00 WCDMA系统原理概述.ppt

1、WCDMA系统原理概述,ISSUE1.0,Page 2,内容介绍,第一章 3G概述 第二章 UTRAN基本概念 第三章 无线资源管理,Page 3,WCDMA标准发展(3GPP),WCDMA标准规划清晰，制定严谨 WCDMA 2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容,Page 4,双工技术区分用户的上、下行信息,频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行 WCDMA、CDMA2000使用FDD 优点：实现简单 缺点：在上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低 时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行 TD-SCDMA使用TDD 优点：在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分

2、配不同数量的时隙，频谱利用效率高 缺点： 实现较复杂，需要比较精确的同步，CDMA体制下，需要GPS同步 和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难,Page 5,多址技术：区分不同用户,Page 6,码分多址（CDMA）,多用户同时共享同一频率，频谱利用率大大提高；用户间通过伪随机码识别 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 或者可以说：CDMA系统可以通过牺牲部分系统性能来换取更大的容量 CDMA系统的缺点： 占用带宽较大 CDMA系统是自干扰系统系统内用户互相干扰 技术实现难度大：功率控制技术、负载控

3、制技术等,Page 7,几个为什么,为什么CDMA系统抗干扰性能更强？ 为什么CDMA系统更加保密？ 为什么CDMA手机更加环保？,Page 8,常用术语,比特（Bit），符号(Symbol) ，码片 (Chip) 经过信源编码的含有信息的数据称为“比特”（bps） 经过信道编码和交织后的数据称为“符号”（sps） 经过最终扩频得到的数据称为“码片”（cps） WCDMA的扩频速率：3.84Mcps 处理增益 最终扩频速率和比特速率的比（cps/bps） 在WCDMA系统中，根据提供业务的不同，处理增益是可变的,Page 9,CDMA系统基本框图,Page 10,扩频、加扰过程,3.84M,3

4、.84Mcps,3.84Mcps,xx sps,Page 11,WCDMA的信源编码,WCDMA系统采用AMR（Adaptive Multi-Rate）语音编码 编码共有8种，速率从12.2Kbps4.75Kbps 多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端 根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话 根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率，从而容纳更多用户,Page 12,OVSF码,OVSF（正交可变扩频因子）码用来做扩频码，也被称作信道化码 OVSF码下行区分用户，上行区分一个用户的不同物理信道,Page 13,OVSF码

5、,码资源分配实例,Page 14,WCDMA典型业务使用的扩频因子,Page 15,静态码分配,Page 16,动态码分配,Page 17,CDMA过程中的频谱变化,Page 18,WCDMA系统中的加扰,下行：不同小区（扇区载频）具有不同的下行扰码 不同小区配置不同的下行“扰码”，手机通过扰码识别小区 以OVSF码区分同一小区内不同用户 上行：不同用户用不同的扰码区分 同一小区的不同用户配置不同的上行“扰码” 以OVSF用来区分该用户的不同业务,Page 19,调制的作用,把需要传递的信息送上射频信道 不同的调制方式可以影响空中接口提供数据业务的能力 2PSK（BPSK）：定义2个相位，每个

6、相位表示1个比特 0：0 180：1 4PSK（QPSK）：定义4个相位，每个相位表示2个比特 0：0090：01180：10270：11 8PSK（EDGE采用）：定义8个相位，每个相位由3个比特表示 0000 45 001 90010135011 180100225101270110315111,Page 20,WCDMA 调制方式,R99调制方式：QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) HSDPA调制方式：16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) HSPA+调制方式： 64QAM,I,Page 21,Rake接收机,

7、Page 22,分集接收合并技术,最大比合并 在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，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,Page 23,内容介绍,第一章 3G概述 第二章 UTRAN基本概念 第三章 无线资源管理,Page 24,UTRAN体系结构,RNS,RNC,RNS,RNC,Core Network,Node B,Node B,Node B,Node B,Iu,Iu,Iur,Iub,Iub,Iub,Iub,Page 25,RNC无线网络控制面处理协议,Node B,RNC,CN,UE,RANAP,NBAP,R

8、NSAP,RRC,NBAP ：Node B Application Part RANAP：Radio Access Network Application Part RNSAP：Radio Network Subsystem Application Part RRC ：Radio Resource Control,RNC,Page 26,基本概念,UTRAN：为非接入层（NAS）提供无线接入承载RAB的建立，维护、释放等服务，以屏蔽NAS对于无线接入层特性的关注 几个概念：UTRAN, RAB，RB，RL,Page 27,基本概念,RAB：由接入层提供给NAS的在UE和CN之间传输用户数据的服

9、务。 RB：由层2提供给上层的在SRNC和UE之间传输用户数据的服务。 RL：RL是单个UE和UTRAN之间的逻辑链接，在物理实现上一条RADIO LINK包含了一条或者多条无线传输承载。,Page 28,Serving RNC与Drift RNC,在WCDMA系统中，由于Iur接口的引入而产生了SRNC/DRNC的概念。 SRNC和DRNC都是对于某一个具体的UE来说的,是逻辑上的一个概念。 简单的说，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。 UE与CN之间的连接中，与CN没有连接，仅为UE提供资源的RNC叫该UE的DR

