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1、移动通信网络演进及LTE关键技术国家无线电监测中心黄标huangbiao 2010年11月1日 内容提要 3G及4G通信网络 第一篇移动通信网络演进与发展 第二篇LTE关键技术 第一篇移动通信网络演进与发展 第一篇移动通信网络演进与发展目录 第一章移动通信系统发展1G2G3GE3G4G第二章演进平滑性影响演进平滑性的关键因素2G系统向2 5G演进2G向3G的演进和融合3G向4G的演进 第一章移动通信系统发展 3GPPIEEE3GPP2 移动通信系统发展1GFDMA以AMPS ATCS为代表的模拟通讯系统AMPSAMPS系统采用7小区复用模式 并可在需要时采用扇区化和小区分裂来提高容量AMPS在
2、无线传输中采用了频率调制 第一章移动通信系统发展 移动通信系统发展2GTDMA IS 95采用CDMA 以GSM系统 IS 136和IS 95CDMA为代表的数字蜂窝系统 GSM网络架构GSM帧结构 第一章移动通信系统发展 移动通信系统发展3G以WCDMA CDMA2000与TD SCDMA和它们的演进系统为代表的IMT 2000系统 第一章移动通信系统发展 移动通信系统发展E3G以3GPPLTE 3GPP2AIE和IEEE802 16m为代表的IMT 2000系统演进版本 第一章移动通信系统发展 移动通信系统发展4G进一步提升系统性能方案3GPPLTE Advanced比LTE更高的性能低成
3、本的宽带无线接入频谱效率进一步提升后向兼容性强互操作性好IEEE802 16m 第一章移动通信系统发展 3G无线移动通信技术演进 3G网络演进方向 移动通信技术 宽带化发展TD SCDMA HSPA HSPA LTETDDWCDMA HSPA HSPA LTEFDD 宽带技术 移动化发展IEEE802 16d IEEE802 16e IEEE802 16m 逐渐走向融合 IMT Advanced 影响演进平滑性的关键因素空口关键技术多址技术 双工方式 帧结构 调制编码方式 子信道合并分解 调度 AMC HARQ网络架构协议层功能实体的改变软交换扁平化网络架构业务承载体系业务承载IP化IMS系统
4、后向兼容性互联互通 第二章演进平滑性 第二章演进平滑性 2G系统向2 5G演进GSM GPRS增强数据业务能力增加PS域无线网侧增加相应信道 需要增加处理单元PCUGPRS EDGE增加了新的功能高阶调制编码方式新链路控制技术可通过软件或硬件升级 TD SCDMA WCDMA多址方式是码分多址GSM多址方式是时分多址GSM和TD SCDMA WCDMA融合组网上可以共用核心网 2G向3G的演进和融合 第二章演进平滑性 3G到4G的演进3GPPLTE LTE Advanced3GPP2AIE 原UMBIEEE16e IEEE16m R99WCDMA R4TD SCDMA软交换 R5HSDPAIM
5、S端到端的IP多媒体业务 R6HSUPAIMS性能增强MBMSMIMO R7TD SCDMA的HSUPAHSPA MBMS加强IMS R8LTESAEIMS R9LTE SAE技术的完善LTE Advanced提出 第二章演进平滑性 第二章演进平滑性 演进 Evolution or革命 Revolution 内容提要 3G及4G通信网络 第二篇LTE关键技术 第一篇移动通信网络演进与发展 第二篇LTE关键技术 第二篇LTE关键技术目录 第一章OFDM OFDMA第二章MIMO第三章LTE OFDM基本思想 OFDM OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing
