WCDMA基礎(chǔ)理論(內(nèi)訓(xùn))

1、WCDMA基本原理基本原理移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和發(fā)展移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和發(fā)展移動通信技術(shù)帶動移動應(yīng)用的發(fā)展：更高的數(shù)據(jù)速率和語音容量容量/質(zhì)量漫游移動性AMPSTDMAGSMPDCCDMAIS-95ACDMAIS-95B分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 全球漫游1G2GIMT-20002.5GGPRS用戶增加，能力增強移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和發(fā)展移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和發(fā)展第三代(3G)移動通信網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)： 在3G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范中，用戶的業(yè)務(wù)分成了四類：p會話類業(yè)務(wù)(Conversationnal)，包括話音(Voice)、可視電話(Video)p流業(yè)務(wù)(Streaming)，如：多媒體、視頻點播和網(wǎng)絡(luò)點播p交互類業(yè)務(wù)(I

2、nteractive)，如：網(wǎng)頁瀏覽、網(wǎng)絡(luò)游戲和數(shù)據(jù)庫訪問p背景業(yè)務(wù)(Background)，如：E-mail、短信和網(wǎng)絡(luò)下載等1 (1)Mobile PhonesTypeYourNam eHereTypeDateHere Conversational class Voice and video Stream ing class Stream ing video Interactive class W eb browsing Background class M ail downloading移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和發(fā)展移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和發(fā)展三種無線傳輸技術(shù)的比較：移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和發(fā)展移動通

3、信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和發(fā)展 3GPP演進(jìn)路線：GSM/GPRS3GPP R993GPP R43GPP R5/6 (HSDPA)UMTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能UMTS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的劃分 用戶設(shè)備(UE) 無線接入網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(UTRAN) 核心網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(CN) 操作維護子系統(tǒng)(OMS)OMSUTRANCNUEUMTSUMTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能基于R99的UMTS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： 用戶設(shè)備(UE) 接入網(wǎng)(UTRAN) 核心網(wǎng)(CN) 操作維護系統(tǒng)(OMS) 計費中心(CG)Node BRNCIWFHLRAuCEIRMSC/VLRECGMSCGGSNSGSNCN-CSCN-PSOMC-UOMC-T

4、NMCCGUMTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 RNS RNC RNS RNC Core Network Node B Node B Node B Node B Iu Iu Iur Iub Iub Iub Iub UMTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能GSM/GPRS/UMTS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：SGSNUERNCNode BUMTS Access NetworkCore NetworkBTSMSCBSC/PCUGSM Access NetworkPacketSwitchedNetworkVoice SwitchedNetworkMSGGSN多址技術(shù)多址技術(shù) FDMA把可分配的頻譜劃分成多個無線信道分別來

5、傳輸一路信號 TDMA利用同一個信道在不同時間獨立的傳送多路信號 CDMA通過特殊的編碼方式在一個信道上同時傳輸多個信號。WCDMA主要技術(shù)特點主要技術(shù)特點基本概念基本概念 誤比特率(BER)是在數(shù)據(jù)傳輸過程中比特被傳錯率 誤幀率(FER)是數(shù)據(jù)傳輸過程中幀傳錯率 誤塊率(BLER)傳輸塊經(jīng)過CRC校驗后的錯率 SIR 信噪比是信號功率與噪聲功率的比值 RSCP接收信號碼功率，測量得到的是碼字功率。 C/I(載干比)是有用信號能量與同信道干擾能量的比值 Ec/No是空中接口上每chip的有用信號能量與噪聲能量的比值。 Eb/No是空中接口后的每bit的有用信號能量與噪聲能量的比值擴頻技術(shù)擴頻技

6、術(shù)擴頻包括兩個操作：擴頻包括兩個操作：l信道化（信道化（channelization）操作，它使數(shù)據(jù)符號變?yōu)榇a片）操作，它使數(shù)據(jù)符號變?yōu)榇a片并增加了信號帶寬，每符號的碼片數(shù)稱為擴頻因子（并增加了信號帶寬，每符號的碼片數(shù)稱為擴頻因子（SF），），可以通過與可以通過與OVSF相乘得到相乘得到l擾碼操作，它作用在擴頻信號上擾碼操作，它作用在擴頻信號上擴頻技術(shù)擴頻技術(shù)信道號碼信道號碼 （OVSF碼）碼）OVSF Code-Orthogonal Variable Spreading Factor0001拷貝拷貝取反0000001101010110拷貝拷貝取反信道號碼信道號碼 （OVSF碼）碼）C0(0)

