WCDMA高级培训整理的笔记16124.docx
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1、WCDMA高级培训课件主要内容:1、UMTTS的基本本理论。简简述无线通通信的发展展历史以及及他们之间间的变化。2、UMTTS基本结结构的介绍绍。从逻辑辑视图介绍绍UMTSS的功能结结构,GSSM及GPPRS向UUMTS过过渡的结构构变化。3、无线接接口。UMMTS作为为UTRAAN网络并并且是FDDD方式下下的空中接接口特性,包括:a、WCMMDA空中中接口的基基本原理b、UTRRAN网络络的总体介介绍,协议议模型、物物理层、RRLC层、MMAC层的的基本功能能以及所对对应的信道道、空中接接口的通信信过程、调调制解调方方案及AMMR等。4、基本通通信过程。移移动台至核核心网之间间的通信过过程
2、。一、UMTTS Inntrodductiion目标:1、UUMTS是是什么?2、UMTTS的标准准由谁制定定、这些标标准的特点点及不同标标准的差异异。3、UMTTS现状,各各国liccense发布情情况。1、移动通通信的基本本发展过程程第一代以模模拟制式为为代表的空空中无线接接口的应用用主要有:NMT(北北欧)、TTACS(英英国)、AAMPS(北北美)及RR20000(铁路应应用)等。多多种标准的的存在使得得彼此不兼兼容,不能能互联互通通。第二代移动动通信引入入数字和调调频技术,最最典型的技技术有:GGSM(欧欧洲)、CCDMA IS-995(北美美)、D-AMPSS(北美)、IIS-13
3、36(北美美)等。在在整个发展展过程中,主主要有三个个分支,分分别是欧洲洲、北美和和日本的移移动通信发发展历程。日日本的分支支由于比较较独立,一一般不在讨讨论之中。作为欧洲第第二代移动动通信技术术的典型代代表是GSSM,GSSM在空中中接口的主主要特点:多址方式式TDMAA,采用8路时时分复用的的多址方式式,每用户户的接入是是通过占用用物理信道道的时隙来来区分。从从网络侧考考虑,区分分上下行链链路的双工工方式是FFDD。在在每一个频频率上使用用8路时分分复用,微微观的占用用时间片来来区分多路路用户的个个人通信。在在通信过程程中,每个个用户得到到的物理资资源是时隙隙,在GSSM中物理理信道的定定
4、义为:物物理信道(PPhy cchannnel)频率(FFrequuencee)+时隙隙号(TSS nummber)。由于采用电路交换方式,每用户在通信过程中,将一直占用网络分配的物理信道直至通信结束。在空中接口,物理信道的分配是采用固定的分配方式。一个用户对应一个时隙(TS),时隙用于传送话音时,话音的净比特速率(经过原编码后的速率)为13kbit/s(FR)或12.2kbit/s(EFR);传送数据时,单信道最大传输速率为9.6kbit/s(限值),由于受限于该速率,所以GSM的数据业务归为承载业务,主要是通过GSM网络承载数据到外部网络。但是,如果在软件上升级,也可以支持到14.4kbi
5、t/s的数据速率。随着数据业业务的发展展,为提高高空中接口口上的数据据传送速率率,在GSSM基础上上提出了22.5代的的GPRSS技术。GGPRS提提供的是一一种数据服服务,它不不能独立于于GSM存存在,它的的目的只是在GSMM系统上提提供高速有有效地传递递数据业务务的服务。因此,GGPRS的的无线部分分不会发生生变化,仍仍然沿用GGSM的无无线接口,采采用TDMMA帧结构构,但交换换方式由电电路交换转转变为分组组交换方式式。在2.5代系统统中,核心心网交换域域由电路交交换域(CCS Doomainn)和分组组交换域(PPS Doomainn)构成。从数据速速率和业务务的角度来来说,GPPRS
6、可以以提高空中中接口中数数据业务的的速率,而而对于话音音速率没有有任何影响响。如何在在GSM系系统数据速速率受限的的前提下提提高空中接接口的数据据速率?可可以有两种种方法:第第一是改变变信道编码码方案,提提高每用户户的单信道道数据净比比特率。在在GSM系系统中,空空中接口上上的每用户户信息是按按20mss分块,每每信息块包包含4566bitss,传输速速率为222.8kbbit/ss。4566bitss的信息块块内容大体体可以分成成二部分,即即有用消息字字段和保护护字段。从从22.88kbpss角度来说说,要提高高传输速率率,也就是是在20mms时间段段,增加信信息块的有有用消息字字段的长度度
