WCDMA原理关键技术简介.ppt

1、1,夏习彬 BillB,自我介绍,2,WCDMA原理、关键技术简介及其发展趋势,UT斯达康(中国)有限公司3G市场拓展部 夏习彬,3,1、WHAT？ 2、WHY ？ WCDMA 3、HOW ？ 4、NGN,讨论目的：,4,商业、公司,需拟工作组,移动办公室,远程办公,信息方面,网上冲浪,智能搜索,在线翻译,位置信息服务,教育方面,虚拟学校,在线实验室,在线图书馆,在线培训,娱乐,在线点歌,在线游戏,VOD点播,虚拟观光,公共服务,公众投票,公众调查,通信类,可视电话,视频会议,语音,语音识别,彩信MMS,短信SMS,特殊服务,紧急呼叫,远程诊所,金融服务,在线支付,电

2、话银行,遥感、遥测,位置跟踪 (GPS),交通信息,导航,3G,应用业务,5,WCDMA宽带码分多址 （Wide Code Division Multiple Address） 是：一种 能提供多种类型、高质量的多媒体业务， 能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力， 与固定网络相兼容，并以小型便携式终端 在任何时候、任何地点进行任何种类通信 的通信系统。,什么是WCDMA,6,实现全球漫游：5W提供多种业务：语音、数据、视频、多媒体适应不同环境：静止、步行、高速足够的系统容量：多用户、并发业务,3G 的目标,7,3G 需要解决的关键问题: 高传输速率问题 静止状态：=2Mbps 步行状态： =3

3、84Kbps 车辆行驶状态： =144Kbps 传输速率能按需分配问题(QOS) 语音、数据、视频、多媒体 无线资源管理问题,8,主要原因： 1、WCDMA规模效应大，全球漫游能力强，在全球已发的 116张3G牌照中有114家选用WCDMA； 2、WCDMA系统使用了更为成熟的关键技术； 3、WCDMA的标准和产品在所有3G标准中更为成熟，向 下一代全IP网络平滑演进的路线明确。,为什么选择WCDMA,9,WCDMA扩频技术 RAKE接收技术 信道编码技术 WCDMA功控技术 WCDMA切换技术,WCDMA的关键技术,10,移动通信的多址接入技术回顾,FDMA是采用频分的多址技术.业务信道在不

4、同频段分配给不同的用户。,TDMA是采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间片段分配给不同的用户。,CDMA是采用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道。,11,扩频的目的,1、为移动通信业务提供更多的业务信道； 2、用不同的扩频码来区分不同的业务信道； 3、用不同的扩频增益来产生不同的带宽，为不同带宽的业务需求服务。,12,WCDMA扩频码,扩频码/信道化码的产生,码树是用来产生正交可变扩频码的工具；,Cch, SF, k : k(码号, 0=k=SF-1),SF（Spreading Factor）就是扩频因子，也叫扩频增益；,13,码序列正交概念,正

5、交相乘、累加的结果为0 以下两个序列正交 以下两个序列不正交 序列一： +1-1+1+1-1+1-1-1 +1-1+1-1-1+1-1-1 序列二： -1+1+1-1-1+1+1-1 +1+1-1+1-1-1+1-1 相乘： -1-1+1-1+1+1-1+1 +1-1-1-1+1-1-1+1 累加： =0 =-2 符合正交定义 不符合正交定义,14,WCDMA扩频技术的实现,要点： 1、扩频过程：先扩频码扩频，再加扰码； 2、比特速率 = 码片速率(3.84MHz)/ 扩频增益； 3、通过加入扰码，信号可以从不同的发送器(终端或机站)分离。,DATA,扩频码,码片速率3.84MHz,扰码,码片

6、速率3.84MHz,比特速率,15,WCDMA扩频技术 RAKE接收技术 信道编码技术 WCDMA功控技术 WCDMA切换技术,WCDMA成熟的关键技术,16,多径传播,时间离散,h(),无线传播环境,17,接收机,单径接收电路,单径接收电路,单径接收电路,搜索器,计算信号强度与时延,合 并,合并后的信号,t,t,s(t),s(t),Rake接收技术,18,RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高系统接收性能。,Rake接收技术功能,19,WCDMA扩频技术 RAKE接收技术 信道编码技术 WCDMA功控技术 WCDMA切换技术,WCDMA成熟的关键技术,20,编码目的： 使接收方能够检测和

