wcdma培训教材UMTS系统介绍.ppt
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1、UMTS系统介绍,前 言,课程目标 Purpose了解WCDMA Utran系统结构了解WCDMA Utran产品各部分硬件组成学习对象Audience本课程适用于ASB SSMD-ISE部门的技术支持工程师等。要求具备的基础知识移动通信系统基本知识ATM、IP基本知识培训时间8小时,UMTS系统介绍,Utran介绍2G到3G的演进3G业务和应用WCDMA基本理论介绍Utran系统结构WCDMA基本理论HSxPA简介,课程目标,欢迎参加 UMTS 介绍培训,学习该课程之后您将能够:描述移动通信网络演进关键节点认识 UMTS 系统可以提供的新业务;描述 UTRAN 网络结构(接口和逻辑模块);描
2、述 WCDMA 基本原理,HSDPA 和 HSUPA 基本概念。,UMTS系统介绍,Utran介绍2G到3G的演进3G业务和应用WCDMA基本理论介绍Utran系统结构WCDMA基本理论HSxPA简介,1 从 2G 到 3G1.1 2G 限制/3G 要求,1.1 2G 限制/3G 要求第二代移动通信系统,第二代:数字移动通信系统 1992:欧 洲 GSM(Global System for Mobile communication)1995:美 国 IS95 即 CDMA(Code Division Multiple Access)美 国 IS-136 即 D-AMPS(Digital-Adv
3、ance Mobile Phone Service)日 本 PDC(Personal Digital Cellular)业 务语音和低速率数据业务 缺 点容量不大 提高系统容量多种制式不兼容 全球标准数据传输速率低 多媒体应用,1.1 2G 限制/3G 要求2G 的限制有哪些?,(在GPRS之前)数据业务浪费大量无线资源,2G 限制,不适于大数据流传送,如,视频流业务等,1.1 2G 限制/3G 要求第三代移动通信系统,IMT2000(International Mobile Telecommunications-2000)1985年ITU(国际电联)提出FPLMTS(未来公众陆地移动通信系统
4、)1996年正式更名为IMT2000IMT-2000 系统无线接口的基本要求全球范围高度的兼容性 1885MHz2025MHz,2110MHz2200MHz 1980MHz2010MHz,2170MHz2200MHz(卫星移动通信系统)支持多媒体业务的能力,特别是支持internet业务。A 快速移动环境,最高速率 144kbit/s B 步行环境下,最高速率 384kbit/s C 室内环境,最高速率 2Mbit/s高频谱效率高服务质量低成本高保密性,适应新型业务,更高的频率利用效率,1.1 2G 限制/3G 要求3G 的要求有哪些?,3G 要求,1 从 2G 到 3G1.2 2G-to-3
5、G 演进和 UMTS,1.2 2G-to-3G 演进和 UMTS无线接入网演进,1.2 2G-to-3G 演进和 UMTSUMTS 定义,UMTS:Universal Mobile Telecommunications System“通用移动通信系统”欧洲电信标准化协会(ETSI)所积极推进的第三代移动通信系统W-CDMA 将用于广域范围内的移动通信TD-CDMA 将主要用于低移动性室内通信,1.2 2G-to-3G 演进和 UMTSUMTS 工作频段,在 2 GHz 中的“IMT-2000 core band”分成成对的频谱和不成对的频谱波段FDD 模式仅使用成对的波段 TDD 模式既可使用
6、成对的波段也可使用不成对的波段扩展波段可定位在很接近于“core band”(可能是 2.52-2.67 Ghz)可能是不成对的波段(仅兼容 TDD),RNS,RNC,RNS,RNC,Core Network,Node B,Iu,-CS,Iu,-PS,Iur,Iub,Iub,Iub,Iub,CS-Service,Domain,PS-Service,Domain,Iu,-reference,point,Iu,-PS,Iu,-CS,Node_B,Node B,Node B,Node B,Uu,CN,Iu,UTRAN,UE,Uu,-reference,point,1.5 UMTS网络结构UMTS逻辑
7、结构,1.2 2G-to-3G 演进和 UMTSUMTS 网络总体结构,CN 核心网:提供网络功能和电信业务连接至CS电路域或PS分组域RAN 无线接入网:由多种无线接入技术构成:UTRAN(UMTS Terrestrial RAN)MSS(Mobile Satellite component)BRAN(Broadband RAN)UE 用户终端:移动手机,GSM用户是以频率(FDMA)和时间(TDMA)区分的,UMTS用户以地址码(CDMA)区分,UMTS 也是由分层小区构成的UMTS 采用的是码分多址技术,1.2 2G-to-3G 演进和 UMTSUMTS 小区结构,1 从 2G 到 3G
