WCDMA无线基础理论实用教案

1、课程目标l学习完本课程(kchng)，您将能够了解： WCDMA无线基础理论 WCDMA网络的关键技术和在河南的运用(ynyng) WCDMA网络的设备类型和在河南的运用(ynyng)第1页/共72页第一页，共73页。课程内容第一章：WCDMA无线基础理论第二章：WCDMA网络关键技术第三章：河南(h nn)WCDMA网络设备类型第2页/共72页第二页，共73页。第一章：WCDMA无线基础理论 内容(nirng)介绍WCDMA系统结构介绍WCDMA网络结构及网元接口介绍WCDMA多址方式介绍WCDMA衰耗及衰落的分类和含义WCDMA基本(jbn)语音处理流程第3页/共72页第三页，共73页。W

2、CDMA系统结构介绍(jisho)UuluUSIMMECuNode BNode BNode BNode BRNCRNClublurMSC/VLRGMSCSGSNGGSNHLRPLMN PSTN ISDN,etcINTERNETExternal NetworksCNUTRANUE第4页/共72页第四页，共73页。WCDMA接入网介绍(jisho)lUE（User Equipment）l UE是用户终端设备，它通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动(ydng)多媒体、Internet应用。具体包含两个部分：lME（The Mobi

3、le Equipment），提供应用和服务lUSIM（The UMTS Subscriber Module），提供用户身份识别第5页/共72页第五页，共73页。WCDMA接入网介绍(jisho)lNode BlNode B是WCDMA系统的基站（即无线收发信机），通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括(boku)基带信号和射频信号的相互转换等功能。第6页/共72页第六页，共73页。WCDMA接入网介绍(jisho)l RNC（Radio Network Controller）l RNC是无线网络控制器

4、，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。具体(jt)如下：l 执行系统信息广播与系统接入控制功能；l 切换和RNC迁移等移动性管理功能；l 宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能。第7页/共72页第七页，共73页。WCDMA系统(xtng)接口lWCDMA（无线接入系统）包含(bohn)的主要接口有：lUE与USIM卡间的Cu接口lUE与NODB间的Uu接口lNODB与RNC间的Iub接口lRNC与RNC间的Iur接口lRNC与MGW间的Iu-CS接口lRNC与SGSN间的Iu-PS接口第8页/共72页第八页，共73页。WCDMA系统(xtng)

5、接口uCu 接口 ：uCu接口是USIM卡和ME之间的电气接口，Cu接口采用标准接口uUu接口：uUu接口是WCDMA的无线接口。UE通过Uu接口接入到UMTS系统的固定网络部分(b fen)，可以说Uu接口是UMTS系统中最重要的开放接口。第9页/共72页第九页，共73页。WCDMA系统(xtng)接口续uIub接口：uIub接口是连接Node B与RNC的接口，Iub接口也是一个开放的标准接口。 这也使通过Iub接口相连接的RNC与Node B可以分别由不同(b tn)的设备制造商提供。uIur接口：uIur接口是连接RNC之间的接口，Iur接口是UMTS系统特有的接口，用于对RAN中移动

6、台的移动管理。比如在不同(b tn)的RNC之间进行软切换时，移动台所有数据都是通过Iur接口从正在工作的RNC传到候选RNC。Iur是开放的标准接口。第10页/共72页第十页，共73页。WCDMA系统(xtng)接口续uIu接口(ji ku)：uIu接口(ji ku)是连接UTRAN和CN的接口(ji ku)。类似于GSM系统的A接口(ji ku)和Gb接口(ji ku)。Iu接口(ji ku)是一个开放的标准接口(ji ku)。这也使通过Iu接口(ji ku)相连接的UTRAN与CN可以分别由不同的设备制造商提供。 Iu接口(ji ku)可以分为电路域的Iu-CS接口(ji ku)和分组域

7、的Iu-PS接口(ji ku)。第11页/共72页第十一页，共73页。Node BRNCCNUERNCRANAPNBAPRNSAPRRCNBAP :Node B Application PartRANAP:Radio Access Network Appication PartRNSAP:Radio Network Subsystem Application PartRRC :Radio Resource ControlWCDMA网络结构及网元接口(ji ku)介绍第12页/共72页第十二页，共73页。多址技术(jsh)第13页/共72页第十三页，共73页。频率时间TDMA时间频率FDMA频率

