代移動通信及其前沿技術(shù).ppt

1、第四代移動通信及其前沿技術(shù),報告人：羅永強(qiáng) 2003.09.19 西安交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院,內(nèi) 容 提 要,移動通信的發(fā)展史 4G的提出 4G的關(guān)鍵技術(shù) 課題研究方向,移動通信的發(fā)展史,1974年Bell實驗室提出蜂窩移動通信概念 蜂窩小區(qū)系統(tǒng)設(shè)計解決大容量需求與有限頻譜資源的矛盾 1980s 第一代移動通信系統(tǒng)（1G） 美國AMPS、北歐NMT、日本NAMTS、英國TACS 模擬傳輸，話音業(yè)務(wù)，F(xiàn)M調(diào)制 多址方式：FDMA 大量不兼容制式并存,移動通信的發(fā)展史,1990s 第二代移動通信系統(tǒng)（2G） GSM、IS-54、PDC、IS-95(N-CDMA或稱cdmaOne) 數(shù)字傳輸，話

2、音業(yè)務(wù)與傳真等低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 多址方式：TDMA（ GSM ）、CDMA（IS-95） 微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)，頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大 新的調(diào)制方式GMSK、QPSK等 標(biāo)準(zhǔn)化提高,移動通信的發(fā)展史,2000s 第三代移動通信（3G） UMTS/IMT-2000：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA 數(shù)字傳輸，移動多媒體業(yè)務(wù)、多速率、多種QoS 要求 多址方式：CDMA為主 高速率：室內(nèi)或靜止（10 km/h）： 2.048 Mbps； 市內(nèi)（60 km/h）： 384 kbps； 郊區(qū)（200 km/h）： 144 kbps; 微蜂窩結(jié)構(gòu)，QPSK/自適應(yīng)調(diào)制，分組交換（IPv4） 標(biāo)準(zhǔn)

3、化進(jìn)一步提高 2.5G標(biāo)準(zhǔn)： GSM 對應(yīng)的GPRS/EDGE IS95 對應(yīng)的CDMA1X,ITU定義的IMT-2000目標(biāo),多媒體能力,個人化服務(wù),智能化功能,多速率和高級業(yè)務(wù)(2Mb/s),固定網(wǎng)的質(zhì)量,更簡單的蜂窩結(jié)構(gòu) 容易進(jìn)行信道規(guī)劃和管理,大容量:60路話/小區(qū)/MHz,低的發(fā)射功率 室外300mw,室內(nèi)20mW,北美,歐洲,IS-95A,IS-95B,IS-95C,cdma2000,GSM TDMA,GSM+ GPRS,HSCSD,GSM+ EDGE,WCDMA,普通分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),高速電路交換數(shù)據(jù),GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)率,IMT2000的演進(jìn),IMT2000的發(fā)展和超越,第一階段（3G

4、 Enhancement） 3GPP & 3GPP2 cdma2000 1xEV-DO/DV 1-10 Mbps 2005年下行鏈路達(dá)到30Mbps 2010年左右實用化 第二階段（B3G/4G） 2010年初步實現(xiàn)有效載荷 移動接入峰值100 Mbps 慢速移動/WLL峰值1Gb/s 全球漫游 WRC-2006確定頻譜分配,3G面臨的應(yīng)用問題,制式標(biāo)準(zhǔn)仍然不統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)間不兼容 核心網(wǎng)絡(luò)不基于IPv6，無法實現(xiàn)全球漫游 不支持高速流媒體業(yè)務(wù) 不支持與WLAN、FWA、PAN的互聯(lián),第四代移動通信的提出未來的無線應(yīng)用,在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無縫的無線服務(wù)與應(yīng)用 在任何

5、地方寬帶接入互聯(lián)網(wǎng):提供Real-time video、VoD、VoIP、MMS、Virtual Reality、Tele-conference、Internet browser、Audio/Video mail、chatting、Interactive game等多媒體業(yè)務(wù) 提供增值業(yè)務(wù)如銀行轉(zhuǎn)帳、移動支付、股票交易、信用卡、保險、教育等 提供信息通信之外的定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能與服務(wù),第四代移動通信的提出未來無線應(yīng)用的需求,更高速率的空中接口，移動Internet接入，更先進(jìn)的多媒體應(yīng)用 個性化服務(wù) 更大的系統(tǒng)容量，更便捷的接入技術(shù) 更有效的頻譜利用率 自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化配置可

6、重新配置能力,All -IPv6 -based,全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，多種系統(tǒng)、多種服務(wù)的兼容性 Satellite BroadbandS-UMTS Broadcasting：DVB-SDVB-TDAB Cellular：GSMGPRSEDGE,UMTSUMTS+ WLL：Broadband FWAMWSXmds LAN：HyperLANWLANBluetoothIR PANBody-LAN,Wireless IP Society,S-UMTS,Satellite Broadband,DVB-S,DVB-T,DAB,GSM,GPRS/EDGE,DECT IR,Broadband W-LAN,UM

