移动通信移动通信的展望.pptx

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1、会计学1移动通信移动通信的展望移动通信移动通信的展望n n 1、个人通信的概念、个人通信的概念5Wn n 无无论论任任何何人人(Whoever)在在任任何何时时候候(Whenever)和和任任何何地地点点(Wherever)都都能能和和另另一一个个人人(Whomever)进进 行行 任任 何何 方方 式式(Whatever)的的通通信信。人人们们把把这这种种向向往往中中的的通通信信称称为为“个个人人通通信信”，而而把把实实现现个个人人通通信信的的网网络称为个人通信网络称为个人通信网(PCN)。10.1 10.1 个人通信个人通信个人通信个人通信第1页/共41页n n 2、实现个人通信的途径、实

2、现个人通信的途径n n (1)规规划划、设设计计和和开开发发一一种种覆覆盖盖世世界界范范围围的的全全新新个个人人通通信信网网。可可以以按按照照个个人人通通信信的的理理想想目目标标，自自由由地地精精选选先先进进技技术术和和优优化化网网络络结结构构，而而不不受受现现有有通通信信设设施施和和现现用用技技术术体体制制的的影响和约束。影响和约束。n n (2)选选择择现现有有的的某某一一种种移移动动通通信信网网络络进进行行扩扩充充和和改改造造，实实现现一一个个遍遍及及全全球球、功功能能齐齐全全和和适适应应各各种种运运行行环环境境的的个个人人通通信信网网。这这种种办办法法对对现现有有各各种种通通信信设设备

3、备的的开开发发者者、制制造造商商和和运运营公司特别有吸引力。营公司特别有吸引力。第2页/共41页n n (3)综综合合利利用用现现有有各各种种通通信信网网络络，发发挥挥各各自自的的优优点点，取取长长补补短短，在在统统一一要要求求和和统统一一标标准准的的条条件件下下，突突破破关关键键技技术术，解解决决各各种种网网络络之之间间的的互互连连互互通通，加加强强通通信信网网络络的的智智能能化化管管理理功功能能，以以实实现现全全球球性性的的个个人人通通信信网。网。第3页/共41页10.2 10.2 关于个人通信的国际标准和研究进展关于个人通信的国际标准和研究进展关于个人通信的国际标准和研究进展关于个人通信

4、的国际标准和研究进展n n 1、第第三三代代移移动动通通信信系系统统标标准准制定的过程：制定的过程：n n 3G3G的的的的主主主主要要要要发发发发展展展展目目目目标标标标：能能能能提提提提供供供供高高高高质质质质量量量量业业业业务务务务(话话话话音音音音、低低低低速速速速和和和和高高高高速速速速数数数数据据据据(从从从从几几几几kb/skb/s到到到到2Mb/s)2Mb/s)，并并并并具具具具有有有有多多多多媒媒媒媒体体体体接接接接口口口口；能能能能支支支支持持持持面面面面向向向向电电电电路路路路和和和和面面面面向向向向分分分分组组组组业业业业务务务务；能能能能工工工工作作作作在在在在各各各

5、各种种种种通通通通信信信信环环环环境境境境(城城城城市市市市和和和和乡乡乡乡村村村村、丘丘丘丘陵陵陵陵和和和和山山山山地地地地、空空空空中中中中和和和和海海海海上上上上以以以以及及及及室室室室内内内内场场场场所所所所)；具具具具有有有有更更更更高高高高的的的的频频频频谱谱谱谱效效效效率率率率，能能能能提提提提供供供供更更更更大大大大的的的的通通通通信信信信容容容容量量量量；能能能能与与与与固固固固定定定定网网网网络络络络兼兼兼兼容容容容，和和和和现现现现有有有有移移移移动动动动通通通通信信信信网网网网互互互互连连连连互互互互通通通通并并并并实实实实现现现现全全全全球球球球漫漫漫漫游游游游；网网

