移动通信网课件

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1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本

2、样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,4G,移动通信系统,4G 移动通信系统,1,4G,是下一代的移动蜂窝系统，大约在,2019,年投入使用,4G,的,12,个部分,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,升级限定,无线,新的网络,新的空中接口,技术趋势,费用的降低,更高的数据速率,用户服务,覆盖,空间,服务提供者,无线网络,4G 是下一代的移动蜂窝系统，大约在 2019年投入使用基本,2,是在,1G、2G、,和,3G,基础上发展起来的,是与,2G,和,3G,共存的（目前：2.5,G,代表：,GPRS、Edge）,传输速率较3,G,提高10倍、成本降低10倍（2019年）,基本概念-,4G,的直观描述图,数据速率,覆盖面积,移动性,宏小区,高的移动性,微小区,有限的移动性,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的直观描述图数据速率覆盖面积 宏小区微,3,2,代（,GSM),的主要指标参数（传输速率）,:,9.6kbps-14.4kbps,可移动（任意速度）；仅有语音通信；,2.5,代,(GPRS),的主要指标参数（传输速率）,:,最大用户数据率：,21.4kbps,采用,GMSK,一种调制方式,(2.75,代,-Edge,）,3,代的主要指标参数（传输速率）：,144kbps,快速移动状态；,384kbps,人行道步行；,2Mbps,室内不动。,2,代、,2.5,代、,3,代的主要区别：,2代（GSM)的主要指标参

5、数（传输速率）:2代、2.5代、,4,4G,系统应具有更高的数据率、更好的业务 质量（,QoS,）、,更高的频谱利用率、更高的 安全性、更高的智能性、更高的传输质量、更高的灵活性；,4,G,系统应能支持非对称性业务，并能支持多种业务；,4,G,系统应体现移动与无线接入网和,IP,网络不断融合的发展趋势，因此,4,G,系统应当是一个全,IP,的网络。,4G,系统技术目标和特点 （1）,4G系统应具有更高的数据率、更好的业务 质量（QoS）、更,5,4G,系统的容量,4G,系统的容量至少为,3,G,系统的,10,倍,4,G,系统的频谱效率应当为,3,G,系统的,5,到,10,倍,4,G,系统目标速

6、率为：,高速移动用户（250,km/h），,数据速率为2,Mbps;,中速移动用户（60,km/h），,数据速率为20,Mbps;,低速移动用户（室内或步行者），数据速率为100,Mbps,具有不同速率间的自动切换能力,以保证通信质量.,4,G,系统的具体技术目标和特点（2）,4G系统的容量4G系统的具体技术目标和特点（2）,6,4,G,系统是一个无缝网,4,G,系统应能实现全球范围内多个移动网络和无线网络间的无缝漫游，应能实现与无线,LAN,的无缝连接。并实现高速移动中系统间切换和网络互联.,4,G,的无缝特性，包含系统、业务和覆盖等多方面的无缝性,4,G,系统应当是一个综合系统，蜂窝部分提

7、供广域移动性，而,WLAN,提供热点地区的高速业务，同时也应当包含家庭和办公室的个人,LAN.,4,G,系统的具体技术目标和特点（3）,4G系统是一个无缝网4G系统的具体技术目标和特点（3,7,4G,系统是一个基于,IP,的网络,4,G,应当是一个基于,IP,的移动网络，可以采用多种无线接入方式，比如,IEEE 802.11,WCDMA,Bluetooth,HyperLAN,等。全,IP,的核心网可以与无线接入方式独立地发展。,4,G,系统将会采用,Ipv6,。,Ipv6,将能在,IP,网络上实现话音和多媒体业务。（山东大学已建成,Ipv6,实验网）,4,G,系统将能实现不同,QoS,的业务,

8、4,G,系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。能提供用户定义的个性化服务,按服务级别收费.,4,G,系统的具体技术目标和特点（4）,4G系统是一个基于IP的网络4G系统的具体技术目标和特点,8,无线接入方式与多址方案,OFDM,正交频分复用技术,是4,G,系统最为合适的多址方案,OFDM,也是将来4,G,系统最有可能采用的多址方式。(其它观点：,MIMO+CDMA),OFDM,技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供比目前无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4,G,无线网提供更好的方案,OFDM,的主要优

9、点：各个信号间不会相互干扰；对多径衰落和多普勒频移不敏感；用户间和相邻小区间无干扰；可实现低成本的单波段接收机等。,OFDM,的主要缺点:功率效率不高（,PAPR,峰值平均功率比,Peak to Average Power Ratio,)、,及频偏问题。,日本,NTTDoCoMo,提出的4,G,移动系统方案的无线接入方式为：,VSF-OFCDM。VSF,表示可变扩频因子,，,而,OFCDM,则表示正交频分与码分复用,。,4,G,系统的关键技术 （1）,无线接入方式与多址方案4G系统的关键技术 （1）,9,调制与编码,4,G,系统将会采用多载波调制（,MCM）,技术,MC-CDMA,或,OFDM

