《WCDMA技术培训》PPT课件

WCDMA技术培训,主要内容,WCDMA基础知识方案设计建议测试经验总结开通应用,WCDMA基础知识,系统构成系统演进网络结构3G制式对比及频谱占用WCDMA关键技术功率控制码分多址（扩频）Rake接收切换分集技术HSDPA/HSUPA,3G标准组织,3G标准组织主要由3GPP、3GPP2组成，以CDMA码分多址技术为核心。,国际上目前最具代表性的第三代移动通信技术标准有三种，它们分别是CDMA2000，WCDMA和TD-SCDMA，其中，CDMA2000和WCDMA属于FDD方式；TD-SCDMA属于TDD方式，系统的上、下行工作于同一频率。,系统演进,WCDMA标准规划清晰，制定严谨WCDMA支持HSDPA技术，顺应未来高速无线数据业务的需求WCDMA将分阶段引入IP，目标是实现全网IP化，标准比较完善WCDMA2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容,WCDMA网络结构R99,WCDMA网络结构R4,WCDMA网络结构R5,WCDMA网络结构,UE（UserEquipment）UE是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等。UE包括两部分：ME（theMobileEquipment）提供应用和服务；USIM（theUMTSSubscriberModule）提供用户身份识别。UTRAN（UMTS陆地无线接入网）UTRAN分为NodeB（基站）和RNC（无线网络控制器）两部分。NodeBNodeB是WCDMA系统的基站（即无线收发信机），包括无线收发信机和基带处理部件。通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。RNC（RadioNetworkController）RNC是无线网络控制器，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并和无线资源管理等功能。,WCDMA网络结构,CN（CoreNetwork，核心网）CN负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理。主要功能实体如下：MSC/VLRMSC/VLR是WCDMA核心网CS域功能节点，MSC/VLR的主要功能是供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。GMSCGMSC是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点，它的主要功能是完VMSC功能中的呼入呼叫的路由功能及与固定网等外部网络的网间结算功能SGSNSGSN（服务GPRS支持节点）是WCDMA核心网PS域功能节点，SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权加密等功能。GGSNGGSN（网关GPRS支持节点）是WCDMA核心网PS域功能节点，GGSN需要提供UE接入部分组网络的关口功能，从外部网的观点来看，GGSN就好象是可寻WCDMA移动网络中所有用户IP的路由器，需要同外部网络交换路由信息。ExternalnetworksExternalnetworks，即外部网络，可以分为两类：电路交换网络（CSnetworks）：提供电路交换的连接，像通话服务。ISDN和PSTN均属于电路交换网络。分组交换网络（PSnetworks）：提供数据包的连接服务，Internet属于分组数据交换网络。,WCDMA网络结构,宏基站与BBU+RRU组网,WCDMA网络结构,BBU,规格：132mm482mm330mm(HBD),WCDMA网络结构,ZXWRR8840,ZXWRR8840是中兴通讯WCDMAZXWRV3+系列产品中的一款室外型大功率射频拉远单元，可与中兴通讯系列化BBU产品、宏基站产品或微基站产品共同组成分布式基站。,技术指标工作频段：UMTS2100/UMTS850/UMTS900/UMTS1800/UMTS1900载扇配置：4C1S输出功率：20W/40W/60W（机顶输出）基带射频接口：2*1.25G光接口接收灵敏度：-126.5dBm单天线接收机械尺寸：360mm320mm165mm（HWD）满配重量：16.5kg满配功耗：170W电源输入：-48VDC；220VAC；110VAC温度范围：-40+55湿度范围：5%100%防护等级：IP65MTBF：100000小时MTTR：0.5小时,WCDMA网络结构,1.LC14.Monitor7.ANT12.LC25.PWR8.RXout3.AISG6.ANT29.RXin,WCDMA网络结构,中兴ZXWRB09,WCDMA网络结构,射频连接图,三种主要技术体制的对比情况,多址技术,采用调频的多址技术.