[信息与通信]WCDMA的原理培训.ppt

,WCDMA原理培训,珠海世纪鼎利通信科技股份有限公司,鼎利通信,鼎力支持,3G概述 一些基本概念 WCDMA关键技术 扩频 WCDMA信道和码 功率控制 Rake接收 切换 UE工作的模式和状态 移动台初始化过程,培训内容,蜂窝移动通信系统的发展历程,第一代 频分多址,第二代 时分多址、码分多址,第三代,美国AMPS 欧洲TACS,GSM CDMA PDC,WCDMA CDMA 2000 TD-SCDMA,HSDPA HSUPA HSPA+ LTE,IMT-2000概念的提出,名称含义,目的,为取代第一代和第二代移动通信系统,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，故命名为IMT-2000，即第三代移动通信系统,IMT2000标准化组织简介,WCDMA由标准化组织3GPP所制定 CDMA2000是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，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3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中,3G RTT技术要求,数据速率要求 144kbps 车速环境 384kbps 步行环境 2Mbps 室内环境 Voice AMR 4.75-12.2kbps 传输速率能按需分配 上下行链路能适应不对称需求,时延,误码,background,conversational,streaming,interactive,不同业务QOS要求,3G的业务应用,话音 VoIP 视频电话,Video Mobile TV,Web浏览,SMS Email FTP,3G频谱分配,国际电联对第三代移动通信系统划分配了230MHz 频率，即： 上行18852025MHz，下行21102200MHz，共230MHz。 FDD方式主要工作频段：上行1920-1980MHz/下行2110-2170MHz,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,ITU,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,1880 MHz,1980 MHz,1885 MHz,2025 MHz,2010 MHz,IMT 2000,IMT 2000,2110 MHz,2170 MHz,MSS,MSS,中国移动,1920 MHz,TDD,中国3G频谱分配（2009年01月）,TDD,FDD,1935 MHz,FDD,2125 MHz,FDD,FDD,2130 MHz,2145 MHz,1940 MHz,1955 MHz,中国电信,中国联通,WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA比较,WCDMA发展历程,GSM CSD 9.6kbps,HSCSD 57.6kbps,GPRS 115kbps Rel97,EDGE 384kbps Rel99,WCDMA 2Mbps,GSM CSD,HSCSD,GPRS,EDGE,WCDMA,3GPP协议版本发展路线,3GPP Rel99 GSM/GPRS核心网 WCDMA FDD,2000,2001,2002,2005,2007,3GPP Rel4 TD-SCDMA 承载与控制分离,3GPP Rel5 HSDPA IP实时多媒体,3GPP Rel6 HSUPA(5.76Mbps) MBMS MIMO,3GPP Rel7 HSPA+ (42Mbps/11.5Mbps),2008,3GPP Rel8 LTE(100Mbps/50Mbps),WCDMA网络结构图,UTRAN,CN,WCDMA无线接口协议结构,3G概述 一些基本概念 WCDMA关键技术 扩频 WCDMA信道和码 功率控制 Rake接收 切换 UE工作的模式和状态 移动台初始化过程,培训内容,多址技术FDMA、TDMA、CDMA,DS-CDMA,1.23 MHz,Frequency,Time,CDMA,信道：在传输媒介上为每个用户单独分配的，专用的一个通道；,双工技术FDD、TDD,CDMA WCDMA,TD-SCDMA,RNC相关概念-CRNC、SRNC、DRNC,从资源管理的角度来看： 管理NodeB资源的RNC叫这些NodeB的CRNC。,在RNC之间切换的时候： 与CN有连接，为UE提供资源的RNC叫SRNC； 与CN没有连接，为UE提供资源的RNC叫DRNC；,RNC相关概念SRNS重定位、TRNC,SRNS重定位：就是将某个UE的SRNC的角色由一个RNC转到另外一个RNC的过程。具体地说，就是由新的RNC来负责维护UE与UTRAN之间的无线连接以及与CN之间的Iu连接。 SRNS重定位前该UE 的SRNC (Serving RNC) 叫Source RNC，即将承担SRNC角色的目标RNC叫Target RNC。 Source RNC和Target RNC是在一次SRNS重定位过程中对于不同RNC的称谓。,SRNS重定位过程演示,接入层(AS)与非接入层(NAS),WCDMA L1,MS,MAC,RRC,MM / GMM,CC SM,WCDMA L1,Node B,Transport,layers,RNC,RRC,Transport,layers,Iub,Transport,layers,CN,MM / GMM,CC SM,Transport,layers,Iu,RANAP,RANAP,NBAP,NBAP,Uu,MAC,RLC,RLC,RRM,RAB、RB、SRB概念,RAB：Radio Access Bearer，无线接入承载，包括Iu、Iub、Uu业务承载； RAB是非接入层概念，包括接入层和非接入层资源参数，其分配、修改、释放权在CN。 