移动通信系统(第六章)ppt-现代无线与移动通信系统第.ppt

现代无线与移动通信系统第六章 李少谦电子科技大学 第三代移动通信系统 第三代移动通信的标准 IMT DS UTRAFDD WCDMA 欧洲 日本 IMT MC cdma2000 北美 IMT TC TD SCDMA 中国 IMT SC UWC 136 北美 IMT FT DECT 欧洲 TTA T1P1 ARIB TTC GSM basedUMTS MobileIP IMT 2000Standards aGlobalPartnership IS 41 CDMA2000 M IPArchitecture IMT 2000 ITU TSSGITU RWP8F IMT 2000的频谱分配 IMT 2000的基本要求 频谱利用率高 服务质量好 高速传输支持多媒体业务室内环境至少2Mbps步行环境至少384kbps车速环境至少144kbps卫星移动环境至少9 6kbps 传输速率按需分配 支持上 下行链路的不对称需求 易于从第二代系统过渡 支持全球无缝漫游 移动通信的发展与展望电子科技大学李少谦 WCDMA与cdma2000 cdma2000与WCDMA系统都是宽带CDMA系统cdma2000能与IS 95兼容 其标准分为1X 3X两阶段 cdma20001X将在2002年开始商用 WCDMA发展迅速 欧州和日本大力支特 日本己在2001年开始商用实验 中国己在近期完成了对WCDMA测试评估 WCDMA与cdma2000将可能在3G中占主导地位 移动通信的发展与展望电子科技大学李少谦 cdma2000的基本结构 移动通信新进展电子科技大学李少谦 cdma20001x与3x cdma20001x SR1 仍采用IS 95的一个载波1 25MHz 码片速率1 2288Mcps 这样能非常方便地从IS 95升级到cdma20001x 并与IS 95后向兼容 cdma20003x SR3 采用三个1 25MHz载波组合而成 码片速率为3 686Mcps 因此常叫多载波CDMA MC CDMA 由于多载波CDMA技术实现上难度较大 人们现在主要考虑在cdma20001x上增强技术 直接实现3G的目标 cdma2000模式 1X SR1 3X SR3 多天线发送分集 cdma20001x在IS 95基础上的改进 反向导频 实现反向相干解调 可增加信噪比3dB 反向容量提高一倍 前向信道采用了快速功控技术 速率800 秒 从而可以进行前向快速闭环功控 大大提高了前向信道的容量 前向信道还采用了传输分集发射技术 提高了信道的抗衰落能力 改善了前向信道的信号质量 分集发射与快速功控技术使前向容量提高了一倍 纠错编码采用Turbo码 可提高信噪比2dB 容量是卷积码的1 6倍 cdma20001x在IS 95基础上的改进 续 快速寻呼信道 极大地减少了移动台的电源消耗 待机时间增加5倍 定义了新的接入方式 减少呼叫建立时间 并减少移动台在接入过程中对其他用户的干扰 辅助码分信道 灵活支持分组业务 可以对一个用户同时承载多个数据流和多种业务 信令和用户采用20ms帧长 控制信息采用了5ms帧长 数据传输率 144kbps经过上述技术改进cdma20001x系统容量为话音2倍 数据3倍于IS 95 cdma2000的无线配置 cdma20001x与3x业务信道存在一系列工作模式 每种模式的数据传输率 调制方式 纠错方式等参数不一样 这种方式称为无线配置 RC Cdma20001x中存在两类RC 一类是与IS 95兼容的 另一类采用了新的信道调制编码 这样系统易于兼容和过渡 前向业务信道无线配置 RC 反向业务信道无线配置 RC 前向信道类型 前向导频信道 F PICH 与IS 95类拟发射分集导频信道 F TDPICH 为了分集接收 可以增加此信道 增强导频的接收效果 使用W16 128 辅助导频信道 F APICH 辅助发射分集导频信道 F ATDPICH 为使用更灵活的天线和波束赋型技术 还可增加多个上述信道 前向信道类型 同步信道 F SYNC 与IS 95类似寻呼信道 F PCH 与IS 95类似广播信道 F PCCH 用于发送基站系统的广播控制信息快速寻呼信道 F QPCH 基站使用快速寻呼信道通知在空闲模式下工作在分时隙方式的移动台 是否应在下一个前向公用控制信道或寻呼信道时隙的开始时接收前向公用控制信道或寻呼信道 前向信道类型 公用功率控制信道 F CPCCH 对多个反向接入信道或反向控制信道进行功率控制 公用指配信道 F CACH 提供对反向链路指配的快速响应 以支持反向链路的随机接入包传输 前向公用控制信道 F CCCH 在未建立呼叫连接时 