WCDMA概述

说明：本资料节选自华为的WCDMA培训教材，请各位注意保密，仅作为内部资料参考并起抛砖引玉作用！第一章概述一、移动通信发展简史1、第一代移动通信系统AMPS、TACS、NMT、NTT启动时间、地区分布、主要特点、缺点2、第二代移动通信系统GSM、DAMPS、IS-95（窄带CDMA）启动时间、地区分布、特点、缺点3、第三代移动通信系统随着网络的发展，数据和多媒体的发展也将随之加快，第三代移动通信系统是一种能够提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与因定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信系统。其目标可概括为：a)能实现全球漫游；b)能提供多种业务；c)能适应多种环境；d)足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和服务质量。为实现上述目标，对其无线传输技术（RTT：RadioTransmissionTechnology）提出了以下要求：i.高速传输以支持多媒体业务ii.传输速率能够按需分配iii.上下行链路能适应不对称需求。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）于1985年提出，当时称为FPLMTS（FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem），1996年更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbps，预期在2000年可得到商用。主要制式有WCDMA，cdma2000和UWC-136。1999年11月5日，国际电联ITU-RTG8/1第18次会议通过了“IMT-2000无线接口技术规范”建议，其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000CDMATDD部分中。二、2G向3G的演进1、标准组织3GPP成立于1998年12月，由欧洲的ETSI、日本ARIB、韩国TTA和美国的TI组成，采用WCDMA技术，UTRA为无线接口标准，实现在现有GSM网络上的平滑演进；3GPP2成立于1999年1月，由美国的TIA、日本ARIB、韩国TTA组成，无线接入技术采用cdma2000和UWC-136为标准，核心网采用ANSI/IS-41；CWTS是这两个组织的正式组织成员，华为、大唐电信是3GPP的独立成员。2、3G演进策略——渐进式（1）保证现有投资和运营商利益（2）有利于现有技术的平滑过渡A.GSM向WCDMA的演进GSM—HSCSD（高速电路交换数据）—GPRS（通用分组无线业务）—最终以网络业务覆盖再度平滑无缝隙地演进至IMT-2000WCDMAB．IS-95向cdma2000的演进IS-95A（速率9.6/14.4Kbps）—IS-95B（速率115.2Kbps）—cdma20001X—cdma20001XEV（cdma20001XEV-DO、cdma20001XEV-DV以及LAS-CDMA）C．DAMPS向UWC-136的演进策略IS-136（DAMPS）—GPRS-136—UWC-136三、3G的体制种类及区别1、多体制的由来ITU的目标：建立ITM-2000系统家族，求同存异，实现不同3G系统上的全球漫游；家族概念（FamilyConcept）（1）网络部分1997年3月由欧洲提出“ITM-2000家族概念”，基于现有GSMMAP和IS-41标准；（2）无线接口1998年1月提出并采用“套”的概念，不再使用“家族概念”，无线接口标准可能多于一个，但没有承认可以多于一个，希望最终能统一。2、RTT技术提案截止1998年9月，RTT提案包括对MSS（移动卫星业务）在内多达16个（包括来自中国的TD-SCDMA），其中以欧洲ETSI的UTRAWCDMA以及美国的cdma2000这两个提案最具竞争力；3、技术融合主要的技术体制：UTRAFDD、UTRATDD和cdma2000；UTRAFDD模式采用WCDMA，UTRATDD模式采用TD-CDMA，将TD-SCDMA和UTRA融合。TD-SCDMA和WCDMA、cdma2000已经成为最主要的三种体制。4、三种主要技术体制比较四、3G频谱情况1、WRC-92的频谱分配1995年由“UMTS论坛”向ITU提交了如图1-2的频谱划分建议方案。欧洲陆地通信：1900~1980MHz，2010~2025MHz和2110~2170MHz，共计155MHz；北美地区：在1850~1990MHz实际已经划给PCS使用，即使经过调整，IMT-2000的上行与PCS的下行频段仍需共用；日本地区：1893.5~1919.6MHz已用于PHS频段，只可提供135MHz的3G频段；韩国地区：基本和ITU建议一样；2、WRC2000对IMT-2000的频谱安排2000年的WRC2000会议上，在WRC-92基础上又批准了新的附加频段：806-960MHz、1710-1885MHz、2500-2690MHz。3、我国的3G频谱划分方案日前，信息产业部以“信部无[2002]479号”文件的形式正式颁布了我国第三代（3G）公众移动通信系统频率规划。这件名为《关于第三代公众移动通信系统频率规划问题的通知》文件发往各省、自治区、直辖市无线电管理机构、通信管理局、信息产业厅及各相关单位。文件指出，依据国际电联有关第三代公众移动通信系统（IMT－2000）频率划分和技术标准，按照我国无线电频率划分规定，结合我国无线电频谱使用的实际情况，将我国第三代公众移动通信系统主要工作频段规划为频分双工（FDD）方式，即1920—1980MHz/2110--2170MHz；时分双工（TDD）方式，即1880—1920MHz、2010—2025MHz；补充工作频率为频分双工（FDD）方式，1755－1785MHz/1850－1880MHz；时分双工（TDD）方式，2300－2400MHz，与无线电定位业务共用，均为主要业务，共用标准另行制定；卫星移动通信系统工作频段为1980－2010MHz／2170－2200MHz。