第三代移动通信技术和特点课件.ppt

1、 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 第三代移动通信系统新技术第三代移动通信系统新技术 第三代移动通信系统业务及特点第三代移动通信系统业务及特点第三代移动通信系统第三代移动通信系统是国际电信联盟（第三代移动通信系统是国际电信联盟（ITU）在）在1985年提出的，当时年提出的，当时称为未来公众陆地移动通信系统称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS-Future Public Land Mobile Telecommunication System）1996年年ITU将将FPLMTS正式更名为正式更名为IMT-2000。 第三代移动通信系统的目标是：第三代移动通信系统的目标是：世界范

2、围内设计上的高度一致性；世界范围内设计上的高度一致性；与固定网络各种业务的相互兼容；与固定网络各种业务的相互兼容；高服务质量；高服务质量；全球范围内使用的小终端；全球范围内使用的小终端；具有全球漫游能力；具有全球漫游能力；支持多媒体功能及广泛业务的终端。支持多媒体功能及广泛业务的终端。为了实现上述目标，对第三代无线传输技术（为了实现上述目标，对第三代无线传输技术（RTT）提出了支持高速）提出了支持高速多媒体业务（高速移动环境：多媒体业务（高速移动环境：144Kbps，室外步行环境：，室外步行环境：384Kbps，室内环境：室内环境：2Mbps）、比现有系统有更高的频谱效率等基本要求。）、比现有

3、系统有更高的频谱效率等基本要求。第三代移动通信系统 第三代移动通信系统 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 第三代移动通信系统新技术第三代移动通信系统新技术 第三代移动通信系统业务及特点第三代移动通信系统业务及特点 扩扩 频频 / /编编 码码 功功 率率 控控 制制 软软 切切 换换 / / 更更 软软 切切 换换 可可 变变 速速 编编 码码 器器 为为 运运 营营 商商 带带 来来 的的 好好 处处 容容 量量 高高 节节 省省 设设 备备 投投 资资 提提 高高 频频 率率 利利 用用率率 话话 音音 质质 量量 高高 提提 高高 服服 务务 质质 量量 争争 取取 用用 户

4、户 覆覆 盖盖 大大 节节 省省 设设 备备 投投 资资 网网 络络 频频 率率 规规 划划 简简 单单 减减 少少 工工 程程 设设 计计 工工 作作 量量 ， 扩扩 容容 方方 便便 增增 强强 的的 私私 密密 和和 安安 全全 性性 提提 高高 网网 络络 的的 安安全全 性性 ， 为为 用用 户户提提 供供 安安 全全 保保 障障 减减 少少 掉掉 话话 提提 高高 服服 务务 质质 量量 争争 取取 用用 户户 延延 长长 手手 机机 电电 池池 使使 用用 时时 间间 提提 高高 用用 户户 的的 方方便便 性性 和和 通通 话话 可可靠靠 性性 减减 少少 对对 其其 它它电电

5、 子子 系系 统统 的的干干 扰扰 ) ) “ 绿绿 色色 ” 手手 机机 技术技术特点特点第三代移动通信特点第三代移动通信特点多址技术 纠错编码技术功率控制技术 软切换技术调制技术多用户检测*RAKE 接收机*智能天线（TD）软件无线电*。l高速率传输以支持多媒体业务高速率传输以支持多媒体业务传输传输l速率能够按需分配速率能够按需分配l上下行链路能适应不对称要求上下行链路能适应不对称要求l提供不同提供不同QoSQoS要求的多种业务要求的多种业务l高频谱利用率高频谱利用率l高容量高容量l高抗干扰能力高抗干扰能力第三代移动通信关键技术第三代移动通信关键技术第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新

6、技术1 1RAKERAKE接收技术接收技术 移动通信是在复杂的电波环境下进行的，如何克服电波传输所造移动通信是在复杂的电波环境下进行的，如何克服电波传输所造成的多径衰落现象是移动通信的一个基本问题。在成的多径衰落现象是移动通信的一个基本问题。在CDMACDMA移动通信系统移动通信系统中，由于信号带宽较宽，因而在时间上可以分辨出比较细微的多径信中，由于信号带宽较宽，因而在时间上可以分辨出比较细微的多径信号，对分辨出的多径信号分别进行加权调整，使合成之后的信号得以号，对分辨出的多径信号分别进行加权调整，使合成之后的信号得以增强，从而可在较大程度上降低多径衰落信道所造成的负面影响。这增强，从而可在较