7、纠正由于传输 媒介带来的信号误差。,21,WCDMA采用高性能的信道编码，提高系统性能。 WCDMA主要采用这两种编码方法： 卷积码：在WCDMA系统中主要用于低速率的话音信道和 控制信道； Turbo码：在WCDMA系统中主要用于分组业务数据的传送。,信道编码技术,22,信道编码技术比较,23,卷 积 码 译码简单，时延较短； 误码率较高（一般在10-3）； 适合实时业务，如话音和视频业务的传送。 TURBO 码 译码复杂，时延较长； 误码率低（可以达到106 ）； 适合对误码率敏感，而对时延不敏感的非实时分组业务 （如WWW，FTP，EMAIL等）。,信道编码技术,24,WCDMA扩频技术

8、 RAKE接收技术 信道编码技术 WCDMA功控技术 WCDMA切换技术,WCDMA成熟的关键技术,25,每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量,采用功控技术减少了用户间的相互干扰，提高了系统整体容量,远近效应,26,克服远近效应 延长电池使用时间,下行功率控制,小区发射功率,上报功率控制比特,手机发射信号,功率控制命令,上行功率控制,功率控制,27,三种功率控制,开环功率控制 从信道中测量干扰条件，并调整发射功率。,闭环内环功率控制 测量信噪比和目标信噪比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功率，CDMA闭环功率控制频率为1500Hz。 若测定SIR目标SIR， 降低移动

9、台发射功率 若测定SIR目标SIR， 增加移动台发射功率,闭环外环功率控制 测量误帧率（误块率），调整目标信噪比。,28,各种功率控制技术,BLER = Block Error Rate（误块率） SIR = Signal to Interference Ratio（信噪比） TPC = Transmit Power Control（发射功率控制）,29,内环功率控制基本原理,接收方根据接收到信号的信干比与控制信道的信干比目标值比较，然后向发送方返回一个TPC命令，发送方根据接收到的TPC命令，通过高层给定的内环功率控制算法得出是增加发射功率还是减小发射功率。,内环功率控制,30,外环功率控制

10、基本原理,外环功控比快速闭环功控慢得多，时间一般是在TTI（传输时间间隙）级； 外环功控是接收方通过每帧的CRC校验来统计误帧（块）率（BLER），和目标误帧（块）率（BLER）比较来调整信噪比（SIR）目标值。,外环功率控制,31,功率控制效果,功率控制的目的： 下行链路：节约基站的功率资源，减少对其他基站的干扰； 上行链路：克服远近效应，使所有的信号到达基站的功率相同。,32,WCDMA扩频技术 RAKE接收技术 信道编码技术 WCDMA功控技术 WCDMA切换技术,WCDMA成熟的关键技术,33,WCDMA切换技术,WCDMA系统支持 多种切换技术,34,切换技术,硬切换,软切换,35,

11、B,C,A,B,C,A,Iub,Iub,NodeB1,NodeB2,RNC间的软切换,RNC1,RNC2,Iur,36,B,C,A,B,C,A,Iub,Iub,RNC,NodeB1,NodeB2,RNC内NodeB间的软切换,37,NodeB内的软切换(更软切换),B,C,A,NodeB,Iub,RNC,38,1、扩频技术 A、功能: 1、为移动通信业务提供更多的业务信道； 2、用不同的扩频码来区分不同的业务信道； 3、用不同的扩频增益来产生不同的带宽， 为不同带宽的业务需求服务。 B、关键词： 扩频码，扩频增益,小结 1,39,2、RAKE接收技术 A、功能： RAKE 接收技术有效地克服多

12、径干扰，提高系统接收性能。 B、关键词： 多径传播，时间离散,小结 2,40,3、信道编码技术 A、目的： 使接收方能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差。 B、关键词： 卷积码，TURBO码,小结 3,41,4、功控技术 A、功能： 下行链路：节约基站的功率资源，减少对其他基站的干扰； 上行链路：克服远近效应，使所有的信号到达基站的功率相同。 B、关键词： 远近效应，开环，闭环/内环，闭环/外环,小结 4,42,5、切换技术 A、特点: WCDMA引进软切换技术，大大降低了掉话率。 B、关键词： 硬切换，软切换，更软切换,小结 5,43,其它几个关心的话题,WCDMA 的QoS等级 R99

