WCDMA移動(dòng)通信技術(shù)：01 WCDMA系統(tǒng)概述

WCDMA系統(tǒng)概述3G及WCDMA概述WCDMA系統(tǒng)版本目錄與3G有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織格局

日本韓國(guó)中國(guó)美國(guó)歐洲美國(guó)ITU3GPP：該組織是在1998年12月成立的，主要研究方向：WCDMA和TD-SCDMA

3GPP2：

該組織是于1999年1月成立，主要研究方向：CDMA2000

兩個(gè)組織中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化中國(guó)于1999年4月成立了無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)研究組（CWTS）。1999年5月在韓國(guó)正式簽字加入3GPP和3GPP2,成為這兩個(gè)當(dāng)前主要負(fù)責(zé)第三代伙伴項(xiàng)目的組織伙伴。在此之前，我國(guó)是以觀察員的身份參與這兩個(gè)伙伴的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。

3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化IMT-2000最關(guān)鍵的是無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)RTTIMT-2000-InternationalMobileTelecomSystem-2000,國(guó)際移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)-2000第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)最早于1985年由國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)提出，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為未來(lái)公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)，1996年更名為IMT－2000，意即該系統(tǒng)工作在2000MHz頻段，最高業(yè)務(wù)速率可達(dá)2000kb/s，預(yù)期在2000年左右得到商用。無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)－RTT需求Data：144kbps高速運(yùn)動(dòng)384kbps步行運(yùn)動(dòng)2Mbps室內(nèi)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)速度問(wèn)題，ITU-R要求的FDD系統(tǒng)的最高速率為500km/h；Voice4.75Kb/s--12.2Kb/s根據(jù)帶寬需求可變速率信息傳遞；滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)的延時(shí)要求。無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)WCDMATD-SCDMACDMA2000信道帶寬5MHz1.6MHzN*1.25MHzN=1,3,6,9,12碼片速率3.84Mcps1.28McpsN*1.2288McpsN=1,3,6,9,12擴(kuò)頻方式DS-CDMADS-CDMA,SF=1,2,4,8,16DS-CDMA和MC-CDMA雙工方式FDDTDDFDD調(diào)制方式QPSK/BPSKQPSK/8PSKQPSK/BPSK功率控制開(kāi)環(huán)結(jié)合快速閉環(huán)（1.5KHz）開(kāi)環(huán)結(jié)合快速閉環(huán)（200Hz）開(kāi)環(huán)結(jié)合快速閉環(huán)（800Hz）基站同步同步/異步同步同步3G三種主要技術(shù)的比較3G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)CNSRNSRNCIuNodeBNodeBIubDRNSRNCNodeBNodeBIubIurIuUEUu3G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)RNC子系統(tǒng)即無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器，用于控制UTRAN的無(wú)線(xiàn)資源。它通常通過(guò)Iu接口與電路域MSC和分組域SGSN以及廣播域BC相連，在移動(dòng)臺(tái)和UTRAN之間的無(wú)線(xiàn)資源控制RRC協(xié)議在此終止。它在邏輯上對(duì)應(yīng)GSM網(wǎng)絡(luò)中的BSC。