移动通信3G技术概述.ppt
2023/3/30,移动通信3G技术概述,移动通信3G技术概述,移动通信3G技术概述,内 容,基本概念蜂窝移动通信技术发展回顾3G标准与技术的发展WCDMA无线网络规划设计特点我院在3G技术方面的跟踪研究,移动通信3G技术概述,基本概念,双工方式:FDD,TDD多址方式:FDMA,TDMA,CDMA电磁辐射:天线辐射图,SAR值,辐射标准电波传播基本概念,移动通信3G技术概述,蜂窝结构,移动通信3G技术概述,电磁辐射,SAR定义:生物体每单位质量所吸收的电磁辐射功率.研究结果表明,在10MHZ到几GHZ的频率范围内,生物健康效应与身体温度升高1C的反应一致.人在一般环境下,暴露于全身SAR大约为4W/KG的场中约30分钟可导致这种幅度的升温.ICNIRP要求的基本限值:SAR0.4W/KG(职业人员,全身平均)SAR0.08W/KG(非职业人员,全身平均,安全系数为5)导出限值(等效平面波功率密度):400-2000MHZ,F/200 W/平方米(任意6分钟的平均值)例如900MHZ的系统,4.5W/平方米我国要求(GB8702-88)的基本限值:SAR0.02W/KG(非职业人员,全身平均)导出限值:30-3000MHZ,0.4W/平方米(任意6分钟的平均值),移动通信3G技术概述,天线问题:微波天线,蜂窝移动通信天线,移动通信3G技术概述,移动通信3G技术概述,自适应智能天线技术-增益及零陷抑制,移动通信3G技术概述,电波传播基本概念,移动通信传播环境特点终端的移动性：随即性，多普勒（Doppler）效应移动台的天线较低：多径传播（Multipath）效应城市环境中干扰、人为噪声严重造成的结果信号电平的随即变化，衰落很严重。,移动通信3G技术概述,电波传播基本概念,移动通信3G技术概述,移动通信3G技术概述,如何对抗电波的衰落？Raker接收：Finger的多少与改善效果分集技术：利用信道的不相关性。空间、极化、频率、时间分集天线水平放置/垂直放置FEC、均衡技术（基带处理）,移动通信3G技术概述,分集合成,移动通信3G技术概述,A,B,信号合成:,移动通信3G技术概述,专业划分(举例),移动通信3G技术概述,内 容,基本概念蜂窝移动通信技术发展回顾FDMA接入方式为特征的第一代模拟通信系统TDMA接入方式为特征的第二代数字通信系统宽带CDMA将是3G系统的主流技术3G标准与技术的发展WCDMA无线网络规划设计特点我院在3G技术方面的跟踪研究,移动通信3G技术概述,第一代模拟移动通信系统（1G）应用时间:1978-1989年,典型系统有美国的AMPS、欧洲的TACS、日本NTT等创新:引入蜂窝频率复用方法,使大区制向小区制的改变，解决了频谱资源受限问题特征:FDD双工制式的FDMA接入,射频发射前的语音信号为模拟信号,没有语音数字编码，设备简单。,移动通信3G技术概述,第一代模拟移动通信系统（1G）存在的问题:频谱利用率太低，随着用户的增加，频率资源与用户容量的矛盾再一次十分突出；业务单一，仅提供话音服务，通信质量对电波传播要求高；保密性差；标准和体制难以统一(频段,信道带宽多数为25K)，无法解决跨国漫游等问题。90年代初被代替,移动通信3G技术概述,第二代数字移动通信系统（2G）应用时间：1990年-现在，最成功的系统为欧洲的GSM，占有全球绝大多数市场，解决了一代系统中的许多问题，如话音质量好、系统容量大、跨国漫游性能好、增加了低速数据业务创新：引入语音数字处理等数字新技术，最后集中为TDMA的数字移动通信系统（含FDMA），提高了频谱效率（每载波有8个时隙），采用跳频技术对抗信号衰落等。存在的问题：无法适应人们对通信业务多样化的要求;无法支持较高速率的数据业务；仍不能满足日益增长的用户容量要求。