《移动通信技术教学课件 PPT 作者 魏红 第5章第三代移动通信》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信技术教学课件 PPT 作者 魏红 第5章第三代移动通信（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,移动通信技术,第5章 第三代移动通信,2,第5章 第三代移动通信,内容 第三代移动通信标准、系统结构、演进、关键技术 WCDMA无线接口分层结构、信道结构和关键技术 cdma2000的信道结构、无线配置及cdma2000 1X的用户起呼过程 TD-SCDMA采用的多址方式、时隙帧结构、脉冲结构及通信连接中的处理程序,3,第5章 第三代移动通信,重点 第三代移动通信的标准、系统结构、关键技术 GSM到WCDMA的演进，IS-95 CDMA到cdma2000的演进 难点 WCDMA的接口分层、信道结构 cdma2000的信道结构、无线配置 目的和要求 掌握3G的标准及相关基本概念 了解三种标准
2、的基本技术、特点及演进,4,5.1第三代移动通信概述,概述 对IMT-2000系统的总体要求 在服务质量方面 对话音质量的改进；无缝覆盖；降低费用；改进服务质量；增加效率和能力 在新业务和能力方面 灵活接入能力、业务能力，实现在1G和2G中不能实现的新话音和数据业务；低费用提供宽带业务；按需自适应分配带宽 在发展和演进能力方面 与2G共存、互通，实现2G到3G的平滑过渡 在灵活性方面 提供高级别的互通，包括多功能、多环境能力、多模式操作和多频带接入,5,5.1第三代移动通信概述,IMT-2000系统的特点 具有全球性漫游的特点 系统终端类型多种多样 提供高质量的话音和数据业务，宽范围的数据速率
3、，不对称数据传输能力，更高级的鉴权和加密算法，提供更强的保密性 能与第二代系统的共存和互通 包括卫星和地面两个网络，适用于多环境，更高的频谱利用率，降低同速率业务的价格 可同时提供话音、分组数据和图像，并支持多媒体业务,6,5.1第三代移动通信概述,IMT-2000系统结构 系统组成 四个功能子系统：核心网CN、无线接入网RAN、移动终端MT和用户识别模块UIM,7,5.1第三代移动通信概述,系统标准接口 网络与网络接口NNI 无线接入网与核心网之间的接口RAN-CN 无线接口UNI 用户识别模块和移动台之间的接口UIM-MT,8,5.1第三代移动通信概述,结构分层 物理层 由一系列下行物理信
4、道和上行物理信道组成 链路层 由MAC子层和链路接入控制LAC子层组成 MAC子层根据LAC子层的要求对物理层资源管理与控制，并提供LAC子层所需的QoS级别 LAC子层采用与物理层相对独立的链路管理与控制，并通过ARQ等方式提供MAC子层所不能提供的更高级别的QoS控制，以满足高层业务实体的传输可靠性,9,5.1第三代移动通信概述,高层 集OSI模型中的网络层、传输层、会话层、表示层和应用层为一体 主要负责各种业务的呼叫信令处理，话音业务和数据业务的控制与处理等,10,5.1第三代移动通信概述,第三代移动通信的标准化概况 主要标准及提案,11,5.1第三代移动通信概述,宽带CDMA为主流 W
5、CDMA基于GSM cdma2000基于IS-95CDMA TD-SCDMA,12,5.1第三代移动通信概述,WCDMA与cdma2000的区别 三个区别 码片速率 cdma2000：1.2288Mc/s或3.6864Mc/s WCDMA：3.84Mc/s 基站同步方式 cdma2000：用GPS使基站间严格同步 WCDMA：同步/异步相结合的方式 导频信道方式 cdma2000:公共导频方式 WCDMA：专用时分导频上引入公共连续导频,13,5.1第三代移动通信概述,WCDMA与cdma2000的区别,14,5.1第三代移动通信概述,3G网络的演进 GSM网络向WCDMA的演进,15,5.1
6、第三代移动通信概述,3G网络的演进 IS-95 CDMA网络向cdma2000的演进,16,5.1第三代移动通信概述,实现3G的关键技术 初始同步与Rake多径分集接收技术 初始同步：PN码同步、符号同步、帧同步和扰码同步 cdma2000：通过对导频信道的捕获建立PN码同步和符号同步，通过同步信道的接收建立帧同步和扰码同步 WCDMA：“三步捕获法”，通过对基本同步信道的捕获建立PN码同步和符号同步，通过对辅助同步信道的不同扩频码的非相干接收，确定扰码组号等，通过对扰码穷举搜索，建立扰码同步,17,5.1第三代移动通信概述,Rake多径分集接收技术 相干Rake接收：发送未调导频信号，收端在
