WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)介紹RAN總體和物理層培訓(xùn)課件

WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)介紹

——RAN總體和物理層3G培訓(xùn)資料之五（第一部分）WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)介紹

——RAN總體和物理層3G培1

目錄1、WCDMA總體介紹2、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)3、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4、總結(jié) 目錄21、WCDMA總體介紹1、WCDMA總體介紹3IMT-2000基本要求信息傳輸速率：144kbps高速運(yùn)動(dòng)384kbps步行運(yùn)動(dòng) 2Mbps室內(nèi)運(yùn)動(dòng)根據(jù)帶寬需求實(shí)現(xiàn)的可變比特速率信息傳遞一個(gè)連接中可以同時(shí)支持具有不同QoS要求的業(yè)務(wù)滿足不同業(yè)務(wù)的延時(shí)要求（從實(shí)時(shí)要求的語音業(yè)務(wù)到盡力而為的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）二代、三代系統(tǒng)共存和不同系統(tǒng)之間的切換和負(fù)荷平衡支持上行和下行非對稱業(yè)務(wù)高的頻譜效率FDD和TDD兩種雙工模式共存IMT-2000基本要求信息傳輸速率：144kbps高4WCDMA網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)UIM

MTRAN

CNIMT-2000FamilyUIM-MT(UIM)UNIRAN-CNNNIRAN（RadioAccessNetwork）：無線接入網(wǎng)絡(luò)，完成與無線有關(guān)的所有功能CN(CoreNetwork)：核心網(wǎng)絡(luò)，交換路由呼叫，與其它固定網(wǎng)絡(luò)通信WCDMA網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)UIMIMT-2000UIM5

WCDMA物理層標(biāo)準(zhǔn)化基本穩(wěn)定L2和L3(包含RRC)還需要小范圍的修改CN網(wǎng)不確定因素較多，目前的標(biāo)準(zhǔn)化步驟為R’99CN->R4->R5下行高達(dá)8Mbps傳送速率的標(biāo)準(zhǔn)正在考慮IMT-2000使用450MHz頻譜進(jìn)行了大量討論，希望在IMT-2000中考慮該頻段和占用最小2*4.5MHz帶寬的要求智能天線和軟件無線電將在2000年12月GPPRAN會(huì)議上有介紹和討論WCDMA標(biāo)準(zhǔn)化狀況WCDMA標(biāo)準(zhǔn)化狀況62、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)2、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)72.1WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境2.2WCDMA需要解決的問題2.3WCDMA物理層關(guān)鍵技術(shù)2.4WCDMA無線資源管理關(guān)鍵技術(shù)2.5WCDMA先進(jìn)技術(shù)2.1WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境8WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境——信道環(huán)境衰落（距離、慢衰落）色散（時(shí)間、頻率、角度）時(shí)變信道信號衰落示意WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境——信道環(huán)境衰落（距離、慢衰落）信9多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占很大的比重不同的業(yè)務(wù)具有不同的QoS大量突發(fā)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)在不同地理位置分布密度不同，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化比較重要存在多址干擾（MAI)WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境——業(yè)務(wù)環(huán)境多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占很大的比重WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境——10

無線資源包括頻譜、時(shí)間、功率、空間和擴(kuò)頻碼等WCDMA系統(tǒng)目標(biāo)：（1）提高無線資源利用率（2）不同QoS（QualityofService)業(yè)務(wù)WCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵：（1）物理層選擇抗干擾、抗多徑衰落能力強(qiáng)的技術(shù)（2）依靠無線資源管理技術(shù)保證資源的有效利用WCDMA需要解決的問題

11什么是WCDMA關(guān)鍵技術(shù)？對系統(tǒng)性能有重要影響的技術(shù)——如功率控制是提高無線資源利用率和靈活支持各種業(yè)務(wù)的RAN技術(shù)WCDMA需要解決的問題什么是WCDMA關(guān)鍵技術(shù)？WCDMA需要解決的問題12WCDMA物理層關(guān)鍵技術(shù)WCDMARAKE接收特點(diǎn)比窄帶擴(kuò)頻IS-95高3倍的多徑分辨能力,信號能量積累能力更強(qiáng)反向鏈路也可以進(jìn)行相干合并WCDMA物理層關(guān)鍵技術(shù)WCDMARAKE接收特點(diǎn)13信道糾錯(cuò)編碼

卷積碼

業(yè)務(wù)：實(shí)時(shí)的話音和視頻業(yè)務(wù)誤碼率：10－3編碼速率：1/2和1/3譯碼算法：維特比算法

TURBO碼業(yè)務(wù)：對時(shí)延不敏感的非實(shí)時(shí)分組業(yè)務(wù)如WWW，F(xiàn)TP，E－MAIL等誤碼率：10－6編碼速率：1/3譯碼算法：LOG－MAP算法信道糾錯(cuò)編碼卷積碼14卷積碼譯碼算法－維特比譯碼算法在接收的信道符號對和可能的信道符號對之間采用漢明距離累計(jì)誤差度量，選取幸存路徑回溯譯碼性能與分組長度沒有關(guān)系。卷積碼譯碼算法－維特比譯碼算法在接收的信道符號對和可能的信道15

