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1、第一章,移动多媒体技术概述,主要内容,移动通信技术的发展趋势 移动通信数据业务的发展 多媒体技术的概念 移动多媒体技术的概念 移动多媒体的特点与分类 移动多媒体关键技术 移动多媒体系统架构 移动多媒体技术的应用实例,一.移动通信技术的发展趋势,1. 移动通信技术演进 在20世纪80年代开始发展起来 发展速度远超过固定网络 全球移动通信用户已经超过4亿 移动通信走过了三代的历程,移动通信技术的演进,1.第一代模拟系统 （1) 对应的接入技术是频分多址技术（简称FDMA），通信速率9.6kbps。 （2)典型系统: 美国的模拟电话系统AMPS 北欧的移动电话系统NMT 英国的全接入通信系统TACS
2、等。 （3)频谱利用率不高、业务不丰富、主要针对话音通信设计,2.第二代窄带数字系统 （1)接入技术主要有时分多址技术TDMA和码分多址技术CDMA两种，它可以提供9.6k28.8kbps的传输速率。 （2)典型系统: 欧洲的全球移动通信系统(GSM):应用最为广泛，尤其在中国占据了绝对的市场优势 北美的数字增强型系统IS-136、IS-95A、IS-95B 、CDMAOne 日本的个人数字蜂窝系统PDC,（3)小结,与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统具有保密性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。 仍主要针对数字话音通信。速率28.8kbps 无法开展移动多媒
3、体业务 宽带话音:22kbps 音视频,.第三代移动通信技术,(1)概况 第三代移动通信系统在国际上统称为IMT-2000 （International Mobile Telcomunication-2000） ，简称3G。 3G最主要特征是可提供移动多媒体业务,(2)国际电联接受的3G标准,美国提出的CDMA2000（CDMA2000 1X及演进的1XEV DO、1XEV DV） 欧洲和日本提出的WCDMA（及演进的HSDPA） 我国的TD-SCDMA。 共同特点: 频谱利用率高、覆盖范围广、性能好 可以初步适应移动多媒体业务,1）CDMA2000技术 技术规范由3GPP2负责 采用直接扩频
4、码分多址技术的无线接口 支持高速分组数据业务； 具有先进的多媒体业务质量控制能力 支持不同业务相应不同质量要求的控制 处理竞争业务间的优先权问题 CDMA2000技术演进三阶段 cdmaOne演进到cdma2000 1x：支持144kbs的数据业务,Cdma2000 1x演进到CDMA2000 1xEV DO 引入了新的空中接口,支持下行高速数据业务（高速分组数据业务），在下行链路中能提供24Mbs，在上行链路中只能提供153kbs数据业务； 演进到cdma2000 1x EV DV 在无线接入和核心网中引入新的无线技术、全IP网络结构，达到3Mbs的数据传输速率。,2） WCDMA系统,核心
5、网是基于GSM-MAP，同时通过网络扩展方式提供在基于ANSI-41的核心网上运行的能力， 可以从第二代GSM系统逐步演进 支持一条连线上传输多条并行业务，支持高速率的分组接入；,采用更加灵活的系统操作，包括: 支持基站间的异步操作 支持自适应天线阵技术与多用户检测的技术 支持非平衡频带下采用时分双工的模式，采用单信元频率复用等。,3）中国的TD-SCDMA,基于GSM系统,可与第二代移动通信系统GSM兼容. 采用智能天线和低码速率技术: 系统的基站天线是一个智能化的天线阵，能够自动确定并跟踪手机的方位，发射波束始终对准手机方向，可降低基站的发射功率。,频谱利用率很高，能够解决人口密度地区频率