7、,减少保保护字段的的长度。这这种机制即即所谓的信信道编码(cchannnel ccodinng)。这这种方案的的实现带来来的缺陷就就是由于保保护字段的的减少,数数据包在空空中接口传传递时,它它的可靠性性会有所下降降,数据包包对无线接接口的敏感感性会加重重,也就是是对载干比比(能量之之比)的要要求将会提提高,基本本要达到114dB以以上,才能能满足CSS4的编码码方案。对于CSS4编码,数数据速率为为20.44kbpss,与222.8kbbps比较较,几乎没没有保护。而数据业务比较关键的是块的差错率、块的丢失率,话音业务比较注重的因素是时延。随着单信道数据速率的提高,对无线信道空中接口的载干比要
8、求也会提高,因此通过提高单信道数据传递速率的方法并不是最有效的。作为第二种方案,就是通过多时隙分配来实行数据速率的提高,也就说通过改变无线资源的分配使每用户根据数据量的大小动态分配占用多个时隙来完成分组数据块的传送。这种动态分配从两个角度来考虑,首先是每用户空中接口的最大可占用时隙为8个TS,其次是每时隙可支持的最大用户数为8个。二种方案前者是通过提高单信道速率,后者是通过提高资源利用率的角度来实现数据传递速率的提升。理论上,GPRS网络能够提供的最大数据传递速率是采用CS4编码方式,8时隙共用的前提下得到的值为160kbps。而实际上,当前的小区规划中定义的分组时隙取决于业务量的大小,以最大
9、4个TS为例,(13)个TS的配置方式是指1个时隙是静态分配给分组时隙,3个时隙作为混合方式的分配,完成分组或话音业务的传送。因此,目前最大的时隙分配是4个TS。从信道编码方式来考虑,目前使用较多的是CS1和CS2方案,CS1多用于信令,而CS2可以动态选择支持业务和信令。CS2的速率理论值是12.2kbps,考虑一定的阻塞(5),实际有效速率是10kbps,而CS1只有8kbps。因此,从网络侧考虑,最大的数据传递速率只有40kbps。从移动台来看,对于GPRS移动终端来说,移动台有所谓的多时隙能力的指标值。多时隙能力是指移动台在上下行链路上同时能够获得的最大无线资源能力,即能获得的最大时隙
10、数。在规范中移动台按多时隙能力被分成class1class29共29个级别,而目前网络能支持的只有class1class13共13个级别。对于一个31级别的移动台来说,该移动台在下行方向上最大只能同时获得3个时隙,在上行方向上最大只能获得1个时隙。目前MOTO各式包括测试手机最大的也就是31的移动台,通常使用的也就是21或其他级别的手机。因此,数据速率还要取决于移动终端的级别,移动台只有在class29级别时,才能真正实现88的时隙配置。所以,在实际过程中,手机真正能获得的数据传输速率在下行方向上目前也只有30kbps,这也是目前GPRS网络能够提供的有效速率,一般变化范围在2040kbps之
11、间。这里所讲的速率是净比特速率,指的是业务数据包经过多重分装后,在进入RLC的MAP层之前的速率,并不是指经过信道编码之后的速率。所以,在考虑数据速率时,必须清楚所处的阶段,是原编码速率、经过信道编码的速率还是经过调制后的速率。(课间提问问:GPRRS系统在在通信过程程中,手机机要不断对对系统进行行测量,那那么又如何何能够实现现88的的时隙配置置?也就说说如果手机机工作在888模式式下,靠什什么物理信信道来完成成测量和信信令的交互互?)在GPRSS网络中,空空中接口的的传递速率率,无论是是30kbbps还是是160kkbps,都都显得太低低,这样就就存在了由由GSM和和GPRSS网络继续续向上
12、过渡渡的系统要要求,被称称为EGGSM和EEGPRRS,其中中,E代表表的是EDDGE技术术。EDGGE技术是是采用了空空中接口上上不同的无无线处理方方式,主要要是调制方方案的改变变。由于采采用不同的的调制方案案,可以提提高空中接接口的信息息传输速率率,在原有有基础上提提高3倍的的数据速率率的增长。因此,EGSM的数据速率可以达到43.2kbps,EGPRS可以达到480kbps。EDGE技术的缺点是由于无线接口调制方案的改变,需要改变所有BTS基站的硬件和软件。EDGE技术早在二年前,欧洲的GSM网络就已经投入商用。对于一个大型网络,由于采用EDGE技术所需要的追加投资将非常巨大,这也就是我