7、大程度上降低多径衰落信道所造成的负面影响。这种技术称为种技术称为RakeRake接收技术，也即多径分集接收技术。接收技术，也即多径分集接收技术。RakeRake接收机在利接收机在利用多径信号的基础上可以降低基站和移动台的发射功率。而在用多径信号的基础上可以降低基站和移动台的发射功率。而在GSMGSM手手机中只能通过时域均衡器抵消多径效应，不能通过多路信号的能量叠机中只能通过时域均衡器抵消多径效应，不能通过多路信号的能量叠加而降低发射功率。加而降低发射功率。第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新技术2 2功率控制技术功率控制技术 CDMACDMA系统中，由于用户使用相同的频带，用户的扩频码之间

8、存在非理想的相关特系统中，由于用户使用相同的频带，用户的扩频码之间存在非理想的相关特性，因此任何一个用户对其他用户来说都是干扰源。如果干扰用户比目标用户距离基性，因此任何一个用户对其他用户来说都是干扰源。如果干扰用户比目标用户距离基站近很多，即使忽略衰落的影响，信号的路径衰耗亦与用户距基站的距离的三次方成站近很多，即使忽略衰落的影响，信号的路径衰耗亦与用户距基站的距离的三次方成正比，则干扰信号在基站的接收功率会比目标用户信号的接收功率大很多，这样，传正比，则干扰信号在基站的接收功率会比目标用户信号的接收功率大很多，这样，传统接收机的输出中多址干扰分量就可能很严重，甚至会淹没目标用户的信号。这种

9、现统接收机的输出中多址干扰分量就可能很严重，甚至会淹没目标用户的信号。这种现象被称为远近效应。功率控制可以有效地减小远近效应的影响，已经成为第三代通信象被称为远近效应。功率控制可以有效地减小远近效应的影响，已经成为第三代通信标准中最为重要的核心技术之一。标准中最为重要的核心技术之一。常见的常见的CDMACDMA功率控制技术可分为开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制功率控制技术可分为开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制3 3种种类型。在类型。在IS-95IS-95中，闭环功率控制技术只用在上行信道中。而在中，闭环功率控制技术只用在上行信道中。而在WCDMAWCDMA和和cdma2000c

10、dma2000系统系统中，上行信道则采用了开环、闭环和外环功率控制技术，下行信道则采用了闭环和外中，上行信道则采用了开环、闭环和外环功率控制技术，下行信道则采用了闭环和外环功率控制技术。但两者的闭环功率控制速度有所不同，前者为每秒环功率控制技术。但两者的闭环功率控制速度有所不同，前者为每秒15001500次，后者为次，后者为每秒每秒800800次。次。当然功率控制技术也存在一些缺点，首先是不能从根本上消除多址干扰，其极限当然功率控制技术也存在一些缺点，首先是不能从根本上消除多址干扰，其极限是各个用户的接收功率都相等时的接收性能。其次是占用信道传递功率控制信息，存是各个用户的接收功率都相等时的接

11、收性能。其次是占用信道传递功率控制信息，存在算法收敛速度，性能与用户移动速度有关和系统复杂等。在算法收敛速度，性能与用户移动速度有关和系统复杂等。第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新技术3 3高效信道编译码技术高效信道编译码技术 提高数据传输效率，降低误码率是信道编码的任务。信道编码的提高数据传输效率，降低误码率是信道编码的任务。信道编码的本质是增加通信的可靠性。但信道编码会使有用的信息数据传输减少本质是增加通信的可靠性。但信道编码会使有用的信息数据传输减少 在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和TurboTurbo码两种纠错编码两种纠错编码。在高速率

12、、对译码时延要求不高的数据链路中使用码。在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用TurboTurbo码以利码以利于其优异的纠错性能；考虑到于其优异的纠错性能；考虑到TurboTurbo码译码的复杂度、时延的原因，码译码的复杂度、时延的原因，在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码，在其他逻辑信道中也使用卷积码。，在其他逻辑信道中也使用卷积码。 第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新技术4 4软件无线电技术软件无线电技术 软件无线电技术的基本思想是高速模软件无线电技术的基本思想是高速模/ /数（数（A/DA/D

