1移动网络培训系列-WCDMA技术原理介绍

1、WCDMA技术原理引见-挪动网络培训系列深圳挪动网络公司网络优化中心 何建2主要内容WCDMA系统引见WCDMA无线原理WCDMA关键技术34GSM网络系统构造1235GSM/GPRS系统构造3G网络系统构造3G网络根本设备功能WCDMA系统引见4GSM 网络系统构造无线网中心网External NetworkMSC/VLRGMSCHLRSMSCBSCBTSPSTNNMSNetwork Services:VoiceDataFaxSMSGSM/MAP CoreBTSBTSBTSBSC5GSM/GPRS系统构造GSM/EDGE/GPRS 中心网(电路交换)External NetworksMSC/

2、VLRGMSCHLRSMSWAPBSC/PCUPSTNNMSNew Services:dataMobile InternetSMS/WAP over GPRSSGSNGGSN FirewallIP BackboneLIGCGWInternet中心网(分组交换)GSM/MAP Core63G网络系统构造GSM/EDGE /GPRS中心网电路交换External NetworksGMSCHLRSMSWAPBSC/PCUPSTNNMSGGSN FirewallIP BackboneInternet中心网分组交换3G SGSNMGW/MSC SERVER/VLRIu InterfacesGSM/MAP

3、 CoreNODE- BRNCBTSWCDMA无线73G 网络根本设备功能Node-B ：收发信基站,为一个小区效力的无线收发信设备,覆盖范围城区300-800m,郊区800-2000mRNC ：无线网络控制器,具有对一个或多个 Node-B 进展控制以及相应呼叫控制功能。MSC server：挪动业务软交换中心效力器,提供呼叫控制和挪动性管理功能。终结用户-网络信令，处置挪动用户的业务数据和CAMEL相关数据，同时具有智能网的SSP节点功能。MGW：媒体网关设备,支持媒体转换，提供承载控制和有效载荷处置才干。VLR：访问位置存放器MSC server为所管辖区域中 MS 的呼叫接续，所需检索

4、信息的数据库。VLR 存储与呼叫处置有关的一些数据，例如用户的号码，所处位置区的识别，向用户提供的效力等参数。GMSC：关口局效力器,中心网络电路域子系统经过关口局 GMSC (GMSC server)实现与其他运营商多种网络的互通，包括 PSTN、ISDN、PLMN 和 PSPDN。8 3G 网络根本设备功能HLR ：归属位置存放器,管理部门用于挪动用户管理的数据库。每个挪动用户都应在其归属位置存放器注册登记。HLR 主要存储两类信息，有关用户的参数和有关用户目前所处位置的信息。EIR ：设备识别存放器存储有关挪动台设备参数的数据库。主要完成对挪动设备的识别、监视、闭锁等功能。AUC ：鉴权

5、中心为认证挪动用户的身份和产生相应鉴权参数的功能实体。中国挪动3G网络中HLR设备与AUC设备合设。SGSN ：数据效力支持节点,该功能实体提供挪动性管理、平安管理功能和网络接入控制功能。GGSN ：数据效力网关支持节点,该功能实体提供和外部分组交换网络的互通、网络屏蔽和分组路由功能。SMS WAP :彩信网关,担任彩信的发送管理。9WCDMA技术演进第一代(80年代)模拟第三代(2000)宽带多媒体第二代(90年代)数字AMPS(美)TACS(英)NMT(欧)其它模拟技术GSM(欧)CDMA IS95(美)TDMAIS-PDC(日)需求驱动数字技术语音业务UMTSWCDMACDMA2000需

6、求驱动宽带业务TD-SCDMA10WCDMA技术演进FDDTDDLTEGSM/EDGE无线技术的引入要有步骤有节拍的进展，满足网络平滑演进的需求。1999-2002 2003-2004 2005-2006 2007-2021 2021-2021 2021-2021WCDMATD-SCDMAUMB802.16mCDMA2000802.16e4GIMT-AdvancedOFDMBasedTechnology16K144K(bps)GSM/GPRSUL: 384KDL:384K(bps)EDGE/WCDMA/R4UL:384KDL:3.6M(bps)WCDMA/HSDPA/R5UL:5.76MDL:

7、14.4M(bps)HSPA/R6UL:11.5MDL:43.2M(bps)HSPA+/R7UL:86.4MDL: 326M(bps)LTE11WCDMA根本原理码分多址编码交错基带调制扩频技术加扰技术射频调制12WCDMA根本原理-码分多址FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA频分多址技术(FDMA) 业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS时分多址技术(TDMA) 业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS码分多址技术(CDMA) 一切用户在同一时间、同一频段上、根

8、据不同的编码获得业务信道。如CDMACDMA是3GWCDMA、TDSCDMA、CDMA2000采用的多址技术13编码交错扩频加扰射频调制无线信道解码解交错解扩解扰射频解调收发信机数据处置过程手机数据手机数据扩频通讯原理14编码:在原数据流中参与冗余信息，使接纳机可以检测和纠正由于传输 媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。交错:交错技术是改动数据流的传输顺序，将突发的错误随机化,提高纠错编码的有效性扩频:扩频通讯就是将信号的频谱展宽后进展传输的技术,目的是添加严密性和抗干扰.加扰:下行用于区分不同的小区,上行用于区分不同的用户.调制:把需求传送的信息送上射频信道.15无纠错编码： BER1

