《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用(第2版)微課視頻版》 課件 第8章 移動(dòng)通信技術(shù)

8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)

8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)

8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)第8章移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信(MobileCommunication)，是指通信雙方或至少有一方處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候進(jìn)行信息傳輸和交換的通信方式。移動(dòng)通信系統(tǒng)包括無(wú)繩電話、無(wú)線尋呼、陸地蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信等。無(wú)線通信是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)基本概念8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述模擬制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)1G代表：美國(guó)的AMPS、英國(guó)的TACS等。FirstPortable

CellularPhone

DynaTAC19838.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述包括語(yǔ)音在內(nèi)的全數(shù)字化系統(tǒng)代表泛歐的GSM，美國(guó)的DAMPS、IS-95CDMAFirstWearable

CellularPhone

StarTAC?19968.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述2G在2G基礎(chǔ)上提供增強(qiáng)業(yè)務(wù)，如WAP代表GPRS(GSM向WCDMA過(guò)渡)、EDGE2004V38.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述2.5G移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：基于GSM的WCDMA基于IS-95CDMA的CDMA2000TD-SCDMA提供的業(yè)務(wù)包括語(yǔ)音、傳真、數(shù)據(jù)、多媒體娛樂(lè)和全球無(wú)縫漫游等2009CLIQ8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述3G8.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展真正意義上的高速移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)FDD-LTE，TD-LTE8.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述4G實(shí)現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施三大類應(yīng)用場(chǎng)景：eMBB、uRLLC、mMTC8.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述5G移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)移動(dòng)臺(tái)(MS)基站(BS)8.1.2移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述組網(wǎng)制式

大區(qū)制一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)只有一個(gè)基站負(fù)責(zé)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述組網(wǎng)制式

小區(qū)制將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)小區(qū)每個(gè)小無(wú)線區(qū)域分別設(shè)置一個(gè)基站，負(fù)責(zé)本區(qū)的移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。在MSC的統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn)小區(qū)間移動(dòng)通信的轉(zhuǎn)接與公眾電話網(wǎng)的聯(lián)系。8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述無(wú)線小區(qū)形狀的選擇圓內(nèi)接正多邊形代替圓作為無(wú)線小區(qū)的形狀，可以得到更好的無(wú)縫覆蓋效果正六邊形小區(qū)的中心間隔最大各基站間的干擾最小8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述激勵(lì)方式

激勵(lì)的方式不同，天線的類型選擇和安裝位置也有不同。中心激勵(lì)方式采用全向天線安裝在小區(qū)中央頂點(diǎn)激勵(lì)方式采用定向天線安裝在小區(qū)頂點(diǎn)8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述無(wú)線小區(qū)的劃分(1)高密度用戶區(qū)域。采用較小面積的無(wú)線小區(qū)，或者增加小區(qū)內(nèi)的信道分配數(shù)量。(2)低密度用戶小區(qū)。采用較大面積的無(wú)線小區(qū)，或者減少小區(qū)內(nèi)信道分配的數(shù)量。(3)用戶密度發(fā)生變化時(shí)。如果密度降低，小區(qū)內(nèi)信道不需要做調(diào)整；如果密度增加，可以考慮增加小區(qū)內(nèi)的信道數(shù)量；如果密度增加到一定程度，簡(jiǎn)單地增加信道數(shù)量無(wú)法滿足需求時(shí)，可以采用小區(qū)分裂的方式。8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述頻分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess，F(xiàn)DMA)時(shí)分多址(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)碼分多址(CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)空分多址(SpaceDivisionMultipleAccess，SDMA)正交頻分多址(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，OFDMA)。8.1.4多址方式和雙工方式8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述1)頻分雙工(FrequencyDivisionDuplexing，F(xiàn)DD)

FDD采用兩個(gè)對(duì)稱的頻率信道來(lái)分別發(fā)射和接收信號(hào)，發(fā)射和接收信道之間存在著一定的頻段保護(hù)間隔。2)時(shí)分雙工(TimeDivisionDuplexing,TDD)TDD的發(fā)射和接收信號(hào)是在同一頻率信道的不同時(shí)隙中進(jìn)行的，彼此之間采用一定的保證時(shí)間予以分離。8.1.4多址方式和雙工方式8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述典型代表基于數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)，始建于20世紀(jì)80年代美國(guó)

