《《精编》中国移动3G无线的管理原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《精编》中国移动3G无线的管理原理（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2005年7月 3G无线基本原理 中国移动研究开发中心2005年7月 2005年7月 内容 UMTS概述WCDMA基本原理WCDMA的移动性管理WCDMA的无线资源管理UTRAN协议与信道WCDMA的业务与QoS 2005年7月 数字技术IMT 2000 ITU UMTS WCDMA TD SCDMA CDMA2000 第二代 1990 2000 第一代 第三代 数字技术例如 GSM CDMA IS 95 模拟技术例如 NMT TACS AMPS R2000 移动通信技术的演进 UniversalMobileTelecommunicationSystem 2005年7月 RAN IMSIP多媒
2、体子系统 3GPPUMTSR4 March 01 3GPPUMTSR5 3Q 02 3GPPUMTSR99 March 00 3GPP标准概况 CS 电路域 PS 分组域 R99RAN 基于WCDMA的全新技术R4RAN 加入了TD SCDMA选项CS域 承载与控制分离R5RAN HSDPA IPUTRAN选项核心网 引入了IP多媒体子系统 IMS R99和R4主要设备与接口 NodeB Uu Iub RNC Iur 接入网 核心网 TRAU MSC VLR PSTN SGSN GGSN ExternalPacketNetworks Gi Iu CS Iu PS HLR AuC D C Gr
3、UE PrivateIPBackbone RNC基本功能 1 2005年7月 RNC基本功能 2 控制平面 ControlPlane 用户平面 UserPlane FP FrameProtocol 网络接口协议终接NetworkInterfaceprotocolterminationRANAP IuInterface RNSAP IurInterface NBAP IubInterface ALCAP allinterfaces 无线资源管理RadioResourceManagementRRCterminationRRMStrategyQoSManagementUTRANOA MRNCOA M
4、 网络接口 NodeB基本功能 1 Overview 无线接入与调制解调 Coding Interleaving 功率控制 切换 呼叫处理 辅助RNC完成 小区管理 公共信道管理 专用信道管理 测量处理 同步信号 2005年7月 NodeB基本功能 2 双极化定向天线 扇区1天线 扇区3天线 供电 Iub口STM1 E1 传输网 RNC 主集 收发双工处理 信令处理 基带编解码 解调处理等 多载波数字功放 每扇区均为两天线接收分集 分集 扇区机顶口发射功率20W 40W 基带框 射频框 双工器框 2005年7月 内容 UMTS概述WCDMA基本原理概述扩频加扰 复用Ec Io与Eb NoWCD
5、MA的移动性管理WCDMA的无线资源管理UTRAN协议与信道WCDMA的业务与QoS 2005年7月 1950s CDMA应用于军方需求市场 1956 提出RAKE接收机的形式 Rakereceiver 1961 提出扩频系统中的远近效应 Near farproblem 1978 建议基于研究结果的扩频系统的蜂窝系统应用 1993 窄带CDMA系统标准 NarrowbandCDMAIS 95 1995 在3G系统中定义宽带CDMA widebandCDMA 2000s 宽带CDMA widebandCDMA 系统的商业应用 CDMA历史 2005年7月 频率 时间 功率 FDMA TDMA C
6、DMA 多址接入技术 频率 时间 时间 频率 功率 功率 Code1 Code2 CodeN 2005年7月 Jeparlefrancais Ichsprechedeutsch Ispeakenglish 我说中文 联合国的鸡尾酒会 CDMA的类比 2005年7月 双工间隔DuplexSpacing 190MHz Time 频率 功率 5MHz 5MHz 码分复用CodeMultiplex UL DL WCDMA FDD NORTELNETWORKSCONFIDENTIAL SPECIALHANDLING 采用直序扩频码分多址技术每一用户由不同的码来区分所有用户分享同样的频谱资源 提高系统的频
7、谱利用率系统有很高的抗干扰性 抗衰落性 保密性采用软切换及更软切换技术降低掉话率采用Rake多径分集接收技术有效利用多径传输来的信号 提高系统的接收性能采用快速功率控制快速准确的闭环功率控制有效地降低近 远效应 提高系统容量 WCDMA的无线接入技术特点 2005年7月 WCDMA和GSM的主要不同 2005年7月 WCDMA的主要技术参数 2005年7月 前向纠错编码 速率匹配 交织 复用 WCDMA系统物理层基本框图 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 信道码 扰码 物理信道 GSM没有扩频 解扩过程 2005年7月 Tbit Tchip 信道编码后的
8、序列 扩频序列 发出的信号序列 a2Tbit Ebit 1 Tbit Tchip Echip 1 Tchip Frequency a2Tchip 1 Tchip a a 1 1 a a x 数据序列 发出的信号 扩频序列发生器 调制 x t 功率谱 扩频原理 发射 信道编码 2005年7月 Tbit Tchip 信道解码前的数据序列 扩频序列 接收信号 a2Tbit Ebit 功率谱 1 Tbit Tchip Echip 1 Tchip 频率 a2Tchip a a 1 1 a a x 1 Tchip x t 扩频原理 接收 接收信号 数据序列 扩频序列发生器 信道解码 解调 2005年7月
