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1、工程技术人员基本理论知识培训 WCDMA 基本理论知识 室内覆盖工程建设原则 武汉虹信通信技术有限责任公司 工程服务部 目 录 3G 主要技术和比较 3 1 第三代移动通信的提出 3 2 IMT 2000 的目标 要求 3 3 3G 主要特点 4 4 RTT 技术提案 4 5 三种主要技术体制比较 5 5 1 WCDMA 技术体制 5 5 2 cdma2000 技术体制 6 5 3 TD SCDMA 技术体制 6 6 三种主流标准的比较 7 6 1 WCDMA 与 cdma2000 7 6 2 TD SCDMA 7 7 3G 商用化网络的情况 9 8 我国第三代公众移动通信系统频率规划 10
2、3G WCDMA 基本原理 11 1 WCDMA 网络演进线路 11 2 WCDMA 的网络单元构成 12 3 WCDMA 关键技术 13 4 3G 业务分类 16 3G WCDMA 工程实施原则 17 1 WCDMA 技术特点 17 1 1 CDMA 采用码资源区分信道 17 1 2 WCDMA 是自干扰系统 17 1 3 WCDMA 可提供多速率多类型的业务服务 18 1 4 WCDMA 系统的容量体现为软容量的特性 18 2 无线网络规划原则 19 3 工程实施原则 20 3 1 分布系统的共用 20 3 2 天线的布放 22 3 3 电梯覆盖的改造 23 3G WCDMA 方案设计指导
3、 24 WCDMA 系统室内覆盖建设要点 24 1 覆盖区域的划分 24 2 不同业务对信号强度和信号质量的要求 25 3 话务量分析 25 4 切换 27 5 频率规划 28 6 天线功率输出要求 28 7 室内覆盖设计标准 34 8 干扰 需要合路器有足够的隔离度 34 9 直放站的使用原则 34 3G 主要技术和比较 1 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 工作的频段在 2000MHz 且最高业务速率为 2000Kbps 故于 1996
4、 年正式更名为 IMT 2000 International Mobile Telecommunication 2000 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 1985 年提出 FPLMTS Future Public Land Mobile Telecommunications System 1996 年正式更名为 IMT 2000 International Mobile Telecommunications 欧洲称 UMTS Universal
5、 Mobile Telecommunication Systems 2 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 室内环境至少 2Mbit s 室内外步行环境至少 384kbit s 室外车辆运动中至少 144kbit s 卫星移动环境至少 9 6kbit s 易于第二代系统的过渡 演进 终端价格低 3 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 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构 4 RTT 技术提案 IT
6、U R第8研究组的TG8 1任务组负责推进IMT 2000无线电传输技术RTT的评估 融 合工作 至1998年9月 RTT提案包括对MSS 移动卫星业务 在内多达16个 它们基本 来自IMT 2000的16个RTT评估组成员 包括 1 UTRA WCDMA 欧洲 2 DECT 欧洲 3 cdma2000 美国 4 UWC 136 美国 5 WIMS WCDMA 美国 6 WCDMA NA 美国 7 WCDMA 日本 8 TD SCDMA 中国 9 Global CDMA 同步 韩国 10 Global CDMA 异步 韩国 11 LEO卫星系统SAT CDMA 12 ESA的宽带卫星系统SW
7、CDMA 13 混合宽带CDMA TDMA卫星系统SW CTDMA 14 ICO全球通信公司的ICO RTT 15 INMARSAT的卫星系统Horizons 16 Iridium LLC公司的卫星系统INX 其中前10种为IMT 2000地面系统RTT提案 后6种RTT反映了将MSS 卫星移动通信 业务 纳入IMT 2000的努力 提案充分反映了很多国家对IMT 2000未来制式确定的关心与力争施加有效影响的基 本愿望 但从市场基础 后向兼容及总体特征看 欧洲ETSI的UTRA WCDMA及美国 cdma2000这两个提案 最具竞争力 WCDMA 由欧洲标准化组织 3GPP 3rd Gene
8、ration 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 5 三种主要技术体制比较 5 1 WCDMA 技术体制 核心网基于GSM GPRS网络的演进 保持与GSM GPRS网络的兼容性 核心网络可以基于TDM ATM和IP技术 并向全IP的网络结构演进 核心
