通信工程专业论文08454.doc
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1、 年 月哈尔滨哈飞集团汽车博物馆设计本科毕业设计(论文)指导教师:王 五学 号:0123456789专 业:建筑学院 系:建筑学院张 三哈尔滨哈飞集团汽车博物馆设计张 三毕业设计(论文) 题 目 基于WCDMA的基站 NODEB的研究 摘 要个人移动通信的的目的是实现随时随地与任何人,实现任何一种信息的传递。从模拟到数字,从单一的话音业务到数据业务,从时分复用到频分复用再发展到今天的码分复用,个人移动通信在20世纪末和21世纪初得到了飞速的发展。WCDMA是应运而生的全新第三代移动通信系统方案,作为三大主流3G标准之一,是真正意义上的3G。WCDMA基于GSM核心网,是真正的全球标准。作为WC
2、DMA系统关键组成部位的基站部分,即无线收发信机,包括无线收发信机和基带处理部件,它完成的信号基带处理功能是本文主要研究对象。本论文将结合对学校引进的WCDMA系统的学习,着重研究WCDMA基带处理系统下行子系统的符号级处理过程和对WCDMA系统基站部分相关设备运营参数的配置。论文基本按照从上至下的结构进行论述。从UMTS通信系统到UTRAN的结构,然后关注到NODEB和基带处理系统,最后是信号基带处理过程的分析和WCDMA设备基站部分相关参数的配置。其中信号基带处理过程和WCDMA系统参数配置是论文的核心和重点。关键词:宽带码分多址(WCDMA);基带处理;下行符号级处理;参数配置 Abst
3、ractThe aim of personal mobile communication is communicating with anybody by any information at any time and any place.From analog to digital,from voice to data,from TDMA to CDMA,personal communication is developing rapidly.WCDMA is a real 3G communication system,as one of the three mainstream 3G c
4、ommunication system standards.The corn net of WCDMA is based on GSM,and WCDMA is a real global standard.NODEB is an important part of the WCDMA system,completing the baseband processing.The baseband processing is very important to the whole WCDMA system. This paper concerns the baseband downlink sym
5、bol rate processing of the WCDMA and the configuration of the WCDMA system parameters.This paper is arranged from up to down.From UMTS to UTRAN,then NODEB and baseband processing are proposed,at last the downlink system rate processing and the configuration of the WCDMA system parameters are the cor
6、n and importance of the paper.Keywords: WCDMA,baseband processing,downlink system rate processing,system parameter 目 录摘要.Abstract .第1章 绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义.1 1.1.1 课题来源 1.1.2 研究的目的和意义1.2 国内外在WCDMA方向研究现状和分析.11.3 3G三大标准介绍1.4 UMTS系统简介1.5 URTAN1.4 本文的主要研究内容.3第4章 基于FLUENT软件的轴承静态特性研究4.1 引言.4 .4.3.2 边界条件的设定
7、.44.3.3 FLUENT仿真结果分析.44.4 本章小结.4第6章 局部多孔质静压轴承的试验研究6.1 引言.56.2 多孔质石墨渗透率测试试验.5 .6.5 本章小结.6结论.7参考文献.8致谢. 9第1章 绪 论1.1 课题来源及研究的目的和意义1.1.1 课题来源当今的社会已经进入了一个信息化的社会,没有信息的传递和交流,人们就无法适应现代化快节奏的生活和工作。人们期望随时随地,不受限制地进行信息交流,提高工作效率和经济意义。通信的最终目的是实现随时随地,实现任何一种信息传递。移动通信技术也经历了从模拟调制到数字调制技术的发展。第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统。第一代采
8、用频分多址(FDMA)模拟调制方式,其主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务,业务种类有限,无高速数据业务,保密性差,易被窃听和盗号,设备成本高和体积大,重量大。为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷,数字移动通信应运而生。这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统。相对于模拟移动通信网,数字移动通信网提高了频谱利用率,支持多种业务服务,并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的,因此又称为窄带数字通信系统。第二代蜂窝系统采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,并采用独立信道传输信令,是系统性能大为改善。第二代移动
