3G技术普及手册

3G技术普及手册 说明 本次交流的目的 大致了解3G相关信息 了解3G的关键技术 了解TD SCDMA硬件平台情况 了解手机开发的基本流程本次交流的方式 以尽可能简单的方式介绍3G 大家可以提出问题 双向交流 主要内容 1 标准篇 什么是3G 3GPP发展路线 3G频段有哪些 2 原理篇 无线通信技术基础 TD SCDMA基本原理和关键技术 WCDMA基本原理和关键技术 EVDO基本原理和关键技术 3 产品篇 手机产品介绍 数据卡产品介绍 4 研发流程篇 手机研发流程 3G是什么 3G定义 第三代 3rdGeneration 移动通信系统是一种能提供多种类型 高质量多媒体业务 能实现全球无缝覆盖 具有全球漫游能力 与固定网络相兼容 并以小型便携式终端在任何时候 任何地点进行任何种类通信的通信系统 3种3G技术 FDD 频分双工 WCDMA CDMA2000TDD 时分双工 TD SCDMA上下行工作在同一频率 3GPP标准组织 FDD WCDMA3 84McpsTDD LCR LowChipRate TDD1 28Mcps TD SCDMA HCR HighChipRate TDD3 84McpsUMTS概念 通用移动通信系统 UniversalMobileTelecommunicationsSystem 3G与GSM GPRS有什么区别 3G与GSM有什么区别 3G能带给我们什3G是一种技术升级 提供更安全更高带宽的无线传输平台 1 GSM GPRS 速度最高不超过64kbps 应用 Wap SMS MMS 1 电话线拨号上网 一般用56kbps的modem 上网就不能打电话 应用 收发email 浏览web 打开一个网页就慢慢等吧 一条泥马路 只能通过一台拖拉机 2 3G 3 5G 128kbps 384kbps 更高应用 WAP2 0 MMS 流媒体 GPS导航 远程应用 购物 银行业务 看电视 多网融合 2 宽带上网应用 网络游戏 在线影院 BT下载电影音乐 网上购物 网上银行 有了高速公路 想开什么车都行 如果路够直和宽 还可以起降飞机呢 3GPP的发展过程 核心网是基于演进的GSMMSC和GPRSGSN 电路域承载与控制相分离的网络架构 增加IMS域 支持VoIP 会实现WLAN等与3G系统的融合 并加入了多媒体广播与多播业务 IMS 增强了移动通信系统的多媒体能力 R2000 由于多种原因被拆分为R4和R5 UMTS的存在是非常重要的 1 要求与GSM网络后向兼容 2 GSM网络和UMTS必须能一起进行互相操作 3GPPR4 核心网新增 控制与承载分离的软交换架构 引进媒体网络控制协议H 248新的呼叫控制协议 如BICC宽带七号信令承载SIGTRAN支持多种承载技术 TDM ATM IPTrFO功能 以节约TC资源和提高语音质量网络互连互通等等 最重要的是 正式在无线接入网系统技术中引进TD SCDMA 3GPPR5 3GPPR6 空中接口引入了HSDPA技术 注 承载与控制分离的结构是指控制面的信令和用户面的承载分别由独立的网元 Server和MGW来负责 Server通过H 248控制MGW 3GR4的核心网电路域采用的就是这种结构 3GPPR99 3G的频段 ITM 2000频段划分1 主要工作频段频分双工 FDD 方式 1920 1980MHz 2110 2170MHz 时分双工 TDD 方式 1880 1920MHz 2010 2025MHz 2 补充工作频率频分双工 FDD 方式 1755 1785MHz 1850 1880MHz 时分双工 TDD 方式 2300 2400MHz 与无线电定位业务共用 均为主要业务 共用标准另行制定 UMTSbandclass 之所以规定这么多不同频段的UMTS 是考虑不同国家的频率规划不同 有的国家不一定都能满足核心频段的available 所以对这些国家可以考虑使用其它频段 例如 1 Japanese UMST1700 2100 800d 1900d2 European UMST1900 2100 900d AWSd3 NorthAmerican UMST1900 2100 850d AWSd d代表differentialinput TD SCDMA1880 1920M2010 2025M1900 1920M 被小灵通占用 2300 2400M 补充频段 CDMA2000450 800 