WCDMA高级培训整理的笔记

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1、WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA 高级培训课件高级培训课件 主要内容： 1、UMTS 的基本理论。简述无线通信的发展历史以及他们之间的变化。 2、UMTS 基本结构的介绍。从逻辑视图介绍 UMTS 的功能结构，GSM 及 GPRS 向 UMTS 过渡的结构变化。 3、无线接口。UMTS 作为 UTRAN 网络并且是 FDD 方式下的空中接口特性，包括： a、WCMDA 空中接口的基本原理 b、UTRAN 网络的总体介绍，协议模型、物理层、RLC 层、MAC 层的基本功能以及所对应 的信道、空中接口的通信过程、调制解调方案及 AMR 等。 4、基本通信过程。移动台至核心网之间的通信过程。

2、 一、UMTS Introduction 目标：1、UMTS 是什么？ 2、UMTS 的标准由谁制定、这些标准的特点及不同标准的差异。 3、UMTS 现状，各国 license 发布情况。 1、移动通信的基本发展过程 第一代以模拟制式为代表的空中无线接口的应用主要有：NMT（北欧） 、TACS（英国）、 AMPS（北美）及 R2000（铁路应用）等。多种标准的存在使得彼此不兼容，不能互联互通 。 第二代移动通信引入数字和调频技术，最典型的技术有：GSM（欧洲） 、CDMA IS-95 （北美） 、D-AMPS（北美） 、IS-136（北美）等。在整个发展过程中，主要有三个分支，分 别是欧洲、

3、北美和日本的移动通信发展历程。 日本的分支由于比较独立， 一般不在讨论之中 。 作为欧洲第二代移动通信技术的典型代表是 GSM，GSM 在空中接口的主要特点：多址 方式TDMA，采用 8 路时分复用的多址方式，每用户的接入是通过占用物理信道的时隙 来区分。从网络侧考虑，区分上下行链路的双工方式是 FDD。在每一个频率上使用 8 路时 分复用，微观的占用时间片来区分多路用户的个人通信。在通信过程中，每个用户得到的物 理资源是时隙， 在 GSM 中物理信道的定义为： 物理信道 （Phy channel）频率（Frequence）+ 时隙号（TS number） 。由于采用电路交换方式，每用户在通信

4、过程中，将一直占用网络分配 的物理信道直至通信结束。在空中接口，物理信道的分配是采用固定的分配方式。一个用户 对应一个时隙（TS） ，时隙用于传送话音时，话音的净比特速率（经过原编码后的速率）为 13kbit/s(FR)或 12.2kbit/s(EFR)；传送数据时，单信道最大传输速率为 9.6kbit/s（限值） ，由于 受限于该速率，所以 GSM 的数据业务归为承载业务，主要是通过 GSM 网络承载数据到外 部网络。但是，如果在软件上升级，也可以支持到 14.4kbit/s 的数据速率。 随着数据业务的发展，为提高空中接口上的数据传送速率，在 GSM 基础上提出了 2.5 代的 GPRS

5、技术。GPRS 提供的是一种数据服务，它不能独立于 GSM 存在，它的目的只是 在 GSM 系统上提供高速有效地传递数据业务的服务。因此，GPRS 的无线部分不会发生变 化，仍然沿用 GSM 的无线接口，采用 TDMA 帧结构，但交换方式由电路交换转变为分组 交换方式。在 2.5 代系统中，核心网交换域由电路交换域（CS Domain）和分组交换域（PS Domain） 构成。 从数据速率和业务的角度来说， GPRS 可以提高空中接口中数据业务的速率 ， 而对于话音速率没有任何影响。如何在 GSM 系统数据速率受限的前提下提高空中接口的数 据速率？可以有两种方法：第一是改变信道编码方案，提高每

6、用户的单信道数据净比特率。 在 GSM 系统中，空中接口上的每用户信息是按 20ms 分块，每信息块包含 456bits，传输速 率为 22.8kbit/s。456bits 的信息块内容大体可以分成二部分，即有用消息字段和保护字段。 从 22.8kbps 角度来说，要提高传输速率，也就是在 20ms 时间段，增加信息块的有用消息字 段的长度，减少保护字段的长度。这种机制即所谓的信道编码（channel coding） 。这种方案 的实现带来的缺陷就是由于保护字段的减少， 数据包在空中接口传递时， 它的可靠性会有所 下降，数据包对无线接口的敏感性会加重，也就是对载干比（能量之比）的要求将会提高，

