寬帶無線通信多址傳輸技術(shù)演進

前言

　　2009年新年伊始，工業(yè)和信息化部分別向中國移動、中國聯(lián)通和中國電信三家運營商發(fā)放了TD.SCDMA、WCDMA和cdma2000第三代移動通信系統(tǒng)（3G）運營牌照，標志著中國移動通信產(chǎn)業(yè)邁入了3G時代，2009年也成為中國的3G元年。時間回溯到20世紀90年代中期，國際電信聯(lián)盟（ITU）啟動IMT-2000標準化工作，提出的目標是工作在2 GHz頻段，最高業(yè)務(wù)速率可達2 Mbps，預(yù)期在2000年商用第三代移動通信系統(tǒng)（現(xiàn)已實現(xiàn)商用）。2000年IMT-2000的無線接El技術(shù)規(guī)范的頒布，開啟了無線移動通信的寬帶時代?！　∽缘谌苿油ㄐ艠藴驶雠_以來，寬帶無線移動通信呈現(xiàn)飛速發(fā)展的勢態(tài)。在移動通信領(lǐng)域，3GPP提出從寬帶碼分多址（WCDMA）到高速分組接入（HSPA）再到HSPA+的中期演進以及長期演進（LTE）路線。3GPP2提出從cdma2000到單載頻數(shù)據(jù)演進A版本（1x EV-DO RevA）的短期演進以及從lx EV-DO Rev B到lx EV-DO Rev C，也稱為超移動寬帶（UMB）的長期空中接口演進（AIE）。在無線接入領(lǐng)域，IEEE委員會于2004年年末制定了固定WiMAX（IEEE 802.16d）標準，并于2006年年初頒布了移動WiMAX（IEEE 802·16e）標準。針對2008年2月ITU啟動IMT-Advanced標準化工作，三大國際標準化組織基于已有的技術(shù)基礎(chǔ)，又各自提出了IMT-Advanced演進路線圖。3GPP提出從LTE到LTE+的演進方案，IEEE委員會則提出從80216e到802.16m的演進路線，而3GPP2剛開始時也提出從UMB到UMB+的演進路線，但由于其主要倡導(dǎo)者高通公司的退出，最終導(dǎo)致該演進路線終止。從各無線通信系統(tǒng)的演進路線可見，盡管3GPP和3GPP2沿著移動寬帶化的方向發(fā)展，而IEEE 802.16系列標準沿著寬帶移動化的方向發(fā)展，但兩條演進路線最終是殊途同歸?！　】v觀寬帶無線通信技術(shù)的演進，空中接口的革新是演進的基礎(chǔ)，而多址傳輸技術(shù)是空中接口的核心。如為提高系統(tǒng)容量和頻譜效率，3G系統(tǒng)摒棄了2G系統(tǒng)的TDMA技術(shù)而采用CDMA技術(shù)；而為了進一步提高系統(tǒng)的吞吐量和頻譜效率，3GPP-LTE、3GPP2 UMB和IEEE 802.16e均不約而同地采用基于OFDM的FDMA技術(shù)和多天線技術(shù)；對于正在標準化的IMT-Advanced系統(tǒng)，為更進一步改善系統(tǒng)頻譜效率，尤其是小區(qū)邊緣的頻譜效率，則普遍采用中繼技術(shù)和協(xié)作傳輸技術(shù)，而為了實現(xiàn)高達1 Gbps的吞吐量，則采用了階數(shù)更高的多天線技術(shù)和載波聚合技術(shù)。由空中接口技術(shù)的演進可見，多址技術(shù)和相應(yīng)的傳輸技術(shù)，尤其是物理層傳輸技術(shù)，是相輔相成的關(guān)系。事實上，多址技術(shù)解決的是無線資源的分配和共享問題，傳輸技術(shù)是用于支持該無線資源分配和共享方式的通信信號處理手段。多址技術(shù)為傳輸技術(shù)提供了應(yīng)用平臺，而傳輸技術(shù)的應(yīng)用又體現(xiàn)多址技術(shù)的特性，兩者相互合理搭配才能充分展示空中接口的性能優(yōu)勢。

