第四代移動(dòng)通信及其前沿技術(shù)

1、第四代移動(dòng)通信及其前沿技術(shù)報(bào)告人：羅永強(qiáng)2003.09.191內(nèi) 容 提 要移動(dòng)通信的發(fā)展史4G的提出4G的關(guān)鍵技術(shù)課題研究方向2移動(dòng)通信的發(fā)展史1974年Bell實(shí)驗(yàn)室提出蜂窩移動(dòng)通信概念 蜂窩小區(qū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決大容量需求與有限頻譜資源的矛盾1980s 第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）美國(guó)AMPS、北歐NMT、日本NAMTS、英國(guó)TACS 模擬傳輸，話音業(yè)務(wù)，F(xiàn)M調(diào)制多址方式：FDMA大量不兼容制式并存3移動(dòng)通信的發(fā)展史1990s 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）GSM、IS-54、PDC、IS-95(N-CDMA或稱cdmaOne)數(shù)字傳輸，話音業(yè)務(wù)與傳真等低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多址方式：TDMA（ GSM ）

2、、CDMA（IS-95） 微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)，頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大 新的調(diào)制方式GMSK、QPSK等標(biāo)準(zhǔn)化提高4移動(dòng)通信的發(fā)展史2000s 第三代移動(dòng)通信（3G）UMTS/IMT-2000：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA數(shù)字傳輸，移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)、多速率、多種QoS 要求 多址方式：CDMA為主高速率：室內(nèi)或靜止（60路話/小區(qū)/MHz低的發(fā)射功率室外300mw,室內(nèi)20mW6北美歐洲IS-95AIS-95BIS-95Ccdma2000GSMTDMAGSM+GPRS,HSCSDGSM+EDGEWCDMA普通分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速電路交換數(shù)據(jù)GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)率IMT2000的演進(jìn)7IMT2

3、000的發(fā)展和超越第一階段（3G Enhancement）3GPP & 3GPP2 cdma2000 1xEV-DO/DV 1-10 Mbps2005年下行鏈路達(dá)到30Mbps2010年左右實(shí)用化第二階段（B3G/4G） 2010年初步實(shí)現(xiàn)有效載荷移動(dòng)接入峰值100 Mbps慢速移動(dòng)/WLL峰值1Gb/s全球漫游WRC-2006確定頻譜分配83G面臨的應(yīng)用問(wèn)題制式標(biāo)準(zhǔn)仍然不統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)間不兼容核心網(wǎng)絡(luò)不基于IPv6，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全球漫游不支持高速流媒體業(yè)務(wù)不支持與WLAN、FWA、PAN的互聯(lián)9第四代移動(dòng)通信的提出未來(lái)的無(wú)線應(yīng)用在不同的固定、無(wú)線平臺(tái)和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無(wú)縫的無(wú)線服務(wù)與應(yīng)用在

4、任何地方寬帶接入互聯(lián)網(wǎng):提供Real-time video、VoD、VoIP、MMS、Virtual Reality、Tele-conference、Internet browser、Audio/Video mail、chatting、Interactive game等多媒體業(yè)務(wù)提供增值業(yè)務(wù)如銀行轉(zhuǎn)帳、移動(dòng)支付、股票交易、信用卡、保險(xiǎn)、教育等提供信息通信之外的定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能與服務(wù) 10第四代移動(dòng)通信的提出未來(lái)無(wú)線應(yīng)用的需求更高速率的空中接口，移動(dòng)Internet接入，更先進(jìn)的多媒體應(yīng)用個(gè)性化服務(wù)更大的系統(tǒng)容量，更便捷的接入技術(shù)更有效的頻譜利用率自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化配置可重新配

5、置能力All-IPv6-based全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，多種系統(tǒng)、多種服務(wù)的兼容性Satellite BroadbandS-UMTSBroadcasting：DVB-SDVB-TDABCellular：GSMGPRSEDGE,UMTSUMTS+WLL：Broadband FWAMWSXmdsLAN：HyperLANWLANBluetoothIRPANBody-LAN11WirelessIPSocietyS-UMTSSatelliteBroadbandDVB-SDVB-TDABGSMGPRS/EDGEDECTIRBroadbandW-LANUMTSSatellite/HAPSBroadcastin

6、gCellularIndoorMBS 40 xMDSBroadband WFAWireless Local LoopBody LANsPersonalArea NetworksUMTS +4th GenerationLocal Area NetworksMBS 60MWSBluetoothQuasi-CellularReconfigurable Radio第四代移動(dòng)通信的提出未來(lái)無(wú)線應(yīng)用的總體框架12第四代移動(dòng)通信的提出Capabilities1000Peak Useful Data Rate(Source : ITU-R)13第四代移動(dòng)通信的提出未來(lái)無(wú)線應(yīng)用的需求新的空中接口蜂窩移動(dòng)通信接口

