[信息与通信]3G基本原理及应用.ppt

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1、1,3G基本原理及应用,2,内容提要,3G系统基本原理3G频谱分配及牌照划分WCDMA系统介绍3G直放站介绍3G直放站的工程应用,3,第一代模拟蜂窝移动通信系统,历史回顾：1978年美国贝尔实验室开发了AMPS(Advance Mobile Phone Service)系统，实现了真正意义上的可以随时随地的大容量蜂窝移动通信系统。1987年，中国第一个TACS制式模拟移动电话系统建成商用，AMPS也曾被引入中国。主要标准：美国的AMPS，欧洲的TACS，英国的ETACS,欧洲的NMT-450和NMT-900，日本的NTT和JTACS/NTACS.主要特点：接入方式采用FDMA，当一个呼叫建立后

2、，该用户在其呼叫结束以前一直单独占用一个频道。调制方式：FM业务种类单一，以话音业务为主系统保密性较差频谱效率较低，有限的频谱资源和无线用户容量之间矛盾十分突出。,4,第二代数字蜂窝移动通信系统,主要标准：1992年：欧洲GSM(Global System for Mobile communication)1995年：美国IS-95即CDMA(Code Division Multiple Access)美国IS-136即D-AMPS(Digital-Advance Mobile Phone Service)日本PDC(Personal Digital Cellular)主要特点：语音和低速率数

3、据业务容量不大（提高系统容量）多种制式不兼容（全球标准）数据传输速率低（多媒体应用）,5,第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM,历史回顾：1992年第一个数字蜂窝移动通信系统欧洲的GSM网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，迅速在全球扩张，成为目前全球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国第一个数字移动电话GSM系统建成开通，中国移动和中国联通都采用了GSM。主要特点：微蜂窝小区结构。数字化技术语音信号数字化新的调制方式GMSK、QPSK等FDMA/TDMA便于实现通信安全保密。,6,第二代数字蜂窝移动通信系统CDMA,历史回顾：1995年，美国的高通公司（Qualcomm)提出了一种采用码分多址

4、（CDMA）方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95CDMA），目前已分别在中国、韩国、北美等国家和地区投入使用，用户反映良好。主要特点：用户的接入方式采用码分多址软容量、软切换，系统容量大抗多径衰落可运用话音激活、分集接收等先进技术,7,第三代移动通信的提出,IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务，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通信的通信系统。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提 出，考虑到该系统将于2000年左右进入商用市场

5、，工作的频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故于1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）,8,3G发展的驱动力,第三代的主动权受到下面几个支配力量的驱使：国际移动通信IMT-2000进程（85年启动）日益增长的无线业务需求：许多系统如D-AMPS，GSM，PDC，PHS已经超出容量希望更高质量的语音业务希望在无线网络中引入高速数据和多媒体业务基本十年一代的移动通讯发展速度,9,3G主要特点,支持移动多媒体业务宽带CDMA技术高频谱效率FDMA/TDMA/CDMA从电路交换到分组交换高保密性

6、全球范围无缝漫游系统微蜂窝结构,10,IMT-2000的目标、要求,全球统一频段、统一标准、全球无缝覆盖高频谱效率高服务质量，高保密性能提供多媒体业务，速度最高到2Mb/s车速环境：144kb/s步行环境：384kb/s室内环境：2Mb/s易于第二代系统的过渡、演进终端价格低,11,提交技术方案情况,共有16种侯选技术，包括10个地面技术，6个卫星技术10个地面技术中，8种FDD技术、5种TDD技术10个地面技术中，主要技术是W-CDMA技术、cdma2000技术。我国提交的TD-SCDMA技术也是一个很有特色，并认为可与宽带CDMA进行融合的技术。共注册了16个评估组，15个提交了评估报告,

7、12,10个地面RTT提案,13,第二代移动通信系统分布,14,向第三代网络的演进,15,3G技术体制,WCDMA由欧洲标准化组织3GPP(3rd Generation Partnership Project)所制定，受全球标准化组织、设备制造商、器件供应商、运营商的广泛支持，将成为未来3G的主流体制。Cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，目前其标准化工作由3GPP2来完成。TD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出，目前已经融合到了3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中。,16,WCDMA标准发展历程,3GPP Rel99,3GPP Rel4,3GP

