企业培训_wcdma系统无线接入网络介绍—ran总体和物理层培训

WCDMA系统无线接入网络介绍 RAN总体和物理层 3G培训资料之五 第一部分 目录1 WCDMA总体介绍2 WCDMA系统无线接入网络关键技术3 WCDMA系统无线接入网络体系结构4 总结 1 WCDMA总体介绍 IMT 2000基本要求 信息传输速率 144kbps高速运动384kbps步行运动2Mbps室内运动根据带宽需求实现的可变比特速率信息传递一个连接中可以同时支持具有不同QoS要求的业务满足不同业务的延时要求 从实时要求的语音业务到尽力而为的数据业务 二代 三代系统共存和不同系统之间的切换和负荷平衡支持上行和下行非对称业务高的频谱效率FDD和TDD两种双工模式共存 WCDMA网络总体结构 UIM MT RAN CN IMT 2000Family UIM MT UIM UNI RAN CN NNI RAN RadioAccessNetwork 无线接入网络 完成与无线有关的所有功能CN CoreNetwork 核心网络 交换路由呼叫 与其它固定网络通信 WCDMA物理层标准化基本稳定L2和L3 包含RRC 还需要小范围的修改CN网不确定因素较多 目前的标准化步骤为R 99CN R4 R5下行高达8Mbps传送速率的标准正在考虑IMT 2000使用450MHz频谱进行了大量讨论 希望在IMT 2000中考虑该频段和占用最小2 4 5MHz带宽的要求智能天线和软件无线电将在2000年12月GPPRAN会议上有介绍和讨论 WCDMA标准化状况 2 WCDMA系统无线接入网络关键技术 2 1WCDMA移动通信环境2 2WCDMA需要解决的问题2 3WCDMA物理层关键技术2 4WCDMA无线资源管理关键技术2 5WCDMA先进技术 WCDMA移动通信环境 信道环境 衰落 距离 慢衰落 色散 时间 频率 角度 时变信道 信号衰落示意 多媒体业务 数据业务将占很大的比重不同的业务具有不同的QoS大量突发业务业务在不同地理位置分布密度不同 网络优化比较重要存在多址干扰 MAI WCDMA移动通信环境 业务环境 无线资源包括频谱 时间 功率 空间和扩频码等WCDMA系统目标 1 提高无线资源利用率 2 不同QoS QualityofService 业务WCDMA系统关键 1 物理层选择抗干扰 抗多径衰落能力强的技术 2 依靠无线资源管理技术保证资源的有效利用 WCDMA需要解决的问题 什么是WCDMA关键技术 对系统性能有重要影响的技术 如功率控制是提高无线资源利用率和灵活支持各种业务的RAN技术 WCDMA需要解决的问题 WCDMA物理层关键技术 WCDMARAKE接收特点比窄带扩频IS 95高3倍的多径分辨能力 信号能量积累能力更强反向链路也可以进行相干合并 信道纠错编码 卷积码业务 实时的话音和视频业务误码率 10 3编码速率 1 2和1 3译码算法 维特比算法TURBO码业务 对时延不敏感的非实时分组业务如WWW FTP E MAIL等误码率 10 6编码速率 1 3译码算法 LOG MAP算法 卷积码译码算法 维特比译码算法 在接收的信道符号对和可能的信道符号对之间采用汉明距离累计误差度量 选取幸存路径回溯译码性能与分组长度没有关系 Turbo 涡轮旋转TURBO码的译码过程是在两个译码器间交互信息 多次迭代的过程 译码性能与分组长度有关 分组长度越长 其译码性能越好 TURBO译码算法 WCDMA切换作用 切换保证了通信的连续软切换降低通信中断概率软切换移动台同时与两个或以上的基站保持通信软切换先连后断 注 在3GPP规范中没有扇区概念只有小区 cell 概念 每个小区有一套独立的信道资源 WCDMA切换类型 更软切换软切换硬切换站址选择发射分集 有向天线在基站内形成多个小区在两个小区交叠处 发生更软切换移动台将通过两条空中信道与两个小区进行通信 更软切换 更软切换是在基站控制下完成的 建立过程快 下行移动台通过RAKE接收机接收来自两个小区的信号 按最大比率合并以提高接收性能上行信号合并通过RAKE接收机在基站内完成更软切换发生的概率为5 15 更软切换 