第三代移动通信概论姚老师

1、清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍第三代移动通信概论第三代移动通信概论姚彦教授姚彦教授清华大学微波与数字通信国家重点实验室清华大学微波与数字通信国家重点实验室20032003年年3 3月月清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍目目 录录第一讲第一讲 绪言绪言 1-21-2第二讲第二讲 IMT2000IMT2000系统介绍系统介绍 1-261-26第三讲第三讲 3G-RTT3G-RTT技术技术 1-511-51第四讲第四讲 第三代移动通信发展展望第三代移动通信发展展望 1-761-76清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪

2、言第三代移动通信介绍第一讲第一讲绪言绪言清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍发展趋势及市场预测发展趋势及市场预测清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍 2020世纪世纪 2121世纪世纪 业务方式业务方式以音频为主的单媒体以音频为主的单媒体以视频为主的多媒体以视频为主的多媒体 干线传输干线传输微波微波光纤光纤 用户传输用户传输有线有线无线无线 复接方式复接方式PDHPDHSDHSDH 交换模式交换模式STMSTMATMATM，IPIP 网络方式网络方式三网鼎立三网鼎立三网融合三网融合清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言

3、第三代移动通信介绍通信网基本框架的变革通信网基本框架的变革 20 20世纪通信网的基本框架世纪通信网的基本框架中继线中继线无线为主（微波、卫星）无线为主（微波、卫星） 天上天上包括部分有线（电缆）包括部分有线（电缆）用户线用户线有线为主（市话电缆）有线为主（市话电缆） 地下地下包括部分无线（无线电话）包括部分无线（无线电话） 2121世纪通信网的基本框架世纪通信网的基本框架中继线中继线有线为主（光缆）有线为主（光缆） 地下地下包括部分无线（微波、卫星）包括部分无线（微波、卫星）用户线用户线无线为主无线为主 天上天上 包括部分有线包括部分有线清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三

4、代移动通信介绍面向面向2121世纪通信的两大平台世纪通信的两大平台 光纤通信平台：光纤通信平台： 无线通信平台：无线通信平台： 超大容量、超长距离超大容量、超长距离 宽带、移动宽带、移动 IP over ?IP over ?清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍全球移动通信市场的预测全球移动通信市场的预测 清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍全球移动通信设备投资的预测全球移动通信设备投资的预测 清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍我国移动通信用户数统计与预测我国移动通信用户数统计与预测清华大学微波与数

5、字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍我国电信行业的统计数据我国电信行业的统计数据指标名称（单位）指标名称（单位）20022002年年6 6月累计月累计 本年累计新增（前半年）本年累计新增（前半年）固定电话用户固定电话用户（万户）（万户）19,90019,9001,9901,990移动电话用户移动电话用户（万户）（万户）17,60017,6003,1353,135电话普及率电话普及率（部（部/ /百人）百人）30.230.2/ /移动电话普及率移动电话普及率（部（部/ /百人）百人）13.6813.68/ /清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍我国

6、移动通信市场的规模我国移动通信市场的规模随着移动通信网络的质量和服务水平不断提高、新业务种类不随着移动通信网络的质量和服务水平不断提高、新业务种类不断推出，以及手机入网费取消，刺激了断推出，以及手机入网费取消，刺激了GSMGSM网移动用户的大幅度网移动用户的大幅度增加。增加。截止到截止到20022002年年6 6月，中国大陆的移动电话用户已达月，中国大陆的移动电话用户已达1.761.76亿，预计亿，预计到年底达到到年底达到2 2亿移动用户，成为世界最大移动用户市场。亿移动用户，成为世界最大移动用户市场。美国美国Strategis GroupStrategis Group公司的调查指出：大陆公司

7、的调查指出：大陆20012001年底移动电话年底移动电话的用户数量只占人口的的用户数量只占人口的10%10%左右，到左右，到20022002年中达到年中达到14%14%左右，相左右，相比起欧洲比起欧洲606070%70%，台湾超过，台湾超过100%100%的覆盖率，大陆的移动通信市的覆盖率，大陆的移动通信市场有巨大的增长潜力。场有巨大的增长潜力。 清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍关于无线传播信道关于无线传播信道清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍 无线传播信道的指标无线传播信道的指标 传播衰减传播衰减衰减的平均值衰减的平均值衰

8、减的最大值衰减的最大值衰减的统计特性衰减的统计特性 传播延时传播延时延时的平均值延时的平均值延时的最大值延时的最大值延时的统计特性延时的统计特性 延时扩展延时扩展 对信道色散效应的描述对信道色散效应的描述 多普勒扩展多普勒扩展 对信道时变效应的描述对信道时变效应的描述 干扰干扰 干扰的性质干扰的性质 干扰的强度干扰的强度清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍 无线传播信道的分类无线传播信道的分类 理想无线信道？非理想无线信道？理想无线信道？非理想无线信道？理想：无阻挡、无衰落、无时变、无干扰，自由空间传播。理想：无阻挡、无衰落、无时变、无干扰，自由空间传播。 固定