业务信道在不同频段分配给不同的用户。TACS、AMPS各用户使用不同的频率采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户GSM、DAMPS各用户使用不同的时隙CDMA是采用扩频的码分多址技术所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道各用户使用不同的正交化码序列,多址技术,TDD方式上下行频率相同可用于任何频段适合于上下行非对称及对称业务FDD方式上下行频率配对需要成对频段适合于上下行对称业务；,TDD(时分双工；如TD-SCDMA),FDD（频分双工；如WCDMA和CDMA2000）,中国3G频谱资源分配,频谱资源分配,主要工作频段：频分双工（FDD）方式：19201980MHz21102170MHz；时分双工（TDD）方式：18801920MHz、20102025MHz。补充工作频率：频分双工（FDD）方式：17551785MHz18501880MHz；时分双工（TDD）方式：23002400MHz，与无线电定位业务共用,WCDMA概述,根据工信部规定，中国联通可用的频段1940MHz-1955MHz(上行)、2130MHz-2145MHz(下行)，上下行各15MHz。相邻频率间隔采用5MHz时，可用频率号是3个。根据可用频段和绝对无线频率信道号计算公式，中国联通可用的频率号见下表：序号：123上行链路：971397389763下行链路：106631068810713UTRA绝对无线频率信道号上行链路Nu=5*FuplinkN为9612到9888Fuplink1922.4MHz1977.6MHz下行链路Nd=5*downlinkN为10562到10838Fdownlink2112.4MHz2167.6MHz其中Fuplink是上行频率，Fdownlink是下行频率，单位MHz,WCDMA基础知识,系统构成系统演进网络结构3G制式对比及频谱占用WCDMA关键技术功率控制码分多址（扩频）Rake接收切换分集技术HSDPA/HSUPA,功率控制,码信道之间的非正交产生多址干扰，存在功率攀升现象。WCDMA网络会议室码信道传输用方言交谈信道功率说话声音保证信道质量听清对话信道功率增加谈话声音提高功率攀升大家都提高声音超过线性范围崩溃喊破喉咙，仍然听不清,功率控制远近效应,功率控制,功率控制,开环从信道中测量干扰条件，并调整发射功率闭环内环测量信噪比和目标信k噪比比较，发送指令调整发射功率WCDMA闭环功率控制频率为1500Hz若测定SIR目标SIR，降低移动台发射功率若测定SIR信道的相关时间，RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号,WCDMA基础知识,系统构成系统演进网络结构3G制式对比及频谱占用WCDMA关键技术功率控制码分多址（扩频）Rake接收切换分集技术HSDPA/HSUPA,HSDPA,高速下行分组接入（HighSpeedDownlinkPacketAccess，HSDPA）是3GPP在Rel5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的，它可以使最高下行数据速率达10Mbps，从而大大提高用户下行数据业务速率，而且不改变已经建设的WCDMA系统的网络结构。因此，该技术是WCDMA网络建设后期提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。HSDPA采用的关键技术为自适应调制编码（AMC）和混合自动重复（HARQ）。AMC自适应调制和编码方式是根据信道的质量情况，选择最合适的调制和编码方式。信道编码采用R991/3Turbo码以及通过相应码率匹配后产生的其它速率的Turbo码，调制方式可选择QPSK、8PSK、16QAM等。通过编码和调制方式的组合，产生不同的传输速率。而HARQ基于信道条件提供精确的编码速率调节，可自动适应瞬时信道条件，且对延迟和误差不敏感。