13、）和数）和数/ /模（模（D/AD/A）转换器尽可能靠天线处理，）转换器尽可能靠天线处理，所有基带信号处理都用软件方式替代硬所有基带信号处理都用软件方式替代硬件实施。件实施。 第三代移动通信系统需要很多关键性技术，软件无线电技术基于第三代移动通信系统需要很多关键性技术，软件无线电技术基于同一硬件平台，通过加载不同的软件，就可以获得不同的业务特性，同一硬件平台，通过加载不同的软件，就可以获得不同的业务特性，这对于系统升级、网络平滑过渡、多频多模的运行情况来讲，相对简这对于系统升级、网络平滑过渡、多频多模的运行情况来讲，相对简单容易、成本低廉，因此对于第三代移动通信系统的多模式、多频段单容易、成本

14、低廉，因此对于第三代移动通信系统的多模式、多频段、多速率、多业务、多环境的特殊要求特别重要。、多速率、多业务、多环境的特殊要求特别重要。第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新技术5 5智能天线技术智能天线技术(TD-SCDMA(TD-SCDMA已运用已运用) ) 无线覆盖范围、容量、质量、阻塞和掉话等问题一直困扰着蜂窝移动通信系统，采用智能无线覆盖范围、容量、质量、阻塞和掉话等问题一直困扰着蜂窝移动通信系统，采用智能天线阵（天线阵（Adaptive Antenna ArraysAdaptive Antenna Arrays）技术可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质量）技术可以提高第三代移

15、动通信系统的容量及服务质量。 智能天线阵技术是基于自适应天线阵列原理，利用天线阵列的波束合成和指向，产生多个智能天线阵技术是基于自适应天线阵列原理，利用天线阵列的波束合成和指向，产生多个独立的波束，自适应地调整其方向图以跟踪信号变化；对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰独立的波束，自适应地调整其方向图以跟踪信号变化；对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，提高接收信号的载干比（信号，提高接收信号的载干比（C/IC/I），以增加系统的容量和频谱效率。其特点在于以较低的），以增加系统的容量和频谱效率。其特点在于以较低的代价换得无线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和掉话等性能的显著提高。代价换得无线覆

16、盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和掉话等性能的显著提高。 智能天线阵由智能天线阵由N N单元天线阵、单元天线阵、A/DA/D转换器、波束形成器（转换器、波束形成器（Beam-formerBeam-former）、波束方向估计及）、波束方向估计及跟踪器等几部分组成。跟踪器等几部分组成。第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新技术6 6多用户检测和干扰消除技术多用户检测和干扰消除技术 由于由于信道信道的非正交性和不同用户扩频玛字的非正交性，导致用的非正交性和不同用户扩频玛字的非正交性，导致用户间存在相互干扰，多用户检测的作用就是去除多用户之间的相互户间存在相互干扰，多用户检测的作用就是去除多用户

17、之间的相互干干扰扰。也就是根据多用户检测算法，在经过非正交信道和非正交的扩频。也就是根据多用户检测算法，在经过非正交信道和非正交的扩频码字，重新定义用户判决的分界线，在这种新的分界线上，可以达到码字，重新定义用户判决的分界线，在这种新的分界线上，可以达到更好的判决效果，去除用户之间的相互干扰。更好的判决效果，去除用户之间的相互干扰。 经过近经过近2020年的发展，年的发展，CDMACDMA系统多址干扰抑制或多用户检测技术系统多址干扰抑制或多用户检测技术，已慢慢走向成熟及实用。考虑到复杂度及成本等的原因，目前的多，已慢慢走向成熟及实用。考虑到复杂度及成本等的原因，目前的多用户检测实用化研究，主要

18、围绕基站进行。用户检测实用化研究，主要围绕基站进行。 多用户检测方案，主要分为线性多用户检测和干扰消除多用户检多用户检测方案，主要分为线性多用户检测和干扰消除多用户检测两个方面。线性多用户检测对传统检测器的输出进行解相关或其他测两个方面。线性多用户检测对传统检测器的输出进行解相关或其他的线性变换以利于接收判决（的线性变换以利于接收判决（MMSEMMSE），而干扰消除利用可靠已知信息），而干扰消除利用可靠已知信息对干扰进行估计，然后在原信号中减去估计干扰以利于接收判决。对干扰进行估计，然后在原信号中减去估计干扰以利于接收判决。 第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新技术7 7软切换技术软切换技

