华为技术培训教程-WCDMA系统基本原理1.ppt

WCDMA系统基本原理,Page1,内容介绍,第1章3G概述第2章WCDMA系统结构第3章WCDMA无线接口第4章WCDMA信令流程,Page2,3G发展概述,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，1996年正式更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）原计划该系统于2000年左右商用工作的频段在2000MHz（2.1GHz）最高业务速率为2000Kbps（2Mbps）（原计划）,Page3,中国3G频谱分配（2009年1月）,（一）中国电信：频分双工（FDD）方式：19201935MHz21102125MHz（二）中国联通：频分双工（FDD）方式：19401955MHz21302145MHz（三）中国移动：时分双工（TDD）方式：1880-1900MHz和20102025MHz,Page4,WCDMA能够使用的频段,（一）主要工作频段：19201980MHz21102170MHzWCDMA频点计算公式：频点号频率5上行中心频点号：96129888下行中心频点号：1056210838（二）补充工作频率：17551785MHz18501880MHz中国移动和中国联通目前已有的GSM频段以后可以用于WCDMA,Page5,丰富的3G业务,时延,误码,不同业务QOS要求,会话类业务,流类业务,交互类业务,背景类业务,Page6,内容介绍,第1章3G概述第2章WCDMA系统结构第3章WCDMA无线接口第4章WCDMA信令流程,Page7,内容介绍,第2章WCDMA系统结构2.1WCDMA版本演进2.2WCDMARAN接口协议,Page8,WCDMA协议版本的演进,R99,保留2G（GSM和GPRS）核心网核心网分CS电路域和PS分组域接入网引入WCDMARAN核心网和接入网之间的Iu接口基于ATM,R4,保留WCDMAR99RAN核心网电路域采用NGN架构，以IP承载话音业务高达高达,核心网增加IM（IP多媒体域），增强IPQoS能力接入网增加HSDPA功能，单载波下载高达14.4Mbps的数据接入能力接入网向IPRAN方向发展,2000,2001,2002,规范完成时间,全IP解决方案HSUPAPhaseII单载波上载速率高达HSPA(64QAM,CPC,MIMO)LTE(OFDMA,MIMO),2004,Page9,内容介绍,第2章WCDMA系统结构2.1WCDMA版本演进2.2WCDMARAN接口协议,Page10,WCDMARAN体系结构,Page11,Iu-CS基于ATM网络的接口协议栈结构,Page12,Iur基于ATM网络的接口协议栈结构,Page13,Iub基于ATM网络的接口协议栈结构,Page14,Iu-PS基于IP网络的接口协议栈结构,Page15,Uu接口协议栈结构,Page16,内容介绍,第1章3G概述第2章WCDMA系统结构第3章WCDMA无线接口第4章WCDMA信令流程,Page17,内容介绍,第3章WCDMA无线接口3.1WCDMA无线接口关键技术3.2WCDMA无线信道,Page18,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,Page19,常用术语,比特（Bit），符号（Symbol），码片（Chip）经过信源编码的含有信息的数据称为“比特”经过信道编码和交织后的数据称为“符号”经过最终扩频得到的数据称为“码片”WCDMA码片速率：3.84Mcps,Page20,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,Page21,WCDMA的信源编码,系统采用AMR（AdaptiveMulti-Rate）语音编码多速率：8种编码速率，从12.2Kbps到4.75Kbps，与目前各种主流移动通信系统（如GSM，IS-95，PDC等）使用的编码兼容，利于设计多模终端多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率，从而容纳更多用户,Page22,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,Page23,WCDMA的信道编码,信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号12345678910111213141516171819202122编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行级联卷积码（PCCC）构成，加6个尾比特,Page24,交织,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,Page25,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,Page26,(a),(b),相关（相关性100）,不相关（0相关）,+1,-1,+1,-1,+1,-1,+1,码字的相关性,Page27,WCDMA的扩频码：OVSF,OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成,SF=1,SF=2,SF=4,Cch,1,0=(1),Cch,2,0=(1,1),Cch,2,1=(1,-1),Cch,4,0=(1,1,1,1),Cch,4,1=(1,1,-1,-1),Cch,4,2=(1,-1,1,-1),Cch,4,3=(1,-1,-1,1),Page28,扩频原理,_UE1:111_UE2:11c1:11111111c2:11111111UE1c1：11111111UE2c2：11111111UE1c1UE2c2：02020202,Page29,解扩原理,UE1c1UE2c2：02020202UE1使用c1解扩：c111111111解扩结果：02020202积分判决：4（表示1）4（表示1）UE2使用c2解扩：c211111111解扩结果：02020202积分判决：4（表示1）4（表示1）,Page30,OVSF码的用途,在下行信道，OVSF用于区分用户在上行信道，OVSF用于区分同一个用户的不同业务,Page31,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,Page32,码序列的自相关和互相关,不同用户（或载波）要采用不同的码序列区分互相关函数V()=互相关特性决定了多址干扰特性自相关函数R()=其自相关特性决定了多径干扰特性，非常难找！