,移动通信3G技术概述,第二代数字移动通信系统（2G）窄带CDMA（IS-95）系统，引入扩频和码分多址新概念，1996年投入商用；日本PDC，25K载波带宽。理论和实践证明CDMA技术有其固有的独特优点，如比FDMA及TDMA系统频谱效率高得多（容量大）、保密性好、抗干扰能力强。如：GSM270kbit/s/200kHz/9，CDMA1228kbit/s/1250kHz/1CDMA系统起步较晚，市场分额远低于成熟的GSM，但发展迅速改进的2G系统（所谓2.5G:GPRS,CDMA1X）引入了分组交换技术,数据传输速率有较大提高,能够基本满足当前人们信息交流的需要,移动通信3G技术概述,多业务和低成本(高频谱利用率)是3G技术的驱动力，宽带CDMA技术将是主流。由于2G用户数目巨大，3G替代2G将是很长的演进过程,容量需求：频谱效率业务需求：速度、灵活进一步解决多径和衰落带来的传播问题,为什么需要3G?,移动通信3G技术概述,内 容,基本概念蜂窝移动通信技术发展回顾3G标准与技术的发展发展历程技术要求和业务类型频谱资源的划分三种主要的无线传输方案的比较WCDMA无线网络规划设计特点我院在3G技术方面的跟踪研究,移动通信3G技术概述,1985年ITU-R提出了第三代移动通信的概念-FPLMTS（Future Public Land Mobile Telephone System),当时GSM还没成熟,CDMA技术尚未民用,研究进展缓慢。1992年WARC（Word Administration Radio Conference）给FPLMTS分配了230MHZ的频率：1885-2025MHZ，2110-2200MHZ，此时ITU-T负责网络方面的标准化工作，ITU-R负责无线接口方面的标准化工作。1996年ITU将第三代移动通信确定了正式的名称-IMT-2000：2GHZ频段，预计2000年商用，可支持的最高传输速率2Mbit/S。,3G标准发展历程,移动通信3G技术概述,IMT-2000最关键的是无线传输技术（RTT），主要包括双工技术、多址技术、调制解调技术、信道编解码与交织、帧结构、信道结构和复用、射频参数等，1997年ITU对IMT-2000无线传输技术提出了最低要求（M.1225建议）,向全球征求无线传输建议。1998年6月30日截止日期，共有16项，其中地面移动通信有10项，包括中国提出的TD-SCDMA。,3G标准发展历程,移动通信3G技术概述,3G标准发展历程,经过艰难的评估和融合，1999年11月5日ITU终于通过了输出文件ITU-R M1457，确认了五种无线传输技术TDMA技术：SC-TDMA（UMC-136），MC-TDMA（EP-DECT）CDMA技术：MC-CDMA（CDMA2000 MC），DS-CDMA（UTRA/WCDMA 和CDMA2000/DS），TDD CDMA（TD-SCDMA UTRA TDD）欧洲的WCDMA和美国的CDMA2000技术较成熟，我国的TD-SCDMA由于采用先进的技术并得到中国政府、运营商和产业界的大力支持，很受瞩目，三种技术成为主流技术,移动通信3G技术概述,ITU的建议并不是完整的技术规范，国际标准组织3GPP和3GPP2根据ITU建议负责进一步完成标准的技术细节3GPP（欧洲为主体）负责：无线网DS-CDMA，CDMA TDD，核心网基于GSM MAP3GPP2（美国为主体）负责：无线网MC-CDMA，核心网基于IS-412001年3月16日，TD-SCDMA和UTRA TDD进一步融合，TD-SCDMA被写入3GPP R4版本。,3G标准发展历程,移动通信3G技术概述,技术要求：ITU最初的考虑是：将各种业务结合起来，用一个单一的全功能网络来实现，所定义的3G系统需要具有下述3个特性全球化，3G是一个全球性的系统，各个地区多种系统组成了一个IMT-2000家族，各个系统间在设计上具有高度的互通性，使用共同的频段和全球统一的标准，能提供全球无缝漫游。