波传播短波传播（波长（波长10-10010-100米）米）靠表面波和靠表面波和天波天波传播。传播。l超短

29、波和微波超短波和微波（波长为（波长为1010米以下）的米以下）的频率很高频率很高，表，表面波衰减很大；电波穿入电离层很深，甚至不能反面波衰减很大；电波穿入电离层很深，甚至不能反射回来，所以超短波、微波一般不用表面波、天波射回来，所以超短波、微波一般不用表面波、天波的传播方式，而只能用的传播方式，而只能用空间波、散射波和穿透外层空间波、散射波和穿透外层空间的传播方式空间的传播方式。l超短波和微波超短波和微波的的频带很宽频带很宽。超短波广泛应用于电视，。超短波广泛应用于电视，调频广播，雷达等方面。利用微波可同时传送几千调频广播，雷达等方面。利用微波可同时传送几千路电话或几套电视节目。路电话或几套电

30、视节目。l超短波和微波超短波和微波的传播特点基本上相同，主要是在低的传播特点基本上相同，主要是在低空大气层做空大气层做视距传播视距传播。因此，为了增大通信距离，。因此，为了增大通信距离，一般把天线架高。一般把天线架高。l传送的传送的功率功率指的是发射机所发射的能量。拥有较高指的是发射机所发射的能量。拥有较高的传输功率将有助于压制它的频带内其他的干扰信的传输功率将有助于压制它的频带内其他的干扰信号，但是拥有较高传输功率的设备也将可能耗电较号，但是拥有较高传输功率的设备也将可能耗电较多，同时对别的信号的干扰也加强。多，同时对别的信号的干扰也加强。l灵敏性灵敏性指的是在信道中可以被接收机接受的最弱信

31、指的是在信道中可以被接收机接受的最弱信号的测量。数值愈低的那台接收机的设备就愈好。号的测量。数值愈低的那台接收机的设备就愈好。但是这要求所有的制造商和标准都用相同的参考值但是这要求所有的制造商和标准都用相同的参考值（如包丢失率）来定义灵敏度。（如包丢失率）来定义灵敏度。l信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，信道有一定的一种形象比喻，信道有一定的带宽带宽。l模拟有线信道中典型的信噪比约为模拟有线信道中典型的信噪比约为46dB46dB。通过选。通过选择合适的材料与精心加工，可以确保有一个相对稳择合适的材料与精心加工，可以确保有一个相

32、对稳定的电气环境。信噪比的波动通常不超过定的电气环境。信噪比的波动通常不超过l l一一2dB2dB。l陆地移动系统中，移动台处于城市建筑群之中或处陆地移动系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，其天线将接收从多条路径传来于地形复杂的区域，其天线将接收从多条路径传来的信号，再加移动台本身的运动，使得移动台和基的信号，再加移动台本身的运动，使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。站之间的无线信道多变且难以控制。衰落是经常发衰落是经常发生的，衰落深度可达生的，衰落深度可达30dB30dB。l无线信道包括了电波的多径传播，无线信道包括了电波的多径传播，时延扩展，衰落时延扩展，衰落特

33、性以及多普勒效应特性以及多普勒效应l由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时迭加而加强（方位的多个信号在接收端迭加，有时迭加而加强（方向相同），有时迭加而减弱（方向相反）。这样，向相同），有时迭加而减弱（方向相反）。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了接收信号的幅度将急剧变化，即产生了快衰落快衰落。l在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次。

34、收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次。l多径传播使接收端的信号近似于一种叫做多径传播使接收端的信号近似于一种叫做RayleighRayleigh分分布的数学分布，故多径快衰落又称为布的数学分布，故多径快衰落又称为 RayleighRayleigh衰落。衰落。l接收信号除瞬时值出现快衰落之外，场强平接收信号除瞬时值出现快衰落之外，场强平均值也会出现缓慢变化。这种由阴影效应和均值也会出现缓慢变化。这种由阴影效应和气象原因引起的信号变化称为慢衰落。慢衰气象原因引起的信号变化称为慢衰落。慢衰落接收信号近似服从一种叫做落接收信号近似服从一种叫做对数正态分布对数正态分布的数学分布，变化幅度取决于障碍物状