8、1.3 IMT-2000,欧洲:ETSI日本:ARIB 美国:TIA,T1 韩国:TTA中国:CWTSITU:国际电联International Telecommunication Union,1.3 IMT-2000 和 3GPP 3G 标准化情况,1.3 IMT-2000 和 3GPP,ANSI-41,GSM MAP,四种无线接入技术,两种核心网技术,1.3 IMT-2000 和 3GPP3G 标准化组织,3G.IP,目标:UMTS网络全球规范化成员:ETSI(欧洲),T1(美国),TTA(韩国),ARIB/TTC(日本),CWTS(中国),目标:cdma2000 网络全球规范化成员:TI
9、A(美国),TTA(韩国),ARIB/TTC(日本),CWTS(中国),目标:全IP核心网络标准的规范化成员:AT&T Wireless(美国),BT(英国),Omnitel(意大利),.,UMTS,EDGE,EDGE,1.3 IMT-2000 和 3GPP系统分布,1.3 IMT-2000 和 3GPP规范建议(1/2),举例:,Series 21 to 2321:需求规格22:业务方面23:技术实现,Series 24 to 2624:信令协议(UE-CN 网络)25:UTRA 方面26:编码解码器(语音,视频),3GPPTS 23.002 网络结构ETSITS 123.002,TR:技术
10、报告TS:技术规范,1.3 IMT-2000 和 3GPP 规范建议(2/2),TR 21.905 Vocabulary and abbreviations in 3GPP networks,Series 27 to 3127:数据29:信令协议(NSS)30:程序管理31:用户识别模块,Series 32 to 3532:操作及维护33:安全方面34:测试规格35:算法,1.2 2G-to-3G 演进和 UMTS练习,a.哪些是属于 IMT-2000 的无线接口?2 3 4 51/CDMA One 2/UMTS FDD 3/UMTS TDD 4/CDMA 2000 5/EDGEb.哪个是负责
11、制定 UMTS 标准化的组织?11/3GPP 2/3GPP23/ETSI 4/ARIB 5/CWTSc.哪个是 UMTS 中 CDMA 的载波带宽?31/200 kHz(GSM)2/1 MHz3/5 MHz,2 业务和应用,目标,目标:能够描述 UMTS 网络能够提供的业务和应用内容:2.1 用户设备 UE2.2 业务类型,2 业务和应用2.1 用户设备 UE,2.1 用户设备 UE 描述,User Equipment(UE),TS 21.111:USIM 和 IC 卡要求,GSM,SIM,UICC:UMTS integrated circuit card,GSM BTS,2.1 用户设备 U
12、E 用户设备(UE)特性,集成式终端:1 部手机就可以实现所有功能,如摄像、照相及PDA等。,分布式终端:可通过如蓝牙技术和其他设备相连,2 业务和应用2.2 业务类型,2.2 业务类型应用,2.2 业务类型承载业务和电信业务,UTRAN,UE,server,ExternalBearer Service,无线接入承载(RAB),2.2 业务类型QoS 类别,业务类,AMR 语音业务 可视电话 CS:H324 PS:H323,IETF 多媒体体系结构,E-mailSMS,位置业务电脑游戏,流式streaming,交互式interactive,后台式background,会话式conversati
13、onal,视频点播,2.2 业务类型业务特性,承载业务承载业务可以被高层应用(如:电信业务)灵活使用一部手机可以同时传送几种承载业务(如:多媒体)每一种承载业务都有相应的要求:传送模式:面向连接 或 无连接话务类型:恒定速率 或 可变速率话务特性:单向、双向、或是 广播服务质量 QoS(Quality of Service):时延,误码率,吞吐速率,可靠性 电信业务电信业务将不再被标准化 UMTS 将为内容和业务提供商提供更多新机会,选择你的要求:-餐馆类型:中餐-付款方式:信用卡.,该业务实现的方法:呼叫建立,鉴权,位置信息,数据库查寻,龙餐厅:Nr.588,Road.,2.2 业务类型举例
14、:基于位置的业务,2 业务与应用练习,QOS 分哪四种?UICC 是什么意思?作用是什么?业务的两种分类是什么?承载业务的四种分类,哪种对时延最敏感?哪种对数据完成性最敏感?,3 UTRAN 结构,目标,目标:能够描述 UMTS 网络组成,和 UTRAN 的功能结构。内容:3.1 UTRAN,UMTS PLMN,3.1 UTRAN UTRAN 在 UMTS 网络中的位置,UMTS 网络由两部分组成UTRAN(UMTS 地面无线接入网)UTRAN=UMTS Terrestrial Radio Access Network核心网络(CN),PSTN,IPNetwork,UE,Uu,核心网,UTRA
15、N,3.1 UTRAN功能,数据传输,加密/解密,全系统接入控制(准入,拥塞,系统信息广播),移动性,广播/组播业务,无线资源管理及控制,UTRAN 功能,3.1 UTRAN结构,3.1 UTRAN网元功能:RNC,RNC:Radio Network Controller 无线网络控制器UTRAN 中的智能部分 无线资源管理 用户移动性管理 RNS监视 接口管理安全性功能,Iub,Iub,Iur,RNS,Node B,Node B,RNC,RNC,3.1 UTRAN网元功能:Node B,Node-B-呼叫处理 无线接入 性能监控 网络接口 随机接入监测,Iub,RNC,Node B,ATM
