第三代移动通信三种主流技术

1信息产业部电信研究院通信标准研究所第三代移动通信三种主流技术2003.92信息产业部电信研究院通信标准研究所主要内容„CDMA的基本概念„三种主流技术的关键技术及标准„三种主流技术的比较3信息产业部电信研究院通信标准研究所无线多址接入技术FrequencyDivisionMultipleAccessUser1User2User3Frequency每一个发射机均有唯一的扩频码每一个信道均有唯一的正交码多个用户可在同一频率上、同时发送信号IS-95,cdma2000,WCDMAFrequencyCodeDivisionMultipleAccessSpreadSpectrumMultipleAccess每用户均有独有的时隙每个数据信道在时隙中均有独有的位置用户可在同一频率上发送信号，但占用不同时隙IS-136,GSM,PDCTimeDivisionMultipleAccessFrequencytimetimetime123NcodeMultipleTransmittersandMultipleDataChannels每用户均有独有的频率(每用户1个语音信道)所有用户可同时发送信号，但占用不同频率AMPS,NMT,TACS4信息产业部电信研究院通信标准研究所CDMA鸡尾酒会你听到什么...•如果你只懂中文?•如果你只懂俄语?•如果你只懂英语?•如果你只懂中文,但酒会上讲中文的人到处都是？而且声音很大？“码”的使用可使cdma系统的用户/信道之间保持正交Cdma是干扰受限系统•小区内干扰•多径引起的符号间干扰•相邻小区间干扰•如果你只懂中文,但是讲英语的人声音很大？5信息产业部电信研究院通信标准研究所正交扩频编码„正交码是多个数据流在同一载频上发射的前提„保证数据流之间的完全“隔离”。„严格的时间同步。„最大信道数等于码长，如：Walsh码(IS95,cdma2000),OVSF码(W-CDMA中正交可变扩频因子码)„码越长，数据信息率越低„性能受实际应用的影响如：多径时延，相互的时间关系，移动性„扩频通信（用频带换取信噪比）„Shannon公式：C=Wlog2(1+S/N)„扩频后的带宽越宽，所需的信噪比越低„抗干扰性和隐蔽性强处理增益W/C每一数据流均有一个唯一的正交扩频码。允许多个用户共享同一频率，时间IS-95,cdma2000,W-CDMAFrequencyCodeDivisionMultipleAccessData1Data2Data3...6信息产业部电信研究院通信标准研究所扩频原理„用户信息比特通过与高速扩频码流相乘，扩展至较宽的频谱上。„扩频因子的大小取决于服务类型,数据速率越高，扩频因子越小。„扩频后传输速率W＝(扩频因子*用户信息速率),W为码片速率扩频解扩频热噪声No用户i频率信号能量频率信号能量热噪声No用户i频率用户i-1用户i热噪声N0cI7信息产业部电信研究院通信标准研究所CDMA发射机Filtering+RFModulationFiltering+RFModulationRFOutLinearSummationLinearSummationSync.BitsScrambleCode扰码，如PN码和Gold码，区分各发射机FrequencyUser1User2User3...OrthogonalCode4OrthogonalCodeNOrthogonalCode3OrthogonalCode2OrthogonalCode1正交码，如：Walsh和OVSF,区分各个信道Control/SignalingDataErrorProtectionErrorProtectionErrorProtectionErrorProtectionVocoderVocoderUserDataChannelNErrorProtectionErrorProtectionUserDataChannel1ErrorProtectionErrorProtection8信息产业部电信研究院通信标准研究所CDMA频率复用——容量提高的关键7611111111163214572345TDMA频率复用CDMA频率复用9信息产业部电信研究院通信标准研究所Cdma关键技术„软切换„相邻小区频率相同，扰码不同„终端同时与多个基站进行通信„降低切换掉话率„功率控制„消除远近效应，使每个用户的信号到达基站的功率相同，降低干扰„提高抗衰落能力„降低发射功率，节省手机电池„RAKE接收„将多径干扰变害为利，降低衰落效应„相关器接收多路信号，采取最大比率合成10信息产业部电信研究院通信标准研究所软切换„相邻小区频率相同，扰码不同„终端同时与多个基站保持通信„上行信号在基站控制器中叠加„下行相同信息由多个基站发送„可降低对其它小区的干扰„可降低切换掉话率„牺牲一定容量，规划复杂基站基站基站控制器基站核心网判决/合并激活集SC1SC2SC311信息产业部电信研究院通信标准研究所功率控制基站基站控制器终端SIRTarget+/-QoSvalues外环，慢速闭环，快速开环[RACH]TXLEV+/-TXLEV+/-pathloss[BCCH]TXLEVBS,Interference[FACH]QoSTargetvs.QoSvaluesSIRTargetMSvs.SIRmeasuredÎTXLEVMSRXLEVMSSIRTargetBSvs.SIRmeasuredRXLEVBSÎTXLEVBS控制信道话务信道12信息产业部电信研究院通信标准研究所RAKE接收„相关器接收多路信号，采取最大比率合成„多径分集将多径干扰变害为利，降低衰落效应„发射功率得以降低，提高系统容量时延DelayElectricPower可检测出时延大于1个码片宽度的多径合并后信号接收搜索引擎Finger2Finger3Finger1合成器计算多径信号1多径信号2多径信号3时延ElectricPower13信息产业部电信研究院通信标准研究所主要内容„CDMA的基本概