6、网网络络络络结结结结构构构构可可可可配配配配置置置置成成成成不不不不同同同同形形形形式式式式，以以以以适适适适应应应应各各各各种种种种服服服服务务务务需需需需要要要要，具具具具有有有有高高高高级级级级的的的的移移移移动动动动性性性性管管管管理理理理，能能能能保保保保证证证证大大大大量量量量用用用用户户户户数数数数据据据据的的的的存存存存储储储储、更更更更新新新新、交换和实时处理等。交换和实时处理等。交换和实时处理等。交换和实时处理等。第4页/共41页n n 关关于于3G的的标标准准，开开始始主主要要是是由由国国际际电电信信联联盟盟(ITU)主主导导的的，最最初初系系统统名名称称为为“未未来来公

7、公共共陆陆上上移移动动通通信信系系统统(FPLMTS)”，后后改改名名为为“国国际际移移动动通通信信2000(IMT-2000)”。1998年年12月月，世世界界各各国国已已向向ITU提提 交交 的的 无无 线线 传传 输输 技技 术术(RTT)建议有：建议有：n n (1)以以TDMA为基础：为基础：n n DECT，来来自自ETSI计计划划(EP)DECT。n n UWC-136(Universal Wireless Communications)，n n 来自美国来自美国TIA TR45.3。第5页/共41页n n (2)以以CDMA为基础：为基础：n n WINS W-CDMA(Wir

8、eless Multimedia and Messaging Service Wideband CDMA)，来自美国来自美国TR46.1。n n TD-SCDMA(TimeDivision Synchronous CDMA)，来来自自中国电信技术研究院中国电信技术研究院(CATT)。n n W-CDMA(Wideband CDMA)，来自日本，来自日本ARIB。n n CDMA(Asynchronous DS-CDMA)，来自韩国，来自韩国TTA。第6页/共41页n n UTRA(UMTS Terrestrial Radio Access)，来来 自自 ESTI SMG2。n n W-CDMA

9、(North American Wideband CDMA)，来来自自美美国国TIPI-ATIS。n n cdma2000(Wideband CDMA(IS-95)，来来自自美美国国TIA TR45.5。n n CDMA(Multiband Synchronous DS-CDMA)，来，来自韩国自韩国TTA。第7页/共41页n n (3)用于卫星系统：用于卫星系统：n n SAT-CDMA，轨轨 道道 高高 度度2000km，轨道平面，轨道平面7个，总共个，总共 n n 49颗颗低低轨轨道道卫卫星星，来来自自韩韩国国TTA。n n SW-CDMA(Satellite Wideband CDMA

10、)，来自，来自ESA。n n SW-CTDMA(Satellite-Wideband-Hybrid CDMAn n /TDMA)，来自，来自ESA。n n ICO-RTT，轨轨 道道 高高 度度10390km，轨道平面，轨道平面2个，总个，总 共共 n n 10颗颗 中中 轨轨 道道 卫卫 星星，来来 自自ICO Global Communication。n n Horizons(Horizons Satellite System)，来自，来自Inmarsat。第8页/共41页n n 1999年年 11月月 赫赫 尔尔 辛辛 基基TG8/1会会议议通通过过了了“IMT-2000无无线线接接口口

11、技技术术规规范范”建建议议，最最终终确确定定3G无无线线传传输输技技术术分分为为CDMA和和TDMA两两类类，具具体体包括：包括：n n CDMA DS：UTRA FDD(WCDMA)；n n CDMA MC：cdma2000 MC；n n CDMA TDD：UTRA TDD及及TD-SCDMA；n n TDMA SC：UWC-136；n n TDMA MC：DECT。第9页/共41页n n 2、后后 三三 代代(B3G)或或 第第 四四 代代(4G)移动通信的研究和开发移动通信的研究和开发n n 第第三三代代移移动动通通信信已已经经开开始始商商用用，2003年年底底全全球球已已发发放放120

12、个个IMT-2000的的运运行行牌牌照照。日日本本第第三三代代移移动动通通信信2001年年10月月开开始始商商用用(WCDMA技技术术)，2004年年3月月已已有有300万万用用户户，网网络络已已覆盖覆盖99%以上的地区。以上的地区。n n 在在3G移移动动通通信信开开始始商商用用后后，即即开开始始了了B3G或或4G移移动动通通信信的的研研究究和和开开发发。发发展展分分为为两两个个思思路路：一一是是对对现现有有3G标标准准的的增增强强，以以满满足足未未来来用用户户的的需需求求；二二是是研研制制全全新新的的标标准准。第第一一种种思思路路可可以以称称为为3G的的演演进进，如如3GPP提提出出了了高

