IMT-2000和WCDMA.ppt

第三代移動(dòng)通信 WSCDMA 第三代移動(dòng)通信 WSCDMA 一 概述二 特點(diǎn)三 分類四 目標(biāo)和要求五 頻帶劃分六 第三代移動(dòng)通信新技術(shù)七 WCDMA的介紹 概述 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)最早是由國際電信聯(lián)盟于1985年提出的 當(dāng)時(shí)稱為未來公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng) FPLMTS 后改為IMT 2000 意指在2000年左右開始商用并工作在2000MHz頻段上的國際移動(dòng)通信系統(tǒng) 特點(diǎn) 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是一種能提供多種類型 高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù) 能實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋 具有全球漫游功能 與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容 并以小型便攜式終端在任何時(shí)候 任何地點(diǎn)進(jìn)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(shù)體制的對比情況 IMT 2000的主要目標(biāo)和要求 IMT 2000的目標(biāo)有以下4個(gè)方面 1 全球漫游 以低成本的多模手機(jī)來實(shí)現(xiàn) 2 適應(yīng)多種環(huán)境 采用多層小區(qū)結(jié)構(gòu) 即微微蜂窩 微蜂窩 宏蜂窩 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 為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo) 對無線傳輸技術(shù)提出了以下要求 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(yīng)不對稱業(yè)務(wù)的需求 4 簡單的小區(qū)結(jié)構(gòu)和易于管理的信道結(jié)構(gòu) 5 靈活的頻率和無線資源的管理 系統(tǒng)配置和服務(wù)設(shè)施 IMT 2000的頻帶劃分 1992年世界無線電行政大會(huì) WARC 根據(jù)ITU R對IMT 2000的業(yè)務(wù)量和所需頻譜的估計(jì) 劃分了230MHz帶寬給IMT 2000 1885 2025MHz及2110 2200MHz頻帶為全球基礎(chǔ)上可用于IMT 2000的業(yè)務(wù) 1980 2010MHz和2170 2200MHz為衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)頻段共60MHz 其余170MHz為陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)頻段 其中對稱頻段是2 60MHz 不對稱的頻段是50MHz 第三代移動(dòng)通信新技術(shù) 1 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 在語音和低速率 對譯碼時(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 2 軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù)的基本思想是高速模 數(shù) A D 和數(shù) 模 D A 轉(zhuǎn)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(shí)施 軟件無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分為寬帶多頻段天線 高速A D和D A轉(zhuǎn)換器以及高速信號處理部分 軟件無線電技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)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(shí)施 其系統(tǒng)升級 多種模式的運(yùn)行可以自適應(yīng)地完成 軟件無線電能實(shí)現(xiàn)多模式通信系統(tǒng)的無縫連接 3 智能天線技術(shù)無線覆蓋范圍 系統(tǒng)容量 業(yè)務(wù)質(zhì)量 阻塞和掉話等問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 智能天線由天線陣硬件和信號處理軟件組成 天線陣由8個(gè)完全相同的天線元成環(huán)形間隔排列在一個(gè)支撐面上構(gòu)成 對天線陣的接收信號在基帶進(jìn)行數(shù)字信號處理 獲得信號的功率估值和到達(dá)方向 DOA 在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(jìn)行計(jì)算 同時(shí)獲得各碼道的相互獨(dú)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(shí)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(shù)是基于自適應(yīng)天線陣列原理 利用天線陣列的波束合成和指向 產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束 自適應(yīng)地調(diào)整其方向圖以跟蹤信號變化 對干擾方向調(diào)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(diǎn)在于以較低的代價(jià)換得無線覆蓋范圍 系統(tǒng)容量 業(yè)務(wù)質(zhì)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(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 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(shí)延超過碼片寬度的多徑干擾 多普勒效應(yīng) 高速移動(dòng) 因而 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中 智能天線必須和其他信號處理技術(shù)同時(shí)使用 4 多用戶檢測和干擾消除技術(shù) 1 多用戶檢測的基本思想是把所有用戶的信號都當(dāng)做有用信號 而不是當(dāng)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(shù) 已慢慢走向成熟及實(shí)用 3 考慮到復(fù)雜度及成本等的原因 目前的多用戶檢測實(shí)用化研究 主要圍繞基站進(jìn)行 5 向全I(xiàn)P網(wǎng)過渡 1 全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)可節(jié)約成本 提高可擴(kuò)展性 靈活性和使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作更有效率等 支持IPv6 解決IP地址的不足和移動(dòng)IP 2 由于IP技術(shù)在移動(dòng)通信中的引入 將改變移動(dòng)通信的業(yè)務(wù)模式和服務(wù)方式 3 基于移動(dòng)IP技術(shù) 為用戶快速 高效 方便地部署豐富的應(yīng)用服務(wù)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(zhì)接入層 鏈路接入層和網(wǎng)絡(luò)層 包括呼叫控制 移動(dòng)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(dòng)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(kuò)頻 基本帶寬為5MHz 基本碼片速率為3 84Mc s 對應(yīng)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(diǎn) 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(gòu)成了物理層實(shí)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(shù) 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(gè)移動(dòng)臺和網(wǎng)絡(luò)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(wù)信道 DTCH 獨(dú)立專用控制信道 SDCCH 和輔助控制信道 ACCH DCH可在整個(gè)小區(qū)內(nèi)或僅限于小區(qū)的某個(gè)部分 如果使用波束成形天線 發(fā)送 公共信道可由若干個(gè)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(jī)接入信道 RACH WCDMA FDD模式的無線傳輸技術(shù) 2 物理信道物理信道是承載傳輸信道業(yè)務(wù)的物理載體 基本物理資源為擴(kuò)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(jī)接入信道 PRACH 用于承載RACH 支持移動(dòng)臺隨機(jī)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(shù) 同步信道 SCH 是下行物理信道 用于向小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺提供同步信息 SCH含有兩個(gè)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(fù)用 編碼與交織傳輸信道的數(shù)據(jù)要經(jīng)過復(fù)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(gè)連接 即一次接續(xù) 上并行傳送多個(gè)業(yè)務(wù) 如下圖所示為傳輸信道的處