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(转)WCDMA关键技术详解 (1)

 antyoung 2012-03-01

第一章      引言

1.       演进:(图:1-7

2.       UMTS接入技术(UTRA=UMTS Terrestrial Radio Access)主要分为2类:

a)         FDD(频分双工):上下行使用不同的频率。GSM/CDMA/WCDMA都是FDD系统。

b)         TDD(时分双工):上下行使用相同的频率,但使用不同的时隙。频带利用率高,但覆盖能力比较弱。TD-SCDMA属于此类。

另有SDD(空分双工,废弃?)。

3.       1999年确定的IMT-2000所包含的5种技术标准:

a)         CDMA DS (WCDMA)

b)        CDMA TDD (TD-SCDMA UTRA TDD)

c)         CDMA MC (CDMA2000)

d)         TDMA SC (UWC-136)

e)         TDMA/FDMA (DECT)

4.       3GPP (3rd Generation Partnership Project) 工作主要是将IMT-2000中多个基于宽带CDMA技术的3G技术融合在一起。3GPP2则是将基于IS-95CDMA2000做标准化。

5.       数字无线通信的覆盖是通过小区来实现的,小区一般来讲是基站中天线簇上某个天线所覆盖的扇形区域。按覆盖范围分可分为3种:宏小区、微小区和微微小区。宏小区可提供大的覆盖和高速移动的支持,发射功率也比较大。微微小区则可提供大的业务容量,发射功率比较小。3种小区配合使用(覆盖区域可重叠),再配合智能的小区测量、切换机制可以实现不同的业务需求。

6.       无线多址技术:

a)         FDMA:频分,第一代模拟通信

b)         TDMA:时分,GSM

c)         CDMA:码分,各个用户可能在同一频率,同一时间段内通信,通过码字区分。这个区分可能是扩频扰码的差异(WCDMA),也可能是相同的扩频扰码,不同的时间偏置(CDMA2000)。

3种多址技术可能被组合使用,如CDMA 1X EV-DO就结合了TDMACDMA

7.       EDGEGSM的增强版,采用不同的调制技术已达到384Kbps的更高速率。

8.       WCDMA:由GSM演进而来,核心网部分大部分重用,接入网完全不同(TDMA->CDMA,频谱改变)。基本参数:

a)         射频带宽为5MHZ,码片速率为3.84Mchips/s

b)         QPSK调制

c)         物理帧长10ms15个时隙)

9.       TD-SCDMAWCDMA差异主要体现在接入网上,核心网可以共享。系统主要参数:

a)         射频带宽1.6Mhz,码片速率1.28Mchips/s

b)         QPSK/8PSK调制

c)         物理帧长10ms,每个子帧5ms(含7个时隙)

d)         智能天线

10.   HSDPA理论最大速率:14.4Mbps, HSUPA5.76Mbps

11.   CDMA2000 1xCDMA IS-95演化而来,除了核心网,他们的接入网也能做到向后兼容。系统的主要参数:

a)         射频带宽1.25Mhz,码片速率1.2288Mchips/s

b)         基站间同步采用GPS的方式。

c)         2种平行的3G后演进:1x EVDO1x EVDV,前者更早,但空中接口与1x有差异,也使用不同的载频。1x EVDV则类似HSxPA技术,与原有的空中接口有更好的兼容性。

12.   3种主流的空中接口技术都是使用直接序列扩频方式。

13.   WCDMA中的信道:

a)         在下行方向上使用不同的下行扰码,共有512个可用的扰码,同一个小区中的不同信道是使用不同的信道码(OVSF)区分的。在上行方向上,不同的终端使用不同的上行扰码(由网络方分配),同一终端下的不同信道也是通过信道码区分的。

b)         编码过程:传送的原始数据称为位(bit),经过信道编码后的信号称为符号(Symbol),再经过扩频处理后的信号称为码片(chip)WCDMA使用2种信道编码方式:卷积码和Turbo码。

14.   CDMA关键技术简介:

a)         RAKE接收机:用于合并从多个相关检测器中接收到的各路多径信号。

b)         软切换:在2个基站间切换的中间态,移动台可同时与多个不同的基站间保持连接。

c)         功率控制:分为开环功控和闭环功控。基本原则是在满足无线链路基本的传输质量的前提条件下,尽可能的减小发送端的发射功率,以减少对其他客户的干扰。

15.   3GPP的版本历史:

a)         R99:第一个版本,定义了全新的接入网。

b)         R4:在接入网方面引入了TD-SCDMA(低码片速率的TDD方式)。在核心网中,在CS域引入了呼叫控制和承载分离的软交换概念。

c)         R5:接入网中引入了HSDPA和将接入网也IP化的“IP UTRAN”概念。在核心网中引入IMS系统以实现与INTERNET的无缝接入。

d)         R6:?

