北京wcdma联通

1第第44章章WCDMAWCDMA移动通信系统移动通信系统2北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院内容提要内容提要系统概述网络结构WCDMA无线信道通用陆地无线接入网络UTRANWCDMA网络系统的演进34.
14.
1系统概述系统概述4北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院WCDMAWCDMA主要特点主要特点WCDMA是一个宽带直扩码分多址(DS-CDMA)系统3.
84Mcps的码片速率导致了大约为5MHz的载波带宽支持各种不同的用户数据速率持两种基本的运行模式:FDD和TDD支持异步基站操作在上行链路和下行链路中采用基于导频符号或公共导频的相干检测5北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院WCDMAWCDMA的的FDDFDD模式(模式(11))信道带宽:5MHz码片速率:3.
84Mcps帧长:10ms语音编码:AMR(AdaptiveMulti-Rate)上行下行调制:QPSK/QPSK扩频导频辅助的相干解调快速开环和闭环功率控制:1500Hz切换:软/硬切换支持同步和异步的基站运营6北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院WCDMAWCDMA的的FDDFDD模式(模式(22))满足IMT2000的最小性能要求与GSM—MAP核心网络兼容已推出相对稳定的R99版本支持开环和闭环发射分集方式支持公共分组信道(CPCH)和下行共享信道(DSCH),适应Internet数据接入方式支持宏分集,基站位置选择分集支持不同的快速功率控制算法和开闭环、外环功率控制全面支持移动台定位业务7北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院时间Channel1(5MHz)Channel210ms10ms10ms高速用户低速用户可变速用户信令WCDMAWCDMA无线接口无线接口8北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院WCDMAWCDMA与与cdma2000cdma2000参数比较参数比较IMT-DSIMT-MC技术名称WCDMAcdma20001X双工方式FDDFDD载频带宽5MHz1.
25MHz码片速率3.
84Mcps1.
2288Mcps同步要求同步/异步需GPS同步导频下行:公共、专用导频;上行:专用下行:公共导频上行:专用信道码OVSFWalsh扰码GOLD码长码、短码(PN)9北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院WCDMAWCDMA与与GSMGSM空中接口的比较空中接口的比较标准中不支持,但可以应用支持,用于改善性能下行发射分集基于时隙(GPRS)基于负载的调度分组调度网络规划(频率规划)RRM质量控制2Hz或更慢1500Hz功控速度1-181频率重用因子200kHz5MHz载波间隔GSMWCDMA104.
24.
2网络结构网络结构11北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院网络结构网络结构CoreNetwork(CN)RadioAccessNetwork(RAN)Terminal12北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院3GPP3GPP网络结构网络结构MSC:Mobile-ServiceSwitchingCenterRNC:RadioNetworkControllerGMSC:GatewayMSCBS:BaseStationSGSN:ServingGPRSSupportNodeUE:UserEquipmentGGSN:GatewayGPRSSupportNodeUIMUserIdentityModuleSCF:ServiceControlFunctionPLMN:PublicLandMobileNetworkHLR:HomeLocationRegisterPSTN:PublicSwitchedTelephoneNetworkVLR:VisitorLocationRegisterSCFSCFHLRHLRMSC/VLRGMSCSGSNGGSNRNCUEUIMCoreNetworkRadioAccessNetworkNodeB(BS)(CAP)D(MAP)(ISUP)GnGcGsGrCCSdomain(CircuitSwitched)PSdomain(PacketSwitched)IuMobileStation(WCDMA)(ISUP)GiPLMN,PSTNPLMN,PSTNInternetInternet13北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院核心网结构核心网结构CNCNRadioRadioAccessAccessNetworkNetwork(RAN)(RAN)InternetInternetISDN/ISDN/PSTNPSTNSGSNSGSNGGSNGGSNMSCMSCSCPSCPHLRHLRGLRGLRGMSCGMSCVLRVLRGGSN:GatewayGPRSSwitchingNodeGLR:GatewayLocationRegisterHLR:HomeLocationRegisterMSC:MobileSwitchingCenterSCP:ServiceControlPointSGSN:ServingGPRSSwitchingNodeVLR:VisitorLocationRegisterPacket-switchedDomainCircuit-switchedDomain14北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院RANRAN结构结构RANRAN(RadioAccessNetwork)(RadioAccessNetwork)RNSRNSUEUECNCNNodeBNodeBNodeBNodeBNodeBNodeBRNS:RadioNetworkSubsystemRNS:RadioNetworkSubsystemRNC:RadioNetworkControllerRNC:RadioNetworkControllerUE:UserEquipmentUE:UserEquipmentIuIuIuIuIurIurIubIubUuUuRNSRNSNodeBNodeBNodeBNodeBNodeBNodeBIubIubRNCRNCRNCRNCRNCRNC15北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院UICC/UIMUICC/UIMMTMTTETEUEUEMEMEXXRRUE:UserEquipmentUE:UserEquipmentUICC:UniversalIntegratedCircuitCardUICC:UniversalIntegratedCircuitCardME:MobileEquipmentME:MobileEquipmentUIM:UniversalIdentityModuleUIM:UniversalIdentityModuleTE:TerminalEquipmentTE:TerminalEquipmentMT:MobileTerminationMT:MobileTerminationX:UICCX:UICC--MEInterfaceMEInterfaceR:ReferencePointR:ReferencePointTerminalStructureTerminalStructure终端结构终端结构164.
