大學(xué)通信設(shè)備實訓(xùn)

大學(xué)通信設(shè)備實訓(xùn)第1頁/共71頁模擬通信數(shù)字通信多媒體業(yè)務(wù)數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮

軟切換差錯控制

短信息高質(zhì)量語音業(yè)務(wù)模擬調(diào)制技術(shù)小區(qū)制硬切換網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃IMT-2000技術(shù)

多媒體業(yè)務(wù)

>>100kbps

分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)動態(tài)無線資源管理隨時隨地的無線接入無縫業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)融合與重用多媒體終端

>>10Mbps數(shù)據(jù)速率基于全IP核心網(wǎng)無處不在的業(yè)務(wù)環(huán)境AMPSTACSNMT-450NTT~kbpsHSCSD/GPRSIS-136+(PRS)EDGEIS-95BWCDMA

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

2Mbps~10Mbps~100Mbps/1GbpsIMT-Advanced!3GPPLTE3GPP2AIEGSMIS-136/CDPDPDCIS-95A1G2G3G4G移動通信系統(tǒng)的發(fā)展與演進第2頁/共71頁3G標準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（多載波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移動移動聯(lián)通聯(lián)通電信電信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（多載波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聯(lián)通聯(lián)通電信電信移動聯(lián)通聯(lián)通電信電信3第3頁/共71頁TD-SCDMA的南湖會議郵電部批準中國提交標準

1998.1TD-SCDMA的七大成為國際第三代移動通信標準之一2000.5西山會議TD-SCDMA打響第一搶正式向ITU提交標準建議

1998.6TD-SCDMA的遵義會議成為ITU／3G候選方案

1998.11赫爾辛基ITU會議伊斯坦布爾無線電大會TD-SCDMA加入3GPP標準R42001.3加洲棕櫚泉3GPP全會TD-SCDMA標準發(fā)展歷程第4頁/共71頁中國3G頻譜分配:第三代公眾移動通信系統(tǒng)的工作頻段為：（一）主要工作頻段：頻分雙工（FDD）方式：1920－1980MHz／2110－2170MHz；時分雙工（TDD）方式：1880－1920MHz、2010－2025MHz。（二）補充工作頻率：頻分雙工（FDD）方式：1755－1785MHz／1850－1880MHz；時分雙工（TDD）方式：2300－2400MHz，與無線電定位業(yè)務(wù)共用，均為主要業(yè)務(wù)，共用標準另行制定。（三）衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)工作頻段：1980－2010MHz／2170－2200MHz。

3G頻譜分配第5頁/共71頁6FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA頻分多址技術(shù)FDMA

業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同的用戶。如TACS、AMPS。時分多址技術(shù)TDMA

業(yè)務(wù)信道在不同的時間分配給不同的用戶。如GSM、DAMPS。碼分多址技術(shù)CDMA

所有用戶在同一時間、同一頻段上，根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道。多址接入技術(shù)第6頁/共71頁7TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)TDD技術(shù)智能天線聯(lián)合檢測上行同步動態(tài)信道分配接力切換第7頁/共71頁8關(guān)鍵技術(shù)比較--雙工方式時分雙工(TDD)上行頻帶和下行頻帶相同

DUDDDDD頻分雙工(FDD)

