第一章 绪论(概述)
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1994 2000 1997 2005 2000 2010 2003 Year
Start of the World Wide Web
1995
国家重点实验室
Why we need broadband Wireless Communication
Rich mobile services drive demand for bandwidth
Speed 10M Cost
1M 100K 10K 1K 1990
ISDN Voice band modem
1991
Text
narrowband ● W-CDMA/TD-SCDMA Audio & Video HSDPA (14M) narrowband CATV (GPRS) xDSL Pictures ● cdma2000 EV-DO Graphics Pictures (2.4M) WWW Graphics HSCSD ● W-CDMA WAP TD-SCDMA SMS cdma200
国家重点实验室
Broadband Wireless Communications
(宽带无线通信)
盛敏 msheng@mail.xidian.edu.cn
国家重点实验室
课程的基本信息
• 课程编号:
• 课程名称：宽带无线通信
• 硕/博士生：必须/选修课 • 课内学时数：48学时
• 上课时间：( 地点:J2-01)
Functiபைடு நூலகம்nality
1G 100M
Audio
3 - 5 Years
& Video broadband (DSL, CATV, etc.)
Fixed networks are leading
Functionality
VDSL
Audio & Video ● LTE (50M/100M)broadband (UMTS) Audio & Video
WLAN服务，以增加该公司传统的PCS（个人无线通信业务） 业务。
国家重点实验室
移动通信系统的演变
Widely application Standard
4G
3G(CDMA)
Product Development R/D
2G(TDMA)
1G (FDMA) 70 80 90 00 10
每十年换一代
国家重点实验室
国家重点实验室
教学内容
宽带无线通信系统是宽带信息网络的主要接入
手段和基础传输方式之一。通过宽带无线通信系统
随时随地接入Internet和享用多媒体业务是未来通
信领域的研究重点。 本课程重点介绍宽带无线通信的基本理论和主要技
术。包括宽带无线信道特征、高速和高效的传输技术、
各种先进的干扰管理技术等。
国家重点实验室
1xEV-D0 Rev. A
DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps
DO Rev. B
（ 多载波 DO） DL：46.5Mbps UL: 27Mbps
1xEV-DV 3.1Mbps
CDMA2000无线技术演进路线
WCDMA无线技术演进路线
GSM/GPRS/EDGE
171kbps/384kb/s WCDMA R99/R4
14.2分钟。
国家重点实验室
语音与非语音业务的比例
非语音业务 (图象，数据)
Market size
70～80% Challenging Mobile Multimedia 50%
语音业务
50%
2000 2005 30～20% 2010
国家重点实验室
固网上的应用在数年后会在移动网上出现
Data speed
• 数据显示，截至2010年6月30日，我国固定电话用户合计为3.05亿户。我国移动
电话用户合计8.05亿，3G用户达2520万户，TD用户达1046万户。 • 我国手机用户2010年前6个月共发送短信4054亿条，相对去年同期增长6.2%，按
照8.05亿用户计算，平均每个移动用户每天发送短信2.8条。平均每天通话的时长
HSPA+
HSDPA (P1)
1.8M/3.6Mbps
HSDPA(P2)
7.2/14.4Mb/s
DL:>40Mbps UL>10Mbps
LTE
DL:100Mbps UL:50Mbps
384kb/s
HSUPA
6-8Mbps
TD-SCDMA无线技术演进路线
GSM/GPRS/EDGE
171kb/s/384kbps
国家重点实验室
“铱”星系统
铱星 价格：3美元/分钟
Space-based handoffs, Spot-beam antenna, Power-efficient Eng., Handset Eng.,
网络管理
6个轨道*11颗星/每轨道