3WCDMA4.
3WCDMA无线信道无线信道17北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院WCDMAWCDMA码的使用码的使用从单个小区来看所有移动台共享同一个载波正交码区分不同用户和同一用户连接的不同信道需要信道码(Channelizationcodes)来实现从整个网络来看多个发射机(RBS,UE)共存于同一区域下的同一频率近似正交码区分发射机需要扰码(Scramblingcodes)来实现18北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院CC2CC1CC3CCn扰码和信道码扰码和信道码DataUser1CellcombinerFilteringModulator,TransmitterRBS,sector1DataUser2DataUser3DataUsernCC1CC2CC3CCnSC1DataUser1FilteringReceiver,DemodulatorUE1CC1SC1DataUser2FilteringReceiver,DemodulatorUE2CC2SC1UserData1UserData2UserData3UserDatanSC1UserData1NoiseNoiseNoiseCC2CC1CC3CCnSC119北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院CC2CC1CC3CCn扰码和信道码扰码和信道码DataUser1CellcombinerFilteringModulator,TransmitterRBS,sector1DataUser2DataUser3DataUsernCC1CC2CC3CCnSC1DataUser1FilteringReceiver,DemodulatorUE1CC1SC1DataUser2FilteringReceiver,DemodulatorUE2CC2SC1UserData1UserData2UserData3UserDatanSC1UserData1NoiseNoiseNoiseCC2CC1CC3CCn20北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院CC2CC1CC3CCn扰码和信道码扰码和信道码DataUser1CellcombinerFilteringModulator,TransmitterRBS,sector1DataUser2DataUser3DataUsernCC1CC2CC3CCnSC1DataUser1FilteringReceiver,DemodulatorUE1CC1SC1DataUser2FilteringReceiver,DemodulatorUE2CC2SC1UserData1UserData2UserData3UserDatanSC1UserData1NoiseNoiseNoisescramblingchannelization21北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院扰码、扰码、PNPN码(伪随机码)码(伪随机码)截断的Gold码在WCDMA中作为扰码用每一个基站和终端都被分配一个唯一的扰码码的特性编码带宽要远大于信号(所传信息)的带宽自相关性好(为使"正确"信号的峰值清晰)如果发射机和接收机之间的编码不能完全同步,由于自相关性好也不会有大的降级使正确同步的可能性最大互相关性低使RBS和UE间的干扰最小22北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院扰码的规划扰码的规划8192个扰码分为主扰码和辅扰码512个主扰码最好的自相关和互相关特性每个主扰码配15个辅扰码用于多个扰码和其他特殊情况自相关和互相关特性稍差主扰码分成64个组,每组8个加快小区搜索23北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院扰码的规划扰码的规划每个小区分配一个主扰码相邻小区使用统一个组的扰码可以重复使用相邻小区不能重复使用按照S/IandEc/I0复用若运营商在临界区使用同一个频率,需要相互协调码的使用预留扰码便于协调SC1SC2SC3SC49SC50SC51SC17SC18SC19SC65SC66SC67SC33SC34SC35SC1SC2SC3SC33SC34SC35SC81SC82SC8324北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院信道码信道码((正交码正交码))正交可变扩频因子(OVSF)码在WCDMA中作为信道码用从一个发射机来的每一个信道都被分配一个唯一的OVSF码码的特性基于Walsh函数非常好的自相关性如果完全同步,具有正交互相关性不同的信道可以在相同的扰码上传输而没有相互间的干扰,也就是说,在接收机方有可能完全分离信道对同步要求高(不适用于扰码)可用编码的最大数量依赖于码长在WCDMA中8,16,32,64,128,256(或512)个码片25北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院信道的定义信道的定义物理信道可以由某一载波频率、码(信道码和扰码)确定.
在采用扰码与扩频码的信道里,扰码或扩频码任何一种不同,都可以确定为不同的信道.
多数信道是由无线帧和时隙组成,每一无线帧包括15个时隙.
物理信道分为上行物理信道和下行物理信道.
