第十二章未来移动通信系统的发展2MobileCommunicationTheory目录12.1B3G系统的展望112.2B3G系统中的正交频分复用技术212.3B3G系统中的技术312.4未来个未来无线通信系统的研究项目简介43MobileCommunicationTheory12.1B3G系统的展望用将比B3G的无线即时连接等某些服务费3G便宜。未来移动通信系统的容量至少是第三代移动通信系统容量的10倍B3G系统将是全IP宽带实时多媒体系统。4MobileCommunicationTheory12.1B3G系统的展望B3G系统将是实时、宽带以及无缝覆盖的全IP多媒体无缝通信系统。B3G系统应该是符合全IP的发展趋势的多媒体通信系统。B3G应该是适合于分组突发业务的系统。从技术层面,B3G应该具有以下特征:5MobileCommunicationTheory12.1B3G系统的展望无线宽带化或者宽带无线化图12-1无线通信系统的发展返回目录返回目录6MobileCommunicationTheory12.2B3G系统中的正交频分复用(OFDM)技术从技术层面来看,第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术,三代以后的移动通信系统则以正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术最受瞩目。OFDM技术已经成功地应用于数字音频广播(DAB)、高清晰度电视HDTV(High-definitionTelevision)、无线局域网WLAN(WirelessLocalAreaNetwork),它在移动通信中的运用也是大势所趋。1999年IEEE802.11a通过了一个5GHz的无线局域网标准,其中OFDM调制技术被采用并作为它的物理层标准。7MobileCommunicationTheory12.2.1OFDM系统结构图12-2OFDM收发机框图发射机链路接受机链路8MobileCommunicationTheory使多径时延扩展尽可能小于一个数据符号的持续时间,即尽可能的降低符号间干扰问题:接收端接收到的不同子载波上的信道特性是不同的有不同的幅度衰减和相位的偏移。12.2.2串并变换在OFDM系统中,通常采用串并变换,将输入的串行数据流并行的分布到个子载波上进行传输,使得每个传输数据所占的频谱带宽缩小倍,相应的持续时间扩大了倍。sNsNsN9MobileCommunicationTheory12.2.3子载波调制一个OFDM符号包含多个经过相移键控(PSK)或者正交幅度调制(QAM)的子载波。10MobileCommunicationTheory12.2.3子载波调制OFDM系统中子信道符号的频谱11MobileCommunicationTheory12.2.4OFDM系统关键技术时域和频域同步信道估计信道编码和交织降低峰均功率比OFDM系统关键技术OFDM系统关键技术12MobileCommunicationTheory12.2.4OFDM系统关键技术•时域和频域同步•信道估计与其它数字通信系统一样,同步分为捕获和跟踪两个阶段。在下行链路中,基站向各个移动终端广播式发送同步信号,在上行链路中,来自不同移动终端的信号必须同步到达基站,才能保证子载波间的正交性。基站根据各移动终端发来的子载波携带信息进行时域和频域同步信息的提取,再由基站发回移动终端,以便让移动终端进行同步。在OFDM系统中,信道估计器的设计主要有两个问题:一是导频信息的选择。由于无线信道常常是衰落信道,需要不断对信道进行跟踪,因此导频信息也必须不断的传送。二是既有较低的复杂度又有良好的导频跟踪能力的信道估计器的设计。13MobileCommunicationTheory12.2.4OFDM系统关键技术•信道编码和交织•降低峰均功率比为了提高数字通信系统性能,信道编码和交织是通常采用的方法。对于衰落信道中的随机错误,可以采用信道编码;对于衰落信道中的突发错误,可以采用交织。实际应用中,通常同时采用信道编码和交织,进一步改善整个系统的性能。高的PAPR使得OFDM系统的性能大大下降甚至直接影响实际应用。为了解决这一问题,人们提出了基于信号畸变技术、信号扰码技术和基于信号空间扩展等降低OFDM系统PAPR的方法。返回目录返回目录14MobileCommunicationTheory12.3B3G系统中的技术数据传输率第二代移动通信系统32kbit/s32kbit/s数据传输率第三代数字移动通信系统2Mbit/s2Mbit/s数据传输率第四代移动通信系统10Mbit/s至20Mbit/s10Mbit/s至20Mbit/s15MobileCommunicationTheory12.3B3G系统中的技术MIMO技术可以分为两类:一类是可以成倍提高系统容量的空间复用技术,其代表是分层空时编码BLAST(BellLabsLayeredSpace-Time)方案。另一类是旨在提高链路增益的空时编码技术,其代表是空时格型编码(Space-TimeTrellisCodes,STTC)和空时分组编码(Space-TimeBlockCodes,STBC)。16MobileCommunicationTheory12.3.1空间复用技术编码方案1、水平编码…发射天线M发射天线117MobileCommunicationTheory12.3.1空间复用技术编码方案2、垂直编码发射天线M发射天线1…18MobileCommunicationTheory12.3.1空间复用技术编码方案3、对角线编码发射天线M发射天线1对角线编码…19MobileCommunicationTheory12.3.1空间复用技术最大似然(ML)算法串行相消算法MMSE算法迫零(ZF)算法译码算法这里我们讨论复用方案的接收机算法。20MobileCommunicationTheory12.3.1空间复用技术ML译码的BER性能最好,复杂度很高。和ZF算法相比,MMSE算法降低了信号分离的质量,却具有较好的抗噪性能,因而BER性能要优于ZF,但性能要比V-BLAST差。V-BLAST译码算法采用干扰删除,大大降低了各子信道信号之间的相互干扰,同时算法复杂度不高。空间复用译码算法的比较21MobileCommunicationTheory12.3.2空间分集技术空时格码),(21yy空块格码具有高的分集增益和编码增益,其频带利用率由所选的星座图决定,比BLAST系统低,但仍高于传统的通信系统。由于格型码的最佳译码为Viterbi译码,当天线数目固定时,其译码复杂度随发射速率的增大而指数增加,这是它的最大缺陷。22MobileCommunicationTheory,1x⎥⎦⎤⎢⎣⎡−∗∗1221xxxx→),(21xx2x),(21yy12.3.2空间分集技术空时块码按正交设计理论构造的STBC的抗衰落性能比STTC稍差,但它的最大分集能力与STTC相同,并由于其正交结构使得最优译码方法非常简单,只需对接收进行简单的线性处理就可以恢复信号。其缺点是它不能提供任何实质上的编码增益。返回目录返回目录WirelessSupportsPeopleNavigating