WCDMA网规网优基础培训报告.ppt

WCDMA网规网优基础培训,内容提要,5.WCDMA的无线资源管理,1.WCDMA概述,3.WCDMA无线接口,2.WCDMA关键技术,4.移动性管理,6.三种3G技术的比较,3G为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案,移动通信发展概况,WCDMA(WidebandCodeDivisionMultiAccess)宽带码分多址；信号带宽5MHz，码片速率3.84Mcps核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性。逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。可变比特速率。（可变扩频因子）；提供高速的数据速率，采用HSDPA将下行速率提高到21Mbps，HSUPA将上行速率提高到5.8Mbps；,采用异步方式，无需GPS精确定；,支持上、下行不对称的业务，如视频点播和网页浏览，下行业务远大于上行业务。,更高的频谱利用率，频率复用度为1。,1500Hz的快速功率控制，更好地克服快衰落的影响。,WCDMA的技术特点,主要工作频段：UL19201980MHz（UE发，NodeB收）DL21102170MHz（NodeB发，UE收）WCDMA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联通现网工作频率：UL19401955MHzDL21302145MHz,WCDMA能够使用的频段,WCDMA的主要参数,WCDMA网络结构,NodeB基站结构,RNC基站控制器模块化结构,主要板件单元：1.OMU：运行维护单元OMU主要负责无线网络配置和恢复。OMU监视网络的状态，并在必要的时候闭锁故障单元。OMU单元包含基础的系统维护功能，并担当RNC和网元管理单元之间的接口。2.OMS：运行维护服务器OMS负责RNC网元管理功能，为上层网络管理功能和本地用户提供接口。3.SFU：交换结构单元ATM交换结构单元(SFU)提供ATM信元交换功能。4.MXU：多路复用器多路复用器(MXU)将业务从从属单元复用到ATM交换结构。5.RSMU：资源和交换管理单元资源和交换管理单元执行RNC的中央资源管理任务，例如连接控制，ATM电路查询和与DSP相关的资源管理任务。6.ICSU：接口控制和信令单元7.NPS1P：提供与其他网元的接口（Nodeb，MSC）8.NPGEP：提供GigabitEthernet外部接口，以及执行物理层和IP层的功能9.DMCU：数据和宏分集合并单元执行与RNC有关的用户和控制面功能10.TBU：负责硬件管理系统中的网元同步，时钟信号分发和硬件消息传输功能,图1UMTS网络单元构成示意图,UMTS系统结构,内容提要,5.WCDMA的无线资源管理,1.WCDMA概述,3.WCDMA无线接口,2.WCDMA关键技术,4.移动性管理,6.三种3G技术的比较,通信系统中有三种多址接入技术：频分多址Fre时分多址Fre+Ts码分多址Fre+Code,多址接入,W-CDMA:FDDorTDD,双工技术,WCDMA的主要业务分类,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,会话类型,基本特点：对时延要求最高，具有很强的实时性，要求实时会话总是发生在对等的终端用户之间，业务量对称或者基本对称。要求的最大时延需满足人主观对音频、视频的感觉（主观测量大约需小于400ms）。,典型应用：语音业务、可视电话、视频会议。,数据流类型,基本特点：数据流类型业务是非常不对称的，故它对时延要求比会话类型低，允许有较大的时延，但可以通过流式多媒体技术把数据转换成一个稳定均匀而连续的流来处理，对于较大时延引起的抖动，可以通过缓存来平滑，最终需保持业务流中各信息实体的时间关系。,典型应用：视频点播。,WCDMA的主要业务分类,互动类型,基本特点：对时延的要求更低，采取终端用户请求响应模式，要求较低的误码率。,典型应用：网页浏览、网络游戏。,后台类型,基本特点：数据流类型对时延要求最低，允许有很大的时延，接收端并不期待数据在短时间内到来，对发送的时间也不太敏感。发送的内容不需透明传送，但必须无差错接收。,典型应用：E-mail、短消息、彩信、电子明信片、下载服务。