WCDMA無線基礎理論實用教案

1、課程目標l學習完本課程(kchng)，您將能夠了解： WCDMA無線基礎理論 WCDMA網絡的關鍵技術和在河南的運用(ynyng) WCDMA網絡的設備類型和在河南的運用(ynyng)第1頁/共72頁第一頁，共73頁。課程內容第一章：WCDMA無線基礎理論第二章：WCDMA網絡關鍵技術第三章：河南(h nn)WCDMA網絡設備類型第2頁/共72頁第二頁，共73頁。第一章：WCDMA無線基礎理論 內容(nirng)介紹WCDMA系統(tǒng)結構介紹WCDMA網絡結構及網元接口介紹WCDMA多址方式介紹WCDMA衰耗及衰落的分類和含義WCDMA基本(jbn)語音處理流程第3頁/共72頁第三頁，共73頁。W

2、CDMA系統(tǒng)結構介紹(jisho)UuluUSIMMECuNode BNode BNode BNode BRNCRNClublurMSC/VLRGMSCSGSNGGSNHLRPLMN PSTN ISDN,etcINTERNETExternal NetworksCNUTRANUE第4頁/共72頁第四頁，共73頁。WCDMA接入網介紹(jisho)lUE（User Equipment）l UE是用戶終端設備，它通過Uu接口與網絡設備進行數據交互，為用戶提供電路域和分組域內的各種業(yè)務功能，包括普通話音、數據通信、移動(ydng)多媒體、Internet應用。具體包含兩個部分：lME（The Mobi

3、le Equipment），提供應用和服務lUSIM（The UMTS Subscriber Module），提供用戶身份識別第5頁/共72頁第五頁，共73頁。WCDMA接入網介紹(jisho)lNode BlNode B是WCDMA系統(tǒng)的基站（即無線收發(fā)信機），通過標準的Iub接口和RNC互連，主要完成Uu接口物理層協議的處理。它的主要功能是擴頻、調制、信道編碼及解擴、解調、信道解碼，還包括(boku)基帶信號和射頻信號的相互轉換等功能。第6頁/共72頁第六頁，共73頁。WCDMA接入網介紹(jisho)l RNC（Radio Network Controller）l RNC是無線網絡控制器

4、，主要完成連接建立和斷開、切換、宏分集合并、無線資源管理控制等功能。具體(jt)如下：l 執(zhí)行系統(tǒng)信息廣播與系統(tǒng)接入控制功能；l 切換和RNC遷移等移動性管理功能；l 宏分集合并、功率控制、無線承載分配等無線資源管理和控制功能。第7頁/共72頁第七頁，共73頁。WCDMA系統(tǒng)(xtng)接口lWCDMA（無線接入系統(tǒng)）包含(bohn)的主要接口有：lUE與USIM卡間的Cu接口lUE與NODB間的Uu接口lNODB與RNC間的Iub接口lRNC與RNC間的Iur接口lRNC與MGW間的Iu-CS接口lRNC與SGSN間的Iu-PS接口第8頁/共72頁第八頁，共73頁。WCDMA系統(tǒng)(xtng)

5、接口uCu 接口 ：uCu接口是USIM卡和ME之間的電氣接口，Cu接口采用標準接口uUu接口：uUu接口是WCDMA的無線接口。UE通過Uu接口接入到UMTS系統(tǒng)的固定網絡部分(b fen)，可以說Uu接口是UMTS系統(tǒng)中最重要的開放接口。第9頁/共72頁第九頁，共73頁。WCDMA系統(tǒng)(xtng)接口續(xù)uIub接口：uIub接口是連接Node B與RNC的接口，Iub接口也是一個開放的標準接口。 這也使通過Iub接口相連接的RNC與Node B可以分別由不同(b tn)的設備制造商提供。uIur接口：uIur接口是連接RNC之間的接口，Iur接口是UMTS系統(tǒng)特有的接口，用于對RAN中移動

6、臺的移動管理。比如在不同(b tn)的RNC之間進行軟切換時，移動臺所有數據都是通過Iur接口從正在工作的RNC傳到候選RNC。Iur是開放的標準接口。第10頁/共72頁第十頁，共73頁。WCDMA系統(tǒng)(xtng)接口續(xù)uIu接口(ji ku)：uIu接口(ji ku)是連接UTRAN和CN的接口(ji ku)。類似于GSM系統(tǒng)的A接口(ji ku)和Gb接口(ji ku)。Iu接口(ji ku)是一個開放的標準接口(ji ku)。這也使通過Iu接口(ji ku)相連接的UTRAN與CN可以分別由不同的設備制造商提供。 Iu接口(ji ku)可以分為電路域的Iu-CS接口(ji ku)和分組域