13、高速速下下行行分分组组接接入入(HSDPA)，其其数数据据率率可可以以达达到到10.8 Mb/s；3GPP2提提 出出 了了1xEV-DV，其其速速率率可可以以达达到到5.4 Mb/s。第10页/共41页n n ITU-R对对未未来来系系统统的的发发展展的的看看法法包包括括两两部部分分：一一是是IMT-2000的的未未来来发发展展，二二是是超超IMT-2000的的系系统统。IMT-2000将将继继续续发发展展以以支支持持新新的的应应用、产品和服务。用、产品和服务。n n WWRF(Wireless World Research Forum)认认为为未未来来的的系系统统不不可可能能仅仅用用一一个

14、个标标准准来来满满足足用用户户的的所所有有要要求求，应应当当用用一一组组标标准准来来满满足足完完全全不不同同的的用用户户需需求求；应应当当利利用用多多模模终终端端，在在一一组组可可选选的的空空中中接接口口中中选选择择一一个个最最适适合合给给定定环环境境的的空空中中接接口口；此此外外，还还要要满满足足100 Mb/s或或1 Gb/s的数据速率。的数据速率。n n 第11页/共41页n n IEEE 802下的多个工下的多个工作组也在进行未来无线通信的作组也在进行未来无线通信的标准化工作。标准化工作。IEEE 802.11n希希望下一代望下一代WLAN的实际传输速的实际传输速率达到率达到100 M

15、b/s，2004年年8月月底有两个组织提交了提案，底有两个组织提交了提案，TGn Sync组织的提案希望传组织的提案希望传输速率能够达到输速率能够达到640 Mb/s左左右，而右，而WWiSE组织的提案最组织的提案最高速率为高速率为540 Mb/s；它们都；它们都选择使用多输入与多出选择使用多输入与多出(MIMO，Multiple Input and Multiple Output)技术作为规技术作为规范的核心。范的核心。第12页/共41页n n图10-1 移动通信的发展进程 第13页/共41页10.3 10.3 未来移动通信中的关键技术未来移动通信中的关键技术未来移动通信中的关键技术未来移动

16、通信中的关键技术 n n 1、自适应编码调制技术、自适应编码调制技术n n (1)可变速率调制技术可变速率调制技术n n 未未来来移移动动通通信信系系统统不不仅仅要要传传输输不不同同速速率率和和不不同同质质量量要要求求的的多多种种业业务务，而而且且移移动动信信道道的的传传播播性性能能经经常常会会随随时时间间和和传传播播地地点点而而随随机机变变化化，移移动动通通信信系系统统必必须须具具有有自自适适应应改改变变其其传传输输速速率率的的能能力力，以以便便能能灵灵活活地地为为多多种种业业务务提提供供合合适适的的传传输输速速率率，而而且且能能在在保保证证传传输输质质量量的的前前提提下下，根根据据传传播播

17、条条件件实实时时地地调调整整其其传传输输速速率率，以以充充分分发发挥挥所用频谱的效率。所用频谱的效率。第14页/共41页n n 实现可变速率调制的方法：实现可变速率调制的方法：n n (1)可可变变速速率率正正交交振振幅幅调调制制(VR-QAM)：QAM是是一一种种振振幅幅和和相相位位联联合合键键控控技技术术。电电平平数数越越多多，每每码码元元携携带带的的信信息比特数就越多。息比特数就越多。第15页/共41页n n图图10-2 星型星型QAM的星座的星座图图 第16页/共41页n n (2)可可变变扩扩频频增增益益码码分分多多址址(VSG-CDMA)：动动态态改改变变扩扩频频增增益益和和发发射

