1移动网络培训系列-WCDMA技术原理介绍(共99张).pptx

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1、2nWCDMA系统介绍系统介绍nWCDMA无线原理无线原理nWCDMA关键技术关键技术34GSM网络系统结构网络系统结构1235GSM/GPRS系统结构系统结构3G网络系统结构网络系统结构3G网络基本设备功能网络基本设备功能4无线网无线网核心网核心网External NetworkMSC/VLRGMSCHLRSMSCBSCBTSPSTNNMSNetwork Services:VoiceDataFaxSMSGSM/MAP CoreBTSBTSBTSBSC5GSM/EDGE/GPRS 核心网核心网(电路交换电路交换)External NetworksMSC/VLRGMSCHLRSMSWAPBSC/

2、PCUPSTNNMSNew Services:dataMobile InternetSMS/WAP over GPRSSGSNGGSN FirewallIP BackboneLIGCGWInternet核心网核心网(分组交换分组交换)GSM/MAP Core6GSM/EDGE /GPRS核心网电路交换核心网电路交换External NetworksGMSCHLRSMSWAPBSC/PCUPSTNNMSGGSN FirewallIP BackboneInternet核心网分组交换核心网分组交换3G SGSNMGW/MSC SERVER/VLRIu InterfacesGSM/MAP CoreNO

3、DE- BRNCBTSWCDMA无线无线7nNode-B Node-B ：收发信基站,为一个小区服务的无线收发信设备,覆盖范围城区300-800m,郊区800-2000mnRNC RNC ：无线网络控制器,具有对一个或多个 Node-B 进行控制以及相应呼叫控制功能。nMSC serverMSC server：移动业务软交换中心服务器,提供呼叫控制和移动性管理功能。终结用户-网络信令，处理移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。nMGWMGW：媒体网关设备,支持媒体转换，提供承载控制和有效载荷处理能力。nVLRVLR：拜访位置寄存器MSC server为所管辖区

4、域中 MS 的呼叫接续，所需检索信息的数据库。VLR 存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，所处位置区的识别，向用户提供的服务等参数。nGMSCGMSC：关口局服务器,核心网络电路域子系统通过关口局 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。8lHLR HLR ：归属位置寄存器,管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在其归属位置寄存器注册登记。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。lEIR EIR ：设备识别寄存器存储有关移动台设备参数的数据库。主要完成对移动设备的

5、识别、监视、闭锁等功能。lAUC AUC ：鉴权中心为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数的功能实体。中国移动3G网络中HLR设备与AUC设备合设。lSGSN SGSN ：数据服务支持节点,该功能实体提供移动性管理、安全管理功能和网络接入控制功能。lGGSN GGSN ：数据服务网关支持节点,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。lSMS WAP :SMS WAP :彩信网关,负责彩信的发送管理。9AMPS(美)TACS(英)NMT(欧)其它模拟技术GSM(欧)CDMA IS95(美)TDMAIS-136PDC(日)需求驱动数字技术语音业务UMTSWCDMACDMA2

6、000需求驱动宽带业务TD-SCDMA10FDDTDDLTEn无线技术的引入要有步骤有节奏的进行，无线技术的引入要有步骤有节奏的进行，满足网络平滑演进的需要。满足网络平滑演进的需要。1999-2002 2003-2004 2005-2006 2007-2008 2009-2010 2011-2012UMB802.16m4GIMT-AdvancedOFDMBasedTechnology16K144K(bps)GSM/GPRSUL: 384KDL:384K(bps)EDGE/WCDMA/R4UL:384KDL:3.6M(bps)WCDMA/HSDPA/R5UL:5.76MDL:14.4M(bps)

7、HSPA/R6UL:11.5MDL:43.2M(bps)HSPA+/R7UL:86.4MDL: 326M(bps)LTE11n码分多址码分多址n编码交织编码交织n基带调制基带调制n扩频技术扩频技术n加扰技术加扰技术n射频调制射频调制12FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA频分多址技术频分多址技术(FDMA)(FDMA) 业务信道在不同频段分配给不同的用户。如业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACSTACS、AMPSAMPS时分多址技术时分多址技术(TDMA)(TDMA) 业务信道在不同的时间分