9、码分多址 功率频谱 用户1 扩频Spreading Code1 Code2 Code3 Code4 Code5 合成信号 5MHz 用户2 用户3 用户4 用户5 2005年7月 正交变长扩频因子 OVSF C1 0 1 C2 0 11 C2 1 1 1 C4 0 1111 C4 1 11 1 1 C4 2 1 11 1 C4 3 1 1 11 Downlink C8 0 C8 1 C8 2 C8 3 C8 4 C8 5 C8 6 C8 7 SF 1 SF 2 SF 4 SF 8 SF 256 SF 128 PS384 AMR12 2 SF 扩频因子 信道化码定义为CSF k 其中SF是码的扩
10、频因子 k是码的序号 0 k SF 1 树根的码字被使用后 树梢的码字将无法再使用 2005年7月 常见无线承载的SF 下行 2005年7月 练习 只从码字资源角度考虑且只考虑业务信道占用码字 如果单小区已有3个用户 3个用户正在使用PS384进行数据传输 此小区最多还可以接入多少个AMR12 2K语音用户 2005年7月 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Cj Ck 不同步 4 正交Orthogonal 非正交Nonorthogonal OVSF正交性 2005年7月 扰码与OVSF码 Scramblingcode 下行 上行
11、 User3signal User3signal Scramblingcode1 Scramblingcode2 Scramblingcode3 User2signal Spreadingcode Spreadingcode Spreadingcode 扰码1 扰码2 扰码3 User2signal OVSFCode OVSFCode OVSFCode User1signal OVSF码用来扩频 上行扰码用来区分UE 下行扰码用来区分小区 2005年7月 选位加和移位寄存器ShiftRegister序列每2N 1个码片重复一次 N为移位寄存器盒子的个数 扰码 扰码特性 38400码片长的序列每
12、10ms重复一次来源于伪随机 PseudoNoise 序列 2005年7月 上行扰码 共计224个长度为38400码片的长扰码 225 2码片长序列 2005年7月 下行扰码 8192种扰码 512组 1个主扰码 15个辅扰码 512主扰码被分为64组 共有262 143种不同的下行扰码的可能性仅从其中定义了8192种不同的扰码 8192 Cell 1 Cell 512 主扰码 辅扰码 1 辅扰码 2 辅扰码 15 UMTS只需要进行简单的小区扰码规划 邻小区不属于同一扰码组即可 2005年7月 OVSF码复用 1 1 User1 User2 Code1 Cch SF Code2 Cch SF
13、 2 2 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 用户复用后信号 2005年7月 加扰 用户复用后的信号 扰码 2 0 2 2 0 2 1 1 发射信号 2005年7月 空口噪声干扰 2 0 2 发射信号 0 0 噪声 接收信号 1 1 1 1 2005年7月 接收 去扰 解扩 0 接收信号 1 1 1 1 1 1 去扰 解扩 原始的用户数据 2005年7月 频分与码分 C I I C WCDMA GSM Powerspectrum 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 2 4 4 4 4 4 Powerspectrum 2005年7月
14、 CDMA系统的干扰与噪声 上行 下行 基站热噪声本小区其它通话用户的干扰周围小区其它通话用户的干扰其它系统的干扰 手机热噪声本小区其它信道的干扰周围小区基站信号的干扰其它系统的干扰 2005年7月 Ec No与Eb No Ec chip能量 Ec No在数值上 接收到的导频功率 总的接收功率 一般指下行 Eb bit能量 是NodeB设备和终端接收机解调能力的一种反映 上行 下行 接收信号 数据序列 扩频序列发生器 信道解码 解调 Ec Eb 2005年7月 Ec No与Eb No Eb No Ec No 处理增益 dB 功率谱 所需的Eb No 干扰信号 decodinguser1 Ech
15、ip N0 Ebit 用户1 噪声 用户2 用户3 处理增益 10log 3 84Mcps xkbps 25dBfor12 2kvoice 10dBfor384kdata 18dBfor64kdata 2005年7月 练习 已知 在一种多径衰落信道环境下 终端的接收机对PS384K业务的Eb No的最小的要求为2 4dB 对CS12 2K业务的Eb No的最小的要求为7 5dB 请问 PS384K业务 CS12 2K业务终端接收机前端的Ec No分别至少为多少时 才可以正确解调 2005年7月 TX D t Delay 0 Delay 1 C t 0 D t C t 1 Delay 1 RX
16、C t n Delay 0 Delay n RX RX C t 0 1 n D t D t 利用多径分集进行合并 BTS RAKE接收机 2005年7月 RAKE接收机 信号在空中传输的过程中 受到障碍物的反射 散射 折射等影响 接收机就会收到多个不同时延 同一消息的多路信号 从每一个多径信号的角度看 其他多径信号都是干扰 若可以用RAKE接收机将多个信号进行合成将会进一步得到改善 故而引入了RAKE接收机 RAKE接收机的作用是将多个信号进行合成 RAKE接收机包含多个相关器 每一个相关器接收一路信号 并赋予它们一定的时间补偿 使它们达到同步 采用最大比值合并 因为接收机的多路信号是互相衰落独立的 因此进行分集可以提高接收性能 2005年7月 内容 UMTS概述WCDMA基本原理WCDMA的移动性管理小区选择与重选切换软切换硬切换系统间切换WCDMA的无线资源管理UTRAN协议与信道WCDMA的业务与QoS 2005年7月 小区选择 当PLMN选定之后 UE尝试在该PLMN寻找合适的小区驻留 目的是选择一个属于这个PLMN的信号较好的小区小区选择的准则 S准则 其中两个主要的参数 Q