8、P Rel5,功能冻结时间点,2000/03,2001/03,2002/03,GSM/GPRS核心网WCDMA FDD,电路域IP话音承载电路域CS/MGWTD-SCDMAVoIP QoS是关键,IP实时多媒体HSDPA,17,CDMA2000标准发展历程,IS-95A,规范完成时间点,1995,1998,2000,QCELP话音编码9.6kbps,115.2kbps 8码道捆绑,307.2kbps话音容量加倍,cdma20001xEV-DO/DV,2002,DO:高速数据业务DV:高速数据业务话音业务,IS-95B,cdma20001x,cdma2000-3x,18,TD-SCDMA标准发展

9、历程,19,WCDMA发展历程,GSM,GPRS,WCDMA,演进与发展,演进与发展,20,WCDMA技术特点,核心网基于GSM/GPRS，保持与GSM/GPRS的兼容核心网基于TDM/ATM/IP技术，向全IP演进核心网分为电路域和分组域无线侧基于ATM技术.MAP技术和GTP是移动性管理的关键新的空中接口技术WCDMA,21,WCDMA技术特点RTT技术,信道带宽：5Mhz，码片速率3.8Mcps语音编码：AMR信道编码：卷积码和TURBO码调制方式：上行QPSK，下行BPSK发射分集方式：TSTD/STTD/FBTD功率控制：上下行闭环功率控制和外环功控基站同步方式：同步和异步,22,C

10、DMA2000技术特点,电路域继承2G IS95 CDMA网络，引入WIN为基本架构得业务平台分组域基于MIP技术的分组网络无线接入网以ATM交换机为平台，提供丰富的物理接口空中接口CDMA2000兼容IS95,23,CDMA2000技术特点RTT技术,信道带宽：N*1.25MHz 码片速率：N*1.2288Mcps N=1,3,6,9,12语音编码：8K/13K QCELP 8K EVRC信道编码：卷积编码，TURBO码调制方式：上行QPSK，下行BPSK解调方式：导频辅助的相干解调发射分集方式：OTD,STD功率控制：上下行闭环功率，外环功控基站同步方式：GPS/GLONASS,24,TD

11、-SCDMA技术特点,核心网络基于GSM/GPRS网络演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性核心网络可基于TDM/ATM/IP技术，可向全IP演进核心网分为分组域和电路域无线侧基于ATM技术，向IP方向发展MAP技术和GTP是核心空中接口TDSCDMA,25,TD-SCDMA技术特点 3S,主要特点：智能天线（Smart Antenna）、同步CDMA（Synchronous CDMA）、软件无线电（Software Radio）关键技术：智能天线+联合检测、多时隙CDMA+DS-CDMA、同步CDMA、信道编译码和交织、接力切换,26,造成技术不同的原因（1）,网络部分一定要保持与第二代的

12、兼容性，即第三代网络是基于第二代网络逐步发展演进。第二代网络有两大核心网：GSM MAP和IS-41在无线接口方面，美国的IS-95 CDMA和IS-136 TDMA运营商强调后向兼容（演进型）；欧洲的GSM、日本的PDC运营商无线接口不后向兼容（革命型）。,27,造成技术不同的原因（2）,频谱对技术的选用起着重要地作用：ITU分配的IMT-2000频率在美国用于PCS业务由于美国要和第二代共用频谱，强调无线接口的后向兼容。其他国家几乎都有新的IMT-2000频段。高通的专利问题竞争,28,核心网与无线接入网接口的关系,29,三种制式技术比较,30,三大标准的比较（1）,同步小区以同一PN序列

13、的不同时移来区分小区系统实现简单，易于实现切换及小区搜索整个系统的运行依赖于GPS,异步小区以不同的扰码来区分小区避免了对GPS的依赖小区搜索及切换等过程的复杂性增加,同步小区为了降低时隙间干扰并便于终端对邻小区的测量，需保证基站间同步 目前首选方案是每个基站配外接参考时钟口（例如GPS）,31,三大标准的比较（2）,虽然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同属3G的主流技术标准，但是仍然可以将其分为两类：cdma2000、WCDMA并作一类，TD-SCDMA则和前两者分开讨论。之所以可以这样做，是因为在技术上cdma2000和WCDMA是FDD的标准，而TD-SCDMA则是一个TD