9、0-1 10-2不能满足通讯需求卷积编码： BER10-3满足语音通讯需求Turbo 码： BER目的SIR， 降低挪动台发射功率假设测定SIR目的SIR， 添加挪动台发射功率闭环外环丈量误帧率误块率，调整目的信噪比,控制频率为100Hz功率控制技术51UENode B开环功率控制的目的：提供初始发射功率的粗略估计 开环功率控制功率控制技术52UERNC外环内环1500Hz丈量接纳信号SIR并比较10-100Hz设置SIRtar丈量接纳数据BLER并比较TPC设置BLERtarNode B闭环功率控制功率控制技术53闭环功率控制内环功率控制:快速闭环功率控制，速度是1500次/秒在基站与挪动台

10、之间的物理层进展一个时隙0.67ms给出一次功率控制命令外环功率控制业务质量是主要由误块率确定的，是直接的关系，与信噪比是间接的关系。信噪比与误码率误块率的关系随环境的变化而变化，是非线性的外环功率控制是慢变化的粗调理RNC到Node B内环功率控制是快变化的细调理Node B到UE功率控制技术54功率控制效果下行链路功率控制目的节约基站的功率资源，减少对其他小区的干扰上行链路功率控制目的抑制远近效应目的是在信号接纳端，一切的用户有一样的信号干扰比 SIR (Signal to Interference Ratio).功率控制决议了WCDMA系统的容量功率控制技术55课程内容功率控制技术切换技

11、术码资源管理Rake接纳技术接纳和负载控制56切换的概念当挪动台渐渐走出原先的效力小区，将要进入另一个效力小区时，原基站与挪动台之间的链路将由新基站与挪动台之间的链路来取代，这就是切换的含义。目的：为了坚持终端在挪动过程中跨越不同无线覆盖区域时，业务的延续性。切换技术57切换技术软切换：软切换那么在载波频率一样的基站覆盖小区之间的信道切换当UE开场与一个新的小区建立联络时并不中断与原小区的联络。在软切换形状下，UE与多于一个小区建立无线链路。切换过程中，挪动用户能够同时与两个基站进展通讯，从一个基站到另一个基站的切换过程中，没有通讯中断的景象，真正实现了无缝切换。CDMA系统独有的切换功能，可

12、有效地提高切换的可靠性。硬切换：硬切换是当呼叫从一个小区交换到另一个小区或者从一个载波交换到另一个载波时发生，它是一个时辰只需一个业务信道可用时发生的切换。硬切换采取的是衔接之前先断开的方式，在与新的业务信道建立衔接之前先断开与旧的业务信道的衔接。切换过程中，挪动用户仅与新旧基站其中一个连通，从一个基站切换到另一个基站过程中，通讯链路有短暂的中断时间能够掉话 。切换技术58切换技术硬切换软切换切换技术59切换根本分类 软切换 同一Node B下的小区软切换更软切换 不同Node B间的小区软切换 不同RNC间的小区软切换涉及Iur口 硬切换 不同载频间的硬切换 同一载频下的硬切换强迫性硬切换

13、系统间硬切换如与GSM之间 不同方式间硬切换如FDD与TDD之间切换技术60切换控制中小区的关系激活集active set：指与某个挪动台建立衔接的小区的集合。用户信息从这些小区发送。监测集monitor set ：不在激活集中，但是根据UTRAN分配的相邻节点列表而被监测的小区，属于监测集。 检测集detected set：UE可以检测到的，既不在激活集中，也不在监测集中的小区。切换技术61切换控制的普通流程顺序1. 丈量(UE)；2. 丈量结果的报告(UE到Node B、RNC)；3. 根据切换算法进展判决(RNC)；4. 切换的执行(RNC到Node B、UE)。切换技术621. 丈量由

14、RNC决议UE丈量并上报哪些物理量。切换需求UE丈量的参数主要是P-CPICH的Ec/N0或RSCPReceived Signal Code Power。普通我们用Ec/N0 ，由于Ec/N0同时表达了所接纳信号的强度和干扰程度。Ec/N0和RSCP之间的关系如下：Ec/N0 RSCP/RSSI其中，RSSIReceived Signal Strength Indicator是在相关信道带宽内的宽带功率。切换控制流程一切换技术632. 丈量结果的上报周期上报的切换算法：运用丈量结果事件触发的切换算法：运用事件判决的结果软切换频间硬切换周期上报事件触发丈量的结果在UE内过滤事件判决在RNC内进展