综合化，能够提供多种业务，特别是能够支持多媒体业务和因特网业务，并有能力容纳新型的业务。在快速移动环境，最高速率达144Kbit/s；室外到室内或步行环境，最高速率达到384Kbit/s，室内环境，最高速率达到2Mbit/s。个人化，用户使用全球唯一的个人号码。另外，系统能够提供足够的容量和高服务质量，具有高频谱利用率，便于从2G过渡和演进。,技术要求和业务类型,移动通信3G技术概述,会话类业务：话音、可视电话、视频游戏等特征：会话模式，须保持流中信息实体间的时间关系，必须满足苛刻的、低时延要求。数据流类业务：流式多媒体特征：把信息数据转换成一个稳定均匀而连续的流来进行处理，须保持流中信息实体间的时间关系，与会话类业务相比能容忍更大的时延。互动类业务：网页浏览、网络游戏等特征：请求-响应模式，须保持数据的完整性，时延要求不高。后台类业务：Email的后台下载等特征：信息接受目的端并不在某一时间内期待数据的到达，但仍要求保持数据的完整性。,移动通信3G技术概述,技术要求和业务类型,移动通信3G技术概述,技术要求和业务类型,移动通信3G技术概述,频谱资源的划分,DCS1800 Rx1710 1785,DCS1800 Tx1805 1880,中移动,联通,信产部 尚未发放,中国电信,ITU标准,TDD频谱,CMCCDCS1800,DCS 1800未发放,联通DCS1800,DCS 1800未发放,联通DCS1800,中移动DCS1800,SCDMA,中国电信CDMAWLL,中移动DCS1800,ITU MSS1980-2010,PHS,1805-1820,1900-1910,1840-1850,1880-1900,1960-1980,1710-1725,1745-1755,1755-1785,1785-1805,2010-2025,1980-2010,1910-1920,CDMAPCS,ITU IMT-2000 Rx1920-1980,中国电信CDMAWLL,2110-2170,2300-2400,ITU IMT-2000 Tx2110-2170,FDD 补充频段,TDD主要,FDD 补充频段,FDD 主要频段,FDD 主要频段,TDD 主要频段,TDD补充,信产部 3G规划,移动通信3G技术概述,三种主要的无线传输方案的比较,移动通信3G技术概述,WCDMA特点:规范最完备，产业联盟最广泛采用单载波直接扩频技术异步系统,Node B间无需同步,不需要借助GPS高速码片速率,多径分辨率增强,Rake接收效果好上、下行快速功率控制抗电波衰落能力较强,三种主要的无线传输方案的比较,移动通信3G技术概述,CDMA2000特点:技术比较成熟，和CDMA IS-95后向兼容，在亚太和北美占有一定的市场先机，但2GHZ频段的设备较少，技术被高通公司垄断同步系统，借助GPS是典型解决方案比IS-95系统采用一些增强技术，如发射分集、反向相干解调、前向快速功率控制、业务信道采用高效的Turbo码等3X系统为多载波扩频技术,三种主要的无线传输方案的比较,移动通信3G技术概述,TD-SCDMA特点:利用丰富的非成对TDD频率资源,上下行链路工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使用诸如智能天线等新技术通过在时域上调整上下行资源，可以更好地支持上下行非对称业务，频谱利用率高由于采用了许多新技术(智能天线、联合检测等)，网络性能(容量、覆盖半径、UE移动能力、接力切换性能)仍有待在实际组网环境中加以验证拥有最丰富的频谱资源，在中国3G市场占有一席之地,三种主要的无线传输方案的比较,移动通信3G技术概述,移动通信3G技术概述,WCDMA与GSM比较,移动通信3G技术概述,WCDMA与GSM上行链路相对覆盖,移动通信3G技术概述,内 