任务12WCDMA系统组网

1、【任务引入】GSM GPRS WCDMA2G2.5G3GWCDMA是第三代移动通信系统的三大主流标准之一，它是在2G的GSM以及的GPRS系统的根底上开展而来的，它的组网也是继承了GSM/GPRS网络，并在此根底上进展了硬件和软件的改进，从而提高了上下行数据传输速率。2【任务目标】知识目标：熟悉3G的网络构造和主要标准了解WCDMA的演进熟悉WCDMA的通信模型掌握WCDMA的系统组网能力目标 ：能熟练绘制3G系统构造框图能熟练绘制WCDMA的通信模型能熟练绘制WCDMA系统构造图素养目标：培养学生团队协作精神培养学生自学能力3【知识准备】1.2.1 3G系统1.2.2 WCDMA标准的演进1

2、.2.3 WCDMA通信模型1.2.4 WCDMA系统组网41.2.1 3G系统1. IMT-20003G即第三代移动通信系统，由国际电信联盟ITU提出并组织研究，刚提出时被命名为FPLMTS，后更名为IMT-2000。FPLMTS：Futuristic Public Land Mobile Telecommunication System，未来公共陆地移动通信系统IMT-2000：International Mobile Telecommunications 2000，国际移动通信200051.2.1 3G系统1. IMT-2000IMT-2000中的2000有三层含义：2000年左右开场使

3、用核心工作频段为2000MHz多媒体业务最高运行速率第一阶段为2000kbps61.2.1 3G系统1. IMT-2000IMT-2000系统的无线接口的根本要求全球范围高度的兼容性支持多媒体业务的能力特别是支持Internet业务高频谱效率高效劳质量低本钱以高保密性71.2.1 3G系统1. IMT-2000ITU愿意是希望把世界上所有的移动通信标准在2000年左右统一为全球统一的技术格式，然而由于各种经济和政治的原因，在2G到3G的演进过程中却分别朝着三个方向进展演进，最终形成了欧洲的WCDMA，美国的CDMA2000和中国的TD-SCDMA三个主流标准。81.2.1 3G系统2. 3G网

4、络构造UE：用户设备RAN：无线接入网CN：核心网91.2.1 3G系统2. 3G网络构造UEUser Equipment，用户设备主要包括了MT和UIMMT：Mobile Terminal，移动终端例如手机设备UIM：User Identify Module，用户识别模块俗称手机卡+101.2.1 3G系统2. 3G网络构造RANRadio Access Network，无线接入网用于将移动用户接入3G移动网络主要包括NodeB和RNCNodeB：3G基站RNCRadio Network Controller无线网络控制器主要用于控制基站一般一个RNC可控制多个NodeB111.2.1 3G

5、系统2. 3G网络构造CNCore Network，核心网用于数据交换、数据存储和数据处理包括交换局部、管理局部和数据库核心网分为电路交换域和分组交换域电路交换域用于实现话音交换CS：Circuit Switch分组交换域的用于实现数据交换PS：Packet Switch121.2.1 3G系统3. 3G主要标准WCDMATD-SCDMAcdma2000131.2.1 3G系统3. 3G主要标准WCDMA WCDMA系统的核心网基于GSM/GPRS网络，与GSM/GPRS兼容。空中接口采用WCDMA技术信号带宽5MHz上下行采用QPSK调制141.2.1 3G系统3. 3G主要标准TD-SCD

6、MA 第一代和第二代移动通信系统，我国没有自己的标准，大局部市场都被国外产品占领。TD-SCDMA原标准研究方为西门子西门子同时研究TD-SCDMA和WCDMA，为了独立出WCDMA，西门子将其核心专利卖给了大唐电信原中国邮电部电信科学技术研究院。1998年6月，大唐电信向ITU提出了该标准，使TD-SCDMA成为3G无线传输技术的候选方案之一。2000年5月正式成为3G三大主流标准之一。151.2.1 3G系统3. 3G主要标准TD-SCDMATD-SCDMA核心网也是基于GSM/GPRS网络，与GSM/GPRS兼容。与WCDMA不同的是TD系统的空中接口采用TD-SCDMA技术。161.2