,WCDMA的主要业务分类,信源编码,信道编码,扩频,调制,信源译码,信道译码,解扩,解调,无线信道,如AMR编码,Bit,Symbol,Chip,加扰,5M带宽,加差错保护，如加CRC校验,WCDMA系统的基本框图,交织,NRZ编码,DS-CDMA,直接扩频的意义,直接扩频,接收端,DS-CDMA,直接扩频,物理信道=频率+码字（+相位）=频率+扩频码+扰码（+相位）,信道化码(OVSFcodes):,扰码(Scramblingcodes):,码字,上行：区分同一RNC下的不同的用户；下行：区分不同的小区；,上行：在同一UE进行多码道传输时，区分不同的物理信道；下行：区分同一小区下的不同物理信道；,信道化码-OVSF,SF=1,SF=2,SF=4,SF=8to512,码树,Highdatarates:lowSFLowdatarates:highSF,扩频码与业务速率的映射；扩频增益、处理增益的关系,扩频码特点：非连续性；2的k次方；SF本身代表其长度；SF代表本身可用SF码的个数；,码字越短，轻微不同步下正交性越差！,码字正交性,信道化码的分配,码字正交性，父子关系；,码字分配原则：尽量保留扩频因子小的码字以提高利用率；尽量上、尽量右；,4512,4256,信道化码的上下行分配：动态、静态,信道化码分配举例,C1,0,C2,0,C2,1,C4,0,C4,1,C4,2,C4,3,C8,0,C8,1,C8,2,C8,3,C8,4,C8,5,C8,6,C8,7,我要SF4,我要SF4,码字受限,扰码PN序列,PN序列属性,极好的自相关性和自身不移位序列100%相关和自身移位序列不相关或者相关性很小极好的互相关性和其他扰码相关性很小,上行扰码,共有224个长38,400chips的长扰码,225-1chip长序列,上行扰码分配,下行扰码,8192个扰码,512组（1个主扰码+15个辅扰码）,512个主扰码分为64组,大概有262,143(2181)个不同的下行扰码规范从中选取8192个扰码来应用,8192,.,Cell#1,Cell#512,.,主扰码,辅扰码#1,辅扰码#2,辅扰码#15,下行扰码分配,Rake接收机可以将多径环境下产生的多路信号进行合并，有效地克服多径干扰，提高了接收性能。它有多个fingers，每个对应一条多径信号。先将接收到的信号用经过时间对齐的码解扩，然后将每路信号按照相等的增益或者最大比合并的方式进行合并。,RAKE接收机,技术的选用是围绕要克服的问题来进行的,WCDMA多址接入方式纠错编码技术交织技术复用技术扩频技术分集技术,高速率、大容量无线传播中的干扰深衰落多媒体业务抗干扰提高系统容量,内容提要,5.WCDMA的无线资源管理,1.WCDMA概述,3.WCDMA无线接口,2.WCDMA关键技术,4.移动性管理,6.三种3G技术的比较,物理信道,物理信道的定义：特定的载频(CarrierFrequency)+扰码(ScramblingCode)+信道化码(ChannelizationCode)（相位）,UTRAFDD无线接口协议结构,无线接口信道分类,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,逻辑信道分类,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）,传输信道分类,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,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,上行物理信道,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,下行物理信道,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,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,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,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,HSDPA物理信道的功能HS-PDSCH（HSDPA物理下行共享信道）：用于承载用户的业务数据，单码道最大数据速率为960KbpsHS-SCCH（HSDPA共享控制信道）：用于承载HS-PDSCH信道的控制信令HS-DPCCH（HSDPA专用物理控制信道）：用于信令传输和功率控制HSDPA最大数据速率：960Kbps15码道14.4Mbps,呼叫总体流程,开机呼叫过程,1、开机：小区搜索选择驻留频点同步（1）时隙同步：解已知的P-SCH，获得时隙同步；（2）帧同步：依次解各个时隙的S-SCH，查表获得主扰码组号，并获得帧同步；（3）解主扰码：已知CPICH的固定内容，及其使用信道化码Cch256,0依次使用主扰码组内各扰码去相关接收到的CPICH信号，找到主扰码。,2、获得系统信息：前面步骤已经获得了主扰码。解P-CCPCH：已知的P-CCPCH使用固定的信道化码Cch256,1，此时可以解出其承载的消息内容，从而获得当前的PLMN号、邻小区的扰码、广播的其它信道的扩频码；此时可能进行小区重选，选择驻留最强的小区；进入待机状态,3、用户被叫：网络寻呼用户网络侧发PICH，把要呼叫用户所对应的PIi位置1a、当手机在指定监听到它对应的PIi位被置1，手机就在3个无线时隙以后主动接收S-CCPCH（信道化码网络侧定义，P-CCPCH告知），获得寻呼信息。