14、D标准。,32,TDD与FDD的比较（1）,在第三代移动通信中存在的两种双工方式FDD适合于大区制的全国系统适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等TDD适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务能提供成本低廉的设备预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称业务，在城市及近郊区使用TDD系统，用多模终端实现漫游。,33,TDD与FDD的比较（2）,TDD比FDD的优势：频谱利用率高支持多种通信接口频谱灵活性强系统性能稳定与传统系统兼容性好系统设备成本低支持与传统系统间的切换功能,34,TD-S

15、CDMA比WCDMA劣势,TD-SCDMA因要与GSM的小区兼容，小区复用系数为3，降低了频谱利用率TD-SCDMA频带宽度窄，不能充分利用多径，降低了系统效率，实现软切换和软容量能力较困难TD-SCDMA系统要精确定时，小区间保持同步，对定时系统要求高。而WCDMA则不需要小区间同步，可适应室内、室外，甚至地铁等不同环境的应用。TD-SCDMA只适合微蜂窝，对高速移动的支持比较差，而WCDMA对移动性的支持更加优质，适合宏蜂窝、蜂窝、微蜂窝组网。尤其是在从GSM网向3G的过渡过程中，WCDMA的优势较为明显。,35,WCDMA与CDMA2000的比较,WCDMA使用的带宽和码片速率（3.84

16、Mcps)WCDMA在小区站点同步方面使用异步基站WCDMA进行功率控制的频率两倍于对方WCDMA支持基于GSM的GPRS业务在混合话音和数据流量方面，WCDMA的系统性能表现得更出色,36,移动通信发展历程,第一代80年代 第二代90年代 第三代 模拟 数字 IMT-2000,AMPS,TACS,NMT,其他,PDC,TDMAIS-136,CDMAIS95,GSM,TD-SDMA,cdma2000,UMTSWCDMA,模拟技术,数字技术,语音业务,宽带业务,需求驱动,需求驱动,37,历代移动通信比较,第一代 第二代 第三代通信系统 模拟 数字 IMT-2000成熟时间 80年代 2001年商

17、用空中接口 FDMA TDMA/CDMA CDMA频谱利用率 低 中 高提供业务 话音 数据速率,1990年试用1993年商用,话音、传真、短消息、电路型数据、分组型数据,话音、传真、多媒体消息、电路型数据、分组型数据、高速分组数据、多媒体,GSM 9.6Kb/sGPRS 144Kb/s,2Mb/s,38,内容提要,3G系统基本原理3G频谱分配及牌照划分WCDMA系统介绍3G直放站介绍3G直放站的工程应用,39,3G频谱（WRC2000大会后）,40,3G追加频率确认,在国际电气通信联合会（ITU）的世界无线通信会议（WRC-2000），IMT-2000的追加频率获得了承认。追加频率的分配主要

18、考虑到将来需求的增加，增加了以下三个频段：800MHz频段（806-960MHz）1.7GHz频段（1710-1885MHz）2.5GHz频段（2500-2690MHz）该追加方案基本上采用了2000年2月APT（亚太电气通信共同体）提出的方案。,41,中国3G频谱分配（2002年10月）,42,中国3G频谱分配（2002年10月）,IMT2000、欧洲的频率划分和中国一致北美的频率划分与中国的核心频段冲突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、20102025

19、MHz。（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。,43,China Mobile（中国）拥有GSM网络NTT DoCoMo（日本）WCDMAVerizon（美国）cdma2000Italia Mobile（意大利）WCDMA Cingular（美国）WCDMAD2 Vodafone（德国）WCDMAT-Mobil（德国）WCDMAChina Unicom（中国）拥有C

20、DMA、GSM网络AT&T（美国）WCDMAOmnitel Vodafone（意大利）WCDMAKDDI（日本）cdma2000France Telecom Mobiles（法国）WCDMATelefnica Moviles（西班牙）WCDMAVodafone（英国）WCDMASK Telecom（韩国）WCDMA/cdma2000Amrica Mvil（墨西哥）待定BT Cellnet（英国）WCDMASFR（法国）WCDMASprint（美国）cdma2000Orange（英国）WCDMA,44,全球3G市场情况,WCDMA将在除美国韩国以外的地区占主导地位。日本2001年正式商用WCDM