DAMPS系統(tǒng)

800MHz頻帶、TDMA多址技術(shù)

IS-95800MHz或1900MHz頻帶、CDMA多址技術(shù)歐洲

GSM

900MHz頻帶、TDMA多址技術(shù)、64Kb/s速率8.2.12G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)概述及發(fā)展歷史8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.2GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口移動(dòng)臺(tái)MS基站子系統(tǒng)BS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)是GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個(gè)GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。由基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)：無(wú)線部分，受BSC控制基站控制器(BSC)：控制部分，承接管理任務(wù)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)、訪問(wèn)用戶位置寄存器(VLR)歸屬用戶位置寄存器(HLR)、鑒權(quán)中心(AUC)移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.2GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口GSM網(wǎng)絡(luò)接口主要接口Um接口：無(wú)線接口，即MS與BTS之間的接口，用于MS與GSM固定部分的互通，傳遞無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等方面的信息。Abis接口：BTS與BSC之間的接口。該接口用于BTS與BSC的遠(yuǎn)端互聯(lián)，支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對(duì)BTS無(wú)線設(shè)備的控制和無(wú)線頻率的分配。A接口：MSC和BSC之間的接口。該接口傳送有關(guān)移動(dòng)呼叫處理、基站管理、移動(dòng)臺(tái)管理、信道管理等信息。8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.2GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口GSM網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口B接口：MSC和VLR之間的接口C接口：MSC和HLR之間的接口D接口：VLR和HLR之間的接口E接口：MSC與MSC之間的接口F接口：MSC和EIR之間的接口G接口：VLR與VLR之間的接口H接口：HLR與AUC之間的接口8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.2GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口區(qū)域定義GSM系統(tǒng)，屬于小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)，服務(wù)區(qū)內(nèi)有很多基站。在服務(wù)區(qū)內(nèi)，移動(dòng)通信網(wǎng)具有控制、交換功能，以實(shí)現(xiàn)位置更新、呼叫接續(xù)、過(guò)區(qū)切換及漫游服務(wù)等功能。8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)設(shè)備識(shí)別IMEI

每一臺(tái)移動(dòng)設(shè)備均有一個(gè)唯一的移臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼移動(dòng)設(shè)備識(shí)別程序→8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)用戶識(shí)別移動(dòng)國(guó)家碼(MCC)ITU在全世界范圍內(nèi)統(tǒng)一分配和管理唯一識(shí)別移動(dòng)用戶所屬的國(guó)家，共3位，中國(guó)為460。8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)用戶識(shí)別移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼(MNC)用于識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng)，2~3位。在同一個(gè)國(guó)家內(nèi)，每一個(gè)PLMN都要分配唯一的MNC。

中國(guó)移動(dòng)系統(tǒng)使用00、02、04、08

中國(guó)聯(lián)通GSM系統(tǒng)使用01、06、09

中國(guó)電信CDMA系統(tǒng)使用03、05

電信4G使用11

中國(guó)鐵通系統(tǒng)使用208.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)用戶識(shí)別移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼(MSIN)用以識(shí)別某一移動(dòng)通信網(wǎng)中的移動(dòng)用戶。共有10位。結(jié)構(gòu)：EF+M0M1M2M3+ABCDEF由運(yùn)營(yíng)商分配M0M1M2M3和移動(dòng)用戶號(hào)碼簿號(hào)碼(MDN)中的M0M1M2M3可存在對(duì)應(yīng)關(guān)系；ABCD：4位，自由分配。8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)用戶識(shí)別IMSI格式

