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 GSMCDMAPDC WCDMACDMA2000TD SCDMA HSDPAHSUPAHSPA 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 3GRTT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VoiceAMR4 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 VideoMobileTV Web浏览 SMSEmailFTP 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1885 2025MHz 下行2110 2200MHz 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 1880MHz 1980MHz 1885MHz 2025MHz 2010MHz IMT2000 IMT2000 2110MHz 2170MHz MSS MSS 中国移动 1920MHz TDD 中国3G频谱分配 2009年01月 TDD FDD 1935MHz FDD 2125MHz FDD FDD 2130MHz 2145MHz 1940MHz 1955MHz 中国电信 中国联通 WCDMA CDMA2000和TD SCDMA比较 WCDMA发展历程 GSMCSD9 6kbps HSCSD57 6kbps GPRS115kbpsRel97 EDGE384kbpsRel99 WCDMA2Mbps GSMCSD HSCSD GPRS EDGE WCDMA 3GPP协议版本发展路线 3GPPRel99GSM GPRS核心网WCDMAFDD 2000 2001 2002 2005 2007 3GPPRel4TD SCDMA承载与控制分离 3GPPRel5HSDPAIP实时多媒体 3GPPRel6HSUPA 5 76Mbps MBMSMIMO 3GPPRel7HSPA 42Mbps 11 5Mbps 2008 3GPPRel8LTE 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 23MHz 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 CDMAWCDMA 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 ServingRNC 叫SourceRNC 即将承担SRNC角色的目标RNC叫TargetRNC SourceRNC和TargetRNC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 WCDMAL1 MS MAC RRC MM GMM CCSM WCDMAL1 NodeB Transport layers RNC RRC Transport layers Iub Transport layers CN MM GMM CCSM Transport layers Iu RANAP RANAP NBAP NBAP Uu MAC RLC RLC RRM RAB RB SRB概念 RAB RadioAccessBearer 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 RadioBearer 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 SignallingRadioBearer 信令无线承载 只包括Uu口信令承载 RAB RB SRB NASpara 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 OriginationSite InputA 用户数据 19 200bpsInputB 扩频码 1 2288McpsOutput 扩频信号DestinationSite InputA 接收到的扩频信号InputB 扩频码 1 2288McpsOutput 用户数据 19 200bps 和原始发送的一样 扩频系统原理示意1 1 2288MHz Poweris Spread OveraLargerBandwidth 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 WCDMACode 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 WCDMACode 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0 8191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 PrimaryScramblingCode 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 WCDMACode 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 NodeB 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 SIRTarget 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 NodeB NodeB 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 NodeB2 RNC Iub链路 NodeB1 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NodeB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 ActiveSetMonitoredSetDetectedSet Monitored Monitored Monitored Monitored Monitored Monitored WCDMA报告事件类型 同频报告事件 event1Aevent1Bevent1Cevent1Devent1Eevent1F 异频报告事件 event2Aevent2Bevent2Cevent2Devent2Eevent2F 异系统报告事件 event3Aevent3Bevent3Cevent3Devent3Eevent3F WCDMA同频报告事件 e1a e1b event1A 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 event1B 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 event1C 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 event1D 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 event1E 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 event1F 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 event2A 最好频点变化事件 event2B 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 event2C 某一未使用频点的测量值高于某一绝对门限 event2D 当前正在使用的频点测量值低于某一绝对门限 event2E 某一未使用频点的测量值低于某一绝对门限 event2F 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 event3A 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 event3B 其它系统 如GSM 的测量值低于某一绝对门限 event3C 其它系统 如GSM 的测量值高于某一绝对门限 event3D 其它系统 如GSM 的最好小区发生变化 WCDMA同频软切换信令 MeasurementControl MeasurementControl 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 MeasurementControl MeasurementControl 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 MeasurementReport MeasurementReport 把UE的测量结果上报给UTRAN Direction UE UTRAN WCDMA同频软切换信令 MeasurementReport MeasurementReport 把UE的测量结果上报给UTRAN Direction UE UTRAN WCDMA同频软切换信令 ActiveSetUpdate ActiveSetUpdate 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 ActiveSetUpdateCompleteActiveSetUpdataFailure ActiveSetUpdateComplete 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 PCHCell DCHUE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 ActiveSet 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CellDCH Cell FACHUE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 PCHUE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 CellFACH CellPCH UTRAN准确的知道UE所位