7、确知已发数据条件下估计出多径信号的相位，并实现相干方式的最大信噪比合并 WCDMA系统采用用户专用的导频信号；在cdma2000下行链路采用公用导频信号，上行信道采用用户专用的导频信道 Rake多径分集技术的另一种体现形式是宏分集及越区切换技术,18,5.1第三代移动通信概述,高效信道编译码技术 采用卷积编码、交织技术 Turbo编码技术 采用两个并行相连的系统递归卷积编码器，并辅以一个交织器 卷积编码器的输出经并串变换及打孔操作后输出 相应的解码器由首尾相接、中间由交织器和解交织器隔离的两个迭代方式工作的软判输出卷积解码器构成,19,5.1第三代移动通信概述,Turbo编码技术实现困难 由于
8、交织长度限制，无法用于速率较低、时延要求较高的数据传输 基于MAP的软输出解码算法所需计算量和存储量大 在衰落信道下性能有待研究,20,5.1第三代移动通信概述,智能天线技术 目前仅适应在基站系统中应用 用于扩大基站覆盖范围、减少所需的基站数 两个重要的组成部分 一是对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角DOA估计，并进行空间滤波，抑制其他移动台的干扰，改善信号的传输质量，提高所需信号方向的接收灵敏度 二是对基站发送信号波束形成，使基站发送信号能沿MS电波的到达方向送回MS，从而降低发射功率，减少对其他MS的干扰,21,5.1第三代移动通信概述,实现关键 多波束形成技术 自适应干扰抑制技术
9、空时二维的RAKE接收技术 多通道的信道估计 均衡技术 困难 存在多径效应，每个天线均需一个Rake接收机，使基站处理单元复杂度提高。,22,5.1第三代移动通信概述,WCDMA和cdma2000中支持智能天线的关键技术 WCDMA可在整个覆盖区域内实现多波束切换技术；标准中定义了专用导频，易实现自适应天线阵列技术 cdma2000一般在局部热点区域内实现，由于未定义下行专用导频，实现相对困难,23,5.1第三代移动通信概述,多用户检测(MUD)技术 扩频码准正交造成多个用户间的相互干扰，限制了系统容量的提高 多用户检测称为联合检测和干扰对消，降低多址干扰，消除远近效应，提高系统的容量 通过测
10、量各用户扩频码间的非正交性，用矩阵求逆方法或迭代方法消除多用户间的相互干扰 实现关键是把多用户干扰抵销算法的复杂度降低到可接受的程度,24,5.1第三代移动通信概述,功率控制技术 WCDMA和cdma2000中，上行信道采用开环、闭环和外环功率控制技术，下行信道采用了闭环和外环功率控制技术 WCDMA和cdma2000中闭环功率控制速度不同，前者为每秒1600次，后者为每秒800次 外环功控：通过对接收误帧率的计算，确定闭环功控所需的信干比门限 通常需采用变步长方法，以加快对信干比门限的调节速度,25,5.2WCDMA(FDD)技术,WCDMA技术概述 技术指标,26,5.2WCDMA(FDD
11、)技术,基站同步方式：支持异步和同步的基站运行 信号带宽：5MHz 码片速率：3.84Mc/s 发射分集方式：TSTD、STTD、FBTD 信道编码：卷积码、Turbo码 调制方式：QPSK 功率控制：上下行闭环、开环功率控制 解调方式：导频辅助的相干解调方式 语音编码：AMR,27,5.2WCDMA(FDD)技术,WCDMA的语音演进 WCDMA采用AMR语音编码 速率：4.75 12.2Kbit/s 采用软切换和发射分集，提高容量 提供高保真的语音模式，并进行快速功率控制 WCDMA的数据演进 WCDMA支持最高2Mbit/s的数据业务，支持包交换 目前采用ATM平台,28,5.2WCDM
12、A(FDD)技术,无线接口的分层 各移动通信系统基本区别在于无线接口的物理层 无线接口 用户设备UE和网络之间的Um接口 由层1、2和3组成 层1(L1)是物理层，层2(L2)和层3(L3)描述MAC、RLC和RRC等子层,29,5.2WCDMA(FDD)技术,无线资源控制层RRC 位于无线接口的第三层 处理UE和UTRAN的第三层控制平面之间的信令 处理连接管理功能、无线承载控制功能、RRC连接移动性管理和测量功能 媒体接入控制层MAC MAC层屏蔽了物理介质的特征，为高层提供了使用物理介质的手段 高层以逻辑信道的形式传输信息 MAC完成传输信息的变换，以信道形式将信息发向物理层,30,5.