8、配给不同的用户。如业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSMGSM、DAMPSDAMPS码分多址技术码分多址技术(CDMA)(CDMA) 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。如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。如CDMACDMA13编码交织扩频加扰射频调制无线信道解码解交织解扩解扰射频解调手机数据手机数据扩频通信原理14n 编码编码:在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够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。媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。n 交织交织

9、:交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化,提高纠提高纠错编码的有效性错编码的有效性n 扩频扩频:扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术, ,目的是增加目的是增加保密性和抗干扰保密性和抗干扰. .n 加扰加扰:下行用于区分不同的小区下行用于区分不同的小区,上行用于区分不同的用户上行用于区分不同的用户.n 调制调制:把需要传递的信息送上射频信道把需要传递的信息送上射频信道.15无纠错编码： BER10-1 10-2不能满足通信需要卷积编码： BER10-3满足语音通信需要Turbo 码：

10、 BER目标SIR， 降低移动台发射功率若测定SIR目标SIR， 增加移动台发射功率闭环外环闭环外环测量误帧率（误块率），调整目标信噪比,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的目的：提供初始发射功率的粗略估计 功率控制技术52UERNC外环内环1500Hz测量接收信号SIR并比较10-100Hz设置SIRtar测量接收数据BLER并比较TPC设置BLERtarNode B功率控制技术53n 内环功率控制内环功率控制:p 快速闭环功率控制，速度是快速闭环功率控制，速度是1500次次/秒秒p 在基站与移动台之间的物理层进行在

11、基站与移动台之间的物理层进行p 一个时隙（一个时隙（0.67ms）给出一次功率控制命令）给出一次功率控制命令n 外环功率控制外环功率控制p 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。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。p 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节（外环功率控制是慢变化的粗调节（RNC到到Node B）内环功率控制是快变化的细调节（内环功率控制是快变化的细调节（Node B到到UE）功率控制技术54n 下行链路功率控制目

12、的下行链路功率控制目的p 节约基站的功率资源，减少对其他小区的干扰节约基站的功率资源，减少对其他小区的干扰n 上行链路功率控制目的上行链路功率控制目的p 克服远近效应克服远近效应p 目标是在信号接收端，所有的用户有相同的信号干扰比目标是在信号接收端，所有的用户有相同的信号干扰比 SIR (Signal to Interference Ratio).功率控制决定了功率控制决定了WCDMA系统系统的容量的容量功率控制技术55 功率控制技术 切换技术 码资源管理 Rake接收技术 接纳和负载控制56n 当移动台慢慢走出原先的服务小区，将要进入另一个服务小区时，原当移动台慢慢走出原先的服务小区，将要进

13、入另一个服务小区时，原基站与移动台之间的链路将由新基站与移动台之间的链路来取代，这基站与移动台之间的链路将由新基站与移动台之间的链路来取代，这就是切换的含义。就是切换的含义。n 目的：目的：为了保持终端在移动过程中跨越不同无线覆盖区域时，业务的连续性。为了保持终端在移动过程中跨越不同无线覆盖区域时，业务的连续性。切换技术57n软切换：软切换：p 软切换则在载波频率相同的基站覆盖小区之间的信道切换软切换则在载波频率相同的基站覆盖小区之间的信道切换p 当当UE开始与一个新的小区建立联系时并不中断与原小区的联系。在软切换状态下，开始与一个新的小区建立联系时并不中断与原小区的联系。在软切换状态下，UE

14、与多于一个小区建立无线链路。与多于一个小区建立无线链路。p 切换过程中，移动用户可能同时与两个基站进行通信，从一个基站到另一个基站的切切换过程中，移动用户可能同时与两个基站进行通信，从一个基站到另一个基站的切换过程中，没有通信中断的现象，真正实现了无缝切换。换过程中，没有通信中断的现象，真正实现了无缝切换。p CDMA系统独有的切换功能，可有效地提高切换的可靠性。系统独有的切换功能，可有效地提高切换的可靠性。n硬切换：硬切换：p 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，它是一个时刻只

