【精品】3G移动通信技术精品ppt课件.ppt
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1、3G移动通信技术3G移动通信发展综述主要内容移动通信的发展历程3G系统的目标要求3G系统的演进策略3G频谱情况移动通信及3G发展情况移动通信的发展历程移动通信是一种快速、便捷、可靠、不受时空限制的随时随地进行联络的通信手段。1897年,马可尼在固定站和一艘拖船之间进行的无线通信实验,就标志着移动通信的诞生,直到二十世纪七十年代中期以后,移动通信才得到长足发展。时至今日,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、试验和建设阶段。移动通信的发展历程AMPSTACS NMT模拟技术GSMIS-95DAMPS数字技术 WCDMACDMA2000TD-SCDMA语音业务多媒体业务技术
2、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年代第三代第三代移动通信系统,二一世纪缺点:频谱利用率低,业务种类受限、通话容易被窃听等业务主要是语言和低速数据以宽带多媒体通信为目标对3G RTT的要求高速率传输以支持多媒体业务例如室内静止环境:2Mbps;室内外步行环境:384Kbps;室外快速移动环境:144Kbps;传输速率能够按需分配上下行连路能适应不对称要求一条连接中,能提供不同QoS要求的多种业务例如语音、视频和分组数据高频谱利用率3G技术多样化出现多种3G技术的主要原因:第二代核心网的不同;无线接口的兼容性问题;频谱分配作用;知识产权问题;竞争也是
3、一个主要因素。ITU的目标:建立IMT2000系统家族,求同存异,实现不同3G系统的全球漫游3GPP23GPP3G主流制式划分 WCDMAWCDMA核心网络:基于核心网络:基于MAP和和GPRS无线传输技术:无线传输技术:WCDMAFDD/TDD cdma2000 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:cdma20003G制式延续了制式延续了2G格局的划分格局的划分 GSM-WCDMA CDMA-cdma2000TD-SCDMATD-SCDMAHCR TDDHCR TDDGSM演进路线图WCDMAWCDMAGPRSGPRSEDGEEDG
4、EGSMGSMTSM*TSM*TD-SCDMATD-SCDMA*HSDPA*HSDPA*HSDPA:*HSDPA:高速下行分组接入(高速下行分组接入(UMTS Release 5UMTS Release 5)*TD-SCDMA*TD-SCDMA:即:即3GPP TDD LCR3GPP TDD LCR(低码片率)选项(低码片率)选项 *TSM*TSM:TD-SCDMA System for GSMTD-SCDMA System for GSMWCDMA的标准化进展TD-SCDMA的标准化进展IS-95演进路线图CDMA1xEV-DV*CDMA1xEV-DV*CDMA1X CDMA1X*CDMA1
5、xEV-DO*CDMA1xEV-DO*IS-95IS-95*1x(1.25 MHz)Radio Transmit Technology(RTT)*1xRTT Evolution Data Optimized*1xRTT Evolution Data and Voice cdma2000的标准化进展全球3G的频谱划分我国的3G频率规划方案主要工作频段频分双工(FDD)方式:1920-1980 MHz/2110-2170 MHz;时分双工(TDD)方式:1880-1920MHz、2010-2025 MHz。补充工作频段频分双工(FDD)方式:1755-1785 MHz/1850-1880 MHz;
6、时分双工(TDD)方式:2300-2400MHz;卫星移动通信工作频段1980-2010 MHz/2170-2200 MHz 3G的扩展频段825-835 MHz/870-880 MHz、885-915 MHz/930-960 MHz和1710-1755 MHz/1805-1850 MHz频段DCS1800 Rx1710 1785DCS1800 Tx1805 1880825-835835-839870-880880-884890-903903-909929-935935-948948-954954-960839-845884-890909-915ReservedTACS-C(Rx)AMPS-A
