《现代移动通信第2版教学作者蔡跃明第16讲第09章节3G1课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代移动通信第2版教学作者蔡跃明第16讲第09章节3G1课件（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第16讲 3G移动通信系统-1,数字移动通信,内容回顾,1、IS-95系统中采用了哪些码字？它们在反向信道上的作用分别是什么？ 2、IS-95系统为什么要进行功率控制？如何进行功率控制？ 3、IS-95系统与GSM系统相比，其越区切换方式有何不同？,第九章 3G移动通信系统,本章内容提要： 一、3G背景及标准 二、WCDMA系统 三、cdma2000系统 四、TD-SCDMA系统 五、WiMAX系统 六、3G终端,第一次课,第二次课,第三次课,第九章 3G移动通信系统,本次课拟讨论的主要问题： 1、什么是3G？3G的产生背景是什么？ 2、3G的设计目标是什么？有哪些主要的技术标准？ 3、WCD
2、MA系统有哪些关键技术？ 重点：3G的主要技术标准 难点：WCDMA系统关键技术的原理,一、3G背景及标准,IMT International Mobile Telecommunications,1、什么是3G？ The 3rd Generation Mobile Communication System（3G） 第三代移动通信系统 ITU将3G命名为: IMT-2000,一、3G背景及标准,1、什么是3G？ IMT-2000的寓意 在2000MHz（2GHz）频段运行 可承载2000kbps峰值数据传输业务 在公元2000年左右商用部署 为全球标准设计,一、3G背景及标准,2、3G的产生背景
3、 业务驱动：用户并不满足于低速数据业务，对高速宽带多媒体业务提出新的需求 技术驱动：硬件工艺水平的飞速增长，HSDPA、智能天线等新兴技术的发展 市场驱动：移动通信的产业利益需要重新洗牌,一、3G背景及标准,3、3G的设计目标 （1）提供高速率和多种速率支持多种业务，能支持从话音到分组数据到多媒体业务，特别是Internet业务。 快速移动环境：最高速率达114kb/s 步行环境：最高速率达384kb/s 固定位置室内环境：最高速率达2Mb/s,一、3G背景及标准,3、3G的设计目标 （2）全球漫游及全球共用频段（1885-2025MHz，2110-2200MHz）。 不要求各系统在无线传输设
4、备及网络内部技术完全一致； 要求在网络接口、互通及业务能力方面的统一或协调。,一、3G背景及标准,3、3G的设计目标 （3）高频谱效率，容量大，传输速率能按需分配。 IMT-2000的容量比第二代移动通信系统高25倍以上 可按照业务需求分配传输速率，支持传输数据速率不对称的上行和下行链路。,一、3G背景及标准,3、3G的设计目标 （4）高服务质量：具有长话的话音质量，比特错误率小于10-6的数据业务。 （5）低成本、低功耗、小体积、高保密等良好的商业特性。,一、3G背景及标准,4、1G、2G、3G和4G的区别,模拟蜂窝网络：电路交换，基础语音业务,数字蜂窝网络：电路交换，基础语音业务，数据业务
5、,高速IP数据网络：电路/分组交换，多媒体业务,全IP数据网络：IPV6，移动宽带多媒体业务,移动应用宽带化，宽带应用无线化！,一、3G背景及标准,5、3G有哪些主流标准？ 2000年5月，国际电联正式公布了第三代移动通信标准，WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000成为全球三大主流标准。 2007年10月，国际电联正式接纳移动WiMAX（微波接入全球互通）加入IMT-2000，命名为OFDMA TDD WMAN，成为第4种3G标准。,一、3G背景及标准,5、3G有哪些主流标准？ 2009年1月，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放了3张不同标准的3G牌照，充满竞争的中国3G
6、时代从此来临 。,一、3G背景及标准,由以GSM系统为主的欧洲电信联盟提出，爱立信、诺基亚等主要厂商均支持。 2110-2170MHz，1920-1980MHz，频分双工系统。 该系统可从现GSM系统直接过渡到3G，优势明显。,5、3G有哪些主流标准？,WCDMA,一、3G背景及标准,5、3G有哪些主流标准？,由大唐电信提出，具有自主知识产权，目前仅在中国商用。 1880-1920MHz,2010-2025MHz,2300-2400MHz,时分双工系统。,TD-SCDMA,WCDMA,一、3G背景及标准,5、3G有哪些主流标准？,由美国高通公司提出，主要在美国和韩国应用。 2110-2170M
7、Hz,1920-1980MHz,频分双工系统。 可从现有的CDMA网络直接升级到3G。,TD-SCDMA,cdma2000,WCDMA,一、3G背景及标准,一、3G背景及标准,5、3G有哪些主流标准？,WiMAX,以美国为主导提出，主要在北美和欧洲应用。 全球尚未统一的频段，典型的例如2.305-2.320GHz，5.15-5.35GHz。 典型的宽带无线接入技术，定位为3G网络的有效补充。,TD-SCDMA,cdma2000,WCDMA,一、3G背景及标准,6、全球3G发展,截至2013年1月，全球3G用户已经超过15亿。2013年7月，我国3G用户突破3.4亿，2012年底我国3G用户仅为
8、2.2亿。,二、WCDMA系统,Wideband Code Division Multiple Access WCDMA源于欧洲和日本几种技术的融合 W：相对窄带而言的概念，指5MHz带宽上直扩（DS-CDMA）,1、什么是WCDMA？,二、WCDMA系统,2、WCDMA的起源？,日本于1993年在ARIB中建立研究委员会进行3G的研究开发。日本运营商NTT DoCoMo在1996年推出一套WCDMA的实验系统方案，成为WCDMA的发展动力。,二、WCDMA系统,4、WCDMA系统中的扩频,扩频包括两个操作,数据 比特,信道化码,扰码,扩频后 码片,二、WCDMA系统,4、WCDMA系统中的扩
