移动通信技术的发展及未来.ppt

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通信新技术讲座移动通信技术的发展与未来移动通信技术的发展与未来蒋占军兰州交通大学通信工程系1内容概要内容概要n移动通信发展与应用趋势n移动通信基本科学问题n未来移动通信的关键技术21.移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势通信新技术讲座3法拉第/1831麦克斯韦尔/1865赫兹/1887移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势马可尼发明无线电报通信1897AM调制1920雷达技术在二战期间诞生1941摩托罗拉发明手机19732002宽带3G移动通信商用全球移动通信用户15亿20041985模拟移动通信商用1994数字移动通信商用无线通信发展历程无线通信发展历程1906真空管诞生1933FM调制信息论信息论19484移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势蜂窝移动通信的飞速发展蜂窝移动通信的飞速发展第一代移动通信系统采用了模拟调制技术和第一代移动通信系统采用了模拟调制技术和FDMA接入方式，在接入方式，在使用中暴露出了很多缺点，例如设备体积大成本高，频谱利用率使用中暴露出了很多缺点，例如设备体积大成本高，频谱利用率低，保密性差，只能提供低速语音业务等低，保密性差，只能提供低速语音业务等典型的通信系统有：

先进移动电话业务（AMPS:

AdvancedMobilePhoneSystem）全接入通信系统（TACS:

TotalAccessCommunicationSystem）北欧移动电话标准（NMS:

NordicMobileTelephoneStandard）5移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势第二代移动通信系统采用了数字调制技术以及第二代移动通信系统采用了数字调制技术以及TDMA或或CDMA接接入方式，具有频谱利用率较高、保密性好、系统容量大、接口标入方式，具有频谱利用率较高、保密性好、系统容量大、接口标准明确等优点。

很好地满足了人们对语音业务以及低速数据业务准明确等优点。

很好地满足了人们对语音业务以及低速数据业务的需求，因此在世界范围内得以广泛应用。

的需求，因此在世界范围内得以广泛应用。

典型的通信系统有：

全球移动通信系统（GSM:

GlobalSystemforMobile）个人手提电话系统（PHS:

PersonalHandy-phoneSystem）个人接入通信系统（PACS:

PersonalAccessCommun.System）IS-54系统与IS-95系统6移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势第三代移动通信系统是宽带数字通信系统，其设计目标是实现第三代移动通信系统是宽带数字通信系统，其设计目标是实现144Kbps的车载通信速率、的车载通信速率、384Kbps的步行通信速率和的步行通信速率和2Mbps的的室内通信速率；在业务上更加重视移动多媒体业务，能提供多种室内通信速率；在业务上更加重视移动多媒体业务，能提供多种类型的高质量多媒体业务，语音业务占的比重越来越小；能实现类型的高质量多媒体业务，语音业务占的比重越来越小；能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力并与固定网络相互兼容。

第三全球无缝覆盖，具有全球漫游能力并与固定网络相互兼容。

第三代移动通信技术的标准化工作由代移动通信技术的标准化工作由3GPP和和3GPP2两个标准化组织两个标准化组织来推动和实施。

来推动和实施。

目前在世界范围内影响最广泛的第三代移动通信系统标准为WCDMA和CDMA2000以及TD-SCDMA7移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势新一代移动通信研究开发处于起步阶段新一代移动通信研究开发处于起步阶段在在2007年年11月结束的一次国际电信联盟（月结束的一次国际电信联盟（ITU）的正式会议上，）的正式会议上，B3G和和4G技术正式统一命名为技术正式统一命名为IMTAdvanced目前有关4G移动通信系统的发展目标已达成基本共识，4G系统将包含传输速率达到100Mbps的蜂窝移动通信系统和传输速率达到1Gbps的游牧和本地无线接入系统两个组成部分，其中蜂窝移动通信系统的最大用户带宽约为20MHz，而游牧和本地无线接入系统的最大用户带宽将达到100MHz。

2007年年12月月26日，国务院总理温家宝当天主持国务院常务会日，国务院总理温家宝当天主持国务院常务会议，审议并原则通过新一代宽带无线移动通信网实施方案。

议，审议并原则通过新一代宽带无线移动通信网实施方案。

8移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势我国移动通信发展历程我国移动通信发展历程197019801990200020102020年代后第三代第一代：

模拟移动通信中国购买使用TACS/AMPS第二代：

数字移动通信中国在技术成熟后期介入制造GSM/CDMA中国97年起开始跟踪研发3G同时提出TD-SCDMA第三代：

宽带移动通信话音（数字）中低速率数据业务话音业务（模拟）多媒体业务中国FuTURE高分辨业务日本、韩国、欧盟研究计划9移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势2121世纪前世纪前1010年的无线通信技术年的无线通信技术1-10米无线互联米无线互联红外、蓝牙、超宽带UWB10-100米无线通信技术米无线通信技术无线局域网WLAN、无线自组织网络大范围无线移动通信技术大范围无线移动通信技术蜂窝通信系统GSM、CDMA、3G、4G宽带无线接入系统WiMax公众通信行业应用个人与家庭网络10移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势各种无线通信技术的应用特点各种无线通信技术的应用特点11移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势各种无线通信技术互为补充共同发展各种无线通信技术互为补充共同发展12移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势宽带移动通信宽带移动通信随时随地获取你所需要的任何信息随时随地获取你所需要的任何信息多媒体短信业务多媒体短信业务MMSMMS（并发视频、音频与文字业务）；并发视频、音频与文字业务）；定位业务，与位置有关的信息点播业务；定位业务，与位置有关的信息点播业务；上网浏览与下载业务；上网浏览与下载业务；流媒体视频业务；如流媒体视频业务；如VoDVoD;RealplayerRealplayer,MP3,MP3等；等；移动电子商务；移动电子商务；移动交互式游戏业务；移动交互式游戏业务；实时会议电视业务；实时会议电视业务；13移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势近距离无线通信：