Turbo---渦輪旋轉(zhuǎn)TURBO碼的譯碼過程是在兩個(gè)譯碼器間交互信息，多次迭代的過程。譯碼性能與分組長度有關(guān)，分組長度越長，其譯碼性能越好。TURBO譯碼算法Turbo---渦輪旋轉(zhuǎn)TURBO譯碼算法16WCDMA切換作用切換保證了通信的連續(xù)軟切換降低通信中斷概率軟切換移動(dòng)臺(tái)同時(shí)與兩個(gè)或以上的基站保持通信軟切換先連后斷WCDMA切換作用切換保證了通信的連續(xù)17注：在3GPP規(guī)范中沒有扇區(qū)概念只有小區(qū)（cell）概念，每個(gè)小區(qū)有一套獨(dú)立的信道資源WCDMA切換類型更軟切換軟切換硬切換站址選擇發(fā)射分集注：在3GPP規(guī)范中沒有扇區(qū)概念只有小區(qū)（cell）概念，每18

有向天線在基站內(nèi)形成多個(gè)小區(qū)在兩個(gè)小區(qū)交疊處，發(fā)生更軟切換移動(dòng)臺(tái)將通過兩條空中信道與兩個(gè)小區(qū)進(jìn)行通信。更軟切換有向天線在基站內(nèi)形成多個(gè)小區(qū)更軟切換19更軟切換是在基站控制下完成的，建立過程快。下行移動(dòng)臺(tái)通過RAKE接收機(jī)接收來自兩個(gè)小區(qū)的信號，按最大比率合并以提高接收性能上行信號合并通過RAKE接收機(jī)在基站內(nèi)完成更軟切換發(fā)生的概率為5－15％。更軟切換更軟切換是在基站控制下完成的，建立過程快。更軟切換20發(fā)生環(huán)境：移動(dòng)臺(tái)處于兩個(gè)基站交疊區(qū)下行：移動(dòng)臺(tái)通過RAKE接收機(jī)接收兩個(gè)基站的信號上行：兩個(gè)基站分別接收來自移動(dòng)臺(tái)的相同信號并傳給基站控制器，在基站控制器處進(jìn)行選擇合并軟切換在基站控制器的控制下完成軟切換發(fā)生概率為20－30％。軟切換發(fā)生環(huán)境：移動(dòng)臺(tái)處于兩個(gè)基站交疊區(qū)軟切換21軟切換新方式——站址選擇發(fā)射分集移動(dòng)臺(tái)在軟切換狀態(tài)時(shí)，選擇一個(gè)小區(qū)作為主小區(qū)，其他小區(qū)為非主小區(qū)。通過測量每個(gè)分集小區(qū)的公共導(dǎo)頻信道（CPICH），確定當(dāng)前的主小區(qū)傳輸專用物理控制信道（DPCCH）和專用物理數(shù)據(jù)信道（DPDCH），非主小區(qū)只發(fā)射DPCCH。軟切換新方式——站址選擇發(fā)射分集移動(dòng)臺(tái)在軟切換狀態(tài)時(shí)，選擇22WCDMA系統(tǒng)硬切換包含系統(tǒng)內(nèi)部的硬切換、系統(tǒng)間硬切換：同一基站不同載頻間硬切換基站間硬切換基站控制器間的硬切換FDD與TDD之間的切換2G到3G系統(tǒng)的硬切換硬切換WCDMA系統(tǒng)硬切換包含系統(tǒng)內(nèi)部的硬切換、系統(tǒng)間硬切換：硬23開環(huán)功率控制作用：初始功率計(jì)算PRACH功率：PRACH=LPerch+IBTS+ConstantvalueLPerch——移動(dòng)臺(tái)測量的路徑損耗IBTS——基站測量的小區(qū)干擾電平Constantvalue——根據(jù)信號所需的SIR確定基站主公共導(dǎo)頻傳輸功率–UE公共導(dǎo)頻接收功率開環(huán)功率控制作用：初始功率計(jì)算24外環(huán)功率控制下行鏈路功率控制目的，節(jié)約基站的功率資源上行鏈路功率控制目的，克服遠(yuǎn)近效應(yīng)外環(huán)功率控制入口參數(shù)為目標(biāo)FER和測量FER（譯碼后），出口參數(shù)為目標(biāo)SIR，作為內(nèi)環(huán)功率控制的比較值。外環(huán)功率控制下行鏈路功率控制目的，節(jié)約基25閉環(huán)功率控制下行功率控制步長為0.5、1、1.5、2dB；上行為1dB、2dB若測定SIR>目標(biāo)SIR，則TPC=-1，降低移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率若測定SIR<目標(biāo)SIR，則TPC=1，增加移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率CDMA閉環(huán)功率控制頻率為1500Hz，反向功率控制動(dòng)態(tài)范圍是80dB。 注：TPC：TransmitPowerControl閉環(huán)功率控制下行功率控制步長為0.5、26接納控制接入控制通常發(fā)生在如下三種情況：（1）用戶發(fā)起第一次呼叫；（2）正在通信的用戶期望加入某一小區(qū)；（3）用戶期望增加一個(gè)業(yè)務(wù)承載。當(dāng)系統(tǒng)資源不能滿足用戶要求時(shí)拒絕用戶當(dāng)系統(tǒng)剩余的資源夠用戶使用時(shí)，接納呼叫的用戶，分配相應(yīng)的資源（如擾碼、信道碼等）接納控制接入控制通常發(fā)生在如下三種情況：27擁塞控制無線傳輸環(huán)境的惡化，引起發(fā)射功率的上升，使系統(tǒng)負(fù)荷增大，此時(shí)無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）中的無線資源管理（RRM）模塊就要控制系統(tǒng)的負(fù)荷以達(dá)到平衡。負(fù)荷控制使系統(tǒng)負(fù)荷限制在一定的范圍內(nèi)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。若沒有對系統(tǒng)實(shí)行很好的負(fù)荷控制，那么系統(tǒng)就不穩(wěn)定工作甚至發(fā)生崩潰。擁塞控制無線傳輸環(huán)境的惡化，引起發(fā)射功率的上升，28接納控制和擁塞控制示意接納控制和擁塞控制示意29小區(qū)呼吸功能目標(biāo)：各個(gè)小區(qū)在合理的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行作用：降低了呼損率，提高了重負(fù)荷小區(qū)的服務(wù)質(zhì)量，使系統(tǒng)資源得到充分的利用。方式：改變下行公共導(dǎo)頻信道（CPICH）的發(fā)射功率，使其有效覆蓋范圍改變，將處于小區(qū)邊緣的用戶“推”給另一個(gè)小區(qū)或從另一個(gè)小區(qū)“吸入”小區(qū)邊緣的用戶。小區(qū)呼吸功能目標(biāo)：各個(gè)小區(qū)在合理的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行30WCDMA先進(jìn)技術(shù)WCDMA先進(jìn)技術(shù)313、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3、WCDMA系統(tǒng)無線接入32RNS

