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1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved内部公开内部公开 WCDMA系统基本原理HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第第第1 1章章章章 3G3G概述概述概述概述第第2章章 WCDMA系统结构系统结构第第3章章 WCDMA无线接口无线接口第第4章章 WCDMA信令流程信令流程Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved3G发展概述l第三代移动通信的提出IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称第三代移动通信系
2、统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提 出，1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）原计划该系统于 2000年左右商用工作的频段在2000MHz（2.1GHz）最高业务速率为 2000Kbps（2Mbps） （原计划）Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved中国中国3G频谱分配（频谱分配（2009年年1月）月）l（一）中国电信： 频分双工（FDD）方式：19201935MHz21102125MHzl（二）中国联通： 频分双工（FDD）方式：
3、19401955MHz21302145MHz l（三）中国移动：时分双工（TDD）方式：1880-1900MHz和20102025MHzPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA能够使用的频段l（一）主要工作频段： 19201980MHz21102170MHzWCDMA频点计算公式：频点号频率5上行中心频点号：96129888下行中心频点号：1056210838l（二）补充工作频率： 17551785MHz18501880MHz 中国移动和中国联通目前已有的GSM频段以后可以用于WCDMAPage HUAWEI TECH
4、NOLOGIES CO., LTD.All rights reserved丰富的3G业务时延时延 误码误码不同业务不同业务QOS要求要求会话类业务会话类业务流类业务流类业务交互类业务交互类业务背景类业务背景类业务Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1章章 3G概述概述第第第第2 2章章章章 WCDMAWCDMA系统结构系统结构系统结构系统结构第第3章章 WCDMA无线接口无线接口第第4章章 WCDMA信令流程信令流程Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved
5、第第第第2 2章章章章 WCDMAWCDMA系统结构系统结构系统结构系统结构2.1 WCDMA版本演进版本演进2.2 WCDMA RAN接口协议接口协议Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA协议版本的演进R99l保留2G（GSM和GPRS）核心网核心网分CS电路域和PS分组域l接入网引入WCDMA RANl核心网和接入网之间的Iu接口基于ATMR4l保留WCDMA R99 RANl核心网电路域采用NGN架构，以IP承载话音业务高达高达R5l核心网增加IM（IP多媒体域），增强IP QoS能力l接入网增加HSDPA功能
6、，单载波下载高达14.4Mbps的数据接入能力l接入网向IP RAN方向发展200020012002规范完成时间R6/R7l全IP解决方案lHSUPA Phase II 单载波上载速率高达lHSPA(64QAM, CPC,MIMO)lLTE (OFDMA , MIMO)2004Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第第第2 2章章章章 WCDMAWCDMA系统结构系统结构系统结构系统结构2.1 WCDMA版本演进版本演进2.2 WCDMA RAN接口协议接口协议Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LT
7、D.All rights reservedWCDMA RAN体系结构RNCRNCNodeBNodeBNodeBCSPSCBCUEUTRANCNUuIuIu-CSIu-PSIu-BCIurIubIubIubPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedIu-CS基于ATM网络的接口协议栈结构控制面传输网络层控制面用户面无线网络层传输网络层用户面传输网络层 传输网络层用户面ABCRANAPAAL2 PATH物理层物理层SAAL NNISCCPMTP3-BA Iu UPSAAL NNIMTP3-BBATM ALCAPPage HUAWEI
