LTE学习之路(1)——移动通信技术发展历程

题记:

随着信息技术的发展,用户需求的日渐增多,移动通信技术已称为当代通信领域的发展潜力最大,市场前景最广的研究热点。目前,移动通信技术已经历了几代的发展。

一、第一代移动通信技术(1G)——模拟移动通信

  起源于20世纪80年代,主要采用的是模拟调制技术与频分多址接入(FDMA)技术,这种技术的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务。1G主要代表有:美国的先进的移动电话系统(AMPS)、英国的全球接入通信系统(TACS)和日本的电报电话系统(NMT)。1G移动通信基于模拟传输技术,其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。1G主要基于蜂窝结构组网,直接使用模拟语音调制技术,传输速率约2.4kbit/s。

  1G特点:

  • 只有语音业务;

  • 频谱复用率低;

  • 标准不统一,不能漫游(工作频段不同);

  • 安全性差;

  • 设备价格高(“大哥大”)

二、第二代移动通信技术(2G)——数字移动通信

  起源于90
年代初期,主要采用数字的时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。第二代移动通信数字无线标准主要有:欧洲的GSM和美国高通公司推出的IS-95CDMA等,我国主要采用GSM,美国、韩国主要采用CDMA。

  为了适应数据业务的发展需要,在第二代技术中还诞生了2.5G,也就是GSM系统的GPRS和CDMA系统的IS-95B技术,大大提高了数据传送能力。

  2G主要业务是语音,其主特性是提供数字化的话音业务及低速数据业务。它克服了模拟移动通信系统的弱点,话音质量、保密性能得到大的提高,并可进行省内、省际自动漫游。第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成模拟技术向数字技术的转变。

  2G特点:

  • 标准不统一,只能在同一制式覆盖区域漫游,无法进行全球漫游;

  • 带宽有限,不能提供高速数据传输;

  • 抗干扰抗衰落能力不强,系统容量不足;

  • 频率利用率低;

  GSM(Global System for Mobile
Communication,全球移动通信系统)系统组成要素:

? 移动台(MS)

? 基地台系统(BSS)

? 移动服务交换中心(MSC)

? 网络维护运营中心(OMC)

? 资料库(Database)-HLR、VLR、AUC、EIR等

 

  GSM系统结构图:

三、第三代移动通信技术(3G)——数字移动通信

  3G的理论研究、技术开发和标准的制定开始于80年代中期,国际电信联盟(ITU)将其正式命名为国际移动通信2000(IMT-2000,International
Mobile Telecommunications in the year
2000)。欧洲电信标准协会(ETSI)称其为通用移动通信系统(UMTS,Universal Mobile Telecommunication
System)。

  3G最基本的特征是智能信号处理技术,智能信号处理单元将成为基本功能模块,支持话音和多媒体数据通信,它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务,例如高速数据、慢速图像与电视图像等。

 
3G标准:
国际电信联盟(ITU)目前一共确定了全球四大3G标准,分别是WCDMA、CDMA2000、TD-SCSMA和WIMAX。在中国,中国移动采用TD-SCDMA,中国电信采用CDMA2000,中国联通采用WCDMA

  • WCDMA(Wideband
    CDMA)——从事WCDMA标准研究和设备开发的厂商很多,其中包括诺基亚、摩托罗拉、西门子、NEC、阿尔卡特等等。该标准提出了GSM(2G)——GPRS——EDGE——WCDMA(3G)的演进策略。

  • CDMA2000(窄带CDMA)由美国高通公司推出,摩托罗拉、朗讯和三星都有参与,韩国是CDMA2000的主导者。该标准提出了CDMA(2G)——CDMA2001x——CDMA2003x(3G)的演进策略。其中CDMA2001x被称为2.5G移动通信技术。目前中国电信就是采用的这一方案来向3G过渡的。

