华为技术培训教程-WCDMA_无线接入网原理.ppt

培训目标,学习完此课程，您将会：了解CDMA技术相比其它多址技术的优点了解WCDMA版本演进掌握WCDMA无线接入网的基本原理,目录,3G综述双工技术和多址技术WCDMA版本演进WCDMA无线基本原理,不同业务，不同技术,AMPS,TACS,NMT,其它,第一代80年代,模拟,模,拟,技,术,GSM,CDMA,IS95,TDMA,IS-136,PDC,第二代90年代,数字,技术驱动,数,字,技,术,语,音,业,务,第三代,IMT-2000,UMTS,WCDMA,cdma,2000,需求驱动,宽,带,业,务,TD-SCDMA,3G为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案,3G发展概述,第三代移动通信的提出IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提出，1996年正式更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）原计划该系统于2000年左右商用工作的频段在2000MHz最高业务速率为2000Kbps,全球3G频谱分配,中国频谱分配,中国的WCDMA-FDD主频段:上行19201980MHz下行21102170MHz中国联通的频段：上行19401955MHz、下行21302145MHz,中国3G频谱分配（2002年11月）,第三代公众移动通信系统的工作频段为：（一）主要工作频段：频分双工（FDD）方式：19201980MHz21102170MHz时分双工（TDD）方式：18801920MHz、20102025MHz（二）补充工作频率：频分双工（FDD）方式：17551785MHz18501880MHz时分双工（TDD）方式：23002400MHz，与无线电定位业务共用，均为主要业务，共用标准另行制定（三）卫星移动通信系统工作频段：19802010MHz21702200MHz,3G的业务应用会话型业务,语音业务和可视电话,3G的业务应用流媒体业务,视频点播（VOD）,3G的业务应用交互类业务,3G的业务应用后台类业务,图铃下载,数据下载,E_mail收发,3G的业务应用,误码,Background后台类业务,Conversational会话型业务,Streaming流媒体业务,Interactive交互类业务,不同业务QOS要求,时延,目录,3G综述双工技术和多址技术WCDMA版本演进WCDMA无线基本原理,双工技术：区分用户的上行/下行信号,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配不同数量的时隙，频谱利用效率高缺点：实现较复杂，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,多址技术：区分不同用户,多址技术比较,FDMATDMACDMA容量1461020载干比(C/I)18dB9dB-8-6dB实现难度易中难,码分多址（CDMA）的技术特点,优点抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高保密性强：扩频后的信号近似白噪声软容量，具备一定的话务自适应能力缺点占用带宽较大自干扰系统系统内用户互相干扰技术实现难度大，需要采用快速功率控制技术、负载控制等技术,目录,3G综述双工技术和多址技术WCDMA版本演进WCDMA无线基本原理,WCDMA协议版本的演进,R99,保留2G（GSM和GPRS）核心网核心网分CS电路域和PS分组域接入网引入WCDMARAN核心网和接入网之间的Iu接口基于ATM,2000,2001,2002,规范完成时间,WCDMAR99网络结构,GSM/GPRSBSS,BTS,BSC,NodeB,RNC,PCU,UTRAN,SCP,SMS,SCE,MSC/VLR,GMSC,HLR/AUC,SGSN,CG,BG,GGSN,GPRS骨干网/,RAN,CN,OtherPLMN,SS7,Internet,Intranet,PSTNISDN,WCDMAR4网络结构,GSM/GPRSBSS,BTS,BSC,NodeB,RNC,PCU,UTRAN,SCP,SMS,SCE,HLR/AUC,SGSN,CG,BG,GGSN,GPRS骨干网/,RAN,CN,SS7,MGW,MGW,IP/ATMBackbone,VMSCServer,GMSCServer,PSTNISDN,OtherPLMN,Internet,Intranet,WCDMAR5网络结构,GSM/GPRSBSS,BTS,BSC,NodeB,RNC,PCU,UTRAN,SCP,SMS,SCE,HLR/AUC/HSS,SGSN,CG,BG,GGSN,GPRSbackbone,CN,MGW,MGW,VMSCServer,GMSCServer,IP/ATMBackbone,CSdomain,PSdomain,Iu-CS,Iu-PS,IPbackbone,MRFP,IMSdomain,MGW,P-CSCF,S-CSCF,MGCF,MRFC,RAN,SS7,PSTN/PLMN,Internet,Intranet,R6:引入了HSUPA、多媒体广播和组播业务，无线资源优化，实现3G与WLAN互联等。R7:HSPA+,加强对固定、移动融合的标准化制定，要求IMS支持XDSL、Cable等固定接人方式。