35、况、的数学分布，变化幅度取决于障碍物状况、工作频率、障碍物和移动台移动速度等。工作频率、障碍物和移动台移动速度等。l快衰落和慢衰落是由相互独立的原因产生，快衰落和慢衰落是由相互独立的原因产生，随着移动台的移动，这二者构成移动通信接随着移动台的移动，这二者构成移动通信接收信号不稳定的因素。收信号不稳定的因素。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，也就是各个路径来的反射波到达时间不同，也就是各信号的时延不同。当发送端发送一个极窄的信号的时延不同。当发送端发送一个极窄的脉冲信号时，移动台接收的信号由许多不同脉冲信号时，移动台接收的信

36、号由许多不同时延的脉冲组成，我们称为时延扩展。时延的脉冲组成，我们称为时延扩展。在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑分考虑“多普勒效应多普勒效应”, ,这也加大了移动通信的复杂性。这也加大了移动通信的复杂性。最大多普勒频移最大多普勒频移f fmm与载波频率与载波频率f fc c及接收机最大移动及接收机最大移动速度速度v vmm相关：相关： f fmm= f= fc c v vmm/C/C 其中其中c c为无线电波传播速度。为无线电波传播速度。发射

37、机的载波频率为发射机的载波频率为910MHz910MHz，l以步行速度以步行速度1.33m/s1.33m/s移动由此引起的最大多普勒频移为移动由此引起的最大多普勒频移为4Hz4Hz；l以以6060英里英里/ /小时的速度移动，则多普勒频移将增加到小时的速度移动，则多普勒频移将增加到120Hz120Hz。（1 1）理论分析，即用电磁场理论或统计理论分析电波）理论分析，即用电磁场理论或统计理论分析电波在移动环境个中的传播特性，并用各种数学模型来在移动环境个中的传播特性，并用各种数学模型来描述移动信道。往往要提出一些描述移动信道。往往要提出一些假设条件假设条件使信道数使信道数学模型简化，所以数学模型

38、对信道的描述都是近似学模型简化，所以数学模型对信道的描述都是近似的。的。（2 2）现场电波传播实测，即在不同的传播环境中，做）现场电波传播实测，即在不同的传播环境中，做电波传播电波传播实测试验实测试验。测试参数包括接收信号幅度、。测试参数包括接收信号幅度、延时以及其它反映信道特征的参数。对实测数据进延时以及其它反映信道特征的参数。对实测数据进行统计分析，可以得出一些有用的结果。行统计分析，可以得出一些有用的结果。（3 3）移动信道的计算机模拟，计算机具有很强的计算）移动信道的计算机模拟，计算机具有很强的计算能力，能灵活快速地模拟各种移动环境。能力，能灵活快速地模拟各种移动环境。相辅相成，可用于

39、研究进程的不同阶段相辅相成，可用于研究进程的不同阶段1 1、对移动环境中电波传播特性给出某种统计描述。、对移动环境中电波传播特性给出某种统计描述。理论分析和实测试验结果表明，在移动环境中接理论分析和实测试验结果表明，在移动环境中接收信号的幅度在大多数情况下符合瑞利（收信号的幅度在大多数情况下符合瑞利（RayleighRayleigh）分布。在有些情况，则更符合其它分布分布。在有些情况，则更符合其它分布: : RICERICE信道、信道、RUMMERRUMMER信道、信道、 自定义多径信道等。自定义多径信道等。2 2、建立电波传播模型。、建立电波传播模型。模型可包括图表、近似计算公式等。近年来，