8、TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedIur基于ATM网络的接口协议栈结构控制面传输网络层控制面用户面无线网络层传输网络层用户面传输网络层 传输网络层用户面ABCRNSAPAAL2 PATH物理层物理层SAAL NNISCCPMTP3-BA Iur 数据流数据流SAAL NNIMTP3-BBATM ALCAPPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedIub基于ATM网络的接口协议栈结构控制面传输网络层控制面用户面无线网络层传输网络层用户面传输网络层传输网络层用户面NCPCCPABCCCP
9、 NBAPSAAL UNIAAL2 PATH物理层物理层SAAL UNIDCH FPRACH FPFACH FPPCH FPATM ALCAPPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedIu-PS基于IP网络的接口协议栈结构控制面传输网络层控制面用户面无线网络层传输网络层用户面传输网络层 传输网络层用户面ACRANAP数据链路层数据链路层IPSCCPM3UAA Iu UPBIPUDPGTP-U物理层物理层数据链路层数据链路层物理层物理层SCTPCPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights
10、 reserved Uu接口协议栈结构L3controlcontrolcontrolLogicalChannelsTransportChannelsC-plane signalingU-plane informationPHYL2/MACL1RLCDCNtGCL2/RLC MACRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCDuplication avoidanceUuS boundaryBMCL2/BMCcontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGCRadioBearersRRCcontrolPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights re
11、served第第1章章 3G概述概述第第2章章 WCDMA系统结构系统结构第第第第3 3章章章章 WCDMAWCDMA无线接口无线接口无线接口无线接口第第4章章 WCDMA信令流程信令流程Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第第第3 3章章章章 WCDMAWCDMA无线接口无线接口无线接口无线接口3.1 WCDMA无线接口关键技术无线接口关键技术3.2 WCDMA无线信道无线信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA通信模型信源解信源解码码信源编
12、信源编码码Interleavingdeinterleaving信道信道编码编码交织交织去交织去交织信道信道解码解码加扰加扰解扰解扰扩频扩频解扩解扩调制调制解调解调射频射频发射发射射频射频接收接收无线信道无线信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved常用术语 l比特（Bit），符号（Symbol） ，码片（Chip）经过信源编码的含有信息的数据称为“比特”经过信道编码和交织后的数据称为“符号”经过最终扩频得到的数据称为“码片”WCDMA码片速率：3.84McpsPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
13、All rights reservedWCDMA通信模型信源解信源解码码信源编信源编码码Interleavingdeinterleaving信道信道编码编码交织交织去交织去交织信道解信道解码码加扰加扰解扰解扰扩频扩频解扩解扩调制调制解调解调射频射频发射发射射频射频接收接收无线信道无线信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA的信源编码l系统采用AMR（Adaptive Multi-Rate）语音编码多速率：8种编码速率，从12.2Kbps到4.75Kbps，与目前各种主流移动通信系统（如GSM，IS-95，PDC等）
14、使用的编码兼容，利于设计多模终端多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率，从而容纳更多用户Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA通信模型信源解信源解码码信源编信源编码码Interleavingdeinterleaving信道信道编码编码交织交织去交织去交织信道解信道解码码加扰加扰解扰解扰扩频扩频解扩解扩调制调制解调解调射频射频发射发射射频射频接收接收无线信道无线信道Pag
15、e HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA的信道编码l信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22l编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行级联卷积码（PCCC）构成，加6个尾比特Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved交织l交织的作用：打乱符号间的相
