后3G 移动通信技术的发展

后3G移动通信技术的发展讲座一.蜂窝移动通信发展与演变二.CDMA是3G的主流技术.三.CDMA的三大制式.四.Cdma20001x技术:五.CDMA的十大优点六.中国在cdma-2000中的地位.七.高通(Quarcom)3G-CDMA技术的霸主.八.后3G移动数据通信业务的发展.九.3G与后3G的10大关键技术:十.3G与后3G数据通信要取得成功的两个因数:结论:一.蜂窝移动通信发展与演变•模拟向数字演变:AMPS,DECTGSM,GPRS,CDMA•单一话音向数据及多媒体.•频分向时分,码分.以及三种融合.•单一移动网向移动互联网.•码率:9.2,56,114,384,768kbits/s2,10Mbits/s二.CDMA是3G的主流技术.1.三代移动通信的特点:1G模拟,低速,话音,频分.2G数字,中速.话音+数据,频分+时分3G数字,高速,多媒体.码分+时分+频分后3G+移动互联网.,基本的2G(GSM,IS-95,IS-136,PDC)进化的2G(GSMHSCSD和GPRS,IS-95B)GSMEDGEIMT-2000(1W-CDMA2cdma20003TD-CDMA)用户比特率固定/低移动性大范围/高移动性10kbits/s2Mbits/s3G2.5G2.扩频通信是CDMA的基础•历史:扩频通信再军事通信应用已有半个多世纪(50年代)特点:抗干扰能力强,香农(C.E.Shannon)信道容量公式:C=WLog2(1+S/N)C–信道容量(比特/s)W–带宽,(赫兹)S/N--信噪比信源编码/调制信道解调/解码信宿通信系统模型码率R带宽W(Hz)信/噪=S/N信道容量C(bits/s)3.CDMA的优点:•发射功率谱密度低,•低截获率,保密性好,•有码分多址功能.90年代用于2G,3G移动通信.4.CDMA与GSM的比较:(I)CDMA的优势:1.容量大(软容量);NCDMA=20NTACS=8.4NGSM2.手机发射功率小,绿色通信.CDMA:2.4dbm(1.72毫瓦)GSM:28.9dbm(773毫瓦)3.复盖范围大:覆盖1000平方公里;200个GSM基站,45个CDMA基站.4.话音质量好:采用话音激活语音编码;5.软越区切换,通话稳定;6.保密性好;7.功能多.短消息,移动上网,图象传输,三.CDMA的三大制式.1.第三代移动通信主流技术及其进展1999年11月举行的ITU-RTG8/1赫尔辛基会议上最终确定了第三代移动通信无线接口标准，并于2000年5月举行的ITU-R2000年全会（RA-2000）上最终得到批准通过，被正式命名为IMT-2000无线接口技术规范（M.1457）。规范包括:码分多址（CDMA）和时分多址（TDMA）两大类共五种技术，其中CDMA为目前公认的主流技术，它包括两种频分双工（FDD）技术和一种时分双工（TDD）技术，分别为IMT-2000CDMA-DS、(直扩)IMT-2000CDMAMC(多载波)IMT-2000CDMATD，(时分)（1）W-CDMA技术，•或称IMT-2000CDMA-DS，是由欧洲和日本最早提出的，其核心网基于演进的GSM网络，空中接口采用直接扩频（DS）的宽带CDMA。•欧洲、北美、亚太地区最具竞争力的技术之一。较为成熟的标准——Release‘99版本，以全IP为特征的标准——Release’2000版本的研究工作已经启动。•日本已于2001年5月实现W-CDMA的实步商用化，欧洲国家则计划于2002年实现以GSM演进网络为基础的W-CDMA商用化。对于W-CDMA•标准版本问题，WCDMA有几个版本，R99与GPRS重合的地方多，也最成熟，因此比较容易开展，但是长远来看，R99的数据业务能力没有达到预想的目标，终端业务能力和种类也不多，因此不利于发展，而R4还不成熟，这会使运营商的选择面临一些问题。•另外WCDMA的初期建设的投资非常大，并非所有的运营商都能承受。