19、术 1 1 硬切换（硬切换（hard handoffhard handoff）：在切换过程中，）：在切换过程中，MSMS与新的基站联系与新的基站联系前，先中断与原基站的通信，再与新基站建立联系。硬切换过程中有前，先中断与原基站的通信，再与新基站建立联系。硬切换过程中有短暂的中断，容易掉话。短暂的中断，容易掉话。 软切换（软切换（soft handoffsoft handoff）：）：MSMS在两个或多个基站的覆盖边缘区在两个或多个基站的覆盖边缘区域进行切换过程中，在中断与旧的小区的联系之前，先用相同频率建域进行切换过程中，在中断与旧的小区的联系之前，先用相同频率建立与新的小区的联系立与新的小区

20、的联系,MS,MS同时接收多个基站（大多数情况下是两个）同时接收多个基站（大多数情况下是两个）的信号，几个基站也同时接收的信号，几个基站也同时接收MSMS的信号，直到满足一定的条件后的信号，直到满足一定的条件后MSMS才才切断同原来基站的联系，在切换过程中，切断同原来基站的联系，在切换过程中，MSMS同时与所有的候选基站保同时与所有的候选基站保持业务信道的通信。软切换仅能用于具有相同频率的持业务信道的通信。软切换仅能用于具有相同频率的CDMACDMA信道之间。信道之间。软切换会带来更好的话音质量，实现无缝切换、减少掉话可能，且有软切换会带来更好的话音质量，实现无缝切换、减少掉话可能，且有利于增

21、加反向容量。利于增加反向容量。 更软切换（更软切换（softrt handoffsoftrt handoff）：发生在同一基站具有相同频率）：发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间的切换，实际上是相同信道板上的导频之间的切换。的不同扇区之间的切换，实际上是相同信道板上的导频之间的切换。 第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新技术7 7软切换技术软切换技术 2 2 软切换和更软切换的区别在于：更软切换发生在同一软切换和更软切换的区别在于：更软切换发生在同一BTSBTS里，里，MSMS同时向多个扇区发送相同的信息，分集信号在同时向多个扇区发送相同的信息，分集信号在BTSBTS做最大增益比合并做

22、最大增益比合并；而软切换发生在两个；而软切换发生在两个BTSBTS之间，之间，MSMS同时向多个基站发送相同的信息同时向多个基站发送相同的信息，BTSBTS内的声码器内的声码器/ /选择器都收到同一个帧的多个选择器都收到同一个帧的多个COPYCOPY，分集信号在，分集信号在BSCBSC做选择合并。做选择合并。 软切换与硬切换相比有以下优点：在实现软切换以后，切换引软切换与硬切换相比有以下优点：在实现软切换以后，切换引起起掉话的概率大大降低，保证了通信的可靠性掉话的概率大大降低，保证了通信的可靠性。软切换能够提供前。软切换能够提供前向和反向业务信道的路径分集，这样在前向和反向链路上只需要向和反向

23、业务信道的路径分集，这样在前向和反向链路上只需要较小较小的功率，就能够获得较大的分集增益，的功率，就能够获得较大的分集增益，这意味着减低了这意味着减低了CDMACDMA系统的总系统的总干扰，提高了系统的平均容量。干扰，提高了系统的平均容量。 第三代移动通信的新技术第三代移动通信的新技术8 8向全向全IPIP网过渡网过渡 第三代移动通信系统的应用和服务将在数据速率和带宽方面提出更多第三代移动通信系统的应用和服务将在数据速率和带宽方面提出更多的要求，唯一的办法就是过渡到全的要求，唯一的办法就是过渡到全IPIP网络。它将真正实现语音和和数网络。它将真正实现语音和和数据的业务融和。移动据的业务融和。移

24、动IPIP的目标就是将无线语音和无线数据综合到一个的目标就是将无线语音和无线数据综合到一个技术平台上传输，这一平台就是技术平台上传输，这一平台就是IPIP协议。协议。 全全IPIP网络可节约成本，提高可扩展性、灵活性和使网络运作更有效率网络可节约成本，提高可扩展性、灵活性和使网络运作更有效率等；基于移动等；基于移动IPIP技术，为用户快速、高效、方便地部署丰富的应用服技术，为用户快速、高效、方便地部署丰富的应用服务成为可能。务成为可能。 第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 第三代移动通信系统新技术第三代移动通信系统新技术 第三代移动通信系统业务及特点第三代移动通信系统业务及特点Mob