21、A,欧洲大部分国家完称了WCDMA的牌照发放工作。目前采用CDMA2000的国家地区：北美、韩国、南美的部分国家，还有中国、中国台湾、日本。TD-SCDMA已经融合到3GPP中，将至少在中国得到商用。,45,3G技术成熟度,WCDMA：技术已经成熟，产品正步入商用化阶段日本NTT DoCoMo已实现商用商用系统设备和终端产品将从2002年下半年开始陆续规模面市WCDMA终端同cdma2000终端复杂度接近，成本主要取决于市场支持的广度800M频段cdma2000系统韩国SKT已实现商用对于800MHz频段cdma2000，设备和终端厂家的支持丰富3G核心频段的cdma2000系统在全球范围内，

22、目前鲜有选择该频段制式的运营商频段搬移带来系统设计的改变：设备、终端配套的仪器仪表及终端厂家进展缓慢，影响到设备厂家研发进程TD-SCDMA：中国标准，国家给予重点支持,46,中国3G发展现状,信息产业部组织的3G外场测试，针对三大标准分别进行了测试。3G牌照的发放运营商制式的选择,47,内容提要,3G系统基本原理3G频谱分配及牌照划分WCDMA系统介绍3G直放站介绍3G直放站的工程应用,48,WCDMA核心网演进图,49,3GPP版本(R99),R99版本核心网基于GSM与GSM不同的无线接入 引入了一套新的空中接口标准，运用了新的无线接口技术，即WCDMA技术，引入了适于分组数据传输的协议

23、和机制，数据速率可支持144，384Kbit/s及2Mbit/s,50,3GPP版本（R4）,和R99无线侧基本一样核心网变化较大：CS域控制和数据分离增加了MGW 支持电路域多媒体消息业务,51,3GPP版本(R5),3GPP Rel-5将完成对IP多媒体子系统（IMS）的定义，如路由选取以及多媒体会话的主要部分。Rel-5的完成将为转向全IP网络的运营商提供一个开始建设的依据 Rel-5计划的主要特性有：UTRAN中的IP传输、高速下行分组数据业务的接入（HSDPA）、混合ARQIIIII、支持RAB增强功能、对IubIur的无线资源管理的优化、UE定位增强功能、相同域内不同RAN节点与多

24、个核心网节点的连接以及其它原有Rel-5的功能,52,R99、R4、R5关系,原则上R99的规范是R4规范集的一个子集,若在R99中增加新的特征，就把它升级到R4。同样R4规范集是R5规范集的子集，若在R4中增加了新的特征就把它升级到R5。按计划R4要在2001年3月完成，R5要在2001年12月完成,53,WCDMA的网络单元构成,54,R99网络拓扑图,MSC/VLR,PSTN/ISDN,CAN:Central ATM Network SC:Short Message Center CG:Charging Gateway,GMSC,Node-B(Indoor,Outdoor,Micro),

25、AAA,3G Access,Packet SwitchCore Network,CG,Voice Packet Multimedia,VMS,Intranet,GPRSBackbone,SCP,IP,RNC,MMS,Firewall,SMS,RNC,No.7,Billing System,Internet,SC,SMS-GMSCSMS-IWMSC,Circuit SwitchCore Network,SGSN,WAPProxy,GGSN/FA,55,R99网元介绍,无线接入网络(Radio Access Network，RAN)：其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能；核心网络(CoreNe

26、twork，CN)：处理WCDMA系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为：电路交换域(Circuit Switched Domain，CS)；分组交换域(Packet Switched Domain,PS)。,56,UMTS体系结构,57,UMTS体系结构,58,Uu接口一般原则,Uu接口是一个开放的接口，实现不同厂商的NodeB和UE进行互连物理层功能基本上在NodeB实现MAC层以上协议基本上在RNC终结，无线资源由RNC集中管理采用逻辑信道/传输信道/物理信道3层映射关系测量根据RRM算法需要可配置，NodeB对测量报告不做处理,59,Uu接口

