3G移动通信实践报告

1、实验报告 CDMA 2000信号的实时捕获与分析 WCDMA信号的实时捕获与分析 网络分析仪的使用 班级： 学号： 姓名： CDMA2000信号的捕获与分析 一、实验目的 (1) 深入了解CDMA2000信号的特性 (2) 学会使用频谱分析仪软件分析CDMA2000信号 二、实验器材 八木天线一副、频谱分析仪一台、PC机一台、CDMA2000微型直放站一台、衰减器若 干、同轴线、双绞线若干 三、实验原理 1. CDMA2000系统概述 CDMA2000技术室第三代移动通信系统IMT 2000系统的一中模式，它是从 IS-95演进而来的，采用了一系列新技术，大大提高了系统的性能。CDMA2000

2、系统 包括前向快速功率控制，增加了前向信道的容量；提供反向导频信道，使反向相干 解调成为可能，反向增益较IS95提高了 3dB，反向链路容量增加了一倍；业务信 道采用比卷积码更高的 Turbo码，使容量进一步增加；引入例如快速寻呼信道，减 少了移动台功率，增加了移动台的待机时间，采用发射分集方式OTD或STS提高 了信道的抗衰落能力。 CDMA系统分为 CDMA2000 1X和3X，由扩频速率 SR决定。SR指的是前向或 反向CDMA信道上的PN码片速率，有两种情况。一种为SR1,也通常记作1X, SR1 的前向和反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为1.2288MC/S的直接序列扩 频。

3、另一种 SR3(X3)，SR3的前向CDMA信道有3个载波，每个载波上都采用 1.2288MC/S的DS扩频，总称多载波方式；SR3的反向CDMA信道在单载波上采用 码片速率为3.6864MC/S的DS扩频。 1) 前向信道 CDMA2000 1X每载波最多可提供 64个马粪信道。其中，前向信道课分为4种： 导频信道，同步信道，寻呼信道，业务信道 2) 反向信道 接入信道和反向业务信道 2. 频谱分析仪及VSA软件简介 Alilent公司的E4445A频谱分析仪是 Alilent PSA系列现代高性能频谱分析仪 中的一种仪器，用于测量及监测频率高达13.2GHz的复杂的RF及微博信号。 本实验

4、采用的是89600系列矢量信号分析软件，能对多种信号进行高分辨率频 谱分析，并可进行解调等，课用于分析各项技术指标。 3. 实验模版划分及连接 微型直放站 衰减器 频谱分析仪 F C机 四、实验内容及步骤 1. 实验模块的连接 (1) 用同轴线依次连接八木天线一副、微型直放站、频谱分析仪。注意：在连接时 保持电源断开，借口处的螺丝要对准、拧牢。 (2) 打开频谱分析仪及微型直放站的电源开关，等待频谱分析仪启动及初始化完毕 后，按频谱分析仪面板左上角的Frequency Channel”键，设置分析的中心频 率。本实验捕获的下行 CDMA2000信号中心频率为 848.49MHz，故在面板上输

5、入878.49，选择单位 MHz即可。按spectrum ”键，可以再频谱仪的县市区看 到信号的频谱。 转动八木天线， 可以看到频谱幅度有变化， 说明信号正确接收。 按“ Waveform ”键，可以看到接收信号的时域波形。 (3) 使用双绞线连接频谱仪和PC机，在网络连接中将其IP、子网掩码修改为与频谱 仪相同的网段。在安装的 IO Library 中启动“ Agilent Connection Expert ”,点击 “Add an instrument ” ,选择 LAN,在配置相关参数即可。正确添加后，在 Instrument I/O onthis PC 中会显示 LAN ，还会标出连

6、接设备的型号及 IP. (4) 连接好频谱仪和 PC机后，打开 VSA软件，软件会自动检测连接的硬件设备。 当软件连接成功后，频谱仪下方会显示In use by 89600 VSA on -front panel disabled 字样。尝试按动频谱仪的按键,会发现显示没有变化,说明品偶一已 经被锁定。注意：在关闭VSA之前，一定要先在 Control中选择 Disconnect,即 断开与频谱仪的链接后再关闭软件,否则容易造成频谱仪死机。 2. 下行信号的捕获及分析 (1)点击“ MeasStep ”,选择 Frequency ,在出现的对话框中设置中心频率为 878.49MHz 这时可以看