容,基本概念蜂窝移动通信技术发展回顾3G标准与技术的发展WCDMA无线网络规划设计特点我院在3G技术方面的跟踪研究,移动通信3G技术概述,无线接入网、核心网电路域、核心网分组域相互间具有一定的独立性，可根据业务发展的需要分别选择技术路线，各自演进,WCDMA网络技术演进路线,移动通信3G技术概述,无线网络是一个自干扰系统。系统的覆盖、容量、质量相互关联，相互影响。系统不仅限于提供话音业务和低速电路型数据业务，而且还要支持高速分组数据业务,而且不同业务有不同的质量要求。无线网络不需要复杂的频率复用规划，但容易产生同频干扰，也容易出现导频污染。扩容方案具有较大的差异,WCDMA与GSM无线网络规划主要区别,移动通信3G技术概述,发射功率电平,接收机灵敏度(不同业务具有不同的值，不同质量要求具有不同的值),接收机灵敏度恶化(用户连接数目的增加使得噪声电平的台升),预留给电波传播最大空间损耗(覆盖半径),灵敏度电平+系统负载+考虑其他损耗、衰落储备(50%负载对应3dB的台升，75%对应6 dB的台升),覆盖、容量、质量的相互关系：,移动通信3G技术概述,导频信号强度满足要求的情况下,不同业务覆盖能力不同各种业务的覆盖目标是建网规划的前提,目标不同基站数目相差很大下行信道功率配比对于各业务的覆盖能力影响显著,移动通信3G技术概述,软容量,移动通信3G技术概述,导频污染!附近基站信号被阻挡,远端基站信号为LOS.,WCDMA与GSM无线网络规划主要区别,移动通信3G技术概述,内 容,基本概念蜂窝移动通信技术发展回顾3G标准与技术的发展WCDMA无线网络规划设计特点我院在3G技术方面的跟踪研究,移动通信3G技术概述,集团公司海豚项目,2002年11月成立，至2003年底,由相关的8个部门、研发中心、设计院参加工作组目标：在3G预商用到来前，完成市场、业务、网络和技术等方面的准备工作试验准备：完成了现场和实验室测试所需的所有测试规范和方案业务准备：与SP成立了3G业务工作组、成立了终端论坛、定期搜集市场情报技术试验城市：上海、深圳小规模现场试验在3G发展策略研究、技术体制与技术规范的制订、网络规划优化方法、3G牌照竞标策略研究等多方面取得了一批成果.,移动通信3G技术概述,信产部外场试验网情况,时间安排：前期准备：03年10-12月工程设计及设备安装：04年1-3月底测试：04年4-8月总结：04年9月试验规模：3G试验在北京、上海、广州、重庆、成都五市进行。其中，在北京、上海建WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA试验网；在广州建设WCDMA、cdma2000试验网；在重庆、成都只建设TD-SCDMA试验网。设计单位：我院和中讯、电信研究院,移动通信3G技术概述,技术试验情况,移动通信3G技术概述,我院参与TD-SCDMA外场试验网设计:第一阶段:时间:06年初-06年10月地点:我院设计厦门试验网（个基站，个，涉及中兴和鼎桥的无线设备）第二阶段:时间:07年1月-现在地点:厦门、北京、上海、天津、广州、深圳、沈阳、秦皇岛（个左右基站，万户交换容量）,移动通信3G技术概述,集团及部分省公司的3G建设方案、专项规划、创新课题,集团公司3G建设总体方案北京、广东、浙江、江苏、辽宁、福建等省公司3G建设方案、规划北京2008年奥运会移动通信网设计项目.WCDMATD-SCDMA无线网络规划原则与方法3G业务模型研究3G对传输网的影响3G频率需求研究3G多系统干扰的工程协调完成并上报集团公司TD-SCDMA技术创新课题研究36项,