上行頻帶和下行頻帶不同

DUU上行D下行TD-SCDMAWCDMAU第8頁/共71頁9TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)TDD技術(shù)智能天線聯(lián)合檢測上行同步動態(tài)信道分配接力切換第9頁/共71頁10關(guān)鍵技術(shù)比較--天線智能天線能夠降低小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間干擾，提高系統(tǒng)容量能量僅指向小區(qū)內(nèi)處于激活狀態(tài)的移動終端正在通信的移動終端在整個小區(qū)內(nèi)處于受跟蹤狀態(tài)能量均勻分布在整個小區(qū)內(nèi)TD-SCDMAWCDMAGSM第10頁/共71頁上行:提高基站接收靈敏度10lgNdB，有效增大上行覆蓋距離下行:等效功率增加10lgNdB，有效增大下行覆蓋距離能量集中照得很遠能量集中增加覆蓋全向照明區(qū)域小智能天線技術(shù)優(yōu)勢第11頁/共71頁12TD-SCDMA是TD系統(tǒng)核心技術(shù)，能有效降低小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間的干擾；可以根據(jù)上行更好的估計下行，波束賦性的準確度高；需要跟蹤的每時隙用戶數(shù)少，波束賦性效果好；每時隙最多8個用戶，算法復(fù)雜度低。WCDMA是WCDMA的可選技術(shù)；因為W上下行在不同頻段，相關(guān)性較小，根據(jù)上行估計下行信道特性的準確度降低，賦形效果不好；每載扇需要同時跟蹤的用戶數(shù)眾多，波束能量過于分散；每載扇支持用戶多，天線算法過于復(fù)雜。關(guān)鍵技術(shù)比較--天線智能天線在TD和W系統(tǒng)的適用度分析載扇是指一個基站支持的的頻點個數(shù)與覆蓋天線方向數(shù)的乘積第12頁/共71頁全向天線扇區(qū)化天線智能天線實際外形第13頁/共71頁14TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)TDD技術(shù)智能天線聯(lián)合檢測接力切換上行同步動態(tài)信道分配第14頁/共71頁15關(guān)鍵技術(shù)比較--檢測技術(shù)聯(lián)合檢測（多用戶檢測技術(shù)）Rake接收技術(shù)（單用戶檢測技術(shù)）TD-SCDMAWCDMA第15頁/共71頁16TD-SCDMA每時隙最多8個語音用戶；OVSF擴頻碼碼長16位；Midamble長度144位，并且數(shù)量較少。WCDMA每載扇語音用戶容量在60個左右；上行OVSF碼長可達512位；沒有Midamble做信道估計。關(guān)鍵技術(shù)比較—檢測技術(shù)聯(lián)合檢測在TD和WCDMA系統(tǒng)的適用度分析對于WCDMA系統(tǒng)，因算法過于復(fù)雜，采用聯(lián)合檢測技術(shù)難度很大第16頁/共71頁17TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)TDD技術(shù)智能天線聯(lián)合檢測接力切換上行同步動態(tài)信道分配第17頁/共71頁18關(guān)鍵技術(shù)比較--切換方式接力切換硬切換GSMTD-SCDMA第18頁/共71頁19關(guān)鍵技術(shù)比較--切換方式接力切換軟切換WCDMATD-SCDMA第19頁/共71頁20TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)TDD技術(shù)智能天線聯(lián)合檢測接力切換上行同步、動態(tài)信道分配第20頁/共71頁21

NodeB之間要求同步同步精度要求：幾微秒同步方法：GPS空中主從同步關(guān)鍵技術(shù)比較--同步方式BS0BS1BS2BS0BS1BS2BTSTxRxGTD-SCDMA是同步CDMA系統(tǒng)，可以降低干擾WCDMATD-SCDMANodeB不需要同步可以是同步或者異步第21頁/共71頁22TD-SCDMA更適合不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)TDD雙工模式，更適合上下行不對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提高頻譜及設(shè)備利用率，更加符合未來業(yè)務(wù)發(fā)展需求DDDUUU3upand3downDDDDUU2upand4down1upand5downUDDDDD第22頁/共71頁23項目TD-SCDMAWCDMA小區(qū)呼吸小區(qū)呼吸效應(yīng)不明顯，覆蓋對話務(wù)負荷不敏感小區(qū)呼吸效應(yīng)明顯，覆蓋對話務(wù)負荷敏感切換接力切換，切換區(qū)設(shè)置需考慮切換性能，系統(tǒng)對切換比例不敏感有軟切換，切換區(qū)設(shè)置考慮切換性能，同時考慮軟切換的資源消耗擾碼數(shù)量32個擾碼組，擾碼規(guī)劃要求較高，需要借助專門擾碼規(guī)劃軟件512個擾碼組，擾碼規(guī)劃要求相對較低，可借助專門的擾碼規(guī)劃軟件業(yè)務(wù)覆蓋不同業(yè)務(wù)覆蓋差異小，不同業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋能力有較好的一致性不同業(yè)務(wù)覆蓋差異大，不同業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋能力存在較大差異上下行業(yè)務(wù)對稱性支持非對稱業(yè)務(wù)，支持不同區(qū)域靈活的時隙配置非對稱業(yè)務(wù)會降低頻譜利用率TD-SCDMA與WCDMA在規(guī)劃方面的差異第23頁/共71頁24容量規(guī)劃前提