7、的Iu-PS接口(ji ku)。第11頁/共72頁第十一頁，共73頁。Node BRNCCNUERNCRANAPNBAPRNSAPRRCNBAP :Node B Application PartRANAP:Radio Access Network Appication PartRNSAP:Radio Network Subsystem Application PartRRC :Radio Resource ControlWCDMA網絡結構及網元接口(ji ku)介紹第12頁/共72頁第十二頁，共73頁。多址技術(jsh)第13頁/共72頁第十三頁，共73頁。頻率時間TDMA時間頻率FDMA頻率

8、時間碼字CDMA傳統(tǒng)(chuntng)多址技術碼分多址技術(jsh)（直接擴頻方式）多址技術(jsh)圖示第14頁/共72頁第十四頁，共73頁。frequencytimeDSFHTH幾種(j zhn)多址技術對比示意圖第15頁/共72頁第十五頁，共73頁。 多用戶共享同一頻率(pnl)，頻譜利用率大大提高； CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)系統(tǒng)內用戶存在互相之間的干擾； CDMA系統(tǒng)的用戶容量是軟容量，當用戶數目增加時，對所有用戶而言，系統(tǒng)性能下降；相應當用戶數目減少時，系統(tǒng)性能提高；碼分多址的特點(tdin)第16頁/共72頁第十六頁，共73頁。下行(xixng)衰耗第17頁/共72頁第十七頁，共7

9、3頁。上行(shngxng)衰耗第18頁/共72頁第十八頁，共73頁。距離(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落衰落(shuilu)的類型第19頁/共72頁第十九頁，共73頁。1、慢衰落 由障礙物阻擋造成陰影效應，接收信號強度下降，但該場強中值隨地理改變變化緩慢，故稱慢衰落。又稱為陰影衰落。慢衰落的場強中值服從對數正態(tài)分布，且與位置/地點相關，衰落的速度取決于移動臺的速度2、快衰落 合成波的振幅和相位隨移動臺的運動起伏變化很大 ，稱為快衰落。深衰落點在空間上的分布是近似的相隔半個波長。因其場強服從瑞利分布，又稱為瑞利衰落，衰落的振幅、相位、角度隨機?？焖ヂ溆挚梢约毞?/p>

10、為以下2類：時間選擇性衰落：用戶的快速移動在頻域上產生多普勒效應而引起頻率擴散，從而引起時間選擇性衰落?？臻g選擇性衰落：不同的地點，不同的傳輸路徑(ljng)衰落特性不一樣。頻率選擇性衰落：不同的頻率衰落特性不一樣，引起時延擴散，從而引起頻率選擇性衰落。衰落(shuilu)的含義第20頁/共72頁第二十頁，共73頁。窄帶系統(tǒng)大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強度強度大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強度強度寬帶系統(tǒng)頻率(pnl)選擇性衰落第21頁/共72頁第二十一頁，共73頁。問題(wnt)現網為了減小衰落對通訊(tngxn)的影響，我們采取了什么辦法？第22頁/共72頁第二十二頁，共

11、73頁。信源編碼(bin m)信道編碼擴頻調制(tiozh)信源譯碼信道(xn do)譯碼解擴解調無線信道CDMA語音處理基本流程第23頁/共72頁第二十三頁，共73頁。寬 帶 調 制載 波 產 生碼 字 產 生數 據數據寬帶調制載波產生碼字同步/跟蹤碼字產生解擴DSCDMA信號(xnho)發(fā)射/接收機簡單的CDMA發(fā)射(fsh)接收機框圖第24頁/共72頁第二十四頁，共73頁。課程內容第一章：WCDMA無線基礎理論第二章：WCDMA網絡(wnglu)關鍵技術第三章：河南WCDMA網絡(wnglu)設備類型第25頁/共72頁第二十五頁，共73頁。第二章： WCDMA網絡關鍵技術 內容(nirn