8、时间码字CDMA传统(chuntng)多址技术码分多址技术(jsh)（直接扩频方式）多址技术(jsh)图示第14页/共72页第十四页，共73页。frequencytimeDSFHTH几种(j zhn)多址技术对比示意图第15页/共72页第十五页，共73页。 多用户共享同一频率(pnl)，频谱利用率大大提高； CDMA系统是自干扰系统系统内用户存在互相之间的干扰； CDMA系统的用户容量是软容量，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高；码分多址的特点(tdin)第16页/共72页第十六页，共73页。下行(xixng)衰耗第17页/共72页第十七页，共7

9、3页。上行(shngxng)衰耗第18页/共72页第十八页，共73页。距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落衰落(shuilu)的类型第19页/共72页第十九页，共73页。1、慢衰落 由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理改变变化缓慢，故称慢衰落。又称为阴影衰落。慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置/地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度2、快衰落 合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大 ，称为快衰落。深衰落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长。因其场强服从瑞利分布，又称为瑞利衰落，衰落的振幅、相位、角度随机。快衰落又可以细分

10、为以下2类：时间选择性衰落：用户的快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散，从而引起时间选择性衰落。空间选择性衰落：不同的地点，不同的传输路径(ljng)衰落特性不一样。频率选择性衰落：不同的频率衰落特性不一样，引起时延扩散，从而引起频率选择性衰落。衰落(shuilu)的含义第20页/共72页第二十页，共73页。窄带系统大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度宽带系统频率(pnl)选择性衰落第21页/共72页第二十一页，共73页。问题(wnt)现网为了减小衰落对通讯(tngxn)的影响，我们采取了什么办法？第22页/共72页第二十二页，共

11、73页。信源编码(bin m)信道编码扩频调制(tiozh)信源译码信道(xn do)译码解扩解调无线信道CDMA语音处理基本流程第23页/共72页第二十三页，共73页。宽 带 调 制载 波 产 生码 字 产 生数 据数据宽带调制载波产生码字同步/跟踪码字产生解扩DSCDMA信号(xnho)发射/接收机简单的CDMA发射(fsh)接收机框图第24页/共72页第二十四页，共73页。课程内容第一章：WCDMA无线基础理论第二章：WCDMA网络(wnglu)关键技术第三章：河南WCDMA网络(wnglu)设备类型第25页/共72页第二十五页，共73页。第二章： WCDMA网络关键技术 内容(nirn

12、g)介绍WCDMA切换(qi hun)技术WCDMA分集技术WCDMA RAKE接收技术WCDMA功控技术第26页/共72页第二十六页，共73页。即将离开当前使用小区的信号覆盖区时为UE提供连续的无中断的通信服务，服务小区变更的基本目标覆盖当前区域小区负载不平衡时资源共享与当前使用小区业务特性不符时根据(gnj)速度分层、业务分层(例HSDPA)，以高效率地使用资源服务小区(xio q)变化的原因第27页/共72页第二十七页，共73页。服务小区(xio q)变更的方法CELL_DCH状态下小区(xio q)的变更切换直接重试 (Directed Retry)由RNC发起IDLE、CELL_FA

13、CH、CELL_PCH、URA_PCH状态下驻留小区(xio q)的变更小区(xio q)选择重选（又称前向切换）由UE发起的第28页/共72页第二十八页，共73页。切换(qi hun)分类按系统变化分类按信令过程分类按切换前后频率分类说明同系统同系统软切换软切换同频同频低速业务（例低速业务（例 AMR）硬切换硬切换高速业务（如高速业务（如PS384K）无无Iur接口接口异频异频覆盖或业务平衡目的（例如：在不同负载的载覆盖或业务平衡目的（例如：在不同负载的载频间切换，切换到支持频间切换，切换到支持HSDPA业务的载频，业务的载频，WCDMA向向GSM系统切换）系统切换）异系统异系统第29页/共

14、72页第二十九页，共73页。软硬切换特点(tdin)对比对比项目软切换（更软切换）硬切换激活集中无线链路数多条多条一条一条是否有切换中断无无有有切换前后小区的频率同频小区之间同频小区之间同频，异频同频，异频或异系统小区间或异系统小区间切换增益最大比合并或选择合并，可以减少衰落最大比合并或选择合并，可以减少衰落的影响。并降低的影响。并降低UEUE发射功率。发射功率。无无缺点占用更多系统资源，软切换小区功率不占用更多系统资源，软切换小区功率不平衡时产生问题。平衡时产生问题。掉话比例相对较高掉话比例相对较高第30页/共72页第三十页，共73页。软切换先连接(linji)，再断开RNCNodeB1No