7、到显示窗口出现频谱图,与前边在频谱仪上记录的 频谱波形一样。设置 Span ,即捕获的频谱宽度,这里我们设置为 3MHz 。 单击 ReBW 选项卡,选择频点数,使之可以调整在一定的 Span 中看到的 频点数。在Layout中设置矿口布局。点击In put，选择Range，课设置最 大显示功率,这里我们设置为 -30dB ( 2)在 MeasStep 中 点 击 Demodulator, 选 择 3G Cellular, 再 选 择 cdma2000/1XEC-DV, 对捕获到信号进行解调。 注意 ：这时显示窗口可能会 没有图形,只显示 BO DATA ,是由于我们有些设置不对,还需要进一步

8、的 设置。 3. 上行信道的捕获及分析 上行信道的检测跟下行信号类似,测量前需要将微型直放站的输入输出端互换(注 意：先将各种设备关闭,切除电源后进行连线) 。 二： WCDMA 信号的实时捕获与分析 一、实验目的 ( 1) 理解 WCDMA 系统的结构及关键技术 ( 2) 学会使用频谱分析仪分析 WCDMA 信号 二、实验器材 3G壁挂天线一副、频谱分析仪一台、PC机一台、CDMA2000微型直放站一台、同轴线、 双绞线若干 三、实验原理 WCDMA 是英文 Wideband Code Division Multiple Access( 宽带码分多址) 的英文简称, 是一种第三代无线通讯技术

9、。W-CDMAWideband CDMA是一种由3GPP具体制定的, 基于GSM MAP核心网，UTRAN( UMTS陆地无线接入网)为无线接口的第三代移动通 信系统。目前 WCDMA 有 Release 99、 Release 4、 Release 5、 Release 6等版本。目前中 国联通采用的此种 3G通讯标准。 1. WCDMA 制式的主要技术特点 ( 1)基站同步方式：支持异步和同步的基站运行方式,组网灵活。 (2)信号带宽：5MHz;码片速率：3.84Mchip / s。 ( 3)发射分集方式：TSTD、 STTD、FBTD。 (4) 信道编码：卷积码和 Turbo码，支持2M

10、bit /s速率的数据业务。 (5) 调制方式：上行： BPSK下行：QPSK ( 6)功率控制：上、下行闭环功率控制，外环功率控制。 ( 7)解调方式：导频辅助的相频解调。 (8) 语音编码：AMR与GSM兼容。 (9) 核心网络基于 GSM/ GPRS网络的演进，并保持与 GSM/ GPRS网络的兼容性。 (10) MAP技术和GPRS隧道技术是 WCDMA移动性管理机制的核心，保持与GPRS网络 的兼容性。 ( 1 1 )支持软切换和更软切换。 ( 12)基站无需严格同步，组网方便。 2. WCDMA 产业化的关键技术 WCDMA 产业化的关键技术包括射频和基带处理技术。具体包括射频、中

11、频数字化处 理以及 Rake 接收机、信道编解码、功率控制等关键技术和多用户检测、智能天线等 增强技术。 3. WCDMA 的物理层原理 WCDMA的UE和UTRAN之间的空中接口 Uu分为三层，最底层是物理层L1,位于物 理层之上的是数据链路层L2和网络层L3。数据链路层L2又被划分为两个子层：媒体 接入控制子层和无线链路控制子层。 WCDMA 无线接入系统分配给用户带宽及控制功 能是由无线信道提供承载及交换协议信令来实现的。无线信道分三层：RLC和 MAC之 间的逻辑信道、MAC和PHY之间的传输信道以及 UE与NodeB之间的物理信道。 4. 实验模块划分及连接 本实验使用频率范围为80

12、6960MHz/17102500MHz的壁挂天线接收 WCDMA上行或 下行信道，通过同轴电缆连接到频谱分析仪。使用双绞线连接频谱分析仪和PC机， 然后在PC机上用VSA软件对接收到的信号进行测量分析。 四、实验内容及步骤 1. 实验模块的连接 ( 1 )用同轴线依次连接八木天线一副、微型直放站、频谱分析仪。注意 ：在连接时保 持电源断开，借口处的螺丝要对准、拧牢。 ( 2)打开频谱分析仪及微型直放站的电源开关，等待频谱分析仪启动及初始化完毕后， 按频谱分析仪面板左上角的Freque ncy Cha nn el ”键，设置分析的中心频率。本实验捕 获的下行 CDMA2000信号中心频率为 84

