《现代移动通信第3版教学作者蔡跃明17次课第09章节3G2课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代移动通信第3版教学作者蔡跃明17次课第09章节3G2课件（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、9-1,Digital Mobile Communication,数字移动通信,内容回顾,1、三大主流3G标准？ 2、 三大主流3G标准的空中接口参数：载频间隔？码片速率？,9-2,3G概述,IMT-2000 CDMA DS（即WCDMA） 第三代移动通信伙伴计划（3GPP） IMT-2000 CDMA MC（即cdma2000） 第三代移动通信伙伴计划2（3GPP2） IMT-2000 CDMA TC（即TD-SCDMA） 原中国无线通信标准组（CWTS，现在更名为中国通信标准化协会，CCSA）,9-3,内容回顾,1、三大主流3G标准？ 2、 三大主流3G标准的空中接口参数：载频间隔？码片速
2、率？,9-4,WCDMA空口参数,3G概述,9-5,cdma2000 空口参数,3G概述,9-6,TD-SCDMA 空口参数,3G概述,9-7,9-8,数字移动通信,第九章 3G移动通信系统,本节讲述的主要内容,9.1 3G概述 9.2 3G技术 9.3 3G网络结构 9.4 3G信道结构 9.5 3G终端 9.6 3G业务,9-9,9.2 3G技术,目标（3G在技术上给我们提出了更高要求） 可承载2Mbps峰值数据传输业务 如何提高数据传输速率？ 改善用户服务质量 如何克服CDMA系统的自干扰？ 3G三大主流标准体制都是同步系统 如何解决同步的问题？ 3G三大主流标准各有特点 不同标准在技术
3、体制上的差异？,9-10,9.2 3G技术,涉及的名词 直扩DS（Direct Sequence Spread Spectrum） 多载波MC（Multiple Carrier） 高速分组接入HSPA（High Speed Packet Access） 时分双工TDD（Time Division Duplex） 正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing） 多天线技术：智能天线（Smart Antenna），多输入多输出MIMO（Multiple Input Multiple Output）,9-11,一、如何提高数据传输速率,多
4、载波和直扩？,9-12,直扩 (DS): 调制符号按 N 1.2288 Mcps 速率扩频，形成带宽 N1.25 MHz 单一载波。 多载波 (MC): 调制符号分 N个1.25 MHz 载波，1.2288 Mcps/载波。 cdma2000 前向链路支持2种选项: DS和MC。,使用多载波和直扩的区别？,一、如何提高数据传输速率,对相同带宽而言，多载波便于工程实现 带宽超过5MHz以后，计算复杂度高 多载波的设计便于灵活的资源分配 单载波的情况下可以向下兼容IS-95系统,9-13,进一步提升用户速率的方法？,一、如何提高数据传输速率,不改变带宽进一步提高直扩传输速率的方法 多码道传输技术（
5、HSPA）,9-14,码域,频域,下行,一、如何提高数据传输速率,不改变带宽进一步提高多载波传输速率的方法 OFDM（如WiMAX）,9-15,0,3 MHz,5 MHz,4,MHz,2,MHz,1,MHz,多载波,1.25 MHz,一、如何提高数据传输速率,9-16,最多可达16个码道,1.6 MHz,下行,下行,下行,下行,上行,时隙,TD-SCDMA双工、多址方式,融入了时分多址方式 码片速率:1.28Mcps 双工方式：TDD,1、使用TDD的好处？ 2、在FDMA与CDMA的基础上融入TDMA的好处？,一、如何提高数据传输速率,9-17,FDD和TDD,（1）FDD采用两个对称的频率