•WCDMA标准只是定义了业务的能力，并没有定义业务的实现。因此，对于同一业务，不同的设备制造商、运营商可能会有不同的实现方法，这既不利于业务的互通也不利于降低业务研发的成本，同时也不宜于终端制造商的批量生产。(2)cdma2000技术•IMT-2000CDMA-MC，是由北美最早提出的另一种较具竞争力的第三代移动通信技术，其核心网络采用演进方式的IS-95CDMA的核心网络（ANSI-41）,能与IS-95CDMA后向兼容.•cdma-2000有三种形式:cdma2000-1xcdma2000-3xcdma2000-1x/EV1.单载波形式cdma2000-1x•采用与IS-95CDMA相同的带宽，但容量可相对提高一倍.•最高业务速率可达144kbit/s。•韩国最大的IS-95CDMA运营商SKT于2000年10月将cdma2000-lx投入远行。2.三载波方式的cdma2000-3x需占用IS-95CDMA的三倍以上带宽，其发展前景尚不明朗。3.增强型单载波技术cdma2000-1xEV正在引起广泛的重视，2000年3月，由我国标准化组织提交的LAS-CDMA技术，作为cdma2000-1xEV第二阶段的候选方案之一，采用三进制新型扩频码(LAS码解决CDMA系统的干扰问题，达到提高系统容量的目的)。•IS95是cdmaOne系列中最先发布的标准•真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS95A(8K话音,13K已接近有线质量).•1998年2月，美国高通公司宣布将IS95B标准用于CDMA基础平台上。IS95B可提升CDMA系统性能•目前全球CDMA网络已经发展到44个国家、120多个网络；其中亚太地区占41%、北美洲占38%，拉丁美洲占19%。•预计到2006年，全球CDMA用户总数将达到2.8亿，其中80%的用户为cdma2000移动通信网络用户，每个用户每个月的移动数据量将超过200Mbytes，达到今天有线Internet的数据量应用水平。在韩国、印度、新西兰、澳大利亚等国家，CDMA市场发展异常迅猛.•cdma2000技术的发展，将经历cdma2000-1x、1xEV-DO、1xEV-DV等三个阶段，其数据传输下行速率在1.25MHz频宽内，分别由153.6kbit/s上升到2.4Mb/s、甚至4.8Mbit/s的传输速率,这直接导致频谱利用效率更高。•cdma2000-1x应用最成功的国家是韩国，用户总数已达到2800多万。韩国三大运营商SK、KTF、LG都已经推出了cdma2000-1x业务，网络建设方面，SK、KTF为叠加方式，LG电信是对原有IS95网络进行升级。•中兴国内第一个开通cdma2000-1x移动通信系统,第一个成功研制出cdma2000-1xEV-DO移动通信系统，即将研制出cdma2000-1xEV-DV移动通信系统。•高通力捧20001XEV—DO，诺基亚“鼓吹”20001XEV—DV•20001XEV—DO只有数据功能,要与20001X同时用.•20001XEV—DV,未成熟.预计明年年底才有芯片提供应（3）IMT-2000CDMA-TD:时分双工（TDD）的CDMA技术,它包括:1.中国提出的TD-SCDMA(大唐+西门子)2.欧洲提出的TD-CDMA，其标准化工作于2000年底完成，由我国提交的TD-SCDMA技术由于采用了智能天线和上行同步等先进技术，具有容量大、适合不对称数据传输的潜在优点，受到重视。适合于高密度用户区和中低速移动环境的应用，有着良好的发展前景，目前参与研究和开发TD-SCDMA大唐和西門子,•大唐移动设备有限公司也采用了“技术+芯片+手机”的形式与韩国三星、飞利浦半导体三家公司以成立合资公司的方式共同开发TD-SCDMA终端芯片。