15、有一个业务信道可用时发生的切换。生，它是一个时刻只有一个业务信道可用时发生的切换。p 硬切换采取的是连接之前先断开的方式，在与新的业务信道建立连接之前先断开与旧硬切换采取的是连接之前先断开的方式，在与新的业务信道建立连接之前先断开与旧的业务信道的连接。的业务信道的连接。p 切换过程中，移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切换过程中，移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，通信链路有短暂的中断时间（可能掉话）程中，通信链路有短暂的中断时间（可能掉话） 。切换技术58 硬切换硬切换 软切换软切换切换技术59n 软切换软切换p 同一同一Node

16、B下的小区软切换（更软切换）下的小区软切换（更软切换）p 不同不同Node B间的小区软切换间的小区软切换p 不同不同RNC间的小区软切换（涉及间的小区软切换（涉及Iur口）口）n 硬切换硬切换p 不同载频间的硬切换不同载频间的硬切换p 同一载频下的硬切换（强制性硬切换）同一载频下的硬切换（强制性硬切换）p 系统间硬切换（如与系统间硬切换（如与GSM之间）之间）p 不同模式间硬切换（如不同模式间硬切换（如FDD与与TDD之间）之间）切换技术60n 激活集（激活集（active set）：指与某个移动台建立连接的小区的集合。用户）：指与某个移动台建立连接的小区的集合。用户信息从这些小区发送。信息

17、从这些小区发送。n 监测集（监测集（monitor set ） ：不在激活集中，但是根据：不在激活集中，但是根据UTRAN分配的相分配的相邻节点列表而被监测的小区，属于监测集。邻节点列表而被监测的小区，属于监测集。 n 检测集（检测集（detected set）：）：UE能够检测到的，既不在激活集中，也不能够检测到的，既不在激活集中，也不在监测集中的小区。在监测集中的小区。切换技术61n 1. 测量测量(UE)；n 2. 测量结果的报告测量结果的报告(UE到到Node B、RNC)；n 3. 根据切换算法进行判决根据切换算法进行判决(RNC)；n 4. 切换的执行切换的执行(RNC到到Node

18、 B、UE)。切换技术621. 测量由RNC决定UE测量并上报哪些物理量。切换需要UE测量的参数主要是P-CPICH的Ec/N0或RSCP（Received Signal Code Power）。一般我们用Ec/N0 ，因为Ec/N0同时体现了所接收信号的强度和干扰水平。Ec/N0和RSCP之间的关系如下：Ec/N0 RSCP/RSSI其中，RSSI（Received Signal Strength Indicator）是在相关信道带宽内的宽带功率。切换技术632. 测量结果的上报周期上报的切换算法：使用测量结果事件触发的切换算法：使用事件判决的结果软切换频间硬切换周期上报事件触发测量的结果在

19、UE内过滤事件判决在RNC内进行切换判决在RNC内进行测量的结果在UE内过滤事件判决在UE内进行切换判决在RNC内进行切换技术643. 切换算法无论是硬切换、软切换、周期上报还是事件触发，所有的切换算法都是建立在根据测量结果所进行的事件判决基础之上的。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切换技术65n Event1p 1A：一个主导频信道进入报告范围。：一个主导频信道进入报告范围。p 1B：一个主导频信道离开报告范围。：一个主导频信道离开报告范围。p 1C：一个不在：一个不在Active Set里的主导频信道的导频信号

20、强度超过一个在里的主导频信道的导频信号强度超过一个在Active Set里主导频信道的导频信号强度。里主导频信道的导频信号强度。p 1D：最好小区发生变化。：最好小区发生变化。p 1E：一个主导频信道的导频信号强度超过一个绝对门限值。：一个主导频信道的导频信号强度超过一个绝对门限值。p 1F：一个主导频信道的导频信号强度低于一个绝对门限值。：一个主导频信道的导频信号强度低于一个绝对门限值。n Event2p 2A：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：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。的质量。p 2B：当前载频的信号质量低于一个值，而异

21、频信号的质量高于一个值。：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。p 2C：异频信号的质量高于一个值。：异频信号的质量高于一个值。p 2D：当前载频的质量低于一个值。：当前载频的质量低于一个值。p 2E：异频信号的质量低于一个值。：异频信号的质量低于一个值。p 2F：当前载频的质量高于一个值。：当前载频的质量高于一个值。切换技术66n 4.切换执行切换执行n 通过切换算法，在测量结果基础上做出切换判决后，就转入切换执行通过切换算法，在测量结果基础上做出切换判决后，就转入切换执行阶段。阶段。n 与软切换相关的三个切换操作是：与软切换相关的三个切换操作是：p 1）无线链路增加；）