18、射功功率率以以实实现现不不同同业业务务速速率率的的传传输输。在在传传输输高高速速业业务务时时降降低低扩扩频频增增益益，为为保保证证传传输输质质量量，可可相相应应提提高高其其发发射射功功率率；在在传传输输低低速速业业务务时时增增大大扩扩频频增增益益，在在保保证证业业务务质质量量的的条条件件下下，可可适适当当降降低低其其发射功率，以减少多址干扰。发射功率，以减少多址干扰。第17页/共41页n n (3)多多码码码码分分多多址址(MC-CDMA)：待待传传输输的的业业务务数数据据流流经经串串/并并变变换换器器后后，分分成成多多个个(1，2，M)支支路路，支支路路的的数数目目随随业业务务数数据据流流的

19、的不不同同速速率率而而变变，当当业业务务数数据据速速率率小小于于等等于于1基基本本速速率率时时，串串/并并变变换换器器只只输输出出1个个支支路路；当当业业务务数数据据速速率率大大于于基基本本速速率率而而小小于于2倍倍基基本本速速率率时时，串串/并并变变换换器器输输出出2个个支支路路；最最多多可可达达M个个支支路路，即即最最大大业业务务速速率率可可达达基基本速率的本速率的M倍。倍。第18页/共41页n n (4)可变扩频因子可变扩频因子-正正交频分和码分复用交频分和码分复用(VSF-OFCDM)：是：是 OFDM和和CDM(码分复用码分复用)的结合，的结合，根根据小区的干扰情况动态调整据小区的干

20、扰情况动态调整扩频因子，通过选用不同的扩频因子，通过选用不同的子载波数和在时间或频域上子载波数和在时间或频域上的扩展来实现不同速率的传的扩展来实现不同速率的传输。输。第19页/共41页n n 2、自适应编码调制、自适应编码调制(AMC)n n 将将不不同同速速率率的的编编码码与与不不同同的的调调制制方方式式结结合合起起来来，系系统统根根据据收收发发信信道道的的情情况况动动态态选选择择最最佳的编码组合。佳的编码组合。第20页/共41页n n 采用采用QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等调制方式，等调制方式，采用码率为采用码率为R=1/4、1/2、或、或3/4的的Turbo码。有以下七种码

21、。有以下七种调制和码率的组合：调制和码率的组合：QPSK R=1/4，QPSK R=1/2，QPSK R=3/4，8PSK R=1/2，16QAM R=1/2,16QAM R=3/4和和64QAM R=3/4，如，如表表10-1所示。所示。第21页/共41页n n表表10-1 不同调制编码方案不同调制编码方案(MCS)提供的信息速率提供的信息速率 第22页/共41页n n 3、多输入多输出技术、多输入多输出技术n n 广广义义的的多多输输入入多多输输出出(MIMO)技技术术包包括括：智智能能天天线线技技术术、空空时时编编码码、用用于于提提高高系系统容量的统容量的MIMO等技术。等技术。n n

22、(1)智智能能天天线线自自适适应应阵阵列列天线天线n n 智智能能天天线线的的理理想想目目标标是是在在发发射射机机或或接接收收机机快快速速移移动动时时，以以一一个个或或多多个个高高增增益益的的窄窄波波束束分分别别对对准准并并跟跟踪踪所所需需信信号号的的方方向向，同同时时以以波波束束零零点点对对准准并并跟跟踪踪干干扰扰信信号号的的方方向向，此此时时系系统统中中的的许许多多用用户户可可以以占占用用同同一一个个信信道道工工作作而而互互不不干干扰扰，实实现现所所谓谓的的“空空分分多多址址(SDMA)”。系系统统可可为为每每一一新新用用户户增增加加一一个个新的波束。新的波束。第23页/共41页n n图图

23、10-4 利用智能天线利用智能天线实现空分多址示意图实现空分多址示意图 第24页/共41页n n 智智能能天天线线类类似似空空间间滤滤波波器器，突突出出优优点点是是能能够够减减少少或或者者滤滤除除同同道道干干扰扰和和多多址址干干扰扰，显显著著提提高高通通信信系系统统的的通通信信容容量量。目目前前移移动动台台要要使使用用自自适适应应天天线线，因因受受体体积积、重重量量和和造造型型等等方方面面的的限限制制，尚尚有有一一定定困困难难，但但基基站站使使用用自自适适应应天天线线已已被被证证明明是是非常有效的。非常有效的。第25页/共41页n n图图10-5 自适应自适应波束形成示意波束形成示意图图 第2

