任務12WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)

1、【任務引入】GSM GPRS WCDMA2G2.5G3GWCDMA是第三代移動通信系統(tǒng)的三大主流標準之一，它是在2G的GSM以及的GPRS系統(tǒng)的根底上開展而來的，它的組網(wǎng)也是繼承了GSM/GPRS網(wǎng)絡，并在此根底上進展了硬件和軟件的改進，從而提高了上下行數(shù)據(jù)傳輸速率。2【任務目標】知識目標：熟悉3G的網(wǎng)絡構(gòu)造和主要標準了解WCDMA的演進熟悉WCDMA的通信模型掌握WCDMA的系統(tǒng)組網(wǎng)能力目標 ：能熟練繪制3G系統(tǒng)構(gòu)造框圖能熟練繪制WCDMA的通信模型能熟練繪制WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造圖素養(yǎng)目標：培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神培養(yǎng)學生自學能力3【知識準備】1.2.1 3G系統(tǒng)1.2.2 WCDMA標準的演進1

2、.2.3 WCDMA通信模型1.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)41.2.1 3G系統(tǒng)1. IMT-20003G即第三代移動通信系統(tǒng)，由國際電信聯(lián)盟ITU提出并組織研究，剛提出時被命名為FPLMTS，后更名為IMT-2000。FPLMTS：Futuristic Public Land Mobile Telecommunication System，未來公共陸地移動通信系統(tǒng)IMT-2000：International Mobile Telecommunications 2000，國際移動通信200051.2.1 3G系統(tǒng)1. IMT-2000IMT-2000中的2000有三層含義：2000年左右開場使

3、用核心工作頻段為2000MHz多媒體業(yè)務最高運行速率第一階段為2000kbps61.2.1 3G系統(tǒng)1. IMT-2000IMT-2000系統(tǒng)的無線接口的根本要求全球范圍高度的兼容性支持多媒體業(yè)務的能力特別是支持Internet業(yè)務高頻譜效率高效勞質(zhì)量低本錢以高保密性71.2.1 3G系統(tǒng)1. IMT-2000ITU愿意是希望把世界上所有的移動通信標準在2000年左右統(tǒng)一為全球統(tǒng)一的技術(shù)格式，然而由于各種經(jīng)濟和政治的原因，在2G到3G的演進過程中卻分別朝著三個方向進展演進，最終形成了歐洲的WCDMA，美國的CDMA2000和中國的TD-SCDMA三個主流標準。81.2.1 3G系統(tǒng)2. 3G網(wǎng)

4、絡構(gòu)造UE：用戶設備RAN：無線接入網(wǎng)CN：核心網(wǎng)91.2.1 3G系統(tǒng)2. 3G網(wǎng)絡構(gòu)造UEUser Equipment，用戶設備主要包括了MT和UIMMT：Mobile Terminal，移動終端例如手機設備UIM：User Identify Module，用戶識別模塊俗稱手機卡+101.2.1 3G系統(tǒng)2. 3G網(wǎng)絡構(gòu)造RANRadio Access Network，無線接入網(wǎng)用于將移動用戶接入3G移動網(wǎng)絡主要包括NodeB和RNCNodeB：3G基站RNCRadio Network Controller無線網(wǎng)絡控制器主要用于控制基站一般一個RNC可控制多個NodeB111.2.1 3G

5、系統(tǒng)2. 3G網(wǎng)絡構(gòu)造CNCore Network，核心網(wǎng)用于數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理包括交換局部、管理局部和數(shù)據(jù)庫核心網(wǎng)分為電路交換域和分組交換域電路交換域用于實現(xiàn)話音交換CS：Circuit Switch分組交換域的用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換PS：Packet Switch121.2.1 3G系統(tǒng)3. 3G主要標準WCDMATD-SCDMAcdma2000131.2.1 3G系統(tǒng)3. 3G主要標準WCDMA WCDMA系統(tǒng)的核心網(wǎng)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡，與GSM/GPRS兼容。空中接口采用WCDMA技術(shù)信號帶寬5MHz上下行采用QPSK調(diào)制141.2.1 3G系統(tǒng)3. 3G主要標準TD-SCD

6、MA 第一代和第二代移動通信系統(tǒng)，我國沒有自己的標準，大局部市場都被國外產(chǎn)品占領(lǐng)。TD-SCDMA原標準研究方為西門子西門子同時研究TD-SCDMA和WCDMA，為了獨立出WCDMA，西門子將其核心專利賣給了大唐電信原中國郵電部電信科學技術(shù)研究院。1998年6月，大唐電信向ITU提出了該標準，使TD-SCDMA成為3G無線傳輸技術(shù)的候選方案之一。2000年5月正式成為3G三大主流標準之一。151.2.1 3G系統(tǒng)3. 3G主要標準TD-SCDMATD-SCDMA核心網(wǎng)也是基于GSM/GPRS網(wǎng)絡，與GSM/GPRS兼容。與WCDMA不同的是TD系統(tǒng)的空中接口采用TD-SCDMA技術(shù)。161.2