15、deB2第31页/共72页第三十一页，共73页。更软切换(qi hun)可看做软切换(qi hun)的特例Cell B第32页/共72页第三十二页，共73页。硬切换(qi hun)先断开，再连接RNCNodeB1NodeB2第33页/共72页第三十三页，共73页。测量(cling)模型层一的测量时间是200ms，滤波方法由厂家决定层三滤波系数(xsh)可以配置，对信号进行平符合上报条件时进行上报Layer 1filteringLayer 3filteringEvaluationof reportingcriteriaADBCCparametersparameters第34页/共72页第三十四页

16、，共73页。是通过自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不相关） 多径信号来实现的相对投资低廉克服小尺度衰落（由移动台附近物体的复杂反射引起），可 以采用双天线接收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），可以选择一个(y )所发信号不在阴影区的基站位置选择发射分集分集技术(jsh)第35页/共72页第三十五页，共73页。空间分集空间发射分集空间接收分集极化分集：利用水平分量和垂直(chuzh)分量的不相关性频率分集：宽带信号时间分集：以超过信道相干时间的时间间隔重复发射信号，RAKE接收机，认为：一个码片时间信道的相关时间分集技术(jsh)第36页/共72页第三

17、十六页，共73页。最大比合并在接收端由N个分集支路，经过相位调整(tiozhng)后，按照适当的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测等增益合并在接收端由N个分集支路，经过相位调整(tiozhng)后，按照相等的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测选择性合并在N个分集支路中选择具有最大信噪比的支路作为输出分集接收合并(hbng)技术第37页/共72页第三十七页，共73页。前向链路容量是当前CDMA蜂窝系统容量的瓶颈(pn jn)，WCDMA标准在发射分集上的应用上进行了深入的研究，提出了新的发射分集方案，提高前向链路容量；开环发射分集基于时空块编码的发射天线分集（STTD）SCH上的时间

18、切换传输分集（TSTD）闭环发射分集，FBI 域WCDMA的发射(fsh)分集第38页/共72页第三十八页，共73页。Rake接收机在多径传播的信号中每一个路径上均包含有可以利用的信息，是否可以通过(tnggu)合并每一个路径上的可利用信息来增加接受信号的质量哪？在WCDMA中rake接收机就是这样一种设备，它通过(tnggu)多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并在一起，从而增强接受信号的质量第39页/共72页第三十九页，共73页。QI合 并 相 加I延 迟 估 计相 位旋 转信 道估 计延 迟均 衡IQ第 一 径第 二 径第 三 径基 带 输入 信 号时 间 量 （ 径 位

19、置 ）的相 关 器带 D L L本 地扩 频 码Rake接收机第40页/共72页第四十页，共73页。功率控制(kngzh)远近效应 CDMA是一个自干扰系统，如果没有(mi yu)功控机制容易导致 “远近效应”信号被离基站近的UE的信号“淹没”，无法通信一个UE就能阻塞整个小区第41页/共72页第四十一页，共73页。功控的好处(ho chu) 功率控制的好处： 克服“远近效应” 调整发射功率，保持上下行链路的通信质量 克服阴影衰落和快衰落 降低网络干扰，提高系统质量和容量 总之 CDMA系统中功率控制的目标就是(jish)在保证用户通 信质量的条件下，使用户的发射功率尽量小。 第42页/共72

20、页第四十二页，共73页。功控的分类(fn li) 分类(fn li)： 内环功率控制 开环功率控制 闭环功率控制 外环功率控制第43页/共72页第四十三页，共73页。开环功率(gngl)控制第44页/共72页第四十四页，共73页。上行(shngxng)内环功控内环功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量(nngling)相等NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz每一个UE都有一个自己的控制(kngzh)环路第45页/共72页第四十五页，共73页。下行(xixng)内环功控NodeB设置SIRtar发TPC测量SIR并比较内环1500Hz

21、第46页/共72页第四十六页，共73页。上行外环功率(gngl)控制NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar可以得到BLER稳定的业务数据测量传输信道上的BLER外环RNC测量接收数据BLER并比较设置BLERtar10-100Hz第47页/共72页第四十七页，共73页。下行(xixng)功率控制下行(xixng)下行(xixng)内环和外环功率控制NodeB设置SIRtar发TPC测量SIR并比较测量BLER并比较外环内环UE物理层UE层3下行内环和外环功率控制第48页/共72页第四十八页，共73页。课程内容第一章：WCDMA无线基础理论第二章：WCDMA网络关键

