大学通信设备实训

大学通信设备实训第1页/共71页模拟通信数字通信多媒体业务数字调制技术数据压缩

软切换差错控制

短信息高质量语音业务模拟调制技术小区制硬切换网络规划IMT-2000技术

多媒体业务

>>100kbps

分组数据业务动态无线资源管理随时随地的无线接入无缝业务提供网络融合与重用多媒体终端

>>10Mbps数据速率基于全IP核心网无处不在的业务环境AMPSTACSNMT-450NTT~kbpsHSCSD/GPRSIS-136+(PRS)EDGEIS-95BWCDMA

TD-SCDMACDMA2000HSPACDMA20001XEV9.6kbps~14.4kbps0.144~

2Mbps~10Mbps~100Mbps/1GbpsIMT-Advanced!3GPPLTE3GPP2AIEGSMIS-136/CDPDPDCIS-95A1G2G3G4G移动通信系统的发展与演进第2页/共71页3G标准2001-2006年2007年TD-HSPA+DL:>25.2MbpsUL:>19.2MbpsDL:100MbpsUL:50MbpsHSPA+DL>40MBps;UL>10Mbps2010年2008年2009年EV-DORel.0DL:2.4MbpsUL:153.6kbpscdma20001x153.6kbpsD0Rel.ADL:3.1MbpsUL:1.8MbpsDoRevB（多载波DO）DL：46.5MbpsUL:27MbpsUMBDL:100MbpsUL:50MbpsTD-HSDPA2.8~8.4MbpsTD-HSUPA2.2~6.6MbpsWCDMA384KbpsHSDPA1.8/3.6MbpsHSDPA7.2MbpsHSUPA1.4~5.8MbpsLTE-TDDDL:100MbpsUL:50MbpsLTETDD+UMB＋100Mbps-1Gbps100Mbps~1GbpsLTE+LTEFDD/TDDGSM/GPRSTD-SCDMA384KbpS2G2G3G3GB3GB3G4G4GIMT-AdvancedIMT-Advanced移动移动联通联通电信电信2001-2006年2007年TD-HSPA+DL:>25.2MbpsUL:>19.2MbpsDL:100MbpsUL:50MbpsHSPA+DL>40MBps;UL>10Mbps2010年2008年2009年EV-DORel.0DL:2.4MbpsUL:153.6kbpscdma20001x153.6kbpsD0Rel.ADL:3.1MbpsUL:1.8MbpsDoRevB（多载波DO）DL：46.5MbpsUL:27MbpsUMBDL:100MbpsUL:50MbpsTD-HSDPA2.8~8.4MbpsTD-HSUPA2.2~6.6MbpsWCDMA384KbpsHSDPA1.8/3.6MbpsHSDPA7.2MbpsHSUPA1.4~5.8MbpsLTE-TDDDL:100MbpsUL:50MbpsLTETDD+UMB＋100Mbps-1Gbps100Mbps~1GbpsLTE+LTEFDD/TDDTD-SCDMA384KbpS2G2G2G2G3G3G3G3GB3GB3GB3GB3G4G4GIMT-AdvancedIMT-Advanced4G4G4G4GIMT-AdvancedIMT-Advanced联通联通电信电信移动联通联通电信电信3第3页/共71页TD-SCDMA的南湖会议邮电部批准中国提交标准

1998.1TD-SCDMA的七大成为国际第三代移动通信标准之一2000.5西山会议TD-SCDMA打响第一抢正式向ITU提交标准建议

1998.6TD-SCDMA的遵义会议成为ITU／3G候选方案

1998.11赫尔辛基ITU会议伊斯坦布尔无线电大会TD-SCDMA加入3GPP标准R42001.3加洲棕榈泉3GPP全会TD-SCDMA标准发展历程第4页/共71页中国3G频谱分配:第三代公众移动通信系统的工作频段为：（一）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。（二）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。（三）卫星移动通信系统工作频段：1980－2010MHz／2170－2200MHz。

3G频谱分配第5页/共71页6FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA频分多址技术FDMA

业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS。时分多址技术TDMA

业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS。码分多址技术CDMA

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。多址接入技术第6页/共71页7TD-SCDMA的关键技术TDD技术智能天线联合检测上行同步动态信道分配接力切换第7页/共71页8关键技术比较--双工方式时分双工(TDD)上行频带和下行频带相同

DUDDDDD频分双工(FDD)