8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼（MSISDN）主叫用戶為呼叫GSM網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)移動(dòng)用戶所需撥的號(hào)碼，作用等同于固定網(wǎng)PSTN號(hào)碼，是在公共電話網(wǎng)交換網(wǎng)絡(luò)編號(hào)計(jì)劃中唯一能識(shí)別移動(dòng)用戶的號(hào)碼(1)國(guó)家碼(CC)。中國(guó)的國(guó)家碼為86。(2)國(guó)內(nèi)目的地碼(NDC)，也稱網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)。中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)為134~139、150~152、188等中國(guó)聯(lián)通為130~132、185~186等中國(guó)電信為133、153、180、189等。(3)客戶號(hào)碼(SubscriberNumber，SN)，就是用戶的號(hào)碼。手機(jī)號(hào)碼：NDC+SN例如：86139123456888.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼它表示該號(hào)碼的CC為86(中國(guó))，NDC接入號(hào)為139(中國(guó)移動(dòng))，NDC的HLR識(shí)別號(hào)為1234，客戶號(hào)碼5688。移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼(MSRN)根據(jù)GSM建議，MSRN由以下三部分組成。(1)CC：國(guó)家號(hào)(中國(guó)為86)。(2)NDC：國(guó)內(nèi)目的地號(hào)。(3)SN=用戶號(hào)。在此情況下，SN是MSC交換機(jī)的地址。例如：8613900ABCDEF。MSRN雖然看起來(lái)類似于一個(gè)手機(jī)號(hào)碼，但實(shí)際上這個(gè)號(hào)碼只在網(wǎng)絡(luò)中使用，對(duì)用戶而言是不可見(jiàn)的，用戶也不會(huì)感覺(jué)到這個(gè)號(hào)碼的存在。如果直接用手機(jī)撥打MSRN號(hào)碼，會(huì)聽(tīng)到“空號(hào)”的提示音。8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)GPRSGPRS屬于第二代移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍?Packet)式來(lái)傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kb/s。8.2.4GSM2.5G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)EDGE增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)(EDGE)是一種從GSM到3G的過(guò)渡技術(shù)GSM系統(tǒng)中采用了一種新的調(diào)制方法，即最先進(jìn)的多時(shí)隙操作和8PSK調(diào)制技術(shù)。最高速率可達(dá)384Kb/s。由于EDGE是一種介于現(xiàn)有的第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的過(guò)渡技術(shù)，比GPRS更加優(yōu)良，因此也有人稱它為2.85G技術(shù)。8.2.4GSM2.5G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)