,Page33,WCDMA的扰码：GOLD序列,在上行信道，扰码用于区分用户上行有224个上行长扰码和224个上行短扰码在下行信道，扰码用于区分小区（扇区载频）下行有2181262143个扰码，但目前只使用08191号扰码中的主扰码扰码每10ms重复一次，长度是38400chips,Page34,下行扰码,集0,集1,集511,主扰码0,从扰码1,从扰码15,主扰码51116,从扰码511161,从扰码5111615,8192个扰码,512集,每集分为1个主扰码，15个从扰码,目前系统主要采用主扰码,主扰码和从扰码,Page35,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,Page36,WCDMA的调制,调制的作用把需要传递的信息送上射频信道采用不同的调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力R99/R4：采用QPSK，下行最大数据速率2.7MbpsHSDPA：采用16QAM，下行最大数据速率14.4Mbps,Page37,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,Page38,无线通信的大敌：衰落,Page39,快衰落的类型,空间选择性衰落在不同地点（空间）衰落特性不一样一般是由于物体反射形成时间选择性衰落在不同时间衰落特性不一样主要是快速移动用户引起的多普勒频移造成频率选择性衰落在不同频率衰落特性不一样主要由宽带信号的时间色散引起,Page40,分集技术克服快衰落的主要手段,空间选择性衰落空间分集：分集天线水平距离大于10倍波长极化分集：两接收天线极化方向正交发射分集：克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的阴影区引起）,Page41,克服快衰落的手段分集技术,时间选择性衰落时间分集信道交织频率选择性衰落频率分集跳频、扩频RAKE接收机,Page42,RAKE接收机,Page43,内容介绍,第3章WCDMA无线接口3.1WCDMA无线接口关键技术3.2WCDMA无线信道,Page44,信道分类,从不同协议层次上讲，WCDMA承载用户各种业务的信道被分为以下三类：逻辑信道：直接承载用户业务根据承载的是控制平面业务还是用户平面业务，分为控制信道和业务信道传输信道：物理层对MAC层提供的服务根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的公共信息，分为专用信道和公共信道物理信道：各种信息在无线接口传输时的最终体现形式,Page45,MAC层（层2）,物理层（层1）,扩频调制,传输信道,物理信道结构,扩频调制,编码和复用映射到物理层,解复用解码映射到MAC层,解调解扩,物理层技术实现,Page46,业务逻辑信道（TCH）,控制逻辑信道（CCH）,专用业务信道（DTCH）公共业务信道（CTCH）,广播控制信道（BCCH）寻呼控制信道（PCCH）专用控制信道（DCCH）公共控制信道（CCCH）,逻辑信道分类,Page47,广播信道BCH前向接入信道FACH寻呼信道PCH反向（随机）接入信道RACH,专用信道DCHDCH信道可以为上行或下行信道,公共传输信道,专用传输信道,传输信道分类,Page48,物理信道分类,物理信道分为上行物理信道和下行物理信道物理信道可以由某一载波频率、码（信道码和扰码）、相位确定多数信道由无线帧和时隙组成，每一无线帧10ms，包括15个时隙,Data,Slot#0,Slot#1,Slot#14,T,slot,=2560chips,T=10ms,38400chips,Data,Slot#i,Page49,上行公共物理信道物理随机接入信道(PRACH),上行专用物理信道专用物理数据信道(uplinkDPDCH)专用物理控制信道(uplinkDPCCH),上行物理信道,上行物理信道,Page50,下行公共物理信道公共控制物理信道(CCPCH)同步信道(SCH)寻呼指示信道(PICH)捕获指示信道(AICH)公共导频信道(CPICH),下行专用物理信道(downlinkDPCH),下行物理信道,下行物理信道,Page51,物理信道的功能,基站NodeB,用户终端UE,Page52,公共物理信道的功能,SCH（同步信道）：用于小区搜索分成主同步信道P-SCH和从同步信道S-SCHCPICH（公共导频信道）：用于扰码识别分成主公共导频信道P-CPICH和从公共导频信道S-CPICHP-CPICH：信道码固定为Cch,256,0，扰码为主扰码P-CPICH是其它下行物理信道的功率基准从公共导频信道S-CPICH：主要用于智能天线P-CCPCH（主公共控制物理信道）：用于承载系统消息信道码固定为Cch,256,1以上信道每个小区必须配置且仅能配置一条,Page53,公共物理信道的功能,S-CCPCH（从公共控制物理信道）：用于承载下行信令PICH（寻呼指示信道）：用于承载寻呼指示，与S-CCPCH成对配置PRACH（物理随机接入信道）：用于承载上行信令接入时隙的间隔为5120chips，代表WCDMA基站最大覆盖半径为200公里AICH（捕获指示信道）：用于承载对PRACH前缀的捕获指示，与PRACH成对配置以上信道每个小区必须至少配置一条,Page54,专用物理信道的功能,DPDCH（专用物理数据信道）：用于承载用户的业务数据，单码道最大数据速率为384KbpsDPCCH（专用物理控制信道）：用于承载控制信息，为DPDCH提供解调、功控等控制数据上行DPDCH和DPCCH在不同码道上传送；下行DPDCH和DPCCH在同一码道上以时间复用的方式传送当用户所需数据速率大于单码道最大数据速率时，可以采用多码道传输