RNC

RNS

RNC

核心網(wǎng)絡(luò)（CN）

NodeB

NodeB

NodeB

NodeB

Iu

Iu

Iur

Iub

Iub

Iub

Iub

UE

UE

Uu

Uu

WCDMA無線接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（RAN）由一組通過Iu連到核心網(wǎng)（CN）的無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNS）組成。一個(gè)RNS由一個(gè)基站控制器（RNC）和一個(gè)或多個(gè)基站NodeB組成。RNC和NodeB之間通過Iub接口連接。UE通過空中接口（Uu）接入RNS。無線接入網(wǎng)絡(luò)總體描述RNSRNCRNSRNC核心網(wǎng)絡(luò)（CN）Node33Ix接口綜述

Ix接口包含Iub，Iur，Iu三大接口，分別用于NodeB和RNC，RNC和RNC，以及RNC和CN之間的互連，并支持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流和信令流在其上的傳輸。與GSM不同，Ix接口都是開放的接口，便于不同廠家的設(shè)備互連。Ix接口綜述Ix接口包含Iub，I34空中接口（Uu）總體描述空中接口（Uu）總體描述35Uu是UE和3GRAN之間的接口，是移動(dòng)通信系統(tǒng)最有特色的方面無線資源控制層（RRC）是層3（L3）最下面的一個(gè)子層，屬于控制面。它與每個(gè)下層協(xié)議實(shí)體（PDCP、BMC、RLC、MAC和PHY）之間都存在一個(gè)控制服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）。RRC通過這些控制SAP配置和控制這下層協(xié)議實(shí)體。因此RRC是整個(gè)空中接口協(xié)議的控制核心。L2包括PDCP、BMC、RLC、MAC，其中PDCP、BMC僅位于用戶面，RLC被分成控制面和用戶面兩部分。RLC與MAC之間的SAP體現(xiàn)為邏輯信道MAC與物理層之間的SAP體現(xiàn)為傳輸信道空中接口（Uu）總體描述Uu是UE和3GRAN之間的接口，是移動(dòng)通信系統(tǒng)最有特色36WCDMA系統(tǒng)功能分布

MTNodeBRNCCNUuIubIu

CMMMRRC傳輸WCDMA系統(tǒng)功能分布CNUuIubIu37WCDMA物理鏈路示意WCDMA物理鏈路示意38WCDMA與GSM比較WCDMA與GSM比較39WCDMA與IS-95比較WCDMA與IS-95比較40WCDMA調(diào)制上下行均采用QPSK調(diào)制不同之處在于調(diào)制之前的擴(kuò)頻部分WCDMA調(diào)制上下行均采用QPSK調(diào)制41擴(kuò)頻擴(kuò)頻分為兩步：正交擴(kuò)頻和加擾Symbolrate×擴(kuò)頻因子SF=Chiprate正交擴(kuò)頻：OVSF信道碼區(qū)分信道擾碼：上行區(qū)分用戶，下行區(qū)分小區(qū)DATA信道碼OVSF擾碼Symbol