9、频,扩频包括两个操作： 信道化（channelization）操作：它使数据符号变为码片，并增加了信号带宽，每符号的码片数称为扩频因子（SF）OVSF码 扰码操作：它作用在扩频信号上，用来区别不同的信号源的信号 Gold码,二、WCDMA系统,4、WCDMA系统中的扩频,OVSF（Orthogonal Variable Spreading Factor）,SF = 1,SF = 2,SF = 4,SF = 8 to 512,OVSF码（正交可变扩频因子）的互相关值为零，相互完全正交。 不同信道和业务使用不同的扩频因子（SF） High data rates: low SF Low data r
10、ates: high SF,二、WCDMA系统,4、WCDMA系统中的扩频,GOLD码 由两个m序列异或而成 IS-95系统中使用的长码和短码都是m序列 与m序列不同的是，Gold码的互相关性较好而自相关性不是很理想,二、WCDMA系统,4、WCDMA系统中的扩频,上行链路 思考：OVSF码与扰码 在上行链路中的作用是什 么？ OVSF：扩频码 信道地址码 扰码：用户地址码,Scrambling code 1,Scrambling code2,Scrambling code 3,User 1 signal,User 2 signal,User 3 signal,OVSF code 1,OVSF
11、 code 1,OVSF code 2,Uplink,二、WCDMA系统,4、WCDMA系统中的扩频,下行链路 思考：OVSF码与扰码 在下行链路中的作用是什 么？ OVSF：扩频码 用户地址码 扰码：基站地址码,Scrambling code 1,OVSF code 1,OVSF code 2,OVSF code 3,User 1 signal,User 2 signal,User 3 signal,Downlink,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口带宽,思考：带宽扩展的好处是什么? 速率更高 香农公式 在给定的信噪比的条件下，可通过
12、增加频带宽度的方法，提高传输速率。,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口码片速率,思考：码片速率3.84Mc/s的由来？ 每个WCDMA帧长为10ms，每帧由15个时隙组成，一个时隙的长度为2560 chip，因此每帧对应的码片数为38400 chip。 码片周期=10ms/38400 =0.26ms 码片速率= 1/0.26ms =3.84Mc/s,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口双工方式,可支持FDD和TDD双工方式,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口基站同步方式,同步和异步的含义 同步：不同基站之间具有一个共同的时间参考，一般通过GPS授时。 异步：不同基站
13、之间没有共同的时间参考。 思考：不同的基站同步方式对WCDMA和IS-95系统进行小区区分有什么影响？,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口基站同步方式,IS-95,PN1,GPS,PN5,PN3,PN4,PN6,PN7,PN2,WCDMA,同步小区 以同一PN序列的不同时移来区分小区 系统实现简单， 易于实现切换及小区搜索 整个系统的运行依赖于GPS,异步小区 以不同的扰码来区分小区 避免了对GPS的依赖 小区搜索(利用SCH)及切换等过程的复杂性增加,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口基站同步方式,IS-95采用短码（m序列）来区分基站 基站同步 自相关性理想、互相关性不
14、好 WCDMA采用Gold序列区分基站 基站异步 自相关性不好、互相关性理想,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口基站同步方式,三步同步法,IS-95先找到小区PN,再同步系统时间 WCDMA先与系统时间同步,再找到小区PN,二、WCDMA系统,3、WCDMA的空中接口功率控制,思考：IS-95和WCDMA均采用开环和快速闭环的功率控制机制，但调整速率不同IS-95是800次/秒，而WCDMA系统是1600次/秒，带来的好处是什么？ 能更好地适应无线信道的变化，接收机的信干比更高，系统可以获得更高的数据速率,二、WCDMA系统,4、WCDMA的网络结构,WCDMA存在多个标准版本。典型
15、的如R99（又称R3）、R4和R5三个标准版本。这几个版本都存在网络结构方面的变化，至于R6以后的版本，网络结构已经变化不大了。 下面，重点对比介绍GSM、R99版本的网络结构。,二、WCDMA系统,GSM网络 基本结构,WCDMA R99网络 基本结构,用户设备（UE）增加了USIM模块,全新的无线接入网（RAN），包含多个无线网络子系统（RNS）,核心网络（CN）基本上来源于GSM/GPRS,二、WCDMA系统,GSM网络 基本结构,WCDMA R99网络 基本结构,增加了USIM（UMTS用户识别模块），相当于GSM终端中的SIM智能卡,全新的无线接入网。 其中Node B（B结点）是在
16、Iub和Uu接口之间传送数据的基站，也参与部分无线资源管理,RNC（无线网络控制器）控制辖区内的所有无线资源，RNC是RAN提供给CN的所有业务的接入点,二、WCDMA系统,4、WCDMA的网络结构,GSM Abis接口的有趣现象“跑马圈地” GSM规范中对Abis接口的协议并没有作详细的规定，导致了不同厂家之间的BSC和BTS不能混用。 全世界主流的设备商在运营商一期、二期购买无线设备时采用的策略是类似的：低价抢地盘，先追求最大的市场份额。,二、WCDMA系统,4、WCDMA的网络结构,GSM Abis接口的有趣现象“跑马圈地” Abis接口的非开放特性，阻碍了产业链的发展。 3GPP在制定WCDMA标准时就注意了对此接口的规范。 Iub接口相对于Abis来说更加开放、标准。,二、WCDMA系统