国家重点实验室
Metricom
Metricom公司开创了始终在线（ always-on ）的无线网络 接入的先河，并且让人们第一次看到了为移动用户提供的无处 不在（Ubiquitous）的 Internet接入。 64－128kbps峰值数据吞吐量。 Metricom公司过分超前于它的时代，它建立并试运营了第一个 无线Ad hoc网，采用数据包交换的无线通信方式，它建立的时 间超前于2.5G蜂窝/PCS（个人通信系统）技术的时间多年。所 以最终，Metricon公司在2001年被迫宣告破产。
FTTx
100M-1Gbps
国家重点实验室
cdma2000 1x
(Rev. 0)
153.6kbps
无线移动技术演进路径
1xEV-DO Rev. 0
DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps
演进型3G
DO Rev. C (UMB)
LBC DL: 100Mbps-1Gbps UL: 50-100Mbps SBC DL: 100Mbps-1Gbps UL: 50-100Mbps
TD-SCDMA的南湖会议 邮电部批准中国提交标准 1998.1 伊斯坦布尔 赫尔辛基 无线电大会 ITU会议 加洲棕榈泉 3GPP全会
西山会议
国家重点实验室
3GPP LTE
������ 3GPP LTE（Long Term Evolution），又称之为UTRAN LTE。LTE的目 标峰值速率为下行100 Mbps，上行50 Mbps。 ������ LTE的主要系统特征如下： ������ 适用于不同的带宽：1.25~20 MHz ������ 支持“paired”和“unpaired”的频谱分配 ������ 以分组域业务为主要目标 ������ 降低无线网络时延：U-plan < 10 ms, C-plan < 100ms ������ 频谱效率：下行5 bps/Hz (3 to 4 times Release 6 HSDPA)；上行 2.5 bps/Hz (2 to 3 times Release 6 HSUPA) ������ 强调后向兼容，同时也考虑与系统性能的折衷（无线接口是 全新的技术，网络架构正在研究中）
国家重点实验室
国家重点实验室
无线通信业的成长
• 在1990年全世界只有1000万无线通信用户，这些手机几乎全部采用第一代模拟 FM调制。 • 2002年5月全世界突破10亿的移动手机用户。 • 2008年年底，全球手机用户人数将达到40亿。 • 2011年，全球人口的手机普及率预计将超过70%。 •思科报告显示：2012年底移动终端就已超过了世界人口总数70亿
国家重点实验室
无线通信的愿景
• 无线通信的愿景是随时（Anytime）随地 （Anywhere）的通信（Any information）。
有两家公司2002年前曾致力于实现这一通信目标，但由于他们过于超 前了当时的时代需求，迫使这两家公司宣布破产。 Iridium 公司(和一些类似的公司)在空中使用蜂窝电话系统的概念， 力图建立基于卫星的全球无线通信系统； 同时，Metricom公司却力图，通过一个巨大的工作在不需要许可的 频段上的低功耗设备构成的无线网络，采用互联协议（IP）的方式，在 全国范围内大城市内提供一个始终在线的数据服务。
国家重点实验室
无线通信愿景及发展历程
国家重点实验室
Future Wireless Networks
Ubiquitous Communication Among People and Devices
Next-generation Cellular Wireless Internet Access Wireless Multimedia Sensor Networks Smart Homes/Spaces Automated Highways In-Body Networks All this and more …
国家重点实验室
公共无线局域网（Public WLAN）
另外一个同样拥有一个令人兴奋的公共无线Internet网远
景的公司Mobilestar公司。 Mobilestar 公司在全球的星巴克（Starbucks）咖啡店中 都配置了公共无线局域网，公司也因此闻名于世。2002年前，
Voicestream Wireless公司收购了Mobilestar公司，希望能拓展
国家重点实验室
1 概述
国家重点实验室
1 概述
• Why? 宽带无线通信
– 无线通信系统的现状与愿景
• How？
– 无线通信系统的组成
– 无线通信的关键技术
国家重点实验室
无线通信的现状
国家重点实验室
Life goes mobile!