rateChiprate3.84MHzChiprate3.84MHz擴(kuò)頻擴(kuò)頻分為兩步：正交擴(kuò)頻和加擾DATA信道碼擾碼Sym42正交可變擴(kuò)頻因子信道碼OrthogonalVariableSpreadingFactor（OVSF）Cch,SF,n上行SF=4~256下行SF=4~512正交可變擴(kuò)頻因子信道碼OrthogonalVariable43上行擾碼（Scramblingcode）上行可用長擾碼或短擾碼區(qū)分用戶長擾碼：周期為38400碼片（一幀），25階Goldcode短擾碼：周期為256碼片，可用于多用戶檢測上行擾碼（Scramblingcode）上行可用長擾碼或短44下行擾碼（Scramblingcode）共有512個(gè)主擾碼，區(qū)分小區(qū)主擾碼分為64組，每組8個(gè)一個(gè)小區(qū)分配一個(gè)主擾碼，15個(gè)輔助擾碼下行擾碼（Scramblingcode）共有512個(gè)主擾碼45上行擴(kuò)頻DPDCH（data）擾碼信道碼DPCCH（control）上行專用數(shù)據(jù)信道和專用控制信道分別在I、Q傳輸信道碼IQ*jI+jQ增益因子增益因子上行擴(kuò)頻DPDCH擾碼信道碼DPCCH上行專用數(shù)據(jù)信道46下行擴(kuò)頻下行專用信道數(shù)據(jù)和控制部分時(shí)分復(fù)用下行擴(kuò)頻下行專用信道數(shù)據(jù)和控制部分時(shí)分復(fù)用47上行專用信道幀結(jié)構(gòu)上行專用信道DPDCH和DPCCH碼分復(fù)用

上行專用信道幀結(jié)構(gòu)上行專用信道DPDCH和DPCCH碼分復(fù)用48上行多碼傳輸（1）最多6個(gè)數(shù)據(jù)信道復(fù)用（2）只有在Q路有一個(gè)控制信道上行多碼傳輸（1）最多6個(gè)數(shù)據(jù)信道復(fù)用49下行專用信道幀結(jié)構(gòu)

DPDCH和DPCCH以時(shí)分的方式復(fù)接下行專用信道幀結(jié)構(gòu)DPDCH和DPCCH以時(shí)分的方式復(fù)接5010、20、40or80msdatadatadataTrCH-idataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCBLCBLCBL0、8、16or24bits塊長Z＝512－Ktail，卷積碼5120－Ktail，Turbo碼CedBLCedBLCedBLCodeddata卷積碼或Turbo碼RatematcheddataRatematcheddataDTXororDatabefore1stinterleavingDataafter1stinterleaved交織器列數(shù)：1、2、4或8無線幀無線幀無線幀無線幀數(shù)目：1、2、4或8TrCH-1TrCH-2TrCH-ICCTrCHTrCH-1TrCH-2TrCH-IDTXCCTrCHPh-1Ph-2Ph-P10ms時(shí)間內(nèi)10ms時(shí)間內(nèi)Ph-1Ph-2Ph-PTPCTFCIpilot擴(kuò)頻、加擾擴(kuò)頻、加擾擴(kuò)頻、加擾TrCH-i+1data1data2TPCTFCIpilotdata1data2TPCTFCIpilotdata1data2擴(kuò)頻前物理信道的形成流程10、20、40or80msdatadatadataTr51擴(kuò)頻前物理信道的形成流程每個(gè)傳輸信道上可傳送不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，多個(gè)傳輸信道復(fù)用為一個(gè)碼組合信道CCTrCH，所以WCDMA支持多個(gè)業(yè)務(wù)共用一個(gè)物理連接。CCTrCH的形成：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)加CRC校驗(yàn)碼；信道糾錯(cuò)編碼：根據(jù)業(yè)務(wù)類型選擇卷積編碼或Turbo編碼；速率匹配；交織；多個(gè)傳輸信道復(fù)用為CCTrCHCCTrCH映射到物理信道的數(shù)據(jù)部分物理層填加物理層信號TFCI、TPC和Pilot，形成完整物理信道，而后進(jìn)行擴(kuò)頻加擾，最后在無線接口上發(fā)送。擴(kuò)頻前物理信道的形成流程每個(gè)傳輸信道上可傳送不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，多52隨機(jī)接入過程PRACH/AICH有突發(fā)數(shù)據(jù)要上傳時(shí)，用戶開始隨機(jī)接入過程。接入方式采用時(shí)隙ALOHA訪問方式：用戶首先發(fā)送接入前導(dǎo)（功率不斷攀升），收到NodeB從AICH發(fā)出的確認(rèn)后，才發(fā)數(shù)據(jù)部分。隨機(jī)接入過程PRACH/AICH有突發(fā)數(shù)據(jù)要上傳時(shí)，用戶開始53其它物理信道介紹上行除了專用信道DPDCH和DPCCH外，還有公共信道PRACH和PCPCH，PCPCH和PRACH類似，增加了碰撞檢測前導(dǎo)和功率控制前導(dǎo)，主要用于突發(fā)數(shù)據(jù)。下行除了專用信道DPDCH和DPCCH外，還有：★公共導(dǎo)頻信道CPICH提供相位參考；★公共控制信道CCPCH提供公共控制信息；★同步信道SCH用于小區(qū)搜索和幀同步；★共享信道PDSCH伴隨專用信道傳送大業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