发生环境 移动台处于两个基站交叠区下行 移动台通过RAKE接收机接收两个基站的信号上行 两个基站分别接收来自移动台的相同信号并传给基站控制器 在基站控制器处进行选择合并软切换在基站控制器的控制下完成软切换发生概率为20 30 软切换 软切换新方式 站址选择发射分集 移动台在软切换状态时 选择一个小区作为主小区 其他小区为非主小区 通过测量每个分集小区的公共导频信道 CPICH 确定当前的主小区传输专用物理控制信道 DPCCH 和专用物理数据信道 DPDCH 非主小区只发射DPCCH WCDMA系统硬切换包含系统内部的硬切换 系统间硬切换 同一基站不同载频间硬切换基站间硬切换基站控制器间的硬切换FDD与TDD之间的切换2G到3G系统的硬切换 硬切换 开环功率控制 作用 初始功率计算PRACH功率 PRACH LPerch IBTS ConstantvalueLPerch 移动台测量的路径损耗IBTS 基站测量的小区干扰电平Constantvalue 根据信号所需的SIR确定基站主公共导频传输功率 UE公共导频接收功率 外环功率控制 下行链路功率控制目的 节约基站的功率资源上行链路功率控制目的 克服远近效应外环功率控制入口参数为目标FER和测量FER 译码后 出口参数为目标SIR 作为内环功率控制的比较值 闭环功率控制 下行功率控制步长为0 5 1 1 5 2dB 上行为1dB 2dB若测定SIR 目标SIR 则TPC 1 降低移动台发射功率若测定SIR 目标SIR 则TPC 1 增加移动台发射功率CDMA闭环功率控制频率为1500Hz 反向功率控制动态范围是80dB 注 TPC TransmitPowerControl 接纳控制 接入控制通常发生在如下三种情况 1 用户发起第一次呼叫 2 正在通信的用户期望加入某一小区 3 用户期望增加一个业务承载 当系统资源不能满足用户要求时拒绝用户当系统剩余的资源够用户使用时 接纳呼叫的用户 分配相应的资源 如扰码 信道码等 拥塞控制 无线传输环境的恶化 引起发射功率的上升 使系统负荷增大 此时无线网络控制器 RNC 中的无线资源管理 RRM 模块就要控制系统的负荷以达到平衡 负荷控制使系统负荷限制在一定的范围内 保证系统稳定运行 若没有对系统实行很好的负荷控制 那么系统就不稳定工作甚至发生崩溃 接纳控制和拥塞控制示意 小区呼吸功能 目标 各个小区在合理的负荷下稳定运行作用 降低了呼损率 提高了重负荷小区的服务质量 使系统资源得到充分的利用 方式 改变下行公共导频信道 CPICH 的发射功率 使其有效覆盖范围改变 将处于小区边缘的用户 推 给另一个小区或从另一个小区 吸入 小区边缘的用户 WCDMA先进技术 3 WCDMA系统无线接入网络体系结构 WCDMA无线接入网络系统 RAN 由一组通过Iu连到核心网 CN 的无线网络子系统 RNS 组成 一个RNS由一个基站控制器 RNC 和一个或多个基站NodeB组成 RNC和NodeB之间通过Iub接口连接 UE通过空中接口 Uu 接入RNS 无线接入网络总体描述 Ix接口综述 Ix接口包含Iub Iur Iu三大接口 分别用于NodeB和RNC RNC和RNC 以及RNC和CN之间的互连 并支持业务数据流和信令流在其上的传输 与GSM不同 Ix接口都是开放的接口 便于不同厂家的设备互连 空中接口 Uu 总体描述 Uu是UE和3GRAN之间的接口 是移动通信系统最有特色的方面无线资源控制层 RRC 是层3 L3 最下面的一个子层 属于控制面 它与每个下层协议实体 PDCP BMC RLC MAC和PHY 之间都存在一个控制服务接入点 SAP RRC通过这些控制SAP配置和控制这下层协议实体 因此RRC是整个空中接口协议的控制核心 L2包括PDCP BMC RLC MAC 其中PDCP BMC仅位于用户面 RLC被分成控制面和用户面两部分 RLC与MAC之间的SAP体现为逻辑信道MAC与物理层之间的SAP体现为传输信道 空中接口 Uu 总体描述 WCDMA系统功能分布 MT NodeB RNC CN Uu Iub Iu CMMMRRC传输 