《现代移动通信 第2版 教学课件 ppt 作者 蔡跃明 第20讲 第12章 B3G-4G系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代移动通信 第2版 教学课件 ppt 作者 蔡跃明 第20讲 第12章 B3G-4G系统（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二十讲 B3G/4G移动通信系统,数字移动通信,内容回顾,什么是集群系统？它与公用蜂窝系统相比有哪些不同？ 低轨道卫星移动通信具有哪些特点？ “全球星”系统在结构设计和技术上与“铱”系统有何不同 ？,内容提要,一、B3G/4G系统概述 二、3GPP LTE 三、LTE-Advanced 四、IEEE 802.16m,第20讲 B3G/4G移动通信系统,本次课拟讨论的主要问题： 1、什么是B3G/4G移动通信系统？ 2、B3G/4G相较于3G有哪些显著的特征？ 3、B3G/4G的主要关键技术有哪些？其基本原理是什么？ 重点：B3G/4G关键技术 难点：OFDM、MIMO的基本原理,内容提要,一
2、、B3G/4G系统概述 二、3GPP LTE 三、LTE-Advanced 四、IEEE 802.16m,4G来了,2013年12月4日中国正式发布4G牌照,1、B3G/4G简介,定义,4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN优势于一体并能够支持多种高质量多媒体应用的技术产品。 4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。,1、B3G/4G简介,起源 人们的信息通信需求越来越高 3G只能提供数Mbit/s量级的传输速率 人类信息通信的理想目标还远未实现,移动通信系统演进示意图,1、B3G
3、/4G简介,演进路线,基本特征 高传输速率和更好的覆盖 丰富的业务和QoS 保证 开放而融合的平台 高度智能化的网络 高度可靠的鉴权及安全机制,1、B3G/4G简介,基本特征,1、B3G/4G简介,双工方式对比,1、B3G/4G简介,全球商用情况,1、B3G/4G简介,中国商用情况,1、B3G/4G简介,业务,1、B3G/4G简介,2000年10月，ITU成立了“IMT 2000 and Beyond”工作组，其任务就是探索3G之后下一代移动通信系统的概念和方案。 2005年10月18日，ITU将4G技术正式定名为IMT-Advanced。 2010年10月，ITU将LTE-Advanced和
4、IEEE 802.16m列为IMT-Advanced的候选技术。 2012年1月18日， ITU正式将LTE-Advanced和IEEE 802.16m确定为IMT-Advanced（即4G）国际标准。,2、B3G/4G研究计划,ITU,欧盟,WINNER项目 整合了欧盟的科研资源； 亚洲、美洲的企业和科研单位加盟； 在国际4G研究领域有着重要的地位。,2、B3G/4G研究计划,日韩,日本的4G研究计划属于国家级发展计划e-Japan的一部分，其基础通信技术部分的研发由日本国家信息通信技术研究院负责；标准化工作由ARIB负责；2002年由产业界发起成立的mITF论坛负责技术交流和国际合作。特别
5、要指出的是，其他国家主要是设备制造商引导新技术的研制，但日本4G技术的开发的主力却是运营商。 韩国的4G计划由信息与通信部（MIC）协同部署，由其国内有关运营商和电子通信研究院（ETRI）等研究结构参与研发，2003年成立的NGMC论坛负责国际合作。,2、B3G/4G研究计划,中国,2、B3G/4G研究计划,3、B3G/4G的共性技术,OFDM MIMO 无线资源管理 载波聚合 中继 CoMP Femtocell .,内容提要,一、B3G/4G系统概述 二、3GPP LTE 三、LTE-Advanced 四、IEEE 802.16m,网络扁平化：为了达到简化信令流程、缩短延迟和降低成本的目的，
6、LTE舍弃了UTRAN的RNC、SGSN、GGSN，完全由AGW和eNode B组成。,1、LTE的网络结构,AGW的选择，到AGW的路由选择，寻呼信息的调度和传输，广播控制信息的调度和传输，上下行动态资源分配，eNode B配置和测量，无线承载控制，无线接入控制，移动性管理。,分为移动性管理实体（MME）和用户面实体（UPE）两个部分，承担的主要功能包括：寻呼的发起，移动性管理，用户平面加密，数据包汇聚，SAE承载控制，非接入子层信令的加密和完整性保护。,1、LTE的网络结构,双工方式和帧结构,2、LTE的双工方式和帧结构,FDD模式帧结构,双工方式和帧结构,TDD模式帧结构,2、LTE的双