其它物理信道介紹上行除了專用信道DPDCH和DPCCH外，還54其它物理信道介紹指示信道：AICH——指示PRACH的捕獲信息；AP-AICH——指示PCPCH前導(dǎo)AP的捕獲信息；CD/CA-ICH—指示PCPCH碰撞前導(dǎo)CD的捕獲信息和信道分配信息；CSICH——指示PCPCH的狀態(tài)信息；PICH——指示用戶去檢測下行的尋呼信息。其它物理信道介紹指示信道：55宏分集的分裂/組合和軟切換執(zhí)行傳輸信道復(fù)用及碼組合傳輸信道解復(fù)用傳輸信道到物理信道的速率匹配傳輸信道到物理信道的映射物理信道功率加權(quán)/合成傳輸信道錯(cuò)誤檢測傳輸信道FEC編解碼擴(kuò)頻調(diào)制頻率和時(shí)間（chip,bit,slot,frame）同步RF處理內(nèi)環(huán)功控測量并提供給高層如下測量信息FER、SIR、干擾功率和發(fā)射功率等參與無線資源管理Node

B完成的主要功能

宏分集的分裂/組合和軟切換執(zhí)行NodeB完成的主要功能56RNC完成的主要功能

提供標(biāo)準(zhǔn)和開放的Iub接口與NodeB相連對與之連接所有NodeB的無線資源進(jìn)行管理和控制提供標(biāo)準(zhǔn)的、開放的Iur接口與其它RNC相連提供標(biāo)準(zhǔn)的、開放的Iu接口與CN相連，包括Iu-CS和Iu-PS支持FDD方式并可以擴(kuò)充至支持TDD的Uu接口可以選擇大容量的ATM交換功能，提供多種中繼接口如E1和STM-1支持多種業(yè)務(wù)包括電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)支持最高用戶數(shù)據(jù)速率為2Mbps的電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的處理與傳輸RNC完成的主要功能57Node

B和RNC完成功能示意

NodeB和RNC完成功能示意584、總結(jié)4、總結(jié)59WCDMA圍繞著IMT-2000要求設(shè)計(jì)OVSF多碼傳輸Turbo碼和卷積碼CCTrCH下行發(fā)射分集不同業(yè)務(wù)速率高速率傳輸時(shí)延、誤碼率的折中一次連接中多個(gè)業(yè)務(wù)滿足非對稱業(yè)務(wù)要求WCDMA圍繞著IMT-2000要求設(shè)計(jì)OVSF不同業(yè)務(wù)速率60WCDMA高度標(biāo)準(zhǔn)化接口的高度標(biāo)準(zhǔn)化組織嚴(yán)密的標(biāo)準(zhǔn)化過程具備多廠家供應(yīng)能力終端和業(yè)務(wù)非常豐富WCDMA高度標(biāo)準(zhǔn)化接口的高度標(biāo)準(zhǔn)化61中興通訊衷心感謝您的支持！謝謝大家！中興通訊衷心感謝62演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！63WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)介紹

——RAN總體和物理層3G培訓(xùn)資料之五（第一部分）WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)介紹

——RAN總體和物理層3G培64

目錄1、WCDMA總體介紹2、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)3、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4、總結(jié) 目錄651、WCDMA總體介紹1、WCDMA總體介紹66IMT-2000基本要求信息傳輸速率：144kbps高速運(yùn)動(dòng)384kbps步行運(yùn)動(dòng) 2Mbps室內(nèi)運(yùn)動(dòng)根據(jù)帶寬需求實(shí)現(xiàn)的可變比特速率信息傳遞一個(gè)連接中可以同時(shí)支持具有不同QoS要求的業(yè)務(wù)滿足不同業(yè)務(wù)的延時(shí)要求（從實(shí)時(shí)要求的語音業(yè)務(wù)到盡力而為的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）二代、三代系統(tǒng)共存和不同系統(tǒng)之間的切換和負(fù)荷平衡支持上行和下行非對稱業(yè)務(wù)高的頻譜效率FDD和TDD兩種雙工模式共存IMT-2000基本要求信息傳輸速率：144kbps高67WCDMA網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)UIM

MTRAN

CNIMT-2000FamilyUIM-MT(UIM)UNIRAN-CNNNIRAN（RadioAccessNetwork）：無線接入網(wǎng)絡(luò)，完成與無線有關(guān)的所有功能CN(CoreNetwork)：核心網(wǎng)絡(luò)，交換路由呼叫，與其它固定網(wǎng)絡(luò)通信WCDMA網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)UIMIMT-2000UIM68

WCDMA物理層標(biāo)準(zhǔn)化基本穩(wěn)定L2和L3(包含RRC)還需要小范圍的修改CN網(wǎng)不確定因素較多，目前的標(biāo)準(zhǔn)化步驟為R’99CN->R4->R5下行高達(dá)8Mbps傳送速率的標(biāo)準(zhǔn)正在考慮IMT-2000使用450MHz頻譜進(jìn)行了大量討論，希望在IMT-2000中考慮該頻段和占用最小2*4.5MHz帶寬的要求智能天線和軟件無線電將在2000年12月GPPRAN會(huì)議上有介紹和討論WCDMA標(biāo)準(zhǔn)化狀況WCDMA標(biāo)準(zhǔn)化狀況692、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)2、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)702.1WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境2.2WCDMA需要解決的問題2.3WCDMA物理層關(guān)鍵技術(shù)2.4WCDMA無線資源管理關(guān)鍵技術(shù)2.5WCDMA先進(jìn)技術(shù)2.1WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境71WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境——信道環(huán)境衰落（距離、慢衰落）色散（時(shí)間、頻率、角度）時(shí)變信道信號衰落示意WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境——信道環(huán)境衰落（距離、慢衰落）信72多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占很大的比重不同的業(yè)務(wù)具有不同的QoS大量突發(fā)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)在不同地理位置分布密度不同，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化比較重要存在多址干擾（MAI)WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境——業(yè)務(wù)環(huán)境多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占很大的比重WCDMA移動(dòng)通信環(huán)境——73