7、(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GSM联通GSMETACS中移动GSM联通GSMAMPS-A(Tx)870-880AMPS-B(Tx)880-890ETACS联通CDMA保留保留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CMCCDCS1800TD
8、DTD-SCDMADCS 1800未发放联通DCS1800DCS 1800未发放联通DCS1800中移动DCS1800SCDMA中国电信CDMAWLLPCS1900 Rx1850-1910PCS1900 Tx1930-1990中移动DCS1800ITU MSS1980-2010PHS1805-18201900-19101850-18651865-18801880-19001945-19601960-19801710-17251745-17551840-18501755-17851785-18052010-20251980-20101910-1920CDMAPCSITU IMT-2000 Rx1
9、920-1980中国电信CDMAWLL2110-21702300-2400ITU IMT-2000 Tx2110-2170FDD 补充频段补充频段 TDDTDD主要主要FDD 补充频段补充频段 FDD 主要频段主要频段 FDD 主要频段主要频段 TDD 主要频段主要频段 TDDTDD补充补充信产部信产部 3G规划规划中国2G/3G频谱划分及应用情况中国2G/3G频谱划分及应用情况空闲频段主要工作频段1800 MHz还有未分配及未规划频率2x50MHz 预计我国将首先启用IMT2000核心频段作为3G频段 移动通信及3G发展情况移动通信市场发展趋势3G研发现状3G商用情况全球2G移动市场(200
10、2年底)PDC 59.8m/5.5%US-TDMA 107.5m/9.9%CDMA 138.7m/12.8%World Digital Wireless Market-Source:EMC World Cellular Database:End of Nov 2002GSM 777.8m/71.8%全球移动用户预测全球移动用户ARPU预测中国移动通信发展现状现状用户数:已超过9亿户,东部地区移动用户已经超过了固定用户无线网络覆盖:98%以上的县(市)实现覆盖、重要公路、铁路、机场、码头及旅游景点、星级宾馆也实现了覆盖业务能力:话音、增值服务、短信、智能网、数据业务收入:2002年底移动业务收入
11、达到1951亿元,占电信业务收入的47。中国移动的用户市场份额为67.69,中国联通为20.07,中国电信为12.24(2012)中国移动电话用户预测中国移动电话用户ARPU预测3G3G研发现状研发现状WCDMAWCDMA WCDMA的设备供应商已能提供商用系统设备。软件版本基于R99 2001年6月版本,并支持后续版本中重要的CR(主要涉及GSM和WCDMA的切换)。各厂家均可推出基于3GPP R4版本的产品。各厂家系统之间已经进行了多次互操作性测试(IOT),目前正在进行终端的IOT。3G3G研发现状研发现状cdma2000cdma2000qcdma2000的设备供应商都能提供cdma20
12、00 1X的非核心频段的产品。qCDG联合爱立信、LG、朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星、中兴8家无线通信厂商签署协议,根据市场需求提供2.1GHz的终端、基础设施和相关技术。q目前给联通CDMA1X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。3G3G研发现状研发现状TD-SCDMATD-SCDMAq基于TD-SCDMA TSM标准的商用基站产品,大唐/西门子预计2003年底提供,TSM商用终端2004年第二季度提供。q基于TD-SCDMA LCR标准的商用基站产品。q目前从事系统产品开发的只有大唐和西门子两家。参加TD-SCDMA产业联盟的其它厂家还没有进行产品开发。3