7、工方式和帧结构,OFDM技术,3、LTE的关键技术,回顾 2-14 如果某种特殊调制在 时能提供合适的误比特率，试确定在功率延时分布如图所示的移动信道下，该调制方式无均衡器正常工作的最小符号周期。,66.7k vs 100M,OFDM技术,3、LTE的关键技术,产生背景 高数据速率 频率选择性衰落 码间串扰 均衡器难以实现,基本原理 将高速串行数据流分解为多路低速并行的数据子流，在多个子载波上同时传输，由于符号周期展宽，多径效应造成的时延扩展相对变小，因而能对抗频率选择性衰落造成的码间串扰。,OFDM技术,3、LTE的关键技术,实现框图,OFDM技术,3、LTE的关键技术,关键模块-FFT,离
8、散化后为:,在接收端，为了恢复出原始的数据信号，可以对si做DFT：,设OFDM信号发射周期为0, T，T内并传的N个符号为(X0, X1, , XN-1)，第k个符号Xk调制第k个子载波 ，则在0, T内的任一时刻t，OFDM信号可表示为：,IDFT,MIMO技术,3、LTE的关键技术,产生背景 频谱资源紧张 空间维度 空时处理,MIMO,多天线,空间分集,不同天线发送相同的数据,不同天线发送不同的数据,提高系统容量,MIMO技术,3、LTE的关键技术,Encoder and Decoder design,Space,Time,关键模块,Alamouti,MIMO技术,3、LTE的关键技术,
9、核心问题,不同天线发送相同的数据,不同天线发送不同的数据,空间分集,空间复用,可靠性,有效性,MIMO技术,3、LTE的关键技术,h11,h22,h12,h21,C = log2detI +(PT/2s2 )HH*,i are the eigenvalues of HH*.,MIMO容量,无线资源管理技术,原因 移动通信系统是资源受限的 OFDM、MIMO的引入使得资源维度增加 核心问题 在保证服务质量的前提下，提高频谱利用率 实现方式 资源控制 资源分配 资源调度,接入控制、负荷（拥塞）控制、切换控制、功率控制、速率控制等,基站（小区）分配与选择、信道分配、队列分配、资源预留、功率分配等,时
10、隙调度、码资源调度、切换小区调度、自适应链路调度等,3、LTE的关键技术,无线资源管理技术,3、LTE的关键技术,内容提要,一、B3G/4G系统概述 二、3GPP LTE 三、LTE-Advanced 四、IEEE 802.16m,1、载波聚合,出发点 频谱分散 100MHz带宽 分类 频谱的连续与否：连续/非连续 业务的对称与否：对称/非对称,连续/非连续载波聚合,1、载波聚合,对称/非对称载波聚合,1、载波聚合,2、中继,分类 转发方式： 放大转发 译码转发 隔离方式： 带外中继：可用频带的频率复用 带内全双工中继：中继天线空间隔离 带内半双工中继：接入和回程子帧时分复用,2、中继,目的
11、通过联合处理把干扰变为有用信号，从而有效提高小区边缘吞吐量和小区平均吞吐量。,3、协作多点传输（CoMP）,下行CoMP 协作调度/协作波束赋形 联合传输,一个用户只被一个基站服务，传给特定用户的数据只来自该用户所在服务小区的基站，但相应的调度和发射权重等需要小区间进行动态信息交互和协调，以尽可能减少多个小区的不同传输之间的互干扰。用户的数据信息不共享，但是信道信息却在协作集合内的不同小区间共享。,协作的多个基站（也称协作簇）对用户数据进行联合处理，以消除基站间的干扰。协作簇内的基站不仅需要共享信道信息，还需要共享用户的数据信息。整个协作簇同时服务一个或多个用户。为了提高联合传输的系统性能，数
12、据在不同的基站同步发送。,3、协作多点传输（CoMP）,上行CoMP 相干接收：利用相干接收，在一个中心接收器中把基站接收到的信号进行合并。 非相干接收：对上行信道和用户信号的多重接收有一个集中调度程序。,3、协作多点传输（CoMP）,内容提要,一、B3G/4G系统概述 二、3GPP LTE 三、LTE-Advanced 四、IEEE 802.16m,1、IEEE 802.16m的帧结构,帧结构,Femtocell家庭基站,定义 Femtocell指一种较小的蜂窝小区，这种微小区的基站在IEEE 802.16m中叫做Femto基站，在LTE-Advanced网络中称为HeNB。 其出现主要是因
13、为室内覆盖不尽如人意，而造成这种现象的原因有以下几点： 业务的增长常常从家庭开始，然后才扩展到企事业。 语音通话已渐渐从固话转移到手机上，越来越多的用户逐步将他们的手机作为最主要（甚至是唯一）的电话。 运营商（不仅仅是移动运营商）正在逐步提供固定电话网、电视网、因特网和移动通信网“四网合一” 业务，包含了大部分移动通信业务，以及固话、因特网和电视业务等。,2、IEEE 802.16m的关键技术,Femtocell家庭基站,2、IEEE 802.16m的关键技术,3GPP LTE-A vs IEEE 802.16m,3、两大4G标准比较,未来在哪里？,主要内容 B3G/4G系统的起源、基本特征、共性技术； 3GPP LTE系统的关键技术； LTE-Advanced与IEEE 802.16m的对比。 思考题 1、B3G/4G产生的背景是什么？ 2、为什么B3G/4G要放弃CDMA而采用OFDM技术？,小 结,谢谢！,数字移动通信,
