第三代移动通信-徐.ppt

1 UMTS移动通信系统 徐国鑫 北京邮电大学无线通信新技术研究室 Xuguoxin 2 分类 频分多址 FDMA 按频道划分用户 频带独享 时间共享时分多址 TDMA 按时隙划分用户 时隙独享 频率共享码分多址 CDMA 按码型划分用户 时隙 频率共享 多址技术 3 频分多址 FDMA 技术 含义 每个用户占用一个频率用户识别 频道号特点 简单 容易实现 适用于模拟和数字信号以频率复用为基础 以频带划分各种小区需要严格的频率规划 是频率受限和干扰受限系统以频道区分用户地址 一个频道传输一路模拟 数字话路对功控的要求不严 硬件设备取决于频率规划和频道设置基站由多部不同载波频率的发射机同时工作不适宜大容量系统使用应用 模拟 数字蜂窝移动通信系统 4 时分多址 TDMA 技术 含义 每个用户占用一个时隙用户识别 时隙特点 以频率复用为基础 小区内以时隙区分用户每个时隙传输一路数字信号 软件对时隙动态配置系统要求严格的系统定时同步对功控的要求不严是时隙受限和干扰受限系统TDD模式下 上下型信道信息可以共享应用 GSM系统 5 码分多址 CDMA 技术 含义 每个用户使用一个码型 频率 时间共享用户识别 码型特点 每个基站只需一个射频系统每个码传输一路数字信号每个用户共享时间和频率是一个多址干扰受限系统需要严格的功率控制需要定时同步软容量 软切换 系统容量大抗衰落 抗多径能力强应用 IS 95CDMA系统 cdma2000系统 WCDMA系统 6 CDMA扩频技术原理 扩频原理 以频带换取信噪比香农理论 C Bwlog2 1 S N 扩频系统的优点 抗干扰能力强 可抗白噪声 人为干扰 多径干扰等保密性好 扩频信号频谱近似白噪声 若不知PN序列生成方法就难以获取原始信息隐蔽性好 扩频信号近似白噪声 难以检测 宽带扩频信号功率谱密度很低 难以监听易于实现大容量多址通信易于精确定时和测距易于采用各种先进的分集技术 如RAKE接收 智能天线等 7 CDMA扩频和处理增益 8 CDMA直接序列扩频技术 CDMA 9 FrequencyDomain CodeDomain IS 95系统 信号在频域和码域上的分布情况 IS 95CDMA 10 Transmitter Receiver D R2 R3 R3 矢量图 D R1 R2 衰落 多径影响 11 Transmittingantenna Receivingantenna1 Receivingantenna2 Receivingantenna3 Receiver 抗多径影响 空间分集 12 抗多径影响 频率分集 13 1 2 t t A2 A1 A3 重叠的多径信号 A1 A2 A3 A1 S1 t A2 S2 t A3 S3 t Rake receiver 抗多径影响 时间分集 14 抗多径影响 RAKE接收机 15 下行DPCH编码 16 下行DPCH调制 17 18 下行DPCH调制星座图 19 AddCRC TailBits 268bits Pilot PowerControl TFCI DPCCHDataBits 15kbps 3840kcps SF 256 DataOVSFGenerator 3840kcps SF 64 244bits 1 3RateConv Coder 804bits 1stInterleaver 804bits RateMatching 490bits Gain 6dB Gain ComplexScrambling I OVSF2Generator 1 1 I 3840kcps 225ScrambleCodeGenerator Q 3840kcps Q 402bits FrameSegment 60kbps ControlOVSFGenerator Cch 256 0 Cch 64 16 IScrambleCode IScrambleCode Q Q DTCHDataBits 60kbps 120bits 96bits 360bits 360bits 110bits 90bits DPDCHDataBits 20msFrames 40msFrames 10msFrames 49kbps AddCRC TailBits 1 3RateConv Coder 1stInterleaver RateMatching 11kbps Segment Match DCCHDataBits TrCHMux 60kbps CCTrCH 2ndInterleaver 上行DPCH编码 调制 20 上行DPCH调制 21 上行DPCH调制星座图 22 23 OVSF正交可变扩频因子 24 系统卷积编码技术 卷积编码 编码率 1 2 约束长度 9 25 Turbo编码技术 UsestheSameCoderforBothParityGeneratorsSecondParityGeneratorInputisInterleavedYields0 5dBImprovementRelativetoConvolutionEncoderforHighSpeedData 26 蜂窝移动通信的基本概念 蜂窝系统 小区制 系统 将所要覆盖的地区划分为若干个小区 每个小区的半径可视用户的分布密度在1 10km左右 在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务 频率复用 的概念 特点 用户容量大 服务性能较好 频谱利用率较高 用户终端小巧且电池使用时间长 辐射小等 问题 系统复杂 越区切换 漫游 位置登记 更新和管理以及系统鉴权等蜂窝分类 宏蜂窝 Macro cell 2 20km 微蜂窝 Micro cell 0 4 2km 微微蜂窝 Pico cell 400m 分层蜂窝 由多种蜂窝组成 27 28 29 30 31 32 33 移动通信系统的全球覆盖 34 蜂窝 频率复用方式 FDMA频率复用 CDMA频率复用 35 FDMA 蜂窝覆盖 36 G 3x0 8