未來移動通信的發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)課件

未來移動通信的發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)通信一班第6小組：1未來移動通信的發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)通信一班第6小組：1目錄移動通信發(fā)展歷程移動通信關(guān)鍵技術(shù)未來移動通信技術(shù)2目錄移動通信發(fā)展歷程2移動通信發(fā)展歷程Clickheretoaddyourtitle013移動通信發(fā)展歷程Clickheretoaddyour世界無線通信發(fā)展百年歷程馬可尼發(fā)明無線通信貝爾德發(fā)明電視機(jī)雷達(dá)技術(shù)在二戰(zhàn)期間誕生摩托羅拉發(fā)明手機(jī)19061926194119731985199420022004模擬移動通信商用數(shù)字移動通信商用全球移動通信用戶15億寬帶3G移動通信商用4世界無線通信發(fā)展百年歷程馬可尼發(fā)明無線通信貝爾德發(fā)明電視機(jī)雷我國移動通信發(fā)展歷程197019801990200020102020年代后第三代第一代：模擬移動通信中國購買使用TACS/AMPS…第二代：數(shù)字移動通信中國在技術(shù)成熟后期介入制造GSM/CDMA中國97年起開始跟蹤研發(fā)3G同時提出TD-SCDMA第三代：寬帶移動通信話音（數(shù)字）中低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)話音業(yè)務(wù)（模擬）多媒體業(yè)務(wù)中國FuTURE高分辨業(yè)務(wù)日本、韓國、歐盟研究計(jì)劃5我國移動通信發(fā)展歷程19701980移動通信發(fā)展歷程3G為用戶與運(yùn)營商提供了完整的綜合業(yè)務(wù)解決方案1G(1980s)AMPSTACSNMSOthers語音業(yè)務(wù)2G(1992-2000)CDMAIS95GSMTDMAIS136PDC語音業(yè)務(wù)2.5G(2000-2004)CDMA20001xGPRSEGPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)3G(2004-至今)UMTS/WCDMACDMA2000-EVDOTD-SCDMAWiMAX寬帶業(yè)務(wù)技術(shù)業(yè)務(wù)多媒體6移動通信發(fā)展歷程3G為用戶與運(yùn)營商提供了完整的綜合業(yè)務(wù)解決方我國移動通信發(fā)展迅速、規(guī)模巨大7我國移動通信發(fā)展迅速、規(guī)模巨大7移動通信關(guān)鍵技術(shù)Clickheretoaddyourtitle028移動通信關(guān)鍵技術(shù)ClickheretoaddyourFDMA（1G模擬時代）頻率時間功率FDMA9FDMA（1G模擬時代）頻率時間功率FDMA91G：模擬蜂窩+FDMAPowerFrequencyTimeFDMA高功率（200－250w）的發(fā)射天線幾百甚至上千平方公里的范圍的覆蓋每個大區(qū)的可用信道數(shù)很少

蜂窩系統(tǒng)是一種革命性的變革提高了頻譜利用率和系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量大區(qū)制蜂窩最主要需求：系統(tǒng)容量101G：模擬蜂窩+FDMAPowerFrequencyTimeFDMA+TDMA（2G數(shù)字時代）頻率時間功率TDMA11FDMA+TDMA（2G數(shù)字時代）頻率時間功率TDMA11FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA數(shù)字化技術(shù)，如數(shù)字語音編碼技術(shù)，是2G移動通信的主要突破