9、无线信道？移动无线信道？固定无线信道？移动无线信道？ 视距无线信道？非视距无线信道？视距无线信道？非视距无线信道？视距，如：地面视距、卫星。视距，如：地面视距、卫星。非视距，如：地面绕射、对流层散射、电离层折射。非视距，如：地面绕射、对流层散射、电离层折射。 有干扰无线信道？无干扰无线信道？有干扰无线信道？无干扰无线信道？干扰，如：系统内部的干扰、系统外部的非敌意干扰、敌意干扰。干扰，如：系统内部的干扰、系统外部的非敌意干扰、敌意干扰。清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍 无线传播信道的模型无线传播信道的模型 信道响应为信道响应为h(h( , t), t) ，可

10、以表示色散和时变，可以表示色散和时变 假设：线性信道、加性干扰假设：线性信道、加性干扰h (h ( , t), t) s(t)s(t)r(t)r(t)n(t)n(t)清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍移动信道的特点移动信道的特点 移动无线传播面临的是随时变化的、复杂的环境。移动无线传播面临的是随时变化的、复杂的环境。 首先，传播环境十分复杂，传播机理多种多样。几乎包括了电波首先，传播环境十分复杂，传播机理多种多样。几乎包括了电波传播的所有过程，如：直射、绕射、反射、散射。传播的所有过程，如：直射、绕射、反射、散射。 其次，由于用户台的移动性，传播参数随时变化，

11、引起接收场强其次，由于用户台的移动性，传播参数随时变化，引起接收场强的快速波动。的快速波动。 为此，提出大尺度传播模型和小尺度传播模型。为此，提出大尺度传播模型和小尺度传播模型。清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍二种传播模型：大尺度模型和小尺度模型二种传播模型：大尺度模型和小尺度模型清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍 大尺度路径损耗传播模型大尺度路径损耗传播模型描述发射机和接收机之间长距离上平均场强的变化，描述发射机和接收机之间长距离上平均场强的变化，用于预测平均场强并估计无线覆盖范围。用于预测平均场强并估计无线覆盖范围。 小

12、尺度多径衰落传播模型小尺度多径衰落传播模型描述移动台在极小范围内移动时，短距离或短时间描述移动台在极小范围内移动时，短距离或短时间上接收场强的快速变化，用于确定移动通信系统应上接收场强的快速变化，用于确定移动通信系统应该采取的技术措施。该采取的技术措施。二种传播模型（续）二种传播模型（续）清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍对数距离路径衰减规律对数距离路径衰减规律根据理论和测试结果，无论室内还是室外信道，平均接收信号功根据理论和测试结果，无论室内还是室外信道，平均接收信号功率随距离的对数衰减，其路径损耗指数如下表所示：率随距离的对数衰减，其路径损耗指数如下表所示

13、：清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍0)(cmT0)( fcfmcTf1)(0;21*0;212121);();(21);,()(ttCCttctcEtdeffjCC2)()(多径扩散和相干带宽多径扩散和相干带宽清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍0t)( tCdcBt1)(t0)(CSdBct)(0*0);();(21);()(ffCCttfCtfCEtfttdetStjCC2)()(多普勒扩散和相干时间多普勒扩散和相干时间清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍基于多径时延扩散基于多径时延扩散 平

14、衰落平衰落 频率选择性衰落频率选择性衰落基于多普勒扩散基于多普勒扩散衰落信道的分类衰落信道的分类 多普勒频移大多普勒频移大 相干时间相干时间 符号周期符号周期 信道变化慢于基带信号的变化信道变化慢于基带信号的变化 快衰落快衰落 慢衰落慢衰落 信号带宽信号带宽 相干带宽相干带宽 时延扩散时延扩散 相干带宽相干带宽 时延扩散时延扩散 符号周期符号周期清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍大尺度模型：室外模型大尺度模型：室外模型 适用频率范围：适用频率范围：4040MHz-10GHzMHz-10GHz。 不同种类地形的点对点系统。不同种类地形的点对点系统。 利用路径几何