13、G3G商用现状商用现状从世界范围来看,全球已发放113个WCDMA执照,21个cdma2000执照,共有73个运营商已经签订商务协议合同。目前全球WCDMA商用的网络有3个:NTT DoCoMo、J-phone、Hutchison的意大利H3G网络。目前有11种商用终端。H3G初期提供3种终端。目前全球有50个商用的cdma2000 1X网络,5个cdma2000 1xEV-DO的商用网络。目前,cdma2000 1x有350种终端。v中国的移动通信市场仍然有一定的发展空间;v第三代移动通信的发展已经起步;vcdma2000 1X和WCDMA已经大规模商用;vWCDMA的远期规模效应明显,商业
14、前景更好。几点结论3G的基础知识和关键技术CDMA扩频通信原理无线接入关键技术CDMA 概念Walsh CodeSpreadingEncoding&InterleavingDecode&De-InterleavingBasebandDataBasebandDataBackground NoiseExternal InterferenceOther Cell InterferenceOther User Noise9.6 kbps19.2 kbps1228.8 kcps19.2 kbps9.6 kbpsCDMA TransmitterCDMA Receiver1.23 MHz BW fc1.23
15、 MHz BW fc10 kHz BW010 kHz BW01.23 MHz BW fc1.23 MHz BW fcfc-113 dBm/1.23 MHz fcSpurious Signals Walsh CodeCorrelator1228.8 kcps正交性的定义Orthogonality)Cross CorrelationN agreements-NdisagreementsN total_number_of_digits=W=0 0 0 00 1 0 10 0 1 10 1 1 040 0 0 00 0 1 1Y Y N N3G无线接入基本关键技术无线传输技术无线传输技术(RTT)n宽
16、带扩频技术宽带扩频技术nRAKE接收机接收机n信道编解码信道编解码n发射分集技术发射分集技术n智能天线智能天线n多用户检测(多用户检测(MUD)无线资源管理无线资源管理(RRM)n功率控制功率控制n负载控制负载控制nAMR控制控制n小区切换小区切换n信道分配信道分配宽带扩频技术窄带系统大衰落大衰落发射信号发射信号接收到的衰落信号接收到的衰落信号频率频率频率频率强度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RAKE接收机RAKE 接收技术有效地克服多径干扰,提高接收性能接收机单径接收电路单径接收电路单径接收电路搜索器计算信号强度与时延合 并合并后的信号tt
17、s(t)s(t)信道编码无纠错编码:BER10-1 10-2不能满足通信需要卷积编码:BER10-3满足语音通信需要Turbo 码:BERSIR目标目标SIRSIR,降低移动台发射功率降低移动台发射功率v若测定若测定SIRSIR目标目标SIRSIR,增加移动台发射功率增加移动台发射功率vWCDMAWCDMA闭环功率控制频率为闭环功率控制频率为1500Hz1500Hz,反向功率控制动态范围是反向功率控制动态范围是80dB80dB。外环:测量误帧率(误块率),调整目标信噪比外环:测量误帧率(误块率),调整目标信噪比功率控制功率控制效果功率控制的目标:所有的信号到达基站的功率功率控制的目标:所有的信
18、号到达基站的功率相同(上行);减少对其他基站的干扰(下行)相同(上行);减少对其他基站的干扰(下行)。下行链路功率控制目的,节约基站的功率资源下行链路功率控制目的,节约基站的功率资源上行链路功率控制目的,克服远近效应上行链路功率控制目的,克服远近效应决定了决定了DSDSCDMACDMA系统的容量系统的容量功率控制可以补偿衰落功率控制可以补偿衰落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4.75Kb
19、ps时相对时相对12.2Kbps容量提高约容量提高约40%自适应多速率语音控制自适应多速率语音控制自适应多速率语音控制自适应多速率语音控制AMRCAMRC最大限度提高运营收益最大限度提高运营收益最大限度提高运营收益最大限度提高运营收益AMR控制切换技术n 不同基站NodeB间切换n 不同RNC间切换 软切换:软切换:n 同基站不同小区间切换 更软切换:更软切换:n 异频切换n 不同系统间切换 硬切换:硬切换:WCDMA系统支持多种切换技术软切换/更软切换ABCABCABCABCABCABC上行软切换在上行软切换在RNCRNC中进行多径合并;中进行多径合并;上行更软切换在上行更软切换在NodeB
