《移動(dòng)通信概論》課件-移動(dòng)通信課件-第8章

新一代移動(dòng)通信信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院授課人：xxx第八章第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)內(nèi)容提要8.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述8.2

WCDMA系統(tǒng)8.3

CDMA2000系統(tǒng)8.4TD-SCDMA系統(tǒng)1-28.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述20世紀(jì)80年代末到90年代初，第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)剛剛出現(xiàn)，只實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)制式的統(tǒng)一，覆蓋范圍只局限于城市地區(qū)。用戶此時(shí)希望有一種能夠能夠提供真正意義的全球覆蓋，提供更寬帶寬、更靈活的業(yè)務(wù)，并且終端能夠在不同的網(wǎng)絡(luò)間無縫漫游的系統(tǒng)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)正是在這個(gè)背景下應(yīng)運(yùn)而生。1-38.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)主要是：(1)具有全球性漫游能力。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)盡可能地縮小了幾個(gè)主流無線接口間的差別，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多頻率多模式多用途終端設(shè)備打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；（2）終端設(shè)備類型靈活多樣，包括普通語音終端、與筆記本電腦相結(jié)合的上網(wǎng)本、人體數(shù)據(jù)監(jiān)測終端、室內(nèi)定位終端等；（3）能夠提供質(zhì)量更佳的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，具有寬頻高速的數(shù)據(jù)傳輸能力，新一代的鑒權(quán)和加密算法能夠提供更強(qiáng)的保密能力；（4）可以同時(shí)傳輸語音、短信息、數(shù)據(jù)和圖像，支持大數(shù)據(jù)量的多媒體業(yè)務(wù)。1-48.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述實(shí)現(xiàn)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：（1）初始同步與Rake多徑分集接收技術(shù)；（2）高效信道編譯碼技術(shù)；（3）智能天線技術(shù)；（4）多用戶檢測技術(shù)。1-58.2

WCDMA系統(tǒng)

WCDMA是一種直接序列碼分多址技術(shù)，信息被擴(kuò)展成3.84MHz的帶寬，然后在5MHz的帶寬內(nèi)進(jìn)行傳遞。

WCDMA的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

基站同步方式：支持異步和同步的基站運(yùn)行；

信號(hào)帶寬：5MHz；

碼片速率：3.84Mc/s；

發(fā)射分集方式：TSTD、STTD、FBTD；

信道編碼：卷積碼、Turbo碼；

調(diào)制方式：QPSK；

功率控制：上下行閉環(huán)、開環(huán)功率控制；

解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)；

語音編碼：AMR。1-68.2

WCDMA系統(tǒng)

WCDMA系統(tǒng)的無線接口分層如下圖所示：1-78.2

WCDMA系統(tǒng)

無線資源控制層位于無線接口的第三層，它主要處理UE和UTRAN的第三層控制平面之間的信令，包括處理連接管理功能、無線承載控制功能、RRC連接移動(dòng)性管理和測量功能。媒體接入控制層屏蔽了物理介質(zhì)的特征，為高層提供了使用物理介質(zhì)的手段。高層以邏輯信道的形式傳輸信息，媒體接入控制層完成傳輸信息的有關(guān)變換，以傳輸信道的形式將信息發(fā)向物理層。物理層是OSI參考模型的最底層，它支持在物理介質(zhì)上傳輸比特流所需的操作。物理層與層2的媒體接入控制層和層3的無線資源控制層相連。1-88.2

WCDMA系統(tǒng)物理層的數(shù)據(jù)處理過程如下圖所示：1-98.2

WCDMA系統(tǒng)物理層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)如下圖所示：1-108.2

WCDMA系統(tǒng)

WCDMA系統(tǒng)的信道分為邏輯信道、傳輸信道和物理信道。

邏輯信道直接承載用戶業(yè)務(wù)，根據(jù)承載的是控制平面業(yè)務(wù)還是用戶平面業(yè)務(wù)而分為控制信道和業(yè)務(wù)信道兩大類。