  • TD-SCDMA(Time Division - Synchronous
    CDMA,时分同步CDMA),该技术由中国大唐电信制定的3G标准。该标准的提出不经过2.5G的中间环节,直接向3G过渡,非常适用于GSM系统向3G升级

  • WIMAX(微波存取全球互通),又称为802.16无线城域网,是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。

3G各标准的参数

WCDMA:

  RTT FDD

  异步CDMA系统:无GPS

  带宽5MHz

  码片速率:3.8Mcps

  中国频段:1940MHz-1955MHz(上行)、2130MHz-2145MHz(下行)

CDMA2000

  RTT FDD

  同步CDMA系统:有GPS

  带宽:1.23MHz

码片速率:1.2288Mcps 

  中国频段:1920MHz-1935MHz(上行)、2110MHz-2125MHz(下行)   

TD-SCDMA

  RTT TDD

  同步CDMA系统:有GPS

  带宽:1.6MHz

  码片速率:1.28Mcps

  中国频段:1880MHz-1920MHz(上行)、2010MHz-2025MHz(下行)

WiMAX

  带宽:1.5MHz-20MHz

  最高接入速度70M

  最高i传输距离:50公里

  码片速率:不详

  中国频段:暂无 

四、FDMA、TDMA和CDMA的比较

1. 频分有时也称之为信道化,就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道发射和接收载频,对每个信道可以传输一路话音或控制信息。

2. 时分多址是在一个宽带的无线载波上按时间或称为时隙划分为若干时分信道,每一用户占用一个时隙,只在这一指定的时隙内收或发信号,故称为时分多址。

3. 码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式。

五、LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目

  LTE是3G的演进,并非人们普遍误解的4G技术,而是3G与4G技术之间的一个过渡,是3.9G的全球标准,其改进了3G的空中接入技术,采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。

  LTE在20MHz的频谱带宽下能够提供下行326Mbps与下行86Mbps的峰值速率。考虑到需要提供比3G更高的数据速率与未来可能分配的频谱,LTE需要支持高于5MHz的传输带宽。

  3GPP LTE正在制定的无线接口和无线接入网架构演进技术主要包括如下内容:

  • 明显增加的传输速率。如在20MHz带宽上达到:下行传输速率100Mbit/s和上行传输速率50Mbit/s;

  • 在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率;

  • 明显提高频谱利用率;

  • 明显降低等待时间,低于100ms等

LTE学习之路(1)——移动通信技术发展历程

时间: 2024-08-05 14:53:20

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LTE学习之路(9)—— 3GPP TS协议系列总结

规范编号 规范名称 内容 更新时间 射频系列规范 TS 36.101 UE无线发送和接收 描述FDD和TDD E-UTRA UE的最小射频(RF)特性 08-Oct-2010 TS 36.104 BS无线发送与接收 描述E-UTRA BS在成对频谱和非成对频谱的最小RF特性 30-Sep-2010 TS 36.106 FDD直放站无线发送与接收 描述FDD直放站的射频要求和基本测试条件 30-Sep-2010 TS 36.113 BS与直放站的电磁兼容 包含对E-UTRA基站.直放站和补充设备的

LTE学习之路(12)——PDCCH(续)

12.1 前言 PDCCH提供的主要功能之一就是传输物理层资源分配指示,并且在每个子帧上,PDCCH指示频域资源分配. 频域资源(一组资源块)分配信令设计的主要挑战是在灵活性和信令开销之间找到一个好的这种方案.一个可行的方法是发送组合的资源分配消息给所有UE,但有可能被拒绝,这是因为可靠到达所有的UE需要很高的功率,包括小区边缘的UE. LTE资源分配有3中类型:type0.type1和type2,具体使用哪种资源分配类型取决于所选的DCI format以及DCI内相关bit的配置.(有关DCI