9、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基于ATM技术 统一处理语音和分组业务 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 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 支持同步 异步基站运营模式 6 功率控制 上下行闭环加外环功率控制方式 7 发射分集方式 下行包括开环发射分集和闭环发射分集 提高UE的接收性能 开环发 射分集又包括空时发射分集STTD Space Time Transmit Diversity 和
10、时分发射分集 TSTD Time Switched Transmit Diversity 而闭环发射分集也包括两种模式 发射分 集是可选项 8 解调方式 导频辅助的相干解调方式 提高解调性能 9 编码方式 卷积码和Turbo码的编码方式 10 调制方式 上行BPSK和下行QPSK调制方式 5 2 cdma2000 技术体制 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 电路域继承2G IS 95 CDMA网络 引入以WIN为基本架构的业务平台 分组域是基于Mobile IP技术的分组网络 无线接入网以ATM交换机为平台 提供丰富的适配层接
11、口 空中接口特性如下 1 空中接口 采用cdma2000 兼容IS 95 2 信号带宽 N 1 25MHz N 1 3 6 9 12 3 码片速率 N 1 2288Mcps 4 语音编码 8k 13k QCELP或8k EVRC语音编码 5 同步方式 基站需要GPS GLONASS同步方式运行 6 功率控制 上下行闭环加外环功率控制方式 7 发射分集方式 下行可以采用正交发射分集OTD Orthogonal Transmit Diversity 和空时扩展分集STS Space Time Spreading 提高信道的抗衰落能力 改善了下行信道 的信号质量 8 解调方式 上行采用导频辅助的相干
12、解调方式 提高了解调性能 9 编码方式 采用卷积码和Turbo码的编码方式 10 调制方式 上行BPSK和下行QPSK调制方式 5 3 TD SCDMA 技术体制 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 核心网基于GSM GPRS网络的演进 保持与GSM GPRS网络的兼容性 核心网络可以基于TDM ATM和IP技术 并向全IP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基于ATM技术 统一处理语音和分组业务 并向IP方向发展 MAP技术和GPRS隧道技术是WCD
13、MA体制移动性管理机制的核心 空中接口采用 TD SCDMA 6 三种主流标准的比较 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 TDD 标准 6 1 WCDMA 与 cdma2000 WCDMA 和 cdma2000 都满足 IMT 2000 提出的全部技术要求 包括支持高比特率 多媒体业务 分组数据和 IP 接入等 这两种系
14、统的无线传输技术均基于 DS CDMA 作为 多用户接入技术 单就技术来说 WCDMA 和 cdma2000 在技术先进性和发展成熟度上 各具优势 但总体来看 WCDMA 似乎更胜一筹 以下是 WCDMA 相对 cdma2000 的一 些优势所在 1 WCDMA 使用的带宽和码片速率 3 84Mcps 是 cdma2000 1x 演进家族的三倍以 上 因而能提供更大的多路径分集 更高的中继增益和更小的信号开销 此外 更高的码 片速率也改善了接收机解决多径效应的能力 2 WCDMA 在小区站点同步方面的设计是使用异步基站 而 cdma2000 基站则通常 通过 GPS 实现同步 这将造成室内和城
15、市小区 采用室内天线 部署的困难 3 由于支持 1xEV DO 的 TDM 接入系统采用共享时分复用下行链路 它具有固定时 隙 因此 cdma2000 物理层兼容性较差 4 WCDMA 较 cdma2000 能够更加灵活地处理话音和数据混合业务 5 WCDMA 进行功率控制的频率几乎是 cdma2000 的两倍 达到每秒 1500 次 1 5kHz 因而能保证更好的信号质量 并支持更多的用户 6 cdma2000 的导频信道大约需要下行链路总传输功率的 20 相比之下 WCDMA 只需要约 10 因而可以节省更多的公用信道的开销 7 为支持基于 GSM 的 GPRS 业务而部署的所有业务 如计
16、费 安全 漫游等 也支持 WCDMA 业务 而为了完善新的数据 话音网络 cdma2000 1x 必须添加额外的网元或进 行功能的升级 8 在混合话音和数据流量方面 WCDMA 的系统性能比 cdma2000 也表现得更加出 色 因此 从技术的角度来讲 WCDMA 具备一定优势 各家电信企业也因此更加倾向于 采用该标准 另外 在传统网络基础和市场推广上 WCDMA 占据着更大的优势 由于全球移动系 统有 85 都在用的 GSM 系统 而 GSM 向 3G 过渡的最佳途径就是历经 GPRS 演进到 WCDMA 所以传统网络上的绝对优势使得 cdma2000 难以对 WCDMA 望其项背 6 2 TD SCDMA TD SCDMA 与 WCDMA 和 cdma2000 相比 具有如下的特点和优势 1 频谱利用率高 TD SCDMA 采用 TDD 方式和 CDMA 和 TDMA 的多址技术 在 传输中很容易针对不同类型的业务设置上 下行链路转换点 因而可以使总的频谱效率更 高 2 支持多种通信接口 TD SCDMA 同时满足 Iub A Gb Iu IuR 多种接口要求 基站子系统既可作为