15、学及对流层绕射性利用路径几何学及对流层绕射性，预测大尺度中值传播损耗。，预测大尺度中值传播损耗。 有计算机程序，根据输入的路径有计算机程序，根据输入的路径参数，进行点对点预测或区域预参数，进行点对点预测或区域预测。测。 缺点：不能提供对环境因素的修缺点：不能提供对环境因素的修正，没有考虑多径效应。正，没有考虑多径效应。 描述不规则地形场强预测的计算描述不规则地形场强预测的计算机仿真器。机仿真器。 已被联合无线电委员会用于进行已被联合无线电委员会用于进行有效移动无线覆盖区的研究。有效移动无线覆盖区的研究。 主要用于大尺度路径损耗的预测主要用于大尺度路径损耗的预测。 缺点：不能精确预测由于树叶、缺

16、点：不能精确预测由于树叶、建筑物、其它人造结构引起的传建筑物、其它人造结构引起的传播效应，不能计算除地面反射以播效应，不能计算除地面反射以外的多径传播。外的多径传播。 Longley-RiceLongley-Rice模型模型 DurkinDurkin模型模型清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍大尺度模型：室外模型（续）大尺度模型：室外模型（续） 适用频率范围适用频率范围150150MHz-3GHzMHz-3GHz， 距离距离1 1100100kmkm，天线高度天线高度303010001000m m。 预测城区信号时使用最广泛的预测城区信号时使用最广泛的模型，在日

17、本已经成为系统规模型，在日本已经成为系统规划的标准。划的标准。 开发了一套在特定条件下自由开发了一套在特定条件下自由空间中值损耗的曲线。空间中值损耗的曲线。 缺点：对城区和郊区的快速变缺点：对城区和郊区的快速变化反应较慢，和实际情况偏差化反应较慢，和实际情况偏差约约10101414dBdB。 OkumuraOkumura模型模型清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍大尺度模型：室外模型（续）大尺度模型：室外模型（续） 适用频率范围适用频率范围150150MHz -1.5GHzMHz -1.5GHz 根据根据OkumuraOkumura曲线图所作的经验公曲线图所作的

18、经验公式，以市区传播损耗为标准，并式，以市区传播损耗为标准，并对其它地区进行修正。对其它地区进行修正。 市区路径损耗的标准公式。在市区路径损耗的标准公式。在1 1kmkm以上的情况下，预测结果和以上的情况下，预测结果和OkumuraOkumura模型非常接近。模型非常接近。 缺点：适用于大区制移动系统，缺点：适用于大区制移动系统，不适用于小区半径为不适用于小区半径为1 1kmkm的个人通的个人通信系统。信系统。 其它模型其它模型 HataHata模型模型 HataHata模型的模型的PCSPCS扩展扩展 WalfishBertoniWalfishBertoni模型模型 宽带宽带PCSPCS微蜂

19、窝模型微蜂窝模型清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍大尺度模型：室内模型大尺度模型：室内模型 室内传播特点：覆盖距离更室内传播特点：覆盖距离更小，环境变化更大。小，环境变化更大。 受到影响的因素很多，如：受到影响的因素很多，如：门窗是开还是关？天线放置门窗是开还是关？天线放置的位置？人员的分布情况？的位置？人员的分布情况？ 室内信道可以分为视距（室内信道可以分为视距（LOSLOS）和阻挡（和阻挡（OBSOBS）两种。两种。 同楼层的分隔损耗同楼层的分隔损耗 给出不同频段、不同材料不同给出不同频段、不同材料不同分隔方式的损耗值。如：混凝分隔方式的损耗值。如：混凝土

20、墙在土墙在1300MHz1300MHz的损耗为的损耗为8 815dB15dB。 楼层间的分隔损耗楼层间的分隔损耗 和建筑物的材料、类型、层数和建筑物的材料、类型、层数、窗户及频段有关。一层的衰、窗户及频段有关。一层的衰减要大，而五、六层以上的衰减要大，而五、六层以上的衰减很小。减很小。 一般说明一般说明 分隔损耗分隔损耗清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍 小尺度模型小尺度模型 小尺度传播的主要效应：小尺度传播的主要效应： 多径信道的冲激响应模型：多径信道的冲激响应模型：),()()(thtxty 信号强度的快速变化信号强度的快速变化 时变引起的多普勒频移时变引

21、起的多普勒频移 多径引起的延时扩展多径引起的延时扩展 移动信道可以看成线性时移动信道可以看成线性时变信道，输入变信道，输入x(t)x(t)和输出和输出y(t)y(t)存在以下关系存在以下关系清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍 小尺度模型（续）小尺度模型（续） 移动多径信道的参数：延时扩展及相干带宽，描述色散移动多径信道的参数：延时扩展及相干带宽，描述色散 延时扩展的典型值如下表所示延时扩展的典型值如下表所示 相干带宽估算：相干带宽估算：51501ccBB或，清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍 小尺度模型（续）小尺度模型（续）