意義：

提高通話質(zhì)量（數(shù)字化＋信道編碼糾錯） 提高頻譜利用率（低碼率編碼） 提高系統(tǒng)容量（低碼率，語音激活技術(shù)）TDMA:每個用戶占用一個時隙，提高系統(tǒng)容量特點(diǎn)：以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，小區(qū)內(nèi)以時隙區(qū)分用戶每個時隙傳輸一路數(shù)字信號，軟件對時隙動態(tài)配置最主要需求：高質(zhì)量話音，系統(tǒng)容量12FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA數(shù)字化FDMA+TDMA+CDMA（3G時代）功率時間CDMA頻率13FDMA+TDMA+CDMA（3G時代）功率時間CDMA頻率3G：Turbo碼+CDMATurbo碼1993年，C.Berrou等人提出了Turbo碼，徹底顛覆了所有人們認(rèn)為成功的糾錯碼所要具備的因素。在復(fù)雜度可控的譯碼器的協(xié)助下,達(dá)到了近Shannon限的性能。Turbo碼在3G的應(yīng)用，使得3G能夠支持多媒體業(yè)務(wù)，打破了2G只支持話音和短消息業(yè)務(wù)的局限。FrequencyCDMAPowerTimeCDMA：每個用戶使用一個碼型，頻率/時間共享特點(diǎn)每個碼傳輸一路數(shù)字信號每個用戶共享時間和頻率軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大最主要需求：多媒體業(yè)務(wù)，系統(tǒng)容量143G：Turbo碼+CDMATurbo碼FrequencyC4G：OFDM-MIMO+空分多址SDMA最主要需求：高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，更大系統(tǒng)容量MIMO：多根發(fā)射天線與多根接收天線打破利用時、頻、碼三維資源傳輸數(shù)據(jù)的局限，有效開發(fā)了新的空域資源?；贛IMO的SDMA進(jìn)一步提高頻譜效率。OFDM：多個低速數(shù)據(jù)流同時調(diào)制在相互正交的子載波上傳送，適用于無線寬帶信道下的高速傳輸。與CDMA相比，OFDM傳送數(shù)據(jù)的速度更快，并且能夠更好地對抗無線傳輸環(huán)境中的多徑效應(yīng)。154G：OFDM-MIMO+空分多址SDMA最主要需求：高質(zhì)量未來移動通信技術(shù)Clickheretoaddyourtitle0316未來移動通信技術(shù)Clickheretoaddyour移動通信系統(tǒng)發(fā)展中的顛覆性技術(shù)移動通信系統(tǒng)每一次更新?lián)Q代都有顛覆性技術(shù)引領(lǐng)1G2G3G4G5G模擬到數(shù)字，TDMA接入單一話音到多媒體，CDMA接入OFDM-MIMO，空域資源利用？：頻譜，接入，組網(wǎng)容量話音業(yè)務(wù)和容量多媒體業(yè)務(wù)和容量高速高質(zhì)多媒體業(yè)務(wù)和容量容量，能耗，業(yè)務(wù)移動通信系統(tǒng)每一次更新?lián)Q代都解決了當(dāng)時的最主要需求17移動通信系統(tǒng)發(fā)展中的顛覆性技術(shù)移動通信系統(tǒng)每一次更新?lián)Q代都有5G：顛覆性技術(shù)在哪里？需要技術(shù)和策略突破5G：解決三個主要問題？容量不足能耗高提升用戶體驗(yàn)頻譜利用無線接入無線傳輸無線組網(wǎng)業(yè)務(wù)與終端產(chǎn)生顛覆性技術(shù)的五個方向185G：顛覆性技術(shù)在哪里？需要技術(shù)和策略突破5G：解決三個主要問題1：容量不足移動通信的發(fā)展史表明，容量不足一直是無線通信系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題5G面臨更大容量需求和頻譜赤字：根據(jù)預(yù)測，至2020年無線網(wǎng)絡(luò)容量增長達(dá)1000倍如何滿足1000倍的容量增長需求？（1）更多頻譜→~3×（或10×,4×）（2）更高頻譜效率→~6×(或10×,12×)無線接入無線傳輸（3）更多基站（更小小區(qū)）→~50×(或10×,10×)19問題1：容量不足移動通信的發(fā)展史表明，容量不足一直是無線通信解決思路更多頻譜→~10×新頻段技術(shù)更高頻譜效率→~10×無線傳輸和接入更多基站（更小小區(qū)）→~10×無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)革新新技術(shù)新頻譜新體制蜂窩WLAN廣播衛(wèi)星新頻段優(yōu)良頻率資源匱缺網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立，建設(shè)成本巨大通信效率提升遭遇“收益遞減法則”再過10年怎么辦?。啃枰夹g(shù)和體制的革新20解決思路更多頻譜→~10×更高頻譜效率→~10×更多基站（更解決思路更多頻譜→~10×新頻段技術(shù)異構(gòu)協(xié)同→~>10×無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)革新蜂窩WLAN廣播衛(wèi)星新頻段互聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)協(xié)同：建立高效、開放、可擴(kuò)展、可信、智能的無線網(wǎng)絡(luò)體制需要技術(shù)和體制的革新高效協(xié)作用戶新技術(shù)新頻譜新體制更高頻譜效率→~10×無線傳輸和接入21解決思路更多頻譜→~10×異構(gòu)協(xié)同→~>10×蜂窩WLAN廣總體規(guī)劃新技術(shù)新頻譜新體制新頻段通信技術(shù)新型無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)高效無線通信技術(shù)更多頻譜→~300MHz×新頻段技術(shù)異構(gòu)協(xié)同→~>60×無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)革新更高頻譜效率→~6×無線傳輸和接入22總體規(guī)劃新技術(shù)新頻譜新體制新頻段通信技術(shù)新型無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)23提高容量（1）——更多頻譜新頻譜開發(fā)：主要是較高頻段，適合更小小區(qū)6~15GHz空間隔離性好60GHz毫米波有較高的頻寬，但穿透性較差白頻譜可見光通信頻譜共享——智能頻譜利用重點(diǎn)建議：智能頻譜利用基礎(chǔ)：新頻譜電波特性的測量與建模2323提高容量（1）——更多頻譜新頻譜開發(fā)：主要是較高頻段，適24提高容量（2）——更高頻譜效率：多址接入多址技術(shù)是移動通信系統(tǒng)升級換代的核心之一1G：頻分多址（FDMA）2G：時分多址（TDMA）3G：碼分多址（CDMA）4G：空分多址（OFDMA+SDMA）4G以O(shè)FDM-MIMO為核心的OFDMA和SDMA具有很強(qiáng)的生命力新型無線接入的嘗試：非正交？？趨勢：單一資源到多維資源聯(lián)合使用,提高資源利用率頻率時間功率FDMA頻率時間功率TDMACDMA時間頻率功率1G2G3G4G2424提高容量（2）——更高頻譜效率：多址接入多址技術(shù)是移動通大規(guī)模MIMO信道建模與分析信道信息獲?。ㄏ鄳?yīng)導(dǎo)頻設(shè)計(jì)）協(xié)調(diào)多用戶聯(lián)合資源調(diào)配能耗問題天線配置、基站選址導(dǎo)頻污染高效傳輸方法（如預(yù)編碼方案）3DMIMO電磁波的傳輸平面增加俯仰角，進(jìn)一步擴(kuò)展空間自由度