12、g)介紹WCDMA切換(qi hun)技術WCDMA分集技術WCDMA RAKE接收技術WCDMA功控技術第26頁/共72頁第二十六頁，共73頁。即將離開當前使用小區(qū)的信號覆蓋區(qū)時為UE提供連續(xù)的無中斷的通信服務，服務小區(qū)變更的基本目標覆蓋當前區(qū)域小區(qū)負載不平衡時資源共享與當前使用小區(qū)業(yè)務特性不符時根據(gnj)速度分層、業(yè)務分層(例HSDPA)，以高效率地使用資源服務小區(qū)(xio q)變化的原因第27頁/共72頁第二十七頁，共73頁。服務小區(qū)(xio q)變更的方法CELL_DCH狀態(tài)下小區(qū)(xio q)的變更切換直接重試 (Directed Retry)由RNC發(fā)起IDLE、CELL_FA

13、CH、CELL_PCH、URA_PCH狀態(tài)下駐留小區(qū)(xio q)的變更小區(qū)(xio q)選擇重選（又稱前向切換）由UE發(fā)起的第28頁/共72頁第二十八頁，共73頁。切換(qi hun)分類按系統(tǒng)變化分類按信令過程分類按切換前后頻率分類說明同系統(tǒng)同系統(tǒng)軟切換軟切換同頻同頻低速業(yè)務（例低速業(yè)務（例 AMR）硬切換硬切換高速業(yè)務（如高速業(yè)務（如PS384K）無無Iur接口接口異頻異頻覆蓋或業(yè)務平衡目的（例如：在不同負載的載覆蓋或業(yè)務平衡目的（例如：在不同負載的載頻間切換，切換到支持頻間切換，切換到支持HSDPA業(yè)務的載頻，業(yè)務的載頻，WCDMA向向GSM系統(tǒng)切換）系統(tǒng)切換）異系統(tǒng)異系統(tǒng)第29頁/共

14、72頁第二十九頁，共73頁。軟硬切換特點(tdin)對比對比項目軟切換（更軟切換）硬切換激活集中無線鏈路數多條多條一條一條是否有切換中斷無無有有切換前后小區(qū)的頻率同頻小區(qū)之間同頻小區(qū)之間同頻，異頻同頻，異頻或異系統(tǒng)小區(qū)間或異系統(tǒng)小區(qū)間切換增益最大比合并或選擇合并，可以減少衰落最大比合并或選擇合并，可以減少衰落的影響。并降低的影響。并降低UEUE發(fā)射功率。發(fā)射功率。無無缺點占用更多系統(tǒng)資源，軟切換小區(qū)功率不占用更多系統(tǒng)資源，軟切換小區(qū)功率不平衡時產生問題。平衡時產生問題。掉話比例相對較高掉話比例相對較高第30頁/共72頁第三十頁，共73頁。軟切換先連接(linji)，再斷開RNCNodeB1No

15、deB2第31頁/共72頁第三十一頁，共73頁。更軟切換(qi hun)可看做軟切換(qi hun)的特例Cell B第32頁/共72頁第三十二頁，共73頁。硬切換(qi hun)先斷開，再連接RNCNodeB1NodeB2第33頁/共72頁第三十三頁，共73頁。測量(cling)模型層一的測量時間是200ms，濾波方法由廠家決定層三濾波系數(xsh)可以配置，對信號進行平符合上報條件時進行上報Layer 1filteringLayer 3filteringEvaluationof reportingcriteriaADBCCparametersparameters第34頁/共72頁第三十四頁

16、，共73頁。是通過自然界無線傳播環(huán)境中的獨立（或至少高度不相關） 多徑信號來實現的相對投資低廉克服小尺度衰落（由移動臺附近物體的復雜反射引起），可 以采用雙天線接收分集克服大尺度衰落（由于周圍環(huán)境地段和地物的差別而導致的 陰影區(qū)引起），可以選擇一個(y )所發(fā)信號不在陰影區(qū)的基站位置選擇發(fā)射分集分集技術(jsh)第35頁/共72頁第三十五頁，共73頁?？臻g分集空間發(fā)射分集空間接收分集極化分集：利用水平分量和垂直(chuzh)分量的不相關性頻率分集：寬帶信號時間分集：以超過信道相干時間的時間間隔重復發(fā)射信號，RAKE接收機，認為：一個碼片時間信道的相關時間分集技術(jsh)第36頁/共72頁第三

17、十六頁，共73頁。最大比合并在接收端由N個分集支路，經過相位調整(tiozhng)后，按照適當的增益系數，同相相加，在送入檢測器進行監(jiān)測等增益合并在接收端由N個分集支路，經過相位調整(tiozhng)后，按照相等的增益系數，同相相加，在送入檢測器進行監(jiān)測選擇性合并在N個分集支路中選擇具有最大信噪比的支路作為輸出分集接收合并(hbng)技術第37頁/共72頁第三十七頁，共73頁。前向鏈路容量是當前CDMA蜂窩系統(tǒng)容量的瓶頸(pn jn)，WCDMA標準在發(fā)射分集上的應用上進行了深入的研究，提出了新的發(fā)射分集方案，提高前向鏈路容量；開環(huán)發(fā)射分集基于時空塊編碼的發(fā)射天線分集（STTD）SCH上的時間