22、移动多径信道的参数：多普勒扩展及相干时间，描述时变移动多径信道的参数：多普勒扩展及相干时间，描述时变 多普勒频移计算：多普勒频移计算： 相干时间计算：相干时间计算： 对于高速行驶的车辆，只要传输速率大于几百对于高速行驶的车辆，只要传输速率大于几百bits/sbits/s，多普多普勒效应就可以忽略，信道就成为慢衰落信道。勒效应就可以忽略，信道就成为慢衰落信道。 /vfmmcmcmcfTfTfT423. 0169,1或，或 移动多径信道的参数：多普勒扩展及相干时间，描述时变移动多径信道的参数：多普勒扩展及相干时间，描述时变清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍关于多址

23、接入技术关于多址接入技术清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍多址传输模型多址传输模型(1)(1) 共有共有N N个地址，第个地址，第k k个地址发送的信号为：个地址发送的信号为： 其中其中s skjkj(t)(t)为为k kj j的信号，的信号，a akjkj =1 =1或或0 0k k多址信道多址信道s sk k(t)(t)r rk k(t)(t)Nkjjkjkjktsats1)()(清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍多址传输模型多址传输模型(2)(2) 第第k k个地址接收的信号为：个地址接收的信号为： 其中其中L Liki

24、k为为i ik k的传输系数，的传输系数，n nk k(t)(t)为为k k的接收机噪声。的接收机噪声。 说明：说明：NiNjkijijikktntsaLtr11)()()(清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍多址传输模型多址传输模型(3)(3) 要实现多址通信，必需在要实现多址通信，必需在k k站分离出其它各站送给它的信号：站分离出其它各站送给它的信号：r rk k(t)(t)M M1k1k( ( ) )M M2k2k( ( ) )M MNkNk( ( ) )s s1k1k(t)(t)s s2k2k(t)(t)s sNkNk(t)(t)清华大学微波与数字通信技

25、术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍多址传输模型多址传输模型(4)(4) 图中图中M Mnknk( ( ) )是对是对r(t)r(t)进行某种运算的算符，在不考虑噪声的情进行某种运算的算符，在不考虑噪声的情况下：况下： 多址传输的主要问题是选择合适的波形集多址传输的主要问题是选择合适的波形集s sijij(t)(t)和相应的算和相应的算符集符集 M Mnknk( ( ) )，以满足正交分割的要求。以满足正交分割的要求。kjnikjnitstsMnkijnk, 0,),()(清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍信号分割技术信号分割技术 信号的分割信号的分割

26、正交正交 FDMAFDMA TDMATDMA SDMASDMA非正交非正交 CDMACDMA清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍频分多址原理频分多址原理 这是频率域上的正交分割。信号集采用在频谱上互不重叠载这是频率域上的正交分割。信号集采用在频谱上互不重叠载频，算符集采用不同载频的带通滤波器。频，算符集采用不同载频的带通滤波器。Sij(f)f1f2f3f4f5f6f5Mnk()ff清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍频分多址原理（续）频分多址原理（续） 这时，这时，n nk k的选址输出为：的选址输出为： tntMtsaLtrMk

27、jniokjnitststMtntMtstMaLtrtMtrMknknknknkknknkijnkknkNiNjijijnkijikknkknk或,11清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍信道配置信道配置 FDMA/FDDFDMA/FDD、TDDTDD信道配置图信道配置图代码代码时间时间频率频率信道信道1 1信道信道2 2信道信道3 3信道信道n n清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍时分多址原理时分多址原理 这是时间域上的正交分割。信号集按不同的时隙进行分割，这是时间域上的正交分割。信号集按不同的时隙进行分割，并让各个地址的信号

28、在时间上互不重叠。算符集采用相应并让各个地址的信号在时间上互不重叠。算符集采用相应时隙的选择开关。时隙的选择开关。t t1 1t t2 2t t3 3t t4 4t t5 5t t4 4t tt ts sijij(t)(t)M Mnknk( ( ) )清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍时分多址原理（续）时分多址原理（续） 这时，这时，n nk k的选址输出为的选址输出为： tntMtsaLtrMkjniokjnitststMtntMtstMaLtrtMtrMknknknknkknknkijnkknkNiNjijijnkijikknkknk或,11清华大学微波与

29、数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍帧结构帧结构TDMATDMA帧帧头比特头比特信息信息尾比特尾比特时隙时隙1 1时隙时隙2 2时隙时隙3 3时隙时隙n n尾比特尾比特同步比特同步比特信息数据信息数据保护比特保护比特清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍信道配置信道配置 TDMA/TDD、FDD 信道配置图信道配置图代码代码时隙时隙时间时间频率频率信道信道N N信道信道1 1信道信道2 2信道信道3 3清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍码分多址原理码分多址原理 这是子码域上的正交分割。信号集采用互相正交的地址码序