9、通信系统主要提供的服务依然是语音服务以及低速数据业务。由于网络的发展,数据和多媒体通信有了迅猛的发展势头,所以带三代移动通信的目标就是宽带多媒体通信。第三代移动通信系统能提供多种类型高质量的多媒体业务,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,进行任何种类的通信。由于其诸多优点,全世界各个运营厂商与广大用户对此产生了浓厚兴趣。第三代移动通信系统的目标可以概括为1:能实现全球漫游,用户可以在整个系统,甚至全球范围内漫游,且可以在不同速率,不同运动状态下,获得有质量保证的服务;能提供多种业务,提供话音、可变速率的数据、活动视频会话等业务,特别是
10、多媒体业务;能适应多种环境,可以综合现有的公共电话交换网(PSTN)、综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统和卫星通信系统,来提供无缝的覆盖;足够的系统容量,强大的多种用户管理能力,高保密性能和高质量服务。为实现上述目标,对其无线传输技术(RTT)提出了以下要求:高速传输以支持多媒体业务,室内环境至少2Mbit/s,室内步行环境至少384kbit/s,室外车辆运动中至少144kbit/s,卫星移动环境至少9.6kbits/s;传输速率能够按需分配;上下行链路能适应不对称需求。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟(ITU)于1985年提出。当时称为未来公众陆地移动通信系统,1996年更名为I
11、MT-2000,意即为该系统工作在2000MHz频段,最高业务速率可达2000kbit/s,预期在2000年左右得到商用。主要体质有WCDMA和CDMA2000。1999年11月5日国际电联第18次会议通过了IMT-2000无线接口技术规范建议,其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口技术规范建议的IMT-2000 CDMA TDD部分中2。IMT-2000无线接口技术规范建议通过,表明制定移动通信系统无线接口技术规范的工作已基本完成。所以,个人移动通信的发展趋势是:语音业务加低速数据业务,然后向多媒体业务发展;模拟向数字的发展;FDMA向TDMA,然后向CDMA的发展;电信网和
12、Internet分离向统一网络基础设施的发展。显然,第三代移动通信系统已经成为移动通信发展的必然趋势,有美好的前景。那么,如何能够提供更高速的数据传输便成为现在3G主要研究的目标之一。本文将结合在学校新技术楼WCDMA实验室对联通WCDMA系统的学习经验,研究基于WCDMA系统的无线接入网数据传输部分。主要研究为了提供更加迅速便捷的多媒体业务而所需的高速无线传输技术,主要涉及内容为:WCDMA基带处理中下行符号级处理和WCDMA基站部分系统参数配置。1.1.2 研究的目的和意义 由上述课题来源已知,本文着重研究WCDMA无线接入网部分,即UTRAN部分,其中的Node B(基站)中基带处理系统
13、为重中之重。基带处理系统是Node B重要功能模块,负责完成符号级和码片级的处理。基带处理承载物理层的功能,完成信道的基带处理,包括接收心愿编码后的数据包和层间信令,进行传输信道的编码,物理信道复用、分段和交织,依据物理信道时隙格式进行帧形成,接收帧形成后的数据进行干扰、加扩、功率加权、闭环控制的幅度和相位调整、信道求和等处理,并完成信号的调制。基带处理系统是WCDMA的核心系统和关键技术所在。通过对WCDMA系统基站部分的研究及对基站参数的配置,论述WCDMA基带处理系统下行符号级处理的数据传输,提高无线接入网的数据传输速率,进而使WCDMA能为用户提供更为便捷快速的多媒体业务。1.2 国内
14、外在WCDMA方向研究现状及分析历史上,欧洲电信标准委员会(ETSI)在 GSM 之后就开始研究其3G标准,其中有几种备选方案是基于直接序列扩频分码多工的,而日本的第三代研究也是使用宽带码分多址技术的,其后,以二者为主导进行融合,在3GPP组织中发展成了第三代移动通信系统UMTS,并提交给国际电信联盟(ITU)。 国际电信联盟最终接受WCDMA作为IMT-2000 3G标准的一部分。中国联通公司于2009年5月17日开始试商用WCDMA服务,10月1日正式商用WCDMA R6网络,最高下载速率可以达到7.2M。国内部分城市下载速率已可达14.4M。中国联通WCDMA的网络优势:1、网络速度最快
15、WCDMA网络是全球商用时间最长,技术成熟、可演进性最好的,全球第一个3G商用网络就是采用WCDMA制式。联通采用了全球广泛应用的WCDMA 3G技术,目前已全面支持HSDPA/HSUPA,网络下载理论最高速率达到14.4Mbps。2G无线宽带的最高下载速度约为150Kbps,联通WCDMA网络速度几乎是2G网络速度的100倍。iPhone 4s是目前最快速、最强大的iPhone,依托中国联通优势WCDMA 3G网络可尽情发挥iPhone的最佳性能。2、支持业务最广泛基于WCDMA成熟的网络和业务支撑平台,其所能实现的3G业务非常丰富。无线上网卡、手机上网、手机音乐、手机电视、手机搜索、可视电