10、-TDMA,并考虑功率与自适应调制的平衡.,MC-CDMA,采用,QPSK,调制，而,OFDM-TDMA,采用高电平调制，如,M-QAM,，需要采用自适应调制，按照实际测量的参数来确定,QAM,的电平数和符号速率。,4,G,移动通信系统将采用更高级的信道编码方案，如,Turbo,码、级连码和,LDPC,等，从而在极低的,Eb/N0,下保证足够的性能。,NTTDoCoMo,的4,G,实验系统信道编码采用,TURBO,码。,4,G,系统的关键技术 （2）,调制与编码4G系统的关键技术 （2）,10,无线链路增强技术,分集技术，如通过空间分集、时间分集（信道编码）、频率分集和极化分集等方法来获得最好

11、的分集性能；,多天线技术，如采用,2,或,4,天线来实现发射分集，或者采用多输入多输出（,MIMO,）,技术来实现发射和接收分集。（实现的考虑：共用天线的可能性）,4,G,系统的关键技术 （3）,无线链路增强技术4G系统的关键技术 （3）,11,高效的频谱使用方案,提高频谱效率的方法是将要使用3,GHz,以上的频段，由于可以使用的带宽更宽，因此将具有更高的传输容量。,3,G,系统的频谱效率只有2,bps/Hz，,而4,G,系统的频谱效率应达到5,bps/Hz。,信道分配：主要为分组信道分配、自适应信道分配。分组信道是将信道分组分配给每个及户,可使由于失真及各信道能量的不均衡和频偏所造成的用户间

12、的干扰最小.,4,G,系统的关键技术 （4）,高效的频谱使用方案4G系统的关键技术 （4）,12,基于,IP,的核心网,移动,IP,技术是真正实现,“,任何时间、任何地方、与任何人进行任何业务通信,”,的全球个人通信的关键基础技术，代表着通信技术发展的未来方向。,3,G,系统不是基于,IP,的，如,CDMA2000,基于,ANSI-41,，,而,WCDMA,基于,GSM-MAP,。,4G,系统应当是一个全,IP,的网络。实现不同网络间的无缝互连；全,IP,也是一种低成本的集成目前网络的方法。,4,G,系统的核心网是一个基于全,IP,的网络，独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的,IP,业

13、务；能同已有的核心网和,PSTN,共存。,4,G,系统的关键技术 （5）,基于IP的核心网4G系统的关键技术 （5）,13,软件无线电（,SDR）,技术,将硬件作为其通用的基本平台，把尽可能多的无线及个人通信的功能通过可编程软件来实现，使其成为一种多工作频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统。它是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。,软件无线电技术将会在,4,G,系统得到应用。软件无线电使得系统具有灵活性和适应性，能够适应不同的网络和空中接口。软件无线电技术能支持采用不同空中接口的多模式手机和基站，能实现各种应用的可变,QoS,。,软件无线电技术有助于不同标准和系统的融合。,4,

14、G,系统的关键技术 （6）,软件无线电（SDR）技术4G系统的关键技术 （6）,14,软件无线电（,SDR）,技术,采用软件无线电实现的基站可同时为多个网络服务；当终端移动时，可重新配置，如当移动终端移动到一个采用不同标准的移动系统中时，终端可按照该系统的标准重新自动配置该终端，从而该终端可获得服务。,采用软件无线电技术实现的移动终端或,BS,将采用模块化的结构，主要由天线模块、,LNA,模块、功率放大器模块、,ADCDAC,模块、,DSP,模块和多媒体模块等组成。软件无线电中,RF,和基带器件都应当是可编程的。,4,G,系统的关键技术 （7）,软件无线电（SDR）技术4G系统的关键技术 （7

15、）,15,高性能的接收机,各种新型的接收机，如：,Turbo,码接收机等,4,G,系统对接收机提出特别高的要求，要在5,MHz,的带宽上传输20,Mbps,的数据，所需要的,SNR,为12,dB。,智能天线与,MIMO,技术,智能天线和,MIMO,技术可以降低多址干扰，实现空间分集，因此将会在,4,G,系统中得到应用。基站对各个用户可形成一个定向波束，因此既可降低来自小区内其它用户的多址干扰，也可降低对基站发射功率的要求。,4,G,系统的关键技术 （8）,高性能的接收机4G系统的关键技术 （8）,16,多用户检测技术,多用户检测器可以提高系统的容量，将会在,4,G,系统的基站和终端中得到应用。

16、,提出各种性能好、算法简单的多用户检测器算法。,4,G,系统的关键技术 （9）,多用户检测技术4G系统的关键技术 （9）,17,目前基于,LTE,的,4G,标准有两个，分别为,LTE FDD,和,LTE TDD,（国内习惯于将,LTE TDD,称为,TD-LTE,）。,TD-LTE,和,FDD-LTE,都是分时长期演进技术，但是,TD-LTE,是,TDD,版本的长期演进技术，被称为时分双工技术，而,FDD-LTE,也是长期演进技术，不同的是，,FDD-LTE,采用的是分频模式。,在速度方面，,TD-LTE,的下行速率和上行速率分别为,100Mbps,和,50Mbps,，而,FDD-LTE,的下行速率和上行速率分别为,150Mbps,和,40Mbps,，在速度上两者相差不大。,4G,的技术标准,目前基于LTE的4G标准有两个，分别为LTE FDD和,18,一、,TD-LTE,省资源，,FDD,速度快,为了建立起上行和下行的通道，,FDD,通过频率来分割，在两个对称频率上，一个管下载，一个管上传。就好像是双车道，两个方向的汽车互不干扰，畅通无阻。表现在你的手机上，就是速度很快的感觉。,TD