频率、码、相位物理信道26北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院上行物理信道上行物理信道上行专用物理信道上行专用物理数据信道(uplinkDPDCH)上行专用物理控制信道(uplinkDPCCH)上行公共物理信道物理随机接入信道(PRACH)物理共用分组信道(PCPCH)27北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院上行专用物理信道上行专用物理信道DPDCH和DPCCH在无线帧通过I/Q复用DPDCH用来传输上层产生的专用数据DPCCH用来传输物理层的控制信息帧长为10ms,分15个时隙,每时隙2560chipsDPDCH的扩频因子为4到256在相同的物理层连接中,DPDCH与DPCCH的扩频因子是可以不同的每个DPCCH时隙由Pilot,TFCI,FBI,TPC构成28北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院上行上行DPDCH/DPCCHDPDCH/DPCCH帧结构帧结构PilotNpilotbitsTPCNTPCbitsDataNdatabitsSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0.
.
6)1radioframe:Tf=10msDPDCHDPCCHFBINFBIbitsTFCINTFCIbits29北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院专用下行物理信道(专用下行物理信道(11))Oneradioframe,Tf=10msSlot#0Slot#1Slot#iSlot#14Tslot=2560chips,10*2kbits(k=0.
.
7)Data2Ndata2bitsDPDCHTFCINTFCIbitsPilotNpilotbitsData1Ndata1bitsDPDCHDPCCHDPCCHTPCNTPCbits30北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院专用下行物理信道(专用下行物理信道(22))DCH包括专用的数据及控制信息:专用数据用于来自上层的数据(包括业务和信令);控制信息用于传输物理层的控制信号控制信息包括:导频、TPC、可选的TFCIDCH的扩频因子可以为512到4,并且在连接过程中可以改变DPDCH和DPCCH是时间复用的同一CCTrCH的多码传输使用相同的扩频因子,此时,只需传输第一个DPCH的控制信息就行.
当有多个CCTrCH给同一用户时,每个CCTrCH可以使用不同的扩频因子,并且只需传输一个DPCCH信息314.
44.
4通用陆地无线接入网络通用陆地无线接入网络UTRANUTRAN32北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院WCDMAR99WCDMAR99网络结构网络结构MSC/VLRGMSCNodeBRNCHLR/AuCGGSNSGSNNodeBRNCPSTNGPRSIP骨干网CGFBGSS7SCPInter-PLMN网络IurIubIubIu-CSIu-PSCNUTRAN33北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院UTRANUTRAN体系结构体系结构NodeBNodeBNodeBNodeBRNCRNCIubIubIubIubIuIuCoreNetwork(CN)RNSRNSIur34UTRANUTRAN设备功能设备功能35北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院UTRANUTRAN对于UTRAN和所有与之相关的移动性的支持对软切换的支持WCDMA特有的RRM算法在处理PS域和CS域时数据时,UTRAN尽可能一致同一个空中接口协议栈;UTRAN侧使用同一个接口,与CN连接使用ATM作为传输机制在Rel5及以后,可以选择使用IP传输36北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院RNCRNC的逻辑结构的逻辑结构SwitchingUTRANControlFunctionsRadioResourceManagementO&MInterfaceInterfaceUnitesInterfaceUnitesIuIurIubTo/fromNodeBTo/fromCNTo/fromOtherRNCs37北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院无线网络控制器(无线网络控制器(RNCRNC))RNC负责无线网络子系统(RNS)所有无线资源的使用和分配.
功能UTRAN内部的切换Iu接口用户平面的建立无线资源管理:无线承载控制外环功率控制无线资源的分配(码的分配……)SRNS的重分配……38北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院NodeBNodeB的逻辑结构的逻辑结构cellTRXTransportChannelsPhysicalChannelscellcellcellUuSideCommonTransportTRXTRXRACHDataPortFACHDataPortCPCHDataPortPCHDataPortNodeBcontrolPortNodeBCommunicationContextDSCHDCHCommunicationPortTrafficTerminationPointsIubSide39北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院NodeBNodeB的功能的功能内环功率控制开环功率控制从小区来的数据流的宏分集合并/分离无线信道的编码/译码传输信道的错误检测,及上报给高层传输信道的FEC编码/解码,交织/解交织物理信道的调制和解调频率和时间(码片、比特、时隙、帧)同步RF处理…40RNCRNC的逻辑功能的逻辑功能41北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院SRNCSRNCRNCSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubChannel4sakdjfasldfqwerrsakdjfasldfqwerrsakdjfasldfqwerrUEUTRANSRNSRNS每一个处于连接模式下的UE都受控于ServingRNC(SRNC)SRNC是与CN连接的Iu接口的终点42北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院WCDMA要求具有软切换功能(宏分集)对某一个UE来说,把自己的资源借给SRNC的RNC就是DRNCDRNCSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubChannel4sakdjfasldfqwerrsakdjfasldfqwerrsakdjfasldfqwerrUEUTRANSRNSDRNSMacroDiversityCombining/splittingfunctionDRNCDRNC43北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院CRNCCRNCCRNCCRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubUTRANRNSRNS每一个RNC都是与它直接相连的NodeB及其所拥有小区的ControllingRNC(CRNC)CRNC对其所拥有小区的资源进行管理,例如准入、拥塞控制44北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院RNCRNC的功能分布原则的功能分布原则CRNC是小区无线资源的拥有者SRNC负责处理与某个UE的连接;对于专用信道的动态功率控制,受CRNC的限制,但有SRNC来执行;内环功控由NodeB来执行,外环功控由RNC来执行;内环功控受外环功控控制;专用信道数据的调度由SRNC来执行,公共信道数据的调度由CRNC来执行.