40、在模型可包括图表、近似计算公式等。近年来，在计算机上建模也越来越流行。应用电波传播模型可对计算机上建模也越来越流行。应用电波传播模型可对无线电波在传播过程中的各种干扰和损耗进行预测，无线电波在传播过程中的各种干扰和损耗进行预测，直接为系统工程设计服务。直接为系统工程设计服务。 多址技术多址技术 编码技术编码技术 RAKE RAKE 接收机接收机* * 智能天线智能天线* * 软件无线电软件无线电* * 功率控制技术功率控制技术 软切换技术软切换技术 调制技术调制技术。l高速率传输以支持多媒高速率传输以支持多媒体业务传输体业务传输l速率能够按需分配速率能够按需分配l上下行链路能适应不对上下行链路

41、能适应不对称要求称要求l提供不同提供不同QoSQoS要求的多要求的多种业务种业务l高频谱利用率高频谱利用率l高容量高容量l高抗干扰能力高抗干扰能力lFDD: FDD: 上下行频率配对上下行频率配对WCDMAWCDMA的基本带宽为的基本带宽为5MHz5MHz2 2，如果运营者建设多层网，即用，如果运营者建设多层网，即用宏蜂窝完成大面积覆盖，用微蜂窝覆盖热点地区，用微微蜂窝提宏蜂窝完成大面积覆盖，用微蜂窝覆盖热点地区，用微微蜂窝提供高速接入，则至少需要供高速接入，则至少需要3 3个频点，即个频点，即15MHz15MHz2 2的频率。的频率。lTDDTDD：上下行频率相同：上下行频率相同 TD-SC

42、DMA TD-SCDMA的单载波带宽为的单载波带宽为1.6MHz1.6MHz，而且不需要对称频段，在，而且不需要对称频段，在考虑三级网络结构时，分配考虑三级网络结构时，分配5MHz5MHz就可组建一个基本的就可组建一个基本的全国网全国网。在在TDDTDD的工作模式中，上下行数据的传输通过控制上、下行的发的工作模式中，上下行数据的传输通过控制上、下行的发送时间长短来决定，这尤其适合今后的移动因特网、多媒体视频送时间长短来决定，这尤其适合今后的移动因特网、多媒体视频点播等非对称业务的高效传输。点播等非对称业务的高效传输。lSDMASDMA：lFDMA:FDMA:lTDMATDMA：lCDMACDM

43、A：3G3G智能天线智能天线OFDMOFDMEVDOEVDOl3G3G技术方案已基本上统一到技术方案已基本上统一到CDMACDMA（码分多址）技术上。（码分多址）技术上。在在CDMACDMA系统中系统中, ,移动台与基站之间采用码分多址方式进行移动台与基站之间采用码分多址方式进行连接连接, , 这种多址方式完全区别于传统的信号调制方式这种多址方式完全区别于传统的信号调制方式, ,信号信号在频率在频率, ,时间和空间上互相重叠；时间和空间上互相重叠；l采用码分多址接入技术和扩频技术，加上丰富的码字资源，采用码分多址接入技术和扩频技术，加上丰富的码字资源，使得使得3G3G系统具有系统具有极高的频率

44、利用率极高的频率利用率，而且同一频率还可以，而且同一频率还可以在相邻小区中复用，这使在相邻小区中复用，这使频率规划简单，容量大频率规划简单，容量大。在相同。在相同的频段内提供的系统容量比模拟的频段内提供的系统容量比模拟TDMATDMA系统大系统大10102020倍，倍，比比TDMATDMA数字系统大数字系统大4 46 6倍。倍。l3G3G用码字区分信道，码字长度不同，信道提供的速率就不用码字区分信道，码字长度不同，信道提供的速率就不同，所需要的功率也不同，这为同，所需要的功率也不同，这为3G3G系统有效支持多种业务、系统有效支持多种业务、提供不同等级的服务质量奠定了基础。提供不同等级的服务质量