18、切換傳輸分集（TSTD）閉環(huán)發(fā)射分集，FBI 域WCDMA的發(fā)射(fsh)分集第38頁/共72頁第三十八頁，共73頁。Rake接收機在多徑傳播的信號中每一個路徑上均包含有可以利用的信息，是否可以通過(tnggu)合并每一個路徑上的可利用信息來增加接受信號的質量哪？在WCDMA中rake接收機就是這樣一種設備，它通過(tnggu)多個相關檢測器接收多徑信號中的各路信號，并把它們合并在一起，從而增強接受信號的質量第39頁/共72頁第三十九頁，共73頁。QI合 并 相 加I延 遲 估 計相 位旋 轉信 道估 計延 遲均 衡IQ第 一 徑第 二 徑第 三 徑基 帶 輸入 信 號時 間 量 （ 徑 位

19、置 ）的相 關 器帶 D L L本 地擴 頻 碼Rake接收機第40頁/共72頁第四十頁，共73頁。功率控制(kngzh)遠近效應 CDMA是一個自干擾系統(tǒng)，如果沒有(mi yu)功控機制容易導致 “遠近效應”信號被離基站近的UE的信號“淹沒”，無法通信一個UE就能阻塞整個小區(qū)第41頁/共72頁第四十一頁，共73頁。功控的好處(ho chu) 功率控制的好處： 克服“遠近效應” 調整發(fā)射功率，保持上下行鏈路的通信質量 克服陰影衰落和快衰落 降低網絡干擾，提高系統(tǒng)質量和容量 總之 CDMA系統(tǒng)中功率控制的目標就是(jish)在保證用戶通 信質量的條件下，使用戶的發(fā)射功率盡量小。 第42頁/共72

20、頁第四十二頁，共73頁。功控的分類(fn li) 分類(fn li)： 內環(huán)功率控制 開環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 外環(huán)功率控制第43頁/共72頁第四十三頁，共73頁。開環(huán)功率(gngl)控制第44頁/共72頁第四十四頁，共73頁。上行(shngxng)內環(huán)功控內環(huán)功率控制的目的：使基站處接收到的每個UE信號的bit能量(nngling)相等NodeBUE下發(fā)TPC測量接收信號SIR并比較內環(huán)設置SIRtar1500Hz每一個UE都有一個自己的控制(kngzh)環(huán)路第45頁/共72頁第四十五頁，共73頁。下行(xixng)內環(huán)功控NodeB設置SIRtar發(fā)TPC測量SIR并比較內環(huán)1500Hz

21、第46頁/共72頁第四十六頁，共73頁。上行外環(huán)功率(gngl)控制NodeBUE下發(fā)TPC測量接收信號SIR并比較內環(huán)設置SIRtar可以得到BLER穩(wěn)定的業(yè)務數據測量傳輸信道上的BLER外環(huán)RNC測量接收數據BLER并比較設置BLERtar10-100Hz第47頁/共72頁第四十七頁，共73頁。下行(xixng)功率控制下行(xixng)下行(xixng)內環(huán)和外環(huán)功率控制NodeB設置SIRtar發(fā)TPC測量SIR并比較測量BLER并比較外環(huán)內環(huán)UE物理層UE層3下行內環(huán)和外環(huán)功率控制第48頁/共72頁第四十八頁，共73頁。課程內容第一章：WCDMA無線基礎理論第二章：WCDMA網絡關鍵

22、技術第三章：河南(h nn)WCDMA網絡設備類型第49頁/共72頁第四十九頁，共73頁。河南WCDMA設備(shbi)介紹河南聯通WCDMA RNS設備主要包含中興、華為兩家。其中華為設備主要分布(fnb)在鄭州，其它地市的WCDMA設備均是中興設備第50頁/共72頁第五十頁，共73頁。中興WCDMA設備(shbi)介紹中興(zhngxng)RNC介紹中興(zhngxng)NODB介紹第51頁/共72頁第五十一頁，共73頁。RNC 的模塊(m kui)設計第52頁/共72頁第五十二頁，共73頁。RNC 的模塊(m kui)單板分布接入單元(RAU)交換單元(RSU)處理單元(RPU)操作維護

