移動通信網(wǎng)課件

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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本

2、樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,4G,移動通信系統(tǒng),4G 移動通信系統(tǒng),1,4G,是下一代的移動蜂窩系統(tǒng)，大約在,2019,年投入使用,4G,的,12,個部分,基本概念-什么是,4G、B3G?,最后答案,?,Service providers,Cost reduction,User services,Wireless wireline,Technology trends,New network,New air interface,Wireless Internet,4,G,是否存在,Hig

3、her bit rates,White space,升級限定,無線,新的網(wǎng)絡,新的空中接口,技術(shù)趨勢,費用的降低,更高的數(shù)據(jù)速率,用戶服務,覆蓋,空間,服務提供者,無線網(wǎng)絡,4G 是下一代的移動蜂窩系統(tǒng)，大約在 2019年投入使用基本,2,是在,1G、2G、,和,3G,基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是與,2G,和,3G,共存的（目前：2.5,G,代表：,GPRS、Edge）,傳輸速率較3,G,提高10倍、成本降低10倍（2019年）,基本概念-,4G,的直觀描述圖,數(shù)據(jù)速率,覆蓋面積,移動性,宏小區(qū),高的移動性,微小區(qū),有限的移動性,固定接入,64,kbps,2,Mbps,200,Mbps,P-MP(LM

4、DS),Milli-wave LAN,2,G,WLAN,4,G,3,G,基本概念-4G的直觀描述圖數(shù)據(jù)速率覆蓋面積 宏小區(qū)微,3,2,代（,GSM),的主要指標參數(shù)（傳輸速率）,:,9.6kbps-14.4kbps,可移動（任意速度）；僅有語音通信；,2.5,代,(GPRS),的主要指標參數(shù)（傳輸速率）,:,最大用戶數(shù)據(jù)率：,21.4kbps,采用,GMSK,一種調(diào)制方式,(2.75,代,-Edge,）,3,代的主要指標參數(shù)（傳輸速率）：,144kbps,快速移動狀態(tài)；,384kbps,人行道步行；,2Mbps,室內(nèi)不動。,2,代、,2.5,代、,3,代的主要區(qū)別：,2代（GSM)的主要指標參

5、數(shù)（傳輸速率）:2代、2.5代、,4,4G,系統(tǒng)應具有更高的數(shù)據(jù)率、更好的業(yè)務 質(zhì)量（,QoS,）、,更高的頻譜利用率、更高的 安全性、更高的智能性、更高的傳輸質(zhì)量、更高的靈活性；,4,G,系統(tǒng)應能支持非對稱性業(yè)務，并能支持多種業(yè)務；,4,G,系統(tǒng)應體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)和,IP,網(wǎng)絡不斷融合的發(fā)展趨勢，因此,4,G,系統(tǒng)應當是一個全,IP,的網(wǎng)絡。,4G,系統(tǒng)技術(shù)目標和特點 （1）,4G系統(tǒng)應具有更高的數(shù)據(jù)率、更好的業(yè)務 質(zhì)量（QoS）、更,5,4G,系統(tǒng)的容量,4G,系統(tǒng)的容量至少為,3,G,系統(tǒng)的,10,倍,4,G,系統(tǒng)的頻譜效率應當為,3,G,系統(tǒng)的,5,到,10,倍,4,G,系統(tǒng)目標速

6、率為：,高速移動用戶（250,km/h），,數(shù)據(jù)速率為2,Mbps;,中速移動用戶（60,km/h），,數(shù)據(jù)速率為20,Mbps;,低速移動用戶（室內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為100,Mbps,具有不同速率間的自動切換能力,以保證通信質(zhì)量.,4,G,系統(tǒng)的具體技術(shù)目標和特點（2）,4G系統(tǒng)的容量4G系統(tǒng)的具體技術(shù)目標和特點（2）,6,4,G,系統(tǒng)是一個無縫網(wǎng),4,G,系統(tǒng)應能實現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡間的無縫漫游，應能實現(xiàn)與無線,LAN,的無縫連接。并實現(xiàn)高速移動中系統(tǒng)間切換和網(wǎng)絡互聯(lián).,4,G,的無縫特性，包含系統(tǒng)、業(yè)務和覆蓋等多方面的無縫性,4,G,系統(tǒng)應當是一個綜合系統(tǒng)，蜂窩部分提