这其中，大唐将为新成立的公司提供TD-SCDMA技术解决方案，飞利浦将提供3G核心芯片开发所用的标准通信平台，韩国三星则接替已经退出合作阵营的中电东方通信研究中心有限公司(CECW)为合资公司提供终端有关的协议软件和终端测试技术•在此前的2002年2月28日，由普天集团与电信科学技术研究院联合德州仪器、诺基亚和LG电子等17家公司打造的凯明公司，开始着手进行TD-SCDMA芯片技术的研发。终端芯片为整个TD-SCDM系统的核心所在，缺乏成熟的终端芯片，TD-SCDMA的标准也不过是纸上谈兵。据说，TD-SCDMA的屡屡受挫，重要因素就是在芯片上没有掌握能说得过去标志性技术。•2000年5月TD-SCDMA被正式采纳之后，大唐曾经与“同盟军”西门子在基站和终端上进行联合开发，但合作随着西门子终端事业部的撤出而告终，双方只保留在基站业务上的合作。2001年9月20日，大唐集团又与CECW、飞利浦半导体三家公司联手签署了TD-SCDMA终端方面合作意向书，并准备成立合资公司来开发TD-SCDMA终端芯片，同样是考虑到资金和风险问题，CECW最终选择了撤出，改由韩国三星接盘。两次合作均以夭折收尾，使得原本在标准的试验和商用化就落后于WCDMA和CDMA2000的TD-SCDMA更加被指指点点。在完成首次TD-SCDMA公开演示和成立专注于TD-SCDMA研究的大唐移动设备有限公司之后，大唐电信一直寄希望于开放的技术平台和可观的投资回报率来吸引更多的厂商加入到自己的阵营中。这次与CECW飞利普的合作，便遂了大唐的心愿。IS-136(DAMPS)GPRSGSMGPRSCDMA-oneCDMA2000-1xEDGECdma-2000-xEVDODXUMTSTDD(TD-SCDMA)ULTRA-WCDMA)？UMTSFDD(W-CDMA)CDMA20003x22.53GTDMACDMA？IS-95IS-136(DAMPS)GPRSGSMGPRSCDMA-oneCDMA2000-1xEDGECdma-2000-xEVDODXUMTSTDD(TD-SCDMA)ULTRA-WCDMA)？UMTSFDD(W-CDMA)CDMA20003x22.53GTDMACDMA？IS-95•EDGE=EvolvedDatarateforGSMEvolution)•GPRS=GeneralPacketRadioServices.•HSCSD=High-SpeedCircuit-SwitchedData•CAMEL=CustomisedApplicationforMobileEnhancedLogic•GSM9.6kbits/s•GPRSCs-19.05×8=72.4Cs-213.4×8=107.2Cs-315.6×8=124.8Cs-421.4×8=171.2•IS-95A1.2----9.6----14.4kbits/s•IS-95B64----115kbits/s•EDGE384kbits/s•IS-136HS车辆/室外型:200kbits/s室内型:1.6Mbits/s•Cdma-2000-1xEV-DO307k---2.4Mbits/s6.几种标准的码率IS-95A•14.4kbits/s•支持AMPS•语音质量好•有效利用频率资源•更大的容量IS-95-B*115kbits/s*先进的软切换*接入切换*MS辅助式频间硬切换.1x单载波*307kbits/s*语音容量增一倍*待机时间增一倍3x多载波*语音和数据*2Mbits/s*5MHz信道直扩(DS)*语音和数据*2Mbits/s*5MHz信道1xHDR*只提供数据*每扇区峰值2.4Mbits/s*1.25MHz标准信道原方案:IS-95---1xCDMA---3xCDMA/直扩新方案:IS-95----1xCDMA---cdma20001xEV(1xCDMA+1xHDR)正式命名为:cdma20001xEVDO(Evolution–DataOnly)四.Cdma20001x技术:•正向快速功率控制.,增加容量.•发射分集,提高抗衰落干扰能力.•提供反向导频信道,反向增益比IS-95提高3db,反向容量提高一倍.•业务信道采用TURB