课程5-W-CDMA移动通信系统基本知识介绍

内部资料注意保密1W-CDMA移动通信系统基本知识介绍内部资料注意保密2提纲1.UMTS系统结构2.WCDMA导论3.物理层4.移动性管理5.无线资源管理6.HSDPA概述内部资料注意保密3Section1UMTS系统结构内部资料注意保密4图2UMTS网络单元构成示意图UEUSIMMECuMSC/VLRSGSNHLRGGSNGMSCPLMN.PSTNISDN.etc…InternetUuNodeBNodeBRNCNodeBNodeBRNCIubIurUTRANIu-CSCN外部网络Iu-PSGnNcUMTS系统结构内部资料注意保密51.UEUE是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等。2.UTRANUTRAN即陆地无线接入网，分为NodeB(基站)和RNC(无线网络控制器)两部分。zNodeBNodeB包括无线收发信机和基带处理部件。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。zRNCRNC是无线网络控制器，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.CNCN即核心网，负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理。UMTS系统结构内部资料注意保密6UTRAN的结构z各网元与GSM网元的对比及不同；Iub接口的开放问题；设计时需考虑的方面UMTS系统结构内部资料注意保密7Section2W-CDMA导论内部资料注意保密8内容提示•多址接入•WCDMA新特点•WCDMA与GSM的主要区别•业务分类•DS-CDMA•码字•Rake接收机•发射分集内部资料注意保密9频率时间功率频率时间功率频率时间功率FDMATDMACDMA多址接入通信系统中有三种多址接入技术：•频分多址Fre•时分多址Fre+Ts•码分多址Fre+Code内部资料注意保密10双工间隔:190MHzFDD时间频率功率5MHz5MHz码复用&频分双工ULDLUMTS用户1UMTS用户2时间频率功率TDD5MHzDLULDL码复用&时分双工DL666.67μsULUMTS用户2UMTS用户1双工技术•W-CDMA:FDDorTDD内部资料注意保密11WCDMA的新特点9提供高速的数据速率，昀高可达到2Mbps，将来如果采用HSDPA将提高到8~10Mbps(甚至到20Mbps，如果采用MIMO天线技术)。9可变比特速率。（可变扩频因子）9采用异步方式，无需GPS精确定时，方便室内规划。9支持上、下行不对称的业务，如视频点播和网页浏览，下行业务远大于上行业务。9更高的频谱利用率，频率复用度为1。91500Hz的快速功率控制，更好地克服快衰落的影响。12WCDMA的主要参数使用导频符号或公共导频进行相关检测检测0.5、1、1.5、2dB（可变）功率控制步长1500Hz功率控制频率软切换，更软切换，硬切换切换666.7us时隙长10ms（包含15个时隙）帧长2Mbps(forRelease99&Release4)最大业务速率3.84Mcps码片速率上行BPSK，下行QPSK调制方式分组和电路交换数据类型NodeB：－121dBm，MS：－117dBm（BER为10-3）接收机灵敏度Rake接收机接收机异步方式同步方式卷积编码，Turbo编码（对高速业务）信道编码8种速率的AMR编码（4.75～12.2kbps)语音编码4.4～5.2MHz载波间隔1频率复用度2×5MHz最小频率需求上行：1920～1980MHz,下行：2110～2170MHz规划频段频率栅格与定标频率内部资料注意保密13WCDMA与GSM的主要区别语音和低速数据业务（理论昀大171.2kbps，实际几十kbps）AMR语音（4.75~12.2kbps)、CS64kbps、昀大2Mbps的分组数据业务。业务硬容量，不受覆盖和干扰的影响软容量，受覆盖和干扰影响容量不受负载影响受负载影响覆盖信号强度导频信道的Ec/Io导频覆盖的主要判别依据频率规划扰码规划小区规划硬切换硬切换、软切换切换标准不支持支持，提高下行链路的容量下行发射分集GPRS中基于时隙的调度基于负载的分组调度分组数据跳频MHz频率的带宽使其可以采用Rake接收机进行多径分集，宽频可以更好的克服衰落的频率选择性。频率分集2次/秒或更低1500次/秒功率控制频率TDMACDMA多址方式1～181频率复用度200kHz5MHz载波间隔GSMWCDMA内部资料注意保密14WCDMA的主要业务分类„会话类型基本特点：对时延要求昀高，具有很强的实时性，要求实时会话总是发生在对等的终端用户之间，业务量对称或者基本对称。要求的昀大时延需满足人主观对音频、视频的感觉（主观测量大约需小于400ms）。典型应用：语音业务、可视电话、视频会议。„数据流类型基本特点：数据流类型业务是非常不对称的，故它对时延要求比会话类型低，允许有较大的时延，但可以通过流式多媒体技术把数据转换成一个稳定均匀而连续的流来处理，对于较大时延引起的抖动，可以通过缓存来平滑，昀终需保持业务流中各信息实体的时间关系。典型应用：视频点播。内部资料注意保密15„互动类型基本特点：对时延的要求更低，采取终端用户请求—响应模式，要求较低的误码率。典型应用：网页浏览、网络游戏。„后台类型基本特点：数据流类型对时延要求昀低，允许有很大的时延，接收端并不期待数据在短时间内到来，对发送的时间也不太敏感。发送的内容不需透明传送，但必须无差错接收。典型应用：E-mail、短消息、彩信、电子明信片、下载服务。