10、NC。 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,CN,SRNC,DRNC,Iu,Iur,Page 29,CRNC,CRNC是对于某一个Node B(或者Cell)来说的 直接和某Node B相连接，对该Node B资源的使用进行控制的RNC叫该Node B的Control RNC 一个Node B有且只能有一个CRNC CRNC对其控制的所有Node B的资源进行合理的分配和使用,Iub,Node B,Cell,Cell,Cell,Node B,.,Iu,CRNC,CN,Page 30,RNS迁移,核心网,核心网,源RNS,目标RNS,源RNS,目标RNS,I

11、u,Iu,Iur,RNS 无线网络子系统,Page 31,内容介绍,第一章 3G概述 第二章 UTRAN基本概念 第三章 无线资源管理,Page 32,无线资源管理综述,无线资源管理：RRMRadio Resource Management WCDMA系统是一个自干扰的系统，功率的使用在WCDMA系统中是矛盾的： 提高针对某用户的发射功率能够改善该用户的服务质量QoS 另一方面，由于WCDMA系统的自干扰性，这种提高会带来对其他用户干扰的增加，从而导致其他用户接收质量的降低 功率是最终的无线资源，最有效地使用无线资源的唯一手段就是严格控制功率的使用 RRM无线资源管理的工作就是结合QoS（Qu

12、ality of Service）目标对功率进行管理,Page 33,RRM的目的,RRM的目的： 保证CN所请求的QoS 增强系统的覆盖 提高系统的容量,四类基本资源： 功率 CE 码字 传输带宽,Page 34,RRM的任务,信道配置：为了保证CN所请求的QoS，需要将QoS映射成接入层的一些特性，从而利用接入层的资源为本连接服务。 功率控制：在保证CN所请求的QoS的前提下，使用户的发射功率最小，从而减少该UE对于整个系统的干扰，提高系统的容量和覆盖。 移动性管理：在UE移动时继续维持QoS 负载控制：接入一定数量的UE后，需要确保整个系统的负载保持在稳定的水平，以保证系统中每条连接的Q

13、oS 。,贯穿整个RRM过程的主线：保证QoS，节约功率,Page 35,WCDMA无线接入网所能提供的无线承载,为满足不同的CN QoS需求，RNC内预先设定了各种不同的承载配置 会话类：Conversational 12.2/28.8/32/56/64 流类： Streaming 8/12/32/64/128k 交互类：Interactive 8/16/32/64/128/384/2048/7200/14400k 背景类：Background 8/16/32/64/128/384/2048/7200/14400k,Page 36,动态信道配置,动态信道配置： 根据用户的活动性调整用户的信道

14、 动态信道配置的对象： BE业务 （交互类及背景类业务） 动态信道配置的目的： 实现无线资源的有效利用,Page 37,动态信道配置的分类,动态信道配置包括如下几种算法： 速率重分配算法 UE状态迁移算法 PS业务永久在线算法,Page 38,动态信道配置-速率重分配,速率重分配算法,MAC-d,RLC 缓存,门限,RLC,DCH1,RLC,DCH2,信道配置,RRC,UE 业务数据,Page 39,动态信道配置-UE状态迁移,UE状态迁移,CELL_DCH,CELL_FACH,CELL_PCH,URA_PCH,IDLE,RRC 连接,Page 40,动态信道配置-PS永久在线,PS永久在线,

15、RRC,IU,PDP 上下文,UE,RAN,CN-PS,Page 41,功率控制远近效应,CDMA自从被提出以来，一直没有得到大规模应用的主要问题就是无法克服“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,Page 42,负载的定义,负载：对容量的占用情况 WCDMA网络的容量，可以分为两种： 硬容量 小区下行OVSF码资源 IUB传输资源 NodeB基带处理资源（CE） 软容量 小区功率资源（上行小区干扰抬升，下行小区发射功率）,Page 43,负载控制的目的,负载控制就是要实现： 维持系统的稳定 在保证覆盖和用户QoS的情况下，最大化系统的容量 对不同

16、优先级的业务和不同优先级的用户实现差异化的服务,Page 44,负载控制算法,华为通过多种负载控制算法作用于UE接入的不同阶段： PUC: 潜在用户控制 CAC: 呼叫准入控制 IAC: 智能准入控制 LDB :同频负载平衡 LDR: 负载重整 OLC:过载控制,Page 45,负载控制的基本算法,负载控制由多种算法共同实现： PUC: 潜在用户控制 （Potential User Control） CAC:呼叫准入控制 （Call Admission Control） IAC : 智能准入控制（ Intelligent Admission Control） LDB : 同频负载平衡（Intr

17、a-frequency Load Balancing） LDR: 负载重整 （Load Reshuffling） OLC: 过载控制 （Overload Control）,Page 46,潜在用户控制（ PUC ）,通过控制异频小区重选的参数，避免UE驻留在负载重的小区 潜在用户包括： 空闲模式的UE CELL-FACH 状态下的UE，CELL-PCH状态下的UE，URA-PCH状态下的UE,Page 47,同频负载平衡（ LDB ）,通过更改小区的导频功率来控制小区的覆盖 同频负载平衡会影响所有状态的小区用户,Page 48,呼叫准入控制（CAC）,当一个新的呼叫被接入，系统的负载将会上升 通过呼叫准入控制，RNC将判断系统是否有足够的资源接纳每个新的呼叫 呼叫准入控制影响的过程包括： RRC连接建立 RAB承载建立 切换 速率重配置,Page 49,智能准入控制（IAC）,通过“呼叫准入控制”，当小区处于高负载时，会出现较多的接入失败，影响了网络的性能。 通过智能准入控制，RNC通过如下方法，尽量挽救这些失败的接入： 速率协商 直接重试 排队 抢占,Page 50,负载重整