第三代移動通訊技術(3G)

2021-10-02 05:44:45 字數 4360 閱讀 9980

第三代移動通訊系統是將無線通訊和國際網際網路等通訊技術全面結合,以此形成一種全新的移動通訊系統。這種移動技術可以處理影象、**等**形式,除此之外,也包含了**會議等一些商務功能。為了支援以上所述功能,無線網路可以對不同資料傳輸的速度進行充分的支援,即無論是在室外、內還是在行車的環境下,都可以提供最少為2mbps、384kbps與144kbps的資料傳輸速度。

第三代移動通訊系統由國際電訊聯盟(itu)為2023年國際移動通訊而提出的,具有全球移動、綜合業務、資料傳輸蜂窩、無繩、尋呼、集群等多種功能,並能滿足頻譜利用率、執行環境、業務能力和質量、網路靈活及無縫覆蓋、相容等多項要求的全球移動通訊系統,簡稱imt-2000系統。系統工作於2000mhz頻段,可同時提供電路交換和分組交換業務,上下行頻段為1890-2030mhz, 2110-2250mhz。

3g對移動通訊技術標準做出了定義,使用較高的頻帶和cdma技術傳輸資料進行相關技術支援,工作頻段高,主要特徵是速度快、效率高、訊號穩定、成本低廉和安全效能好等,和前兩代的通訊技術相比最明顯的特徵是3g網路技術全面支援更加多樣化的多**技術。

第三代移動通訊採用分碼多重進接(cdma)技術,現已基本形成了三大主流技術,包括有:w-cdma、cdma-2000和td-scdma。這三種技術都屬於寬頻cdma技術,都能在靜止狀態下提供2mbius的資料傳輸速率。但這三種技術在工作模式、區城切換等方面又有各自不同的特點。

cdma,全稱為wideband cdma,也稱為cdma direct spread,意為寬頻分碼多重訪問,這是基於gsm網發展出來的3g技術規範,是歐洲提出的寬頻cdma技術,它與日本提出的寬頻cdma技術基本相同。這套系統能夠架設在現有的gsm網路上,對於系統提供商而言可以較輕易地過渡。預計在gsm系統相當普及的亞洲,對這套新技術的接受度會相當高。因此wcdma具有先天的市場優勢。wcdma已是當前世界上採用的國家及地區最廣泛的,終端種類最豐富的一種3g標準,佔據全球80%以上市場份額。

cdma-2000是由窄帶cdma(cdma is95)技術發展而來的寬頻cdma技術,也稱為cdma multi-carrier,它是由美國高通北美公司為主導提出,摩托羅拉、lucent和後來加入的南韓三星都有參與,南韓成為該標準的主導者。這套系統是從窄頻cdmaone數字標準衍生出來的,可以從原有的cdmaone結構直接公升級到3g,建設成本低廉。但使用cdma的地區只有日、韓和北美,所以cdma2000的支持者不如w-cdma多。

td-scdma全稱為time division-synchronous cdma(時分同步cdma),該標準是由中國獨自制定的3g標準,2023年6月29日,中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向itu提出,但技術發明始於西門子公司,td-scdma具有輻射低的特點,被譽為綠色3g。該標準將智慧型無線、同步cdma和軟體無線電等當今國際領先技術融於其中,在頻譜利用率、對業務支援具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優勢。另外,由於中國內地龐大的市場,該標準受到各大主要電信裝置廠商的重視,全球一半以上的裝置廠商都宣布可以支援td-scdma標準。該標準提出不經過2.5代的中間環節,直接向3g過渡,非常適用於gsm系統向3g公升級。軍用通訊網也是td-scdma的核心任務。

中國3g牌照花落三家,分別是

td—scdma 中國移動, 中國技術。

wcdma 中國聯通, 歐洲技術。

cdma 2000 中國電信, 美國技術。

fdd,頻分雙工(frequency division duplexing)(也是全雙工),是指上行鏈路(移動台到基站)和下行鏈路(基站到移動臺)採用兩個分開的頻率(有一定頻率間隔要求)工作,該模式工作在對稱頻帶上。fdd適用於為每個使用者提供單個無線頻率通道的無線通訊系統。

fdd的特點是,

(1)由於傳送頻帶和接收頻帶有一定的間隔(10mhz或45mhz),因此可以大大提高抗干擾能力;

(2)使用方便,不需控制收發的操作,特別適用於無線**系統使用,便於與公眾**網介面;

(3)適合於多頻道同時工作的系統;

(4)適合於巨集小區、較大功率、高速移動覆蓋。

(5)移動臺不能互相直接通話,而要通過基站轉接。

(6)由於發射機處於連續發射狀態,因此電源耗電量大。

(7)fdd系統需要成對的頻譜,且上下行頻段之間需要保護間隔,對頻譜規劃有一定要求。此外,由於上下行通道不相關,下行通道質量只能通過使用者測量、量化後反饋給發射端,這就為系統帶來了較大的反饋開銷,並且鏈路效能還受限於反饋時延以及量化誤差等因素。特別是在多天線系統中,下行預編碼矩陣的選取、通道秩的獲得都與通道狀態資訊有關,當天線數目較多時,通道反饋開銷,通道時延以及量化誤差對鏈路效能的影響是非常嚴重的。

tdd時分雙工(time division duplexing)(也是半雙工),是將上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式,根據時間來區分上、下行並進行切換,物理層的時隙被分為上、下行兩部分,不需要成對的頻率,上下行鏈路業務共享同一通道,可以不平均分配,特別適用於非對稱的分組交換資料業務。由於資料傳輸速率很快,因此通訊雙方很難認為資料傳輸是間歇的、半雙工的。

tdd與fdd的比較,

(1)成本:tdd裝置成本較低,比fdd系統低20%~50%。

(2)傳輸方式:tdd採用多時隙不連續傳輸方式,抗快衰落和都卜勒效應能力比連續傳輸的fdd方式差;