6、资源紧张的问题,并在互联网浏览等非对称移动数据和视频点播等多媒体业务方面具有突出优势。 TD-SCDMA技术采用软件无线电技术，使运营商在增加业务时，可在同一硬件平台上利用软件处理基带信号，通过加载不同的软件就可实现不同的业务。,(3)后3G移动通信技术,未来后G移动通信系统要求： 高数据速率 高机动性 无缝隙漫游,4G(ITM-Advanced) 是ITU为满足未来1015年全球移动通信需求而启动,根据ITU当前规划: 2009年年中结束4G候选方案的征集 2010年年中完成候选方案的技术评估和融合 2012年前后发布4G技术标准方案,数据速率要求: 静态和慢移动状态：Gbps 移动状态（K
7、m/h）：100Mbps 带宽：G:5MHz -4G:20MHz-100MHz 频谱效率(通过一定距离传输的信息量与所用的频谱空间之比)： G 0.4bit/s/Hz，4G5bit/s/Hz 频段升高：2.4GHz3.5GHz,4G的技术发展路线,4G的候选方案,国外 基于3GPP的LTE (Long Term Evolution)增强版本，即欧洲的IMT-Advanced 基于3GPP2的空中接口(AIE)的增强版本，即北美的IMT-Advanced IEEE的802.16e增强版本一802.16m 中国 TD-SCDMA进行增强演进，作为我国的4G方案提交到ITU,GPP,GSM: 9.6
8、kbps GPRS (General Packet Radio Service): 允许在电路交换的基础上增加数据分组交换，最大达到21.4kbps EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) 采用更新的调制解调技术8PSK(八进制移相键控调制） 信道编码技术 速率达到73kbps,W-CDMA(3G) 在网络结构中继承了GSM/GPRS的核心网络结构 但采用了全新的无线接口WCDMA 采用了分组化传输 Mbps,HSDPA( High Speed Downlink Packet Access) 采用自适应调制和编码（根据无线链路的情况来自动调整调制
9、方式和编码方法） 快速调度（包调度直接由基站控制） 混合自动重传请求（能利用原来传输失败的数据进行后续的解码） 下行速率达到Mbps,LTE 下行Mbps,上行Mbps 多种方案：如下行链路采用OFDM(正交频分复用)，上行链路采用单载波频分多址（FDMA） LTE Advanced -4G 静态和慢移动状态：Gbps 移动状态（Km/h）：100Mbps,3GPP2,cdmaOne 演进到cdma2000 1x： 支持144kbs的数据业务 Cdma2000 1x演进到CDMA2000 1xEV DO EV (Evolution）演进缩写 DO (Data Only )仅支持数据 语音业务和
10、数据业务分离，分别用不同载波传输 通过空中接口演进方式（ AIE ）,Rev.0版本: 引入了新的空中接口（AI）,支持下行高速分组数据业务，在下行链路中能提供2.4Mbs，在上行链路中只能提供153kbs数据业务； Rev.A版本: 大幅度提高上行链路的数据速率，并在物理层、 MAC（Media Access Control）层以及更高层都进行了改进,Rev.C 版本: 采用超移动宽带(UMB)空中接口规范，可以支持下行链路的峰值传输速率为Mbps 演进到 IMT-Advanced -4G,到2020年前，TD-SCDMA技术演进可以大致分为三个阶段和两大类技术。,TD-SCDMA,TD-S
11、CDMA技术与标准的第一阶段 TD-SCDMA基本版本（3GPP R4版本） 主要是实现话音和中低速数据业务 TD-SCDMA增强型版本（3GPP R5/R6/R7版本） TD-SCDMA增强技术以HSDPA、HSUPA、MBMS(包括优化的MBMS)、HSPA+为代表 引入局部的先进技术如高阶调制、快速调度机制、MIMO等技术，取得明显的性能提升。 采用的基本技术以CDMA技术为基础。,TD-SCDMA标准第二阶段（长期演进阶段） 在多址接入技术上引入OFDM，替代CDMA 在智能天线(SA)基础上进一步引入MIMO技术，形成SA+MIMO的先进多天线技术 保持特殊时隙和同步以及联合检测等原