为了更快地调整参数以适应变化迅速的无线信道，HSDPA与WCDMA基本技术不同的是将RRM的部分实体如快速分组调度等放在NodeB中实现，而不是将所有的RRM都放在RNC中实现。该标准能够使得：上行链路分区的吞吐量提高50%到70%。用户分组时延减少20%到55%。用户分组呼叫吞吐量增加50%。,HSDPA,HSUPA,HSUPA(highspeeduplinkpacketaccess)被称为高速上行链路分组接入。WCDMARel5中的HSDPA是WCDMA下行链路方向(从无线接入网络到移动终端的方向)针对分组业务的优化和演进。与HSDPA类似，HSUPA是上行链路方向(从移动终端到无线接入网络的方向)针对分组业务的优化和演进。HSUPA是继HSDPA后，WCDMA标准的又一次重要演进。具体体现在3GPPWCDMAR6的规范中。利用HSUPA技术，上行用户的峰值传输速率可以提高2-5倍，HSUPA还可以使小区上行的吞吐量比R99的WCDMA多出20-50%。,主要内容,WCDMA基础知识方案设计建议测试经验总结开通应用,工程方案设计重点,业务对信号信号质量要求天线覆盖能力频率规划建议切换电梯覆盖切换设置MCL多系统合路,业务对信号信号质量要求,不同业务对信号强度和信号质量的要求导频Ec/Io导频Ec/Io与系统的下行负荷相关关，负荷越大，Ec/Io越差。当导频信号的Ec/Io大于15dB时，终端能够进行解调。当导频信号的Ec/Io大于12dB时,终端能够较好地接入。根据实际工程的测试结果看，WCDMA系统提供的不同业务对信号强度、信号质量的要求不一样，当无线环境较为简单（导频数量少于3个）、且系统负载还远没有达到理论上的极限容量时，如果：导频功率85dBm、Ec/Io7dB，系统就能够很好保证CS12.2K、CS64K、PS384K等主要业务；对于一般数据业务要求不高的区域，需保证提供CS12.2K、CS64K业务，可以考虑补充PS128K或PS64K业务，这种情况在导频功率90dBm、Ec/Io12dB时即可保证；对于最基本的CS12.2K业务，导频功率100dBm、Ec/Io15dB时基本都可以保证，在导频功率120dBm、Ec/Io20dB还可以维持。,室内覆盖设计标准,重要区域：边缘导频功率-85dBm，Ec/Io-8dB；次重要区域：边缘导频功率-90dBm，Ec/Io-10dB；一般区域：边缘导频功率-95dBm，Ec/Io-12dB；非重点区：边缘导频功率-100dBm，Ec/Io-15dB；外泄电平：室内同频信号外泄到室外10米处的导频信号强度较室外信号强度弱10dB或者室内信号泄漏到室外10米处的导频信号强度-85dBm；室内异频信号泄漏到室外10米处最大不超过-90dBm；无线信道呼损：800m2,阻隔较多，信号覆盖效果差,和天线之间相隔一面墙体，覆盖质量良好,天线覆盖能力,楼层总覆盖面积1500m2,阻隔较多，信号覆盖效果差,距离天线太远，信号覆盖效果差,天线覆盖能力,离天线超过5层的距离，信号覆盖效果差,天线覆盖能力,因为增加耦合器，使得最后一个天线入口功率太小，信号覆盖效果较差,天线覆盖能力,四副天线,六副天线,电梯覆盖效果对比,室内全向吸顶天线空旷无阻挡区域，一幅全向吸顶天线馈入导频信号功率-5dBm即可满足半径15m范围内边缘RSCP-85dBm的覆盖要求；有少量装修材料阻挡的办公环境下，馈入功率可以稍大，0dBm即可满足半径12m范围内边缘RSCP-85dBm的覆盖要求；对于有实墙体阻挡或者天线暗装的环境，建议馈入的导频信号功率也不超过3dBm，目标覆盖区和天线之间不超过两面墙体时基本能够满足半径10m范围内边缘RSCP-90dBm的覆盖要求。室内定向板状天线用于覆盖电梯时，一幅板状天线馈入导频信号功率05dBm即可满足一般电梯5层范围内（25m）RSCP-90dBm的覆盖要求；对信号衰耗较大的高档电梯，馈入导频信号功率可以稍大。,天线覆盖能力,频率规划建议,在进行3G室内覆盖系统建设时，有两种方案，一种是同频方案，即室内系统与室外系统使用相同的频率；另一种是异频方案，即室内系统与室外系统使用不同的频率。采用同频方案的好处是能够节省有限的频率资源；而且室、内外同频的情况下系统内部的切换都是软切换或更软切换，进出建筑物的切换成功率将有更高的保证；另一方面，如果将来网络扩容，可以做到室内和室外同步进行，能避免大范围的频率优化调整。但在无线环境较为复杂的区域（如密集城区的超高建筑物内）还采用同频方案，则可能出现比较严重的干扰问题。原因是在这些区域内、特别是高层建筑物的窗边，一般都能够接收到多个来自室外系统的信号，并且普遍较强，如果还采用同频方案，只会让室内信号更加复杂，甚至造成严重的导频污染。