無線資源包括頻譜、時(shí)間、功率、空間和擴(kuò)頻碼等WCDMA系統(tǒng)目標(biāo)：（1）提高無線資源利用率（2）不同QoS（QualityofService)業(yè)務(wù)WCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵：（1）物理層選擇抗干擾、抗多徑衰落能力強(qiáng)的技術(shù)（2）依靠無線資源管理技術(shù)保證資源的有效利用WCDMA需要解決的問題

74什么是WCDMA關(guān)鍵技術(shù)？對系統(tǒng)性能有重要影響的技術(shù)——如功率控制是提高無線資源利用率和靈活支持各種業(yè)務(wù)的RAN技術(shù)WCDMA需要解決的問題什么是WCDMA關(guān)鍵技術(shù)？WCDMA需要解決的問題75WCDMA物理層關(guān)鍵技術(shù)WCDMARAKE接收特點(diǎn)比窄帶擴(kuò)頻IS-95高3倍的多徑分辨能力,信號能量積累能力更強(qiáng)反向鏈路也可以進(jìn)行相干合并WCDMA物理層關(guān)鍵技術(shù)WCDMARAKE接收特點(diǎn)76信道糾錯(cuò)編碼

卷積碼

業(yè)務(wù)：實(shí)時(shí)的話音和視頻業(yè)務(wù)誤碼率：10－3編碼速率：1/2和1/3譯碼算法：維特比算法

TURBO碼業(yè)務(wù)：對時(shí)延不敏感的非實(shí)時(shí)分組業(yè)務(wù)如WWW，F(xiàn)TP，E－MAIL等誤碼率：10－6編碼速率：1/3譯碼算法：LOG－MAP算法信道糾錯(cuò)編碼卷積碼77卷積碼譯碼算法－維特比譯碼算法在接收的信道符號對和可能的信道符號對之間采用漢明距離累計(jì)誤差度量，選取幸存路徑回溯譯碼性能與分組長度沒有關(guān)系。卷積碼譯碼算法－維特比譯碼算法在接收的信道符號對和可能的信道78

Turbo---渦輪旋轉(zhuǎn)TURBO碼的譯碼過程是在兩個(gè)譯碼器間交互信息，多次迭代的過程。譯碼性能與分組長度有關(guān)，分組長度越長，其譯碼性能越好。TURBO譯碼算法Turbo---渦輪旋轉(zhuǎn)TURBO譯碼算法79WCDMA切換作用切換保證了通信的連續(xù)軟切換降低通信中斷概率軟切換移動(dòng)臺(tái)同時(shí)與兩個(gè)或以上的基站保持通信軟切換先連后斷WCDMA切換作用切換保證了通信的連續(xù)80注：在3GPP規(guī)范中沒有扇區(qū)概念只有小區(qū)（cell）概念，每個(gè)小區(qū)有一套獨(dú)立的信道資源WCDMA切換類型更軟切換軟切換硬切換站址選擇發(fā)射分集注：在3GPP規(guī)范中沒有扇區(qū)概念只有小區(qū)（cell）概念，每81