LTE学习之路(6)——RRC

1 RRC协议功能 为NAS层提供连接管理,消息传递等服务: 对接入网的底层协议实体提供参数配置的功能: 负责UE移动性管理相关的测量.控制等功能 2 RRC状态 RRC_IDLE PLMN选择: NAS配置的DRX过程: 系统信息广播和寻呼: 邻小区测量: 小区重选的移动性: UE获取一个TA区内的唯一标识: eNB内无终端上下文 RRC_CONNECTION 网络侧有UE的上下文信息: 网络侧知道UE所处小区: 网络和终端可以传输数据: 网络控制终端的移动性: 邻小区测量: 存在RRC连接:

LTE学习之路(7)——LTE系统消息

1 系统消息包含: 主信息块(Master Information Block,MIB) 多个系统信息块(System Information Blocks,SIBs) 2 MIB 承载于BCCH——>BCH——>PBCH上 包括有限个用以读取其他小区信息的最重要.最常用的传输参数(如:系统带宽.系统帧号.PHICH配置信息) 时域:紧邻同步信道,以10ms为周期重传4次 频域:位于系统带宽中央的72个子载波(1.08MHz) 3  SIBs 除MIB外的系统信息,包括SIB1~SIB12:

LTE学习之路(5)——物理层

帧结构 LTE支持的两种无线帧 类型1:应用于FDD 类型2:应用于TDD FDD类型无线帧结构 FDD类型无线帧长为10ms,如上图所示.每帧分为10个相同大小的子帧,每个子帧又分为两个相同大小的时隙,即每个FDD无线帧帧含有20个相同大小的时隙,每个时隙为0.5ms.普通CP配置下,一个时隙包含7个连续的OFDM符号(Symbol). TDD类型无线帧结构 在TDD帧结构中,一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成,每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成,其中包括4个普通子帧和1

LTE学习之路(4)——概述(续)

[EPS承载] 基础知识——TFT 数据包过滤器:通常是在数据包传送过程中允许或阻止它们的通过.如果要完成数据包过滤,就要设置好规则来指定哪些类型的数据包被允许通过和哪些类型的数据包将会被阻止. TFT(Traffic Flow Template):是关联到EPS承载上的一个数据包过滤器的集合,分为上行过滤模版UL TFT(UpLink TFT)和下行过滤模版DL TFT(DownLink TFT). UL TFT是一组上行数据包过滤器,DL TFT是一组下行数据包过滤器.每一个专用承载都关联一

LTE学习之路(3)——概述(续)

[LTE协议栈的两个面] 用户面协议栈——负责用户数据传输 控制面协议栈——负责系统信令传输 用户面主要功能:头压缩.加密.调度.ARQ/HARQ 控制面主要功能: PDCH层完成加密与完整性保护: RLC和MAC层功能与用户面中的功能一致: RRC完成广播.寻呼.RRC连接管理.资源控制.移动性管理.UE测量报告与控制: NAS层完成核心网承载管理.鉴权及安全控制 [用户平面与控制平面协议栈中共有的LTE层2] LTE层2含有三种协议: PDCP(Packet Data Convergence

LTE学习之路(2)

[LTE的设计目标] 带宽灵活配置:支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHz 峰值速率(20MHz带宽):下行100Mbps,上行50Mbps 控制面延时小于100ms,用户面延时小于5ms 能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务 支持增强型MBMS(E-MBMS) 取消CS域,CS域业务在PS域实现,如VoIP 系统结构简单化,低成本建网 [名词介绍] 3GPP(3th Generation Partnership Project)

LTE学习之路(8)——信令流程

1 在LTE中,需要识别3个主要的同步需求 符号和帧定时的捕获,通过它来确定正确的符号起始位置(如设置DFT窗位置): 载波频率同步,需要它来减少或消除频率误差的影响(注:频率误差是由本地振荡器在发射端和接收端间的频率不匹配和UE移动导致的多普勒偏移造成的): 采样时钟的同步 2 两个物理信号 主同步信号(PSS,Primary Synchronization Signal) 和辅同步信号(SSS,Secondary Synchronization Signal) 注:对于这两个信号的检测,不仅