WCDMA系统原理(new).ppt

WCDMA通信原理ISSUE1 0 Page2 内容介绍 第一章WCDMA网络概述第二章WCDMA系统使用的相关技术第三章WCDMA码分多址的工作原理第四章WCDMA信道第五章WCDMA发射分集 切换和功率控制 WCDMA网络概述 WCDMA系统社会需求WCDMA网络结构WCDMA网络组件移动台 UE ME USIM基站系统 UTRAN NodeB RNC核心网 CN GMSC MSC GGSN SGSN HLR VLR EIR AUC IWF EC网关系统 OMC OMC NMCWCMDA网络接口 WCDMA系统社会需求 移动用户市场在不断扩大以满足用户任何时间任何地点获取数据业务信息的要求运营商为了获取更大的利润 必需提供极具吸引力的增值服务 数据业务网络尽量保持平滑过渡用户希望得到高速数据服务以达到移动多媒体的效果 WCDMA系统社会需求 GPRS系统的局限性 GPRS数据速率最大171 2Kbps 理论值 GPRS相对与GSM在调制技术上没有改进GPRS仍基于TDMA 频率利用率远低于CDMA WCDMA系统社会需求 WCDMA系统的特点 采用CDMA技术基于ATM的传输 语音和数据高的传输速率丰富的增值服务是新的利润增长点能从2 5G平滑过渡 WCDMA网络结构 与GSM GPRS比较 MS RNC SGSN PacketSwitchedNetwork UE WCDMA网络结构 RNC SGSN UE GGSN MSC FeatureServers Internet PSTN WCDMA网络组件 用户设备 UE 移动设备 ME 支持无线接入网络注册位置更新无USIM可紧急呼叫支持端对端的应用 和电脑的接口 用户识别模块 USIM 用于识别唯一的移动台使用者 WCDMA网络组件 UMTS陆地无线接入网 UTRAN 包括多个无线网络系统 RNS 无线网络系统 RNS 无线网络控制器 RNC 与多媒体网关相连NodeBBSC和RNC用MGW和MSC相连 WCDMA网络组件 无线网络系统 RNS RNS是用户与MSC SGSN的连接枢纽RNS由一个RNC与若干个NodeB组成RNS是一个逻辑概念 WCDMA网络组件 无线网络控制器 RNC RNC用来支持和管理它下面所带的NodeBRNC的功能为 提供无线资源 为NodeB提供相应的服务过载和拥塞控制管理功能决定并控制切换功率控制在Iub Iur之间路由数据 WCDMA网络组件 NodeB负责一个或多个小区的无线收发能够处理L1信息调制 解调每个NodeB支持最多6个小区 WCDMA网络组件 核心网 CN 核心网 电路交换 CN CS CoreNetwork CircuitSwitched GMSC MSC VLR IWF EC核心网 分组交换 CN PS CoreNetwork PacketSwitched GGSN SGSNCN CS与CN PS共享部分HLR AUC EIR MSC AUC VLR IWF传真 HLR CN CS CN PS EC GMSC EIR GGSN SGSN CN SGSN GGSN Page15 WCDMA网络接口 UE UE Um Uu NodeB RNC NodeB RNS Iub NodeB RNC NodeB RNS Iub BTS BSC BTS BSS Abis EIR HLR AUC H GMSC MSC VLR CN Iur A IuCs IuPs IuPs IuCs F D GE Gf Gr Gc C Gs Gb Gn MSC VLR WCDMA网络接口 UE与NodeB之间的接口接口名称 UE与NodeB Uu 又称空中接口接口协议1920 1980MHZ Up Link 2110 2170MHZ Down Link 欧洲频段1850 1910MHZ Up Link 1930 1990MHZ Down Link 美国频段频段 WCDMA网络接口 无线网络子系统 RNS 内部组件的接口接口名称 NodeB与RNC Iub接口接口协议无线网络层 NBAP NodeBAPPLICATIONPART FP FRAMEPROTOCOL 传输网络层 ATM物理层 E1 T1 STM 1 WCDMA网络接口 无线网络子系统 RNS 内部组件的接口接口名称 RNC与RNC Iur接口接口协议无线网络层 RNSAP RADIONETWORTSUBSYSTEMAPPLICATIONPART FP FRAMEPROTOCOL 传输网络层 ATM物理层 E1 T1 STM 1 RNC RNC NodeB NodeB NodeB NodeB Iur WCDMA网络接口 RNC与CN之间的接口接口名称 RNC与MSC Iu CSRNC与SGSN Iu PS接口协议无线网络层 RANAP RADIOACCESSNETWORTAPPLICATIONPART FP FRAMEPROTOCOL 传输网络层 ATM物理层 E1 T1 STM 1 Page20 内容介绍 