傳輸信道是無線接口第二層和物理層的接口，是物理層對(duì)MAC層提供的服務(wù)，根據(jù)傳輸?shù)氖轻槍?duì)一個(gè)用戶的專用信息還是針對(duì)所有用戶的公用信息而分為專用傳輸信道和公共傳輸信道兩大類。

物理信道是各種信息在無線接口傳輸時(shí)的最終體現(xiàn)形式，每一種使用特定的載波頻率、擴(kuò)頻碼、載波相對(duì)相位和相對(duì)時(shí)間的信道都可以理解為一類特定的物理信道。1-118.2

WCDMA系統(tǒng)傳輸信道的分類如下圖所示：1-128.2

WCDMA系統(tǒng)物理信道的分類如下圖所示：1-138.2

WCDMA系統(tǒng)

為保證高層的信息數(shù)據(jù)在無線信道上可靠傳輸，需對(duì)來自MAC層和高層的數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼和復(fù)用后在無線鏈路上發(fā)送，并且將無線鏈路上接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和解復(fù)用再送給MAC層和高層。

編碼和復(fù)用功能模塊的數(shù)據(jù)以傳送塊集合的形式傳輸，在每個(gè)傳送時(shí)間間隔（TTI）傳輸一次，傳送時(shí)間間隔可以是10ms、20ms、40ms或80ms。

編碼和復(fù)用的過程包括。給每個(gè)傳送塊加循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）、傳送塊級(jí)聯(lián)和碼塊分割、信道編碼、速率匹配、插入非連續(xù)傳輸（DTX）指示比特、交織、無線幀分段、傳輸信道復(fù)用、物理信道分段、映射到物理信道。1-148.3

CDMA2000系統(tǒng)

CDMA2000是基于IS-95CDMA的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，它可以提供144kb/s以上速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而且增加了輔助信道，可以對(duì)一個(gè)用戶承載多個(gè)數(shù)據(jù)流，為支持各種多媒體分組業(yè)務(wù)打下了基礎(chǔ)。

CDMA2000的前向信道和反向信道均采用碼片速率為1.2288Mc/s的單載波直接序列擴(kuò)頻方式，可方便地與IS-95后向兼容，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。

CDMA2000在無線接口功能上有了很大增強(qiáng)，軟切換方面將原來的固定門限變?yōu)橄鄬?duì)門限，增加了靈活性。1-158.3

CDMA2000系統(tǒng)

CDMA2000的反向信道結(jié)構(gòu)如下圖所示：1-168.3

CDMA2000系統(tǒng)

CDMA2000的前向信道結(jié)構(gòu)如下圖所示：1-178.3

CDMA2000系統(tǒng)

CDMA2000系統(tǒng)的基本工作過程如下：

用戶通過移動(dòng)臺(tái)發(fā)起一個(gè)呼叫，生成初始化消息；

基站在收到初始化消息后，開始準(zhǔn)備建立業(yè)務(wù)信道，基站組成信道指配消息，通過尋呼信道發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)；

移動(dòng)臺(tái)根據(jù)該消息所指示的信道信息開始嘗試接收基站發(fā)送的前向空業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)；

在接收到連續(xù)正確幀后，移動(dòng)臺(tái)開始嘗試建立相對(duì)應(yīng)的反向業(yè)務(wù)信道，首先發(fā)送業(yè)務(wù)的前導(dǎo)；

探測到反向業(yè)務(wù)信道前導(dǎo)數(shù)據(jù)后，基站認(rèn)為前向和反向業(yè)務(wù)信道鏈路基本建立，生成基站證實(shí)指令消息，并通過前向業(yè)務(wù)信道發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)；1-188.3

CDMA2000系統(tǒng)

移動(dòng)臺(tái)收到該消息后，開始發(fā)送反向空業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)；

基站接著生成業(yè)務(wù)選擇響應(yīng)指令消息，并通過前向業(yè)務(wù)信道發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)；

移動(dòng)臺(tái)根據(jù)收到的業(yè)務(wù)選擇開始處理基本業(yè)務(wù)信道和其他相應(yīng)的信道，并發(fā)送相應(yīng)的業(yè)務(wù)連接完成消息；