7、.1 3G系统3. 3G主要标准cdma2000cdma2000是由CDMAoneIS-95演进而来的，空中接口采用CDMA2000技术。cdma2000系统的一个载波带宽为cdma2000 1x：独立使用每个载波单载波cdma2000 3x：将3个载波捆绑使用多载波cdma2000 1x系统的下一个开展阶段为cdma2000 1xEVcdma2000 1xEV-DOData Onlycdma2000 1xEV-DVData and Voice具有更好的向后兼容性，能够与cdma2000 1x实现兼容。171.2.2 WCDMA标准的演进GSM GPRS EDGE WCDMAGSMGlobal

8、 System for Mobile Communications全球移动通信系统GPRSGeneral Packet Radio Service通用分组无线业务EDGEEnhanced Data Rate for GSM Evolution增强型数据速率GSM演进WCDMAWideband Code Division Multiple Access宽带码分多址181.2.2 WCDMA标准的演进GPRSGPRS是GSM向3G过渡的技术，被称为。GSM能提供的数据传输速率为，而GPRS能提供100kb/s以上的数据传输速率。GSM是一个电路交换网络，GPRS是在GSM电路交换网的根底上叠加的一

9、个分组交换网络。交换方式电路交换：适用于话音通信报文交换分组交换：适用于数据通信19GPRS GPRS是一个分组交换网络，只有当真正的发送数据时才占用无线信道，并且这个信道可供小区内所有的用户共享。GPRS非常适合有大量突发性发送和接收数据需求的业务。一方面，每个用户可以根据需要使用多个信道最多8个，另一方面，同一信道又可以由多个用户同时共享。GPRS理论上能提供的数据传输速率。 201.2.2 WCDMA标准的演进201.2.2 WCDMA标准的演进WCDMA标准的演进R99R4R5R6/R7/R8211.2.2 WCDMA标准的演进R992000年3月提出核心网CN保存了GSM的电路交换域

10、和GPRS的分组交换域接入网RAN引入了WCDMA技术RAN和CN之间的接口基于ATMAsynchronous Transfer Mode，异步传输模式221.2.2 WCDMA标准的演进R42001年3月提出保存了R99的无线接入网RAN核心网CN引入软交换概念控制和承载别离核心网电路交换域采用NGNNext Generation Network架构，以IP承载语音业务。231.2.2 WCDMA标准的演进R52002年3月提出的目标是构建全IP网络核心网CN增加了IP多媒体域、增强IP的QoS能力。接入网RAN增加HSDPA功能，单载波下载速率高达。HSDPA：High Speed Dow

11、nlink Packet Access，高速下行分组接入接入网开场向IP接入网方向开展，即接入网也采用IP分组交换。241.2.2 WCDMA标准的演进R6/R7/R8无线接入网RAN提出HSUPAHigh Speed Uplink Packet Access，高速上行分组接入系统开场进入LTELTE：Long Term Evolution，长期演进采用OFDM和MIMO技术OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用MIMO：Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出251.2.3 WCDMA通信

12、模型WCDMA移动终端和的通信模型261.2.3 WCDMA通信模型1. 信源编码和解码信源编码的目的是实现A/D转换模数转换，并且降低信源的冗余度，提高传输效率。常见的模数转换编码如PCM编码，包括抽样、量化、编码三个阶段。WCDMA采用AMR语音编码，是一种在较大数据传输速率范围内的编码方式。271.2.3 WCDMA通信模型2. 信道编码和信道解码由于无线信道的不理想，信号在信道中传输时不免会出现错误，称之为误码。信道编码其实是纠错编码，在需要发送的数据中参加一些冗余信息，使得接收端可以利用这些冗余信息通过信道解码纠正信号在传输中出现的误码。信道编码和解码只能够纠正离散误码。281.2.