有向天線在基站內(nèi)形成多個(gè)小區(qū)在兩個(gè)小區(qū)交疊處，發(fā)生更軟切換移動(dòng)臺(tái)將通過兩條空中信道與兩個(gè)小區(qū)進(jìn)行通信。更軟切換有向天線在基站內(nèi)形成多個(gè)小區(qū)更軟切換82更軟切換是在基站控制下完成的，建立過程快。下行移動(dòng)臺(tái)通過RAKE接收機(jī)接收來自兩個(gè)小區(qū)的信號，按最大比率合并以提高接收性能上行信號合并通過RAKE接收機(jī)在基站內(nèi)完成更軟切換發(fā)生的概率為5－15％。更軟切換更軟切換是在基站控制下完成的，建立過程快。更軟切換83發(fā)生環(huán)境：移動(dòng)臺(tái)處于兩個(gè)基站交疊區(qū)下行：移動(dòng)臺(tái)通過RAKE接收機(jī)接收兩個(gè)基站的信號上行：兩個(gè)基站分別接收來自移動(dòng)臺(tái)的相同信號并傳給基站控制器，在基站控制器處進(jìn)行選擇合并軟切換在基站控制器的控制下完成軟切換發(fā)生概率為20－30％。軟切換發(fā)生環(huán)境：移動(dòng)臺(tái)處于兩個(gè)基站交疊區(qū)軟切換84軟切換新方式——站址選擇發(fā)射分集移動(dòng)臺(tái)在軟切換狀態(tài)時(shí)，選擇一個(gè)小區(qū)作為主小區(qū)，其他小區(qū)為非主小區(qū)。通過測量每個(gè)分集小區(qū)的公共導(dǎo)頻信道（CPICH），確定當(dāng)前的主小區(qū)傳輸專用物理控制信道（DPCCH）和專用物理數(shù)據(jù)信道（DPDCH），非主小區(qū)只發(fā)射DPCCH。軟切換新方式——站址選擇發(fā)射分集移動(dòng)臺(tái)在軟切換狀態(tài)時(shí)，選擇85WCDMA系統(tǒng)硬切換包含系統(tǒng)內(nèi)部的硬切換、系統(tǒng)間硬切換：同一基站不同載頻間硬切換基站間硬切換基站控制器間的硬切換FDD與TDD之間的切換2G到3G系統(tǒng)的硬切換硬切換WCDMA系統(tǒng)硬切換包含系統(tǒng)內(nèi)部的硬切換、系統(tǒng)間硬切換：硬86開環(huán)功率控制作用：初始功率計(jì)算PRACH功率：PRACH=LPerch+IBTS+ConstantvalueLPerch——移動(dòng)臺(tái)測量的路徑損耗IBTS——基站測量的小區(qū)干擾電平Constantvalue——根據(jù)信號所需的SIR確定基站主公共導(dǎo)頻傳輸功率–UE公共導(dǎo)頻接收功率開環(huán)功率控制作用：初始功率計(jì)算87外環(huán)功率控制下行鏈路功率控制目的，節(jié)約基站的功率資源上行鏈路功率控制目的，克服遠(yuǎn)近效應(yīng)外環(huán)功率控制入口參數(shù)為目標(biāo)FER和測量FER（譯碼后），出口參數(shù)為目標(biāo)SIR，作為內(nèi)環(huán)功率控制的比較值。外環(huán)功率控制下行鏈路功率控制目的，節(jié)約基88閉環(huán)功率控制下行功率控制步長為0.5、1、1.5、2dB；上行為1dB、2dB若測定SIR>目標(biāo)SIR，則TPC=-1，降低移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率若測定SIR<目標(biāo)SIR，則TPC=1，增加移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率CDMA閉環(huán)功率控制頻率為1500Hz，反向功率控制動(dòng)態(tài)范圍是80dB。 注：TPC：TransmitPowerControl閉環(huán)功率控制下行功率控制步長為0.5、89接納控制接入控制通常發(fā)生在如下三種情況：（1）用戶發(fā)起第一次呼叫；（2）正在通信的用戶期望加入某一小區(qū)；（3）用戶期望增加一個(gè)業(yè)務(wù)承載。當(dāng)系統(tǒng)資源不能滿足用戶要求時(shí)拒絕用戶當(dāng)系統(tǒng)剩余的資源夠用戶使用時(shí)，接納呼叫的用戶，分配相應(yīng)的資源（如擾碼、信道碼等）接納控制接入控制通常發(fā)生在如下三種情況：90擁塞控制無線傳輸環(huán)境的惡化，引起發(fā)射功率的上升，使系統(tǒng)負(fù)荷增大，此時(shí)無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）中的無線資源管理（RRM）模塊就要控制系統(tǒng)的負(fù)荷以達(dá)到平衡。負(fù)荷控制使系統(tǒng)負(fù)荷限制在一定的范圍內(nèi)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。若沒有對系統(tǒng)實(shí)行很好的負(fù)荷控制，那么系統(tǒng)就不穩(wěn)定工作甚至發(fā)生崩潰。擁塞控制無線傳輸環(huán)境的惡化，引起發(fā)射功率的上升，91接納控制和擁塞控制示意接納控制和擁塞控制示意92小區(qū)呼吸功能目標(biāo)：各個(gè)小區(qū)在合理的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行作用：降低了呼損率，提高了重負(fù)荷小區(qū)的服務(wù)質(zhì)量，使系統(tǒng)資源得到充分的利用。方式：改變下行公共導(dǎo)頻信道（CPICH）的發(fā)射功率，使其有效覆蓋范圍改變，將處于小區(qū)邊緣的用戶“推”給另一個(gè)小區(qū)或從另一個(gè)小區(qū)“吸入”小區(qū)邊緣的用戶。小區(qū)呼吸功能目標(biāo)：各個(gè)小區(qū)在合理的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行93WCDMA先進(jìn)技術(shù)WCDMA先進(jìn)技術(shù)943、WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3、WCDMA系統(tǒng)無線接入95RNS

RNC

RNS

RNC

核心網(wǎng)絡(luò)（CN）

NodeB

NodeB

NodeB

NodeB

Iu

Iu

Iur

Iub

Iub

Iub

Iub

UE

UE

Uu

Uu

WCDMA無線接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（RAN）由一組通過Iu連到核心網(wǎng)（CN）的無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNS）組成。一個(gè)RNS由一個(gè)基站控制器（RNC）和一個(gè)或多個(gè)基站NodeB組成。RNC和NodeB之間通過Iub接口連接。UE通過空中接口（Uu）接入RNS。無線接入網(wǎng)絡(luò)總體描述RNSRNCRNSRNC核心網(wǎng)絡(luò)（CN）Node96Ix接口綜述

