【大学课件】通信设备实训TDSCDMA(3G).ppt

3G移动通信系统,3G系统介绍 TD-SCDMA概述 软件平台,http:/,TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准，是以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。,什么是TD-SCDMA？,TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access（时分同步码分多址）的简称，是一种第三代无线通信的技术标准。,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,kbps,HSCSD/GPRS IS-136+(PRS)EDGEIS-95B,WCDMA TD-SCDMACDMA2000,HSPACDMA2000 1X EV,9.6kbps14.4 kbps,0.144 2 Mbps,10 Mbps,100 Mbps/1Gbps,IMT-Advanced!3GPP LTE3GPP2 AIE,GSMIS-136/CDPDPDCIS-95A,1G,2G,3G,4G,移动通信系统的发展与演进,3G标准,2001,-,2006,年,2007,年,TD,-,HSPA+,DL:25.2Mbps,UL:19.2Mbps,DL:100Mbps,UL:50Mbps,HSPA+,DL40MBps;,UL10Mbps,2010,年,2008,年,2009,年,EV,-,DO Rel.0,DL:2.4Mbps,UL:153.6kbps,cdma2000,1x,153.6kbps,D0 Rel.A,DL:3.1Mbps,UL:1.8Mbps,Do Rev B,（,多载波,DO,）,DL,：,46.5Mbps,UL:27Mbps,UMB,DL:,100Mbps,UL:,50Mbps,TD,-,HSDPA,2.88.4Mbps,TD,-,HSUPA,2.26.6Mbps,WCDMA,384Kbps,HSDPA,1.8/3.6Mbps,HSDPA,7.2Mbps,HSUPA,1.45.8Mbps,LTE,-,TDD,DL:100Mbps,UL:50Mbps,LTE,TDD+,UMB,100Mbps,-,1Gbps,100Mbps,1Gbps,LTE+,LTE,FDD/,TDD,GSM/GPRS,TD,-,SCDMA,384KbpS,2001,-,2006,年,2007,年,TD,-,HSPA+,DL:25.2Mbps,UL:19.2Mbps,DL:100Mbps,UL:50Mbps,HSPA+,DL40MBps;,UL10Mbps,2010,年,2008,年,2009,年,EV,-,DO Rel.0,DL:2.4Mbps,UL:153.6kbps,cdma2000,1x,153.6kbps,D0 Rel.A,DL:3.1Mbps,UL:1.8Mbps,Do Rev B,（,多载波,DO,）,DL,：,46.5Mbps,UL:27Mbps,UMB,DL:,100Mbps,UL:,50Mbps,TD,-,HSDPA,2.88.4Mbps,TD,-,HSUPA,2.26.6Mbps,WCDMA,384Kbps,HSDPA,1.8/3.6Mbps,HSDPA,7.2Mbps,HSUPA,1.45.8Mbps,LTE,-,TDD,DL:100Mbps,UL:50Mbps,LTE,TDD+,UMB,100Mbps,-,1Gbps,100Mbps,1Gbps,LTE+,LTE,FDD/,TDD,TD,-,SCDMA,384KbpS,2G,2G,2G,2G,3G,3G,3G,3G,B3G,B3G,B3G,B3G,IMT,-,Advanced,IMT,-,Advanced,4G,4G,4G,4G,IMT,-,Advanced,IMT,-,Advanced,联通,联通,电信,电信,移动,联通,联通,电信,电信,4,TD-SCDMA的南湖会议邮电部批准中国提交标准 1998.1,TD-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 1998.6,TD-SCDMA的遵义会议成为ITU3G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R4 2001.3,加洲棕榈泉3GPP全会,TD-SCDMA 标准发展历程,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：19201980MHz21102170MHz；时分双工（TDD）方式：18801920MHz、20102025MHz。（二）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，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：19802010MHz21702200MHz。,3G频谱分配,7,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,8,TD-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,9,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,D,U,D,D,D,D,D,频分双工(FDD)上行频带和下行频带不同,D,U,TD-SCDMA,WCDMA,U,10,TD-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,11,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-SCDMA,WCDMAGSM,上行:提高基站接收灵敏度10lgN dB，有效增大上行覆盖距离下行:等效功率增加10lgN dB，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,13,TD-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,全向天线 扇区化天线,智能天线实际外形,15,TD-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,16,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-SCDMA,WCDMA,17,TD-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,18,TD-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,19,关键技术比较-切换方式,接力切换,硬切换,GSM,TD-SCDMA,20,关键技术比较-切换方式,接力切换,软切换,WCDMA,TD-SCDMA,21,TD-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,22,Node B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,TD-SCDMA是同步CDMA系统，可以降低干扰,WCDMA,TD-SCDMA,Node B不需要同步 可以是同步或者异步,23,TD-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,24,TD-SCDMA与WCDMA在规划方面的差异,25,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,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,26,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,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,28,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。,TD下一代移动网络TD-LTE(4G),容量提升峰值速率：下行100 Mbps，上行50 Mbps 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”，5 km满足最优容量，30 km轻微下降，并支持100 km的覆盖半径移动性提高015km/h性能最优，15120 km/h高性能，支持120350 km/h，甚至在某些频段支持 500 km/h,Time Division Long Term Evolution（分时长期演进,TDLTE）,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 100 ms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,3G TD-SCDMA实训平台,南京润众科技有限公司,TD-SCDMA系统结构图,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。,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。,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。,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）。,UTRAN 陆地无线接入网UE:用户设备CN:核心网络,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MSC SERVER MGW，HLR，VLR，EIR，AUC等。,CS:Circuit Switch表面意思就是电路交换；PS:Packet Switch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。,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。,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。,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。,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。,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：,进入工程模式,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。,系统平台介绍,南京润众科技有限公司,信令介绍,信令解析界面,实验内容设置,南京润众科技有限公司,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。,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,CELL ID,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。,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。,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。,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。,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析。,实验内容,6.手机短信实验驻留在该小区的用户（TD-SCDMA终端），可以给系统发短信。系统可以在操作台看到该短信。系统可以通过PC给驻留在该小区的用户（TD-SCDMA终端）发短信。短信可以正常接收。驻留在该小区的2个用户（TD-SCDMA终端）可以互相发送短信。用户可以正常发送和接收。系统可以监听到短信内容。系统提供整个短信发送和接收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。,实验内容,7.手机数据业务实验（上网）驻留在该小区的用户（TD-SCDMA终端）可以进行PS64k，128k，384k的业务。系统提供整个PS业务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。-系统可以提供以上过程的正常信令流程分析，当失败时，可以通过信令的分析找出失败的原因。,实验内容,8.手机空中接口信令分析 提供标准的Uu口接口信令分析仪，可以对Uu口各种信令数据进行实时分析，如开机，关机，移动主叫及被叫通话，PS业务（数据），并可以将数据保存。9.系统资源管理及分析实验了解当前系统当前实时资源的使用情况，查看有哪些时隙被占用，上行和下行信道的分配。,实验内容,10.功率控制实验可以控制系统的发射功率，通过工程机模式观察在配置不同功率情况下，手机的信号强度，同时测试通话质量。,实验室推荐配置,本次介绍到此结束，谢谢！,