45、奠定了基础。 类比: 国际性集会-同一房间（频率）的多个交谈-每一对话的音量要控制到最小(功率控制）-使用不同的语言（码分）q小区呼吸小区呼吸q软容量软容量TimePowerFrequency GSM - FDMA/TDMA 混合方案 窄带载频复用 WCDMA 使用CDMA直接扩频技术 码分多址 - 多个用户同时使用一个载频 单频复用FrequencyCDMAPowerTime窄带系统大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度宽带系统最大优点：抗衰落性能强N=12 frequency reuse6543218791210116543218791

46、21011654321879121011654321879121011111111111111111111111111111111111111111111111N=1 frequency reuse信源编码信源编码有效性有效性采用速率可变信源编码进一步提高编码效率采用速率可变信源编码进一步提高编码效率AMR(动态多码率编码动态多码率编码)：AMR编码允许系统根据无线编码允许系统根据无线接口的资源动态调整话音编码速率接口的资源动态调整话音编码速率 8K EVRC（Enhanced Variable Rate Vocoder),8K QCELP,13KQCELP （Qualcomm Code-Ex

47、cited Linear Predictive ）根据不同的区域根据不同的区域/时效时效/用户，提供不同用户，提供不同QoS服务服务负载重的情况下，减轻负载，增加系统容量负载重的情况下，减轻负载，增加系统容量负载轻的情况下，尽量提高负载轻的情况下，尽量提高QoS，增加满意度，增加满意度采用采用4.75Kbps时相对时相对12.2Kbps容量提高约容量提高约40%语音速率和容量的关系02040608010012012.2 10.2 7.957.46.75.95.15 4.75语音速率用户数无纠错编码： BER10-1 10-2不能满足通信需要卷积编码： BER10-3满足语音、信令、低速数据通信

48、需要Turbo 码： BER10-6满足数据通信需要 WCDMA采用高性能的信道编码和二次交织，提高系统性能采用高性能的信道编码和二次交织，提高系统性能 编解码极大地降低了工作点的信噪比，是无线传输中的常用手段编解码极大地降低了工作点的信噪比，是无线传输中的常用手段 Turbo码能够使传输信号的信噪比接近码能够使传输信号的信噪比接近Shannon极限极限SenderCRC EncoderRCPC EncoderPowerSelectorp, mpFeedbackRate Selecter8/9, 4/5, 2/3, 1/2, 1/3ReceiverCRC DecoderRCPC Decoder

49、ChannelHARQ：FEC+ARQ HSDPAWCDMA: WCDMA: 数据速率数据速率=384Kbps=384Kbps, , 符号速率符号速率=960Ksps=960Ksps, , 码片速率码片速率=3.84Mcps=3.84Mcps信源信源编码编码交织交织信道信道编码编码扩频扩频 扰码扰码WCDMA: WCDMA: 3.84Mchips/s3.84Mchips/scdma2000: cdma2000: 1.2288Mchips/s1.2288Mchips/s符号速率符号速率数据速率数据速率码片速率码片速率l专为专为CDMACDMA系统设计的系统设计的分集相干扩频接收器分集相干扩频接收

50、器l可对多个携有相同信息且衰落特性相互独立可对多个携有相同信息且衰落特性相互独立的单径信号进行的单径信号进行相位校正相位校正并进行并进行最大比合并最大比合并处理，从而达到克服多径衰落，提高接收信处理，从而达到克服多径衰落，提高接收信号与干扰比的目的。号与干扰比的目的。l实际的实际的CDMACDMA系统中的系统中的信道估计是根据发射信道估计是根据发射信号中携带的导频符号完成的信号中携带的导频符号完成的。通过接收带。通过接收带有确知信息的导频信号，可以对多径信号的有确知信息的导频信号，可以对多径信号的幅度和相位信息进行估计，从而使得多径分幅度和相位信息进行估计，从而使得多径分集和相干接收成为可能。