第三代移動通信-徐.ppt

1 UMTS移動通信系統(tǒng) 徐國鑫 北京郵電大學無線通信新技術(shù)研究室 Xuguoxin 2 分類 頻分多址 FDMA 按頻道劃分用戶 頻帶獨享 時間共享時分多址 TDMA 按時隙劃分用戶 時隙獨享 頻率共享碼分多址 CDMA 按碼型劃分用戶 時隙 頻率共享 多址技術(shù) 3 頻分多址 FDMA 技術(shù) 含義 每個用戶占用一個頻率用戶識別 頻道號特點 簡單 容易實現(xiàn) 適用于模擬和數(shù)字信號以頻率復用為基礎 以頻帶劃分各種小區(qū)需要嚴格的頻率規(guī)劃 是頻率受限和干擾受限系統(tǒng)以頻道區(qū)分用戶地址 一個頻道傳輸一路模擬 數(shù)字話路對功控的要求不嚴 硬件設備取決于頻率規(guī)劃和頻道設置基站由多部不同載波頻率的發(fā)射機同時工作不適宜大容量系統(tǒng)使用應用 模擬 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 4 時分多址 TDMA 技術(shù) 含義 每個用戶占用一個時隙用戶識別 時隙特點 以頻率復用為基礎 小區(qū)內(nèi)以時隙區(qū)分用戶每個時隙傳輸一路數(shù)字信號 軟件對時隙動態(tài)配置系統(tǒng)要求嚴格的系統(tǒng)定時同步對功控的要求不嚴是時隙受限和干擾受限系統(tǒng)TDD模式下 上下型信道信息可以共享應用 GSM系統(tǒng) 5 碼分多址 CDMA 技術(shù) 含義 每個用戶使用一個碼型 頻率 時間共享用戶識別 碼型特點 每個基站只需一個射頻系統(tǒng)每個碼傳輸一路數(shù)字信號每個用戶共享時間和頻率是一個多址干擾受限系統(tǒng)需要嚴格的功率控制需要定時同步軟容量 軟切換 系統(tǒng)容量大抗衰落 抗多徑能力強應用 IS 95CDMA系統(tǒng) cdma2000系統(tǒng) WCDMA系統(tǒng) 6 CDMA擴頻技術(shù)原理 擴頻原理 以頻帶換取信噪比香農(nóng)理論 C Bwlog2 1 S N 擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點 抗干擾能力強 可抗白噪聲 人為干擾 多徑干擾等保密性好 擴頻信號頻譜近似白噪聲 若不知PN序列生成方法就難以獲取原始信息隱蔽性好 擴頻信號近似白噪聲 難以檢測 寬帶擴頻信號功率譜密度很低 難以監(jiān)聽易于實現(xiàn)大容量多址通信易于精確定時和測距易于采用各種先進的分集技術(shù) 如RAKE接收 智能天線等 7 CDMA擴頻和處理增益 8 CDMA直接序列擴頻技術(shù) CDMA 9 FrequencyDomain CodeDomain IS 95系統(tǒng) 信號在頻域和碼域上的分布情況 IS 95CDMA 10 Transmitter Receiver D R2 R3 R3 矢量圖 D R1 R2 衰落 多徑影響 11 Transmittingantenna Receivingantenna1 Receivingantenna2 Receivingantenna3 Receiver 抗多徑影響 空間分集 12 抗多徑影響 頻率分集 13 1 2 t t A2 A1 A3 重疊的多徑信號 A1 A2 A3 A1 S1 t A2 S2 t A3 S3 t Rake receiver 抗多徑影響 時間分集 14 抗多徑影響 RAKE接收機 15 下行DPCH編碼 16 下行DPCH調(diào)制 17 18 下行DPCH調(diào)制星座圖 19 AddCRC TailBits 268bits Pilot PowerControl TFCI DPCCHDataBits 15kbps 3840kcps SF 256 DataOVSFGenerator 3840kcps SF 64 244bits 1 3RateConv Coder 804bits 1stInterleaver 804bits RateMatching 490bits Gain 6dB Gain ComplexScrambling I OVSF2Generator 1 1 I 3840kcps 225ScrambleCodeGenerator Q 3840kcps Q 402bits FrameSegment 60kbps ControlOVSFGenerator Cch 256 0 Cch 64 16 IScrambleCode IScrambleCode Q Q DTCHDataBits 60kbps 120bits 96bits 360bits 360bits 110bits 90bits DPDCHDataBits 20msFrames 40msFrames 10msFrames 49kbps AddCRC TailBits 1 3RateConv Coder 1stInterleaver RateMatching 11kbps Segment Match DCCHDataBits TrCHMux 60kbps CCTrCH 2ndInterleaver 上行DPCH編碼 調(diào)制 20 上行DPCH調(diào)制 21 上行DPCH調(diào)制星座圖 22 23 OVSF正交可變擴頻因子 24 系統(tǒng)卷積編碼技術(shù) 卷積編碼 編碼率 1 2 約束長度 9 25 Turbo編碼技術(shù) UsestheSameCoderforBothParityGeneratorsSecondParityGeneratorInputisInterleavedYields0 5dBImprovementRelativetoConvolutionEncoderforHighSpeedData 26 蜂窩移動通信的基本概念 蜂窩系統(tǒng) 小區(qū)制 系統(tǒng) 將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個小區(qū) 每個小區(qū)的半徑可視用戶的分布密度在1 10km左右 在每個小區(qū)設立一個基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務 頻率復用 的概念 特點 用戶容量大 服務性能較好 頻譜利用率較高 用戶終端小巧且電池使用時間長 輻射小等 問題 系統(tǒng)復雜 越區(qū)切換 漫游 位置登記 更新和管理以及系統(tǒng)鑒權(quán)等蜂窩分類 宏蜂窩 Macro cell 2 20km 微蜂窩 Micro cell 0 4 2km 微微蜂窩 Pico cell 400m 分層蜂窩 由多種蜂窩組成 27 28 29 30 31 32 33 移動通信系統(tǒng)的全球覆蓋 34 蜂窩 頻率復用方式 FDMA頻率復用 CDMA頻率復用 35 FDMA 蜂窩覆蓋 36 G 3x0 8