24、6页/共41页n n 图图10-5是是一一种种基基于于信信号号到到达达方方向向的的(DOA)自自适适应应波波束束形形成成示示意意图图，其其中中天天线线阵阵列列由由N个个空空间间分分布布的的天天线线阵阵元元组组成成，阵阵元元排排列列可可以以是是直直线线型型、环环型型或或平平面面型型，阵阵元元之之间间的的距距离离一一般般为为信信号号波波长长的的一一半半，即即/2；W是是复复加加权权因因子子。自自适适应应阵阵列列需需要要判判别别所所有有信信号号的的到到达达方方向向，然然后后根根据据信信号号的的到到达达方方向向，计计算算和和选选择择合合适适的的复复加加权权因因子子，将将方方向向图图的的主主瓣瓣指指向向

25、所所需需信信号号，而而把把凹凹陷陷对对准准干干扰扰信信号号，从从而而提提高高有有用用信信号号的的信信干干比比。这这种种方方法法在在阵阵元元数数多多于于用用户户数数，且且不不存存在在多多径径传传播播时时比较有效。比较有效。第27页/共41页n n 另另一一种种办办法法是是图图10-6所所示示的的基基于于基基准准信信号号的的阵阵列列天天线线示示意意图图。需需要要提提供供一一种种与与所所需需信信号号密密切切相相关关而而与与噪噪声声和和干干扰扰无无关关的的基基准准信信号号，用用此此基基准准信信号号和和方方向向图图形形成成网网络络的的输输出出信信号号相相减减，产产生生一一误误差差信信号号，然然后后按按照

26、照选选定定的的算算法法准准则则(如如最最小小均均方方差差(LMS)准准则则、递递归归最最小小平平方方(RLS)准准则则等等)，对对复复加加权权因因子子W进进行行调调整整，使使形形成成网网络络的的输输出出信信号号尽尽可可能能接接近近基基准准信信号号，并并从从输输出出信信号号中中消消除除与与基基准准信信号不相关的噪声和干扰信号。号不相关的噪声和干扰信号。第28页/共41页n n图图10-6 基于基准信号基于基准信号的阵列天线示意图的阵列天线示意图 第29页/共41页n n 无无论论采采用用哪哪一一种种自自适适应应算算法法，都都要要在在保保证证性性能能要要求求的的前前提提下下，尽尽可可能能减减少少运

27、运算算量量，缩缩短短收收敛敛时时间间，以以期期能能跟跟踪踪移移动动通通信信环环境境的的动动态态变变化化。基基准准信号产生的方法：信号产生的方法：n n (a)利利用用发发送送同同步步信信号号的的引引导导序序列列来来产产生生参参考考信信号号。因因为为各各个个用用户户的的同同步步引引导导序序列列通通常常不不是是独独特特的的，所所以以这这种种方方法法不不能能区区分分所所需需信信号号和和同同道道干扰。干扰。第30页/共41页n n (b)为为各各个个用用户户发发送送专专门门的的训训练练序序列列或或引引导导序序列列，用用来来产产生生参参考考信信号号。这这种种方方法法会增大信道的额外开销。会增大信道的额外

28、开销。n n (c)在在码码分分多多址址移移动动通通信信系系统统中中，因因接接收收端端知知道道发发送送端端所所用用的的扩扩频频码码，利利用用提提取取环环路很容易获得所需的参考信号。路很容易获得所需的参考信号。第31页/共41页n n (2)空空时时编编码码(Space Time Coding)指指对对发发送送符符号号进进行行联联合合编编码码，然然后后在在多多个个天天线线上上同同时时发发送送，从从而而实实现现接接收收端端的的有有效效分分集集合合并并，以以提提高高系系统统的的可可靠靠性性。空空时时编编码码分分为为两两类类：空空时时分分组组编编码码(STBC)和和空空时时格型编码格型编码(STTC)