通知说，目前已规划给公众移动通信系统的825－835MHz/870－880MHz、885－915MHz/930－960MHz和1710－1755MHz/1805－1850MHz频段，同时规划为第三代公众移动通信系统FDD方式的扩展频段，上、下行频率使用方式不变。已分配给中国移动、中国联通的频段可按照批准文件继续用于GSM或CDMA公众移动通信系统，若要改变为第三代公众移动通信系统体制，须另行报批。通知强调，上述各规划频段作为第三代公众移动通信频段，由国家无线电管理机构管理。具体技术指标、频率分配以及台站管理规定另行制定。自发文之日起，各省、自治区、直辖市无线电管理机构停止分配和指配上述各频段频率，停止审批本通知所述频段内新设无线电台站。对上述各频段内既设无线电台站，应本着既要保障移动通信业务发展需求，又要妥善处理现用设备的原则，按照信息产业部《关于调整1－30GHz数字微波接力通信系统容量系列及射频波道配置的通知》（信部无［2000］705号）和《关于清理1885－2025MHz及2110－2200MHz频段有关问题的通知》（信部无［2001］522号）精神处理。以往有关频率规划，凡与本通知相抵触的，以本通知为准。第二章WCDMA系统结构一、系统概述UMTS（UniversalMobileTelecommunicationSystems：通用移动通信系统）采用WCDMA作为空中接口技术，网络单元可划分为无线接入网络RAN（RadioAccessNetwork）和核心网CN（CoreNetwork），与用户设备UE（UserEquipment）一起构成了整个UMTS系统。1、UMTS系统网络构成1）UE（UserEquipment）用户终端设备，包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等，通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供各项业务功能。包括两部分：ME（TheMobileEquipment）提供应用和服务USIM（TheUMTSSubscriberIdentifyModule）提供用户身份识别2）UTRAN（UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork）UMTS陆地无线接入网，分为基站NodeB和无线网络控制器RNC两部分。NodeBWCDMA系统的基站，包括无线收发信机和基带处理部件，通过标准的Iub接口和RNC互连完成Uu接口物理层协议处理，主要功能：扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码以及基带信号和射频信号的相互转换；逻辑功能模块：RF收发放大、TRX射频收发系统、BB基带部分、传输接口单元、基站控制部分RNC无线网络控制器，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能3）CN（CoreNetwork）负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理。VMSC/VLR作为WCDMA核心网的CS域功能节点，提供CS域的呼叫接续、移动性管理、鉴权和加密等功能；GMSC作为WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点，完成VMSC功能中的呼入呼出功能；SGSN作为WCDMA核心网PS域功能节点，通过Iu_PS接口与UTRAN相连，通过Gn/Gp接口与GGSN相连，通过Gr接口与HLR/AUC相连，通过Gs接口与VMSC/VLR，通过CAP与SCP相连，通过Gd接口与SMC相连，通过Ga接口与CG相连，通过Gn/Gp接口与SGSN相连，提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密功能；GGSN是网关GPRS支持节点，通过Gn接口与SGSN相连，通过Gi接口与外部数据网络（Internet/Intranet）相连。GGSN提供数据包在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装。GGSN主要作为与外部IP分组网络的接口。HLR是WCDMA移动网归属位置寄存器，提供用户的签约信息存放、新业务支持、增强的鉴权等功能。4）OMC功能实体包括设备管理系统和网络管理系统。5）外部网络（TheExternalnetworks）外部网络分类：电路交换网络（CSnetworks）：提供电路交换的连接，例如ISDN、PSTN等；分组交换网络（PSnetworks）：提供数据包的连接服务，例如Internet。2、系统接口1）Cu接口USIM-ME，标准电气接口；2）Uu接口UE-UTRAN，无线接口，是UMTS系统中最重要的开放接口；3）Iu接口UTRAN-CN，开放的标准接口；4）Iur接口RNC-RNC，UMTS特有，用于RAN中移动台的管理；例如进行软切换时，移动台所有数据通过Iur接口进行RNC之间的传递；5）Iub接口NodeB-RNC，开放的标准接口。二、UTRAN的基本结构1、RNC（在逻辑上对应于GSM网络的BSC）控制URTAN的无线资源，与MSC、SGSN以及广播域通过Iu接口相连，移动台和UTRAN之间的无线资源控制（RRC）协议在此终止；控制NodeB的RNC称为该NodeB的CRNC，负责对其控制的小区的无线资源进行管理；服务RNS（SRNS）：管理UE和UTRAN之间的无线连接；一个与UTRAN相连的UE有且只有一个SRNC；漂移RNS（DRNS）：UE用到的除SRNS以外的RNS；DRNC的数目不确定；通常在实际的RNC中包含了CRNC、SRNC和DRNC2、NodeB（逻辑上对应于GSM网络中的BTS）用于完成空中接口与物理层的相关处理，例如信道编码、交织、速率匹配、扩频以及内环功率控制等无线资源管理功能；3、UTRAN各单元接口的基本结构各接口的协议结构是按照通用的协议模型设计；从垂直层上看，分为无线网络层（RNL）和传输网络层（TL）；对于面上来说：控制面（RNCP）包括应用协议（RANAP、RNSAP、NBAP）及传输这些应用协议的传输承载；用户面（UP）包括数据