27、功能,调制/解调和扩频/解扩频率和时间(chip,bit,slot,frame)同步测量并向高层指示压缩模式支持收发分集其他基带处理功能,60,WCDMA和GSM空中接口的主要区别,61,WCDMA和IS-95空中接口的主要区别,62,Iu接口一般原则,Iu接口是一个开放的多厂商设备兼容的标准接口 Iu支持在协议层的UE的分离 Iu支持UE与CN之间的透明非接入层信令的传输对于控制面和用户面Iu规则必须支持无线网络层和传输网络层分离，允许他们各自独立改变,63,Iur接口一般原则,Iur接口是一个开放的接口，实现不同厂商的RNC之间互连实现接口上无线网络层与传输网络层的分离，使得各自可以引入更

28、新的技术Iur接口将支持两个RNCs之间的信令信息的交换，另外该接口应能支持一个或多个Iur数据流从逻辑的观点来看，Iur是两个RNCs之间的一个点到点的接口，即使两个RNCs之间缺少物理上的直接连接，点到点的逻辑接口也应能实现如果RRC连接是基于专用信道，Iur标准允许增加/删除属于任何RNS（同一PLMN内）的小区的无线链路Iur接口规范允许一个RNC可以访问任何其它RNC（同一PLMN内）以建立Iur信令承载,64,Iur接口协议功能,传输网络管理：公共传输信道的业务管理：公共传送信道资源的准备、寻呼、公共传输信道数据传输专用传输信道的业务管理：无线链路的建立/增加/删除、测量的上报、专

29、用传输信道数据传输下行共享传输信道和TDD上行共享传输信道的业务管理：无线链路的建立/增加/删除、容量分配、上下行共享信道数据传输公共和专用测量目标的测量报告,65,Iub接口一般原则,Iub接口开放，实现不同厂家的RNC和NodeB的互连Iub接口支持NodeB的逻辑O&MIub接口无线网络功能和传输网络功能分离，以便未来引进新技术,66,Iub接口协议功能（1）,Iub传输资源管理Node B的逻辑OAM 小区配置管理 公共传输信道配置管理 无线网络性能测量 资源事件管理 无线网络配置校齐实现特定的OAM传输系统信息管理,67,Iub接口协议功能（2）,公共信道传输管理 接入控制 功率管理

30、 专用传输信道数据传输专用、共享信道传输管理 无线链路的管理和监控 信道分配 功率管理 测量的上报 专用传输信道数据传输定时和同步管理 传输信道同步 接点同步（RNC和Node B间）,68,多址技术与双工技术,多址技术：时分多址频分多址码分多址双工技术：时分双工频分双工,69,多址技术比较（1）,传统多址技术,码分多址技术（直接扩频方式）,70,频分多址Frequency Division Multiple Access,每个用户使用一个特定的频率所以用户同时发送AMPS,NMT,TACS,User 1,User 2,User 3,频率,每个基站使用特定的扰码基站的每个信道使用特定的正交扩频

31、码所以用户共享相同的频率和时间IS-95,cdma2000,WCDMA,频率,码分多址Code Division Multiple Access,扩频多接入SpreadSpectrumMultipleAccess,Multiple TransmittersandMultiple Data Channels,每个用户使用应该特定的时隙几个用户共享相同的频率IS-136,GSM,时分多址Time Division Multiple Access,User 1,User 2,User 3,User N,时间,多址技术比较（2）,71,双工技术比较,FDD,TDD,72,码分多址（CDMA）,多用户共

32、享同一频率，频谱利用率大大提高；CDMA系统是自干扰系统系统内用户存在互相之间的干扰；CDMA系统的用户容量是软容量，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高；,73,CDMA的几种不同形式,直接扩频码分多址（DSCDMA）多用户完全同一时间、同一地点占用同一频率资源可以使用RAKE接收技术；利用宏空间分集，多个基站同时监听；实现软切换，大大降低切换掉话率，提升服务质量。跳频码分多址（FHCDMA）单一用户单一时刻占用的频谱带宽较窄，占用频率随时间变化按一定规律跳变，跳变规律由地址码确定。跳时码分多址（THCDMA）单一用户不定时占用较宽的频谱，占用的

33、时间按一定规律改变，时间改变的规律由地址码确定。,74,CDMA示意图,75,窄带系统,发射信号,接收到的衰落信号,频率,频率,强度,强度,深衰落,发射信号,接收到的衰落信号,频率,频率,强度,强度,宽带系统,窄带系统与宽带系统窄带：单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一致宽带：一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带宽宽带优势：宽带系统通常能够带来频率分集的优势,优势：宽带系统有效克服频率选择性衰落,频率选择性衰落,深衰落,76,CDMA宽带扩频技术,77,English,Italian,Spanish,Chinese,你能听到什么.如果你只能听懂意大利语?如果你只能听懂英语?如果你只能听西班