6個載波3個時隙采用TDMA/CDMA/FDMA多址方式采用智能天線、聯(lián)合檢測、DCA有較多的異頻切換Voice12.2kbps前提

1個載波，考慮小區(qū)負載和軟切換采用CDMA/FDMA多址方式不采用智能天線、多用戶檢測大部分為同頻切換10M帶寬下TD-SCDMA容量用戶數(shù)=24x6-1=143個用戶10M帶寬（雙向）下WCDMA容量用戶數(shù)≈60個用戶第24頁/共71頁25覆蓋規(guī)劃的不同點—呼吸效應(yīng)WCDMA系統(tǒng)存在呼吸效應(yīng)，TD系統(tǒng)中呼吸效應(yīng)微弱TD-SCDMA各業(yè)務(wù)覆蓋半徑近似相同，可實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋；WCDMA的上行覆蓋隨數(shù)據(jù)率的增加而減小。WCDMA各業(yè)務(wù)覆蓋不一致TD-SCDMA各業(yè)務(wù)覆蓋基本一致第25頁/共71頁TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)勢頻譜效率更高、每比特成本低特別適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的非對稱性智能天線：降低多徑、多址干擾聯(lián)合檢測：降低多址干擾接力切換：提高切換可靠性動態(tài)信道分配：在時域、頻域、碼域?qū)崿F(xiàn)，降低干擾呼吸效應(yīng)微弱、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)勢TD-SCDMA技術(shù)優(yōu)勢TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)接力切換時分雙工智能天線聯(lián)合檢測動態(tài)頻譜分配上行同步第26頁/共71頁27關(guān)鍵技術(shù)對比小結(jié)物理信道上的差別決定了關(guān)鍵技術(shù)方面的不同：TD-SCDMA在宏蜂窩必須使用智能天線系統(tǒng)，而且能夠發(fā)揮智能天線的性能。WCDMA一般采用分集天線技術(shù)；GSM不支持智能天線，一般采用分集技術(shù)(分集就是指通過兩條或兩條以上途徑傳輸同一信息，以減輕衰落影響的一種技術(shù)措施）。TD-SCDMA采用聯(lián)合檢測技術(shù)，算法復(fù)雜度不高；WCDMA可以采用聯(lián)合檢測技術(shù)，但是算法復(fù)雜度過高，一般采用RAKE接收技術(shù)。TD-SCDMA采用接力切換，WCDMA采用軟切換，GSM采用硬切換。TD-SCDMA系統(tǒng)在空中接口，用戶是同步的，而WCDMA則不要求同步。Rake的基本原理：。將這些不同的波束分別經(jīng)過不同的延遲線，對齊后合并在一起，把原來的干擾信號變成有用信號。第27頁/共71頁TD下一代移動網(wǎng)絡(luò)TD-LTE(4G)容量提升峰值速率：下行100Mbps，上行50Mbps@20MHz頻譜效率：下行是HSDPA（高速下行分組接入技術(shù)）的3-4倍，上行是HSUPA的2-3倍覆蓋增強提高“小區(qū)邊緣比特率”，5km滿足最優(yōu)容量，30km輕微下降，并支持100km的覆蓋半徑移動性提高0~15km/h性能最優(yōu)，15~120km/h高性能，支持120~350km/h，甚至在某些頻段支持500km/hTimeDivisionLongTermEvolution（分時長期演進,TDLTE）第28頁/共71頁下一代移動網(wǎng)絡(luò)TD-LTE質(zhì)量優(yōu)化時延：用戶面小于5ms，控制面小于100ms服務(wù)內(nèi)容綜合多樣化高性能的廣播業(yè)務(wù)，MBMS，提高實時業(yè)務(wù)支持能力，VoIP達到UTRAN電路域性能運維成本降低扁平、簡化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，降低運營維護成本第29頁/共71頁3GTD-SCDMA實訓(xùn)平臺南京潤眾科技有限公司第30頁/共71頁第31頁/共71頁TD-SCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第32頁/共71頁系統(tǒng)平臺介紹TD-SCDMA無線通信實驗系統(tǒng)利用第三代移動通信技術(shù)TD-SCDMA提供寬帶的無線接入應(yīng)用。支持授權(quán)用戶使用TD-SCDMA商用終端，開展語音、短信和數(shù)據(jù)等功能。第33頁/共71頁系統(tǒng)平臺介紹系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)采用業(yè)界先進的分布式架構(gòu)設(shè)計，全套設(shè)備由核心網(wǎng)，無線接入網(wǎng)，射頻單元及無線終端組成。系統(tǒng)軟件采用B/S架構(gòu)，在傳統(tǒng)商用軟件的基礎(chǔ)上，開放了權(quán)限分配，HLR和VLR管理，無線資源管理及標準接口協(xié)議分析等。另外，實驗系統(tǒng)還可以和常見設(shè)備制造商（如：華為和中興）與運營商的設(shè)備進行對接，完成局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)的融合。第34頁/共71頁系統(tǒng)平臺介紹系統(tǒng)所有硬件及軟件（含BSP和協(xié)議棧，主控軟件）均為自主開發(fā)；可以方便、快速的進行定制化開發(fā)。另外該系統(tǒng)基于成熟的商用系統(tǒng)設(shè)計，平臺和軟件可靠，穩(wěn)定，和商用移動設(shè)備相比又具有開放性強、管理簡單、架構(gòu)實用、適于教學(xué)等特點。第35頁/共71頁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺由下列單元組成：3G核心網(wǎng)單元；3G無線接入單元；3G射頻單元；無線終端（手機，3G無線網(wǎng)卡）。第36頁/共71頁UTRAN陸地?zé)o線接入網(wǎng)