22、技术第三章：河南(h nn)WCDMA网络设备类型第49页/共72页第四十九页，共73页。河南WCDMA设备(shbi)介绍河南联通WCDMA RNS设备主要包含中兴、华为两家。其中华为设备主要分布(fnb)在郑州，其它地市的WCDMA设备均是中兴设备第50页/共72页第五十页，共73页。中兴WCDMA设备(shbi)介绍中兴(zhngxng)RNC介绍中兴(zhngxng)NODB介绍第51页/共72页第五十一页，共73页。RNC 的模块(m kui)设计第52页/共72页第五十二页，共73页。RNC 的模块(m kui)单板分布接入单元(RAU)交换单元(RSU)处理单元(RPU)操作维护

23、单元(ROMU)第53页/共72页第五十三页，共73页。RNC 的工作原理(yunl)-CS业务数据流第54页/共72页第五十四页，共73页。RNC 的工作原理(yunl)-PS业务数据流第55页/共72页第五十五页，共73页。中兴WCDMA设备(shbi)介绍中兴(zhngxng)RNC介绍中兴(zhngxng)NODB介绍第56页/共72页第五十六页，共73页。Size: 950600450 (mm)Weight: 满配小于150kg基带层配电(pi din)插箱风扇(fngshn)插箱走线槽射频(sh pn)层导风插箱ZXSDR BS8800第57页/共72页第五十七页，共73页。系统架

24、构采用基带与射频分离的架构，射频单元置于本地(bnd)机柜内，基带单元采用全IP架构的硬件平台，内部提供IP交换。演进能力使用SDR的技术，硬件上能够向LTE演进，和将来的LTE共享硬件平台 。容量和配置：机柜最大支持24载扇。组网能力：可提供Iub口的E1/T1、GE/FE的光接口/电接口。支持星型、链型组网方式。 可以适合不同应用场景下的混合组网要求。支持多种时钟同步方式：基于GPS的无线接口的时钟同步 外部BITS同步时钟输入 Iub口E1/T1同步的上级时钟 ZXSDR BS8800系统(xtng)特点第58页/共72页第五十八页，共73页。ZXSDR BS8800配电(pi din)

25、插箱第59页/共72页第五十九页，共73页。风扇(fngshn)插箱 风扇插箱的功能：完成对整机的散热处理(chl)。实现对风状态的检测、监控与上报 第60页/共72页第六十页，共73页。 编号标签接口接口类型/连接器1.Power电源接口-2.AISG AISG设备接口8芯航空插座（IEC 60130-9-ED）3.Mon外部设备接口DB15插座4.TEST 测试接口-5.DBG 调试网口RJ45插座6.TX1 RX1 BBU与RRU的接口/RRU级联接口 LC型光接口（IEC 874），支持CPRI V2.0标准。 扩展后支持2.5Gbps TX2 RX2BBU与RRU的接口/RRU级联接

26、口 LC型光接口（IEC 874），支持CPRI V2.0标准。 扩展后支持 2.5Gbps7.RXout频点扩展接口SMA-KY（IEC169-15） RXin 频点扩展接口SMA-KY（IEC169-15）8.ANT2 接收分集射频(sh pn)线接口 50 欧姆DIN型连接器 ANT1 发射/接收主集射频(sh pn)线接口 50 欧姆DIN型连接器RSU40U216面板(min bn)图第61页/共72页第六十一页，共73页。RSU40U216主要(zhyo)功能 RSU40U216子系统在Uu接口完成UE的接入和无线链路传输功能 主要包括：射 频 处 理 测量及其上报 调 制 解 调

27、 载波(zib)功率控制 接 收 分 集 校正以及同步RSU40U216子系统在与BBU连接的光接口上主要(zhyo)功能有：IQ数据传输 上报测量信息射频功能配置 时 钟 同 步第62页/共72页第六十二页，共73页。基带层1、FS 2、PM 3、CC 4、SA 5、BPC 6、FA第63页/共72页第六十三页，共73页。CC控制(kngzh)时钟板 CC（控制与时钟模块）提供以下(yxi)功能：提供GPS系统时钟和射频基准时钟；Iub接口功能；以太网交换功能，提供信令流和媒体流交换平面；机框管理 ；第64页/共72页第六十四页，共73页。BPC板面板(min bn)图灯名灯名颜色颜色含义含义说明说明HSHS蓝蓝插拔指示灯插拔指示灯亮：表示单板可拔出亮：表示单板可拔出闪：表示单板在激活或闪：表示单板在激活或 者去激活者去激活 的过程中的过程中灭：表示单板不可拔出灭：表示单板不可拔出RUNRUN绿绿运行指示灯运行指示灯常亮：单板处于复位状态；常亮：单板处于复位状态；1Hz1Hz 闪闪 烁烁 ：单板正常运行；：单板正常运行