7、=1C2(1)=1-1C2(0)=11C4(0)=1111C4(1)=11-1-1C4(2)=1-11-1C4(3)=1-1-11C8(0)=11111111C8(1)=1111-1-1-1-1C8(2)=11-1-111-1-1C8(3)=11-1-1-1-111C8(0)=1-11-11-11-1C8(5)=1-11-1-11-11C8(6)=1-1-111-1-11C8(7)=1-1-11-111-1C16(0)=.C16(1)=.C16(15)=.C16(14)=.C16(13=.C16(12)=.C16(11)=.C16(10)=.C16(9)=.C16(8)=.C16(7)=.C1

8、6(6)=.C16(5)=.C16(4)=.C16(3)=.C16(2)=.SF=1SF=2SF=4SF=8SF=16SF=256SF=512.FrequencyPower density (Watts/Hz)Unspread narrowband signalSpread wideband signalBandwidth W (3.84 Mchip/sec)User bit rate Rsec84. 3MchipconstWRWdBGpProcessing gain:擴頻增益擴頻增益Frequency (Hz)Voice user (R=12,2 kbit/s)Packet data use

9、r (R=384 kbit/s)Power density (W/Hz)RFrequency (Hz)Gp=W/R=24.98 dBPower density (W/Hz)RGp=W/R=10 dB Spreading sequences have a different length Processing gain depends on the user data rate擴頻增益擴頻增益WCDMA工作原理工作原理WCDMA 中利用信道碼和擾碼來減少多用戶間干擾，實現(xiàn)碼分多址 信道化碼-OVSF CODEp下行：區(qū)分同一個小區(qū)內(nèi)的不同用戶和信道p上行：區(qū)分來自相同UE的數(shù)據(jù)和控制信道 擾碼-

10、GOLD CODEp下行：擾碼主要用于區(qū)分不同的小區(qū)p上行：擾碼主要用于區(qū)分不同的UE下行擾碼下行擾碼n 可以使用8192個擾碼；分為512個集合用64個組表示，每組8個主擾碼。n 64個主擾碼組（code group）形成64個輔同步擾碼序列，每個序列對應(yīng)15個時隙n UE同步：時隙同步（通過主同步信道）幀同步（通過輔同步信道）確定小區(qū)上行擾碼上行擾碼WCDMA信道介紹信道介紹WCDMA信道層次信道層次WCDMA信道層次： 物理信道(Physical Channel) 傳輸信道(Transport Channel) 邏輯信道(Logical Channel)Layer 2Layer 1MAC

11、Physical LayerRLCUE網(wǎng)絡(luò)Physical ChannelTransport ChannelLogical ChannelMACPhysical LayerRLC傳輸信道分類傳輸信道分類BCH, 廣播信道FACH, 前向接入信道PCH, 尋呼信道RACH,反向（隨機）接入信道CPCH, 公共分組信道DSCH，下行共享信道DCH，專用信道DCH信道可以為上行或下行公共傳輸信道專用傳輸信道物理信道基本概念物理信道基本概念物理信道：n物理信道：一個特定的載頻、擾碼、信道化碼、開始和結(jié)束時間(一段持續(xù)時間)以及參考相位n物理信道是由無線幀(Radio Frame)組成：一個無線幀是由1

12、5個時隙組成的處理單元。一個無線幀的長度對應(yīng)38400個碼片n物理信道的最小時間單位是時隙(Time Slot)：一個時隙是由包含一定比特的字段組成的一個單元。一個時隙的長度對應(yīng)2560個碼片物理信道的分類物理信道的分類n 下行物理信道主要包括：n SCH同步信道 synchronisation channeln CPICH公共導(dǎo)頻信道 Common Pilot Channel n CCPCH公共控制物理信道 Common Control Physical Channel n PICH尋呼指示信道 Paging Indicator Channel n AICH捕獲指示信道 Acquisitio

13、n Indicator Channeln DL-DPCH專用物理信道 Dedicated Physical Channeln 下行物理信道主要包括：n PRACH物理隨機接入信道 Physical Random Access Channeln UL-DPCH專用物理信道 Dedicated Physical Channel(分為DPDCH和DPCCH)WCDMA信道層次信道層次WCDMA信道層次信道層次物理信道基本概念物理信道基本概念Detect cells Acquire slot synchronizationAcquire frame SynchronizationIdentify th