UE:用戶設(shè)備

CN:核心網(wǎng)絡(luò)第37頁/共71頁3G核心網(wǎng)單元3G移動核心網(wǎng)單元RZ-CN。核心網(wǎng)從協(xié)議上規(guī)定就是其到核心交換或者呼叫路由功能的網(wǎng)元，對于2G/3G核心網(wǎng)一般都是一樣，在R4架構(gòu)比如MSCSERVERMGW，HLR，VLR，EIR，AUC等。第38頁/共71頁CS:CircuitSwitch表面意思就是電路交換；PS:PacketSwitch表面意思就是分組交換

CS域是電路承載域，提供語音業(yè)務(wù)和傳真服務(wù)，

PS域是數(shù)據(jù)域，走得是IP，用于手機上網(wǎng)，但也包括流媒體業(yè)務(wù)、VOIP等等。第39頁/共71頁3G核心網(wǎng)單元

核心網(wǎng)單元的主要作用是整個呼叫信令控制和承載建立。核心網(wǎng)部分位于網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)，主要是涉及呼叫的接續(xù)、計費，移動性管理，補充業(yè)務(wù)實現(xiàn)，智能觸發(fā)等方面主體支撐在交換機。第40頁/共71頁3G無線接入單元無線接入網(wǎng)是指部分或全部采用無線電波這一傳輸媒質(zhì)連接用戶與交換中心的一種接入技術(shù)。在通信網(wǎng)中,無線接入系統(tǒng)的定位:是本地通信網(wǎng)的一部分,是本地有線通信網(wǎng)的延伸、補充和臨時應(yīng)急系統(tǒng)。