30、这是子码域上的正交分割。信号集采用互相正交的地址码序列，算符集采用地址码相关器。列，算符集采用地址码相关器。i i1 1i i2 2i iN NC Ci1i1(t)(t)C Ci2i2(t)(t)C CiNiN(t)(t)i i地址发地址发i ij j地址收地址收C Cijij(t)(t)清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍码分多址原理（续）码分多址原理（续） 令发送信号为：令发送信号为： n nc c(t)(t)为一组和地址码性质相近的序列。为一组和地址码性质相近的序列。kjnitnkjnitCtCtCtItCtItScnkijijijijijij或并有：为地

31、址码序列为信息序列，其中,),(, 1)()()()(),()()(清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍码分多址原理（续）码分多址原理（续） 这时这时n nk k的选址输出为：的选址输出为：为热噪声。为码型噪声，其中)()()()()()()()()()()()()(11tntntntntIaLtntCtCtItCaLtrtCtrMkckcnknknkknkNiNjijijijnkijikknkknk清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍码分多址原理（续）码分多址原理（续） 关于码型噪声的讨论。在忽略关于码型噪声的讨论。在忽略L L

32、ikik,a,aijij,I,Iijij(t)(t)各项的情况下，各项的情况下，码型噪声取决于：码型噪声取决于：这实际上是全部地址码互相关之和。这实际上是全部地址码互相关之和。 如果：如果：n nc c(t)=0(t)=0，地址码理想正交，属于正交分割；地址码理想正交，属于正交分割；如果：如果：n nc c(t)(t) 0 0，地址码非正交，属于非正交分割。地址码非正交，属于非正交分割。 码分多址的首要问题是选择尽量好的正交码组。码分多址的首要问题是选择尽量好的正交码组。 NniiNkjjnkijctCtCtn11)()()(清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍

33、码分多址信道配置码分多址信道配置 DS-CDMADS-CDMA信道配置图信道配置图频率频率时间时间代码代码C C1 1C C2 2C CN N清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍空分多址原理空分多址原理 空分多址方法之一：蜂窝划分空分多址方法之一：蜂窝划分 空分多址方法之二：扇区划分空分多址方法之二：扇区划分A AB BC CD DE EF FG GH HI IA AB BC CD DE EF FG GH H清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍利用天线实现空分多址利用天线实现空分多址 控制用户的空间辐射能量；控制用户的空间辐射能量

34、； 使用定向波束天线服务于不同用户；使用定向波束天线服务于不同用户； 扇形天线是一种基本方式；扇形天线是一种基本方式； 自适应天线，效果更好；自适应天线，效果更好； 最适合和最适合和TDMATDMA及及CDMACDMA系统结合。系统结合。清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第1讲绪言第三代移动通信介绍混合多址混合多址 混合频分混合频分/ /码分多址（码分多址（F/CDMAF/CDMA） 混合直扩混合直扩/ /跳频码分多址（跳频码分多址（DS/FH-CDMADS/FH-CDMA） 混合直扩混合直扩/ /时分多址（时分多址（DS/TDMADS/TDMA） 混合跳频混合跳频/ /时分多址（时分多

35、址（FH/TDMAFH/TDMA）清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍第二讲IMT-2000系统介绍清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍IMT-2000IMT-2000发展概况发展概况清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍标准制订时间表标准制订时间表 1985199419851994年明确概念和目标，提出年明确概念和目标，提出FPLMTSFPLMTS 1987199419871994年确定基本原则年确定基本原则 199019981990199

36、8年制订框架和要求，年制订框架和要求，19961996年正式更名为年正式更名为IMT2000IMT2000 1992199819921998年确定评估方法和程序年确定评估方法和程序 19981998年年6 6月月3030日前征集日前征集IMT2000-RTTIMT2000-RTT技术方案技术方案 19981998年年7 7月月19991999年年3 3月评选确定方案和基本参数月评选确定方案和基本参数 19981998年年1010月月19991999年年1212月制订出最后的技术规范月制订出最后的技术规范 经过经过R99,R4,R5R99,R4,R5清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲

37、IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍系统的目标系统的目标多媒体能力多媒体能力个人化使用个人化使用智能化功能智能化功能多速率和高级业务多速率和高级业务(2Mb/s)(2Mb/s)固定网的质量固定网的质量更简单的蜂窝结构更简单的蜂窝结构容易进行信道规划和管理容易进行信道规划和管理大容量大容量:60:60路话路话/ /小区小区/MHz/MHz低的发射功率低的发射功率室外室外300mw,300mw,室内室内20mW20mW清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍系统的基本特征系统的基本特征 全球范围的高度兼容性和漫游全球范围的高度兼容性和漫游 多元