20、NodeB中进行多径合并;中进行多径合并;下行的软切换都在下行的软切换都在UEUE中合并中合并切换过程和效果当邻近小区的强度超过本小区信号强度一个给定的当邻近小区的强度超过本小区信号强度一个给定的门限时,移动台执行切换,硬切换(门限时,移动台执行切换,硬切换(FDMAFDMA、TDMATDMA)CDMACDMA系统小区的频率一致,软切换时,移动台同时系统小区的频率一致,软切换时,移动台同时与多个基站相连接与多个基站相连接当邻近小区的信号强度超过一个门限,但仍然低于当邻近小区的信号强度超过一个门限,但仍然低于当前小区基站的强度时,则进入软切换状态当前小区基站的强度时,则进入软切换状态在上行链路,
21、二个或多个基站可以接收同样的信号,在上行链路,二个或多个基站可以接收同样的信号,在下行链路移动台可以相干地合并来自不同基站的在下行链路移动台可以相干地合并来自不同基站的信号,即宏分集信号,即宏分集由于新基站发射额外的信号给移动台,由于由于新基站发射额外的信号给移动台,由于RAKERAKE的的FingerFinger数目有限,若移动台不能合并所有的能量。数目有限,若移动台不能合并所有的能量。在下行链路,在下行链路,软切换增加了对系统的干扰软切换增加了对系统的干扰3G的技术演进WCDMA的版本演进CDMA2000的版本演进HCR TDDHCR TDDGSM演进路线图WCDMAWCDMAGPRSGP
22、RSEDGEEDGEGSMGSMTSM*TSM*TD-SCDMATD-SCDMA*HSDPA*HSDPA*HSDPA:*HSDPA:高速下行分组接入(高速下行分组接入(UMTS Release 5UMTS Release 5)*TD-SCDMA*TD-SCDMA:即:即3GPP TDD LCR3GPP TDD LCR(低码片率)选项(低码片率)选项 *TSM*TSM:TD-SCDMA System for GSMTD-SCDMA System for GSMWCDMA的标准化进展HTTP:/www.3gpp.org3GPP R99 版本特性3GPP Release 99版本号:V3.*.*98
23、年末99年初开始制定,第一个WCDMA可用版本 功能冻结:2000/03一个全新的无线接入网络-UTRAN提高了频谱利用率提高了数据传送能力数据速率在广域为384kbit/s;小范围慢速移动时为2Mbit/s 支持AMR语音编解码技术,可提高话音质量和系统容量接入网分组化传输:Iub,Iur和Iu接口基于ATM技术,Iub开放核心网分为电路域和 分组域核心网CS域(MSC之间)基于 TDM 传输,与GSM网络保持一致核心网PS域基于IP 传输,用于非实时的数据业务3GPP R5 版本特性3GPP Release 5版本号V5.*.*2000年8月开始研究,实现3GPP最初提出的ALL IP网络
24、功能冻结:2002/03,部分2002/06接入网的可选择使用ATM或IP传输核心网在PS基础上增加了IP多媒体域(IMS,IMS主要功能在控制层面,承载通过PS域目前的R5尚未实现IMS和IP,PSTN的互通,主要用于实现IP多媒体业务和SIP端到端的互通核心网仍保留CS域用于语音和电路型数据业务,R5 CS域网络结构和R4保持一致智能业务上支持CAMEL4安全性方面使用IPv63G和NGN网的系统架构比较骨干骨干IP路由路由SoftswitchSoftswitchSIP/H.323 PhoneIP话务台GGSN3G终端2G终端PSTNPSTNPOTSMGWAGIADTGSGMRSApp S
25、erverPolicy ServerOSSIN边缘边缘IP/ATM接入接入本地本地IP交换交换本地本地IP交换交换2G PLMN2G PLMNATM/IP接入接入NodeBRNCSCPHSSSTPMSC serverMSC serverSGSNApp ServerComputerComputerIP PBX固定固定NGN3GPP全全IP网网IMSOSSSG公司分部公司分部公司总部公司总部V/GMSC serverSS7PSTN大楼大楼/企业企业/学校小学校小区区/IP超市等超市等MGW3G RANIP CoreMGW移动SCPApp ServerHLR/HSSHLR/HSSSG移动NGN与固网
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