16、关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响1 2 3 4 5 6 7 8 . . 452 453 454 816.456210.450614.45419.449412.452715.455311.451513.453.B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7A4,B0 A5,B1 A6,B2 A7,B3 B4,C0 B5,C1 B6,C2 B7,C3一次交织：一次交织：二次交织：二次交织：Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA通信模型信源解信源解码码信源编信源编码码Interleavingdeinterleaving
17、信道信道编码编码交织交织去交织去交织信道解信道解码码加扰加扰解扰解扰扩频扩频解扩解扩调制调制解调解调射频射频发射发射射频射频接收接收无线信道无线信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved(a)(b)相关（相关性100 ）不相关（0相关） +1-1+1-1+1-1+1码字的相关性Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA的扩频码：OVSFlOVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成SF = 1SF = 2SF = 4Cch,1,0 = (1)Cch,
18、2,0 = (1,1)Cch,2,1 = (1,-1)Cch,4,0 =(1,1,1,1)Cch,4,1 = (1,1,-1,-1) Cch,4,2 = (1,-1,1,-1)Cch,4,3 = (1,-1,-1,1)Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved扩频原理 _UE1: 1 1 1 _UE2: 1 1 c1:1 1 1 1 1 1 1 1 c2:1 1 1 1 1 1 1 1 UE1c1：1 1 1 1 1 1 1 1 UE2c2：1 1 1 1 1 1 1 1 UE1c1 UE2c2： 0 2 0 2 0 2 0 2
19、Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved解扩原理UE1c1 UE2c2： 0 2 0 2 0 2 0 2 UE1使用使用c1解扩：解扩：c11 1 1 1 1 1 1 1 解扩结果：解扩结果： 0 2 0 2 0 2 0 2积分判决：积分判决：4（表示（表示1） 4（表示（表示1）UE2使用使用c2解扩：解扩：c21 1 1 1 1 1 1 1 解扩结果：解扩结果： 0 2 0 2 0 2 0 2积分判决：积分判决：4（表示（表示1） 4（表示（表示1）Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All
20、rights reservedOVSF码的用途l在下行信道，OVSF用于区分用户l在上行信道，OVSF用于区分同一个用户的不同业务典型业务典型业务数据速率数据速率下行下行SF上行上行SFAMR12.2+3.412864Modem28.8k28.8+3.4643212.2kAMR & 64k packet data12.2+64+3.4321612.2kAMR & 144k packet data12.2+144+3.416812.2kAMR & 384k packet data12.2+384+3.484Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights
21、reservedWCDMA通信模型信源解信源解码码信源编信源编码码Interleavingdeinterleaving信道信道编码编码交织交织去交织去交织信道解信道解码码加扰加扰解扰解扰扩频扩频解扩解扩调制调制解调解调射频射频发射发射射频射频接收接收无线信道无线信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved码序列的自相关和互相关l不同用户（或载波）要采用不同的码序列区分l互相关函数V()=互相关特性决定了多址干扰特性l自相关函数R()=其自相关特性决定了多径干扰特性，非常难找！Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO
22、., LTD.All rights reserved WCDMA的扰码：GOLD序列l在上行信道，扰码用于区分用户上行有224个上行长扰码和224个上行短扰码l在下行信道，扰码用于区分小区（扇区载频）下行有2 181262143个扰码，但目前只使用08191号扰码中的主扰码主扰码l扰码每10ms重复一次，长度是38400chipsPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved下下行行扰扰码码集集0集集1集集511主扰码主扰码0从扰码从扰码1从扰码从扰码15主扰码主扰码51116从扰码从扰码511161从扰码从扰码51116158192
23、个扰码个扰码512集集每集分为每集分为1个主扰码，个主扰码，15个从扰码个从扰码目前系统主要采用主扰码目前系统主要采用主扰码主扰码和从扰码Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA通信模型信源解信源解码码信源编信源编码码Interleavingdeinterleaving信道信道编码编码交织交织去交织去交织信道解信道解码码加扰加扰解扰解扰扩频扩频解扩解扩调制调制解调解调射频射频发射发射射频射频接收接收无线信道无线信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved
24、WCDMA的调制l调制的作用把需要传递的信息送上射频信道采用不同的调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务采用不同的调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力的能力R99/R4：采用QPSK，下行最大数据速率2.7MbpsHSDPA：采用16QAM，下行最大数据速率14.4MbpsPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedWCDMA通信模型信源解信源解码码信源编信源编码码Interleavingdeinterleaving信道信道编码编码交织交织去交织去交织信道解信道解码码加扰加扰解扰解扰扩频扩频解扩解扩调制调制解调解调射
25、频射频发射发射射频射频接收接收无线信道无线信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved无线通信的大敌：衰落Distance(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved快衰落的类型l空间选择性衰落在不同地点（空间）衰落特性不一样一般是由于物体反射形成l时间选择性衰落在不同时间衰落特性不一样主要是快速移动用户引起的多普勒频移造成l频率选择性衰落在不同频率衰落特性不一样主要由宽带信号的时间
26、色散引起Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved分集技术克服快衰落的主要手段l空间选择性衰落空间分集：分集天线水平距离大于10倍波长极化分集：两接收天线极化方向正交发射分集：克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的阴影区引起）Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved克服快衰落的手段分集技术l时间选择性衰落时间分集信道交织l频率选择性衰落频率分集跳频、扩频RAKE接收机Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All right
27、s reservedRAKE接收机前端接收机前端接收机第一接收径第一接收径第二接收径第二接收径第三接收径第三接收径 延时估计器延时估计器计算延时及相位偏转计算延时及相位偏转 信号合成器信号合成器合并信号合并信号tts(t)s(t)Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第第第3 3章章章章 WCDMAWCDMA无线接口无线接口无线接口无线接口3.1 WCDMA无线接口关键技术无线接口关键技术3.2 WCDMA无线信道无线信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserve
28、d信道分类l从不同协议层次上讲，WCDMA承载用户各种业务的信道被分为以下三类：逻辑信道：直接承载用户业务根据承载的是控制平面业务还是用户平面业务，分为控制信道控制信道和业务信道业务信道传输信道：物理层对MAC层提供的服务根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的公共信息，分为专用信道专用信道和公共信道公共信道物理信道：各种信息在无线接口传输时的最终体现形式 Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedMAC层（层2）物理层（层1）扩频调制传输信道物理信道物理信道物理信道物理信道结构结构结构结构扩频调制扩频调制扩频调制扩频
29、调制编码和复用编码和复用编码和复用编码和复用映射到物理层映射到物理层映射到物理层映射到物理层解复用解码解复用解码解复用解码解复用解码映射到映射到映射到映射到MACMACMACMAC层层层层解调解扩解调解扩解调解扩解调解扩 物理层技术实现Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved业务逻辑信道（业务逻辑信道（TCH）控制逻辑信道（控制逻辑信道（CCH） 专用业务信道 （DTCH） 公共业务信道 （CTCH） 广播控制信道 （BCCH） 寻呼控制信道 （PCCH） 专用控制信道 （DCCH） 公共控制信道 （CCCH） 逻辑信道分类Pa
30、ge HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved广播信道广播信道 BCH前向接入信道前向接入信道FACH寻呼信道寻呼信道 PCH反向（随机）接入信道反向（随机）接入信道 RACH专用信道专用信道 DCHDCH信道可以为上行或下行信道公共传输信道公共传输信道专用传输信道专用传输信道 传输信道分类Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved物理信道分类l物理信道分为上行物理信道和下行物理信道l物理信道可以由某一载波频率、码（信道码和扰码）、相位确定l多数信道由无线帧和时隙组成，每一无