7、 基本要达到 14dB 以上，才能满足 CS4 的编码方案。对于 CS4 编码，数据速率为 20.4kbps， 与 22.8kbps 比较，几乎没有保护。而数据业务比较关键的是块的差错率、块的丢失率，话 音业务比较注重的因素是时延。 随着单信道数据速率的提高， 对无线信道空中接口的载干比 要求也会提高， 因此通过提高单信道数据传递速率的方法并不是最有效的。 作为第二种方案 ， 就是通过多时隙分配来实行数据速率的提高， 也就说通过改变无线资源的分配使每用户根据 数据量的大小动态分配占用多个时隙来完成分组数据块的传送。 这种动态分配从两个角度来 考虑，首先是每用户空中接口的最大可占用时隙为 8 个

8、 TS，其次是每时隙可支持的最大用 户数为 8 个。 二种方案前者是通过提高单信道速率， 后者是通过提高资源利用率的角度来实 现数据传递速率的提升。理论上，GPRS 网络能够提供的最大数据传递速率是采用 CS4 编码 方式，8 时隙共用的前提下得到的值为 160kbps。而实际上，当前的小区规划中定义的分组 时隙取决于业务量的大小，以最大 4 个 TS为例， （13）个 TS 的配置方式是指 1 个时隙是 静态分配给分组时隙，3 个时隙作为混合方式的分配，完成分组或话音业务的传送。因此， 目前最大的时隙分配是 4 个 TS。从信道编码方式来考虑，目前使用较多的是 CS1 和 CS2 方 案，C

9、S1 多用于信令， 而 CS2 可以动态选择支持业务和信令。 CS2 的速率理论值是 12.2kbps， 考虑一定的阻塞（5） ，实际有效速率是 10kbps，而 CS1 只有 8kbps。因此，从网络侧考虑 ， 最大的数据传递速率只有 40kbps。从移动台来看，对于 GPRS 移动终端来说，移动台有所 谓的多时隙能力的指标值。 多时隙能力是指移动台在上下行链路上同时能够获得的最大无线 资源能力， 即能获得的最大时隙数。 在规范中移动台按多时隙能力被分成 class1class29 共29 个级别，而目前网络能支持的只有 class1class13 共 13 个级别。对于一个 31 级别的移

10、动 台来说，该移动台在下行方向上最大只能同时获得 3 个时隙，在上行方向上最大只能获得 1 个时隙。目前 MOTO 各式包括测试手机最大的也就是 31 的移动台，通常使用的也就是 2 1 或其他级别的手机。因此，数据速率还要取决于移动终端的级别，移动台只有在 class29 级别时，才能真正实现 88 的时隙配置。所以，在实际过程中，手机真正能获得的数据传 输速率在下行方向上目前也只有 30kbps，这也是目前 GPRS 网络能够提供的有效速率，一 般变化范围在 2040kbps 之间。这里所讲的速率是净比特速率，指的是业务数据包经过多 重分装后，在进入 RLC 的 MAP 层之前的速率，并不

11、是指经过信道编码之后的速率。所以， 在考虑数据速率时，必须清楚所处的阶段，是原编码速率、经过信道编码的速率还是经过调 制后的速率。 （课间提问：GPRS 系统在通信过程中，手机要不断对系统进行测量，那么又如何能够 实现 88 的时隙配置？也就说如果手机工作在 88 模式下， 靠什么物理信道来完成测量和 信令的交互？） 在 GPRS 网络中，空中接口的传递速率，无论是 30kbps 还是 160kbps，都显得太低，这 样就存在了由 GSM 和 GPRS 网络继续向上过渡的系统要求， 被称为 EGSM 和 EGPRS， 其中，E 代表的是 EDGE 技术。EDGE 技术是采用了空中接口上不同的无