第一章WCDMA网络概述第二章WCDMA系统使用的相关技术第三章WCDMA码分多址的工作原理第四章WCDMA信道第五章WCDMA发射分集 切换和功率控制 WCDMA系统使用的相关技术 调制技术四相相移键控 QPSK 扩频技术直接序列扩展频谱扩频后码片速率3 84Mcps 1个WCDMA载频信道宽度5MHZ信道编码技术交织卷积码TURBO码 Page22 内容介绍 第一章WCDMA网络概述第二章WCDMA系统使用的相关技术第三章WCDMA码分多址的工作原理第四章WCDMA信道第五章WCDMA发射分集 切换和功率控制 WCDMA码分多址的工作原理 多址方式OVSFCODESCRAMBLINGCODEGOLDCODE 多址方式 OVSF Walsh OVSF码的互相关为零 相互完全正交 Walsh与OVSF码一样 OVSFCODE 在WCDMA系统中 OVSFCODE用来区分同一个扇区的不同用户 信道 假设 某扇区有三个用户 信道 通话 s1 t s2 t s3 t 每个用户各分配一个OVSF序列 Cch SF i Cch SF j Cch SF k那么 空中信号S为 S s1 t Cch SF i s2 t Cch SF j s3 t Cch SF k问题 如何将所需要的信号提取出来呢 OVSFCODE 依据OVSF的正交特性 选取相应的OVSF 即可解调出所需信号假设 想提取s1 t 则应选s1 t 所对应的OVSF序列Cch SF i依据OVSF的正交特性Cch SF iS s1 t Cch SF i s2 t Cch SF j s3 t Cch SF k Cch SF i s1 t Cch SF i Cch SF i s2 t Cch SF j Cch SF i s3 t Cch SF k Cch SF i s1 t SCRAMBLINGCODE 问题 实际蜂窝系统中 信道复用被广泛应用 在不同载频和扇区之间必需复用OVSF 当空中出现多个相同的Cch SF i时 如何将所需的信号提取出来 先区分扇区 再区分不同的用户 信道 引入扰码 SCRAMBLINGCODE 扰码在WCDMA系统中 下行 扰码主要用来区分不同扇区上行 扰码主要用来区分不同的UE主要编码类型为GOLDCODE 扰码 SCRAMBLINGCODE 相关的m sequence当同步 时间对其时 其自相关的归一化值为1 相同的m sequence当不同步 时间不对齐时 其自相关的归一化值为 1 L L 2N 1 称为该伪随机序列的长度 当L值趋于较大值时 该值趋于0 GOLDCODE 伪随机序列 m sequence 的自相关性 Gold序列生成 Gold序列的随机性好 符合伪随机序列的特性0和1发生的相对频率各为1 2 连续出现0或1的概率小 利用一对优选对 两个m sequence的长度分别为2n 1 将各自产生的序列相对移位 然后模二加 即可得到2n 1GOLDCODE序列 包含原始的两个m sequence GOLDCODE互相关特性优于m sequence互相关特性 GOLDCODE自相关特性 Ci t Cj t 1 i j GOLDCODE互相关特性 Ci t Cj t 1 i j 优于M序列 由M序列演变来的 GOLD序列的产生 OVSFCODE和GOLDCODE的应用 假设 两个扇区 扰码分别为 Csi t Csj t 每个扇区各有两个信道通话 s1a t s1b t s2a t s2b t 每个信道分配一个OVSFCODE Cch m t Cch n t Cch m t Cch n t 则空中的合成信号S为 S s1a t Cch m t Csi t s1b t Cch n t Csi t s2a t Cch m t Csj t s2b t Cch n t Csj t 问题 如何将s1a t 从S提取出来呢 OVSFCODE和GOLDCODE的应用 首先区分扇区 用Csi t 来提取该扇区信号 Csi t S Csi t s1a t Cch m t Csi t s1b t Cch n t Csi t Csi t s2a t Cch m t Csj t s2b t Cch n t Csj t s1a t Cch m t s1b t Cch n t 因为 Csi t Csi t 1 Csi t Csj t 1 然后利用OVSFCODE的正交特性提出s1a t Cch m t Csi t S Cch m t Cch m t s1a t Cch m t Cch n t s1b t s1a t 因为 Cch m t Cch m t 1 Cch m t Cch n t 0 Page35 内容介绍 第一章WCDMA网络概述第二章WCDMA系统使用的相关技术第三章WCDMA码分多址的工作原理第四章WCDMA信道第五章WCDMA发射分集 切换和功率控制 上行物理信道 专用物理信道 DPCH 专用物理数据信道 DPDCH 传输语音业务DPDCH dedicatedphysicaldatachannel专用物理控制信道 