IMT-2000和WCDMA.ppt

第三代移動通信 WSCDMA 第三代移動通信 WSCDMA 一 概述二 特點三 分類四 目標和要求五 頻帶劃分六 第三代移動通信新技術七 WCDMA的介紹 概述 第三代移動通信系統(tǒng)最早是由國際電信聯(lián)盟于1985年提出的 當時稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng) FPLMTS 后改為IMT 2000 意指在2000年左右開始商用并工作在2000MHz頻段上的國際移動通信系統(tǒng) 特點 第三代移動通信系統(tǒng)是一種能提供多種類型 高質量的多媒體業(yè)務 能實現(xiàn)全球無縫覆蓋 具有全球漫游功能 與固定網(wǎng)絡相兼容 并以小型便攜式終端在任何時候 任何地點進行任何種類的通信系統(tǒng) 分類 1 IMT 2000CDMA DS 即WCDMA 2 IMT 2000CDMA MC 即CDMA2000 3 IMT 2000CDMATDD 目前包括中國提出的TD SCDMA和UTRATDD TD CDMA 三種主要技術體制的對比情況 IMT 2000的主要目標和要求 IMT 2000的目標有以下4個方面 1 全球漫游 以低成本的多模手機來實現(xiàn) 2 適應多種環(huán)境 采用多層小區(qū)結構 即微微蜂窩 微蜂窩 宏蜂窩 將地面移動通信系統(tǒng)和衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)結合在一起 與不同網(wǎng)絡互通 提供無縫漫游和業(yè)務一致性 網(wǎng)絡終端具有多樣性 并與第二代移動通信系統(tǒng)共存和互通 開放結構 易于引入新技術 3 能提供高質量的多媒體業(yè)務 包括高質量的語音 可變速率的數(shù)據(jù) 高分辨率的圖像等多種業(yè)務 實現(xiàn)多種信息一體化 4 足夠的系統(tǒng)容量 強大的多種用戶管理能力 高保密性能和服務質量 為實現(xiàn)上述目標 對無線傳輸技術提出了以下要求 1 高速傳輸以支持多媒體業(yè)務 室內環(huán)境至少2Mbit s 室外步行環(huán)境至少384kbit s 室外車輛環(huán)境至少144kbit s 2 傳輸速率按需分配 3 上下行鏈路能適應不對稱業(yè)務的需求 4 簡單的小區(qū)結構和易于管理的信道結構 5 靈活的頻率和無線資源的管理 系統(tǒng)配置和服務設施 IMT 2000的頻帶劃分 1992年世界無線電行政大會 WARC 根據(jù)ITU R對IMT 2000的業(yè)務量和所需頻譜的估計 劃分了230MHz帶寬給IMT 2000 1885 2025MHz及2110 2200MHz頻帶為全球基礎上可用于IMT 2000的業(yè)務 1980 2010MHz和2170 2200MHz為衛(wèi)星移動業(yè)務頻段共60MHz 其余170MHz為陸地移動業(yè)務頻段 其中對稱頻段是2 60MHz 不對稱的頻段是50MHz 第三代移動通信新技術 1 高效信道編譯碼技術在第三代移動通信系統(tǒng)中都采用了卷積碼和Turbo碼兩種糾錯編碼 在高速率 對譯碼時延要求不高的數(shù)據(jù)鏈路中使用Turbo碼以利于其優(yōu)異的糾錯性能 考慮到Turbo碼譯碼的復雜度 時延的原因 在語音和低速率 對譯碼時延要求比較苛刻的數(shù)據(jù)鏈路中使用卷積碼 在其他邏輯信道中也使用卷積碼 2 軟件無線電技術軟件無線電技術的基本思想是高速模 數(shù) A D 和數(shù) 模 D A 轉換器盡可能靠天線處理 所有基帶信號處理都用軟件方式替代硬件實施 軟件無線電系統(tǒng)的關鍵部分為寬帶多頻段天線 高速A D和D A轉換器以及高速信號處理部分 軟件無線電技術最大的優(yōu)點是基于同樣的硬件環(huán)境 針對不同的功能采用不同的軟件來實施 其系統(tǒng)升級 多種模式的運行可以自適應地完成 軟件無線電能實現(xiàn)多模式通信系統(tǒng)的無縫連接 3 智能天線技術無線覆蓋范圍 系統(tǒng)容量 業(yè)務質量 阻塞和掉話等問題一直困擾著蜂窩移動通信系統(tǒng) 采用智能天線陣 AdaptiveAntennaArrays 技術可以提高第三代移動通信系統(tǒng)的容量及服務質量 智能天線由天線陣硬件和信號處理軟件組成 天線陣由8個完全相同的天線元成環(huán)形間隔排列在一個支撐面上構成 對天線陣的接收信號在基帶進行數(shù)字信號處理 獲得信號的功率估值和到達方向 DOA 在此基礎上進行波束賦形 通過對從天線陣各單元所取樣獲得的大量數(shù)據(jù)進行計算 