12、有技术优势和技术特点 性能上获得巨大提升(56倍于3GPP R6版本) 以大唐为主的我国企业、研究院所、高校继续主导着标准及技术。,TD-SCDMA标准第三阶段(4G或ITM-Advanced阶段) 将基于OFDM，在LTE(或相当)技术的基础上，作进一步增强。 目前在国家有关部门的组织下，TD-SCDMA 4G标准研究在进行中。,大唐电信的专利主要集中在空中接口物理层面上,核心网技术的专利较少,其它公司的专利主要集中在核心网方面 拥有的知识产权越多,在专利谈判中更有发言权,有利于降低设备成本. 中国是通信大国，但不是通信强国,各公司持有TD-SCDMA专利的情况,二.移动通信数据业务的发展,
13、.音频/视频比特率分布,音频和视频的数据比特率分布图,.移动数据用户增长率,至2010年，全球3G用户数将接近7亿，约占全球移动用户总数的35。其中:亚太地区将拥有2.4亿3G用户，欧洲有1.96亿 北美则有1.29亿左右。 根据CATR的预计，到2010年，中国的移动用户总数将达5.36亿，而3G用户可达1.98亿，约占移动用户总数的40。 我国固定电话、手机用户数，已跃居世界第一，并且手机用户超过固定电话。 手机的普及率发展到30部/百人以上。,.收入的驱动力,移动通信的数据业务在收入上表现出如下特点： ）数据业务和漫游已经成为当今运营商利润空间最大的两部分子业务； ）数据业务收入占到运营
14、商业务总收入的10%-40%。 因此，移动通信中业务收入情况对数据业务的发展具有越来越大的驱动力。,三. 多媒体技术的概念,1.媒体分类 国际电信联盟（ITU）将媒体分5类 Perception Medium 感觉媒体 Representation Medium 表示媒体 Presentation Medium 表现媒体 Storage Medium 存储媒体 Transmission Medium 传输媒体,（1）感觉媒体 是指用户接受信息的感觉形式，如视觉、听觉、触觉等；,（2) 表示媒体 是指信息的表示形式，如图像、声音、电视信号等； （3)显示媒体 又称表现媒体，是指表现和获得信息的设
15、备，如显示器、打印机、音响、摄像机 （4)存储媒体 是指存储数据的设备，如光盘、硬盘等； （5) 传输媒体 是指传输数据的设备，如电缆、光缆、电磁波、交换设备等。,各媒体之间的关系,.多媒体(Multimedia)的由来,Multimedia，由multiple和media两个词组合而来 。 美国RCA公司于1987年3月在国际第二届CD-ROM年会上展出了世界上第一台多媒体计算机DVI DVI(Digital Video Interactive) ，标志多媒体技术的诞生和开始。,.多媒体的定义,多媒体（数据）是内容上相互关联的文本、图形、图像、声音、动画、活动图像等媒体（数据）所形成的复合媒
16、体（数据）。 这一媒体（数据）合成的过程是在计算机控制下完成的。,说明：,所涉及的信号是数字化的，而不是模拟的； “内容上相互关联”，内容上毫不相干的文字、图形、声音、活动图像等数据的集合并不是多媒体数据。 “合成” 某个数据是多媒体数据，则意味着该复合数据至少包含有一种实时数据（对时间敏感的声音、活动图像的数据）和一种非实时数据。,.多媒体技术发展,在1978年，计算机工业、大众传媒、通信是独立发展的3个领域。 2000年以后，这3个领域大部分重叠到一起，推出多媒体信息系统。 21世纪多媒体技术将进一步发展，其中一个主要的发展方向是移动多媒体技术,四.移动多媒体技术的概念,.宽的定义 （）基于无缝迁移的多媒体技术 指随着用户的移动，用户的多媒体任务可以在多个具有不同性能的计算设备（如PC、PDA、mobile phone）上或提供不同类型服务的软件环境（如windows、winCE、linux）