38、化终端应用多元化终端应用 提供高速数据等业务提供高速数据等业务 平滑过渡和演进平滑过渡和演进清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍业务的最低性能业务的最低性能应用环境应用环境实时传输（固定延迟）实时传输（固定延迟）非实时（可变延迟）非实时（可变延迟）峰值速率峰值速率BER/BER/最大时延最大时延峰值速率峰值速率BER/BER/最大时延最大时延卫星卫星1000kmph1000kmph 9.6kbps9.6kbpsBERBER1010-3-31010-7-7时延时延400ms=9.6kbps=9.6kbpsBERBER1010-5-51010-8

39、-8时延时延1300ms1300ms农村农村500kmph500kmph 144kbps144kbps最好最好384kbps384kbpsBERBER1010-3-31010-7-7时延时延20300ms20300ms 144kbps144kbps最好最好384kbps384kbpsBERBER1010-5-51010-8-8时延时延150ms150ms城市城市/ /郊区郊区130kmph130kmph 384bps384bps最好最好512kbps512kbpsBERBER1010-3-31010-7-7时延时延20300ms20300ms 384bps384bps最好最好512kbps51

40、2kbpsBERBER1010-5-51010-8-8时延时延150ms150ms室内室内/ /小范围小范围室外室外10kmph10kmph 2Mbps2MbpsBERBER1010-3-31010-7-7时延时延20300ms20300ms 2Mbps2MbpsBERBER1010-5-51010-8-8时延时延150ms150ms清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍工作频率和传输速率工作频率和传输速率 频率频率18852025MHz18852025MHz上行上行21102200MHz21102200MHz下行下行 最高传输速率最高传输速率

41、高速运动：高速运动：144kb/s144kb/s步行速度：步行速度：384kb/s384kb/s室内环境：室内环境：2Mb/s2Mb/s清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍无线接口标准无线接口标准 CDMA TDMA CDMA TDMA FDMAFDMAIMT-DSIMT-DS对应于对应于WCDMAWCDMAIMT-MCIMT-MC对应于对应于cdma2000cdma2000 IMT-TDIMT-TD对应于对应于TD-SCDMATD-SCDMA，UTRA TDDUTRA TDDIMT-SCIMT-SC对应于对应于UWC-136UWC-136I

42、MT-FTIMT-FT对应于对应于DECTDECT清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍当前当前IMT-2000IMT-2000无线接口状况无线接口状况无线接口无线接口IMT-2000 CDMA DSIMT-2000 CDMA DS(IMT-DS)(IMT-DS)WCDMAWCDMAIMT-2000 CDMA MCIMT-2000 CDMA MC(IMT-MC)(IMT-MC)cdma2000cdma2000IMT-2000 CDMA TDDIMT-2000 CDMA TDD(IMT-TD)(IMT-TD)TD-SCDMATD-SCDMAUTR

43、A TDDUTRA TDDIMT-2000 TDMA SCIMT-2000 TDMA SC(IMT-TD)(IMT-TD)UWC-136UWC-136IMT-2000 TDMA FTIMT-2000 TDMA FT(IMT-FT)(IMT-FT)DECTDECT核心网核心网GSM MAPGSM MAPANSI-41ANSI-41清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍系统组成示意图系统组成示意图核心网核心网 无线接口无线接口IS-41IS-41核心网核心网(CDMA(CDMA网络网络) )cdma2000cdma2000NNINNIGSMGSM核

44、心网核心网 W-CDMA W-CDMA TD-CDMA/TD-CDMA/TD-SCDMATD-SCDMAUWC-136UWC-136DECTDECT清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍伙伴项目计划伙伴项目计划3GPP3GPP和和3GPP23GPP2 3GPP(3G Partnership Project)3GPP(3G Partnership Project)由欧洲的由欧洲的ETSIETSI、日本、日本ARIBARIB、TTCTTC、韩国、韩国TTATTA、美国的、美国的T1T1和中国和中国CWTSCWTS六个标准化组织组成。宗旨是制定以六个

45、标准化组织组成。宗旨是制定以GSMGSM为核心网，为核心网，WCDMAWCDMA和和CDMA TDD(TD-SCDMACDMA TDD(TD-SCDMA和和UTRA TDDUTRA TDD融合技术融合技术) )为无线接为无线接口的标准。口的标准。 3GPP23GPP2由美国的由美国的ANSIANSI（TIATIA）、日本）、日本ARIBARIB、TTCTTC、韩国、韩国TTATTA和中国和中国CWTSCWTS五个标准化组织组成。宗旨是制定以五个标准化组织组成。宗旨是制定以ANSI/IS-41ANSI/IS-41为核心为核心网，网，cdma2000cdma2000为无线接口的标准。为无线接口的标