同時獲得各碼道的相互獨立的空間特征矢量 基帶數(shù)字信號處理為每條信道提供天線發(fā)射波束賦形 克服多徑傳播干擾 保證正確接收 保證實現(xiàn)同步CDMA 降低多址干擾 大大增加了系統(tǒng)容量 降低發(fā)射功率 降低成本 提高可靠性 智能天線陣技術是基于自適應天線陣列原理 利用天線陣列的波束合成和指向 產生多個獨立的波束 自適應地調整其方向圖以跟蹤信號變化 對干擾方向調零以減少甚至抵消干擾信號 提高接收信號的載干比 C I 以增加系統(tǒng)的容量和頻譜效率 1 其特點在于以較低的代價換得無線覆蓋范圍 系統(tǒng)容量 業(yè)務質量 抗阻塞和掉話等性能的顯著提高 2 智能天線陣由N單元天線陣 A D轉換器 波束形成器 Beam former 波束方向估計及跟蹤器等幾部分組成 3 智能天線的主要作用是 降低多址干擾 提高CDMA系統(tǒng)容量 增加接收靈敏度和發(fā)射EIRP EffectiveIsotropicRadiatedPower 有效全向輻射功率 但是智能天線所不能克服的問題如 時延超過碼片寬度的多徑干擾 多普勒效應 高速移動 因而 在移動通信系統(tǒng)中 智能天線必須和其他信號處理技術同時使用 4 多用戶檢測和干擾消除技術 1 多用戶檢測的基本思想是把所有用戶的信號都當做有用信號 而不是當做干擾信號 2 經(jīng)過近20年的發(fā)展 CDMA系統(tǒng)多址干擾抑制或多用戶檢測技術 已慢慢走向成熟及實用 3 考慮到復雜度及成本等的原因 目前的多用戶檢測實用化研究 主要圍繞基站進行 5 向全IP網(wǎng)過渡 1 全IP網(wǎng)絡可節(jié)約成本 提高可擴展性 靈活性和使網(wǎng)絡運作更有效率等 支持IPv6 解決IP地址的不足和移動IP 2 由于IP技術在移動通信中的引入 將改變移動通信的業(yè)務模式和服務方式 3 基于移動IP技術 為用戶快速 高效 方便地部署豐富的應用服務成為可能 6 IMT 2000無線協(xié)議分層模型z在IMT 2000中將Um接口分成4層 物理層 介質接入層 鏈路接入層和網(wǎng)絡層 包括呼叫控制 移動性管理和無線電資源管理 WCDMA 概述 1 寬帶碼分多址 WCDMA 是第三代移動通信系統(tǒng)的主流體制 其典型代表是歐洲ETSI提出的UMTS 2 WCDMA系統(tǒng)采用直接序列擴頻 基本帶寬為5MHz 基本碼片速率為3 84Mc s 對應帶寬近似為5MHz WCDMA也規(guī)定了高碼片速率 這是為了使WCDMA將來可提供更高的數(shù)據(jù)速率 3 WCDMA無線傳輸可以采用兩種雙工方式 FDD模式和TDD模式 WCDMA 概述 WCDMA繼承了GSM無線接口協(xié)議的特點 定義了各種類型的信道 在無線接口上的信道有三種類型 物理信道 傳輸信道和邏輯信道 物理信道構成了物理層實際的傳輸通道 物理層通過傳輸信道向MAC層提供支持 MAC層通過邏輯信道向RLC層提供支持 WCDMA FDD模式的無線傳輸技術 1 傳輸信道傳輸信道分為兩類 專用信道和公共信道 專用信道 DCH 用于以某個移動臺和網(wǎng)絡之間傳送用戶信息或控制信息 可為上行或下行 專用信道分為三種 專用業(yè)務信道 DTCH 獨立專用控制信道 SDCCH 和輔助控制信道 ACCH DCH可在整個小區(qū)內或僅限于小區(qū)的某個部分 如果使用波束成形天線 發(fā)送 公共信道可由若干個用戶共享 分為4種類型 廣播控制信道 BCCH 前向接入信道 FACH 尋呼信道 PCH 隨機接入信道 RACH WCDMA FDD模式的無線傳輸技術 2 物理信道物理信道是承載傳輸信道業(yè)務的物理載體 基本物理資源為擴頻碼和頻率 上行鏈路的專用物理信道分為兩類 上行專用物理數(shù)據(jù)信道 上行DPDCH 和上行專用物理控制信道 上行DPCCH 上行鏈路的公共物理信道僅有物理隨機接入信道 PRACH 用于承載RACH 支持移動臺隨機接入下行鏈路的專用物理信道僅有一種類型 即下行鏈路專用物理信道 下行DPCH 下行鏈路的公共物理信道分為兩類 主公共控制物理信道 主CCPCH 和輔助公共控制物理信道 輔助CCPCH WCDMA FDD模式的無線傳輸技術 同步信道 SCH 是下行物理信道 用于向小區(qū)內的移動臺提供同步信息 SCH含有兩個子信道 主SCH和輔助SCH 數(shù)據(jù)在傳輸信道是以傳輸塊形式傳送的 WCDMA 3 復用 編碼與交織傳輸信道的數(shù)據(jù)要經(jīng)過復用 編碼與交織等處理才映射到物理信道上 這樣可使得在一個連接 即一次接續(xù) 上并行傳送多個業(yè)務 如下圖所示為傳輸信道的處