29、。第32页/共41页n n 一一个个简简单单的的空空时时分分组组编编码码如如图图10-7所所示示。输输入入的的信信息息经经过过调调制制(星星座座映映射射)后后生生成成符符号号序序列列。假假定定符符号号序序列列分分为为两两个个符符号号一一组组，每每一一组组的的符符号号为为s0和和s1经经过过编编码码生生成成两两个个新新的的码码组组s0，-s*1和和s1，s*0，前前一一组组在在天天线线0上上发发送送，后后一一组组在在天天线线1上上发发送送，其其接接收收机机的的框图如框图如10-8所示。所示。第33页/共41页n n图图10-7 一个简单一个简单的空时分组编码的空时分组编码 第34页/共41页n

30、n图图10-8 空时分组编码的空时分组编码的单接收天线接收机单接收天线接收机 第35页/共41页n n (3)多多输输入入多多输输出出(MIMO)系系统统n n 前前面面讨讨论论的的多多输输入入多多输输出出(MIMO)系系统统主主要要是是为为提提高高系系统统的的可可靠靠性性，增增加加分分集集增增益益。MIMO系系统统的的另另一一个个重重要要的的用用途途是是提提高高系系统统的的传传输输容容量量。一一个个有有N个个发发送送天天线线和和M个个接接收收天天线线的的系系统统，用用MIMO(M，N)来来表表示示。一一个个MIMO(3，3)系系统统如如图图10-10所所示示，输输入入调调制制符符号号b1，b

31、2，b3，轮轮流流在在发发送送天天线线1、2和和3上上发发送送，接接收收端端通通过过信信号号处处理理算算法法(V-BLAST算算法法)将将空空间间中中已已混混合合在在一一起起的的信信号号分分离离出出来来，以以后后每每一一路路再再单单独解调。独解调。第36页/共41页n n图图10-10 MIMO(3，3)原理图原理图 第37页/共41页n n 4、软件无线电、软件无线电n n 由由于于移移动动通通信信的的迅迅猛猛发发展展，目目前前多多种种多多样样的的通通信信体体制制层层出出不不穷穷，形形形形色色色色的的通通信信标标准准竞竞争争激激烈烈，频频谱谱资资源源日日益益紧紧张张，提提高高频频谱谱利利用用

32、率率的的新新技技术术迅迅速速发发展展，通通信信产产品品的的更更新新换换代代越越来来越越快快，产产品品生生存存周周期期越越来来越越短短，而而对对多多种种通通信信体体制制之之间间的的互互联联和和对对移移动动终终端端的的兼兼容容性性要要求求也也日日益益迫迫切切。无无线线通通信信新新体体制制、新新系系统统和和新新产产品品的的研研发发，将将逐逐步步以以硬硬件件为为主主转转移移为为以以软软件件为为主主，即即软软件件无无线线电电技术技术。第38页/共41页n n 图图10-11是是软软件件无无线线电电的的结结构构简简图图。在在实实际际应应用用中中，要要求求发发射射机机能能判判明明可可用用的的传传输输信信道道

33、，探探测测可可行行的的传传播播路路径径，选选择择合合适适的的多多址址方方式式和和调调制制方方式式，自自适适应应控控制制天天线线波波束束使使之之指指向向正正确确方方向向和和使使用用合合适适的的功功率率电电平平等等。接接收收机机应应能能判判明明所所需需信信道道和和邻邻近近信信道道的的能能量量分分布布，识识别别接接收收信信号号的的模模式式，自自适适应应抵抵消消干干扰扰，能能估估计计所所需需信信号号的的多多径径特特性性，采采用用自自适适应应均均衡衡，最最佳佳合合并并与与利利用用所所需需信信号号的的多多径径能能量量，对对信信道道调调制制进进行行最最佳佳译译码码和和判判决决，并并通通过过前前向向纠纠错错以以降降低低误误码码率率等等。此此外外，软软件件无无线线电电还还可可通通过过众众多多的的软软件件工工具具来来支持增值业务支持增值业务。第39页/共41页n n图图10-11 软件无软件无线电结构简图线电结构简图 第40页/共41页