46、准。清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍标准化格局标准化格局ITU-TITU-TWP 3/11 +WP 3/11 +IMT-2000IMT-2000ITUITU亚太亚太3GPP3GPP3GPP23GPP2ETSIETSISMGSMGARIBARIBTTCTTCTTATTA欧洲欧洲北美北美ITU-RITU-RWP 8FWP 8FCWTSCWTST1P1T1P1TIATIA清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍3GPP3GPP：第一阶段系统结构：第一阶段系统结构归属位置归属位置寄存器寄存器移动应用

47、移动应用部分部分A APSTNPSTN/ /ISDNISDN网关网关移动交换中心移动交换中心来访来访移动交换中心移动交换中心 GSM GSM 基站系统基站系统InternetInternet数据网络数据网络网关网关GPRSGPRS交换网络交换网络服务服务GPRSGPRS交换网络交换网络GbGbIMT-2000IMT-2000无线接入网无线接入网Iu-CSIu-CS3G3GIu-PSIu-PSVMSCVMSC：GMSCGMSC：SGSNSGSN：GGSNGGSN：清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍3GPP3GPP标准化情况标准化情况 3GPP

48、3GPP组织完成标准化工作，支持组织完成标准化工作，支持3 3个版本个版本R99R99u每每3 3个月更新一次个月更新一次u20022002年年3 3月形成稳定的商用版本月形成稳定的商用版本R4R4u支持支持LCD TDDLCD TDD（TDTDSCDMASCDMA）R5R5u全全IPIP网络，网络，HSDPAHSDPA支持支持1010MbpsMbps传输速率传输速率清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍3GPP23GPP2标准化情况标准化情况 3GPP23GPP2组织完成标准化工作，支持组织完成标准化工作，支持3 3个版本个版本cdma200

49、0 1xcdma2000 1xu由由IS-95IS-95演进，支持演进，支持307307kbpskbps1x EV/DO1x EV/DOu采用采用HDRHDR，已经完成标准，支持已经完成标准，支持2.42.4MbpsMbps1x EV/DV1x EV/DVu正在选择方案，支持高于正在选择方案，支持高于5 5MbpsMbps速率速率清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍移动通信向移动通信向IMT2000IMT2000系统过渡系统过渡第二代第二代 第二代第二代+ + 第二代第二代+ + 第三代第三代IMT2000IMT2000北美北美欧洲欧洲IS-

50、95AIS-95AIS-95BIS-95BIS-95CIS-95Ccdma2000cdma2000GSMGSMTDMATDMAGSM+GSM+GPRS,HSCSDGPRS,HSCSDGSM+GSM+EDGEEDGEWCDMAWCDMA普通分组数据业务普通分组数据业务高速电路交换数据高速电路交换数据GSMGSM增强数据率增强数据率清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍 第三代移动通信（第三代移动通信（IMT2000IMT2000）= = 核心网络核心网络 + + 无线接入网络无线接入网络无线接入网络移动台移动台移动台基台基台基台无线网络控制器无线

51、网络控制器核心网络宽带（移动）综合业务交换中心和VLR归属位置寄存器(HLR)其它网络：PSTN，ISDN，B-ISDN，IP-Net.IUIUR清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍中国第三代移动通信中国第三代移动通信（C3GC3G）计划）计划清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍项目的主要目标项目的主要目标 根据国务院有关批示，根据国务院有关批示，98 98 年年11 11 月起科技部、信息产业部组月起科技部、信息产业部组 织了一系列论证，确定了织了一系列论证，确定了C3GC3G项目的三大目

52、标：项目的三大目标： 以实用化为目标，研制开发符合未来中国市场需求的第三代以实用化为目标，研制开发符合未来中国市场需求的第三代移动通信系统；移动通信系统； 完成符合国家利益的中国第三代移动通信体制标准化研究，完成符合国家利益的中国第三代移动通信体制标准化研究，提出一套相对完整的标准化建议；提出一套相对完整的标准化建议； 通过自主开发掌握第三代移动通信核心技术，并形成一批发通过自主开发掌握第三代移动通信核心技术，并形成一批发明专利。明专利。清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍 在广泛论证的基础上，根据未来中国市场的需求分析，确定在广泛论证的基础

53、上，根据未来中国市场的需求分析，确定 了了C3GC3G主攻的研究方向：主攻的研究方向： 3GPP WCDMA: 3GPP WCDMA: 未来未来GSMGSM的主要演进技术；的主要演进技术； 3GPP TD-SCDMA: 3GPP TD-SCDMA: 非对称非对称TDDTDD频段的利用，特别适合于高速频段的利用，特别适合于高速 数据业务数据业务 3GPP2 cdma2000: 3GPP2 cdma2000: 窄带窄带CDMACDMA的主要演进技术的主要演进技术项目的主攻体制标准项目的主攻体制标准清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍项目主要参研单