控制NobeB的RNC成為該NobeB的控制RNC(CRNC),CRNC負(fù)責(zé)對(duì)其控制的小區(qū)的無(wú)線(xiàn)資源進(jìn)行管理。3G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)RNC子系統(tǒng)如果一個(gè)移動(dòng)臺(tái)與UTRAN的連接中用到了超過(guò)一個(gè)RNS的無(wú)線(xiàn)資源，涉及到RNS可以分為：服務(wù)RNS（SRNS）：管理UE和UTRAN之間的無(wú)線(xiàn)連接。對(duì)應(yīng)于該UE的Iu接口的終止點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)接入承載的參數(shù)映射到傳輸信道的參數(shù)，是否進(jìn)行越區(qū)切換，開(kāi)環(huán)功率控制等基本的無(wú)線(xiàn)資源管理都是由SRNS中的SRNC來(lái)完成的。一個(gè)與UTRAN相連的UE有且只能有一個(gè)有一個(gè)SRNC。漂移RNS（DRNS)：除SRNS以外，UE所用到的RNS稱(chēng)為DRNS。其對(duì)應(yīng)的RNC則是DRNC?？梢詻](méi)有一個(gè)用戶(hù)，也可以有有個(gè)或多個(gè)DRNS。通常在實(shí)際的RNC中包含了所有CRNC、SRNC和DRNC的功能。3G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)NodeB子系統(tǒng)NodeB完成無(wú)線(xiàn)接口的第一層功能，主要完成與無(wú)線(xiàn)傳輸相關(guān)的功能，如射頻耦合、濾波、變頻、放大、增益控制以及調(diào)制/解調(diào)、擴(kuò)頻/解擴(kuò)、信道編碼/解碼、信道復(fù)用/去復(fù)用等。3G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)NodeB子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.射頻前端線(xiàn)性功放普通濾波定向藕合發(fā)送天饋至發(fā)信機(jī)功率檢測(cè)LNA功放至收信機(jī)普通濾波測(cè)試藕合接收天饋3G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)NodeB子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.收發(fā)信機(jī)收發(fā)信機(jī)發(fā)信機(jī)中頻上變頻器自動(dòng)功率控制APC射頻上變頻器基帶處理單元發(fā)信機(jī)接收帶通濾波器射頻下變頻器中頻濾波器自動(dòng)增益控制AGC電路中頻下變頻收信基帶處理收發(fā)信頻率合成器為收發(fā)信機(jī)的時(shí)間頻率單元提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘參考信號(hào)UTRANUECNUMTSWCDMA系統(tǒng)3G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展進(jìn)程－WCDMA3G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展進(jìn)程－WCDMA2G向3G的演進(jìn)3G系統(tǒng)的演進(jìn)包括RAN和CN兩部分的演進(jìn)；UMTS無(wú)線(xiàn)接入部分RAN，采用UTRAN作為基站側(cè)，以新建的方式完成3G寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無(wú)線(xiàn)接入；3G的演進(jìn)主要是核心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，UMTSCN演進(jìn)根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)，分為2個(gè)階段：第一階段3GPPR99的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是基于演進(jìn)的GPRS網(wǎng)絡(luò)；第二階段3GPP演進(jìn)目標(biāo)基于全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)；3G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展進(jìn)程－WCDMAGSM向WCDMA的演進(jìn)策略3GPP和3GPP2制定的演進(jìn)策略總體上是漸進(jìn)式的：保證現(xiàn)有投資和運(yùn)營(yíng)商利益有利于現(xiàn)有技術(shù)的平滑過(guò)度綜上，GSM向WCDMA的演進(jìn)策略是：GSM->HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)，速率14.4~64kbit/s）