DPCCH 传输上行控制信息DPCCH dedicatedphysicalcontrolchannel随机接入物理信道 PRACH PRACH physicalrandomaccesschannel公共分组物理信道 PCPCH PCPCH physicalcommonpacketchannel 上行物理信道 专用上行物理信道 UL DPCH 功能 上行基本业务承载信道 用于UE在通信过程中传送话音 数据和控制信息UL DPCH由两种信道组成 上行数据信道 UL DPDCH 传输话音和数据上行控制信道 UL DPCCH 传输物理层的控制消息 上行物理信道 随机接入信道 PRACH 功能 属于上行公共物理信道 用于传送移动台的随机接入信息 上行物理信道 物理公共分组信道 PCPCH 功能 属于公共物理信道 用于移动台传送快速 频繁的数据和控制信息内容 高速数据和控制信息 下行物理信道 专用下行物理信道 dedicateddownlinkphysicalchannel DPCH Dedicatedphysicaldatachannel DPDCH数据Dedicatedphysicalcontrolchannel DPCCH控制公共下行物理信道 commondownlinkphysicalchannel CPCH 同步信道 synchronizationchannel P SCHS SCH公共导频信道 commonpilotchannel CPICH P PICHS PICH 下行物理信道 专用下行物理信道 DL DPCH 功能 属于下行基本业务承载信道 用于基站在通信过程中传送话音 数据和控制信息内容 传送下行的话音 数据和控制信息DPCH信道由两部分组成 DPDCH和DPCCHDPDCH 用于传送话音和数据DPCCH 用于传送控制信息 下行物理信道 SCH synchronizationchannelSCH属于下行同步信道 用于给手机提供小区搜索导引 并区分不同的小区SCH由两种类型主同步信道P SCH 在移动台接入系统时 为其提供搜索的同步基准辅同步信道S SCH 在移动台接入系统时 为其提供获取该小区所使用的主扰码信息 同步信道 SCH 下行物理信道 CPICH属于下行导引信道 在接收信号时的相位参考基准CPICH由两种类型 CPICH由两种类型主导频信道P CPICH 作为UE在接收信号的相位参考基准辅导频信道S CPICH 可以作为S CCPCH和DPCH的参考相位 由高层信令通知移动台 下行公共导频信道 DL CPICH 下行物理信道 功能 用于承载下行系统控制和广播信息内容 传送小区系统消息 BCCH 辅公共控制物理信道 S CCPCH 功能 用于承载下行寻呼 接入指示信道内容 传送寻呼消息 PCH 和信道指配消息 FACH 主公共控制物理信道 P CCPCH 下行物理信道 PDSCH 物理下行共享信道 physicaldownlinksharedchannel 功能 属于下行共享信道 用于给多个手机提供高速数据传送通道 AICH 捕获指示信道 acquisitionindicatorchannel AP AICH 接入前置捕获指示信道 CPCHaccesspreambleacquisitionindicatorchannel CD CA ICH 碰撞检测 信道指配信道 CPCHcollisiondetection assignmentindicatorchannel PICH 寻呼指示信道 pagingindicatorchannel CSICH 状态指示信道 CPCHstatusindicatorchannel WCDMA下行信道还有很多 Page46 内容介绍 第一章WCDMA网络概述第二章WCDMA系统使用的相关技术第三章WCDMA码分多址的工作原理第四章WCDMA信道第五章WCDMA发射分集 切换和功率控制 为了减少下行物理信道之间的干扰 更好地配合移动台的接收 下行链路物理信道在发射时采用两个正交天线发送一种信息的不同调制信号 这种方法叫做发射分集 开环发射分集空时发射分集 STTD spacetimetransmitdiversity 时间切换发射分集 TSTD timeswitchedtransmitdiversity 闭环发射分集 loselooptransmitdiversity WCDMA的发射分集 空时发射分集 STTD STTD encoded channelbits forantenna1andantenna2 空时发射分集的基本原理时原始数据平行送到两路数据处理设备加以处理 相互交叉混合 然后送到两根天线同时发射 STTD编码功能在UTRAN是可选的 但是UE必须支持 此技术可用于除SCH以外的所有下行信道 SCH上的时间切换传输分集 TSTD TXOFF TXOFF TXOFF TXOFF TSTD是将原始数据经处理后 有规律地送到不同的天线交替发射 此分集模式仅用于同步信道SCH 同STTD一样 TSTD在UTRA