6、信道，发送和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。如GSM、CDMA 1X的收发信道间隔为45MHz，WCDMA的间隔为190MHz。,一、如何提高数据传输速率,9-18,FDD和TDD,（2）TDD的发送和接收信号在同一频率信道的不同时隙中进行，彼此之间采用一定的保护时隙予以分离。它不需要分配对称频段的频率，在进行不对称的数据传输时，可充分利用有限的频谱资源。,一、如何提高数据传输速率,9-19,FDD和TDD,3G中的应用：WCDMA、cdma2000属于FDD标准；而TD-SCDMA属于TDD标准。,一、如何提高数据传输速率,9-20,最多可达16个码道,1.6 MHz,下行,下行,下行
7、,下行,上行,时隙,使用TDD好处,不需要成对的频率资源 适合非对称业务传输 （如下载业务） 对称的电波传输特性，便于实施功率控制，使用智能天线技术,问题：使用TDD的代价？,一、如何提高数据传输速率,9-21,采用FDD与TDD的优缺点比较：,（1）FDD必须使用成对的收发频率，频谱利用率较低。而TDD则不需要成对的频率，提高了频谱利用率。 （2）根据ITU对3G的要求，采用FDD模式的终端最高移动速度可达500公里/小时，而采用TDD模式的系统的最高移动速度只有120公里/小时。这是因为，目前TDD系统在芯片处理速度和算法上还达不到更高的标准。,一、如何提高数据传输速率,9-22,采用FD
8、D与TDD的优缺点比较：,（3）采用TDD模式工作的系统，上、下行工作于同一频率，其电波传输的一致性使之适用智能天线技术，可有效减少多径干扰，提高设备的可靠性。据测算，TDD系统的基站设备成本比FDD系统的基站成本低约20%50%。 （4）在抗干扰方面，使用FDD可消除邻近蜂窝区基站和本区基站之间的干扰，FDD系统的抗干扰性能在一定程度上好于TDD系统。,一、如何提高数据传输速率,9-23,最多可达16个码道,1.6 MHz,下行,下行,下行,下行,上行,时隙,在FDMA与CDMA的基础上融入TDMA的好处？,高频谱利用率 使用联合检测技术复杂度低 更高的资源分配灵活性,一、如何提高数据传输速
9、率,进一步提高用户数据传输速率的方法： 多天线技术：智能天线、MIMO 智能天线的出发点：利用信号传输的空间特性，自适应调整其方向图，来达到抑制干扰、提取信号的目的。 特征：宽频带、多波束的动态跟踪，增强有用信号、抑制干扰。实质上是一个空间滤波器。 空间维度可以用于多址接入技术中。,9-24,对应的多址方式？,空分多址,一、如何提高数据传输速率,进一步提高用户数据传输速率的方法： 多天线技术：智能天线、MIMO 优势：定向波束，增强目标用户接收性能，避免干扰其他用户。,9-25,避免干扰其他用户,智能天线提高数据传输速率的思路?,一、如何提高数据传输速率,进一步提高用户数据传输速率的方法： 多
10、天线技术：智能天线、MIMO,9-26,一、如何提高数据传输速率,进一步提高用户数据传输速率的方法： 多天线技术：智能天线、MIMO,9-27,多天线技术提高数据传输速率的思路?,一、如何提高数据传输速率,进一步提高用户数据传输速率的方法： 多天线技术：智能天线、MIMO,对于多天线系统，增加速率的方法之一是通过使单个发射信号的SNR最大（例如分集、智能天线），这样实际收到的SNR总体增加为：,一、如何提高数据传输速率,进一步提高用户数据传输速率的方法： 多天线技术：智能天线、MIMO,对于多天线系统，增加速率的方法之二是通过MIMO技术，即把信道分离为n个并行子信道，每个子信道上发送不同的信
11、号：,一、如何提高数据传输速率,直扩：提升容量/速率的有效方式，但受到诸多限制 多载波：灵活、向下兼容、利用率有限，一般与自适应调制编码一起使用 HSPA：多码道传输技术，速率受多码道干扰限制，提升速率有限，受峰平比限制 TDD：对称的传播特性，适合非对称业务，受传播时延的限制 OFDM：高频谱效率，可用频域均衡，一般与自适应调制编码一起使用，受峰平比限制 多天线技术：两种类型，不同应用场合,9-30,二、如何克服CDMA系统的自干扰,功率控制的流程 以用户1使用3G手机与妻子通话 接入阶段 通话阶段,9-31,用户1,基站,妻子,二、如何克服CDMA系统的自干扰,功率控制的流程 接入阶段 手