R8.R9.R10.R11:MIMO,OFDM,目录,3G综述双工技术和多址技术WCDMA版本演进WCDMA无线基本原理,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,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”经过信道编码和交织后的数据称为“符号”经过最终扩频得到的数据称为“码片”处理增益最终扩频速率和比特速率的比在WCDMA系统中，根据提供业务的不同，处理增益是可变的扩频增益越小，所需功耗越大，终端越费电扩频增益越小，覆盖越小,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,WCDMA的信源编码,WCDMA系统采用AMR（AdaptiveMulti-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,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,WCDMA的信道编码,信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号12345678910111213141516171819202122编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行级联卷积码（PCCC）构成，加6个尾比特,交织,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,12345678.452453454,816.456,210.450,614.454,19.449,412.452,715.455,311.451,513.453,.,.,B0B1B2B3B4B5B6B7,A4,B0A5,B1A6,B2A7,B3B4,C0B5,C1B6,C2B7,C3,一次交织：,二次交织：,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,码序列的相关性,相关（相关性100）,不相关（0相关）,(a),(b),+1,-1,+1,-1,+1,-1,+1,扩频原理,_UE1:111_UE2:11c1:11111111c2:11111111UE1c1：11111111UE2c2：11111111UE1c1UE2c2：02020202,解扩原理,UE1c1UE2c2：02020202UE1使用c1解扩：c111111111解扩结果：02020202积分判决：4（表示1）4（表示1）UE2使用c2解扩：c211111111解扩结果：02020202积分判决：4（表示1）4（表示1）,扩频/解扩原理频域解释,功率谱,Echip,Eb/No=Ec/Io增益,WCDMA使用的扩频码：OVSF（Walsh）,SF=1,SF=2,SF=4,Cch,1,0=(1),Cch,2,0=(1,1),Cch,2,1=(1,-1),Cch,4,0=(1,1,1,1),Cch,4,1=(1,1,-1,-1),Cch,4,2=(1,-1,1,-1),Cch,4,3=(1,-1,-1,1),OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成,WCDMA典型业务使用的扩频因子,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,扩频、加扰的不同作用,下行以扰码区分小区（扇区载频）以OVSF码区分小区内不同用户上行以扰码区分用户以OVSF用来区分该用户的不同业务简言之：扰码区分信源，扩频码区分信道,WCDMA下行扰码和信道化码,WCDMA上行扰码和信道化码,码序列的自相关和互相关,不同用户（或载波）要采用不同的码序列区分互相关函数V()=互相关特性决定了多址干扰特性自相关函数R()=其自相关特性决定了多径干扰特性，非常难找！,扰码生成技术,随机序列（贝努利序列）0和1个数各一半1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连续三个为1/8，m序列由移位寄存器生成，是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄存器长度）其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为-1/(2n-1)，单值性,m序列的生成,m序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高,D,D,D,D,+,a1,a0,a2,a3,a4,Gold序列(WCDMA采用),Gold序列由m序列的不同相位异或而成比m序列多得多：2n-1个（n为移位寄存器长度）自相关函数有多值，没有m序列好,Gold码的特点,优点：不需要GPS同步，系统灵活性、安全性高基站可以工作在异步模式室内覆盖容易实现缺点：码间干扰比m序列大,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码交织,去交织信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,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极大地影响空中接口提供数据业务的能力2PSK（BPSK）：定义2个相位，每个相位需要1个比特表示0018014PSK（QPSK）：定义4个相位，每个相位需要2个比特表示000900118010270118PSK（EDGE采用）：定义8个相位，每个相位由3个比特表示00004500190010135011180100225101270110315111WCDMA？,WCDMAR99、R4调制方式：QPSK,QPSK：QuaternaryPhaseShiftKeying,HSDPA（R5）调制方式：16QAM,16QAM：16QuadratureAmplitudeModulation,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编