WCDMA的主要业务分类内部资料注意保密16WCDMA系统的基本框图信源编码信道编码扩频调制信源译码信道译码解扩解调无线信道如AMR编码BitSymbolChip加扰5M带宽余弦滚降系数加差错保护，如加CRC校验内部资料注意保密17DS-CDMA发射端TbitTchipDatasequencespreadingsequencetransmittedsequencea2Tbit=Ebit1/TbitTchip=Echip1/TchipFrequencya2Tchip1/Tchip+a-a-1+1-a+ax=DatasequenceTransmittedsignalSpreadingsequencegeneratorModulationx(t)Powerspectrum直接扩频的意义内部资料注意保密18TbitTchipDatasequencespreadingsequencereceivedsequencea2Tbit=EbitPowerspectrum1/TbitTchip=Echip1/TchipFrequencya2Tchip+a-a-1+1-a+ax=1/TchipReceivedsignalDatasequenceSpreadingsequencegeneratorDemodulationx(t)接收端DS-CDMA内部资料注意保密19码字z信道化码(OVSFcodes):区分同一基站或者UE传输的不同物理信道.z扰码(Scramblingcodes):区分小区(DL)和用户(UL)ScramblingcodeOVSFcode1OVSFcode2OVSFcode3User1signalUser2signalUser3signalScramblingcode1Scramblingcode2Scramblingcode3User1signalUser2signalUser3signalOVSFcode1OVSFcode1OVSFcode2下行上行1物理信道=1扩频码+1扰码+1载波（＋相位）1物理信道=1扩频码+1扰码+1载波（＋相位）？为什么上下行远近效应影响不同信道化码的上下行分配：动态、静态内部资料注意保密20信道化码-OVSFSF=1SF=2SF=4SF=8to512C1,0=1C2,0=11C2,1=1-1C4,0=1111C4,1=11-1-1C4,2=1-11-1C4,3=1-1-11码树Highdatarates:lowSFLowdatarates:highSFSymbolRateMcpsSymbolRateChipRateNNTTSFSymbolChipChipSymbol84.3====9扩频码与业务速率的映射；9扩频增益、处理增益的关系扩频码特点：非连续性；2的k次方；SF本身代表其长度；SF代表本身可用SF码的个数；内部资料注意保密21+-1-1-1-1-1-1-111111111-1*1111-1-1-1-1CjCkTosynchronization=0无相关性ª正交+-1-1-1-1-1-1-111111111-1*11111-11-1CjCknoTosynchronization=4小的相关性ª不正交2个码由同一个发射机发射2个码由不同UE或者BTS发射需要扰码正交性码字越短，轻微不同步下正交性越差！信道化码-OVSF内部资料注意保密22信道化码的分配码字正交性，父子关系；码字分配原则：z尽量保留扩频因子小的码字以提高利用率；z尽量上、尽量右；4～5124～256内部资料注意保密23信道化码的分配信道化码分配举例：C1,0C2,0C2,1C4,0C4,1C4,2C4,3C8,0C8,1C8,2C8,3C8,4C8,5C8,6C8,7我要SF＝4我要SF＝4内部资料注意保密24码字受限：下行链路，同一小区每载频只使用一个主扰码的情况下（目前还没有厂家支持使用辅扰码，这也需要手机支持，以后可以使用），系统通过不同的信道化码来区分本小区的不同下行链接。对于同一个扰码下的信道化码数是有限的（这是由信道化码产生的机制决定的），且公共信道占用了一些信道化码：内部资料注意保密257153030123链接数8163232128SF384kbps144kbps64kbps64kbps12.2kbps业务速率PS384PS144PS64CS64AMR12.2业务类型码字受限：内部资料注意保密26扰码–PN序列触发、求和式移位寄存器Sequencerepeatsevery2N-1chips,whereNisnumberofcellsinregisterPN序列属性„极好的自相关性•和自身不移位序列100%相关•和自身移位序列不相关或者相关性很小„极好的互相关性•和其他扰码相关性很小内部资料注意保密27上行扰码共有224个长38,400chips的长扰码共有224个长38,400chips的长扰码225-1chip长序列X25+X3+1X25+X3+X2+X+1IQ上行扰码分配内部资料注意保密28下行扰码8192个扰码512组(1个主扰码+15个辅扰码)512个主扰码分为64组•大概有262,143(218－1)个不同的下行扰码•规范从中选取8192个扰码来应用8192...Cell#1Cell#512...主扰码辅扰码#1辅扰码#2辅扰码#15下行扰码分配内部资料注意保密29RAKE接收机TXD(t)Delayτ0Delayτ1C(t-τ0)(α+β)D(t)ΣC(t-τ1)Delay(τ1)RXC(t-τn)Delay(τ0)Delay(τn)RXRXC(t)τ0τ1τnαD(t)βD(t)利用多径分集BTSSpreading&ScramblingRake接收机可以将多径环境下产生的多路信号进行合并，有效地克服多径干扰，提高了接收性能。它有多个fingers，每个对应一条多径信号。先将接收到的信号用经过时间对齐的码解扩，然后将每路信号按照相等的增益或者最大比合并的方式进行合并。基站与UE中RakeReceiver占用的差别，原因？软切换更软切换对其占用的差别？内部资料注意保密30发射分集有两种：z开环发射分集：不需要移动台的反馈，基站发射的源信道比特先经过空间时间块编码，再在移动台中进行分集接收解码，改善接收效果。z闭环发射分集：需要移动台的协助，移动台实时监测来自基站两根天线的信号幅度和相位，然后在上行信道的DPCCH中发送FBI（反馈指示信息）来通知基站两根天线下次应