b、当UE发现对应的PIi位未被置1，手机不接收S-CCPCH，处于休眠状态，节省电池。,4、用户主叫：接入过程（1）手机随机选择1个16bit的Signature（16阶OVSF码）进行256次重复，构成Preamble，以估计的初始功率发送UTRAN，并设置好最大重传次数。（2）UE在对应的下行时隙检测捕获指示AI，如果没有检测到与选择的Signature相对于的捕获指示，进行开环功控（重传次数不大于最大重传次数，如果大于则接入失败）（3）当NodeB捕获到手机发送的Preamble，AICH用与前导中相同的特征标记序列给以回应，并把UE对应的AI置1。,开机呼叫过程,5、主被叫接通，开始通话。a、如果只有少量的数据，可以在PRACH（上行）、S-CCPCH（下行）信道上直接承载。b、如果有大量的数据需要传输，则开始建立专用物理信道。上行：DPCCH、DPDCH下行：DPCH（DPCCH的信息为和DPDCH的数据时分复用到专用物理信道。,（4）如果UE检测到的与选择的Signature标识相关的AI为肯定值，则在AICH对应上次前缀发射后3或4个上行接入时隙发射RRC连接建立请求消息。（如果UE检测到的与选择的Signature标识相关的AI为否定值，则退出物理层随机接入过程）。,（5）物理层随机接入过程。系统接收到UE的RRC连接建立请求消息后，建立RRC连接，并通过S-CCPCH（FACH）告诉UE，RRC连接已经建立。,开机呼叫过程,内容提要,5.WCDMA的无线资源管理,1.WCDMA概述,3.WCDMA无线接口,2.WCDMA关键技术,6.三种3G技术的比较,4.移动性管理,UE存在着两个基本的运行模式：空闲模式和连接模式。,第一种空闲模式,第二种空闲模式,空闲模式：UE与UTRAN之间不存在RRC连接。,判别UE处于空闲模式或是连接模式的标准：UE与UTRAN之间是否存在RRC连接。,当前位置没有UMTS小区，UE无法附着到UMTS网络，其驻留在GSM/GPRS小区。,有UMTS小区，UE已经完成网络的附着，RRC连接已经拆除，网络此时知道UE所处的位置区。,UE的状态,CELL_DCH状态,连接模式：UE与UTRAN之间存在RRC连接。,在上行和下行给UE分配了一个专用物理信道；根据UE当前的激活集可以知道UE所在的小区；,CELL_FACH状态,UE连续监听一个下行FACH信道；为UE分配一个上行公共信道或上行共享传输信道(例如RACH)；UE的位置在小区级为UTRAN所知,即UE最近一次小区更新时报告的小区；,UE的状态,CELL_PCH状态,没有为UE分配专用信道，不能有任何上行的活动。UE使用非连续接收(DRX)技术,在特定的寻呼时刻监听PCH传输信道信息。UE的位置在小区级为UTRAN所知,即UE在CELL_FACH状态时最近一次小区更新时所报告的小区。,URA_PCH状态,没有为UE分配专用信道，不能有任何上行的活动。UE使用非连续接收(DRX)技术,在特定的寻呼时刻监听PCH传输信道信息。UE的位置在URA级为UTRAN所知,即UE在CELL_FACH状态时最近一次URA更新时所报告的URA。,UE的状态,图中给出了连接模式下主要的RRC业务状态相互之间的转换关系。,RRC连接建立,分配了专用物理信道,没有分配专用资源，使用公共传输信道,SRNC知道UE所处小区位置，只能通过寻呼信道与UE联系,SRNC只知道UE所处UTRAN注册区(URA),RRC连接释放,不同状态时的寻呼类型分类？,RRC层的业务状态,内容提要,5.WCDMA的无线资源管理,1.WCDMA概述,3.WCDMA无线接口,2.WCDMA关键技术,6.三种3G技术的比较,4.移动性管理,1、码资源管理(前面章节已经介绍）2、切换控制3、功率控制4、拥塞控制接入控制分组调度负载控制,在第二代的GSM系统中，通过较好的网络规划，重点是频率规划来达到服务质量的控制，而在第三代的WCDMA系统中则采用较优的无线资源管理算法来控制网络的服务质量。,WCDMA的无线资源管理具体分为以面几项：,概述,切换“三步曲”,测量测量控制测量的执行与结果的处理测量报告主要由UE完成判决以测量为基础资源申请与分配主要由网络端完成（RNCRRM执行信令过程支持失败回退测量控制更新,在UMTS中的切换分为：,硬切换不同系统间的硬切换不同频点间硬切换不同RNC无Iur接口的硬切换,软切换发生在同一NodeB下的更软切换同一RNC不同NodeB下的软切换不同RNC存在Iur接口的软切换,切换的分类,实现方法：压缩模式。发送和接收会有短暂的几个毫秒的间断，在这个时间间隙内进行对其他频率的测量。,PDCP方式（分组数据汇聚协议，仅对数据业务采用）：高层压缩数据，形成传输间隙。