Ix接口包含Iub，Iur，Iu三大接口，分別用于NodeB和RNC，RNC和RNC，以及RNC和CN之間的互連，并支持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流和信令流在其上的傳輸。與GSM不同，Ix接口都是開放的接口，便于不同廠家的設(shè)備互連。Ix接口綜述Ix接口包含Iub，I97空中接口（Uu）總體描述空中接口（Uu）總體描述98Uu是UE和3GRAN之間的接口，是移動(dòng)通信系統(tǒng)最有特色的方面無線資源控制層（RRC）是層3（L3）最下面的一個(gè)子層，屬于控制面。它與每個(gè)下層協(xié)議實(shí)體（PDCP、BMC、RLC、MAC和PHY）之間都存在一個(gè)控制服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）。RRC通過這些控制SAP配置和控制這下層協(xié)議實(shí)體。因此RRC是整個(gè)空中接口協(xié)議的控制核心。L2包括PDCP、BMC、RLC、MAC，其中PDCP、BMC僅位于用戶面，RLC被分成控制面和用戶面兩部分。RLC與MAC之間的SAP體現(xiàn)為邏輯信道MAC與物理層之間的SAP體現(xiàn)為傳輸信道空中接口（Uu）總體描述Uu是UE和3GRAN之間的接口，是移動(dòng)通信系統(tǒng)最有特色99WCDMA系統(tǒng)功能分布

MTNodeBRNCCNUuIubIu

CMMMRRC傳輸WCDMA系統(tǒng)功能分布CNUuIubIu100WCDMA物理鏈路示意WCDMA物理鏈路示意101WCDMA與GSM比較WCDMA與GSM比較102WCDMA與IS-95比較WCDMA與IS-95比較103WCDMA調(diào)制上下行均采用QPSK調(diào)制不同之處在于調(diào)制之前的擴(kuò)頻部分WCDMA調(diào)制上下行均采用QPSK調(diào)制104擴(kuò)頻擴(kuò)頻分為兩步：正交擴(kuò)頻和加擾Symbolrate×擴(kuò)頻因子SF=Chiprate正交擴(kuò)頻：OVSF信道碼區(qū)分信道擾碼：上行區(qū)分用戶，下行區(qū)分小區(qū)DATA信道碼OVSF擾碼Symbol

rateChiprate3.84MHzChiprate3.84MHz擴(kuò)頻擴(kuò)頻分為兩步：正交擴(kuò)頻和加擾DATA信道碼擾碼Sym105正交可變擴(kuò)頻因子信道碼OrthogonalVariableSpreadingFactor（OVSF）Cch,SF,n上行SF=4~256下行SF=4~512正交可變擴(kuò)頻因子信道碼OrthogonalVariable106上行擾碼（Scramblingcode）上行可用長擾碼或短擾碼區(qū)分用戶長擾碼：周期為38400碼片（一幀），25階Goldcode短擾碼：周期為256碼片，可用于多用戶檢測上行擾碼（Scramblingcode）上行可用長擾碼或短107下行擾碼（Scramblingcode）共有512個(gè)主擾碼，區(qū)分小區(qū)主擾碼分為64組，每組8個(gè)一個(gè)小區(qū)分配一個(gè)主擾碼，15個(gè)輔助擾碼下行擾碼（Scramblingcode）共有512個(gè)主擾碼108上行擴(kuò)頻DPDCH（data）擾碼信道碼DPCCH（control）上行專用數(shù)據(jù)信道和專用控制信道分別在I、Q傳輸信道碼IQ*jI+jQ增益因子增益因子上行擴(kuò)頻DPDCH擾碼信道碼DPCCH上行專用數(shù)據(jù)信道109下行擴(kuò)頻下行專用信道數(shù)據(jù)和控制部分時(shí)分復(fù)用下行擴(kuò)頻下行專用信道數(shù)據(jù)和控制部分時(shí)分復(fù)用110上行專用信道幀結(jié)構(gòu)上行專用信道DPDCH和DPCCH碼分復(fù)用

上行專用信道幀結(jié)構(gòu)上行專用信道DPDCH和DPCCH碼分復(fù)用111上行多碼傳輸（1）最多6個(gè)數(shù)據(jù)信道復(fù)用（2）只有在Q路有一個(gè)控制信道上行多碼傳輸（1）最多6個(gè)數(shù)據(jù)信道復(fù)用112下行專用信道幀結(jié)構(gòu)

DPDCH和DPCCH以時(shí)分的方式復(fù)接下行專用信道幀結(jié)構(gòu)DPDCH和DPCCH以時(shí)分的方式復(fù)接11310、20、40or80msdatadatadataTrCH-idataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCBLCBLCBL0、8、16or24bits塊長Z＝512－Ktail，卷積碼5120－Ktail，Turbo碼CedBLCedBLCedBLCodeddata卷積碼或Turbo碼RatematcheddataRatematcheddataDTXororDatabefore1stinterleavingDataafter1stinterleaved交織器列數(shù)：1、2、4或8無線幀無線幀無線幀無線幀數(shù)目：1、2、4或8TrCH-1TrCH-2TrCH-ICCTrCHTrCH-1TrCH-2TrCH-IDTXCCTrCHPh-1Ph-2Ph-P10ms時(shí)間內(nèi)10ms時(shí)間內(nèi)Ph-1Ph-2Ph-PTPCTFCIpilot擴(kuò)頻、加擾擴(kuò)頻、加擾擴(kuò)頻、加擾TrCH-i+1data1data2TPCTFCIpilotdata1data2TPCTFCIpilotdata1data2擴(kuò)