发射给移动台的特定消息前向专用控制信道 F DCCH 用于在呼叫过程中给某一特定移动台发送用户和信令消息 每个前向业务信道可包括一个专用控制信道 前向信道类型 前向基本信道 F FCH 用于在通话过程中给某一特定移动台发送用户和信令消息 每个前向业务信道可包括一个前向基本信道前向辅助码分信道 F SCCH 用于在通话过程中给某一特定移动台发送用户和信令消息 用于分组数据突发增大时建立 每个前向业务信道最多可包括7个前向辅助码分信道 仅用于RC1 2 前向辅助信道 F SCH 用于在通话过程中给某一特定移动台发送用户和信令消息 用于分组数据突发增大时建立 每个前向业务信道最多可包括2个前向辅助信道 仅用于RC3 6 前向CDMA信道 SR1下前向信道的类型数 反向信道类型 反向导频信道 R PICH 用于反向链路相干解调接入信道 R ACH 与IS 95类拟增强接入信道 R EACH 用于移动台初始接入基站或响应移动台指令消息 可以有基本接入模式 功率控制接入模式和备用接入模式三种接入模式 反向信道类型 反向公用控制信道 R CCCH 此信道是在不用反向业务信道时 移动台在基站指定的时间段向基站发射用户控制信息和信令信息 反向专用控制信道 R DCCH 用于某一移动台在呼叫过程中向基站发送该用户的特定用户和信令消息 反向业务信道可包括一个反向专用控制信道反向基本信道 R FCH 用于移动台在通话过程中向基站发送用户的用户和信令消息 反向业务信道可包括一个反向基本信道 反向信道类型 反向辅助码分信道 R SCCH 用于移动台在通话过程中给基站发送用户和信令消息 仅用于反向分组数据突发增大时建立 反向业务信道最多可包括7个反向辅助码分信道 仅用于RC1 2 反向辅助信道 R SCH 用于移动台在通话过程中给基站发送用户和信令消息 仅用于反向分组数据突发增大时建立 反向业务信道最多可包括7个反向辅助码分信道 仅用于RC3 6 反向CDMA信道 SR1下反向信道的类型数 cdma2000中的Walsh函数 在cdma2000中正向信道仍采用了Walsh函数来码分多址 与IS 95不同的是采用了不同长度的Walsh函数 长度从4到512 使不同信息比特率有相同码片速率 SR1下正向信道Walsh函数最大长度为256 SR2时最大长度为512 反向业务信道在RC1 2模式时Walsh函数的功能与IS 95一样是多进制扩频 在其余的反向信道由采用了Walsh函数码分多址来分离移动台自身的反向信道 cdma2000需Walsh编码管理 以确保相互正交 前向信道的Walsh函数 反向信道采用的Walsh函数 RC3 6 cdma2000中的PN码与复扩频 Cdma2000中的I Q路PN码与IS 95一样 不同的是除RC1 2模式中反向信道采用与IS 95一样的OQPSK调制外 其它方式采用了复PN调制 用以减少峰值与平均功率的比值 RC3 6模式中反向信道用了混合移相键控的复扩频 这样移动台就能以不同的功率电平发射多个码分信道 并使功率峰均比最小 长码仍用来产生用户识别码 区别移动用户 复合PN扩频 反向导频 公共控制 增强接入以及RC3 4的业务信道的复扩频与混合移相键控 HPSK 准正交函数编码 当Walsh编码受到限制时 cdma2000可通过将Walsh函数乘以掩码函数来生成额外编码 生成的编码称为准正交函数QOF QOF由适当的Walsh函数与两个掩码相乘而得 一个掩码是非零标志系数QOF掩码 记为QOFsign 另一个是非零旋转使能Walsh函数 记为Walshrot 生成长度为256的准正交函数的掩码函数 用QOF进行正交扩频 cdma2000与W CDMA比较 移动通信新进展电子科技大学李少谦 cdma2000与W CDMA比较 移动通信新进展电子科技大学李少谦 3G增强技术 cdma20001X增强技术1XEV第一阶段1XEV DO DataOnly 前向链路峰值数据速率达2 4Mbps 平均650Mbps 第二阶段1XEV DV DataandVoice 前向链路峰值数据速率超过5Mbps WCDMA增强技术高速下行分组接入 HSDPA 技术 前向链路达10Mbps左右 GlobalWirelessEvolution 1995 1999 2000 2001 2002 2003 cdmaOneIS 95 B Voice64kbpsPacket 2 4MbpsPacket 384kbpsPacket EDGE W CDMA cdmaOneIS 95 A Voice14 4kbpsCSD PD Voice9 6kbpsCSD 3GCDMA IMT 2000Compliant