22、无线链路增加；p 2）无线链路删除；）无线链路删除；p 3）无线链路替换（即同时进行无线链路的增加和删除）。）无线链路替换（即同时进行无线链路的增加和删除）。 切换技术67切换判决（待判决定的小区）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将该小区加入到无线链路增加列表中将该小区加入到无线链路删除列表中将被替换掉的小区加入到无线链路删除列表中，将触发该事件的小区加入到无线链路增加列表中。将该小区标记为最佳小区将该小区加入到监控集中将该小区删除出监控集切换技术68 AS_Th AS_Th_HystAs_Re

23、p_HystAs_Th + As_Th_HystCell 1 ConnectedEvent 1A Add Cell 2Event 1C Replace Cell 1 with Cell 3Event 1B Remove Cell 3CPICH 1CPICH 2CPICH 3TimeMeasurementQuantityTTT算法需要下列参数： 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:：激活集中的最大小区数目切换技术69 功率控制技术 切换技术 码资源管理 Rake接收技术 接纳和

24、负载控制70 n 码资源规划的目的码资源规划的目的:n 在在WCDMA系统中，用到两种码，系统中，用到两种码，OVSF码和扰码。码和扰码。p 由于正交可变扩频因子码由于正交可变扩频因子码OVSF是宝贵的稀有资源，在下行一个小是宝贵的稀有资源，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，就必须考虑码资源的合理使用问题，所以对于下行信道化的容量，就必须考虑码资源的合理使用问题，所以对于下行信道化码资源的规化和管理就非常重要。码资源的规化和管理就非常重要。p 下行方向，由主扰码来区分小区，至于各小区的扰码应该

25、怎么分，下行方向，由主扰码来区分小区，至于各小区的扰码应该怎么分，应考虑扰码之间的互相关性，最好能保证每个小区与相邻小区的互应考虑扰码之间的互相关性，最好能保证每个小区与相邻小区的互相关性最小。相关性最小。n 码资源规划模块在系统中的位置码资源规划模块在系统中的位置:p 位于位于CRNC中。中。码资源管理71OC1, OC2OC3, OC4OC5, OC6, OC7OC1 , OC2, OC3OC1, OC2OC1, OC2, OC3, OC4上行上行:正交码用于区分从一个用户终端发出的不同信道正交码用于区分从一个用户终端发出的不同信道下行下行: 正交码用于区分从一个基站发出的不同信道正交码用

26、于区分从一个基站发出的不同信道码资源管理72n OVSF码是码是CDMA系统中比较宝贵的资源。下行只有一个码树给很多用系统中比较宝贵的资源。下行只有一个码树给很多用户使用（所有用户用一个扰码）。码分配的目标是以尽可能低的复杂度户使用（所有用户用一个扰码）。码分配的目标是以尽可能低的复杂度支持尽可能多的用户。码分配准则考虑两个因素：支持尽可能多的用户。码分配准则考虑两个因素：n 1）利用率）利用率p 就是尽量减少因码分配而阻塞掉的低值码的数量，使其达到码资源最少化。就是尽量减少因码分配而阻塞掉的低值码的数量，使其达到码资源最少化。比如，一个的单码比如，一个的单码C4,1承载能力与（承载能力与（C

27、8,1，C8,3）的双码承载能力是相等的。）的双码承载能力是相等的。用一个单码用一个单码C4,1更好。多码传输增加复杂度，尽量避免多码传输。更好。多码传输增加复杂度，尽量避免多码传输。n 2）复杂度）复杂度p 紧挨原则：在码的分配与管理时，尽量紧挨，以免利用率不高。紧挨原则：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73SF=8SF=32SF=16n 1.分配码的前提：分配码的前提：p 要保证其到树根路径上和其子树上没有其它码被分配；要保证其到树根路径上和其子树上没有其它码被分配；n 2.分配码的结果：分配码的结果：p 会阻塞掉其子树上的所有低速扩频码和其到根路径上的高速扩频码；