->GPRS（通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)，速率144kbit/s）->IMT-2000WCDMA（DS）。3G及WCDMA概述WCDMA系統(tǒng)版本目錄WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是按R99->R4->R5->R6階段演進(jìn)的。演進(jìn)過(guò)程中，核心網(wǎng)基本網(wǎng)絡(luò)邏輯上的劃分沒(méi)有變化，都分為電路域和分組域。增加了TD-SCDMACS域HLRGMSCMSC/VLRMSC/VLRAuCGGSNInternetPSTNOtherPLMNSGSNGSNBTSBTSNodeBNodeBIu-CSRNCIu-PSGbBSCAGsGrGnGcCDHEGGpIubAbisUmUuRNCIurPS域NodeBIubGiWCDMAR99系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)GGSN：網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)；SGSN：GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)。R99的主要變化是在網(wǎng)絡(luò)的接入部分，實(shí)現(xiàn)新的寬帶無(wú)線(xiàn)接入U(xiǎn)TRAN。核心網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最小變化，繼承了傳統(tǒng)的電路話(huà)音交換，盡可能地利用現(xiàn)存的GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的功能單元和功能模塊。R99版本特點(diǎn)AuCGGSNInternetPSTNOtherPLMNSGSNGGSNNodeBNodeBIu-CSRNCIu-PSGbAGsGrGnGcCDGpIubBTSBTSBSCAbisUmUuRNCIurCS域PS域NodeBIubNbNcMGWGMSCServerMcMSCServer/VLRMcHHLRMGWGiWCDMAR4系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)R4版本特點(diǎn)特點(diǎn)：承載與控制分離，即控制面的信令和用戶(hù)名的承載分別由獨(dú)立的網(wǎng)元Server和媒體網(wǎng)關(guān)MGW來(lái)負(fù)責(zé)。（通常：Server集中在省會(huì)和區(qū)域中心，而MGW可以按最佳的話(huà)務(wù)吸收點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)置。）接入網(wǎng)側(cè)R4的變化：1.引入IP傳輸，與原ATM傳輸共存2.引入對(duì)TD-SCDMA支持好處：1.方便升級(jí)；2.集中管理，提高運(yùn)維效率；3.組網(wǎng)靈活；MGWMSCServerMGWSGSNUTRANT-SGWMGCFR-SGWMRFPPSTNLegacy/ExternalGMSCServerHSSR-SGWCSCFCxMsMwMgMrGiGiIMS-MGWMcMcMcCDMhMhT-SGWPS域IP多媒體域CS域IuGrGiHSSCSCFGGSNWCDMAR5系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)呼叫控制網(wǎng)關(guān)會(huì)議電話(huà)橋分歸屬用戶(hù)服務(wù)器媒體網(wǎng)關(guān)控制器R5版本特點(diǎn)R5版本在空中接口上引入了HSDPA技術(shù)，使傳輸速率提高約10Mbit/s。同時(shí)IMS(IP多媒體系統(tǒng))的引入則極大的增強(qiáng)了移動(dòng)通信系統(tǒng)的多媒體能力；智能網(wǎng)協(xié)議升級(jí)到了CAMEL4。特點(diǎn)：引入IMSIP多媒體系統(tǒng)，不但在核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)IP，在無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)也引入IP。除了原來(lái)的CS域和PS域外，新增了IP多媒體域(IPM)，支持更多的智能業(yè)務(wù)。采用HSDPA技術(shù)，數(shù)據(jù)速率達(dá)到10.8Mbit/s。WCDMA技術(shù)特點(diǎn)更大的系統(tǒng)容量WCDMA由于自身的帶寬較寬，抗衰落性能好，上下行鏈路實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，大幅度提高鏈路容量WCDMA系統(tǒng)采用快速功率技術(shù)，使發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率總是處于最小水平，從而減少了多址干擾。更多的業(yè)務(wù)種類(lèi)CS域業(yè)務(wù)：基本電信業(yè)務(wù)，如：話(huà)音、特服、緊急呼叫等PS域業(yè)務(wù)：PS域的短消息業(yè)務(wù)、移動(dòng)QQ、移動(dòng)游戲、移動(dòng)沖浪、視頻點(diǎn)播、手機(jī)收發(fā)郵件等。更高的數(shù)據(jù)速率快速移動(dòng)環(huán)境：最高達(dá)144kbit/s室外到室內(nèi)活步行環(huán)境：最高達(dá)384kbit/s室內(nèi)環(huán)境或靜止：最高達(dá)2Mbit/sWCDMA技術(shù)特點(diǎn)更好的無(wú)線(xiàn)傳輸采用發(fā)射分集技術(shù)，更有效地保證無(wú)線(xiàn)傳輸質(zhì)量WCDMA是寬帶信號(hào)，信號(hào)帶寬是5MHz，由于帶寬更寬，因此具有更好的多徑接收處理能力更高的話(huà)音質(zhì)量采用AMR話(huà)音編碼技術(shù)采用發(fā)射分集技術(shù)通過(guò)這些技術(shù)使WCDMA網(wǎng)絡(luò)話(huà)音質(zhì)量接近固定網(wǎng)的話(huà)音質(zhì)量更低的傳送功率采用CDMA技術(shù)，通過(guò)擴(kuò)頻將窄帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬帶信號(hào)后在進(jìn)行發(fā)射。通過(guò)采用快速功率控制技術(shù)，降低發(fā)射功率，軟切換提高業(yè)務(wù)信道接收增益，降低終端發(fā)射功率。WCDMA終端的發(fā)射功率室內(nèi)為20mW,室外為300mW。中國(guó)3G頻譜分配60MHz30

MHzFDDTDD100

MHz15

MHz40

MHz155MHz178518501755188019201980201020252110217022002400

Satellite

Empty

Satellite

2300中國(guó)的3G頻率規(guī)劃主要工作頻段：頻分雙工(FDD)方式：1920-1980MHz/2110-2170MHz時(shí)分雙工(TDD)方式：1880-1920MHz、2010-2025MHz補(bǔ)充工作頻段：頻分雙工(FDD)方式：1755-1785MHz/1850-1880MHz時(shí)分雙工(TDD)方式：2300-2400MHz