7、供廣域移動性，而,WLAN,提供熱點地區(qū)的高速業(yè)務，同時也應當包含家庭和辦公室的個人,LAN.,4,G,系統(tǒng)的具體技術(shù)目標和特點（3）,4G系統(tǒng)是一個無縫網(wǎng)4G系統(tǒng)的具體技術(shù)目標和特點（3,7,4G,系統(tǒng)是一個基于,IP,的網(wǎng)絡,4,G,應當是一個基于,IP,的移動網(wǎng)絡，可以采用多種無線接入方式，比如,IEEE 802.11,WCDMA,Bluetooth,HyperLAN,等。全,IP,的核心網(wǎng)可以與無線接入方式獨立地發(fā)展。,4,G,系統(tǒng)將會采用,Ipv6,。,Ipv6,將能在,IP,網(wǎng)絡上實現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務。（山東大學已建成,Ipv6,實驗網(wǎng)）,4,G,系統(tǒng)將能實現(xiàn)不同,QoS,的業(yè)務,

8、4,G,系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同質(zhì)量的業(yè)務。能提供用戶定義的個性化服務,按服務級別收費.,4,G,系統(tǒng)的具體技術(shù)目標和特點（4）,4G系統(tǒng)是一個基于IP的網(wǎng)絡4G系統(tǒng)的具體技術(shù)目標和特點,8,無線接入方式與多址方案,OFDM,正交頻分復用技術(shù),是4,G,系統(tǒng)最為合適的多址方案,OFDM,也是將來4,G,系統(tǒng)最有可能采用的多址方式。(其它觀點：,MIMO+CDMA),OFDM,技術(shù)的特點是網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)高度可擴展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供比目前無線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高（速率高、時延?。┑姆蘸透玫男阅軆r格比，能為4,G,無線網(wǎng)提供更好的方案,OFDM,的主要優(yōu)

9、點：各個信號間不會相互干擾；對多徑衰落和多普勒頻移不敏感；用戶間和相鄰小區(qū)間無干擾；可實現(xiàn)低成本的單波段接收機等。,OFDM,的主要缺點:功率效率不高（,PAPR,峰值平均功率比,Peak to Average Power Ratio,)、,及頻偏問題。,日本,NTTDoCoMo,提出的4,G,移動系統(tǒng)方案的無線接入方式為：,VSF-OFCDM。VSF,表示可變擴頻因子,，,而,OFCDM,則表示正交頻分與碼分復用,。,4,G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （1）,無線接入方式與多址方案4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （1）,9,調(diào)制與編碼,4,G,系統(tǒng)將會采用多載波調(diào)制（,MCM）,技術(shù),MC-CDMA,或,OFDM

10、-TDMA,并考慮功率與自適應調(diào)制的平衡.,MC-CDMA,采用,QPSK,調(diào)制，而,OFDM-TDMA,采用高電平調(diào)制，如,M-QAM,，需要采用自適應調(diào)制，按照實際測量的參數(shù)來確定,QAM,的電平數(shù)和符號速率。,4,G,移動通信系統(tǒng)將采用更高級的信道編碼方案，如,Turbo,碼、級連碼和,LDPC,等，從而在極低的,Eb/N0,下保證足夠的性能。,NTTDoCoMo,的4,G,實驗系統(tǒng)信道編碼采用,TURBO,碼。,4,G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （2）,調(diào)制與編碼4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （2）,10,無線鏈路增強技術(shù),分集技術(shù)，如通過空間分集、時間分集（信道編碼）、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好

11、的分集性能；,多天線技術(shù)，如采用,2,或,4,天線來實現(xiàn)發(fā)射分集，或者采用多輸入多輸出（,MIMO,）,技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)射和接收分集。（實現(xiàn)的考慮：共用天線的可能性）,4,G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （3）,無線鏈路增強技術(shù)4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （3）,11,高效的頻譜使用方案,提高頻譜效率的方法是將要使用3,GHz,以上的頻段，由于可以使用的帶寬更寬，因此將具有更高的傳輸容量。,3,G,系統(tǒng)的頻譜效率只有2,bps/Hz，,而4,G,系統(tǒng)的頻譜效率應達到5,bps/Hz。,信道分配：主要為分組信道分配、自適應信道分配。分組信道是將信道分組分配給每個及戶,可使由于失真及各信道能量的不均衡和頻偏所造成的用戶間