RB：Radio Bearer，无线承载，包括Uu口业务承载； RB是接入层概念，只包括接入层资源参数，其分配分配、修改、释放权在RNC。接入层要求RB必须由SRB配合才能完成业务承载。 SRB：Signalling Radio Bearer，信令无线承载，只包括Uu口信令承载； RAB=RB+SRB+NAS para.,3G概述 一些基本概念 WCDMA关键技术 扩频 WCDMA信道和码 功率控制 Rake接收 切换 UE工作的模式和状态 移动台初始化过程,培训内容,扩频和解扩,Origination Site： Input A:用户数据 19,200bps Input B:扩频码 1.2288Mcps Output:扩频信号 Destination Site： Input A:接收到的扩频信号 Input B:扩频码 1.2288Mcps Output:用户数据 19,200bps （和原始发送的一样）,扩频系统原理示意1,1.2288 MHz,Power is “Spread” Over a Larger Bandwidth,扩频系统原理示意2,许多码信道被单独扩展，然后加在一起，形成一个“复合信号”,使用“正确”的数学序列可以将任一个码信道从接收到的复合信号中抽去出来。,扩频系统原理示意3,扩频包括两个操作： 信道化（channelization）操作，它使数据符号变为码片，并增加了信号带宽，每符号的码片数称为扩频因子（SF），可以通过与OVSF相乘得到； 扰码操作，它作用在扩频信号上；,数据 比特,OVSF码,扰码,扩频后 码片,WCDMA扩频技术,3G概述 一些基本概念 WCDMA关键技术 扩频 WCDMA信道和码 功率控制 Rake接收 切换 UE工作的模式和状态 移动台初始化过程,培训内容,WCDMA信道分类,WCDMA空中接口上的信道,WCDMA信道映射关系,WCDMA Code信道化码(OVSF码),WCDMA中扩频码又称为信道化码或OVSF(正交可变扩频因子)码； OVSF码在WCDMA中做为信道码用，从一个发射机来的每一个信道都被分配一个唯一的OVSF码； 码的特性： 基于Walsh函数 非常好的自相关性 如果完全同步，具有正交互相关性,PCPICH,PCCPCH,PICH,PDCH,WCDMA Code信道化码(OVSF码),定义：Cch,SF,k，描述信道码，SF 为扩频因子，k 为码号，0 k SF-1,主CPICH固定使用Cch,256,0 信道码 主CCPCH固定使用Cch,256,1信道码 其他物理信道由UTRAN确定,下行链路扰码共有218-1=262143个，只用08191号的扰码； 下行扰码分为512集，每集包含1个主扰码和15个从扰码； 512个主扰码又分为64组，每一组有8个主扰码； 一个小区有且只能有一个主扰码（PSC），即只能属于某一扰码组； 下行主扰码(Primary Scrambling Code)：区分不同的小区，共有512个； 上行扰码：区分不同的UE，共有224个；,WCDMA Code扰码,3G概述 一些基本概念 WCDMA关键技术 扩频 WCDMA信道和码 功率控制 Rake接收 切换 UE工作的模式和状态 移动台初始化过程,培训内容,WCDMA系统是自干扰系统，限制WCDMA系统容量的因素是总干扰； 当达到以下条件，系统容量最大 当在可接受的信号质量下，功率最小； 基站从各个移动台接收到的功率相同； 在WCDMA系统中，功率控制是关键技术；,WCDMA中的功率控制,上行（反向） 开环功率控制 闭环功率控制 内环功率控制：1500Hz 外环功率控制 下行（前向） 开环功率控制 闭环功率控制 内环功率控制：1500Hz 外环功率控制,功率控制的类型,UE所需要的发射功率受以下因素制约： UE和BTS之间的距离 小区负荷、信道环境 UE通过测量下行链路公共信道的功率，粗略估计路径损耗，决定其真正的初始发射功率；,上行开环功率控制,上行闭环功率控制,功率控制比特,SIR 值,BLER 值,内环功率控制（1500Hz）,外环功率控制,SIR 改变量,RNC,Node B,软切换时，可能收到相互矛盾的功率控制指令，原则是降优先。,SIR Target,3G概述 一些基本概念 WCDMA关键技术 扩频 WCDMA信道和码 功率控制 Rake接收 切换 UE工作的模式和状态 移动台初始化过程,培训内容,Rake接收,Node B,Node B,t,t,EcIo,EcIo,由于周围物体的阻挡，使信号产生反射、折射、散射等，从而产生多径现象； 不同的路径长度使各路信号在不同的时刻到达； WCDMA利用RAKE接收机接收各路信号并进行有效合并，从而提高了信号接收的质量 ；,3G概述 一些基本概念 WCDMA关键技术 扩频 WCDMA信道和码 功率控制 Rake接收 切换 UE工作的模式和状态 移动台初始化过程,培训内容,WCDMA硬切换,先中断再接续,硬切换触发条件： 不同的系统 不同的运营商 不同的设备商 不同的频点,硬切换过程中必须先切断与原来基站的通信，再建立与新基站的通信。,WCDMA软切换,先接续再中断,Node B 2,RNC,Iub链路,Node B 1,软切换，不同分支信号在RNC进行合并,在WCDMA系统中，在同一个载波的不同小区间进行的切换通常是软切换。 软切换：与移动台保持通信的扇区（通常是2个或者3个）分别属于不同基站。,WCDMA更软切换,先接续再中断,更软切换：与移动台保持通信的扇区（通常是2个或者3个）均属于同一个基站。