13、国目前没有引入这一技术的主要原因。作为GSMM营运商,为为提高数据据的传递速速率,可能能会考虑的的方案是GGSM/GGPRS网网络直接向向UMTSS的演进。UMTS技术作为欧洲3G的典型代表,在空中接口上选择了码分多址CDMA的方式,在双工方式上,既可以选择FDD方式,也可以采用TDD方式,取决于空中接口的规范。在FDD方式下,UMTS理论速率为2Mbps,是每用户所能得到的最大净比特速率,指未经过信道编码之前的速率,而实际上可以达到2.1Mbps。这个速率是含有数据包头的数据流,如用户的数据是IP数据,IP应用层数据可能是某个FTP数据包,数据包在封装时会选择各种合适的底层协议数据,即IP数
14、据的包头。第二个移动动通信演进进的分支,是是北美分支支。首先作作为第一代代系统,选选择的是8800MHHz的AMMPS系统统。北美与与欧洲的发发展模式不不同,欧洲洲在模拟系系统中由于于采用了多多种制式,导导致它在做做GSM规规范时,力力求一体化化,所以GGSM是先先有规范后后有网络。而而这个问题题,对北美美来说就不不是那么重重要。由于于北美从一一开始就选选择了统一一的AMPPS制式,所所以它首先先要考虑的的是不断改改善网络的的性能。作作为北美第第二代系统统的一个重要要分支DAAMPS系系统,就是是在原有的的AMPSS基础上引引入了数字字化技术。与此同时,欧洲GSM1900MHz也被引入了北美,
15、作为第二代系统的补充。北美二代系统的第三个分支,就是高通公司研制并拥有专利的CDMA系统。CDMA在北美的发展大致经历了几个阶段,首先是窄带CDMA,引入的是IS95空中接口的标准,IS41是核心网标准(对应GSM是MAP标准)。IS95标准系列通称为CDMA One技术,1993年IS95标准被最终确定,作为第一个被引入的CDMA系统,采用的是IS95A的标准,标准确定在扩频时使用的带宽为1.25MHz、速率为1.2288Mcps,相对于WCDMA中5MHz的带宽,1.25MHz带宽则被称为窄代系统。对于CDMA来说,物理信道的定义是指:物理信道(Phy channel)频率(Frequen
16、ce)+码子(Code)。与GSM相对应,CDMA系统中的每用户是通过分配的码子来得到单业务信道,目前的IS95A标准,单信道码子上的最大数据用户速率是14.4kbps。发展到IS95B标准时,通过码子捆绑技术,单用户可占用的码子最大可以分配8个码子,所以可以得到的最大数据速率为14.4x8115.2kbps。与GPRSS对应,CCDMA的的2.5代代技术被称称为CDMMA200001XX,所对应应的标准仍仍然是2.5代的标标准而非33代标准。在CDMA2000 1X单载波中,带宽仍为1.25MHz,双工方式为FDD方式,提供用户共二类信道,一类称为Fundamental Channel(基本
17、信道),另一类称为Supplemental Channel(附加信道)。在通信过程中,用户会固定的得到一个F信道,并始终维持不会释放,在基本信道上,传送的是信令(Signaling)和业务(Traffic)信息,速率为9.6kbps;当用户申请高速率业务时,系统会提供S信道,S信道的获得并非按Qos由系统自动分配,而是任何用户都可以根据需要向系统申请。在系统中,S信道的配置数量不多,因为它的实现要用到Walsh四阶矩阵中的二个码子,另外2个码子要分配给公共信道,所以最多只有2个S信道,每小区只能同时分配2个用户使用独立的S信道。用户只有申请并获得S信道后,才能提供153kbps的业务。由于信道
18、数较少,系统就规定了单个用户占用该信道的时长(ms级的占用周期),因此,信道的占用具有非连续性。用户在F信道上通过发送信令消息,向系统申请S信道,获得S信道后,用户会在S信道上传送业务信息,而自动释放在F信道上传业务信息;如果在占用周期内没有传完业务信息,用户将再次申请S信道,所以,用户的业务速率会有所波动,这也是CDMA2000 1X的特点和缺陷,目前的码子规划只能做到这一步。与GPRS连续占用时隙的工作模式相比,CDMA2000 1X存在明显的缺陷,即所谓的信道重配置过程,这也体现了欧洲与北美在制定规范体制上的区别。在核心网部分,CDMA2000 1X同样被分为CS和PS域,与GPRS不同