WCDMA物理链路示意 WCDMA与GSM比较 WCDMA与IS 95比较 WCDMA调制 上下行均采用QPSK调制不同之处在于调制之前的扩频部分 扩频 扩频分为两步 正交扩频和加扰Symbolrate 扩频因子SF Chiprate正交扩频 OVSF信道码区分信道扰码 上行区分用户 下行区分小区 DATA 信道码OVSF 扰码 Symbolrate Chiprate3 84MHz Chiprate3 84MHz 正交可变扩频因子信道码 OrthogonalVariableSpreadingFactor OVSF Cch SF n上行SF 4 256下行SF 4 512 上行扰码 Scramblingcode 上行可用长扰码或短扰码区分用户长扰码 周期为38400码片 一帧 25阶Goldcode短扰码 周期为256码片 可用于多用户检测 下行扰码 Scramblingcode 共有512个主扰码 区分小区主扰码分为64组 每组8个一个小区分配一个主扰码 15个辅助扰码 上行扩频 DPDCH data 扰码 信道码 DPCCH control 上行专用数据信道和专用控制信道分别在I Q传输 信道码 I Q j I jQ 增益因子 增益因子 下行扩频 下行专用信道数据和控制部分时分复用 上行专用信道帧结构 上行专用信道DPDCH和DPCCH码分复用 上行多码传输 1 最多6个数据信道复用 2 只有在Q路有一个控制信道 下行专用信道帧结构 DPDCH和DPCCH以时分的方式复接 data Codeddata Ratematcheddata Databefore1stinterleaving Dataafter1stinterleaved CCTrCH DTX CCTrCH Ph 1 Ph 2 Ph P TPC TFCI pilot 扩频前物理信道的形成流程 扩频前物理信道的形成流程 每个传输信道上可传送不同业务数据 多个传输信道复用为一个码组合信道CCTrCH 所以WCDMA支持多个业务共用一个物理连接 CCTrCH的形成 业务数据加CRC校验码 信道纠错编码 根据业务类型选择卷积编码或Turbo编码 速率匹配 交织 多个传输信道复用为CCTrCHCCTrCH映射到物理信道的数据部分物理层填加物理层信号TFCI TPC和Pilot 形成完整物理信道 而后进行扩频加扰 最后在无线接口上发送 随机接入过程PRACH AICH 有突发数据要上传时 用户开始随机接入过程 接入方式采用时隙ALOHA访问方式 用户首先发送接入前导 功率不断攀升 收到NodeB从AICH发出的确认后 才发数据部分 其它物理信道介绍 上行除了专用信道DPDCH和DPCCH外 还有公共信道PRACH和PCPCH PCPCH和PRACH类似 增加了碰撞检测前导和功率控制前导 主要用于突发数据 下行除了专用信道DPDCH和DPCCH外 还有 公共导频信道CPICH提供相位参考 公共控制信道CCPCH提供公共控制信息 同步信道SCH用于小区搜索和帧同步 共享信道PDSCH伴随专用信道传送大业务数据 其它物理信道介绍 指示信道 AICH 指示PRACH的捕获信息 AP AICH 指示PCPCH前导AP的捕获信息 CD CA ICH 指示PCPCH碰撞前导CD的捕获信息和信道分配信息 CSICH 指示PCPCH的状态信息 PICH 指示用户去检测下行的寻呼信息 宏分集的分裂 组合和软切换执行传输信道复用及码组合传输信道解复用传输信道到物理信道的速率匹配传输信道到物理信道的映射物理信道功率加权 合成传输信道错误检测传输信道FEC编解码扩频调制频率和时间 chip bit slot frame 同步RF处理内环功控测量并提供给高层如下测量信息FER SIR 干扰功率和发射功率等参与无线资源管理 NodeB完成的主要功能 RNC完成的主要功能提供标准和开放的Iub接口与NodeB相连对与之连接所有NodeB的无线资源进行管理和控制提供标准的 开放的Iur接口与其它RNC相连提供标准的 开放的Iu接口与CN相连 包括Iu CS和Iu PS支持FDD方式并可以扩充至支持TDD的Uu接口可以