12、线处理方式，主要 是调制方案的改变。由于采用不同的调制方案，可以提高空中接口的信息传输速率，在原有 基础上提高 3倍的数据速率的增长。 因此，EGSM 的数据速率可以达到 43.2kbps，EGPRS 可以达到 480kbps。EDGE 技术的缺点是由于无线接口调制方案的改变，需要改变所有 BTS 基站的硬件和软件。EDGE 技术早在二年前，欧洲的 GSM 网络就已经投入商用。对于一个 大型网络，由于采用 EDGE 技术所需要的追加投资将非常巨大，这也就是我国目前没有引 入这一技术的主要原因。 作为 GSM 营运商，为提高数据的传递速率，可能会考虑的方案是 GSM/GPRS 网络直接 向UMT

13、S的演进。UMTS技术作为欧洲3G的典型代表， 在空中接口上选择了码分多址CDMA 的方式，在双工方式上，既可以选择 FDD 方式，也可以采用 TDD 方式，取决于空中接口的 规范。在 FDD 方式下，UMTS 理论速率为 2Mbps，是每用户所能得到的最大净比特速率， 指未经过信道编码之前的速率，而实际上可以达到 2.1Mbps。这个速率是含有数据包头的数 据流，如用户的数据是 IP 数据，IP 应用层数据可能是某个 FTP 数据包，数据包在封装时会 选择各种合适的底层协议数据，即 IP 数据的包头。 第二个移动通信演进的分支，是北美分支。首先作为第一代系统，选择的是 800MHz 的 AM

14、PS 系统。北美与欧洲的发展模式不同，欧洲在模拟系统中由于采用了多种制式，导致它 在做 GSM 规范时，力求一体化，所以 GSM 是先有规范后有网络。而这个问题，对北美来 说就不是那么重要。由于北美从一开始就选择了统一的 AMPS 制式，所以它首先要考虑的 是不断改善网络的性能。作为北美第二代系统的一个重要分支 DAMPS 系统，就是在原有 的 AMPS 基础上引入了数字化技术。与此同时，欧洲 GSM1900MHz 也被引入了北美，作为 第二代系统的补充。北美二代系统的第三个分支，就是高通公司研制并拥有专利的 CDMA 系统。CDMA 在北美的发展大致经历了几个阶段，首先是窄带 CDMA，引入

15、的是 IS95 空 中接口的标准，IS41 是核心网标准（对应 GSM 是 MAP标准） 。IS95 标准系列通称为 CDMA One 技术，1993 年 IS95 标准被最终确定，作为第一个被引入的 CDMA 系统，采 用的是 IS95A 的标准，标准确定在扩频时使用的带宽为 1.25MHz、速率为 1.2288Mcps， 相对于 WCDMA 中 5MHz 的带宽，1.25MHz 带宽则被称为窄代系统。对于 CDMA 来说，物 理信道的定义是指：物理信道（Phy channel）频率（Frequence）+码子（Code） 。与GSM 相对应，CDMA 系统中的每用户是通过分配的码子来得到单

16、业务信道，目前的 IS95A 标 准，单信道码子上的最大数据用户速率是 14.4kbps。发展到 IS95B 标准时，通过码子捆绑 技术， 单用户可占用的码子最大可以分配 8 个码子， 所以可以得到的最大数据速率为 14.4x8 115.2kbps。 与 GPRS 对应，CDMA 的 2.5 代技术被称为 CDMA20001X，所对应的标准仍然是 2.5 代的标准而非 3 代标准。 在 CDMA2000 1X 单载波中， 带宽仍为 1.25MHz， 双工方式为 FDD 方式，提供用户共二类信道，一类称为 Fundamental Channel(基本信道)，另一类称为 Supplemental Channel（附加信道） 。在通信过程中，用户会固定的得到一个 F 信道，并始终 维持不会释放，在基本信道上，传送的是信令（Signaling）和业务（Traffic）信息，速率为 9.6kbps；当用户申请高速率业务时，系统会提供 S 信道，S 信道的获得并非按 Qos 由系统 自动分配，而是任何用户都可以根据需要向系统申请。在系统中，S 信道的配置数量不多， 因为它的实现要用到 Wals