第8章 移动通信系统未来发展.ppt

第8章移动通信系统未来发展 第三代移动通信演进 8 1 LTE系统 8 2 IMT Advanced系统 8 4 8 1第三代移动通信演进 背景 3G技术的不断演进 不断完善和不断创新 3G标准表现出不确定性 WCDMA已经演进到WCDMAHSPA HSDPA HSUPA 而cdma2000也已经演进到cdma20001xEV DO EV DV 中国拥有自主知识产权的TD SCDMA标准 也演进到了TDD HSDPA HSUPA 方案 竞争 WiMAX技术作为支持固定和一定移动性的城域宽带无线接入技术 是目前业界最为关注的宽带无线接入技术之一 WiMAX应用了高阶调制 混合自动重传 自适应编码调制 信道质量反馈和快速分组调度等关键技术 及时引入了先进的天线技术 如自适应天线系统 AAS 和多输入多输出 MIMO 技术 以码分多址CDMA技术为核心的传统3G系统将无法满足需求 要求进一步改进和增强3G技术 提供更强的业务能力和更好的用户体验 3G系统后续演进路线 8 1第三代移动通信演进 业界普遍认为三个系统将沿着无线宽带接入和宽带移动通信两条路线向IMT Advanced演进 目前LTE拥有最多的支持者 WiMAX次之 UMB则支持者很少 殊途同归 无论是WiMAX LTE还是UMB 核心技术都是基于OFDM和MIMO 只是由于不同组织的主要成员和产业背景不同 在系统设计某些细节上各有侧重 WiMAX最初提供固定宽带无线接入 支持中低速移动用户 峰值速率达到70Mbit s LTE标准在设计多址方案时 3GPP内大部分成员认为上行链路OFDM技术峰均比过高会影响终端的功放成本和电池寿命 因此LTE下行采用OFDM 上行采用较低峰均比的单载波SC FDMA 3GPP2的主要成员认为上行链路OFDM技术峰均比问题可以通过预编码等方式解决 因此UMB技术标准上下行链路均采用OFDMA 同时反向链路保留了CDMA数据信道 用于传输突发的低速率 对时延敏感的反向数据 8 2LTE系统 8 2LTE系统 LTE具体技术目标如下 提高峰值数据速率 下行达100Mbit s 上行达50Mbit s 在保持现有基站位置的同时提高小区边缘数据速率 提供频谱效率 是R6版本的2 4倍 在用户平面UE RNC UE的接入网时延小于10ms 减小控制平面时延 低于100ms 不包括下行寻呼延时 支持多种载波带宽 如1 25MHz 2 5MHz 5MHz 10MHz 15MHz和20MHz 支持与现有的3G系统和非3GPP规范系统的协同工作 增强型多媒体广播 多播业务 降低资本支出和运营支出的成本 降低从R6版本UTRA空中接口和网络架构演进的成本 系统和终端具有合理的复杂性 成本和功耗 支持增强型的IMS和核心网 尽可能保证后向兼容 当与系统性能或容量的提高存在矛盾时可以考虑适当的折中 有效地支持多种业务类型 特别是分组域业务 如VoIP等 系统能为低移动速度终端提供最优服务 同时也支持高速移动速度终端 系统应能工作在对称和非对称频段 应支持多运营商的邻频共存 LTE物理层技术 1 双工方式的帧结构 LTE在数据传输延迟方面的要求很高 即单向延迟要小于5ms 这一指标要求LTE系统必须采用很小的传输时间间隔 TTI 帧结构带来的问题 子帧长度和UMTS中已有的两种TDD技术的时隙长度不匹配 例如TD SCDMA的时隙长度为0 675ms 时隙无法对齐将导致TDD和FDD两种系统难以实现 临频同址 共存 2 多址技术的选择 3 调制与编码 LTE下行主要采用QPSK 16QAM 64QAM这3种调制方式 上行主要采用位移BPSK 2 shiftBPSK 用于进一步降低DFT S OFDM的PAPR QPSK 8PSK和16QAM 在信道编码方面 LTE主要考虑Turbo码 但如果能获得明显的增益 也将考虑其他编码方式 如低密度校验码 LDPC 另外 为了实现更高的处理增益 还可以考虑重复编码 循环前缀 CP 的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力 长CP利于克服多径干扰 支持大范围覆盖 但系统开销也会相应增加 导致数据传输能力下降 LTE系统采用长短两套循环前缀方案 根据具体场景进行选择 短CP方案为基本选项 长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务 3 多天线技术 4 链路自适应 5 功率控制 由于小区内不存在CDMA系统中的 用户间干扰 LTE系统可以在每个子频带内分别进行 慢功控 上行 如果对小区边缘用户进行完全的功控 可能导致增加小区间干扰的问题 考虑对边缘用户只 部分 补偿路径损耗和阴影衰落 从而避免产生较强的小区干扰 以获得更大的系统容量 6 小区搜索 用于小区搜索的信道包括同步信道 SCH 和广播信道 BCH SCH用来取得下行系统时钟和频率同步 而BCH则用来取得小区的特定信息 参考信号也可能被用于一部分小区搜索过程 7 同步 除了考虑基本的UE和NodeB之间的异步外 基于OFDM FDMA的LTE系统还需要考虑另外两种同步操作 上行同步 即时间控制 为了保证上行多用户之间的正交性 要求各用户的信号同时到达NodeB 误差在CP之内 因此需要根据用户距NodeB的远近调整它们的发射时间 NodeB之间的同步 保持NodeB之间的正交性可以使基于OFDM FDMA的LTE系统获得更好的性能 例如对于MBMS系统 解决方法 是NodeB借助小区内各UE的报告和相邻NodeB作同步校准 使全系统逐步和参考基准取得同步 8 切换 上行和下行都没有采用宏分集合并技术 这意味着LTE将不采用软切换 而将采用快速小区选择 即快速硬切换 方法 也考虑了不同频率之间和不同系统 如其他3GPP系统 WLAN系统等 的切换 LTE网络结构 为了达到简化信令流程 缩短延迟或降低成本的目的 E UTRAN LTE 舍弃了UTRAN无线网络控制器 基站 RNC NodeB 结构 完全由演进型NodeB eNodeB 组成 8 3WiMAX技术 表8 1WiMAX与其他3G标准的比较 8 4IMT Advanced系统 特征 IMT Adanced系统将基于全IP的核心网 支持有线及无线接入 具有非对称数据传输能力 高速移动环境下速率将达到100Mbit s静止环境下将达到1Gbit s以上 能够支持下一代网络的各种应用 目标 IMT Advanced旨在建立一个全球统一的无线通信新架构 以实现全球范围内的无缝接入和网间互连 通过IMT Advanced技术将可以实现未来多种无线接入系统 包括有线接入网 个人通信网 无线局域网 蜂窝移动系统到数字广播系统等相互之间的无缝互连与切换 LTE A 通向IMT Advanced之路 原理 在上行链路 可以从多个站点同时接收来自移动终端的信号 然后进行联合处理 在下行链路 可以协同调度多个站点的数据传输 同时从多个站点进行联合发送 通过CoMP技术实现小区间的干扰协调 增强总发射功率 实现多点的波束赋形 虚拟MIMO 有效提高系统容量和覆盖 目的 围绕IMT Advanced技术的未来应用 为了能够为整个网络覆盖和容量 快速灵活的部署 降低运营商的设备投资和维护成本 方法 中继站是将