念„三种主流技术的关键技术及标准„三种主流技术的比较14信息产业部电信研究院通信标准研究所W-CDMA概述——网络结构„核心网络结构：GSM-MAP„兼容GSM/GPRS核心网„电路域和分组域交换UuIubNodeBIur3GMSC3GSGSNCoreRNCIu(PS)Iu(CS)SMLCRNCUTRANNodeBHLRGGSNGnIPNetworkIPNetworkGiISUPPSTN/ISDN/PLMN15信息产业部电信研究院通信标准研究所Channel1Channel2LowRateUsersVariableRateUsersWCDMAAdaptiveRadioInterfacesHighRateUserSignalingtime10ms10ms10ms16信息产业部电信研究院通信标准研究所W-CDMA概述——空中接口技术„频分双工（FDD）„同步方式:异步，或GPS同步（可选）„码片速率:3.84Mcps„带宽:5MHz„帧长:10毫秒„快速功率控制:双向；开环/闭环1500Hz/外环功率控制；„正交码：长度可变的OVSF码„扰码：长度为218-1的Gold码序列„调制：QPSK（下行），HPSK（上行）„信道编码：使用卷积码和Turbo码17信息产业部电信研究院通信标准研究所2560chips时隙2/3ms无线帧TS#0TS#iTS#14••••••10msf#1f#if#72••••••超帧720ms1/3,840,000s≈0.2604µs码片CDMA中最小的信息单元•与GSM切换•物理信道基本单元(GSMTCHMultiframe=120ms)UTRAN帧结构18信息产业部电信研究院通信标准研究所W-CDMA信道结构UserEquipment(UE)P-CCPCH-PrimaryCommonControlPhysicalChannelSCH-SyncChannelP-CPICH-PrimaryCommonPilotChannelS-CPICH-SecondaryCommonPilotChannel(s)向小区内所有UE广播的信道DPDCH-DedicatedPhysicalDataChannelDPCCH-DedicatedPhysicalControlChannelF-PDSCH-PhysicalDownlinkSharedChannel专用信道PICH-PageIndicationChannel寻呼信道（PagingChannels）S-CCPCH-SecondaryCommonControlPhysicalChannelPCPCH-CommonPhysicalPacketChannelAP-AICH-AcquisitionPreambleIndicationChannelCD/CA-AICH-CollisionDetectionIndicationChannelCSICH-CPCHStatusIndicationChannelPRACH-PhysicalRandomAccessChannelAICH-AcquisitionIndicationChannel随机接入信道和分组接入信道（Random&PacketAccess）NodeB(BS)19信息产业部电信研究院通信标准研究所cdma2000的演进1X／EV－DV同时支持语音和数据，尚不成熟Cdma2000带宽为1．25MHz1Xor3XIS95B采用信道捆绑方式提供中速的数据业务很多运营商跳过IS95A第一个大规模进入商用的版本IS95是最早的一个版本，由于还不成熟，实际上并没有投入商用IX／EV－DO引入了TDMA技术的一些特点速率达：2．4Mbps总吞吐量大约为600kbps20信息产业部电信研究院通信标准研究所cdma2000技术概况1xRTT/cdma20001x(峰值速率：307.2kbps)1xEV-DO(HDR)(峰值速率：2.4Mbps)1xEV-DV(峰值速率：3.1Mbps)Newfeatures:•同一载频可同时传送话音和高速数据•QPSK,8-PSK,16-QAM,64-QAM调制•尚不成熟•引入分组交换核心网•QPSK调制(下行)•快速功率控制•Turbo编码•辅助导频•可变码长•多种帧长•不能与1x共用载频•可与1x组成叠加网络•只支持高速分组数据•下行引入TDM概念•QPSK,8-PSK,16-QAM调制21信息产业部电信研究院通信标准研究所cdma20001x概述—空中接口技术„同步方式:GPS同步„码片速率:1.2288Mcps„带宽:1.25MHz„帧长:可变，（5ms、10ms、20ms、40ms、80ms和160ms）„快速功率控制:双向；开环/闭环800Hz/外环功率控制；„正交码：长度可变的OVSF码„扰码：PN码序列„调制：QPSK（下行），BPSK（上行）„前向快速寻呼信道技术„使用Turbo码„辅助导频信道/反向导频„反向链路相干解调22信息产业部电信研究院通信标准研究所cdma20001x概述——网络结构„核心网络结构：ANSI-41„兼容cdmaOne核心网„电路域和分组域交换Cdma20001xIS-41A/B/CIS-634AMSC/VLRIS-41CR2MFC,IS-41CISUP,SS7Abis1xBSCIS-41CIS-41CIWFHLR/AUCSMCPSTN/PLMNCDMANetworkMSCInternetAATMRouterRouterEthernetPDSNAAAHAA10/A111xMS1xBTS23信息产业部电信研究院通信标准研究所cdma2000信道结构(F/R)PilotChannel(F)BroadcastChannel(F)TransmitDiversityPilotChannel(F)AuxiliaryPilotChannel(F)AuxiliaryTransmitDiversityPilotChannel(F)SyncChannelBaseTransceiv