HighCapacityVoice153kbpsPacketRel A 307kbps 2MbpsPacketHigherCapVoice CDMA20001xEV DV 2004 W CDMAHSDPA HighCapacityVoice2MbpsPacket 2 4MbpsPacketHigherCapVoice TDMAIS 136 CDMA20001xEV DO GSM GlobalSystemforMobileCommunicationsHSDPA HighSpeedDownlinkPacketAccessCDMA CodeDivisionMultipleAccessEDGE EnhancedDataratesforGSMEvolutionTDMA TimeDivisionMultipleAccessEV EVolvedGPRS GeneralPacketRadioSystemDV DataandVoiceW CDMA WidebandCDMADO DataOptimized BeyondIMT 2000 cdma20001x的发展 高效的高速数据业务的典型特征是前 反向链路上数据的不对称性 通常要求前向链路上的吞吐量大大高于反向链路 因此 cdma20001x研究方向的重点在于改善前向链路 1xEV DO 主要基于高通 朗迅 爱立信公司提出的HDR 高速数据速率 技术 标准已基本定型 已被国际电信联盟 ITU 批准为IMT 2000标准规格 正式的文件已于2001年11月份在日内瓦召开的ITU RSG8上发布 1xEV DV 根据其基本要求 以摩托罗拉和朗迅等公司提出的解决方案1XTREME最为典型 目前该提案尚在评审之中 1xEV DO的技术特点 在数据速率控制信道的每一个时隙内 可支持的数据速率和最好服务扇区的信息被发送给接入网络 可支持的数据速率范围从38 4kbit s到2 4576Mbit s 调制方案 QPSK 8PSK或16QAM 根据数据速率的要求变化 纠错编码中的Turbo码和cdma20001x一样 基本码率是1 5和1 3 在序列重复和符号重复以后 有效的编码率也是根据数据速率的要求而变化 1xEV DO的技术特点 在前向链路上 没有软切换 但是在反向链路上和IS95 cdma20001x一样采用软切换 为了提高系统吞吐量 采用了早期中止技术 增加的DRC 数据速率控制 和应答信道主要为前向业务信道服务 由于早期中止而空闲的时隙可用来发射其他的数据分组信息 混合ARQ 混合检错重发 方案可改善前向链路的性能 TD SCDMA信道基本结构图 移动通信新进展电子科技大学李少谦 TD SCDMA的特点 1 第三代移动通信需要大约400MHz的频谱资源 在3GHz以下很难实现 而TDD则能使用各种频率资源 不需要成对的频率 2 在第三代移动通信中 数据业务将占主要地位 尤其是不对称的IP业务 TDD方式特别适用于上下行不对称 不同传输速率的数据业务 3 TDD上下行工作于同一频率 对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新技术 可达到提高性能 降低成本的目的 4 TDD系统设备成本低 比FDD系统低20 50 TD SCDMA的特点 TDD系统的主要缺陷在于终端的移动速度和覆盖距离 1 采用多时隙不连续传输方式 抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的FDD方式差 因此ITU要求TDD系统达到150km h FDD系统则要求达到500km h 2 TDD系统平均功率与峰值功率之比随时隙数增加而增加 考虑到耗电和成本因素 用户终端的发射功率不可能很大 故通信距离 小区半径 较小 一般不超过10km 而FDD系统的小区半径可达到数10km TD SCDMA的物理层参数 占用带宽1 6MHz码片速率1 2288Mc s时隙数7每时隙码分信道数16每载波话音信道数3 16 48调制方式QPSK TD SCDMA的物理层参数 信道编码卷积码 R 1 2 1 3Turbo上行同步1 2chip智能天线基于智能天线容量每时隙总传输速率281 6kb s每载波的总传输速率1 971Mb s 3G网络技术 基于GSM和IS 41核心网全IP网是发展的方向 3GPPReleasesTimeschedule 3GPPRelease4 3GPPRelease 99 Versionsof3GPPRelease 99 Versionsof3GPPRelease4 3GPPRelease6 3GPPRelease5 1998 2001 1999 2000 Q2 Q1 Q3 Q2