7、.1 3G系統(tǒng)3. 3G主要標準cdma2000cdma2000是由CDMAoneIS-95演進而來的，空中接口采用CDMA2000技術(shù)。cdma2000系統(tǒng)的一個載波帶寬為cdma2000 1x：獨立使用每個載波單載波cdma2000 3x：將3個載波捆綁使用多載波cdma2000 1x系統(tǒng)的下一個開展階段為cdma2000 1xEVcdma2000 1xEV-DOData Onlycdma2000 1xEV-DVData and Voice具有更好的向后兼容性，能夠與cdma2000 1x實現(xiàn)兼容。171.2.2 WCDMA標準的演進GSM GPRS EDGE WCDMAGSMGlobal

8、 System for Mobile Communications全球移動通信系統(tǒng)GPRSGeneral Packet Radio Service通用分組無線業(yè)務EDGEEnhanced Data Rate for GSM Evolution增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進WCDMAWideband Code Division Multiple Access寬帶碼分多址181.2.2 WCDMA標準的演進GPRSGPRS是GSM向3G過渡的技術(shù)，被稱為。GSM能提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為，而GPRS能提供100kb/s以上的數(shù)據(jù)傳輸速率。GSM是一個電路交換網(wǎng)絡，GPRS是在GSM電路交換網(wǎng)的根底上疊加的一

9、個分組交換網(wǎng)絡。交換方式電路交換：適用于話音通信報文交換分組交換：適用于數(shù)據(jù)通信19GPRS GPRS是一個分組交換網(wǎng)絡，只有當真正的發(fā)送數(shù)據(jù)時才占用無線信道，并且這個信道可供小區(qū)內(nèi)所有的用戶共享。GPRS非常適合有大量突發(fā)性發(fā)送和接收數(shù)據(jù)需求的業(yè)務。一方面，每個用戶可以根據(jù)需要使用多個信道最多8個，另一方面，同一信道又可以由多個用戶同時共享。GPRS理論上能提供的數(shù)據(jù)傳輸速率。 201.2.2 WCDMA標準的演進201.2.2 WCDMA標準的演進WCDMA標準的演進R99R4R5R6/R7/R8211.2.2 WCDMA標準的演進R992000年3月提出核心網(wǎng)CN保存了GSM的電路交換域

10、和GPRS的分組交換域接入網(wǎng)RAN引入了WCDMA技術(shù)RAN和CN之間的接口基于ATMAsynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式221.2.2 WCDMA標準的演進R42001年3月提出保存了R99的無線接入網(wǎng)RAN核心網(wǎng)CN引入軟交換概念控制和承載別離核心網(wǎng)電路交換域采用NGNNext Generation Network架構(gòu)，以IP承載語音業(yè)務。231.2.2 WCDMA標準的演進R52002年3月提出的目標是構(gòu)建全IP網(wǎng)絡核心網(wǎng)CN增加了IP多媒體域、增強IP的QoS能力。接入網(wǎng)RAN增加HSDPA功能，單載波下載速率高達。HSDPA：High Speed Dow

11、nlink Packet Access，高速下行分組接入接入網(wǎng)開場向IP接入網(wǎng)方向開展，即接入網(wǎng)也采用IP分組交換。241.2.2 WCDMA標準的演進R6/R7/R8無線接入網(wǎng)RAN提出HSUPAHigh Speed Uplink Packet Access，高速上行分組接入系統(tǒng)開場進入LTELTE：Long Term Evolution，長期演進采用OFDM和MIMO技術(shù)OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用MIMO：Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出251.2.3 WCDMA通信

12、模型WCDMA移動終端和的通信模型261.2.3 WCDMA通信模型1. 信源編碼和解碼信源編碼的目的是實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且降低信源的冗余度，提高傳輸效率。常見的模數(shù)轉(zhuǎn)換編碼如PCM編碼，包括抽樣、量化、編碼三個階段。WCDMA采用AMR語音編碼，是一種在較大數(shù)據(jù)傳輸速率范圍內(nèi)的編碼方式。271.2.3 WCDMA通信模型2. 信道編碼和信道解碼由于無線信道的不理想，信號在信道中傳輸時不免會出現(xiàn)錯誤，稱之為誤碼。信道編碼其實是糾錯編碼，在需要發(fā)送的數(shù)據(jù)中參加一些冗余信息，使得接收端可以利用這些冗余信息通過信道解碼糾正信號在傳輸中出現(xiàn)的誤碼。信道編碼和解碼只能夠糾正離散誤碼。281.2.