23、單元(ROMU)第53頁/共72頁第五十三頁，共73頁。RNC 的工作原理(yunl)-CS業(yè)務數據流第54頁/共72頁第五十四頁，共73頁。RNC 的工作原理(yunl)-PS業(yè)務數據流第55頁/共72頁第五十五頁，共73頁。中興WCDMA設備(shbi)介紹中興(zhngxng)RNC介紹中興(zhngxng)NODB介紹第56頁/共72頁第五十六頁，共73頁。Size: 950600450 (mm)Weight: 滿配小于150kg基帶層配電(pi din)插箱風扇(fngshn)插箱走線槽射頻(sh pn)層導風插箱ZXSDR BS8800第57頁/共72頁第五十七頁，共73頁。系統(tǒng)架

24、構采用基帶與射頻分離的架構，射頻單元置于本地(bnd)機柜內，基帶單元采用全IP架構的硬件平臺，內部提供IP交換。演進能力使用SDR的技術，硬件上能夠向LTE演進，和將來的LTE共享硬件平臺 。容量和配置：機柜最大支持24載扇。組網能力：可提供Iub口的E1/T1、GE/FE的光接口/電接口。支持星型、鏈型組網方式。 可以適合不同應用場景下的混合組網要求。支持多種時鐘同步方式：基于GPS的無線接口的時鐘同步 外部BITS同步時鐘輸入 Iub口E1/T1同步的上級時鐘 ZXSDR BS8800系統(tǒng)(xtng)特點第58頁/共72頁第五十八頁，共73頁。ZXSDR BS8800配電(pi din)

25、插箱第59頁/共72頁第五十九頁，共73頁。風扇(fngshn)插箱 風扇插箱的功能：完成對整機的散熱處理(chl)。實現對風狀態(tài)的檢測、監(jiān)控與上報 第60頁/共72頁第六十頁，共73頁。 編號標簽接口接口類型/連接器1.Power電源接口-2.AISG AISG設備接口8芯航空插座（IEC 60130-9-ED）3.Mon外部設備接口DB15插座4.TEST 測試接口-5.DBG 調試網口RJ45插座6.TX1 RX1 BBU與RRU的接口/RRU級聯接口 LC型光接口（IEC 874），支持CPRI V2.0標準。 擴展后支持2.5Gbps TX2 RX2BBU與RRU的接口/RRU級聯接

26、口 LC型光接口（IEC 874），支持CPRI V2.0標準。 擴展后支持 2.5Gbps7.RXout頻點擴展接口SMA-KY（IEC169-15） RXin 頻點擴展接口SMA-KY（IEC169-15）8.ANT2 接收分集射頻(sh pn)線接口 50 歐姆DIN型連接器 ANT1 發(fā)射/接收主集射頻(sh pn)線接口 50 歐姆DIN型連接器RSU40U216面板(min bn)圖第61頁/共72頁第六十一頁，共73頁。RSU40U216主要(zhyo)功能 RSU40U216子系統(tǒng)在Uu接口完成UE的接入和無線鏈路傳輸功能 主要包括：射 頻 處 理 測量及其上報 調 制 解 調

27、 載波(zib)功率控制 接 收 分 集 校正以及同步RSU40U216子系統(tǒng)在與BBU連接的光接口上主要(zhyo)功能有：IQ數據傳輸 上報測量信息射頻功能配置 時 鐘 同 步第62頁/共72頁第六十二頁，共73頁?；鶐?、FS 2、PM 3、CC 4、SA 5、BPC 6、FA第63頁/共72頁第六十三頁，共73頁。CC控制(kngzh)時鐘板 CC（控制與時鐘模塊）提供以下(yxi)功能：提供GPS系統(tǒng)時鐘和射頻基準時鐘；Iub接口功能；以太網交換功能，提供信令流和媒體流交換平面；機框管理 ；第64頁/共72頁第六十四頁，共73頁。BPC板面板(min bn)圖燈名燈名顏色顏色含義含義說明說明HSHS藍藍插拔指示燈插拔指示燈亮：表示單板可拔出亮：表示單板可拔出閃：表示單板在激活或閃：表示單板在激活或 者去激活者去激活 的過程中的過程中滅：表示單板不可拔出滅：表示單板不可拔出RUNRUN綠綠運行指示燈運行指示燈常亮：單板處于復位狀態(tài)；常亮：單板處于復位狀態(tài)；1Hz1Hz 閃閃 爍爍 ：單板正常運行；：單板正常運行