3G是在日益增長(zhǎng)的應(yīng)用需求的推動(dòng)下完成的，雖然第二代移動(dòng)通信擁有較高的技術(shù)和市場(chǎng)，但它的傳輸速率和業(yè)務(wù)類型方面，還是有限的。3G最早是由國(guó)際電信聯(lián)盟于1985年提出的，當(dāng)時(shí)稱為未來(lái)公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)(FPLMTS)，后改為IMT-2000，意指在2000年左右開(kāi)始商用并工作在2000MHz頻段上的國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.13G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述IMT-2000的目標(biāo)(1)全球漫游，以低成本的多模手機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2)適應(yīng)多種環(huán)境，采用多層小區(qū)結(jié)構(gòu)，將地面移動(dòng)通信系統(tǒng)和衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)合在一起，與不同網(wǎng)絡(luò)互通，提供無(wú)縫漫游和業(yè)務(wù)一致性，網(wǎng)絡(luò)終端具有多樣性，并與第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)共存和互通，開(kāi)放結(jié)構(gòu)，易于引入新技術(shù)。(3)能提供高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，包括高質(zhì)量的語(yǔ)音、可變速率的數(shù)據(jù)、高分辨率的圖像等多種業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多種信息一體化。(4)足夠的系統(tǒng)容量，強(qiáng)大的多種用戶管理能力，高保密性能和服務(wù)質(zhì)量。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.13G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述對(duì)無(wú)線傳輸技術(shù)提出的要求(1)高速傳輸以支持多媒體業(yè)務(wù)：室內(nèi)環(huán)境至少2Mb/s；室外步行環(huán)境至少384Kb/s；室外車輛環(huán)境至少144Kb/s。(2)傳輸速率按需分配。(3)上下行鏈路能適應(yīng)不對(duì)稱業(yè)務(wù)的需求。(4)簡(jiǎn)單的小區(qū)結(jié)構(gòu)和易于管理的信道結(jié)構(gòu)。(5)靈活的頻率和無(wú)線資源的管理、系統(tǒng)配置和服務(wù)設(shè)施。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.13G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述3G標(biāo)準(zhǔn)8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.13G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述初始同步技術(shù)CDMA系統(tǒng)接收機(jī)的初始同步包括PN碼同步、碼元同步、幀同步、擾碼同步等。CAMD2000采用與IS-95系統(tǒng)相類似的初始同步技術(shù)。WCDMA系統(tǒng)的初始同步分三步進(jìn)行。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)多徑分集接收技術(shù)CDMA通信系統(tǒng)采用寬帶信號(hào)進(jìn)行無(wú)線傳輸，接收端可以分離出多徑信號(hào)，因而可以采用多徑分集接收技術(shù)，即Rake接收機(jī)來(lái)完成接收過(guò)程，在很大程度上降低多徑衰落信道造成的不利影響。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)高效信道編譯碼技術(shù)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中都采用了卷積碼和Turbo碼兩種糾錯(cuò)編碼。在高速率、對(duì)譯碼時(shí)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(cuò)性能；考慮到Turbo碼譯碼的復(fù)雜度、時(shí)延的原因，在語(yǔ)音和低速率，對(duì)譯碼時(shí)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。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)智能天線技術(shù)無(wú)線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、阻塞和掉話等問(wèn)題一直困擾著蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。采用智能天線陣(AdaptiveAntennaArrays)技術(shù)可以提高第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量及服務(wù)質(zhì)量。智能天線陣由N單元天線陣、A/D轉(zhuǎn)換器、波束形成器(Beam-former)、波束方向估計(jì)及跟蹤器等幾部分組成。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)多用戶檢測(cè)和干擾消除技術(shù)多用戶檢測(cè)的基本思想是把所有用戶的信號(hào)都當(dāng)作有用信號(hào)，而不是當(dāng)作干擾信號(hào)。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，CDMA系統(tǒng)多址干擾抑制或多用戶檢測(cè)技術(shù)，已慢慢走向成熟及實(shí)用?？紤]到復(fù)雜度及成本等的原因，目前的多用戶檢測(cè)實(shí)用化研究，主要圍繞基站進(jìn)行。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)功率控制技術(shù)功率控制技術(shù)是CDMA系統(tǒng)的重要核心技術(shù)之一，常用的CMDA可分為開(kāi)環(huán)功率控制、閉環(huán)功率控制和外觀工藝控制三種類型，在WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)中，上行信道使用了開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)功率控制技術(shù)，下行信道采用了閉環(huán)和外環(huán)功率技術(shù)。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

4G制式TD-LTE和FDD-LTE兩種從嚴(yán)格意義上來(lái)講，LTE只是3.9G盡管被宣傳為4G無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，但它其實(shí)并未被3GPP認(rèn)可為國(guó)際電信聯(lián)盟所描述的下一代無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)IMT-Advanced，因此在嚴(yán)格意義上其還未達(dá)到4G的標(biāo)準(zhǔn)。只有升級(jí)版的LTEAdvanced才滿足國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)4G的要求。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.14G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述4G的演進(jìn)8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.14G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述TDD與FDD的雙工模式對(duì)比8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.14G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述TD-LTE與FDD-LTE系統(tǒng)的差異性8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.14G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)在雙工方式、幀結(jié)構(gòu)、物理層等。

(2)設(shè)備形態(tài)的差異性主要表現(xiàn)在天饋系統(tǒng)上。類似于TD-SCDMA，TD-LTE采用了智能天線，而LTE-FDD則采用非智能天線來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。其設(shè)計(jì)上的差異性也對(duì)工程設(shè)計(jì)造成的影響，如天線負(fù)荷、塔桅承重的估算等。