(2)功率半徑:tdd系統平均功率與峰值功率之比隨時隙數增加而增加,故小區半徑一般不超過10km,而fdd系統的小區半徑可達到10km;

(3)抗干擾:對於上下行鏈路之間的干擾,tdd採取基站之間的無線幀相互同步來消除干擾,fdd使用了190mhz的頻率間隔避免了這一干擾。

(4)系統物理層:物理層是比較不同的無線通訊系統的重點,物理層的結構直接影響無線鏈路的效能,同時也直接決定了使用者終端與交換裝置的複雜度。簡單地說,tdd與fdd模式採用頻分復用技術的差異是,tdd模式是一種時分復用(tdma)和碼分復用(cdma)的組合,fdd採用頻分復用技術(fdma)。

(5)應用場景:fdd適用於大區制的國際間和國家範圍內的覆蓋及對稱業務(如話音、互動式實時資料業務等)。tdd適用於高密度使用者地區(城市及近郊區)的區域性覆蓋和對稱及不對稱的資料業務(如話音、實時資料業務、特別是網際網路方式的業務)

(6)tdd高速移動的狀態下通訊能力比fdd差很多。

w-cdma能夠工作在fdd和tdd兩種方式下,和gsm系統使用同一時鐘,實現cdma與gsm系統手機的雙模工作,是一種相容的系統。w-cdma能夠支援移動終端在時速500公里左右時的正常通訊。在tdd方式中,w-cdma的擴頻增益不變,可使用多碼傳輸,實現高速資料通訊。它的最大特點是具有上行鏈路多使用者檢測技術,多使用者檢測技術可通過測量各使用者擴頻碼之間的非正交性,用矩陣求逆法或迭代法來消除多使用者間的相互干擾。

cdma-2000只支援fdd工作模式。

td-scdma是我國提出的imt-2000系統設計方案,採用tdd模式。td-scdma只能支援移動終端在時速120公里左右時的正常通訊,在高速公路及鐵路等高速移動的環境中處於劣勢。

w-cdma在扇區間及小區間採用了 「軟切換」技術,即當手機發生移動或目前與手機通訊的基站業務繁忙使手機需要與一新基站通訊時,先與新基站連線後再中斷與原基站的聯絡,w-cdma的越區切換是採用非同步軟切換方式進行的,w-cdma的基站之間不需同步,也不需特別的同步參考源。載頻間的切換採用的硬切換,也就是說,先中斷與原基站的聯絡再與新基站連線。

cdma-2000也採用了越區「軟切換」技術 ,cdma-2000需要基站間的嚴格同步,因而必須借助gps等裝置來確定手機的位置並計算出到達兩個基站的距離。載頻間採用的是硬切換。

td-scdms採用了越區「接力切換「技術,智慧型天線可大致定位使用者的方位和距離,基站和基站控制器可根據使用者的方位和距離資訊,判斷使用者是否移動到應切換給另一基站的臨近區域。如果進入切換區,便由基站控制器通知另一基站做好切換準備,移動臺在越區切換前與認定的基站同步,並報告網路,由網路控制移動臺完成越區切換。該方法既適用於同頻切換也適用於異頻切換。接力切換是一種改進的硬切換技術,降低了掉話率,提高切換成功率,與軟切換相比所用的信令和資源都很少。td-scdma需要基站間的嚴格同步,採用gps或者網路同步的方法,降低基站間的干擾。

w-cdma的訊號調製上行採用的是bpsk,下行採用的是qpsk方式。擴頻編碼上行採用walsh(通道化)+gold序列241-1(區分使用者),下行採用walsh(通道化)+gold序列218-1(區分小區)。通道編碼為卷積碼及rs級連碼,分集採用rake接收加天線分集。功率控制採用開環k慢速閉環(1.6k)。聯合檢測時導頻符號輔助相干檢測rake,上行採用專用導頻符號,下行採用perch通道+專用導頻符號。

cdma-2000的訊號調製上行採用的是bpsk調製方式,下行採用的是qpsk調製方式。擴頻編碼上行採用walsh(通道化)+gold序列241-1(區分使用者),下行採用walsh(通道化)+gold序列215-1(區分小區).在聯合檢測時,上行採用公共導頻信道,下行採用專用導頻信道。td-scdma的訊號調製方式採用的是qpsk/bpsk調製方式。擴頻編碼上行採用walsh(通道化)+時隙號(區分使用者),下行採用walsh(通道化)+gold序列(區分小區).功率控制採用開環+快速閉環(0-200hz).聯合檢測時,上/下行同步訊號gold碼+訓練序列。

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