第八章 无线移动通信未来发展8.1 IMT-2000增强系统

8.2 IMT-Advanced系统

8.1.1 概述8.1.2 LTE 系统8.1.3 WiMAX 系统

8.2.1 概述8.2.2 标准化现状8.2.3 热点技术

概述

B3G 的无线即时连接等某些服务费用将比 3G 便宜

未来通信系统容量必须大幅提升以满足各种需求

B3G 系统将是全 IP 宽带实时多媒体系统

8.1.1 IMT-2000 增强系统概述• 第三代移动通信系统 IMT-2000 的后续演进路线：

Rel.7

Rel.6GSMGPRS

WCDMATD-SCDMA

cdmaOne cdma2000

Rel.5(HSDPA)

1×EV-DO

1×EV-DV

UMB

LTE

IEEE 802.16e

IEEE 802.16m

SISO-Wave1

MIMO-Wave2

LTE 拥有最多的支持者，WiMAX 次之，

UMB 则支持者很少

8.1.2 LTE 系统• 目标：低传输时延、提高用户数据速率、增大系统容量和覆盖范围、降低运

营成本• 灵活支持 1.4MHz-20MHz可变带宽 峰值数据率达到上行 50Mbps，下行 100Mbps，频谱效率达到 3GPP R6的 2-4倍 提高小区边缘用户的数据传输速率 用户面延迟（单向）小于 5ms，控制面延迟小于 100ms；支持与现有 3GPP和非 3GPP系统的互操作

支持增强型的多媒体广播和组播业务（MBMS） 降低建网成本，实现低成本演进 实现合理的终端复杂度、成本和耗电 支持增强的 IMS和核心网；追求后向兼容，并考虑性能改进和后向兼容之间的平衡 取消 CS（电路交换）域， CS域业务在 PS（分组交换）域实现，如采用 VoIP 优化低速移动用户性能，同时支持高速移动；以尽可能相似的技术支持成对和非成对频段

尽可能支持简单的邻频共存

8.1.2 LTE 系统—物理层技术• LTE-FDD 模式帧结构

• LTE-TDD 模式帧结构

#0 #1 #2 #3 #19#18

一个无线帧, Tf = 307200Ts = 10 ms

一个时隙, Tslot = 15360Ts = 0.5 ms

一个子帧

一个时隙, Tslot=15360Ts

GP UpPTSDwPTS

一个无线帧, Tf = 307200Ts = 10 ms

一个半帧, 153600Ts = 5 ms

30720Ts

一个子帧, 30720Ts

GP UpPTSDwPTS

Subframe #2 Subframe #3 Subframe #4Subframe #0 Subframe #5 Subframe #7 Subframe #8 Subframe #9

统一的 5ms 子帧长度

8.1.2 LTE 系统—物理层技术

多址技术：上行 OFDM 、下行 SC-FDMA

多天线技术：基站 <4 ，移动台 <2 ，复用 / 分集…

信道编码： Turbo ， LDPC

链路自适应技术： AMC 、 HARQ

LTE 系统物理层先进

技术

LTE 系统物理层先进

技术支持增强的 MBMS （多媒体广播和多播业务）

8.1.2 LTE 系统—网络结构• 目的：简化信令流程，缩短延迟和降低成本• E-UTRAN （ LTE ）舍弃了 UTRAN 的无线

网络控制器－基站（ RNC-NodeB ）结构，完全由演进型Node （ eNodeB ）组成。

eNB

MME / S-GW MME / S-GW

eNB

eNB

S1 S1

X2 E-UTRAN

8.1.3 WiMAX 系统介绍• WiMAX 作为一种新型的宽带无线通信技术：• 基于 OFDMA多址接入技术可工作在 6GHz载频以下，支持 5-20MHz可变带宽具有灵活的系统架构，支持下一代移动通信网络WiMAX还支持网间的无缝移动，同时支持基于不同业务的 QoS控制

可支持 TDD和 FDD工作方式，上下行带宽比例可调通过采用先进的多天线技术极大的提高了系统吞吐量，峰值速率在 20MHz带宽下可达 130Mbps

它还可提供安全性管理和先进的无线资源管理具有增强的多播和广播能力，可提供定位业务等

8.1.3 WiMAX 系统介绍

WiMAX 原先分为固定式的 802.16a/d 及移动式的 802.16e ，两者在 2006 年 3 月初形成联合版本，即 802.16e-2005 。

IEEE 802.16 标准化组织同时还着手制定其它的辅助规范，包括 802.16f/g 、 802.16j 、 802.16h 及 802.16m

802.16-2004( 仅支持固定应用)

802.16e (固定和移动应用)

802.16/corrigendum 2

(后续修订)

802.16h(多系统共存)

802.16f (固定信息管理)

802.16i(移动信息管理)

802.16j(移动多跳中继)

802.16g(固定和移动性管理)

802.16m(IMT-Advanced

广域接入网空中接口)

