1移动网络培训系列-WCDMA技术原理介绍.ppt
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1、WCDMAWCDMA技术原理介绍技术原理介绍技术原理介绍技术原理介绍-移动网络培训系列移动网络培训系列移动网络培训系列移动网络培训系列移动网络培训系列移动网络培训系列深圳移动网络公司网络优化中心深圳移动网络公司网络优化中心深圳移动网络公司网络优化中心深圳移动网络公司网络优化中心深圳移动网络公司网络优化中心深圳移动网络公司网络优化中心 何建何建何建何建何建何建主要内容主要内容nWCDMA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24GSM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W
2、CDMAWCDMA系统介绍系统介绍系统介绍系统介绍3GSM 网络系统结构网络系统结构无线网无线网核心网核心网External NetworkMSC/VLRGMSCHLRSMSCBSCBTSPSTNNMSNetwork Services:VoiceDataFaxSMSGSM/MAP CoreBTSBTSBTSBSC4GSM/GPRS系统结构系统结构GSM/EDGE/GPRS 核心网核心网(电路交换电路交换)External NetworksMSC/VLRGMSCHLRSMSWAPBSC/PCUPSTNNMSNew Services:dataMobile InternetSMS/WAP over
3、GPRSSGSNGGSN FirewallIP BackboneLIGCGWInternet核心网核心网(分组交换分组交换)GSM/MAP Core53G网络系统结构网络系统结构GSM/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 CoreNODE-BRNCBTSWCDMA无线无线63G 网络基本设备功能网络基本设备功能lNo
4、de-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800-2000mlRNC 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。lMSC 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。lMGWMGW: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。lVLRVLR:拜访位置寄存器MSC server为所管辖区域中 MS 的呼叫接续,所需检索信息的数据库。VLR
5、 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。lGMSCGMSC: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。7 3G 网络基本设备功能网络基本设备功能lHLR 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识别、监视、闭锁等
6、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。8WCDMA技术演进第一代第一代第一代第一代(80(80年代年代年代年代)模拟模拟模拟模拟第三代第三代第三代第三代(2000)(2000)宽带多媒体宽带多媒体宽带多媒体宽带多媒体第二代第二代第二代第二代
7、(90(90年代年代年代年代)数字数字数字数字AMPS(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UMTSWCDMACDMA2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA9WCDMA技术演进FDDTDDLTELTEGSM/EDGEGSM/EDGEn无线技术的引入要有步骤无线技术的引入要有步骤有节奏的进行,满足网络有节奏的进行,满足网络平滑演进的需要。平滑演进的需要。1999-2002 2003-2004 2005-2006 2007-2008 2009-2010 2011-2012WCDMAWCDMATD-S
8、CDMATD-SCDMAUMBUMB802.16m802.16mCDMA2000CDMA2000802.16e802.16e4G4GIMT-AdvancedIMT-AdvancedOFDMOFDMBasedBasedTechnologyTechnology16K144K16K144K(bps)(bps)GSM/GPRSUL:384KUL:384KDL:384KDL:384K(bps)(bps)EDGE/WCDMA/R4UL:384KUL:384KDL:3.6MDL:3.6M(bps)(bps)WCDMA/HSDPA/R5UL:5.76MUL:5.76MDL:14.4MDL:14.4M(bps)
9、(bps)HSPA/R6UL:11.5MUL:11.5MDL:43.2MDL:43.2M(bps)(bps)HSPA+/R7UL:86.4MUL:86.4MDL:326MDL:326M(bps)(bps)LTE10WCDMA基本原理基本原理n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11WCDMAWCDMA基本原理基本原理基本原理基本原理-码分多址码分多址码分多址码分多址FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA频分多址技术频分多址技术(FD
10、MA)(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。如的编码获得业务信道。如CDMACDMACDMACDMACDMACDMA是是是是3G3G3G3G(WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA、TDSCDMATDSC
11、DMATDSCDMATDSCDMA、CDMA2000CDMA2000CDMA2000CDMA2000)采用的多址技术)采用的多址技术)采用的多址技术)采用的多址技术12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收发信机数据处理过程收发信机数据处理过程手机数据手机数据扩频通信原理13n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: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
12、,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,目的是增加保目的是增加保密性和抗干扰密性和抗干扰.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.14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: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
13、帧率(误块率),调整目标信噪比,控制频率为100Hz功率控制技术50UENode B开环功率控制的目的:提供初始发射功率的粗略估开环功率控制的目的:提供初始发射功率的粗略估计计 开环功率控制开环功率控制功率控制技术51UERNC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闭环功率控制闭环功率控制功率控制技术52闭环功率控制闭环功率控制n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基站与移动台之间的物理层进行p一个时隙(
14、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53功率控制效果功率控制效果n下行链路功率控制目的下行链路功率控制目的p节
15、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系统的容系统的容量量功率控制技术54课程内容课程内容功率控制技术n切换技术n码资源管理nRake接收技术n接纳和负载控制55切换的概念切换的概念n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,原基当移动台慢慢走出原先的服务小区,将要进入
16、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,这就是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。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56切换技术切换技术n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
17、,UE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。pCDMA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
18、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57切换技术切换技术 硬切换硬切换 软切换软切换切换技术58切换基本分类切换基本分类n
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