13、3 WCDMA通信模型3. 交织和去交织在现实生活中信号在传输过程中经常会出现一长串的连续误码。为了解决这个问题，希望可以将连续误码转换成离散误码，这样就可以通过信道编码解码进展纠错了。因此信号发送端在信道编码之后参加交织，接收端在信道解码之前参加去交织。291.2.3 WCDMA通信模型3. 交织和去交织交织的两个步骤：数据分组和数据重排301.2.3 WCDMA通信模型4. 扩频和解扩扩频通信全称扩展频谱通信，最初是在20世纪40年代用于军事领域。扩频通信把原始信号的频谱展宽100倍以上之后再进展传输，频谱展宽后信号功率谱密度很低，甚至淹没在噪声中，导致信噪比很低。扩频通信的目的就是通过降

14、低信噪比实现抗干扰和保密通信。311.2.3 WCDMA通信模型4. 扩频和解扩香农公式： 其中C为信道容量，W为信道带宽，S/N为信号的信噪比。在C不变的情况下，如果增加信道带宽W，就可以降低对信噪比的要求。扩频通信就是通过扩展频谱来换取对信噪比要求的降低。321.2.3 WCDMA通信模型4. 扩频和解扩波形原理图331.2.3 WCDMA通信模型4. 扩频和解扩抗干扰原理图341.2.3 WCDMA通信模型5. 加扰和解扰加扰和解扰的过程与扩频和解扩的过程类似，是将信号与扰码进展相乘，但是目的不同。扰码在上行信道中用于区分不同用户，下行信道中用于区分小区。351.2.3 WCDMA通信模

15、型6. 调制和解调调制加扰之后的信号仍然是数字信号，不适于在无线信道中传输，因此需要将它们调制到高频模拟载波上。解调在接收端需要将在信道中传输的高频模拟信号转换成数字信号才能进展处理。361.2.3 WCDMA通信模型7. 射频发射和接收射频发射在发送端将调制之后的模拟信号转换成无线电磁波通过天线发送到空间中去射频接收在接收端通过天线接收到无线电磁波后将其转换成模拟电信号。371.2.4 WCDMA系统组网UMTS是采用WCDMA空中接口技术的3G系统，通常也把UMTS系统称为WCDMNA系统。UMTSUniversal Mobile Telecommunications System通用移动

16、通信系统381.2.4 WCDMA系统组网1. WCDMA系统构造391.2.4 WCDMA系统组网1. WCDMA系统构造(1) UEUser Equipment，用户设备主要包括了ME和USIMMEMobile Equipment，移动设备完成信号收发和信号处理功能USIMUMTS Subscriber Identity Module，UMTS用户识别模块主要提供用户身份识别的功能401.2.4 WCDMA系统组网1. WCDMA系统构造(2) UTRANUMTS Terrestrial Radio Access NetworkUMTS陆地无线接入网是WCDMA系统的无线接入网，主要包括N

17、odeB和RNC两个局部。411.2.4 WCDMA系统组网1. WCDMA系统构造(2) UTRANNodeB是WCDMA的基站，主要负责无线信号的传输。接收来自UE的无线信号，把它转换成有线信号发给RNC。把RNC提供的有线信号转换成无线信号发送给UE。相当于一个无线调制解调器，可实现无线信号和有线信号的相互转换。421.2.4 WCDMA系统组网1. WCDMA系统构造(2) UTRANRNCRadio Network Controller无线网络控制器主要用于控制NodeB，包括移动性管理、呼叫处理、链接收理和切换机制。一个RNC可以控制假设干个Node B431.2.4 WCDMA系

18、统组网1. WCDMA系统构造(2) UTRAN一个RNC以及它所控制的假设干NodeB就构成了一个RNS。RNS：Radio Network System，无线网络系统所有的RNS就组成了整个UTRAN接入网。441.2.4 WCDMA系统组网1. WCDMA系统构造(3) CNCore Network，核心网保存了GSM/GPRS的核心网构造。分为电路交换域CS域和分组交换域PS域两局部。在WCDMA核心网的电路域中实现了软交换，即控制和承载的别离。451.2.4 WCDMA系统组网1. WCDMA系统构造(3) CNMSC-ServerMobile Switching Center-Server移动交换中心效劳器核心网电路域的功能节点