（协议可选）,降低扩频因子（SF/2）。,打孔。,OneFrame(10ms),Transmissiongap(3to10timeslots),Measurementsonotherfrequency,WCDMA的硬切换,软切换：切换时同时保持2条以上无线链接的切换。,发生在同一NodeB，不同cell间的更软切换（IntraBTS）发生在同一RNC，不同NodeB间的软切换（InterBTS）发生在不同RNC间的软切换（InterRNC）,WCDMA的软切换,SRNC：ServingRNC，对于某一个UE来说，其与CN之间的连接中，直接与CN相连，并对UE的所有资源进行控制的RNC叫该UE的SRNC。DRNC：DriftRNC，UE与CN之间的连接中，与CN没有连接，仅为UE提供资源的RNC,软切换相关概念,处于连接状态的UE必须而且只能有一个SRNC，可以有0个或者多个DRNC。,激活集:activeset,是指在软切换过程中与终端保持有效连接的小区的集合。激活集中的小区都可以对终端进行功率控制，并与终端进行数据传输。相邻集:Monitorset,是指cell0,即主小区的邻区并且排序检测集:Detectiveset,是指不包含在邻区被检测到的小区乒乓切换：由于参数设置不合理，导频离开激活集又进入激活集的现象称为“乒乓切换”,软切换相关概念,WCDMA软切换算法通用机制,假设最大激活集为2，手机正在与小区1相连,激活集（ActiveSet）监视集（MonitoredSet）检测集（DetectedSet）,WCDMA的软切换算法,软切换的优点：,软切换的弊端：,（1）软切换要占用额外的RakeReceiver、RNC资源以及Iub、Iur接口资源，这个对于容量受限的系统是很不利的。（2）下行会使基站产生附加的功率发射，从而减小了下行的系统容量，增大了干扰；同时在下行链路中也会占用更多的信道化码资源。,在设计当中要充分考虑到软切换的利弊作用，在基站和参数设置上要额外注意，把软切换额外开销控制在3040之间，这样才能既充分利用了软切换带来的增益，又不至于额外消耗过多的网络资源，从而使网络性能达到较优的平衡。,（1）在上行链路，由于宏分集接收作用软切换会产生约23dB的软切换增益，有利于提高上行容量；（2）在下行链路，通过不同基站或不同扇区的天线进行空间发射分集，会产生正交性更好的链路信号，从而在下行链路上也会产生一定的宏分集增益。（3）提供不失去链接的无缝切换，使切换中质量得到更好的保证。,软切换的意义,功率控制的目的：减小干扰克服衰落,WCDMA系统中主要有2种功控方式：开环功控闭环功控,功率控制,NodeB,UE2,UE1,高功率,低功率,UE,RNC,NodeB,开环功率控制（无反馈）,闭环功率控制（有反馈）,UE,NodeB,外环(调节SIRtarget),内环,功率控制功控分类,为什么需要外环功控？,开环功率控制用于确定UE的初始发射功率,1）UE开始以较低的功率PINI发送16bit签名序列Preamble（在2个无线时隙中重复256次发送）给NodeB，等待NodeB回应确认消息AI；PINI=A常数/(Ec/No)_CPICH2)如果经过周期时间T（一般68无线时隙），UE仍然没有接收到NodeB的回应信号AI（在AICH信道上传输），则UE提高发射功率delta，以PINIdelta的功率随机选择一个Preamble序列发送给NodeB；n）直到UE接收到NodeB回应确认消息AI。于是UE以此时的功率P来发送随机接入信道的Message部分。,开环功控与闭环功控的区分点：是否建立RRC连接,开环功率控制,通信建立后，使用闭环功率控制,内环功控：是1500Hz的快速功率控制。通过对接收的信干比SIR与SIR_target比较，来确定功率控制比特的信息。当SIRSIR_target，执行TPC_up命令，提高发射功率，每次提高功率的步进长度可以设为0.5，1，1.5，2dB，具体在参数中事先定义；反之则执行TPC_down命令，降低发射功率。由于快速功率控制的存在，可以带来一定的功率控制增益。,上行闭环功控,闭环功率控制-内环,下行功控过程是移动台控制基站发射功率。对于下行链路的功率控制主要是用来减少对邻小区的干扰。,外环功控：频率是10100Hz。通过对接收到的BLER(误块率)与要求的BLER_target比较，调整闭环功率控制所需的SIR_target。外环功率控制通常需采用变步长的方法，以提高调节载干比的速度。具体外环功率控制的一般算法流程见下图：,闭环功率控制-外环,下行功控：移动台控制基站发射功率。对于下行链路的功率控制主要是用来减少基站对邻小区的干扰。内外环功控由移动台的不同模块控制。,上行功控：基站控制移动台发射功率。上行功控主要是为了减小当前手机对其他手机的干扰。内环由基站控制，外环由RNC控制。,上下行功率控制,WCDMA是一个干扰受限系统，随着系统负载的增加，会造成上行噪声的增加、下行基站发射功率的提