15、切换判决在RNC内进展丈量的结果在UE内过滤事件判决在UE内进展切换判决在RNC内进展切换控制流程二切换技术643. 切换算法无论是硬切换、软切换、周期上报还是事件触发，一切的切换算法都是建立在根据丈量结果所进展的事件判决根底之上的。3GPP规范中所定义的事件：频内软切换相关事件：1A1F频间硬切换相关事件：2A2F系统间切换相关事件：3A3D切换控制流程三切换技术65切换事件Event11A：一个主导频信道进入报告范围。1B：一个主导频信道分开报告范围。1C：一个不在Active Set里的主导频信道的导频信号强度超越一个在Active Set里主导频信道的导频信号强度。1D：最好小区发生变

16、化。1E：一个主导频信道的导频信号强度超越一个绝对门限值。1F：一个主导频信道的导频信号强度低于一个绝对门限值。Event22A：最好的频率发生变化，指异频小区的信号质量高于激活集内最好小区的质量。2B：当前载频的信号质量低于一个值，而异频信号的质量高于一个值。2C：异频信号的质量高于一个值。2D：当前载频的质量低于一个值。2E：异频信号的质量低于一个值。2F：当前载频的质量高于一个值。切换技术66切换控制流程四4.切换执行经过切换算法，在丈量结果根底上做出切换判决后，就转入切换执行阶段。与软切换相关的三个切换操作是：1无线链路添加；2无线链路删除；3无线链路交换即同时进展无线链路的添加和删除

17、。 切换技术67切换判决待判决议的小区Case:满足事件1ACase:满足事件1BCase:满足事件1CCase:满足事件1DCase:满足事件1ECase:满足事件1F将该小区参与到无线链路添加列表中将该小区参与到无线链路删除列表中将被交换掉的小区参与到无线链路删除列表中，将触发该事件的小区参与到无线链路添加列表中。将该小区标志为最正确小区将该小区参与到监控集中将该小区删除出监控集软切换算法流程切换技术68算法需求以下参数： AS_Th:：宏分集门槛报告范围AS_Th_Hyst:：上面门槛的滞后参数 AS_Rep_Hyst：替代滞后参数T:：触发定时 AS_Max_Size:：激活集中的最大

18、小区数目软切换算法的例子切换技术69课程内容功率控制技术切换技术码资源管理Rake接纳技术接纳和负载控制70 码资源管理码资源规划的目的:在WCDMA系统中，用到两种码，OVSF码和扰码。由于正交可变扩频因子码OVSF是珍贵的稀有资源，在下行一个小区对应一张码表，为了使得系统既能接入尽量多的用户，提高系统的容量，就必需思索码资源的合理运用问题，所以对于下行信道化码资源的规化和管理就非常重要。下行方向，由主扰码来区分小区，至于各小区的扰码应该怎样分，应思索扰码之间的相互关性，最好能保证每个小区与相邻小区的相互关性最小。码资源规划模块在系统中的位置:位于CRNC中。码资源管理71Orthogona

19、l Codes正交码的作用OC1, OC2OC3, OC4OC5, OC6, OC7OC1 , OC2, OC3OC1, OC2OC1, OC2, OC3, OC4上行:正交码用于区分从一个用户终端发出的不同信道下行: 正交码用于区分从一个基站发出的不同信道码资源管理72码分配原那么OVSF码是CDMA系统中比较珍贵的资源。下行只需一个码树给很多用户运用一切用户用一个扰码。码分配的目的是以尽能够低的复杂度支持尽能够多的用户。码分配准那么思索两个要素：1利用率就是尽量减少因码分配而阻塞掉的低值码的数量，使其到达码资源最少化。比如，一个的单码C4,1承载才干与C8,1，C8,3的双码承载才干是相等

20、的。用一个单码C4,1更好。多码传输添加复杂度，尽量防止多码传输。2复杂度紧挨原那么：在码的分配与管理时，尽量紧挨，以免利用率不高。码资源管理73信道化码的特点1.分配码的前提：要保证其到树根途径上和其子树上没有其它码被分配；2.分配码的结果：会阻塞掉其子树上的一切低速扩频码和其到根途径上的高速扩频码；码资源管理74三个结果中任取一个码分配例如码资源管理75PN码的作用PN3PN4PN5PN6PN1PN1Cell Site “1 transmits using PN code 1PN2PN2Cell Site “2 transmits using PN code 2上行: PN 码用作区分不同

21、的用户终端下行: PN 码用作区分不同的基站/小区码资源管理76下行PN 码的规划PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5码资源管理77课程内容功率控制技术切换技术码资源管理Rake接纳技术接纳和负载控制78RAKE接纳机由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以，CDMA接纳机可以经过合并多径信号来改善接纳信号的信噪比。RAKE接纳机就是经过多个相关检测器接纳多径信号中各路信号，并把它们合并在一同。Rake接纳技术79RAKE接纳多径表示图d1d2tttd3发射接纳Raker合并噪声Rake接纳技术80在接纳端，将M条相互独立的支路进展合并后，可以得到分集增益。合并方式有三种：选择合并、最大比合并、等增益合并。WCDMA系统采用最大比合并方式，获得最正确分集增益。RAKE接纳机任务原理Rake接纳技术81RAKE 接纳技术有效地抑制多径干扰，提高接纳性能RAKE接纳接纳机单径接纳电路