(3)頻率資源的分配：LTE-FDD不能充分利用零散的頻譜資源，有頻譜浪費(fèi)。

(4)兩者的規(guī)劃設(shè)計(jì)在總體流程上是大同小異的，區(qū)別在于智能天線帶來(lái)的塔桅和天饋系統(tǒng)安裝工藝的影響。

(5)數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的特點(diǎn)在于上下行非對(duì)稱性，TD-LTE可以根據(jù)業(yè)務(wù)量的分析，對(duì)上下行幀進(jìn)行靈活配置，以更好地滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的非對(duì)稱性要求。此外，TD-LTE還具備一個(gè)LTE-FDD無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，就是與TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)共存，完全實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整合，最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)快速部署成本。接入方式和多址方案OFDMA是一種無(wú)線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，其主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，各子載波并行傳輸。盡管總的信道是非平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，在每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬。OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實(shí)現(xiàn)低成本的單波段接收機(jī)。OFDM的主要缺點(diǎn)是功率效率不高。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)調(diào)制與編碼技術(shù)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用新的調(diào)制技術(shù)，如多載波正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)以及單載波自適應(yīng)均衡技術(shù)等調(diào)制方式，以保證頻譜利用率和延長(zhǎng)用戶終端電池的壽命。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用更高級(jí)的信道編碼方案(如Turbo碼、級(jí)連碼和LDPC等)、自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ)技術(shù)和分集接收技術(shù)等，從而在低Eb/N0條件下保證系統(tǒng)足夠的性能。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)高性能的接收機(jī)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)接收機(jī)提出了很高的要求。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實(shí)現(xiàn)容量為C的可靠傳輸所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以計(jì)算出，對(duì)于3G系統(tǒng)如果信道帶寬為5MHz，數(shù)據(jù)速率為2Mb/s，所需的SNR為l.2dB；而對(duì)于4G系統(tǒng)，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數(shù)據(jù)，則所需要的SNR為12dB?？梢?jiàn)對(duì)于4G系統(tǒng)，由于速率很高，對(duì)接收機(jī)的性能要求也要高得多。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)智能天線技術(shù)智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分利用移動(dòng)用戶信號(hào)并消除或抑制干擾信號(hào)的目的。這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)MIMO技術(shù)MIMO技術(shù)是指利用多發(fā)射、多接收天線進(jìn)行空間分集的技術(shù)，它采用的是分立式多天線，能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經(jīng)證明，當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時(shí)，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和抗噪聲性能，從而獲得巨大的容量。例如：當(dāng)接收天線和發(fā)送天線數(shù)目都為8根，且平均信噪比為20dB時(shí)，鏈路容量可以高達(dá)42bps/Hz，這是單天線系統(tǒng)所能達(dá)到容量的40多倍。因此，在功率帶寬受限的無(wú)線信道中，MIMO技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質(zhì)量的空間分集技術(shù)。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)軟件無(wú)線電技術(shù)8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)軟件無(wú)線電是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過(guò)一個(gè)通用硬件平臺(tái)，利用軟件加載方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各種類型的無(wú)線電通信系統(tǒng)的一種具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的新技術(shù)。軟件無(wú)線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，并盡可能多地用軟件來(lái)定義無(wú)線功能，各種功能和信號(hào)處理都盡可能用軟件實(shí)現(xiàn)。其軟件系統(tǒng)包括各類無(wú)線信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件等。軟件無(wú)線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和空中接口。軟件無(wú)線電技術(shù)能支持采用不同空中接口的多模式手機(jī)和基站，能實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的可變QoS基于IP的核心網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，同已有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比具有根本性的優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無(wú)線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)；同時(shí)核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_(kāi)。采用IP后，所采用的無(wú)線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)(CN)協(xié)議、鏈路層是分離獨(dú)立的。IP與多種無(wú)線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計(jì)核心網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有很大的靈活性，不需要考慮無(wú)線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)多用戶檢測(cè)技術(shù)8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)多用戶檢測(cè)是寬帶通信系統(tǒng)中抗干擾的關(guān)鍵技術(shù)。在實(shí)際的CDMA通信系統(tǒng)中，各個(gè)用戶信號(hào)之間存在一定的相關(guān)性，這就是多址干擾存在的根源。由個(gè)別用戶產(chǎn)生的多址干擾固然很小，可是隨著用戶數(shù)的增加或信號(hào)功率的增大，多址干擾就成為寬帶CDMA通信系統(tǒng)的一個(gè)主要干擾。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)完全按照經(jīng)典直接序列擴(kuò)頻理論對(duì)每個(gè)用戶的信號(hào)分別進(jìn)行擴(kuò)頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差；多用戶檢測(cè)技術(shù)在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用造成多址干擾的所有用戶信號(hào)信息對(duì)單個(gè)用戶的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而具有優(yōu)良的抗干擾性能，解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題，降低了系統(tǒng)對(duì)功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統(tǒng)容量。2015年，國(guó)際電信聯(lián)盟明確了5G標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)間表，同時(shí)，不少國(guó)家也提出了自己國(guó)家的5G商用路線圖，從2020年起，全球主要國(guó)家陸續(xù)開(kāi)始了5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和商用。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)8.5.15G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述1.通信業(yè)務(wù)的演進(jìn)第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)，是4G之后的延伸。5G所追求的不再是僅僅讓速度更快，而是高速度、泛在網(wǎng)、低功耗、低時(shí)延、萬(wàn)物互聯(lián)、重構(gòu)安全。這意味著在5G的網(wǎng)絡(luò)下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、終端、體驗(yàn)都會(huì)發(fā)生巨大的革命性變化，也意味著5G會(huì)帶來(lái)巨大的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。如果說(shuō)前四代移動(dòng)通信的發(fā)展都是為了解決“人與人之間的連接”，那么，5G就是為了解決“人與人、人與物、物與物之間的連接”，這正是萬(wàn)物互聯(lián)的核心要義。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)2.5G的愿景和典型性能用戶對(duì)5G時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)有很高的期望值，希望有纖般的接入速率、“零”時(shí)延和高可靠性、擁有千億設(shè)備的連接能力、多樣化場(chǎng)景的一致體驗(yàn)和超百倍的能效提升。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)2.5G的愿景和典型性能(1)更快的體驗(yàn)速率，可達(dá)1Gbps，是4G網(wǎng)絡(luò)的100倍。(2)更大的連接數(shù)密度，每平方公里內(nèi)可達(dá)100萬(wàn)連接。(3)更大的流量密度，每平方公里內(nèi)可達(dá)10~100Tbps。(4)更低的空口時(shí)延，低至1ms，是4G的5分之1。(5)更大的峰值速率，可以達(dá)到10~20Gbps，是4G的20倍。(6)更快的移動(dòng)性，可以達(dá)到每小時(shí)500公里以上的速度，是4G的4倍。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