34、牙语?如果你只能听懂汉语?,但说中文的人满屋子到处走动?如果你只能听懂汉语，但是说英语的人说话声音太大?,码分多址技术的比喻,鸡尾酒会,78,WCDMA编码技术,编码目的：使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差。同时在原数据流中加入冗余信息，提高数据传输速率。主要有两种编码方法：卷积码：在WCDMA系统中主要用于低速率的话音信道和 控制信道；Turbo码：主要用于分组业务数据的传送。,79,无线传播环境,电磁传播反射、散射和绕射无线环境中的信号衰减分成三部分：幅度衰减较大的路径损耗伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分大尺度变化衰减幅度较小的快变化成分小尺度衰落两类典型小

35、尺度衰落包络分布的描述方法瑞利分布（非视距传播）莱斯分布（视距传播）,80,无线传播环境,81,Rake接收机（1）,82,Rake接收机（2）,RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能,接收机,单径接收电路,单径接收电路,单径接收电路,搜索器,计算信号强度与时延,合 并,合并后的信号,t,t,s(t),s(t),83,Rake接收机（3）,由于无线传输中存在多径效应，如果不加以处理，会对正常的接收造成干扰。根据同相加强，反相抵消的原理，在通话时会感觉时断时续。WCDMA系统中采用了Rake接收技术，将不同路径来的信号进行分离合并，使得总的接收信噪比大大提高。,84,分集技术（1）,

36、是通过自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不相关）多径信号来实现的相对投资低廉克服小尺度衰落（由移动台附近物体的复杂反射引起），可以采用双天线接收分集克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的阴影区引起），可以选择一个所发信号不在阴影区的基站位置选择发射分集发射分集技术还用来提高无线通信中单用户的峰值吞吐率,85,分集技术（2）,空间分集空间发射分集空间接收分集极化分集：利用水平分量和垂直分量的不相关性频率分集：宽带信号时间分集：以超过信道相干时间的时间间隔重复发射信号，RAKE接收机，认为：一个码片时间信道的相关时间,86,分集接收合并技术,最大比合并在接收端由N个分集支路，经过

37、相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测等增益合并在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照相等的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测选择性合并在N个分集支路中选择具有最大信噪比的支路作为输出,87,WCDMA的发射分集,前向链路容量是当前CDMA蜂窝系统容量的瓶颈，WCDMA标准在发射分集上的应用上进行了深入的研究，提出了新的发射分集方案，提高前向链路容量；开环发射分集基于时空块编码的发射天线分集（STTD）SCH上的时间切换传输分集（TSTD）闭环发射分集，FBI 域,88,智能天线技术实现关键,多波束形成技术自适应干扰抑制技术空时二维的RAKE接收技术多通道的

38、信道估计和均衡技术,89,智能天线原理,降低来自其他方向的干扰，提高所需信号方向的接收灵敏度扩大基站的覆盖范围，改善信号的传输质量,90,智能天线优点,智能天线可以对高速率用户进行波束跟踪，起到空间隔离、消除干扰的作用；大大增加系统容量；增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量；提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量；减少发射功率，延长移动台电池寿命；提高系统设计时的灵活性。,91,多用户检测技术,当前的CDMA接收机基于RAKE 原理，将其他用户的干扰视为噪声基于RAKE 的CDMA系统的容量受干扰的限制最优接收机是联合检测所有的信号，并将其他用户的干扰从期望的信号中减去（信

39、号的相干特性是已知的，干扰是确定的）多用户检测（MUD）称为联合检测和干扰对消，降低了多址干扰，从而提高系统的容量多用户检测可以有效缓解远近效应问题,92,WCDMA切换技术,WCDMA系统支持多种切换技术,93,WCDMA软切换,上行软切换在RNC中进行多径合并；上行更软切换在NodeB中进行多径合并；下行的软切换都在UE中合并,移动台合并功率,各自小区的接收能量,改善话音质量；控制手机干扰 降低掉话率；提高容量与覆盖范围,94,软切换的概念,监视邻小区导频,将目标小区接入激活集,将原小区从激活集中删除,RAKE接收机的一个finger始终扫描相邻小区的导频信道当某个邻小区导频功率强度达到某