13、,R4,R5 比较 NGN 网络结构,44,WCDMA QoS等级,45,WCDMA标准的发展,3GPP Rel99,3GPP Rel4,3GPP Rel5,功能冻结 时间点,2000/03,2001/03,2002/03,GSM/GPRS核心网 WCDMA FDD,电路域IP话音承载 电路域MSC Server/MGW TD-SCDMA VoIP QoS是关键,All IP实时多媒体 HSDPA IP V6,46,WCDMA R99系统基本结构,HLR,GMSC,MSC/VLR,MSC/VLR,AuC,GGSN,Other PLMN,SGSN,GGSN,BTS,BTS,Node B,Node

14、 B,Iu-CS,RNC,Iu-PS,Gb,BSC,A,Gs,Gr,Gn,Gc,C,D,H,E,G,Gp,Iub,Abis,Um,Uu,RNC,Iur,CS域,PS域,Node B,Iub,CN,Gi,47,R99技术分析,R99充分考虑了对现有产品（GSM/GPRS）的向下兼容。 系统采用分组域和电路域分别承载与处理的方式，分别接入PSTN和公用数据网，从根本上保证了技术在现有网络上的可操作性。 实时业务的QoS的保证 采用TDM技术组网的成熟性,R99是网络发展的一个过渡结构，为了满足向下兼容和网络建设的快捷方便，就形成一些固有的缺陷。 没有从根本上解决网络后续发展的问题，从而在一定程度上

15、会造成新的投资浪费。,48,WCDMA R4系统基本结构,AuC,GGSN,Other PLMN,SGSN,GGSN,Node B,Node B,Iu-CS,RNC,Iu-PS,Gb,A,Gs,Gr,Gn,Gc,C,D,Gp,Iub,Uu,RNC,Iur,CS域,PS域,Node B,Iub,Nb,Nc,MGW,GMSC Server,Mc,MSC Server/VLR,Mc,H,HLR,MGW,Gi,49,R4技术分析,在核心网络上体现了NGN的体系构架思想。 电路域由TDM中心节点交换型演进为典型的分组话音分布式体系结构，业务逻辑与底层承载相分离。 网络结构分层增加了业务扩展的灵活性，网络

16、扁平化减少了传输过程的瓶颈，从根本上突破了网络在后续演进过程中的障碍。 可以相信，R4的成熟应用将会带来现有网络运营的一个飞跃。,商业试行的范围还比较小，运营商和各个厂家还需要一段时间来积累新网络运营的经验， 需要关注和解决很多新的问题，如在IP网络上的安全性问题，Qos问题等。,50,SGSN,Gs,Gr,Gn,Gc,C,D,CS域,PS域,Nb,Nc,MGW,GMSC Server,Mc,MSC Server/VLR,Mc,HSS,MGW,UTRAN,Iu,MRFP,CSCF,Cx,Mw,Mg,Mr,IP多媒体域,CSCF,Mc,MGCF,IMS-MGW,Gi,Gi,GGSN,WCDMA

17、R5基本网络结构,51,WCDMA各版本以及和GSM/GPRS之间的比较,52,SCP,未来真正的全IP网络，实现端到端的IP业务；呼叫控制、承载控制、媒体网关的分离以及在IP网络上的多业务融合体现了NGN的思想,IM-MGW,SIP AS,OSA/ Parlay,SGSN,GGSN,HSS,MGCF,CSCF,H.248,MAP,IP,IP,SIP,Diameter,SIP,IP,TDM,Web server,App. Server,SIP,R5增加了IMS系统，并实现了会话控制实体CSCF和承载控制实体MGCF在物理上的分离,R99/GSM / PSTN,MGCF完成媒体网关的连接控制以及ISUP和IMS呼叫控制协议之间的转换等功能,CSCF完成IP多媒体业务的呼叫控制、会话管理等功能,IMS,PS域,External IP Network,IP,WCDMA向NGN的演进R5阶段,53,总结,1、WHAT？ 2、WHY ？ WCDMA 3、HOW ？ 4、NGN,54,WHAT？WCDMA,WCDMA（宽带码分多址） 是： 能提供多种类型、高质量的多媒体业务； 能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力； 与固定网络相兼容，并以小型便携式终端 在任何时候、任何地点进行任何种类通信 的通信系统。,55,WHY？WCD