3.5G的應(yīng)用場(chǎng)景(1)增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB，EnhancedMobileBroadband)：該使用情境涵蓋一系列使用案例，包括有著不同要求的廣域覆蓋和熱點(diǎn)。(2)超可靠和低延遲通信(URLLC，UltraReliableLowLatencyCommunication)：此場(chǎng)景下單向空口時(shí)延可達(dá)1ms，可靠性99.999%。(3)大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC，MassiveMachineTypeCommunication)：連接設(shè)備數(shù)量龐大，連接數(shù)密度為每平方公里100萬(wàn)，這些設(shè)備通常傳輸相對(duì)少量的非延遲敏感數(shù)據(jù)。設(shè)備成本需要降低，電池續(xù)航時(shí)間需要大幅延長(zhǎng)。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

4.5G的應(yīng)用視頻/VR/A：eMBB，uRLLC車聯(lián)網(wǎng)及自動(dòng)駕駛：uRLLC網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)：eMBB，uRLLC云端服務(wù)機(jī)器人：eMBB，uRLLC智慧能源：uRLLC，mMTC智慧醫(yī)療:eMBB，uRLLC智能制造:uRLLC，mMTC智慧教育:eMBB8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)有了明顯的變化。隨著總體功能的下沉，業(yè)務(wù)和控制功能更靠近邊緣，方便大流量數(shù)據(jù)的分發(fā)、降低時(shí)延。EPC（EvolvedPacketCore，分組核心網(wǎng)）被分為NewCore（5GC，5G核心網(wǎng)）和MEC（MobileEdgeComputing，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊界計(jì)算平臺(tái)）兩部分。MEC移動(dòng)到和CU一起，就是所謂的“下沉”（離基站更近）。圖8.15顯示的就是總體架構(gòu)的變化。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