12、机先以某个固定功率尝试与基站联系，如果基站没有回应则不断增大发射功率，直至与基站建立连接。,9-32,用户1,时间,接入试探,PTx (dBm),二、如何克服CDMA系统的自干扰,功率控制的流程 通话阶段 基站测量用户1的信号质量SIR。如果测量到的SIR小于规定的标准，则基站向手机发送增大发射功率的指令；反之，则降低发射功率。,9-33,二、如何克服CDMA系统的自干扰,功率控制的流程 目标值由谁来调整呢？ 无线网络控制器（RNC） 根据什么来调整目标值呢？ 误帧率,9-34,二、如何克服CDMA系统的自干扰,功率控制的流程 外环：通过检测误帧率，调整SIR目标值 内环：通过检测SIR，调整
13、手机功率,9-35,内环 功率控制,外环 功率控制,三、如何解决同步的问题,同步问题 在3G标准中，TD-SCDMA、cdma2000和WiMAX（TDD）均是同步系统 问题：如何实现同步方案？,9-36,三、如何解决同步的问题,使用GPS存在一定风险 自主性差 GPS全球卫星定位系统归美国所有，对世界各地的用户未有任何政府承诺，而且用户只支付了GPS接收机的费用，没有支付GPS系统的使用费用。,9-37,二、如何解决同步的问题,使用GPS存在一定风险 在某些特殊情况下GPS信号会暂时消失，或者不能正常工作 工程安装上有一定问题 对安装环境要求严格，垂直方向无遮挡、不能和全向天线在同一平面,9
14、-38,三、如何解决同步的问题,解决方案 北斗（北斗卫星导航系统）代替GPS 利用GPS/北斗双模终端进行时钟同步 通过有线方式进行时间同步 基于统一的时间源，将时间信息通过传输网络传送给各基站。 常用的网络时间协议有IEEE 1588（网络测量和控制系统的精确时钟同步协议标准）,9-39,三、如何解决同步的问题,移动定位技术（常见的有3种） 1、 基于小区识别（Cell-ID）的定位技术 根据移动台所处的蜂窝小区的ID号来确定用户的位置 问题？ 成本低，精度低，不适合精度较高的紧急定位服务。,9-40,三、如何解决同步的问题,移动定位技术（常见的有3种） 2、OTA/TDOA定位技术 采用信
15、号到达时间测量或信号到达时间差测量的定位方式。即通过测量从发射机传到多个接收机的信号传播时间或者时间差来确定移动台的位置，是一种基于电波传播时间的定位技术。 在AMPS、GSM、WCDMA、窄带CDMA和cdma2000网络中均采用该技术。,9-41,问题？,三、如何解决同步的问题,移动定位技术（常见的有3种） 2、OTA/TDOA定位技术 精度较高，对时间基准的依赖性也很高，受多径干扰影响较大，特别是对G网，但是该技术无需对手机进行修改，可以直接向现有移动用户提供服务。 一般响应时间为10s，C网精度55m，有望提高到1020m。,9-42,三、如何解决同步的问题,移动定位技术（常见的有3种
16、） 3、A-GPS定位技术 需要在手机内增加GPS接收模块，并改造手机天线，同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基站等设备，如果要提高该方案在室内等GPS信号屏蔽地区定位的有效性，还需添加一些位测量单元。 精度10m左右，首次捕捉GPS信号时间短。,9-43,问题？,四、不同标准在技术体制上的差异,WCDMA VS cdma2000 TD-SCDMA的特点和优势,9-44,WCDMA VS cdma2000,WCDMA使用的带宽和码片速率(3.84Mcps)是cdma2000 1x演进家族的三倍以上，因而能提供更大的多路径分集、更高的中继增益和更小的信号开销。 WCDMA在小区站点同步方面的设计是使用异步基站，而cdma2000基站则通常通过GPS实现同步，这将造成室内和城市小区(采用室内天线)部署的困难。 WCDMA进行功率控制的频率几乎是cdma