异频方案则可以有效避免出现这种干扰问题。异频方案存在的问题是需要重新分配一个频点，这样会人为的在室内引入异频硬切换，切换成功率没有同频之间的高；并且在将来的网络扩容中需要重新规划、调整，可能带来极大的不便。建议：如果建筑物不高，并且造成建筑物内WCDMA信号不好的主要原因是因为信号强度不够的情况下，建议采用同频方案；对于高层或超高层建筑，特别是高层无线环境复杂的情况，建议低层采用同频方案，中、高层采用异频方案，这样既能保证进出建筑物时的切换成功率，又能有效避免高层的干扰，还能够为室内用户提供足够的资源。至于室内低层与高层之间的异频硬切换，需要通过合理的设计以尽可能的减小因为引入硬切换而造成的问题。,同频策略覆盖效果,异频策略覆盖效果,覆盖效果对比（RSCP）,覆盖效果对比（Ec/Io）,电梯覆盖异频切换设置,异频切换策略1：低层采用与室外相同频点，高层采用异频，电梯引用高层信号覆盖。特点：施工容易，保证用户在进、出大楼时的切换成功率，还能够解决高层导频污染及业务需求等问题；缺点：用户在低层出、入电梯时发生的异频硬切换不容易控制，切换参数设置较苛刻。,电梯覆盖异频切换设置,异频切换策略2：低层采用与室外相同频点，高层采用异频，电梯引用高层信号覆盖，为了迎合低层在电梯厅和电梯内的切换，重新拉线将高层小区信号引入到低层的每个电梯厅。特点：解决了策略1中用户在低层出入电梯时因为信号快衰落出现掉话的问题；缺点：施工难度大，低层切换区域多，切换参数设置苛刻，在平层人为引入异频硬切换。,电梯覆盖异频切换设置,异频切换策略3：低层采用与室外相同频点，高层采用异频，电梯采用各自所在楼层信号信号覆盖。特点：施工简单，切换区域小，避免策略1、2中出现的问题。缺点：需要经过多次测试及调整天线入口功率，结合测试结果合理设置切换区域和切换参数，需要基站方配合；不适用于高速电梯。,室外信号SC9110787,高层信号SC49710817,低层信号SC49910787,电梯异频切换场景,测试线路是从12F阳台进入平层后直接进电梯至低层。从测试结果可以看出，从室外小区进入电梯时，手机启动压缩模式进行异频测量，在手机上报的MeasurementReport中，前几次还没有测到497这个小区的信号，此时电梯门迅速关闭，室外小区信号发生快速衰落，在手机测量到室内小区（SC=497）时，手机尝试进行异频切换，但是当前服务小区的信号质量已经很差，导致手机与网络失步，造成切换失败进而掉话。,电梯异频切换掉话分析,异频切换失败,判断切换超时，一般异频切换时间少于5秒，在超过这个时间后，手机发物理信道重配失败。,电梯异频切换掉话分析,异频切换成功,UE发射功率动态变化量造成的干扰,最小耦合损耗(minimumcouplingloss，MCL)：最小耦合损耗定义了基站和手机的发射部分接收部分之间最小的耦合损耗。MCL可以认为是手机在位于离天线最近时候的路径损耗。由于功率控制而使手机的发射功率可以达到最低。如果这个时候用户的发射功率达到最低而用户还是离天线越来越近，那么就会对其它手机造成干扰，使其它手机不得不抬高发射功率。,假设最小耦合损耗为45dB，可以从下图看出，它引起了约9dB的噪声抬高。这意味着基站端所需要的功率的升高9dB，或者保证服务的最小比特率的降低。当MCL高于65dB，由UE最小发射功率所引起的噪声电平的抬高将忽略不计。,MCL仿真结果,在室内，如果一个天线有最小路径损耗会使整个室内系统的噪声抬高（影响了整个覆盖区域和所有的链路）由手机最小发射功率所引起的噪声取决于UE和基站之间的最小路径损耗，因此应当考虑馈线和设备的损耗，即需要控制天线入口功率。,室内覆盖中MCL的控制,由MCL而产生的干扰类型有两种:室内小区“上行拥塞”：用户从运营商A(室外宏蜂窝)接近运营商B(室内基站)的基站,会引起室内小区的拥塞。因为该用户处于运营商A室外宏蜂窝小区的边缘。手机处于满发射功率状态。下行“死区”：运营商B的室内基站的高发射功率会造成运营商A(宏蜂窝)在某一区域有过多的干扰，从而在这些区域对运营商A由于噪声提升而引起拥塞。,MCL产生的干扰,MCL测试,我们计算MCL的方式是：MCL(dB)=TxCarrierPower(dBm)-RSSI(dBm)由于TEMS最大能够检测到的RSSI为-25dBm，所以我们先设置MCL=65状态。