,更软切换，不同分支信号在Node B进行合并,WCDMA软/更软切换,先接续再中断,软/更软切换：与移动台保持的通信的扇区（3个）中有2个属于同一基站，第3个属于另一个基站。,软切换导频集,Active,Active,Active,Monitored,Detected,Detected,导频集分类： Active Set Monitored Set Detected Set,Monitored,Monitored,Monitored,Monitored,Monitored,Monitored,WCDMA报告事件类型,同频报告事件： event 1A event 1B event 1C event 1D event 1E event 1F,异频报告事件： event 2A event 2B event 2C event 2D event 2E event 2F,异系统报告事件： event 3A event 3B event 3C event 3D event 3E event 3F,WCDMA同频报告事件e1a、e1b,event 1A：相对门限的增加事件。一个主导频进入报告范围，激活集中新增此导频。,event 1B：相对门限的删除事件。一个主导频离开报告范围，激活集中去除此导频。,WCDMA同频报告事件e1c、e1d,event 1C：替换事件。一个非激活集中的导频好于激活集中的某个导频，原导频被新进入导频替换。,event 1D：最好小区变化事件。激活集或非激活集中的某个导频强于激活集中的最好导频，最好导频发生变化。,WCDMA同频报告事件e1e、e1f,event 1E：测量值高于绝对门限事件。一个导频的强度高于某一绝对门限值。,event 1F：测量值低于绝对门限事件。一个导频的强度低于某一绝对门限值。,WCDMA异频(Inter-Frequency)报告事件,event 2A：最好频点变化事件。 event 2B：当前正在使用的频点测量值低于某一绝对门限，并且某一未使用频点的测量值高于某一绝对门限； event 2C：某一未使用频点的测量值高于某一绝对门限； event 2D：当前正在使用的频点测量值低于某一绝对门限； event 2E：某一未使用频点的测量值低于某一绝对门限； event 2F：当前正在使用的频点测量值高于某一绝对门限；,WCDMA异系统(Inter-RAT)报告事件,event 3A：当前正在使用的UMTS频点测量值低于某一绝对门限，并且其它系统(如GSM)的测量值高于某一绝对门限； event 3B：其它系统(如GSM)的测量值低于某一绝对门限； event 3C：其它系统(如GSM)的测量值高于某一绝对门限； event 3D：其它系统(如GSM)的最好小区发生变化；,WCDMA同频软切换信令Measurement Control,Measurement Control：控制UE建立、修改或释放一个测量。,Direction：UTRAN UE,WCDMA同频软切换信令Measurement Control,Measurement Control：控制UE建立、修改或释放一个测量。,Direction：UTRAN UE,WCDMA同频软切换信令Measurement Report,Measurement Report：把UE的测量结果上报给UTRAN。,Direction：UE UTRAN,WCDMA同频软切换信令Measurement Report,Measurement Report：把UE的测量结果上报给UTRAN。,Direction：UE UTRAN,WCDMA同频软切换信令Active Set Update,Active Set Update：给UE激活集增加、替换或删除一条无线链路。,Direction：UTRAN UE,WCDMA同频软切换信令Active Set Update Complete Active Set Updata Failure,Active Set Update Complete：UE发给网络，确认激活集更新完成。,Direction：UE UTRAN,3G概述 一些基本概念 WCDMA关键技术 扩频 WCDMA信道和码 功率控制 Rake接收 切换 UE工作的模式和状态 移动台初始化过程,培训内容,Idle模式 Idle模式下的UE驻留在一个Cell上； 可以接收广播消息以及小区广播； 可以进行小区重选； UTRAN同UE没有任何联系，UE不占用任何资源，UTRAN只能通过寻呼查找UE； UE可以通过驻留小区的CCCH(RACH)信道发起RRC连接建立请求；,UE工作的模式和状态Idle模式,Connected模式 Cell-DCH, Cell-FACH, Cell-PCH, URA-PCH Cell-DCH UE处于激活状态，正在利用自己专用的信道进行通信，上下行都具有专用信道； UTRAN准确的知道UE所位于的小区(Active Set) 根据网络侧的测量控制信令来执行相应的测量任务 可以进行小区重选，小区重选后可能会引起激活集更新、硬切换、系统间切换；,UE工作的模式和状态Connected模式 Cell DCH,Cell-FACH UE处于激活状态，但是上下行都只有少量的数据需要传输，不需要为此UE分配专用的信道，下行的数据在FACH上传输，上行在RACH上传输，下行需要随时监听FACH上是否有自己的信息； UTRAN准确的知道UE所位于的小区。UE会根据测量控制信令来执行测量任务，可以进行小区重选； Cell-PCH UE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，以便收听寻呼，因此UE此时进入非连续接收，可有效的节电,UE工作的状态Cell FACH、Cell PCH,UTRAN准确的知道UE所位于的小区