上行频带和下行频带不同

DUU上行D下行TD-SCDMAWCDMAU第8页/共71页9TD-SCDMA的关键技术TDD技术智能天线联合检测上行同步动态信道分配接力切换第9页/共71页10关键技术比较--天线智能天线能够降低小区内和小区间干扰，提高系统容量能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态能量均匀分布在整个小区内TD-SCDMAWCDMAGSM第10页/共71页上行:提高基站接收灵敏度10lgNdB，有效增大上行覆盖距离下行:等效功率增加10lgNdB，有效增大下行覆盖距离能量集中照得很远能量集中增加覆盖全向照明区域小智能天线技术优势第11页/共71页12TD-SCDMA是TD系统核心技术，能有效降低小区内和小区间的干扰；可以根据上行更好的估计下行，波束赋性的准确度高；需要跟踪的每时隙用户数少，波束赋性效果好；每时隙最多8个用户，算法复杂度低。WCDMA是WCDMA的可选技术；因为W上下行在不同频段，相关性较小，根据上行估计下行信道特性的准确度降低，赋形效果不好；每载扇需要同时跟踪的用户数众多，波束能量过于分散；每载扇支持用户多，天线算法过于复杂。关键技术比较--天线智能天线在TD和W系统的适用度分析载扇是指一个基站支持的的频点个数与覆盖天线方向数的乘积第12页/共71页全向天线扇区化天线智能天线实际外形第13页/共71页14TD-SCDMA的关键技术TDD技术智能天线联合检测接力切换上行同步动态信道分配第14页/共71页15关键技术比较--检测技术联合检测（多用户检测技术）Rake接收技术（单用户检测技术）TD-SCDMAWCDMA第15页/共71页16TD-SCDMA每时隙最多8个语音用户；OVSF扩频码码长16位；Midamble长度144位，并且数量较少。WCDMA每载扇语音用户容量在60个左右；上行OVSF码长可达512位；没有Midamble做信道估计。关键技术比较—检测技术联合检测在TD和WCDMA系统的适用度分析对于WCDMA系统，因算法过于复杂，采用联合检测技术难度很大第16页/共71页17TD-SCDMA的关键技术TDD技术智能天线联合检测接力切换上行同步动态信道分配第17页/共71页18关键技术比较--切换方式接力切换硬切换GSMTD-SCDMA第18页/共71页19关键技术比较--切换方式接力切换软切换WCDMATD-SCDMA第19页/共71页20TD-SCDMA的关键技术TDD技术智能天线联合检测接力切换上行同步、动态信道分配第20页/共71页21

NodeB之间要求同步同步精度要求：几微秒同步方法：GPS空中主从同步关键技术比较--同步方式BS0BS1BS2BS0BS1BS2BTSTxRxGTD-SCDMA是同步CDMA系统，可以降低干扰WCDMATD-SCDMANodeB不需要同步可以是同步或者异步第21页/共71页22TD-SCDMA更适合不对称数据业务TDD双工模式，更适合上下行不对称的数据业务提高频谱及设备利用率，更加符合未来业务发展需求DDDUUU3upand3downDDDDUU2upand4down1upand5downUDDDDD第22页/共71页23项目TD-SCDMAWCDMA小区呼吸小区呼吸效应不明显，覆盖对话务负荷不敏感小区呼吸效应明显，覆盖对话务负荷敏感切换接力切换，切换区设置需考虑切换性能，系统对切换比例不敏感有软切换，切换区设置考虑切换性能，同时考虑软切换的资源消耗扰码数量32个扰码组，扰码规划要求较高，需要借助专门扰码规划软件512个扰码组，扰码规划要求相对较低，可借助专门的扰码规划软件业务覆盖不同业务覆盖差异小，不同业务的连续覆盖能力有较好的一致性不同业务覆盖差异大，不同业务的连续覆盖能力存在较大差异上下行业务对称性支持非对称业务，支持不同区域灵活的时隙配置非对称业务会降低频谱利用率TD-SCDMA与WCDMA在规划方面的差异第23页/共71页24容量规划前提