8.5.25G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化1.總體架構(gòu)的變化8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

圖8.154G與5G總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)比2.接入網(wǎng)架構(gòu)的變化在5G網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)不再是由BBU、RRU、天線這些東西組成了。而是被重構(gòu)為3個(gè)功能實(shí)體：CU、DU、AAU。CU(CentralizedUnit,集中單元)：原BBU的非實(shí)時(shí)部分將分割出來(lái)，重新定義為CU，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù)。DU(DistributeUnit,分布單元)：BBU的剩余功能重新定義為DU，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)。AAU(ActiveAntennaUnit,有源天線單元)：BBU的部分物理層處理功能與原RRU及無(wú)源天線合并為AAU。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

2.接入網(wǎng)架構(gòu)的變化8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

圖8.164G與5G接入網(wǎng)架構(gòu)變化3.承載網(wǎng)的變化承載網(wǎng)是基礎(chǔ)資源，必須先于無(wú)線網(wǎng)部署到位。5G想要滿足以上應(yīng)用場(chǎng)景的要求，承載網(wǎng)是必須要進(jìn)行升級(jí)改造的。在5G網(wǎng)絡(luò)中，之所以要功能劃分、網(wǎng)元下沉，根本原因，就是為了滿足不同場(chǎng)景的需要。因?yàn)槌休d網(wǎng)的作用就是把網(wǎng)元的數(shù)據(jù)傳到另外一個(gè)網(wǎng)元上。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

4.核心網(wǎng)的變化與4G相比，5G網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)徹底改變了。5G核心網(wǎng)采用的是SBA架構(gòu)（ServiceBasedArchitecture，基于服務(wù)的架構(gòu)）。SBA架構(gòu)，基于云原生構(gòu)架設(shè)計(jì)，借鑒了IT領(lǐng)域的“微服務(wù)”理念。把原來(lái)具有多個(gè)功能的整體，分拆為多個(gè)具有獨(dú)自功能的個(gè)體。每個(gè)個(gè)體，實(shí)現(xiàn)自己的微服務(wù)。5G核心網(wǎng)就是模塊化、軟件化。就是為了“切片”，為了滿足不同場(chǎng)景的需求。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

對(duì)于移動(dòng)通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，無(wú)線空口是制約網(wǎng)絡(luò)性能的最關(guān)鍵的因素。5G通過(guò)多樣化部署、多樣化頻譜、多樣化服務(wù)和終端等手段，構(gòu)成了更強(qiáng)大的空口技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高速率、低時(shí)延，靈活應(yīng)對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)景。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

8.5.35G空口關(guān)鍵技術(shù)1.多載波技術(shù)R15標(biāo)準(zhǔn)確定采用由多載波（MCM）技術(shù)發(fā)展而來(lái)的正交頻分復(fù)用（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex）技術(shù)。下行采用的是循環(huán)前綴正交頻分復(fù)用（CP-OFDM）波形，上行采用CP-OFDM及傅里葉變換擴(kuò)展OFDM（DFT-S-OFDM，DiscreteFourierTransformSpreadOFDM）或SC-FDMA，這樣做可以有效降低發(fā)射波形的峰值平均功率比（PAPR）以減輕功放回退的要求，從而降低了終端發(fā)射機(jī)的功耗。。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

2.頻段5G系統(tǒng)中，定義了多種頻段，F(xiàn)R1和FR2分別對(duì)應(yīng)不同的頻段范圍，2.6GHz、3.5GHz和4.9GHz都屬于FR1，26GHz和39GHz則屬于FR2。中國(guó)移動(dòng)獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的