6、OFDM将频域划分为多个子信道 各相邻子信道相互重叠 但不同子信道相互正交将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输OFDM子载波的带宽 信道 相干带宽 时 可以认为该信道是 非频率选择性信道 所经历的衰落是 平坦衰落 第一章OFDM OFDMA OFDM正交性原理 第一章OFDM OFDMA OFDM优缺点 OFDM系统的优点 频谱利用率高 抗符号间干扰能力强 带宽窄 符号周期长 CP的引入 所有的子信道不会同时处于频率选择性深衰落 因此系统本身已经产生了信道的频率分集效果 对信道衰落有抵制作用 OFDM系统的缺点 对频率偏差敏感 传输过程中出现的频率偏移 如多普勒频移 或者发射机载
7、波频率与接收机本地振荡器之间的频率偏差 会造成子载波之间正交性的破坏 存在较高的峰均比 PARA OFDM调制的输出是多个子信道的叠加 如果多个信号相位一致 叠加信号的瞬间功率会远远大于信号的平均功率 导致较大的峰均比 这对发射机PA的线性提出了更高的要求 第一章OFDM OFDMA 第一章OFDM OFDMA OFDMA OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccessLTE 下行OFDMA上行SC FDMA MIMO MultipleInputMultipleOutput 发送端和接收端有多根天线 不相关的各个天线上分别发送多个数据流 利用多径衰落 在不增
8、加带宽和天线发送功率的情况下 提高信道容量及频谱利用率 下行数据的传输质量 第二章MIMO 基本的MIMO模式 1 传输分集 TxD 空时 频分集 空时块码 STBC 空频块码 SFBC 在第一根天线上传输原始信号 而在第二根天线上 以两个符号为一组变换信号的传输顺序 并进行共轭和 或取反的操作切换分集 时间切换传输分集TSTD 频率切换传输分集FSTD 天线切换分集技术即当发射端存在多根传输天线时 从时间上或者频率上按照一定的顺序依次选择其中一根天线进行传输的技术循环时延分集 CDD 时延分集即通过不同的天线传输同一个信号的不同时延副本 STBC CDD TSTD 第二章MIMO 基本的MI
9、MO模式 2 波束赋形 BF 空间复用 SDM 发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流 在同一频带从多个天线同时发射出去 由于多径传播 每个发射天线对于接收机产生不同的空间签名 接收机利用这些不同的签名分离出独立的数据流 最后再复用成原始数据流 因此空间复用可以成倍提高数据传输速率 第二章MIMO LTE产生的推动力 3GPP的无线通信技术演进的产物 WCDMATD SCDMA HSPA LTE HSPA 以OFDM和MIMO为核心技术 基本摒弃了3GPP一直坚持的后向兼容原则 与其说是3G技术的evolution 不如说是revolution 第三章LTE 用户的需求 市场的挑战 IPR的
10、制肘 LTE目标容量提升峰值速率 下行 100Mbps 上行峰值 50Mbps 20MHz频谱效率 下行是HSDPA的3 4倍 上行是HSUPA的2 3倍覆盖增强提高 小区边缘比特率 5km满足最优容量 30km轻微下降 并支持100km的覆盖半径移动性提高0 15km h性能最优 15 120km h高性能 支持120 350km h 甚至在某些频段支持500km h质量优化时延 RAN用户面 小于10ms 控制面 小于100ms服务内容综合多样化高性能的广播业务 MBMS 提高实时业务支持能力 VoIP达到UTRAN电路域性能运维成本降低扁平化架构 降低运维成本 第三章LTE LTE网络架
11、构和协议栈扁平化的系统架构接入网eNodeB 核心网aGW 第三章LTE LTE物理层特征 第三章LTE 第三章LTE 第三章LTE 可变带宽 LTE帧结构 第三章LTE TD LTE帧结构 TD LTE物理层有5ms和10ms两种上下行切换周期7种不同上下行时隙配比方式 5ms切换周期 1DL 3UL 2DL 2UL 3DL 1UL 3DL 5UL 10ms切换周期 6DL 3UL 7DL 2UL 8DL 1UL 固定下行 固定上行 5ms转换点 10ms转换点 第三章LTE 第三章LTE 第三章LTE 第三章LTE 主流厂商产品测试路标 第三章LTE 主流厂商商用产品路标 第三章LTE 谢谢