6个载波3个时隙采用TDMA/CDMA/FDMA多址方式采用智能天线、联合检测、DCA有较多的异频切换Voice12.2kbps前提

1个载波，考虑小区负载和软切换采用CDMA/FDMA多址方式不采用智能天线、多用户检测大部分为同频切换10M带宽下TD-SCDMA容量用户数=24x6-1=143个用户10M带宽（双向）下WCDMA容量用户数≈60个用户第24页/共71页25覆盖规划的不同点—呼吸效应WCDMA系统存在呼吸效应，TD系统中呼吸效应微弱TD-SCDMA各业务覆盖半径近似相同，可实现各种业务的连续覆盖；WCDMA的上行覆盖随数据率的增加而减小。WCDMA各业务覆盖不一致TD-SCDMA各业务覆盖基本一致第25页/共71页TD-SCDMA关键技术及其优势频谱效率更高、每比特成本低特别适合数据业务的非对称性智能天线：降低多径、多址干扰联合检测：降低多址干扰接力切换：提高切换可靠性动态信道分配：在时域、频域、码域实现，降低干扰呼吸效应微弱、网络规划优势TD-SCDMA技术优势TD-SCDMA关键技术接力切换时分双工智能天线联合检测动态频谱分配上行同步第26页/共71页27关键技术对比小结物理信道上的差别决定了关键技术方面的不同：TD-SCDMA在宏蜂窝必须使用智能天线系统，而且能够发挥智能天线的性能。WCDMA一般采用分集天线技术；GSM不支持智能天线，一般采用分集技术(分集就是指通过两条或两条以上途径传输同一信息，以减轻衰落影响的一种技术措施）。TD-SCDMA采用联合检测技术，算法复杂度不高；WCDMA可以采用联合检测技术，但是算法复杂度过高，一般采用RAKE接收技术。TD-SCDMA采用接力切换，WCDMA采用软切换，GSM采用硬切换。TD-SCDMA系统在空中接口，用户是同步的，而WCDMA则不要求同步。Rake的基本原理：。将这些不同的波束分别经过不同的延迟线，对齐后合并在一起，把原来的干扰信号变成有用信号。第27页/共71页TD下一代移动网络TD-LTE(4G)容量提升峰值速率：下行100Mbps，上行50Mbps@20MHz频谱效率：下行是HSDPA（高速下行分组接入技术）的3-4倍，上行是HSUPA的2-3倍覆盖增强提高“小区边缘比特率”，5km满足最优容量，30km轻微下降，并支持100km的覆盖半径移动性提高0~15km/h性能最优，15~120km/h高性能，支持120~350km/h，甚至在某些频段支持500km/hTimeDivisionLongTermEvolution（分时长期演进,TDLTE）第28页/共71页下一代移动网络TD-LTE质量优化时延：用户面小于5ms，控制面小于100ms服务内容综合多样化高性能的广播业务，MBMS，提高实时业务支持能力，VoIP达到UTRAN电路域性能运维成本降低扁平、简化的网络架构，降低运营维护成本第29页/共71页3GTD-SCDMA实训平台南京润众科技有限公司第30页/共71页第31页/共71页TD-SCDMA系统结构图第32页/共71页系统平台介绍TD-SCDMA无线通信实验系统利用第三代移动通信技术TD-SCDMA提供宽带的无线接入应用。支持授权用户使用TD-SCDMA商用终端，开展语音、短信和数据等功能。第33页/共71页系统平台介绍系统硬件结构采用业界先进的分布式架构设计，全套设备由核心网，无线接入网，射频单元及无线终端组成。系统软件采用B/S架构，在传统商用软件的基础上，开放了权限分配，HLR和VLR管理，无线资源管理及标准接口协议分析等。另外，实验系统还可以和常见设备制造商（如：华为和中兴）与运营商的设备进行对接，完成局域网到广域网的融合。第34页/共71页系统平台介绍系统所有硬件及软件（含BSP和协议栈，主控软件）均为自主开发；可以方便、快速的进行定制化开发。另外该系统基于成熟的商用系统设计，平台和软件可靠，稳定，和商用移动设备相比又具有开放性强、管理简单、架构实用、适于教学等特点。第35页/共71页系统结构组成TD-SCDMA移动通信系统教学实验平台由下列单元组成：3G核心网单元；3G无线接入单元；3G射频单元；无线终端（手机，3G无线网卡）。第36页/共71页UTRAN陆地无线接入网

UE:用户设备

CN:核心网络第37页/共71页3G核心网单元3G移动核心网单元RZ-CN。核心网从协议上规定就是其到核心交换或者呼叫路由功能的网元，对于2G/3G核心网一般都是一样，在R4架构比如MSCSERVERMGW，HLR，VLR，EIR，AUC等。第38页/共71页CS:CircuitSwitch表面意思就是电路交换；PS:PacketSwitch表面意思就是分组交换