12、的干擾最小.,4,G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （4）,高效的頻譜使用方案4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （4）,12,基于,IP,的核心網(wǎng),移動,IP,技術(shù)是真正實現(xiàn),“,任何時間、任何地方、與任何人進行任何業(yè)務通信,”,的全球個人通信的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，代表著通信技術(shù)發(fā)展的未來方向。,3,G,系統(tǒng)不是基于,IP,的，如,CDMA2000,基于,ANSI-41,，,而,WCDMA,基于,GSM-MAP,。,4G,系統(tǒng)應當是一個全,IP,的網(wǎng)絡。實現(xiàn)不同網(wǎng)絡間的無縫互連；全,IP,也是一種低成本的集成目前網(wǎng)絡的方法。,4,G,系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全,IP,的網(wǎng)絡，獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的,IP,業(yè)

13、務；能同已有的核心網(wǎng)和,PSTN,共存。,4,G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （5）,基于IP的核心網(wǎng)4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （5）,13,軟件無線電（,SDR）,技術(shù),將硬件作為其通用的基本平臺，把盡可能多的無線及個人通信的功能通過可編程軟件來實現(xiàn)，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。它是一種用軟件來實現(xiàn)物理層連接的無線通信方式。,軟件無線電技術(shù)將會在,4,G,系統(tǒng)得到應用。軟件無線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網(wǎng)絡和空中接口。軟件無線電技術(shù)能支持采用不同空中接口的多模式手機和基站，能實現(xiàn)各種應用的可變,QoS,。,軟件無線電技術(shù)有助于不同標準和系統(tǒng)的融合。,4,

14、G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （6）,軟件無線電（SDR）技術(shù)4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （6）,14,軟件無線電（,SDR）,技術(shù),采用軟件無線電實現(xiàn)的基站可同時為多個網(wǎng)絡服務；當終端移動時，可重新配置，如當移動終端移動到一個采用不同標準的移動系統(tǒng)中時，終端可按照該系統(tǒng)的標準重新自動配置該終端，從而該終端可獲得服務。,采用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的移動終端或,BS,將采用模塊化的結(jié)構(gòu)，主要由天線模塊、,LNA,模塊、功率放大器模塊、,ADCDAC,模塊、,DSP,模塊和多媒體模塊等組成。軟件無線電中,RF,和基帶器件都應當是可編程的。,4,G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （7）,軟件無線電（SDR）技術(shù)4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （7

15、）,15,高性能的接收機,各種新型的接收機，如：,Turbo,碼接收機等,4,G,系統(tǒng)對接收機提出特別高的要求，要在5,MHz,的帶寬上傳輸20,Mbps,的數(shù)據(jù)，所需要的,SNR,為12,dB。,智能天線與,MIMO,技術(shù),智能天線和,MIMO,技術(shù)可以降低多址干擾，實現(xiàn)空間分集，因此將會在,4,G,系統(tǒng)中得到應用?；緦Ω鱾€用戶可形成一個定向波束，因此既可降低來自小區(qū)內(nèi)其它用戶的多址干擾，也可降低對基站發(fā)射功率的要求。,4,G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （8）,高性能的接收機4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （8）,16,多用戶檢測技術(shù),多用戶檢測器可以提高系統(tǒng)的容量，將會在,4,G,系統(tǒng)的基站和終端中得到應用。

16、,提出各種性能好、算法簡單的多用戶檢測器算法。,4,G,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （9）,多用戶檢測技術(shù)4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) （9）,17,目前基于,LTE,的,4G,標準有兩個，分別為,LTE FDD,和,LTE TDD,（國內(nèi)習慣于將,LTE TDD,稱為,TD-LTE,）。,TD-LTE,和,FDD-LTE,都是分時長期演進技術(shù)，但是,TD-LTE,是,TDD,版本的長期演進技術(shù)，被稱為時分雙工技術(shù)，而,FDD-LTE,也是長期演進技術(shù)，不同的是，,FDD-LTE,采用的是分頻模式。,在速度方面，,TD-LTE,的下行速率和上行速率分別為,100Mbps,和,50Mbps,，而,FDD-LTE,的下行速率和上行速率分別為,150Mbps,和,40Mbps,，在速度上兩者相差不大。,4G,的技術(shù)標準,目前基于LTE的4G標準有兩個，分別為LTE FDD和,18,一、,TD-LTE,省資源，,FDD,速度快,為了建立起上行和下行的通道，,FDD,通過頻率來分割，在兩個對稱頻率上，一個管下載，一個管上傳。就好像是雙車道，兩個方向的汽車互不干擾，暢通無阻。表現(xiàn)在你的手機上，就是速度很快的感覺。,TD