13、2WCDMA(FDD)技术,物理层 是OSI参考模型的最底层，支持在物理介质上传输比特流所需的操作 与层2的MAC子层和层3的RRC子层相连 物理层为MAC层提供不同的传送信道，传送信道定义了信息是如何在无线接口上进行传送的 MAC层为层2的无线链路控制RLC子层提供不同逻辑信道，逻辑信道定义了所传送的信息的类型 物理信道在物理层进行定义，物理信道是承载信息的物理媒介,31,5.2WCDMA(FDD)技术,物理层的数据处理过程 物理层接收来自MAC层的数据后，进行信道编码和复用，通过扩频和调制，送入天线发射,32,5.2WCDMA(FDD)技术,物理层技术的实现,33,5.2WCDMA(FDD
14、)技术,信道结构 从不同协议层次讲，承载用户各种业务的信道分为三类：逻辑信道，传输信道，物理信道 逻辑信道直接承载用户业务，分为控制信道和业务信道 传输信道是无线接口二层和物理层的接口，是物理层对MAC层提供的服务，分为专用信道和公共信道 物理信道是各种信息在无线接口传输时的最终体现形式,34,5.2WCDMA(FDD)技术,传输信道 定义数据是怎样在空中接口中传输的 两类：专用传输信道和公共传输信道 信道结构,35,5.2WCDMA(FDD)技术,专用传输信道DCH DCH包括上行和下行传输信道 用来传送网络和特定UE之间的数据信息或控制信息 DCH可在整个小区中进行全向传输，也可采用智能天
15、线技术进行波束成型，针对某用户进行传输 DCH可进行快速信息速率改变、快速功率控制和宏分集、软切换等,36,5.2WCDMA(FDD)技术,公共传输信道 广播信道BCH 下行传输信道 广播系统及小区的特定信息 前向接入信道FACH 下行传输信道 在系统知道UE所处小区时，用来给UE传送控制信息，FACH同时也能传送短的用户分组 FACH在整个小区中传输，或采用波束成型天线在小区进行波束传输 FACH采用慢速功率控制，并要求带有UE的ID,37,5.2WCDMA(FDD)技术,寻呼信道PCH 下行传输信道 系统不知UE所处小区时，用PCH给UE传送控制信息 PCH总在整个小区中发送 随机接入信道
16、RACH 上行传输信道 用来传送来自UE的控制信息，也可用来传送较短的用户分组数据。用户在RACH信道发送数据时，可能发生碰撞 RACH采用开环功率控制,38,5.2WCDMA(FDD)技术,下行共享信道DSCH 上行传输信道 用来传送数据量较小的分组 公共分组信道CPCH 下行传输信道 几个传送专用控制或业务数据的UE共享一个DSCH DSCH信道只包含数据信息，不包含控制信息，必须利用DCH中的控制信息,39,5.2WCDMA(FDD)技术,物理信道 由某一载波频率、码(信道码和扰码)、相位确定 在采用扰码与扩频码的信道里，扰码或扩频码任何一种不同，都可确定为不同的信道 物理信道包括3层结构：超帧、无线帧和时隙 超帧长720ms，包括72个无线帧 无线帧包括15个时隙的信息处理单元，时长10ms 时隙包括一组信息符号的单元，每时隙符号数取决于物理信道 每个符号的码片数量与物理信道的扩频因子相同,40,5.2WCDMA(FDD)技术,物理信道的分类,41,5.2WCDMA(FDD)技术,上行物理信道 两种：上行专用物理数据信道DPDCH和上行专用物理控制信道DPC