13、8.49MHz，故在面板上输入 878.49，选择单位 MHz即可。按“ spectrum ”键，可以再频谱仪的县市区看到信号的频谱。转动八木天线， 可以看到频谱幅度有变化，说明信号正确接收。按“ Waveform ”键，可以看到接收信 号的时域波形。 (3) 使用双绞线连接频谱仪和PC机，在网络连接中将其IP、子网掩码修改为与频谱 仪相同的网段。在安装的 10 Library中启动“ Agile nt Conn ection Expert ”，点击“ Add an in strume nt”，选择LAN,在配置相关参数即可。正确添加后，在In strume nt I/O on this PC

14、 中会显示 LAN ，还会标出连接设备的型号及 IP. (4) 连接好频谱仪和 PC机后，打开 VSA软件，软件会自动检测连接的硬件设备。当 软件连接成功后，频谱仪下方会显示 In use by 89600 VSA on- -front panel disabled字样。 尝试按动频谱仪的按键， 会发现显示没有变化，说明品偶一已经被锁定。 注意 ：在关闭 VSA之前，一定要先在Control中选择Disconnect,即断开与频谱仪的链接后再关闭软件， 否则容易造成频谱仪死机。 2. 下行信号的捕获及分析 （ 1 ）点击“ MeasStep ”，选择 Frequency ，在出现的对话框中设置

15、中心频率为 2.1426GHz 这时可以看到显示窗口出现频谱图， 与前边在频谱仪上记录的频谱波形一 样。设置 Span ，即捕获的频谱宽度，这里我们设置为 8MHz 。单击 ReBW 选项卡， 选择频点数， 使之可以调整在一定的 Span 中看到的频点数。 在 Layout 中设置矿口布 局。点击 Input ，选择 Range ，课设置最大显示功率，这里我们设置为 -30dB （ 2 ） 在 MeasStep 中 点 击 Demodulator, 选 择 3G Cellular, 再 选 择 W-CDMA（3GPP）/HSDPA, 对捕获到信号进行解调。 注意 ：这时显示窗口可能会没有图形，

16、 只显示 BO DATA ，是由于我们有些设置不对，还需要进一步的设置。 WCDMA 与 CDMA 的异同 ： WCDMA 是平时我们说的 3G 的一个网络标准，它可以向下兼容 2G 和 GSM 网络。 3G是英文3rd Gen eration的缩写，指第三代移动通信技术。 相对第一代模拟制式手机（1G） 和第二代 GSM 、TDMA 等数字手机 （2G） ，第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际 互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种 媒体形式， 提供包括网页浏览、 电话会议、 电子商务等多种信息服务。 为了提供这种服务， 无线网络必须能够支持不同的

17、数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够 分别支持至少 2Mbps（ 兆字节每秒 ）、384kbps（ 千字节每秒 ）以及 144kbps 的传输速度。 而 CDMA 是码分多址 （Code-Division Multiple Access） 技术的缩写， 它能够满足市场对移 动通信容量和品质的高要求，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电 磁辐射小、容量大、覆覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。 CDMA 最早由 美国高通公司推出，与 GSM 相同， CDMA 也有 2 代、 2.5 代和 3 代技术。中国联通将于 今年下半年推出的 CDMA 属于 2.5

18、 代技术。 CDMA 被认为是第 3 代移动通信技术的首选， 目前的标准有 WCDMA（ 中国移动将采用 ）、CDMA2000（ 中国联通将采用 ）、TD-SCDMA（ 中 国自己发明的 ）。 WCDMA 与 CDMA2000 都是采用 FDD （频分数字双工）模式， TD-SCDMA 采用 TDD （时分数字双工）模式。 FDD 是将上行（发送）和下行（接收）的传输使用分离的两 个对称频带的双工模式， 需要成对的频率。 TDD 是将上行和下行的传输使用同一频带的双 工模式，根据时间来区分上、下行并进行切换，上下行链路业务共享同一信道，可以不平 均分配，特别适用于非对称的分组交换数据业务（如互联网） 。 WCDMA 与 CDMA2000 能够支持移动终端在时速 500 公里左右时的正常通信，而 TD-SCDMA 只能支持移动终端 在时速 120 公里左右时的正常通信。 TD-SCDMA 在高速公路及铁路等高速移动的环境中 处于劣势。 WCDMA（FDD-DS） 采用直接序列扩频方式， 其码片速率为 3.84Mchip/s 。 CDMA20001x 与 CDMA20003x 的区别在于载波数量不同， CDMA20001x 为单载波，码 片 速率为1.2288Mch