第41頁/共71頁無線接入網(wǎng)單元的關(guān)鍵在于其無線接入頻率和無線接入技術(shù)（通信協(xié)議）。工作在相同頻段和相同協(xié)議的所有終端設(shè)備，均可接入無線接入單元中。由于RZ-RNC設(shè)備運行在TD-SCDMA的的標準頻段和標準協(xié)議上，因此普通的移動3G手機均可接入該系統(tǒng)。第42頁/共71頁3G射頻單元RZ-RRU為系統(tǒng)的無線射頻單元，將數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換成高頻（射頻）信號，并將高頻（射頻）信號送到天線輻射出去。設(shè)備采用了標準的工業(yè)設(shè)計標準，性能穩(wěn)定可靠，功率可控。第43頁/共71頁3G無線終端3G無線終端，是指可以接入該系統(tǒng)的無線通信設(shè)備。在該系統(tǒng)中，支持TD-SCDMA的移動手機和3G網(wǎng)卡均可以接入。對于實驗系統(tǒng)，配置了具有工程模式的TD-SCDMA制式的手機?？梢酝ㄟ^特殊的組合鍵進入工程模式，其界面效果如圖：第44頁/共71頁進入工程模式第45頁/共71頁工程模式介紹工程模式手機工程模式是指手機在工程測試狀態(tài)下的模式，它是為基站負責(zé)維護系統(tǒng)的工程人員或相關(guān)工程師判斷各種通訊參數(shù)而設(shè)計的。依據(jù)在工程模式下的相關(guān)數(shù)值，工程師們就無需借助大開型和測控設(shè)備，就能大致地掌握周邊基站數(shù)，信號強弱等情況。第46頁/共71頁第47頁/共71頁第48頁/共71頁第49頁/共71頁第50頁/共71頁第51頁/共71頁第52頁/共71頁系統(tǒng)平臺介紹南京潤眾科技有限公司第53頁/共71頁第54頁/共71頁第55頁/共71頁信令介紹第56頁/共71頁信令解析界面第57頁/共71頁實驗內(nèi)容設(shè)置南京潤眾科技有限公司第58頁/共71頁實驗內(nèi)容（一）核心網(wǎng)實驗內(nèi)容1.系統(tǒng)設(shè)備認知實驗

了解系統(tǒng)由核心網(wǎng)（CN），無線接入單元（）和移動終端組成。2.USIM卡管理及配置實驗

了解USIM卡數(shù)據(jù)管理和安全機制，對IMSI，ISDN，CK等參數(shù)的意義。3.核心網(wǎng)設(shè)備管理實驗

了解核心網(wǎng)的功能，認識HLR和VLR的作用。4.用戶數(shù)據(jù)管理及配置實驗

系統(tǒng)管理員添加、修改、刪除用戶及對指定用戶進行權(quán)限配置，模擬實際的運營商業(yè)務(wù)。第59頁/共71頁實驗內(nèi)容（二）無線接入網(wǎng)實驗內(nèi)容1.小區(qū)建立實驗可以建立TD-SCDMA單頻點小區(qū)，小區(qū)主要參數(shù)可以由用戶靈活配置（比如MNC,LAC,CELLID,頻點，擾碼，小區(qū)主要信道的功率值等等）；用戶可以通過工程手機看到所配參數(shù)生效情況。第60頁/共71頁實驗內(nèi)容2.手機入網(wǎng)脫網(wǎng)實驗商用的TD-SCDMA終端（包括數(shù)據(jù)卡），能夠正常駐留到建立的小區(qū)中。（完成RRC建立和釋放流程，完成位置更新過程，完成5元組雙向鑒權(quán)過程，完成信令完整性保護過程）

系統(tǒng)提供整個駐留的空口信令流程展示，用戶可以對信令流程的每個字段進行分析。第61頁/共71頁實驗內(nèi)容3.手機自環(huán)通話（MOC）實驗駐留在該小區(qū)的用戶（TD-SCDMA終端），可以進行MOC通話，可以正常進行呼叫的流程，系統(tǒng)提供彩鈴回放，用戶可以再撥通后聽到該彩鈴。系統(tǒng)提供整個呼叫的空口信令流程展示，用戶可以對信令流程的每個字段進行分析。第62頁/共71頁實驗內(nèi)容4.手機系統(tǒng)通話（MMC）實驗駐留在該小區(qū)的2個用戶（TD-SCDMA終端），可以進行MMC通話，可以正常進行呼叫的流程，系統(tǒng)提供彩鈴回放，用戶可以再撥通后聽到該彩鈴。系統(tǒng)提供整個呼叫的空口信令流程展示，用戶可以對信令流程的每個字段進行分析。第63頁/共71頁實驗內(nèi)容5.手機視頻通話實驗駐留在該小區(qū)的兩個用戶（TD-SCDMA終端）可以進行CS64k可視電話。用戶可以進行清晰的可視電話業(yè)務(wù)體驗。系統(tǒng)提供整個可視電話呼叫的空口信令流程展示，用戶可以對信令流程的每個字段進行分