16.   3GPP技术规范列表:(表:1-3

 

第二章      WCDMA系统结构

1.       3G的基本业务类型:基本电信业务(语音通话,短信等)、补充业务(呼叫转移,多方通话等)、承载业务(分电路域和分组域的承载,与外部网络的桥梁)、智能网业务(?)、位置业务(基站定位)和多媒体业务(IMS)。

2.       视频电话既可以由电路域实现也可以由分组域(IP)实现。

3.       UE(User Equipment)的基本结构:TE(Terminal Equipment,电脑)+TAF(Terminal Adapter Function,串口线)+MT(Mobile Terminal,猫)UE又可被称为MS(Mobile StationGSM中的称呼)

4.       WCDMA中的承载业务:(图:2-2

5.       QoS的分类:依优先级由高到低:会话类、流媒体类、交互类和后台类。

6.       WCDMA网络模型:(图2-3

7.       空中接口的协议栈结构

a)         (图2-4

b)         NAS(Non Access Stratum)既非接入层,是核心网和UE之间的与空中接口无关的层。

c)         UE内的层之间的链接通过原语实现,无标准接口协议,AT或许算是个例外。

d)         1:物理层负责空中接口的信号收发和处理,包括编解码、扩频等。

e)         2:主要包含2个子层:RLC(Radio Link Control)层负责空中接口上的端对端的可靠传输。MAC(Media Access Control)层负责对媒体接入的控制从而满足不同业务的数据或者信令在空中接口上传输的不同QoS需求。层2中还包换PDCP(Packet Data Converge Protocol,负责在RLC之上对IP报头的压缩已提高空中接口上的效率)层和BMC(Broadcast/Multicast Control,负责广播和多播业务)层。

f)          3RRC层负责接入网中的无线资源的管理,如信道的分配,配置等。是整个接入网的控制中心。注:此层的控制面为RRC,业务数据不经此层。

(图:2-5

8.       WCDMAR99版:

a)         (图:2-6

b)         UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network, 接入网)Node BRNC(Radio Network Controller)组成。

c)         CS域:UTRAN -> MSC/VLR -> G-MSC -> (外部网络,PSTN/ISDN) 【电路交换】

                                       i.              MSC (Mobile Switching Center)/VLR (Visitor Location Register)在同一个网络实体上实现。MSC如同整个网络呼叫控制中心。它负责:呼叫过程控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。VLR是访客数据库,主要用于提供移动性管理功能所需的相应服务。

                                     ii.              G-MSC (Gateway MSC)MSC与外部网络之间的网关节点。

d)         PS域:UTRAN -> SGSN -> GGSN -> (外部网络, IP) 【分组交换】

                                       i.              SGSN (Serving GPRS Supporting Node):作用如同CS域中的MSC。负责PS域的移动性管理、安全和路由选择等功能。

                                     ii.              GGSN (Gateway GPRS Support Node):移动核心网PS域与外部分组交换网络的网关。还负责网关安全机制(防火墙)。UE需要与GGSN建立PDP连接来接入外部网络。

e)         运营商服务节点:EIR, SMSC, 计费中心, AuC, HLR, gsmSCF

                                       i.              EIR (Equipment Identity Register),?

                                     ii.              SMSC (),

                                    iii.              HLR  (Home Location Register),移动用户管理的数据库

                                    iv.              AuC (Authentication Center),鉴权参数功能实体。

f)          接入网的结构:(图:2-8

g)         RNCNode B之间可以是一对多的关系。RNC之间有Iur接口相连。一个RNC和它所控制的Node B组成一个RNS (Radio Network Sub-System)

h)         RNC之间的软切换过程中,用户数据、语音经2个不同的RNC送往同一个核心网。切换前(并保持连接)的RNC称为S (Serving)-RNC,切换后的那个RNC称为D(Drift)-RNC。在此过程中,不同RNC收到的同一个用户的数据将被合并、挑选然后发给核心网。

i)           一个Node B可以包含多个小区,这个取决于Node B所拥有的载频(频点,5M宽)的数量和天线的数量。实际的小区的形状应是一个由天线(方向性)辐射出去的扇形区域。

9.       WCDMAR4版:

a)         R99的差异:

                                       i.              无线技术有稍许升级,增加了Node B的同步选项?增加了无线接入承载的QoS协商。。。

                                     ii.              电路域的核心网结构改变:不在使用MSCGMSC联合来完成呼叫控制和承载控制,转而使用MSC Server来完成呼叫控制,使用媒体网关MGW (Media GateWay)完成承载控制。注:MGW既能接收来自电路网络的承载通道,也能接收来自分组域的媒体流

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