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1、第6章 3G移动通信网 6.1 概述 6.2 4种3G国际标准 6.3 WCDMA技术特点 6.4 WCDMA信道 6.5 WCDMA网络 6.6 HSDPA技术 6.7 3G无线网络规划设计 1 第6章 3G移动通信网 2 移动通信 通信工程学院 第6章 3G移动通信网 3G在国际电联ITU被成为国际移动通信-2000，即IMT- 2000； 在欧洲电信标准协会ETSI被叫作 个人移动通信UMTS； W-CDMA（依照IMT-2000的定义）只是一个空中接口， 而UMTS才是一个用于3G全球移动通讯的完整协议栈。 目标 更高比特率的数据业务和更好的频谱利用率。 对全覆盖和移动，比特率144k
2、bit/s,最佳比特率384kbit/s; 有限覆盖和移动，比特率为2Mbit/s; 和现有系统相比，有更高的频谱利用率； 可以灵活地引入新的业务。 6.1 概述 3 第6章 3G移动通信网 TD-SCDMA WCDMA CDMA2000 最新版本TD-HSDPAHSUPAEV-DO RevA/RevB 速 率 下行2.8Mbps14.4Mbps3.1Mbps/9.3Mbps 上行384kbps5.76Mbps1.8Mbps/5.4Mbps 功能 可视电话、高速数据上 网、WAP、彩信、话音 、短信 可视电话、高速数据 上网、WAP、彩信、话 音、短信 可视电话、高速数据 上网、WAP、彩信、
3、话 音、短信 技术 演进 TD-SCDMA TD-HSDPA TD-HSUPA TD- HSPA+ LTE TDD GSM GPRS EDGE WCDMA HSDPA HSUPA HSPA+ LTE FDD CDMA CDMA1X CDMA2000 EV-DO Rev.0 Rev.A Rev.BLTE FDD WIMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access ,微 波存取全球互通 . 2007年10月19日成为全球3G标准， IEEE80216。 WiMAX提供面向移动互联网的高速连接，数据传输距离最远可 达50km。WiMAX还具有
4、QoS保障、传输速率高、业务丰富多 样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术 发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术。 4 第6章 3G移动通信网 TD-SCDMA WCDMA CDMA2000 部署 国家 中国；缅甸、非洲建有试 验网，小规模放号 100多个国家，258张网 络 62个国家 用户数 2012年中国1亿，少量国 外试验用户 7亿，全球市场占有率 70% 2亿,全球市场占有率 15% 代表运营 中国移动 中国联通、英国沃达丰 、日本NTT DoCoMo、和 记黄埔3、西班牙电信、 德国电信、法国电信、 意大利电信、美国AT下行K=2-9 对于
5、一定的OVSF码组，共有SF个长度为SF的OVSF码字。 长度相同的不同码字相互之间正交，互相关值为0 如果一个节点已经使用 ，那么该节点上延伸出 的其他高阶信道化序列 就不能使用，同时从码 树根部到该节点的所有 低阶信道化序列也不能 使用。 低阶 码树根 高阶 树节点 一个PS384K需要一条SF8的信道， 一个PS64K需要一条SF=32的信道， 一个CS12.2K需要一条SF=128的信道。 22 23 第6章 3G移动通信网 -23- 下行: SC码用于区分不同的基站 上行: SC 码用于区分不同的手机 SC3SC4 SC5SC6 SC1 SC1 基站 “1”采用SC码1发射 SC2S
6、C2 基站 “2”采用SC码2发射 扰码（Scrambling Code） 扰码主要编码类型：GOLD CODE 24 第6章 3G移动通信网 -24- 数据 011010 1. CRC 校验 FEC 编码 QPSK 调制 OVSF 码 生成器 检错纠错正交码 射频 输出 脉冲成型 交织 编码 复扩频 (下行链路) HPSK 扩频 (上行链路) SSMA 扩频, 减小峰均比 频谱限制射频调制 基站扰码 (下行链路) 或 手机扰码 (上行链路) 信道码 扩频码 (Gold 码) “扰码” 抗衰落 串并 变换 脉冲成型 V F 8.6 kb/sec V F 19.2 kb/sec V F 3。84
7、Mcps F 3。84 Mcps 扩频加扰过程扩频加扰过程 25 第6章 3G移动通信网 WCDMA 主要物理层过程-开机同步 从接入层看，接入过程就是指UE由空闲模式转移 到连接模式的过程，包括：小区搜索、接收小区系统 信息广播、小区选择和小区重选、随机接入这四个基 本过程。 当UE处于连接模式，就可以进行位置登记、业务 申请，鉴权等非接入层的活动。 26 第6章 3G移动通信网 WCDMA 主要物理层过程-开机同步 时隙同步 帧同步和 码组识别 扰码识别 UE使用SCH的主同 步码PSC去获得该 小区的时隙同步 UE使用SCH的辅助同 步码SSC去找到帧同步 ，并对第一步中找到的 小区的码
8、组进行识别。 UE通过CPICH对码组 进行相关确定小区主扰 码，然后检测PCCPCH ，UE读取BCH信息。 27 第6章 3G移动通信网 WCDMA 主要物理层过程-反向随机接入 随机接入：移动台向系统请求接入，收到系统的响应并分配接入信道 的过程。UE的通信距离、时间、前导、功率不确定。 UE建立通信链路过程或者通信过程中实现切换功能时，UE会发起随 机接入过程。 1：小区同步后， UE开始监听小区的广播消息，解调系统参数 ： AICH信道时间参数指示 PRACH信道的消息长度(10ms或者20ms) 每个ASC (Access Service Class)所对应的可用签名序列 RACH