內(nèi)容概要

本書以3GPP、3GPP2和IEEE 802系列三個標準化方向為背景，全面、深入地介紹從第三代移動通信出現(xiàn)以來已有和正在標準化的寬帶無線通信系統(tǒng)演進過程中提出的多址技術(shù)，以及與多址技術(shù)配套的物理層特有傳輸技術(shù)。全書共分為7章，主要介紹了寬帶無線移動通信系統(tǒng)演進過程和標準化情況，以及國內(nèi)外各公司和研究機構(gòu)所提的多址傳輸技術(shù)；WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA等第三代移動通信系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)；HSPA/HSPA+，cdma2000 1x EV-DO Rev.A/B等第三代移動通信短中期演進系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)；3GPP長期演進（LTE）系統(tǒng)和3GPP2超移動寬帶（UMB）的多址傳輸技術(shù)；超寬帶（UWB）、移動WiMAX、移動寬帶無線接入（MBWA）和認知無線電等IEEE 802系列通信系統(tǒng)的多址傳輸技術(shù)；3GPP-LTE+及IEEE 802.16m等IMT-Advanced標準化提出的多址傳輸技術(shù)；寬帶無線通信發(fā)展過程中出現(xiàn)的其他多址傳輸技術(shù)。　　本書對寬帶無線通信系統(tǒng)演進過程中涌現(xiàn)出的多址傳輸技術(shù)的發(fā)燕尾服和解決方案進行了深入淺出的闡述，內(nèi)容翔實、新穎，適合目前或者即將從事無線通信研究和開發(fā)的科技工作者，以及與通信工程相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的高年級本科生、研究生和教師閱讀參考。

作者簡介

李明齊，男，1971年生，2004年畢業(yè)于上海交通大學(xué)電子工程系通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，獲博士學(xué)位，2004年10月至2007年8月于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所/上海無線通信研究中心項目經(jīng)理、副研究員(2006年1月起)，碩士生導(dǎo)師(2007年9月起)；2007年9月至2008年8月于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所／上海瀚訊無線通信有限公司系統(tǒng)部經(jīng)理；2008年9月至今中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所寬帶無線移動通信研究室副研究員。

書籍目錄

第1章 綜述  　1.1 引言  　1.2 寬帶移動通信系統(tǒng)演進  　　1.2.1 GPP演進系統(tǒng)  　　1.2.2 GPP2演進系統(tǒng)  　　1.2.3 WiMAX演進系統(tǒng)  　1.3 IEEE 系列標準介紹  　　1.3.1 IEEE 802.15無線個域網(wǎng)標準  　　1.3.2 IEEE 802.20移動寬帶無線接入  　　1.3.3 IEEE 802.22感知無線電  　1.4 寬帶無線移動通信多址傳輸技術(shù)  　　1.4.1 第三代移動通信系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　　1.4.2 第三代移動通信短中期演進系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　　1.4.3 第三代移動通信長期演進系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　　1.4.4 WiMAX系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　　1.4.5 IEEE 系列系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　　1.4.6 IMT-Advanced系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　1.5 本書的主要內(nèi)容  第2章 第三代移動通信系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　2.1 IMT-2000簡介  　　2.1.1 第三代移動通信系統(tǒng)的技術(shù)需求  　　2.1.2 IMT-2000標準簡介  　　2.1.3 第三代移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)  　2.2 cdma2000系統(tǒng)  　　2.2.1 cdma2000系統(tǒng)概述  　　2.2.2 cdma2000物理信道結(jié)構(gòu)  　　2.2.3 物理信道的擴頻調(diào)制  　　2.2.4 擴頻碼  　　2.2.5 WCDMA系統(tǒng)  　　　　2.2.6 TD-SCDMA系統(tǒng)  　　2.2.7 cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA技術(shù)比較  　參考文獻  第3章 第三代移動通信短中期演進系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　3.1 cdma2000短中期演進系統(tǒng)  　　3.1.1 cdma2000 短中期演進系統(tǒng)概述  　　3.1.2 cdma2000 x EV-DO Rev.0和Rev.A  　　3.1.3 cdma2000 x EV-DO Rev.B  　3.2 WCDMA短中期演進系統(tǒng)  　　3.2.1 WCDMA短中期演進系統(tǒng)概述  　　3.2.2 WCDMA HSPA多址傳輸技術(shù)  　　3.2.3 WCDMA HSPA+多址傳輸技術(shù)  　3.3 TD-SCDMA短中期演進系統(tǒng) 　　3.3.1 TD-SCDMA短中期演進系統(tǒng)概述 　　3.3.2 TD-SCDMA HSPA多址傳輸技術(shù) 　　3.3.3 TD-SCDMA HSPA+多址傳輸技術(shù) 　3.4 第三代移動通信增強系統(tǒng)比較 　　3.4.1 TD-HSPA、WCDMA-HSPA與cdma2000 x EV-DO Rev.A的比較 　　3.4.2 TD-HSPA+、WCDMA-HSPA+與CDMA2000 x EV-DO Rev.B的比較  　參考文獻  第4章 第三代移動通信長期演進系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  　4.1 GPP長期演進系統(tǒng)  　　4.1.1 GPP長期演進系統(tǒng)概述  　　4.1.2 GPP LTE空中接口概述  　　4.1.3 GPP LTE多址傳輸技術(shù)  　　4.1.4 GPP LTE標準化備選多址方案  　4.2 GPP2演進系統(tǒng)  　　4.2.1 UMB系統(tǒng)概述  　　4.2.2 UMB空中接口概述  　　4.2.3 UMB多址傳輸技術(shù)  　4.3 GPP LTE與3GPP2 UMB系統(tǒng)比較  　參考文獻  第5章 IEEE 系列通信系統(tǒng)多址傳輸技術(shù) 第6章 IMT-Advanced系統(tǒng)多址傳輸技術(shù)  第7章 其他多址傳輸技術(shù)