16、传输技术,3.1 UTRANUtran系统接口,开放的接口:3GPP 中为网元功能作出了非常明确的规定;生产厂家应当使产品能够开放地接入网络;所有的接口都有非常详细的定义,这样,运营商可以选择来自不同厂家的设备;“开放接口”的目标在于促进生产厂商之间的竞争。Iu接口的物理应用Iu接口可以使用各种物理介质,并应用各种传输技术,通常来说,使用的是 E1(电缆)、STM1(光纤)和微波;3GPP R4 提供 ATM 方案,而 3GPP R6 可能采用 IP。,3.1 UTRANUtran协议模型,3 UTRAN 结构 练习,填空,4 WCDMA 基本原理,目标,目标:能够描述 UMTS 和 CDMA
17、 基本理论。内容:4.1 CDMA 基本原理4.2 扩频码和扰码4.3 多径接收4.4 无线资源管理,4 WCDMA 基本原理4.1 CDMA 基本原理,4.1 CDMA 基本原理多址技术,TDMA,FDMA,CDMA,4.1 CDMA 基本原理类比:WCDMA和饭店(1/3),WCDMA,餐厅,UE 餐桌上的人,对于本桌来说,邻桌的交谈是一种噪声,对于 UE 也是同样的原理:邻近的会话是一种干扰,4.1 CDMA 基本原理类比:WCDMA和饭店(2/3),WCDMA,餐厅,Node B侍者,下行链路,影响:DL上的功率控制 准入控制就非常重要了!,4.1 CDMA 基本原理类比:WCDMA和
18、饭店(3/3),WCDMA,餐厅,It is for me!,Who have order this cake?,QUIERO LA TARTA!,Es ist meine,上行链路,Cest la pomme?,?,在 Node B层上:如果靠近 NB的UE,音量太大如果有太多用户 干扰问题的级别上升。NB 不能再为任何用户译码。,影响:UL上的功率控制 准入控制 就非常重要了!,4.1 CDMA 基本原理宽带码分多址,CDMA 是由多个码分信道共享载频频道的多址接入技术UMTS 采用 W-CDMA 宽带码分多址技术 扩频码分多址的特点抗干扰能力强隐蔽性好Gp 处理增益表征扩频通信抗干扰的能
19、力,处理增益与W/R成正比 W为扩频信号带宽,R为信息带宽例:UMTS中:W=3.84Mchip/s、Rvoice=12kbit/sGp=10 log(3.84M/12k)=25dB抗衰落、抗多径干扰频谱利用率高:小区复用系数=1,宽带扩频扩频即用户信号乘上一个高速序列码(片),大大提高了原信号的速率,增加 了信号带宽,从而降低了能量谱密度宽带扩频,即扩频信号带宽远远大于原始信号带宽,Frequency,4.1 CDMA 基本原理直序扩频技术,无线信道,Receiver,A,A,Transmitter,扩频,解扩,Noise,A,A,宽带扩展扩频,即用户信号乘上一个高速序列码(片),大大提高了
20、原信号的速率,增加了信号带宽,从而降低了能量谱密度(隐蔽性,低辐射)宽带扩频,即扩频信号带宽远远大于原始信号带宽 W=3.84Mchip/s、Rvoice=12.2kbit/s,4.1 CDMA 基本原理宽带扩展,A,A,发信机2,A,A,Code 1,Code 1,B,B,B,Code 2,接收机1,无线信道,发信机1,4.1 CDMA 基本原理码分多址接入(1/2),此接收机 1 只能处理发信机 1 发送的信号,它们有相同的地址码,发信机2,A,A,Code 1,B,B,Code 2,无线信道,发信机1,A,?,Code 1,B,接收机1,此接收机 1 不能处理发信机 2 发送的信号,它没
21、有对应的地址码,4.1 CDMA 基本原理码分多址接入(2/2),f,P,W,Processing Gain,Rb,Despreading,处理增益 Pg=W/R(W=3.84Mchips/s)收发信设备在扩频/解扩处理后得到的增益使发射信号能量可以远远低于干扰和噪声原始信号 R 带宽越窄,处理增益 Pg 越大,即增加的冗余比特越多,越安全,4.1 CDMA 基本原理处理增益,4.1 CDMA 基本原理编码&扩频因子,此编码应用于用户数据的每一比特。扩频因子,记为SF,是此编码的长度。例如:待传输的数据为二进制数:01,且SF=8.,Spread data,Code,Coded data,发射
22、机,接收机,Received data,without error,A chip,码片速率固定为 3.84 Mchip/s,Code applied,4.1 CDMA 基本原理扩频因子&接收到的错误(1/2),当错误发生在接收方,比特估计的决定(the determination of the bit value)可能可以忽略。例如:待传输的数据为二进制数:1 0,且 SF=8.,空中发射的信号,接收并出错的信号,使用的码,SF=8,Zoom on the decoded signal,解码得到的数据,1,-1,0,比特估计的决定基于接收到的信号的范围。这里的信号范围是指:8 份能量中的6 份
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