19、的是,CDMA在制定标准时,各实体间的接口都是内部的(Internal),这样的结构更适合内部高效的运作。只有在中国的使用过程中,由于营运商的要求,才对A接口开放,从而实现多厂家设备的互联。在CDMA由IS95向CDMA20001X过渡过程中,BSC增加了分组交换的功能,相当于GPRS中SGSN的功能由BSC来实现。这与GPRS中CS域与PS域是独立完成的结构截然不同。所以,由于接口的不开放,使CDMA20001X的物理实体较GPRS网要少,对应GGSN的网关实体称为PDSN。在CDMAA20000向三代过过渡的过程程中,最初初有二个分分支。一个个分支称为为CDMAA20000MC叫叫多载波C
20、CDMA技技术,这一一技术是在在空中接口口中通过多多载波码分分多址实现现宽带业务务的提供,目前,该技术已被搁置。另一分支是CDMA20001XEV(增强型),已作为主流技术被发展。其中CDMA20001XEVDO(data only)已被韩国商用,CDMA20001XEVDV(data&voice)将在下阶段被采用,并将作为真正的CDMA2000的3G标准。该技术使用的带宽仍然是单载波的1.25MHz,它的发展趋势并不打算向宽带过渡,由于使用了增强的数据速率和新的调制方案,使得速率提高,可以在1.25MHz带宽上达到2.4Mbps(HDR方案)。CDMA在向3G过渡的过程中,无线部分也将发生较
21、大变化,这是因为采用了高通的专利技术使得在16QAM的调制方案上提高速率。欧洲在制定WCDMA规范时,就有意要避开高通的专利,所以采用了5MHz带宽来实现2Mbps的数据传递速率。二种技术的的比较表明明,3G标准准都采用了了码分多址址的多址方方案,它的的特点在于于:a、增加了了系统容量量(Inccreassed ccapaccity)。这一特点值得考虑的有以下观点。所谓容量是指同时使用的用户数,在TDMA方式中,由于物理资源是固定分配,所以容量是指硬容量,容量受限于系统的载频数和可用的时隙数。在GSM中,单载频同时通话的用户数是8个,所以,一旦网络规划完毕,系统的容量也就确定下来。而对于CDM
22、A来说,容量是指软容量,是不受物理资源的限制,CDMA的物理资源是码子,只要码子是无穷的,它的容量就是无穷的。对于单载频来说,采用多少矩阵的码子,有多少个码子,就会同时接入多少个用户。但是,CDMA作为一个自干扰系统,它容量的增长受两个因素的影响,首先是在上行链路上,容量受限于干扰因素,也就是在上行链路不同用户使用相同频率时会产生同频干扰,同频干扰的加剧,达到一定门限时,使容量的增加受限。这也称为上行链路的容量干扰受限。其次在下行链路上,容量增加受限于能量(Power)。在下行链路上,所有的用户分享同一个能量,所以能量的分配也就决定了下行链路上的用户容量。因此,GSM和CDMA的容量一般不具有
23、可比性,这是因为对同样是单载波系统CDMA根据不同的业务需求,容量是不定的,要根据实际情况来算,而GSM系统则具有确定的容量值。b、增加覆覆盖(Immprovved ccoverrage)。不同的观点认为,覆盖一般有3种不同的含义,第一种称为计划的覆盖范围(Planned Cell Coverage),也就是在规划过程中,希望获得的理想覆盖;第二种称为实际的覆盖范围(Practical Coverage),由于无线环境的限制,无论采取何种措施,都无法加大覆盖范围,称为实际的覆盖;第三种称为可操作的覆盖范围(Operational Coverage),指的是移动台可接入系统的最大距离。所以在考虑
24、覆盖范围时,应该考虑以上因素,一般认为GSM和CDMA也不具有可比性。在GSM中,实际的覆盖范围一般认为是不可变的,当实行网优时,系统的可操作范围是可变的。如改变最小接受电平值,用户可接入的距离就会发生相应变化。所以这种范围的变化,是可以人为来操作的。而在CDMA中,覆盖范围是动态变化的,不像GSM是静态的变化,这也被称为CDMA的呼吸效应。随着小区负荷的增加,实际可操作范围的小区半径会缩小,小区半径随用户的干扰而发生动态的变化,这也就是CDMA小区规划的复杂性所在。c、简化系系统规划年年(Simmpliffied systtem pplannning)。这一提法应改为不用做频率规划,因为它简
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- WCDMA 高级 培训 整理 笔记 16124
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