1900 2100M 原理篇 无线通信技术基础 TD SCDMA基本原理和关键技术 WCDMA基本原理和关键技术 EVDO基本原理和关键技术 无线通信基本原理 无线通信基本原理是它利用无线电波作为传输媒介 无线通信工作方式 单工通信 双工通信 半双工通信 移动中续方式无线移动通信信道特点 多经传播现象 衰弱现象以及无线资源短缺 衰弱信道 大尺度衰弱 小尺度衰弱 路径损耗 信号均值的振荡变化 频率选择性衰弱 扁平衰弱 快衰弱 慢衰弱 大尺度 由于在基站和移动台之间的跨地区移动传输而导致的平均信号功率衰弱或者路径损耗小尺度 在移动台和基站之间的信号振幅和相位的快速变化的结果 蜂窝无线通信原理 蜂窝思想的目标是什么 1 同步的全双工通信 2 接收机和发射机距离动态特性 3 有效的使用频谱等 小区定义 对于某给定的基站 其相应的小区代表这样的定义 在该区域上和其他基站相比较 利用这个基站能为处在该小区区域内的移动台提供最好的服务 f1 f1 f1 f1 f2 f1 f2 f3 小区层可以分为 大小区100km 500km 宏小区 35km 微小区 1km 微微小区 50m等分层蜂窝一般分层蜂窝结构可以由两个或多个小区组成 微微小区 微小区 宏小区 频率复用 基于无线电波的路径损耗特性 只要两个基站相隔足够远的话 那么在一个基站上使用的频率就可以复用到另一个基站上 簇 一组相邻小区互相之间没有重复使用分配给系统的频率 复用距离 同频干扰的大小并不决定同频站之间的绝对距离D 而是决定于D和小区半径R的比值 多址接入技术 多址技术用来解决什么问题 解决如何头同时分配资源给接入用户的问题 有效使用频率的关键技术就是多址 抗衰弱技术 分集技术 用来补偿衰弱信道的损耗 包括种类很多 主要分两大类 显分集和隐分集 显分集最通用的是空间分集 还包括天线极化分集 频率分集和时间分集等 隐分集主要是指把分集作用隐蔽在传输信号中 在接收端利用信号处理技术实现分集 如CDMA系统中使用的rake接收机 均衡技术 补偿时分信道中用于多经效应而产生的码间干扰 ISI 如果调制带宽超过了无线信道的相干带宽 将会产生码间干扰 并且调制信号将会 而接收器内的均衡器可以对信道中幅度和延时进行补偿 信道编码 检测或纠正由于无线信道中传输而引入的一部分或全部的误码 编码需要增加数据比特 会降低在信道中传输的原始数据速率 也就是会扩展信道的带宽 分组编码和卷积编码 3种制式无线接入与双工方式比较 基本特征比较 TD SCDMA基本原理和关键技术 TD SCDMA是集FDMA TDMA CDMA于一体的 系统容量大 频谱利用率高 抗干扰能力强的移动通信技术 TD SCDMA采用了智能天线 联合检测 接力切换 同步CDMA 软件无线电 低码片速率 多时隙 可变扩频系统 自适应功率调整等技术 TD SCDMA传输方向的时域自适应资源的分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率 TD SCDMA帧结构 TD SCDMA的特点和关键技术 关键技术 智能天线 联合检测多时隙CDMA DS CDMA同步CDMA信道编译码和交织接力切换 3S 特点 智能天线 SmartAntenna 同步CDMA synchronousCAMA 软件无线电 SoftwareRadio TD SCDMA关键技术 智能天线 智能天线的优势 智能天线的优势 接力切换 WCDMA 软切换TD SCDMA 接力切换接力切换基本定义 接力切换使用上行预同步技术 在切换过程中 UE从源小区接收下行数据 向目标小区发送上行数据 即上下行通信链路先后转移到目标小区 接力切换 BatonHandover 是TD SCDMA移动通信系统的核心技术之一 接力切换 硬切换 软切换 联合检测原理 MAI 由于扩频码一般不严格正交 其非零互相关系数会引起各用户间的相互干扰 联合检测技术的思想 利用所有和MAI相关的先验信息 在一步之内就将用户的信息分离出来 传统接收机 小信号被掩盖联合检测 小信号仍然被接收 动态信道分配DCA 定义 在终端接入或者链路持续时间里 对信道进行动态的分配和调整 DCA技术主要研究的是频率 时隙 扩频码的分配方法 对TD系统而言还可以利用空间位置和角度信息协助进行资源的优化配置 DCA可使系统资源利用率最大化和提高链路质量 DCA是一种最小化系统自身干扰的方法 其减小系统内干扰的手段更为多元化 