8.1.3 WiMAX 系统介绍特性 LTE WiMAX (802.16m)

核心网 基于 IP 基于 IP

峰值速率 (20 MHz) 100 Mbps 130 Mbps

多址接入技术 OFDM, SC-FDMA OFDMA

天线技术 MIMO ， beam forming（ DL ） MIMO, beam forming

传输带宽 1.4-20 MHz 5-20 MHz

移动性支持 500 km/h 350 km/h

无缝移动 支持 支持

节省功率 支持 支持

QoS 控制 端到端 端到端

切换类型 垂直切换，水平切换 垂直切换，水平切换

8.2.1 IMT-Advanced 系统概述

• ITU 将下一代移动通信系统命名为 IMT-Advanced

高数据速率：在高速移动环境下速率将达到 100Mb/s ，在静止环境下将达到 1Gb/s以上，能够支持下一代网络的各种应用

智能化、业务多样化：

支持有线及无线接入，具有非对称数据传输能力

无缝接入、兼容经济：

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

8.2.1 IMT-Advanced 系统概述

IMT-Advaned 旨在建立一个全球统一的无线通信新架构，以实现全球范围内的无缝接入和网间互连

蜂窝层（蜂窝通信系统）

分布网层（广播系统）

热点覆盖层（无线局域网）

个人网络层（个人通信系统）

固定接入层（有线网络系统）

系统内水平切换

系统间垂直切换

可能存在的回路

-完全覆盖-全球接入-完全移动性-无独立用户连接

-完全覆盖（包括热点）-全球漫游-区域移动性-支持独立用户连接

-区域覆盖-热点覆盖-区域移动性-独立用户链路

-短距离通信-漫游-独立用户链路

-个人移动性-全球接入

全IP网络

3G/4G移动接入网

无线Adhoc网络

数字广播网

多媒体业务和应用 新型空中接口

个人通信网络

有线接入网

无线局域网（WLAN）/无线城域网（WiMAX）

游牧网络

8.2.1 IMT-Advanced 标准化状况• 标准化进程：• （ 1 ） 2008 年 3 月：发出征集候选技术方案的通函，开

始接受候选技术方案；• （ 2 ） 2009 年 10 月：提交候选技术方案截止日期• （ 3 ） 2010 年 6 月：提交候选技术方案评估报告截止日

期• （ 4 ） 2010 年 10 月：确定 IMT-Advanced 技术框架和

主要技术特性• （ 5 ） 2011 年 2 月：完成 IMT-Advanced 技术规范

8.2.2 IMT-Advanced 标准化状况IEEE ：于 2006 年 12 月批准了 802.16m 的立项申请

(PAR) ，正式启动了 IEEE 802.16m 标准的制订工作。IEEE 802.16m 项目的主要目标有两个，一是满足 IMT-Advanced 的技术要求；二是保证与 802.16e 兼容。

3GPP ：于 2008 年 3 月开始了 LTE-Advanced 的研究工作，开发属于 3GPP 的 IMT-Advanced 候选技术方案。

3GPP2 ：在 2007 年发布了 UMB 技术规范之后，又成立了下一代技术特设组（ Next-generation Technology Ad-hoc, NTAH ），负责新一代空中接口技术即 UMB 增强技术的开发和评估工作，以此作为 3GPP2 的 IMT-Advanced 候选技术方案。

8.2.3 IMT-Advanced 热点技术

数据传输率

第二代移动通信系统 16kbit/s 16kbit/s

数据传输率

第三代数字移动通信系统 2Mbit/s 2Mbit/s

数据传输率

第四代移动通信系统 100Mbit/s至 1Gbit/s

100Mbit/s至 1Gbit/s

8.2.3 IMT-Advanced 热点技术

• IMT-Advanced 系统的未来技术发展将更多的集中在无线资源管理和网络层的优化方面

多频带技术 Relay 技术

先进空间信号处理技术等

多点协同技术

8.2.3 IMT-Advanced 热点技术

连续频谱聚合 离散频谱聚合

1. 多频带技术： 通过将多个连续或离散的频带聚合在一起，使得运营

商可以使用更大的有效带宽，以达到 4G 所要求的业务速率

8.2.3 IMT-Advanced 热点技术• 2.Relay 技术：中继站（ Relay Station ）

将信号进行再生或放大处理后，再转发给目的端，以确保传输信号的质量的网络节点

通过中继站协助通信，用于覆盖盲点，提高小区边缘用户 QoS可以扩大小区覆盖面积可以有效提升系统容量 Relay

MS

BS

8.2.3 IMT-Advanced 热点技术• 3. 多点协同传输技术（ CoMP ）原理：

在上行链路，可以从多个站点同时接收来自移动终端的信号，然后进行联合处理；

在下行链路，可以协同调度多个站点的数据传输，同时从多个站点进行联合发送。

通过 CoMP 技术实现小区间的干扰协调；增强总发射功率，实现多点的波束赋形；有效提高系统容量和覆盖。

中心

节点