13、3 WCDMA通信模型3. 交織和去交織在現(xiàn)實生活中信號在傳輸過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一長串的連續(xù)誤碼。為了解決這個問題，希望可以將連續(xù)誤碼轉(zhuǎn)換成離散誤碼，這樣就可以通過信道編碼解碼進展糾錯了。因此信號發(fā)送端在信道編碼之后參加交織，接收端在信道解碼之前參加去交織。291.2.3 WCDMA通信模型3. 交織和去交織交織的兩個步驟：數(shù)據(jù)分組和數(shù)據(jù)重排301.2.3 WCDMA通信模型4. 擴頻和解擴擴頻通信全稱擴展頻譜通信，最初是在20世紀40年代用于軍事領(lǐng)域。擴頻通信把原始信號的頻譜展寬100倍以上之后再進展傳輸，頻譜展寬后信號功率譜密度很低，甚至淹沒在噪聲中，導致信噪比很低。擴頻通信的目的就是通過降

14、低信噪比實現(xiàn)抗干擾和保密通信。311.2.3 WCDMA通信模型4. 擴頻和解擴香農(nóng)公式： 其中C為信道容量，W為信道帶寬，S/N為信號的信噪比。在C不變的情況下，如果增加信道帶寬W，就可以降低對信噪比的要求。擴頻通信就是通過擴展頻譜來換取對信噪比要求的降低。321.2.3 WCDMA通信模型4. 擴頻和解擴波形原理圖331.2.3 WCDMA通信模型4. 擴頻和解擴抗干擾原理圖341.2.3 WCDMA通信模型5. 加擾和解擾加擾和解擾的過程與擴頻和解擴的過程類似，是將信號與擾碼進展相乘，但是目的不同。擾碼在上行信道中用于區(qū)分不同用戶，下行信道中用于區(qū)分小區(qū)。351.2.3 WCDMA通信模

15、型6. 調(diào)制和解調(diào)調(diào)制加擾之后的信號仍然是數(shù)字信號，不適于在無線信道中傳輸，因此需要將它們調(diào)制到高頻模擬載波上。解調(diào)在接收端需要將在信道中傳輸?shù)母哳l模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能進展處理。361.2.3 WCDMA通信模型7. 射頻發(fā)射和接收射頻發(fā)射在發(fā)送端將調(diào)制之后的模擬信號轉(zhuǎn)換成無線電磁波通過天線發(fā)送到空間中去射頻接收在接收端通過天線接收到無線電磁波后將其轉(zhuǎn)換成模擬電信號。371.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)UMTS是采用WCDMA空中接口技術(shù)的3G系統(tǒng)，通常也把UMTS系統(tǒng)稱為WCDMNA系統(tǒng)。UMTSUniversal Mobile Telecommunications System通用移動

16、通信系統(tǒng)381.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)1. WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造391.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)1. WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造(1) UEUser Equipment，用戶設備主要包括了ME和USIMMEMobile Equipment，移動設備完成信號收發(fā)和信號處理功能USIMUMTS Subscriber Identity Module，UMTS用戶識別模塊主要提供用戶身份識別的功能401.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)1. WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造(2) UTRANUMTS Terrestrial Radio Access NetworkUMTS陸地無線接入網(wǎng)是WCDMA系統(tǒng)的無線接入網(wǎng)，主要包括N

17、odeB和RNC兩個局部。411.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)1. WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造(2) UTRANNodeB是WCDMA的基站，主要負責無線信號的傳輸。接收來自UE的無線信號，把它轉(zhuǎn)換成有線信號發(fā)給RNC。把RNC提供的有線信號轉(zhuǎn)換成無線信號發(fā)送給UE。相當于一個無線調(diào)制解調(diào)器，可實現(xiàn)無線信號和有線信號的相互轉(zhuǎn)換。421.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)1. WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造(2) UTRANRNCRadio Network Controller無線網(wǎng)絡控制器主要用于控制NodeB，包括移動性管理、呼叫處理、鏈接收理和切換機制。一個RNC可以控制假設干個Node B431.2.4 WCDMA系

18、統(tǒng)組網(wǎng)1. WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造(2) UTRAN一個RNC以及它所控制的假設干NodeB就構(gòu)成了一個RNS。RNS：Radio Network System，無線網(wǎng)絡系統(tǒng)所有的RNS就組成了整個UTRAN接入網(wǎng)。441.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)1. WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造(3) CNCore Network，核心網(wǎng)保存了GSM/GPRS的核心網(wǎng)構(gòu)造。分為電路交換域CS域和分組交換域PS域兩局部。在WCDMA核心網(wǎng)的電路域中實現(xiàn)了軟交換，即控制和承載的別離。451.2.4 WCDMA系統(tǒng)組網(wǎng)1. WCDMA系統(tǒng)構(gòu)造(3) CNMSC-ServerMobile Switching Center-Server移動交換中心效勞器核心網(wǎng)電路域的功能節(jié)點