我们在选取的测试点检测到RSSI=-27，TxCarrierPower=37.3dBm（如下图所示），所以：MCL=37.3-(-27)=64.3dB在MCL=64.3dB的基础上减掉6dB衰耗器，再测试MCL=58.3dB,RNC侧实时记录数据显示测试时基站输出功率TxCarrierPower=10lg(2027%1000/1)=37.3dBm,MCL=64.3dB,MCL=58.3dB,MCL测试结果,MCL=64.3dB,MCL=58.3dB,MCL测试结果,MCL=64.3dB,MCL=58.3dB,MCL测试结果,分布系统共用方式,结合3GPP规范要求，通过理论计算可得出：合路器如果满足WCDMA通道对于GSM通道的隔离度54dB，即可满足对干扰的抑制。,对于覆盖面积较小或者结构简单的无源覆盖系统，考虑直接共用整个室内分布。,分布系统共用方式,如果原室内分布系统采用了有源设备（如干线放大器、光纤直放站等），因为这些设备基本都有选频模块，所以都不能供3G系统使用。对于这一类型的室内分布系统，建议新建一套3G室内分布系统的主干线，只是共用整个分布系统末端的无源部分。,分布系统共用方式,有一些建筑物可能会因为弱电井或线槽要供太多系统使用，造成新增线路困难的状况，这时候可以考虑共用干线的方式。,GSM/WCDMA覆盖差异,避免出现WCDMA覆盖空洞，减少系统间切换，GSM/WCDMA的信号覆盖相同，是共享室内分布式系统的基本要求如果使用相同的基站输出功率，WCDMA与900MGSM的室内覆盖效果相差约67dB不同频段的传播和损耗特性不同,GSM一般采用输出功率2W的微蜂窝基站作为室内分布式系统的信号源WCDMA输出信号比GSM高67dB，才能达到同等覆盖要求。即，WCDMA输出信号需要在810W左右才能达到相同的覆盖高速数据业务的需求，对WCDMA基站输出功率的要求会更高,主要内容,WCDMA基础知识方案设计建议测试经验总结开通应用,直放站设备开通指导建议,直放站上行增益对施主基站噪声影响RTWP(ReceivedTotalWidebandPower)对覆盖的影响上下行增益设置对覆盖的影响干放功率预算直放站开通,WCDMA信道功率测量,直放站上行增益对施主基站影响,无线直放站,直放站上行增益对施主基站影响,光纤直放站,多台直放站对RTWP的影响,RTWP对覆盖的影响上行10dB,RTWP对覆盖的影响上行5dB,RTWP对覆盖的影响上行3dB,直放站上下行增益对覆盖的影响,直放站上下行增益平衡状态下，RTWP小范围内的提升并没有对系统容量和下行信号造成明显影响，只是很小程度上影响了上行信号的覆盖，造成UE发射功率增大、减小了覆盖范围。直放站下行增益如果提供覆盖区边缘信号质量足够保证业务的正常使用，那么上行增益即使抬升了RTWP，从测试结果看也没有明显影响上行容量和覆盖半径（上行增益弥补了因为噪声提升带来的影响）。,直放站上下行增益对覆盖的影响,如果直放站上行增益较下行增益小，在中高载情况时上行覆盖半径明显收缩，边缘区域掉话严重。,干放功率预算,由于WCDMA基站的输出功率与系统负载有关，也就是说系统负载不同，基站输出功率也不同，所以在室内覆盖分布系统的设计中我们一般建议使用导频功率作为链路预算参考。下图是干放（GZF2100-VI）在室内分布系统中的典型用法。,干放功率预算,下面举例说明直放站输出功率预算方法：NodeB：最大输出功率20W（43dBm）GZF2100-VI：最大输出功率5W（37dBm），当输入信号强度为50dBm时干放输出达到最大5W（37dBm），即干放最大增益为42dB；设计目标：WCDMA基站最大设计负载50，其中机顶输出导频信道功率2W（33dBm），其他如广播、同步等公共信道机顶输出功率共2W（33dBm）；为了保证干放输出的公共信道功率保持不变，即不论何种负载情况直站覆盖范围内导频强度是定值，就需要为直放站设置一定功率余量。,干放功率预算,对于NodeB当系统负载达到50时，NodeB达到实际输出功率的最大值此时：业务信道功率约为（2022）508W（39dBm）公共信道功率为224W（36dBm）则NodeB的实际最大输出功率（50负载时）为8412W（约41dBm）此时导频功率占总功率的1/6。当系统空载时，NodeB达到实际输出功率的最小值此时：仅有公共信道输出，总功率为4W，此时导频占总功率的1/2。对于干放为了保证直放站输出导频功率不变，需要控制其入口电平（5M带宽内的信道功率）5dBm，即从NodeB（负载50）出口到直放站入口需要至少41（5）46dB的链路损耗。,干放功率预算,假设从NodeB出口到直放站入口为46dB的链路损耗，由上面的计算结果，可以知道：当基站50