在移動(dòng)臺(tái)和基站間交流振鈴和去振鈴等消息后，用戶即可進(jìn)入對(duì)話狀態(tài)。1-198.4TD-SCDMA系統(tǒng)

TD-SCDMA是我國提出的3G標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA系統(tǒng)采用時(shí)分雙工、TDMA/CDMA/SDMA多址方式，基于同步CDMA、智能天線、多用戶檢測、正交可變擴(kuò)頻系數(shù)等新技術(shù)，工作于2010-2025MHz。其主要優(yōu)勢(shì)在于：上、下行對(duì)稱，利于使用智能天線、多用戶檢測、CDMA等新技術(shù)，可高效率滿足不對(duì)稱業(yè)務(wù)的需要，可簡化硬件、降低成本和價(jià)格，利用不對(duì)稱頻譜資源大大提高頻譜使用率。

TD-SCDMA以10ms為一個(gè)幀時(shí)間單位，由于使用智能天線技術(shù)，需要隨時(shí)掌握用戶終端的位置，因此TD-SCDMA進(jìn)一步將每個(gè)幀分為了兩個(gè)5ms的子幀，從而縮短了每一次上、下行周期的時(shí)間，能在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)用戶的的定位。TD-SCDMA的每個(gè)子幀結(jié)構(gòu)如下頁圖所示。1-208.4TD-SCDMA系統(tǒng)

TD-SCDMA是我國提出的3G標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA系統(tǒng)采用時(shí)分雙工、TDMA/CDMA/SDMA多址方式，基于同步CDMA、智能天線、多用戶檢測、正交可變擴(kuò)頻系數(shù)等新技術(shù)，工作于2010-2025MHz。其主要優(yōu)勢(shì)在于：上、下行對(duì)稱，利于使用智能天線、多用戶檢測、CDMA等新技術(shù)，可高效率滿足不對(duì)稱業(yè)務(wù)的需要，可簡化硬件、降低成本和價(jià)格，利用不對(duì)稱頻譜資源大大提高頻譜使用率。

TD-SCDMA以10ms為一個(gè)幀時(shí)間單位，由于使用智能天線技術(shù)，需要隨時(shí)掌握用戶終端的位置，因此TD-SCDMA進(jìn)一步將每個(gè)幀分為了兩個(gè)5ms的子幀，從而縮短了每一次上、下行周期的時(shí)間，能在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)用戶的的定位。TD-SCDMA的每個(gè)子幀結(jié)構(gòu)如下頁圖所示。1-218.4TD-SCDMA系統(tǒng)1-228.4TD-SCDMA系統(tǒng)

一個(gè)TD-SCDMA子幀分為7個(gè)普通時(shí)隙（TS0-TS6）、1個(gè)下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）、1個(gè)上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS）和1個(gè)保護(hù)周期（GP）。TS0必須是下行時(shí)隙，TS1一般情況下是上行時(shí)隙。對(duì)于TD-SCDMA，由于其幀結(jié)構(gòu)為波束賦形的應(yīng)用而優(yōu)化，在每一個(gè)子幀里都有專門用于上行同步和小區(qū)搜索的UpPTS和DwPTS。每個(gè)DwPTS包括32chip的GP和64chip的SYNC，其中SYNC是一個(gè)正交碼組序列，共有32種，分配給不同的小區(qū)，用于小區(qū)搜索。UpPTS包括128chip的SYNC1和32chip的GP，其中SYNC1是一個(gè)正交碼組序列，共有256種，按一定算法隨機(jī)分配給不同的用戶，用于在隨機(jī)訪問程序中向基站發(fā)送物理信道的同步信息。1-238.4TD-SCDMA系統(tǒng)

TD-SCDMA的小區(qū)搜索分為以下四步：第一步，下行導(dǎo)頻時(shí)隙搜索；第二步，擾碼和基本訓(xùn)練序列識(shí)別；第三步，實(shí)現(xiàn)復(fù)幀同步；第四步，讀廣播信道。1-24本章小結(jié)

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