54、位项目主要参研单位经过严格评审，二十余家国内一流水平的移动通信制造企业、研究院所、高校经过严格评审，二十余家国内一流水平的移动通信制造企业、研究院所、高校参与参与C3GC3G项目的科研开发：项目的科研开发： 大唐电信大唐电信(WCDMA/CDMA2000)(WCDMA/CDMA2000) 东方通信东方通信(cdma2000/WCDMA)(cdma2000/WCDMA) 上海贝尔上海贝尔(WCDMA)(WCDMA) 首信集团首信集团(WCDMA/cdma2000)(WCDMA/cdma2000) 电信技术传输所电信技术传输所( (标准标准/ /测试）测试） 清华大学清华大学(WCDMA)(WCD

55、MA) 北京邮电大学北京邮电大学(WCDMA)(WCDMA) 中兴通信中兴通信(WCDMA)(WCDMA) 电信科学技术研究院电信科学技术研究院(TD-SCDMA)(TD-SCDMA) 华为技术华为技术(WCDMA)(WCDMA) 巨龙公司巨龙公司(cdma2000/WCDMA)(cdma2000/WCDMA) 东南大学东南大学(cdma2000/WCDMA)(cdma2000/WCDMA) 中国科技大学中国科技大学(WCDMA)(WCDMA) 解放军信息工程大学解放军信息工程大学(WCDMA)(WCDMA)清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介

56、绍 完成完成 WCDMAWCDMA、TD-SCDMATD-SCDMA、cdma2000 cdma2000 三种现场试验系统的研制工三种现场试验系统的研制工作，主要技术指标符合实用化测试规范；三种系统均有较好的作，主要技术指标符合实用化测试规范；三种系统均有较好的市场前景；市场前景； 完成一套相对完整的第三代移动通信体制标准草案，用于信息完成一套相对完整的第三代移动通信体制标准草案，用于信息产业部组织的第三代移动通信技术试验；产业部组织的第三代移动通信技术试验；TD-SCDMATD-SCDMA标准化研究标准化研究取得突破，首次提出了被取得突破，首次提出了被 ITUITU接纳的移动通信体制标准；接

57、纳的移动通信体制标准； 通过自主研发，掌握了移动通信核心技术；形成近百项国际、通过自主研发，掌握了移动通信核心技术；形成近百项国际、国内发明专利。国内发明专利。已圆满完成三大预定目标已圆满完成三大预定目标清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍清华大学的清华大学的WCDMAWCDMA研究成果研究成果 宽带无线信道测量宽带无线信道测量 解调算法改进解调算法改进 算法实现及软硬件优化算法实现及软硬件优化 研制研制MTMT子系统及基站子系统子系统及基站子系统 参加系统试验参加系统试验清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍

58、第三代移动通信介绍清华大学校园清华大学校园信道测试信道测试清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第2讲IMT-2000系统介绍第三代移动通信介绍信道测试结论信道测试结论 RiceRice分布出现在离主径较远的其它较强的多径延时上；分布出现在离主径较远的其它较强的多径延时上； Log-normalLog-normal分布出现在离主径很远，功率相对比较小的延时上；分布出现在离主径很远，功率相对比较小的延时上； 不存在真正符合不存在真正符合RayleighRayleigh分布的衰落；分布的衰落； 不存在不存在NakagamiNakagami分布中分布中m1m646-64编码编码19.2 19.2

59、kspsksps1.2288 1.2288 McpsMcps1/2 1/2 chip chip delaydelay长长PNPN编码发编码发生器生器ESN based Mask ESN based Mask (42 bits)(42 bits)基于基于ESNESN的掩码（的掩码（4242位）位）1.2288 1.2288 McpsMcpsX4X4扩展扩展数据编码数据编码( (x32 to x256)x32 to x256)X X扩展（随机）扩展（随机）凿孔凿孔抽取抽取清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室第三代移动通信介绍第3讲3GRTT技术反向链路的射频框图反向链路的射频框图1.2288

60、1.2288 MspsMspsQ Short CodeQ Short CodeI Short CodeI Short Code1.2288 1.2288 McpsMcps1.2288 1.2288 McpsMcpscos(wcos(wc ct)t)sin(wsin(wc ct)t)HPAHPA1/2 1/2 chip chip delaydelayQ QFIR FilterFIR FilterFIR FilterFIR Filter使用使用1/21/2码片延时可避免码片延时可避免180180度相变度相变当经过一个非线性放大器（如移动当经过一个非线性放大器（如移动PAPA）后，后，OQPSKOQ