28、会阻塞掉其子树上的所有低速扩频码和其到根路径上的高速扩频码；码资源管理74SF=4SF=8SF=16SF=32SF=4SF=8SF=16SF=32012310987654151413121126313029282716212019181724232225绿色代表由于低速扩频因子的码字被分配而屏蔽掉的高速扩频因子码字宝石篮代表优化分配的码字（根据申请的扩频因子）红色代表已分配的码字深蓝代表高速扩频因子的码字被分配而屏蔽掉的低速扩频因子码字三个结果中任取一个码资源管理75PN3PN4PN5PN6PN1PN1Cell Site “1” transmits using PN code 1PN2PN2C

29、ell Site “2” transmits using PN code 2上行上行: PN 码用作区分不同的用户终端码用作区分不同的用户终端下行下行: PN 码用作区分不同的基站码用作区分不同的基站/小区小区码资源管理76PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5码资源管理77 功率控制技术 切换技术 码资源管理 Rake接收技术 接纳和负载控制78n 由于在多径信号中含有可以利用的信

30、息，所以，由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以，CDMA接收机可接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。n RAKE接收机就是通过多个相关检测器接收多径信号中各路信号，接收机就是通过多个相关检测器接收多径信号中各路信号，并把它们合并在一起。并把它们合并在一起。Rake接收技术79多径示意图多径示意图d1d2tttd3发射发射接收接收Raker合并合并噪声噪声Rake接收技术80同步捕捉/跟踪RAKE 支路1RAKE 支路2RAKE 支路M路径选择Z1ZOUTZ2ZM相位控制r(t)12Mq在接收端，将M条相互独立的支路进行合并后，可以得到

31、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。qWCDMA系统采用最大比合并方式，获得最佳分集增益。Rake接收技术81RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能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tts(t)s(t)Rake接收技术82接收发射coding直射信号反射信号如果时间差 1 码片长度0.26us，78m。codingdecodingRake接收技术83 功率控制技术 切换技术 码资源管理 Rake接收技术 接纳和负载控制84n 在用户发起呼叫时，在用户发起呼叫时，RRM根据系统资源的可根据系统资源的可用情况决定

32、接纳还是拒绝用户。用情况决定接纳还是拒绝用户。n 当系统剩余的资源足够用户使用时，接纳呼当系统剩余的资源足够用户使用时，接纳呼叫的用户，并分配相应的资源（如扰码、信叫的用户，并分配相应的资源（如扰码、信道码等）给呼叫用户。道码等）给呼叫用户。接纳和负载控制85n 当用户发起接入呼叫申请资源时，当用户发起接入呼叫申请资源时，RNC进行呼叫接纳控制进行呼叫接纳控制系统负荷门限剩余容量申请接入业务负荷增量值负荷增量64 kbps384 kbps144 kbps覆盖半径用户数12.2 kbps接纳和负载控制96 = = =单一业务情况下： 一个生动的比喻一个生动的比喻接纳和负载控制97影响WCDMA容

33、量的因素作 用功率控制减少干扰、节省功率、增大容量减少干扰、节省功率、增大容量切换控制软切换比例、切换算法影响容量软切换比例、切换算法影响容量接纳控制决定是否接入某一个用户决定是否接入某一个用户负载控制根据当前的系统负载状况，对当前小区的业务状况、用户数进行调整根据当前的系统负载状况，对当前小区的业务状况、用户数进行调整码资源码资源的合理分配与否，可以影响到接入用户的数目码资源的合理分配与否，可以影响到接入用户的数目RAKE接收针对快衰落而引进的先进接收和基带处理技术针对快衰落而引进的先进接收和基带处理技术智能天线动态调整天线阵列波束跟踪用户，减少干扰、节省功率，扩大覆盖，增大容量动态调整天线阵列波束跟踪用户，减少干扰、节省功率，扩大覆盖，增大容量多用户检测降低了多址干扰，从而提高系统的容量降低了多址干扰，从而提高系统的容量业务类别业务组成小区业务的不同，容量不同；小区业务的不同，容量不同；小区的业务组成情况，直接影响容量小区的业务组成情况，直接影响容量小区环境、干扰小区的无线环境，包括干扰情况，小区的无线环境，包括干扰情况，UEUE移动情况，移动情况，UEUE在小区的分布等，都影响小区容量在小区的分布等，都影响小区容量接纳和负载控制演讲完毕，谢谢观看！