9、子信道功率变化步长 前导接入尝试次数 初始前导发射功率 前导部分与消息部分的发射功率差 ASC 2：UE设置前导接入次数计数器为最大，前导发射功率置为系统消 息规定值。从RACH子信道组选取子信道发起随机接入过程， 内 容为4096码片的接入前导和一个长为10ms或20ms的消息部分。 28 第6章 3G移动通信网 3：根据系统消息中的AICH时间参数信息，如果UE在对应的下 行AICH信道接入时隙： 情况1：没有接收到已选签名的接受指示 重选RACH子信道或者接入时隙 重选签名序列 按照步长增大前导发射功率 计数器减去1 If(计数器=0) or (前导发射功率 = 门限)，退出本步骤 el
10、se(计数器0) &(前导发射功率 64QAM 下行速率提升50% HS-DSCH HS-DSCH 增加RRU，两天线并行发送数据 下行速率提升1倍 频点1 频点 2 两小区载波捆绑发射数据 下行速率提升1倍 QPSK = 16QAM 上行速率提升1倍 下行64QAM调制技术 上行16QAM调制技术 2x2 MIMO 技术 Dual Cell HSDPA 两频点相 邻 双极化天线 第6章 3G移动通信网 60 lWCDMA 系统由于采用扩频技术，可以实 现 11 的频率复用，无需频率规划 lWCDMA 每载波的容量与所处环境，邻区 干扰等因素有关，具有“软”特性 lWCDMA 系统覆盖能力与系
11、统负载状况相 关，系统负载增加会导致覆盖范围的缩小 lWCDMA 系统支持包括话音业务在内的多 种不同速率、不同 QoS 的业务，它们的 覆盖容量各不相同。规划中需要充分考虑 实际需要，通过合理规划和无线资源管理 ，达到充分发挥系统效能的目标 网络规划定义： 根据建网目标和网络演进需 要，结合成本要求，选择合 适的网元设备进行规划，最 终输出网元数目，网元配置 ，确定网元间的连接方式， 为下一步的工程实施提供依 据。 网络规划范畴： 核心网络规划 无线网络规划 传输网络规划 3G无线网络规划设计 第6章 3G移动通信网 3G无线网络规划设计 61 第6章 3G移动通信网 62 3G无线网络规划
12、设计 无线网络估算是对未来网络作的一个简化分析无线网络估算是对未来网络作的一个简化分析 目的：目的： 获得网络的建设规模（大致基站数目和基站配置情况），并由 此得到建设周期，以及经济成本和人力成本预算等信息。 方法：方法： 选取适当的传播模型，用户移动性和分布 行为和话务模型。经估算得到所需的大致 站点数目和小区数目,覆盖面积和容量。 无线网络网络预规划无线网络网络预规划： 在网络估算的基础上，进一步确定基站的初始布局，基站的理论位置， 完成基站的位置选择和天线的架设（高度）及网络层次结构、发射 功率、天线类型、挂高、方向、下倾角等一系列工程参数和公共信 道、业务信道发射功率、正交化因子，小区
13、扰码等部分小区参数的 取值确定。 第6章 3G移动通信网 63 3G无线网络规划设计 l覆盖相关 覆盖面积 覆盖概率 l容量相关 话务模型 业务模型 用户密度 l质量相关 QoS要求 GoS要求 解调门限 l系统规模 站点数目 l系统配置 扇区结构 载波数 l建网成本 站址成本 设备成本 输入 输出 覆盖设计 容量设计 第6章 3G移动通信网 64 3G无线网络规划设计 第6章 3G移动通信网 65 3G无线网络规划设计 第6章 3G移动通信网 66 3G无线网络规划设计 计算上行容量 估计由于容量 所需的站数 计算上行覆盖 估计由于覆盖 所需的站数 输入数据 平衡? 满足? 调整站数否 否
14、检查是否满足下行的覆盖/容 量的要求 是 是 假设一个上行 负载 结束 ! 空载覆盖范围 轻载覆盖范围 重载覆盖范围 基站 第6章 3G移动通信网 67 3G无线网络规划设计 举例：馈缆损耗举例：馈缆损耗 Cable Loss (dB) 包括从机顶到天线接头之间所有馈 线、连接器的损耗 底跳线 连接器 馈缆 顶跳线 Etc. 除馈缆以外的损耗相对固定，可假 设约为 0.8dB馈缆损耗 2GHz 7/8 英寸馈缆 6.1dB / 100m 5/4 英寸馈缆 4.5dB / 100m 第6章 3G移动通信网 68 3G无线网络规划设计-链路预算与覆盖半径 上行链路预算 PL_ULmax=Pout_
15、UE +Ga_UE +Ga_SHO Mpc MI Mf Lp Lb S_BSLf_BS+Ga_BS PL_ULmax 允许的上行链路最大传播损耗 Pout_UE 终端业务信道最大发射功率 Lf_BS 馈线损耗 Ga_BS 基站天线增益、Ga_UE 移动台天线增益 Ga_SHO 软切换增益 Mpc 快速功控余量 Mf 阴影衰落余量（与传播环境相关） MI 干扰余量（与系统设计容量相关） Lp 建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用） Lb 人体损耗 S_BS 基站接收机灵敏度（与业务、多径条件等因素相关） 第6章 3G移动通信网 69 接收机灵敏度接收机灵敏度 Sensitivity of ReceiverSensitivity of Receiver 接收机灵敏度是指由接收机底噪决定的最小接收信号强度。与噪声系数一样 ，在链路预算中，将其定义在天线接头处。 Sensitivity of Receiver (dBm) = -174 (dBm/Hz) + NF (dB) + 10lg1000 * Rb (kHz) + EbvsNo required (dB) 热噪声功率计算： Pnoise=10Log