14、e code group of cell found in the first stepDetermine the exact primary scrambling codeused by the found cell Measure level & quality of the found cell功率控制功率控制小區(qū)選擇和切換技術(shù)小區(qū)選擇和切換技術(shù)功率控制功率控制功率控制功率控制(Power Control)： WCDMA功率控制的基本概念p功控的分類p功控的測量參數(shù)p功控的步長 WCDMA與GSM功率控制在實現(xiàn)方法和具體參數(shù)等方面存在很大差異pGSM：控制速度最快約2次/秒(48

15、0ms/次)pUMTS：控制速度最快1500次/秒功率控制的分類功率控制的分類功率控制功率控制p內(nèi)環(huán)功率控制在UE和基站之間進(jìn)行p外環(huán)功率控制涉及到UE、基站和RNCp開環(huán)功率控制移動臺接入系統(tǒng)時的功率控制p閉環(huán)功率控制系統(tǒng)建立連接后的功率控制，相對于開環(huán)功控，又將內(nèi)環(huán)和外環(huán)一起稱為閉環(huán)功控功率控制的作用功率控制的作用克服克服CDMA “遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)” 問題問題n 兩個UE和基站之間的距離不同，信號就具有不同的衰耗n 如果兩個UE以相同的發(fā)射功率進(jìn)行發(fā)射，則基站所接收到的信號的強度相差可達(dá)30-70dBn 這樣距離基站遠(yuǎn)的UE的信號很容易就“淹沒”在其他UE的信號中n 距離基站近的一個UE

16、就可以完全阻塞整個小區(qū)切換類型切換類型軟切換軟切換(SHO-Soft Handover) 軟切換(Soft HO) 先連后斷 能夠同時與多個基站保持通信更軟切換更軟切換(Softer HO) 基站發(fā)射時，占用多個OVSF碼資源 基站接收時，多路信號合成一路信號，傳給RNS 同一個Node-B下，不同小區(qū)之間的軟切換硬切換硬切換(HHO)： 先斷后連 不同的載頻之間(異頻切換） WCDMA系統(tǒng)與2G系統(tǒng)之間（異系統(tǒng)切換）切換控制（軟切換）切換控制（軟切換）Intra RNS軟切換：軟切換： 同一個RNS，不同Node-B之間 上行的兩路信號由RNS進(jìn)行幀選擇 下行信號由RNS進(jìn)行幀復(fù)制RNCNo

17、de-B切換控制（軟切換）切換控制（軟切換）Inter RNS軟切換： 不同RNS之間，不同Node-B之間 上行的兩路信號由始呼RNS進(jìn)行幀選擇 下行信號由始呼RNS進(jìn)行幀復(fù)制 S-RNC/D-RNCRNC Node-BRNC Node-B切換控制（更軟切換）切換控制（更軟切換）更軟切換更軟切換(SHO-Softer Handoff)： 同一個Node-B下，不同小區(qū)之間的軟切換 基站發(fā)射時，占用多個OVSF碼資源 基站接收時，多路信號合成一路信號，傳給RNS Node-BHSPA介紹介紹HSPA技術(shù)特點技術(shù)特點傳統(tǒng)傳統(tǒng)Internet經(jīng)驗經(jīng)驗： 上行遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于下行(1：8)WCDMA R99

18、/R4較低的性能：較低的性能： 較低的頻譜效率HSDPAHSUPA 3G4G良好的移動性更多移動業(yè)務(wù)支持平滑演進(jìn)HSDPA 高性價比高性價比下行峰值速率：14.4Mbps高頻譜效率(增加200300)低成本： 對R99結(jié)構(gòu)的微小修改 HSDPA提高下行速率 Internet下行下行速率需求速率需求R99 較低較低性能不能性能不能滿足需求滿足需求我們?yōu)槭裁葱枰狧SDPA?HSDPA技術(shù)特點技術(shù)特點HSDPA技術(shù)特點技術(shù)特點HSDPA技術(shù)特點技術(shù)特點HSDPA技術(shù)特點技術(shù)特點HSDPA技術(shù)特點技術(shù)特點HSDPA技術(shù)特點技術(shù)特點HSDPA技術(shù)特點技術(shù)特點HSDPA和和R99對比對比HSDPA技術(shù)特點小結(jié)技術(shù)特點小結(jié) 下行共享信道，多個用戶可共享最高14.4 Mbit/s 的每小區(qū)數(shù)據(jù)速率 新技術(shù)的應(yīng)用： HARQ; AMC; 16QAM; 固定的頻因子(SF=16, HS-PDSCH)； 固定TTI (2ms)