16、话、即时通讯、手机邮箱、手机报等业务应用可为用户的工作、生活带来更多的便利和美妙享受。健壮的网络体系和业务支持能力,将使得iPhone的优势性能得到最大程度的发挥。3、终端种类最多截至2008年底,支持WCDMA商用终端的款式数量超过2000款,全球主要手机厂商都推出了为数众多的WCDMA手机。4、国内覆盖广泛截至2009年9月28日,联通3G网络已成功在中国大陆285个地市完成覆盖并正式商用,新覆盖的城镇数量还在不断增长中,联通3G网络和业务已经覆盖了中国绝大部分的人口和地域。5、开通国家最广,可漫游的国家和地区最多截至2008年底,全球已有115个国家开通了264个WCDMA网络,占全球3
17、G商用网络的71.3%。截至2009年9月28日,中国联通已与全球215个国家的395个运营商开通了GSM/WCDMA网络的国际漫游。可以说,联通3G用户完全可以自由行天下。6、WCDMA/HSPA/GSM全球市场份额最高到目前为止WCDMA已经成为比较成熟的3G通信标准,拥有超过30亿的用户。目前对其研究主要集中在提高数据的传输速度上。其发展过程随同3G标准的演变而演变。WCDMA现在已冻结的版本有R99,R4,R5,R6,R7,其中:R5引入HSDPA(3.5G),高速下行分组链接。R6引入HSUPA(3.75G),高速上行分组链接。现在在还未冻结的版本是R8版本,即是LTE(3.9G),
18、长期演进技术。联通集团移动网络的演进路线:GSM GPRS EDGE WCDMA HSDPA HSUPA HSPA+ LTE FDD,以及以后可能演进到的4G。现在北欧电信运营商TeliaSonera已分别与瑞典爱立信和中国华为签署两项LTE(4G)商用网络合同,建设全世界首个商用的LTE网络。在R5版本引入的HSDPA即高速下行分组接入技术是WCDMA对于下行链路分组数据的增强,其分组数据的调度由基站(NodeB)中的MAC hs实体完成。在HSDPA的接纳控制中,数据业务的接纳控制由无线网络控制器(RNC)完成,其判决依据是当前资源的使用状况,这样就需要Node B能通过Iub接口向RNC
19、提供详细的资源使用状况1。 在R6版本引入的HSUPA即高速上行链路分组接入技术,用了基于软合并的物理层混合重传、基于Node B的快速调度及传输时间间隔短帧传输等技术,大大提高了WCDMA上行数据速率2。欧洲市场的商用网络部署较为突出。目前,欧洲累计部署了111个WCDMA商用网络、96个HSDPA商用网络和18个HSUPA商用网络。一些运营商的WCDMA网络已经形成相当规模,T-Mobile在德国的WCDMA网络覆盖率超过50%,Vodafone在英国的WCDMA网络覆盖率达到40%,而Telefnica在瑞典的网络覆盖率达到了75%。3G技术的成熟推动了WCDMA在全球范围内的竞争日趋激
20、烈,欧洲开始成为全球WCDMA发展的中心。截至2008年上半年,全球 WCDMA 用户数达到 2.53 亿,占 3G 用户总数的 78%,其中HSDPA用户为4300户。到2010年底,全球3G用户数将接近8亿,其中使用WCDMA的用户数将占到用户总数的75%。西欧的发展尤其令人瞩目,西欧的WCDMA用户几乎增长了190%,新增移动用户中WCDMA用户超过30%,移动总用户中WCDMA用户占5%。WCDMA用户增长的强劲势头标志着WCDMA在全球已经开始由成长期向成熟期过渡。在这些新增长的WCDMA业务中,HSDPA和HSUPA技术的引入使WCDMA提供更高速度的数据传输,支持多媒体业务,从而
21、使WCDMA无线接入网更加成熟。总而言之,近年WCDMA业务迅速成长是无线接入技术进步的缩影。也正因此,对无线接入网的研究也显得格外有意义。如何提供高速的数据传输以支持多媒体业务也正是本文主要研究对象。1.3 3G三大标准介绍 3G的标准化工作实际上是由3GPP和3GPP2两个标准化组织来推动和实施的。3GPP成立于1998年12月,由欧洲的ETSl、日本的ARIB、韩国的TTA和美国的Tl等组成,采用欧洲和日本的WCDMA技术构筑新的无线接入网络。在核心交换侧,在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进,提供更加多样化的业务。1999年1月,3GPP2也正式成立,由美国的TIA、日本ARIB、
22、韩国TTA等组成无线接入技术,采用CDMA2000和UWC-136为标准。CDMA2000这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利核心网,受限于家族概念,TIU无法制定详细的协议规范。CDMA已被广泛接收为第三代移动通信系统的重要技术,第三代数字蜂窝移动通信系统的两大主要候选方案,北美的CDMA2000系统和欧洲的WCDMA系统,都是建立在CDMA技术基础上。两套方案各有利弊,从技术角度看,WCDMA方案采取了许多新技术,如时分复用的导频码的使用,能实现相干解调,从而提高链路容量,且满足了使用自适应天线的要求;基站间异步方式摆脱了对GPS的依赖等等,但CDMA2000是建立在IS-95空中接口
23、的基础上的,最大限度地利用了成熟的技术,相对来说技术复杂程度低、风险小,系统演进升级的成本较小。1.3.1 WCDMA技术体制WCDMA的核心网基于GSM/GPRS网络的演进,保持与GSM/GPRS网络的兼容性,向全PI的网络结构演进,核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分,分别完成电路型业务和分组型业务。UTRAN统一处理语音业务和分组业务,并向IP方向发展。MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心。WCDMA的空中接口特性如下:(1) 空中接口采用WCDMA;(2) 信号带宽5MHz;(3) 码片速率3.84Mcps;(4) 语音编码AMR语音编码;(5) 同步方式
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