40、个门限时，侧将该小区加入激活集当激活集中某个导频的强度低于某个门限时，将该小区从激活集中删除,95,切换测量小区集合的分类,96,NodeB内的软切换(更软切换),B,C,A,NodeB,Iub,RNC,97,B,C,A,B,C,A,Iub,Iub,RNC,NodeB1,NodeB2,RNC内NodeB间的软切换,98,B,C,A,B,C,A,Iub,Iub,NodeB1,NodeB2,RNC间的软切换,RNC1,RNC2,Iur,99,B,C,A,B,C,A,Iub,Iub,NodeB1,NodeB2,RNC间的硬切换,RNC1,RNC2,频率1,频率2,100,B,C,A,B,C,A,Iu

41、b,Iub,NodeB,BTS,WCDMA和GSM系统间的硬切换,RNC,BSC,频率1,频率2,WCDMA系统,GSM系统,101,内容提要,3G系统基本原理3G频谱分配及牌照划分WCDMA系统介绍3G直放站介绍3G直放站的工程应用,102,虹信公司3G直放站的分类（1）,按传输方式来划分：GZF2100 WCDMA光纤直放站 GZF2100 WCDMA无线直放站 GZF2100 WCDMA电缆传输直放站（干线放大器）,103,虹信公司3G直放站的分类（2）,按输出功率大小来划分：GZF2100 WCDMA光纤直放站系列可分为20W、10W、5W以及2W四种。GZF2100 WCDMA无线直

42、放站系列可分为20W、10W、5W以及2W四种。GZF2100 WCDMA电缆传输直放站系列可分为10W、5W、2W、1W、0.5W五种,104,3G直放站适应范围,扩大服务范围，消除覆盖盲区。在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖。沿高速公路架设，增强覆盖效率。解决室内覆盖。将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙。其它因屏蔽不能使信号直接穿透的区域。,105,直放站的应用原则,根据不同的场合，选用不同类型的直放站。城市密集区 城市边缘 郊区、乡村 室内覆盖,106,虹信公司3G直放站的优势(1),参与了WCDMA数字蜂窝移动通信网直放站技术要求和测试方法的制定，对于标准的理解极其透彻。整

43、机采用RS485通讯的体系结构。具有很好的自我保护功能。有完善强大的监控、告警功能。采取了良好的散热方案。,107,虹信公司3G直放站的优势(2),安装简单，易于快速实现网络优化的最低要求。建设成本低，利于减轻移动通信运营商网络建设的投资压力。组网灵活，便于改善现有网络的覆盖质量。能实现“小容量，大覆盖”，提高基站设备的利用率。能实现话务分流，增强网络的运行效率.,108,WCDMA光纤直放站的原理框图,109,WCDMA光纤直放站组网图,110,WCDMA无线直放站的原理框图,111,WCDMA无线直放站的组网图,112,WCDMA干放原理框图,113,WCDMA干放组网图,114,WCDM

44、A塔放原理框图,115,WCDMA塔放组网图,116,无线指标部分,以下的介绍都是基于WCDMA数字蜂窝移动通信网直放站技术要求和测试方法以及3GPP相关标准。,117,标称最大输出功率,定义标称最大输出功率是指直放站所能达到的最大输出功率，此最大输出功率应满足以下条件：（a）输入信号为WCDMA信号；（b）增益为最大增益；（c）满足本标准中所有指标要求；（d）在网络应用中不应超过此功率。,118,指标要求,119,自动电平控制,定义 自动电平控制是指当直放站工作于最大增益且输出为最大功率时，增加输入信号电平，直放站对输出信号电平的控制能力。指标要求 当直放站输入信号电平增加10dB时，输出功