7、慢速本地?zé)o線接入接口接口速率蜂窩移動(dòng)通信接口：up to 100Mbps慢速本地?zé)o線接入接口： up to 1000Mbps移動(dòng)性的定義低速：步行，3km/h以內(nèi)中速：市內(nèi)車(chē)輛，50km/h-60km/h高速：高速公路、火車(chē)，60km/h-250km/h及以上14第四代移動(dòng)通信的主要特征核心網(wǎng)絡(luò)基于IPv6更好地支持 移動(dòng)業(yè)務(wù)，安全性和無(wú)限制的地址空間支持多種異構(gòu)的相互競(jìng)爭(zhēng)的寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的整合多種系統(tǒng)、多種服務(wù)的兼容以無(wú)線接入點(diǎn)（AP）為IP網(wǎng)關(guān)不同的無(wú)線接入技術(shù)在同一個(gè)域中共存無(wú)線資源的優(yōu)化設(shè)計(jì)15第四代移動(dòng)通信面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)滿足QoS要求的寬帶無(wú)線鏈路(PHY/MAC) ： HSPRT

8、 100 Kbps 1-10 Mbps 自適應(yīng)速率，可靠的無(wú)線鏈路，QoS要求彈性的系統(tǒng)容量 高端應(yīng)用帶寬可能突破 1Gbps將多種無(wú)線技術(shù)整合為單一的IP網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的移動(dòng)協(xié)議結(jié)構(gòu)，開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用接口新的組網(wǎng)模式低成本的結(jié)構(gòu)實(shí)用的移動(dòng)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、增值服務(wù)（如金融、保險(xiǎn)、教育等）更低的費(fèi)用更靈活的網(wǎng)絡(luò)新的服務(wù)16B3G/4G的前沿技術(shù)與當(dāng)前研究熱點(diǎn)寬帶無(wú)線鏈路： HSPRT，OFDM+CDMA端到端的QoS控制：多級(jí)ARQ軟件無(wú)線電技術(shù)：寬帶/多通道/多模式智能天線技術(shù)：自適應(yīng)天線陣/MIMO空時(shí)傳輸編碼分集IP網(wǎng)空中接口的優(yōu)化設(shè)計(jì)，分層切換: PDMA動(dòng)態(tài)非對(duì)稱上下行鏈路：TC，動(dòng)態(tài)頻譜分

9、配DSA定位與AAA技術(shù)17B3G/4G的前沿技術(shù)HSPRT設(shè)計(jì)目標(biāo)Issues Target2 GHz頻段3 5 GHz帶寬5 / 10 / 20 MHz (DL) Asymmetric Band / Carrier復(fù)用技術(shù)FDD/FDMA : Macro/Micro CellFDD/Distributed Freq-Hopping OFDMA (Macro/Micro) 交換方式Packet Data小區(qū)劃分Macro/Micro & Hot Spots數(shù)據(jù)速率100Mbps at 60Km/h QPSK / 16QAM / 64QAM / 256QAM/Turbo Code 18B3G/

10、4G的前沿技術(shù)OFCDMItemTDMOFDMCDMFrequency ReuseBadBadGoodHigh Rate in Multi-Path EnvironmentBad(Tough EQL)Good(Guard Time) Fair(Tough RAKE)Multi-Rate ServiceBadFairGoodDiversity UtilizationBad(Tough EQL)Good(Frequency Div.)Good(Multipath Div.)19B3G/4G的前沿技術(shù) Multi-Level ARQ多級(jí)NACK反饋.優(yōu)化無(wú)線資源利用.反饋發(fā)送數(shù)據(jù)包1A:ACK N(

11、x):NACK(x)2234556AN(3)AAAN(1)N(3)N(2)A接收質(zhì)量5NACK(1) : perfectly insufficientNACK(2) : mediumly insufficientNACK(3) : slightly insufficient20近期計(jì)劃開(kāi)展的工作更高速率的無(wú)線傳輸技術(shù)研究High Speed Packet Radio TransmissionOFCDM端到端的寬帶無(wú)線鏈路的QoS控制Multi-Lever ARQ+FEC多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間基于IPv6的整合Cellular+WLAN網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫接口與AAA功能的實(shí)現(xiàn)21參考文獻(xiàn)1 曹淑敏,超3G的研究進(jìn)展,中興通訊技術(shù)第43期,2002年10月2 王詠 劉建業(yè)等,解析超3G網(wǎng)絡(luò)