25、ilityEntertainmentNetwork AppsVoiceInternetGameMusicCommunicationEntertainmentM-BankE-PaymentFinancial ServiceTVCable TVTVVODIP-TVBCMCSVideo TelephoneMobile TV移动数据用户想要15415413113162624646393919197 76 65 5摘自摘自: 3G today: 3G today运营商部署的业务统计运营商部署的业务统计 娱乐与媒体娱乐与媒体多媒体消息多媒体消息WebWeb连接连接个人定制个人定制定位业务定位业务移动广告移

26、动广告社区社区一键通一键通其他其他移动电视移动电视音乐音乐游戏游戏EmailEmail即时信息即时信息视频信息视频信息博客博客Internet Internet 接入接入移动移动 webweb浏浏览览彩铃彩铃移动移动 portalportal导航导航用户位置用户位置位置搜索位置搜索移动交易移动交易拍卖拍卖广告广告调研调研比赛比赛社交社交一键通语一键通语音音一键通视一键通视频频生产生产远程理疗远程理疗公共安全公共安全第三代移动通信的数据业务第三代移动通信的数据业务 第三代移动通信的业务及其特征第三代移动通信的业务及其特征 3G3G业务实现的演进业务实现的演进 3G3G的业务完全包含的业务完全包含

27、2G2G的业务，对于的业务，对于2G2G上原有的电路交换型业务初上原有的电路交换型业务初期主要在期主要在CSCS域实现，而域实现，而PSPS域上主要实现数据业务。随着网络的演域上主要实现数据业务。随着网络的演进，各种业务逐步在进，各种业务逐步在PSPS域上实现。域上实现。 3G3G业务特征业务特征3G3G的业务从的业务从2G2G继承而来，在新的体系结构下，又产生了一些新的继承而来，在新的体系结构下，又产生了一些新的业务能力，所以其支持的业务种类繁多，业务特性差异很大，总业务能力，所以其支持的业务种类繁多，业务特性差异很大，总体上有如下特征：体上有如下特征：对于语音等实时业务，普遍有对于语音等实

28、时业务，普遍有QoSQoS的要求；的要求；向后兼容向后兼容2G2G上所有的业务；上所有的业务；引入多媒体业务的概念。引入多媒体业务的概念。 第三代移动通信的业务及其特征3G业务分类 语音及语音增强业务 承载业务补充业务智能网业务数据增值业务第三代移动通信的业务及其特征 1.语音及语音增强业务普通语音业务紧急呼叫业务可视电话业务第三代移动通信的业务及其特征 2.承载业务基本电路型数据承载业务 异步电路型数据承载业务 同步电路型数据承载业务分组承载业务第三代移动通信的业务及其特征 3.补充业务呼叫偏转：呼叫偏转是一种特殊的呼叫前转，是一种由用户而不是网络决定的移动用户忙呼叫前转。号码标识：主叫显示

29、，主叫限制，连接号显示，连接限制。呼叫前转：无条件呼叫前转，移动用户忙呼叫前转，无应答呼叫前转，移动用户不可及前转呼叫完成：呼叫等待，呼叫保持。多方会话：多方会话MPTY选择通信：紧密用户群CUG。第三代移动通信的业务及其特征3.补充业务呼叫限制：呼出限制（BAOC），国际呼出限制（BOIC），归属国外国际呼出限制（BOIC-EXHC），呼入限制（BAIC），国外漫游呼入限制（BIC-ROAM）。直接呼叫转移：直接呼叫转移同呼叫前转不同的是直接呼叫转移在呼叫中发生转移，而呼叫前转是在呼叫前发生转移；直接呼叫转移同呼叫等待、呼叫保持不同的是直接呼叫转移在呼叫转移后原有的呼叫结束，而呼叫等待、呼叫

30、保持在转移后不结束原有呼叫，处于保持状态。用户忙呼叫完成：CCBS名字标识：主叫名显示（CNAP）第三代移动通信的业务及其特征4.智能网业务智能网业务是在基本承载网络的基础上增建移动智能平台提供的业务，主要包括：预付费业务、综合预付费业务(一卡通)、移动虚拟专用网业务、综合虚拟专用网业务、分区分时业务、无线广告业务等； 第三代移动通信的业务及其特征 5.数据增值业务 数据增值业务是在基本承载网络的基础上，增建特殊数据业务引擎来实现的业务，主要包括：短消息类业务、多媒体短消息类业务、位置类业务、流媒体类业务、下载类业务、WAP类业务和Portal类业务等（在电路域上实现的多媒体业务，主要使用H.324协议实现。在分组域上实现的多媒体业务，主要使用SIP协议实现。）