构造个人与家庭网络近距离无线通信：

构造个人与家庭网络BluetoothradiolinkAPersonalNetworkn使你摆脱电线、电缆的约使你摆脱电线、电缆的约束，在各种家用电气和掌上束，在各种家用电气和掌上设备之间方便的传送信息；设备之间方便的传送信息；n在下班的路上就能开启家在下班的路上就能开启家中的所有电器；中的所有电器；n出差的路途上就能看到你出差的路途上就能看到你家中任何情况；家中任何情况；n14移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势无线宽带进入千家万户：

无线信息社会成为现实无线宽带进入千家万户：

无线信息社会成为现实IMT-2000WLANWiMaxPicoCellMicroCellMacroCelln取代现有的有线宽带网络；取代现有的有线宽带网络；n电视、广播、互联网融为电视、广播、互联网融为一体；一体；n每人可以享有每人可以享有100100兆比特的兆比特的传输通道；传输通道；n虚拟现实如同身临其境；虚拟现实如同身临其境；n上班一族在家工作；上班一族在家工作；n15移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势射频标签技术：

让物体能够与人通信射频标签技术：

让物体能够与人通信n未来每个物体都带有一个未来每个物体都带有一个无线接收和发射装置；无线接收和发射装置；n每个物体都能应答你，不每个物体都能应答你，不再为丢失你的钥匙、你的钢再为丢失你的钥匙、你的钢笔而烦恼；笔而烦恼；n取得现有的条形码，物流取得现有的条形码，物流管理变得极为方便；管理变得极为方便；n恐怖分子无处藏身；恐怖分子无处藏身；n16移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势无线自组织网络：

军事、救灾无线自组织网络：

军事、救灾WRWRWRWRWHWHWHWHWHInternet17移动通信发展与应用趋势移动通信发展与应用趋势技术快速进步为无线通信带来美好发展前景技术快速进步为无线通信带来美好发展前景高速的数字信号处理高速的数字信号处理超大规模集成电路等技术超大规模集成电路等技术数字电路和射频电路制造技术数字电路和射频电路制造技术微处理器技术微处理器技术Internet网络技术网络技术182.移动通信基本科学问题移动通信基本科学问题通信新技术讲座19移动通信基本科学问题移动通信基本科学问题n有限的频谱资源频谱资源与不断增长的无线通信业务需求之间的矛盾所带来的挑战，将促使无线通信理论与技术不断发生变革；n信源压缩信源压缩：

对待传输的信息载体压缩，以达到节省传输资源之目的，产生了像MP3、MP4这样的图像与语音压缩方法；n信息传输信息传输：

在存在干扰和多径反射的无线信道中如何有效地传输信息，使之达到理论极限。

移动通信需要解决的关键问题移动通信需要解决的关键问题20移动通信基本科学问题移动通信基本科学问题n从信号设计与处理的角度出发，采用高效的调制及信道编码调制及信道编码等技术提高频谱利用率；n移动通信系统的工作频点继续上移工作频点继续上移，在2007年11月闭幕的世界无线电通信大会上通过了适用于全球3G与4G移动通信系统的四个新频段，其中包括3.4G3.6GHz的200MHz带宽以及分配给我国TD-SCDMA的2.3GHz2.4GHz的100MHz带宽；n进一步开发蜂窝移动通信系统中的空间资源空间资源。

例如MIMO技术的利用为移动通信频谱利用率的提高注入了新的活力。

目前的解决方案目前的解决方案MIMO：

MultipleInputMultipleOutputSISO：

SingleInputSingleOutput21移动通信基本科学问题移动通信基本科学问题n信号处理的复杂性将限制其在实际系统中的应用。

例如如果完全依靠增加调制电平数来提高传输速率，在速率超过10bps/Hz之上时，其复杂度及对信道的要求已是实际系统所不能承受的了，特别是每增加1bps/Hz就要增加3dB的信噪比，实现复杂度、对时钟精度的要求及对信道参数估计精度的要求等都要相应地成倍增加；存在的缺憾存在的缺憾22移动通信基本科学问题移动通信基本科学问题n较高的系统工作频率将导致无线信号在空间传输中快速衰落。

尽管采用微蜂窝技术可以缩小小区半径，提高天线覆盖面积，从而提高用户的接收性能，但随之而来的另一个问题在于系统中频繁的切换会增加系统信令开销并降低系统的工作效率；n目前，多天线一般集中放置于基站组成天线阵，这种集中放置实际上限制了天线数量，且不利于空间资源的充分利用，此外，小区边界处的用户的链路质量比距离基站近的用户的性能要差的现状并未得到解决。

233.未来移动通信的关键技术未来移动通信的关键技术通信新技术讲座24未来移动通信的关键技术未来移动通信的关键技术n无线信道特点无线信道特点nMIMO系统的基本原理系统的基本原理nOFDM系统地基本原理系统地基本原理n分布式天线系统分布式天线系统n多用户分集技术多用户分集技术n分层覆盖网络结构分层覆盖网络结构信道建模理论、调制编码技术、分集接收技术、信道均衡技术、多用户检测技术、智能天线技术、功率控制技术、切换技术、无线网络技术、高速分组接入技术等。

25n无线信道特点无线信道特点未来移动通信的关键技术未来移动通信的关键技术26无线信道特点无线信道特点n无线信道特性无线信道特性移动信道是一个非常复杂的动态信道动态信道，取决于用户所在地点环境条件，其信道参数是时变时变的。

利用这类复杂的移动信道进行通信，首先必须分析和掌握信道的基本特点和实质，然后才能针对存在的问题一一对症下药给出相应技