CS域是电路承载域，提供语音业务和传真服务，

PS域是数据域，走得是IP，用于手机上网，但也包括流媒体业务、VOIP等等。第39页/共71页3G核心网单元

核心网单元的主要作用是整个呼叫信令控制和承载建立。核心网部分位于网络子系统内，主要是涉及呼叫的接续、计费，移动性管理，补充业务实现，智能触发等方面主体支撑在交换机。第40页/共71页3G无线接入单元无线接入网是指部分或全部采用无线电波这一传输媒质连接用户与交换中心的一种接入技术。在通信网中,无线接入系统的定位:是本地通信网的一部分,是本地有线通信网的延伸、补充和临时应急系统。

第41页/共71页无线接入网单元的关键在于其无线接入频率和无线接入技术（通信协议）。工作在相同频段和相同协议的所有终端设备，均可接入无线接入单元中。由于RZ-RNC设备运行在TD-SCDMA的的标准频段和标准协议上，因此普通的移动3G手机均可接入该系统。第42页/共71页3G射频单元RZ-RRU为系统的无线射频单元，将数字基带信号转换成高频（射频）信号，并将高频（射频）信号送到天线辐射出去。设备采用了标准的工业设计标准，性能稳定可靠，功率可控。第43页/共71页3G无线终端3G无线终端，是指可以接入该系统的无线通信设备。在该系统中，支持TD-SCDMA的移动手机和3G网卡均可以接入。对于实验系统，配置了具有工程模式的TD-SCDMA制式的手机。可以通过特殊的组合键进入工程模式，其界面效果如图：第44页/共71页进入工程模式第45页/共71页工程模式介绍工程模式手机工程模式是指手机在工程测试状态下的模式，它是为基站负责维护系统的工程人员或相关工程师判断各种通讯参数而设计的。依据在工程模式下的相关数值，工程师们就无需借助大开型和测控设备，就能大致地掌握周边基站数，信号强弱等情况。第46页/共71页第47页/共71页第48页/共71页第49页/共71页第50页/共71页第51页/共71页第52页/共71页系统平台介绍南京润众科技有限公司第53页/共71页第54页/共71页第55页/共71页信令介绍第56页/共71页信令解析界面第57页/共71页实验内容设置南京润众科技有限公司第58页/共71页实验内容（一）核心网实验内容1.系统设备认知实验

了解系统由核心网（CN），无线接入单元（）和移动终端组成。2.USIM卡管理及配置实验

了解USIM卡数据管理和安全机制，对IMSI，ISDN，CK等参数的意义。3.核心网设备管理实验

了解核心网的功能，认识HLR和VLR的作用。4.用户数据管理及配置实验

系统管理员添加、修改、删除用户及对指定用户进行权限配置，模拟实际的运营商业务。第59页/共71页实验内容（二）无线接入网实验内容1.小区建立实验可以建立TD-SCDMA单频点小区，小区主要参数可以由用户灵活配置（比如MNC,LAC,CELLID,频点，扰码，小区主要信道的功率值等等）；用户可以通过工程手机看到所配参数生效情况。第60页/共71页实验内容2.手机入网脱网实验商用的TD-SCDMA终端（包括数据卡），能够正常驻留到建立的小区中。（完成RRC建立和释放流程，完成位置更新过程，完成5元组双向鉴权过程，完成信令完整性保护过程）

系统提供整个驻留的空口信令流程展示，用户可以对信令流程的每个字段进行分析。第61页/共71页实验内容3.手机自环通话（MOC）实验驻留在该小区的用户（TD-SCDMA终端），可以进行MOC通话，可以正常进行呼叫的流程，系统提供彩铃回放，用户可以再拨通后听到该彩铃。系统提供整个呼叫的空口信令流程展示，用户可以对信令流程的每个字段进行分析。第62页/共71页实验内容4.手机系统通话（MMC）实验驻留在该小区的2个用户（TD-SCDMA终端），可以进行MMC通话，可以正常进行呼叫的流程，系统提供彩铃回放，用户可以再拨通后听到该彩铃。系统提供整个呼叫的空口信令流程展示，用户可以对信令流程的每个字段进行分析。第63页/共71页实验内容5.手机视频通话实验驻留在该小区的两个用户（TD-SCDMA终端）可以进行CS64k可视电话。用户可以进行清晰的可视电话业务体验。系统提供整个可视电话呼叫的空口信令流程展示，用户可以对信令流程的每个字段进行分