45、率应符合最大输出功率的指标要求。,120,最大增益,定义 最大增益是指直放站在线性工作范围内对输入信号的最大放大能力。指标要求 最大增益变化范围应在厂家声明值的3dB之内。,121,增益调节范围,定义 增益调节范围是指当直放站具有可调增益时其最大增益与最小增益的差值。指标要求 25dB（室外型直放站），或厂家声明值（室内直放站）。,122,增益调节步长及误差,定义 增益调节步长是指直放站最小的增益调节量。增益调节步长误差是指实际增益调节步长与标称增益调节步长的差值。指标要求 增益调节步长2dB。增益调节步长误差为土ldB/每步长；在0-10dB范围内总误差土ldB；10-20dB范围内总误差土

46、1dB；在大于20dB范围内总误差土1.5dB。,123,带内波动,定义 带内波动是指直放站有效工作频带内最大和最小电平的差值。指标要求对于宽带直放站，每信道内波动2dB/3.84MHz（峰峰值）。对于其他直放站，信道内波动2dB/3.84MHz（峰峰值）。,124,频率误差及频率步进值,定义 频率误差是指直放站在工作频带范围内输出频率与输入频率的偏差。频率步进值指直放站在工作频带范围内中心频率改变的频率间隔。指标要求 频率误差应小于等于0.01ppm。直放站在工作频带范围内频率步进值应为200KHz。,125,传输时延,定义 传输时延是指直放站输出信号对输入信号的时间延迟。指标要求 宽带直放

47、站5s；选频直放站5.0s；无线移频直放站10.0s。,126,输入/输出电压驻波比,定义 输入/输出电压驻波比是指直放站输入端和输出端的输入信号与反射信号的比值。指标要求 输入/输出电压驻波比1.5,127,噪声系数,定义 噪声系数是指直放站在工作频带范围内，正常工作时输入信噪比与输出信噪比的差值。指标要求 室外覆盖用直放站：噪声系数5dB 室内覆盖用直放站：噪声系数6dB对于和基站以耦合方式工作的直放站前向噪声系数不作要求。,128,带外增益,定义 带外增益是指直放站在工作范围外对输入信号的放大能力。,129,指标要求,130,频谱发射模板,定义 频谱发射模板是指在规定的频带范围内的功率小

48、于下表中的最大电平值。,131,指标要求,132,133,134,135,杂散辐射,定义 杂散辐射是指除带外杂散以外由谐波辐射、寄生辐射、互调产物及频率转移产物等产生的非期望辐射。指标要求 一般频段的要求，上行链路杂散辐射指标要求见下表,136,137,138,139,矢量幅度误差（EVM）,定义 矢量幅度误差是指理论波形与接收到的实际波形之差，是平均误差矢量信号功率与平均参考信号功率之比的均方根值。指标要求 矢量幅度误差12.5%。,140,峰值码域误差（PCDE）,定义 峰值码域误差是指码域中误差矢量的最大值。其中，码域矢量误差是指一个码字信号的平均功率与码域中除该码字之外的其余码字信号的

49、平均功率之比。指标要求 峰值码域误差-35dB。,141,输入互调,定义 输入互调是指两个RF干扰信号的三阶或更高阶互调导致的带内干扰信号。指标要求,142,143,输出互调,定义 输出互调是指在直放站输出端口输入一个比期望信号电平低30dB的WCDMA调制信号时的互调产物。,144,邻道抑制比（ACRR）,定义 邻道抑制比是指直放站工作频率范围内的载波信号信道增益与邻近信道增益的比值。指标要求,145,3G直放站监控功能选项,146,宽带直放站（1）,查询项上行输出功率告警上门限下行输出功率告警上门限上行功放开关下行功放开关上行衰减值下行衰减值上行输出功率电平下行输出功率电平下行反射功率电平

50、上行最大增益下行最大增益电源掉电,上行低噪放故障下行低噪放故障上行功放过功率下行功放过功率上行功放过温下行功放过温下行驻波比下行驻波告警上行功放坏下行功放坏自激告警门禁告警电源故障,147,宽带直放站（2）,控制项 上行输出功率告警上门限下行输出功率告警上门限上行功放开关下行功放开关上行衰减值下行衰减值,告警项 电源掉电上行低噪放故障下行低噪放故障上行功放过功率下行功放过功率上行功放过温下行功放过温下行功放驻波告警上行功放坏下行功放坏自激告警门禁告警电源故障,148,光纤直放站近端机,查询项 上行衰减值下行衰减值上行最大增益下行最大增益电源掉电门禁告警光收发模块故障电源故障,控制项 上行衰减值