7、TS,Satellite/HAPS,Broadcasting,Cellular,Indoor,MBS 40,xMDS,Broadband WFA,Wireless Local Loop,Body LANs,Personal Area Networks,UMTS +,4th Generation,Local Area Networks,MBS 60,MWS,Bluetooth,Quasi-Cellular,Reconfigurable Radio,第四代移動通信的提出未來無線應(yīng)用的總體框架,第四代移動通信的提出,Capabilities,1000,Peak Useful Data Rate,(S

8、ource : ITU-R),第四代移動通信的提出未來無線應(yīng)用的需求,新的空中接口 蜂窩移動通信接口 慢速本地?zé)o線接入接口 接口速率 蜂窩移動通信接口：up to 100Mbps 慢速本地?zé)o線接入接口： up to 1000Mbps 移動性的定義 低速：步行，3km/h以內(nèi) 中速：市內(nèi)車輛，50km/h-60km/h 高速：高速公路、火車，60km/h-250km/h及以上,第四代移動通信的主要特征,核心網(wǎng)絡(luò)基于IPv6 更好地支持 移動業(yè)務(wù)，安全性和無限制的地址空間 支持多種異構(gòu)的相互競爭的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)之間的整合 多種系統(tǒng)、多種服務(wù)的兼容 以無線接入點（AP）為IP網(wǎng)關(guān) 不同的無線接入技術(shù)在

9、同一個域中共存 無線資源的優(yōu)化設(shè)計,第四代移動通信面臨的技術(shù)挑戰(zhàn),滿足QoS要求的寬帶無線鏈路(PHY/MAC) ： HSPRT 100 Kbps 1-10 Mbps 自適應(yīng)速率，可靠的無線鏈路，QoS要求 彈性的系統(tǒng)容量 高端應(yīng)用帶寬可能突破 1Gbps 將多種無線技術(shù)整合為單一的IP網(wǎng)絡(luò) 統(tǒng)一的移動協(xié)議結(jié)構(gòu)，開放的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用接口 新的組網(wǎng)模式 低成本的結(jié)構(gòu) 實用的移動信息服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)瀏覽、增值服務(wù)（如金融、保險、教育等）,更低的費用,更靈活的網(wǎng)絡(luò),新的服務(wù),B3G/4G的前沿技術(shù)與當(dāng)前研究熱點,寬帶無線鏈路： HSPRT，OFDM+CDMA 端到端的QoS控制：多級ARQ 軟件無線電技術(shù)：寬帶

10、/多通道/多模式 智能天線技術(shù)：自適應(yīng)天線陣/MIMO 空時傳輸編碼分集 IP網(wǎng)空中接口的優(yōu)化設(shè)計，分層切換: PDMA 動態(tài)非對稱上下行鏈路：TC，動態(tài)頻譜分配DSA 定位與AAA技術(shù),B3G/4G的前沿技術(shù)HSPRT,設(shè)計目標(biāo),Issues,Target,2 GHz,頻段,3 5 GHz,帶寬,5 / 10 / 20 MHz (DL) Asymmetric Band / Carrier,復(fù)用技術(shù),FDD/FDMA : Macro/Micro Cell FDD/Distributed Freq-Hopping OFDMA (Macro/Micro),交換方式,Packet Data,小區(qū)劃分

11、,Macro/Micro & Hot Spots,數(shù)據(jù)速率,100Mbps at 60Km/h QPSK / 16QAM / 64QAM / 256QAM/Turbo Code,B3G/4G的前沿技術(shù)OFCDM,B3G/4G的前沿技術(shù) Multi-Level ARQ,多級NACK反饋. 優(yōu)化無線資源利用.,反饋,發(fā)送數(shù)據(jù)包,1,A:ACK N(x):NACK(x),2,2,3,4,5,5,6,A,N(3),A,A,A,N(1),N(3),N(2),A,接收質(zhì)量,5,NACK(1) : perfectly insufficient NACK(2) : mediumly insufficient

12、NACK(3) : slightly insufficient,近期計劃開展的工作,更高速率的無線傳輸技術(shù)研究 High Speed Packet Radio Transmission OFCDM 端到端的寬帶無線鏈路的QoS控制 Multi-Lever ARQ+FEC 多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間基于IPv6的整合 Cellular+WLAN網(wǎng)絡(luò)的無縫接口與AAA功能的實現(xiàn),參考文獻(xiàn),1 曹淑敏,超3G的研究進(jìn)展,中興通訊技術(shù)第43期,2002年10月 2 王詠 劉建業(yè)等,解析超3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),通信產(chǎn)業(yè)報,2003年02月25日 3 孫立新,第三代移動通信及其未來的發(fā)展,通信世界,2003年6月 4 劉海文,第四代移動通信技術(shù)初探,通信世界,20