2006年无线世界研究论坛（WWRF）预测：到2017年将有7万亿无 线通信设备为70亿人服务 思科报告显示：2012年底移动终端就已超过了世界人口总数70亿
WCDMA R99/R4 cdma2000 1X TD-SCDMA R4
MBWA+ MBWA
802.16m/WiMAX II 802.16e/WiMAX
宽带无线接入
FBWA 低 WLAN
802.11/WiFi 802.11a/g/n
数据速率
DSL
<10kbps
<200kbps 300kbps-10Mbps
国家重点实验室
预读文章
本章参考文献： Rappaport, T.S.; Annamalai, A.;Buehrer, R.M.; Tranter, W.H. Wireless communications:past events and a future perspective, IEEE Communications Magazine, 50th Anniversary Commemorative Issue, May 2002, Page(s): 148 –161
• 授课方式：讲课、自学、研讨 • 考试方式：笔试(全体)＋专题报告(博士生）
• 先修课程：移动通信或个人无线通信
国家重点实验室
教学目标
要求学生掌握宽带无线通信系统的基本原理、
主要的理论和技术，为设计和研究新型无线通信系 统打下良好的基础。通过本课程的学习，应当能就
本课程相关的专题写出有创新的研究报告。
课程参考书
国家重点实验室
教 材
主要教材：宽带无线电文选 参考文献： 1. Andreas F. Molisch,Wideband Wireless Digital Communications,电子工业出版社 2. Andrea Goldsmith, Wireless Communications, 杨鸿文等译，人民邮电出版社，2007.6
2008-2010
国家重点实验室
TD-SCDMA的历史
TD－SCDMA成为国际第 三代移动通信标准之一 2000.5
TD-SCDMA的遵义会议 成为ITU／3G候选方案 1998.11 TD-SCDMA打响第一抢 正式向ITU提交标准建议 1998.6
TD－SCDMA成 为3GPP标准R4 2001.3
LTE
HSPA+
>10Mbps
R4
384kb/s
HSDPA 单载波
2.8Mbps
MC-HSDPA
8.4Mb/s
LTE
DL:100Mbps UL:50Mbps
3G
WiMAX演进路线
HSUPA
增强型3G
802.16e
802.16d
20Mbps
802.16m 20Mbps
2001-2005
2006-2007
Life goes mobile!
国家重点实验室
Ubiquitous Network Applications
新兴业务不断涌现 业务量总量逐年迅增
Push to Talk Story Teller Credit Card ……
Global Mobile Data Traffic Forecast
Source: Cisco VNI Mobile Forecast, 2013
移动通信系统的演变
国家重点实验室
无线通信系统的演变
1995 2000 2005 HSDPA HSUPA 1xEV-DO 2010 LTE DO Rev C 2015
移动性
1985
GSM cdmaOne
高 1G 中
AMPS TACS
E3G 3G
3G增强型
（3G演进型）
IMT-Advanced 4G
2G
Start of the World Wide Web
1995
国家重点实验室
Why we need broadband Wireless Communication
Rich mobile services drive demand for bandwidth
Speed 10M Cost
1M 100K 10K 1K 1990
ISDN Voice band modem
1991
Text
narrowband ● W-CDMA/TD-SCDMA Audio & Video HSDPA (14M) narrowband CATV (GPRS) xDSL Pictures ● cdma2000 EV-DO Graphics Pictures (2.4M) WWW Graphics HSCSD ● W-CDMA WAP TD-SCDMA SMS cdma200
国家重点实验室
Broadband Wireless Communications
(宽带无线通信)
盛敏 msheng@mail.xidian.edu.cn
国家重点实验室
课程的基本信息
• 课程编号:
• 课程名称：宽带无线通信
• 硕/博士生：必须/选修课 • 课内学时数：48学时
• 上课时间：( 地点:J2-01)
Functiபைடு நூலகம்nality
1G 100M
Audio
3 - 5 Years
& Video broadband (DSL, CATV, etc.)