31、线帧10ms，包括15个时隙 Data Slot #0 Slot #1 Slot #14 Tslot = 2560 chips T = 10 ms, 38400chips Data Slot #iPage HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved上行公共物理信道上行公共物理信道物理随机接入信道物理随机接入信道 (PRACH)上行专用物理信道上行专用物理信道专用物理数据信道专用物理数据信道 (uplink DPDCH)专用物理控制信道专用物理控制信道 (uplink DPCCH)上行物理信道上行物理信道 上行物理信道Page HUAWEI
32、TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved下行公共物理信道下行公共物理信道公共控制物理信道公共控制物理信道 (CCPCH)同步信道同步信道 (SCH)寻呼指示信道寻呼指示信道 (PICH)捕获指示信道捕获指示信道 (AICH)公共导频信道公共导频信道 (CPICH)下行专用物理信道下行专用物理信道 (downlink DPCH)下行物理信道下行物理信道 下行物理信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved物理信道的功能基站基站Node B用户终端用户终端UEP-CCPCH- 主公共控制物理
33、信道主公共控制物理信道SCH 同步信道同步信道P-CPICH 主公共导频信道主公共导频信道S-CPICH 从公共导频信道从公共导频信道小区广播信道小区广播信道DPDCH 专用物理数据信道专用物理数据信道DPCCH 专用物理控制信道专用物理控制信道专用连接信道专用连接信道寻呼信道寻呼信道PICH 寻呼指示信道寻呼指示信道S-CCPCH 从公共控制物理信道从公共控制物理信道PRACH 随即接入物理信道随即接入物理信道AICH 获取指示信道获取指示信道随机接入信道随机接入信道HS-DPCCH 高速专用控制信道高速专用控制信道HS-SCCH 高速共享控制信道高速共享控制信道HS-PDSCH 高速下行物
34、理共享信道高速下行物理共享信道高速下行共享信道高速下行共享信道Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved公共物理信道的功能lSCH（同步信道）：用于小区搜索分成主同步信道P-SCH和从同步信道S-SCHlCPICH（公共导频信道）：用于扰码识别分成主公共导频信道P-CPICH和从公共导频信道S-CPICHP-CPICH：信道码固定为Cch,256,0，扰码为主扰码P-CPICH是其它下行物理信道的功率基准从公共导频信道S-CPICH：主要用于智能天线lP-CCPCH（主公共控制物理信道）：用于承载系统消息信道码固定为Cch,256
35、,1l以上信道每个小区必须配置且仅能配置一条以上信道每个小区必须配置且仅能配置一条 Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved公共物理信道的功能lS-CCPCH（从公共控制物理信道）：用于承载下行信令lPICH（寻呼指示信道）：用于承载寻呼指示，与S-CCPCH成对配置lPRACH（物理随机接入信道）：用于承载上行信令接入时隙的间隔为5120chips，代表WCDMA基站最大覆盖半径为200公里lAICH（捕获指示信道）：用于承载对PRACH前缀的捕获指示，与PRACH成对配置l以上信道每个小区必须至少配置一条以上信道每个小区必须
36、至少配置一条 Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved专用物理信道的功能lDPDCH（专用物理数据信道）：用于承载用户的业务数据，单码道最大数据速率为384KbpslDPCCH（专用物理控制信道）：用于承载控制信息，为DPDCH提供解调、功控等控制数据l上行DPDCH和DPCCH在不同码道上传送；下行DPDCH和DPCCH在同一码道上以时间复用的方式传送l当用户所需数据速率大于单码道最大数据速率时，可以采用多码道传输上行最大数据速率：384Kbps6码道下行最大数据速率：384Kbps7码道 Page HUAWEI TECHNO
37、LOGIES CO., LTD.All rights reservedHSDPA物理信道的功能lHS-PDSCH（HSDPA物理下行共享信道）：用于承载用户的业务数据，单码道最大数据速率为960KbpslHS-SCCH（HSDPA共享控制信道）：用于承载HS-PDSCH信道的控制信令lHS-DPCCH（HSDPA专用物理控制信道）：用于信令传输和功率控制lHSDPA最大数据速率： 960Kbps15码道14.4Mbps Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1章章 3G概述概述第第2章章 WCDMA系统结构系统结构第第3章章 WCDMA无线接口无线接口第第第第4 4章章章章 WCDMAWCDMA信令流程信令流程信令流程信令流程Page HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved呼叫总体流程网络侧启动1.初始化设备2.进行系统广播第一步手机开机1.小区选择2.位置登记3.等待呼叫第二步被呼第三步RRC连接建立第四步Iu接口信令连接建立第五步RAB建立第六步软/硬切换第六步RAB/RB切换第六步物理信道重配置第六步传输信道重配置第六步URA更新第六步小区更新第六步与GSM之间切换第七步RRC连接释放第八步重新待机1.小区选择2.等待呼叫Page 谢谢