45北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院IurIur接口的目的接口的目的使得RNC间可以进行软切换避免乒乓切换对核心网的影响DRNCSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubChannel4sakdjfasldfqwerrsakdjfasldfqwerrsakdjfasldfqwerrUEUTRANSRNSDRNS46UTRANUTRAN的的功能功能47北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院UTRANUTRAN功能功能UTRAN提供下面所需的功能:所有的系统接入控制系统广播准入控制负载控制安全性和保密性移动性管理寻呼切换SRNS重定位无线资源管理和控制功控无线承载(RB)的建立和释放……同步48北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院准入控制准入控制功能实体位于RNC在接受一个新的连接前,准入控制必须检查该接入是否会牺牲规划好的覆盖区域或已有连接的质量对上下行链路两个方向分别进行评诂上行:基于上行干扰下行:基于下行发射功率主要是用于UE的初次接入,RAB的分配/重配和切换49北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院拥塞控制拥塞控制拥塞控制功能负责监控、检测系统的负载和处理过负载的情况;拥塞功能需要立即把系统带回到稳定状态这个功能位于UTRAN504.
5WCDMA4.
5WCDMA网络系统的演进网络系统的演进514.
4WCDMA4.
4WCDMA网络系统的演进网络系统的演进52北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院RelRel9999网络结构网络结构SS7IPBTSBSCMSCVLRHLRAuCGMSCBSSSGSNGGSNPSTNPSDNCNCDGcGrGnGiAbisGsBHBSS—BaseStationSystemBTS—BaseTransceiverStationBSC—BaseStationControllerRNS—RadioNetworkSystemRNC—RadioNetworkControllerCN—CoreNetworkMSC—Mobile-serviceSwitchingControllerVLR—VisitorLocationRegisterHLR—HomeLocationRegisterAuC—AuthenticationServerGMSC—GatewayMSCSGSN—ServingGPRSSupportNodeGGSN—GatewayGPRSSupportNodeAEPSTN2GMS(voiceonly)2G+MS(voice&data)UMTS—UniversalMobileTelecommunicationSystemGb3GUE(voice&data)NodeBRNCRNSIubIuCSATMIuPS53北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院RRelel44网络结构-软交换网络结构-软交换SS7IP/ATMBTSBSCMSCServerVLRHLRAuCGMSCserverBSSSGSNGGSNPSTNPSDNCNCDGcGrGnGiGbAbisGsBHBSS—BaseStationSystemBTS—BaseTransceiverStationBSC—BaseStationControllerRNS—RadioNetworkSystemRNC—RadioNetworkControllerCN—CoreNetworkMSC—Mobile-serviceSwitchingControllerVLR—VisitorLocationRegisterHLR—HomeLocationRegisterAuC—AuthenticationServerGMSC—GatewayMSCSGSN—ServingGPRSSupportNodeGGSN—GatewayGPRSSupportNodeANc2GMS(voiceonly)2G+MS(voice&data)NodeBRNCRNSIubIuCSIuPS3GUE(voice&data)McCS-MGWCS-MGWNbPSTNMcATM54北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院RRelel55网络结构网络结构——IPIP多媒体多媒体Gb/IuPSA/IuCSSS7IP/ATMBTSBSCMSCServerVLRHSSAuCGMSCserverBSSSGSNGGSNPSTNCNCDGcGrGnGiAbisGsBHIM—IPMultimediasub-systemMRF—MediaResourceFunctionCSCF—CallStateControlFunctionMGCF—MediaGatewayControlFunction(Mc=H248,Mg=SIP)IM-MGW—IPMultimedia-MGWNc2GMS(voiceonly)2G+MS(voice&data)NodeBRNCRNSIub3GUE(voice&data)McCS-MGWCS-MGWNbPSTNMcIuCSIuPSATMIMIPPSTNMcMGCFIM-MGWMRFCSCFMgGsIPNetwork55北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院问题问题