Fixed networks are leading
Functionality
VDSL
Audio & Video ● LTE (50M/100M)broadband (UMTS) Audio & Video
WLAN服务，以增加该公司传统的PCS（个人无线通信业务） 业务。
国家重点实验室
移动通信系统的演变
Widely application Standard
4G
3G(CDMA)
Product Development R/D
2G(TDMA)
1G (FDMA) 70 80 90 00 10
每十年换一代
国家重点实验室
国家重点实验室
教学内容
宽带无线通信系统是宽带信息网络的主要接入
手段和基础传输方式之一。通过宽带无线通信系统
随时随地接入Internet和享用多媒体业务是未来通
信领域的研究重点。 本课程重点介绍宽带无线通信的基本理论和主要技
术。包括宽带无线信道特征、高速和高效的传输技术、
各种先进的干扰管理技术等。
国家重点实验室
1xEV-D0 Rev. A
DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps
DO Rev. B
（ 多载波 DO） DL：46.5Mbps UL: 27Mbps
1xEV-DV 3.1Mbps
CDMA2000无线技术演进路线
WCDMA无线技术演进路线
GSM/GPRS/EDGE
171kbps/384kb/s WCDMA R99/R4
14.2分钟。
国家重点实验室
语音与非语音业务的比例
非语音业务 (图象，数据)
Market size
70～80% Challenging Mobile Multimedia 50%
语音业务
50%
2000 2005 30～20% 2010
国家重点实验室
固网上的应用在数年后会在移动网上出现
Data speed
• 数据显示，截至2010年6月30日，我国固定电话用户合计为3.05亿户。我国移动
电话用户合计8.05亿，3G用户达2520万户，TD用户达1046万户。 • 我国手机用户2010年前6个月共发送短信4054亿条，相对去年同期增长6.2%，按
照8.05亿用户计算，平均每个移动用户每天发送短信2.8条。平均每天通话的时长
HSPA+
HSDPA (P1)
1.8M/3.6Mbps
HSDPA(P2)
7.2/14.4Mb/s
DL:>40Mbps UL>10Mbps
LTE
DL:100Mbps UL:50Mbps
384kb/s
HSUPA
6-8Mbps
TD-SCDMA无线技术演进路线
GSM/GPRS/EDGE
171kb/s/384kbps
国家重点实验室
“铱”星系统
铱星 价格：3美元/分钟
Space-based handoffs, Spot-beam antenna, Power-efficient Eng., Handset Eng.,
网络管理
6个轨道*11颗星/每轨道
国家重点实验室
Metricom
Metricom公司开创了始终在线（ always-on ）的无线网络 接入的先河，并且让人们第一次看到了为移动用户提供的无处 不在（Ubiquitous）的 Internet接入。 64－128kbps峰值数据吞吐量。 Metricom公司过分超前于它的时代，它建立并试运营了第一个 无线Ad hoc网，采用数据包交换的无线通信方式，它建立的时 间超前于2.5G蜂窝/PCS（个人通信系统）技术的时间多年。所 以最终，Metricon公司在2001年被迫宣告破产。
FTTx
100M-1Gbps
国家重点实验室
cdma2000 1x
(Rev. 0)
153.6kbps
无线移动技术演进路径
1xEV-DO Rev. 0
DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps
演进型3G
DO Rev. C (UMB)
LBC DL: 100Mbps-1Gbps UL: 50-100Mbps SBC DL: 100Mbps-1Gbps UL: 50-100Mbps
TD-SCDMA的南湖会议 邮电部批准中国提交标准 1998.1 伊斯坦布尔 赫尔辛基 无线电大会 ITU会议 加洲棕榈泉 3GPP全会
西山会议
国家重点实验室
3GPP LTE
������ 3GPP LTE（Long Term Evolution），又称之为UTRAN LTE。LTE的目 标峰值速率为下行100 Mbps，上行50 Mbps。 ������ LTE的主要系统特征如下： ������ 适用于不同的带宽：1.25~20 MHz ������ 支持“paired”和“unpaired”的频谱分配 ������ 以分组域业务为主要目标 ������ 降低无线网络时延：U-plan < 10 ms, C-plan < 100ms ������ 频谱效率：下行5 bps/Hz (3 to 4 times Release 6 HSDPA)；上行 2.5 bps/Hz (2 to 3 times Release 6 HSUPA) ������ 强调后向兼容，同时也考虑与系统性能的折衷（无线接口是 全新的技术，网络架构正在研究中）
国家重点实验室
国家重点实验室
无线通信业的成长
• 在1990年全世界只有1000万无线通信用户，这些手机几乎全部采用第一代模拟 FM调制。 • 2002年5月全世界突破10亿的移动手机用户。 • 2008年年底，全球手机用户人数将达到40亿。 • 2011年，全球人口的手机普及率预计将超过70%。 •思科报告显示：2012年底移动终端就已超过了世界人口总数70亿