分配方法 信道选择 资源整合 策略 业务构成 系统负荷 网络性能指标 信道和干扰的变化情况 信道调整 调整要素 频域调整 时域调整 码域调整 空域调整 TD SCDMA系统资源结构 TD SCDMA高效支持非对称业务 数据上传 数据下传 下行 上行 灵活分配上下行时隙比例 高效支持非对称业务 上行同步 在UE开机后 它首先必须与小区建立下行同步 然后才能开始建立上行同步 在UE随机接入时 虽然可以接收到基站的DwPTS信号 建立了下行同步 但是并不知道与基站之间的距离 这导致UE的首次上行发送不能同步到达基站 因此 为了减小对常规时隙的干扰 上行信道的首次发送在UpPTS这个特殊时隙上进行 SYNC UL突发的发送时刻可通过对接收到的DwPTS和 或PCCPCH的功率估计来确定 考虑到无线信道的复杂性 利用功率来估计传输时延非常不准确 可以让UE以一个固定的发送时间提前量来发送SYNC UL 基站在搜索窗口内检测SYNC UL序列 可以估计出SYNC UL接收功率和到达时刻 然后 基站通过FPACH向UE发送反馈信息 给出UE下次发射的功率以及时间调整值 以便建立上行同步 正常情况下基站将在接收到SYNC UL后的4个子帧内对UE作出应答 如果UE在4个子帧内没有收到来自基站的应答 则认为同步请求发送失败 UE将会随机延迟一段时间 重新开始尝试同步发送 上行同步建立通常用于系统的随机接入过程 当系统失去上行同步后 重新建立同步的过程也要经过上述步骤 TD SCDMA几大解决方案 五大解决方案 1 大唐 ADI 大唐提供协议栈 ADI提供硬件套片 2 T3G T3G的TDmodem Philips的芯片组 大唐的协议栈 3 展讯 展讯的基带 重邮 或大唐 的协议栈 其他的RF 4 凯明 凯明的全套解决方案 源自TI的技术 5 重邮 重邮的数字基带和协议栈 其他的RF 其他家软件 WCDMA基本原理和关键技术 分集接收技术 补偿衰弱信道的损耗信道均衡技术 补偿时分信道由于多径产生的码间干扰编码技术 指语音和图像的压缩技术多用户检测技术 宽带CDMA系统中的抗干扰技术智能天线技术 可以消除多址干扰 提高系统容量 扩大覆盖范围 功率控制技术 开环功率控制和闭环功率控制开环 以用户接收功率和发射功率的之积为常数 先行测量接收功率的大小 并由此得出发射功率的大小 闭环 通过对接收功率的测量值及与信干比门限值的对比 确定功率控制的比特信息 然后通过信道把功率比特信息传送给发射端 软切换技术同步技术 全IP技术 软件无线电 将A D和D A尽可能的靠近天线 而将电台功能尽可能的采用软件进行定义 硬件作为基本平台 尽可能多的无限通信功能用软件实现 CDMA2000基本原理和关键技术 产品篇 以大唐的方案为基础介绍 手机产品线数据卡产品线 TD单模Feature phone硬件框图 TX AD6541 RX AD6547 DBB AD6901 Camera BackendIC LCD NOR PSRAM miniSD USB1 1 PA Keypad SW MP3 MIDI UART 2 26MHz 32KHz ABB AD6854 以TD201为例 TD GSMVideo phone硬件组成 基本套片 数字基带 DBB AD6901 MonacoLCR 双模模拟基带 ABB AD6857TDRFreceiver AD6547TDRFtransmitter AD6541TDPAGSMtransceiver AD6549GSMPA多媒体和应用部分 应用处理器OMAP存储器Camera和LCD TD GSMVideo phone硬件框架 TX AD6541 RX AD6547 DBB AD6901 modem Cam2 OMAP Master LCD Flash miniSD USB1 1 PA Keypad SW UART 2 26MHz 32KHz ABB AD6857 NOR SDRAM USB Transceiver AD6549 PA Cam1 Keypad Touchpanel Bluetooth PMU Codec TD双模双待机系统框图 TX AD6541 RX AD6547 DBB AD6901 Cam2 OMAP1710 LCD Flash PSRAM TFlash PA ABB AD6854 NOR SDRAM Levelshifter TX RX AD654