章節(jié)摘錄

　　1.2.2 3GPP2演進系統(tǒng)　　1.3GPP2標準化組織簡介　　3GPP2（第三代合作伙伴計劃2）組織于1999年1月成立，由北美TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韓國的TTA四個標準化組織發(fā)起，主要是制定以ANSI-41核心網(wǎng)為基礎(chǔ)、cdma2000為無線接口的第三代技術(shù)規(guī)范。其聲稱致力于使ITLT的IMT-2000計劃中的（3G）移動電話系統(tǒng)規(guī)范在全球發(fā)展，實際上它是從2G的CDMA One或者IS-95發(fā)展而來的cdma2000標準體系的標準化機構(gòu)，它受到擁有多項CDMA關(guān)鍵技術(shù)專利的高通公司的支持?！　?.3GPP2演進系統(tǒng)標準化過程　　3GPP2的標準主要是在2G IS-95A／B基礎(chǔ)上發(fā)展至cdma2000 1x，而從2000～2006年，其在cdma2000發(fā)展方向及標準的研究主要集中在1x EV方面（其中1 x表示1個1.25 MHz載波，EV意為演進），包括1x EV.DO（也稱為高速分組數(shù)據(jù)HRPD）和xE V-DV兩個體系和趨勢，其中，1x：EV-DO專門為高速無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計，x EV.DV系統(tǒng)則能夠提供混合的高速數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)?！　〗冢?GPP2在DO Rev.B的標準工作基本完成之后，開始了下一階段的工作，其目標是進一步提高系統(tǒng)傳輸頻譜效率，同時滿足運營商對于網(wǎng)絡(luò)演進、網(wǎng)絡(luò)部署、業(yè)務(wù)融合過渡和性能方面的相關(guān)需求。2006年6月，與LTE幾乎同期啟動，在多家公司相關(guān)技術(shù)提案的基礎(chǔ)上，3GPP2會議制定和明確了AIE第二階段空中接口標準的技術(shù)框架并開始具體的標準化工作，即cdma2000 1x EV.DO Rev.C，被命名為超移動寬帶（Ultra Mobile Broadband，UMB）標準。UMB可與現(xiàn)有的cdma2000 Ix和1x EV.DO系統(tǒng)兼容，但在數(shù)據(jù)傳輸速率、延遲性、覆蓋度、移動能力及布建彈性等方面都更具優(yōu)勢。另外，UMB能夠提供更大的帶寬、頻段和波段選擇范圍，以及網(wǎng)絡(luò)的可升級性和靈活性。3GPP2在2007年下半年完成了IJMBv2.0的標準規(guī)范，但由于在LTE的壓力之下，在2008年10月，高通正式停止了UMB相關(guān)的開發(fā)和推動，并在同期3GPP2宣布不再向ITU-R提交IMT-Advanced技術(shù)提案。

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