国家重点实验室
无线通信的愿景
• 无线通信的愿景是随时（Anytime）随地 （Anywhere）的通信（Any information）。
有两家公司2002年前曾致力于实现这一通信目标，但由于他们过于超 前了当时的时代需求，迫使这两家公司宣布破产。 Iridium 公司(和一些类似的公司)在空中使用蜂窝电话系统的概念， 力图建立基于卫星的全球无线通信系统； 同时，Metricom公司却力图，通过一个巨大的工作在不需要许可的 频段上的低功耗设备构成的无线网络，采用互联协议（IP）的方式，在 全国范围内大城市内提供一个始终在线的数据服务。
国家重点实验室
无线通信愿景及发展历程
国家重点实验室
Future Wireless Networks
Ubiquitous Communication Among People and Devices
Next-generation Cellular Wireless Internet Access Wireless Multimedia Sensor Networks Smart Homes/Spaces Automated Highways In-Body Networks All this and more …
国家重点实验室
公共无线局域网（Public WLAN）
另外一个同样拥有一个令人兴奋的公共无线Internet网远
景的公司Mobilestar公司。 Mobilestar 公司在全球的星巴克（Starbucks）咖啡店中 都配置了公共无线局域网，公司也因此闻名于世。2002年前，
Voicestream Wireless公司收购了Mobilestar公司，希望能拓展
国家重点实验室
1 概述
国家重点实验室
1 概述
• Why? 宽带无线通信
– 无线通信系统的现状与愿景
• How？
– 无线通信系统的组成
– 无线通信的关键技术
国家重点实验室
无线通信的现状
国家重点实验室
Life goes mobile!
2006年无线世界研究论坛（WWRF）预测：到2017年将有7万亿无 线通信设备为70亿人服务 思科报告显示：2012年底移动终端就已超过了世界人口总数70亿
WCDMA R99/R4 cdma2000 1X TD-SCDMA R4
MBWA+ MBWA
802.16m/WiMAX II 802.16e/WiMAX
宽带无线接入
FBWA 低 WLAN
802.11/WiFi 802.11a/g/n
数据速率
DSL
<10kbps
<200kbps 300kbps-10Mbps
国家重点实验室
预读文章
本章参考文献： Rappaport, T.S.; Annamalai, A.;Buehrer, R.M.; Tranter, W.H. Wireless communications:past events and a future perspective, IEEE Communications Magazine, 50th Anniversary Commemorative Issue, May 2002, Page(s): 148 –161
• 授课方式：讲课、自学、研讨 • 考试方式：笔试(全体)＋专题报告(博士生）
• 先修课程：移动通信或个人无线通信
国家重点实验室
教学目标
要求学生掌握宽带无线通信系统的基本原理、
主要的理论和技术，为设计和研究新型无线通信系 统打下良好的基础。通过本课程的学习，应当能就
本课程相关的专题写出有创新的研究报告。
课程参考书
国家重点实验室
教 材
主要教材：宽带无线电文选 参考文献： 1. Andreas F. Molisch,Wideband Wireless Digital Communications,电子工业出版社 2. Andrea Goldsmith, Wireless Communications, 杨鸿文等译，人民邮电出版社，2007.6
2008-2010
国家重点实验室
TD-SCDMA的历史
TD－SCDMA成为国际第 三代移动通信标准之一 2000.5
TD-SCDMA的遵义会议 成为ITU／3G候选方案 1998.11 TD-SCDMA打响第一抢 正式向ITU提交标准建议 1998.6
TD－SCDMA成 为3GPP标准R4 2001.3
LTE
HSPA+
>10Mbps
R4
384kb/s
HSDPA 单载波
2.8Mbps
MC-HSDPA
8.4Mb/s
LTE
DL:100Mbps UL:50Mbps
3G
WiMAX演进路线
HSUPA
增强型3G
802.16e
802.16d
20Mbps
802.16m 20Mbps
2001-2005
2006-2007
Life goes mobile!
国家重点实验室
Ubiquitous Network Applications
新兴业务不断涌现 业务量总量逐年迅增
Push to Talk Story Teller Credit Card ……
Global Mobile Data Traffic Forecast
Source: Cisco VNI Mobile Forecast, 2013
移动通信系统的演变
国家重点实验室
无线通信系统的演变
1995 2000 2005 HSDPA HSUPA 1xEV-DO 2010 LTE DO Rev C 2015
移动性
1985
GSM cdmaOne
高 1G 中
AMPS TACS
E3G 3G
3G增强型
（3G演进型）
IMT-Advanced 4G
2G