WCDMA无线网络原理和关键技术
WCDMA(核心网部分)
STP ：
不同本地网间的移动信令转接
GMSC/GW ：
VMSC/VLR ：
SSP/IP：
HLR/AuC ：
移动本地网与外网 （固定网或其他运营商的 移动网）的关口完成 PSTN 用户呼移动用户 时呼入呼叫的路由功能，承担路由分析、网 间接续、网间结算等重要功能；同时也完成 移动呼叫本地固定的话路汇接功能； VMSC ，下挂 RNC 或 BSC, 负责电路域的呼 叫接续、移动性管理、鉴权和加密等功能。 VLR 存贮 用户签约信息 ； 保存用户当前 状态信息 ； 配合 VMSC 完成所有业务流 程 ； SSP 实现 CAMEL 的呼叫控制功能（CCF） 、业 务 交 换 功 能 （ SSF ） , IP 实 现 SRF(Specialised Resource Function)功能 HLR 提供签约用户数据的存储与处理； AuC 提供对签约用户的鉴权数据的管理、 计算功 能。
WCDMA
核心网络关键设备（CS电路域）
MSC/VLR：完成电路交换型业务的交换功能和信令控制功能
移动性管理: MM&MAP
位置更新流程 切换控制 鉴权与认证
附着与分离
呼叫流程
UNI侧信令：移动专有的CM控制信令 NNI侧信令：ISUP/TUP
短消息控制:
GMSC：在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的MSC。GMSC可 以与MSC合设，也可分设 TMSC（汇接中心）: 完成骨干话路由功能
WCDMA 分组域（PS）网络核心技术
移动性管理
Attach/Detach 位置更新
WCDMA无线网络规划的关键点
施这个大原则， 这一点与Ｇ Ｍ网络建设相比有较大的 Ｓ
区别 ，因为 Ｇ Ｍ 网络可以通过小区分裂来不断扩容 其 Ｓ 网络容量 。 在提供 ＷＣ ＭＡ无线 网络规划解决方案时 ， Ｄ
准确把握好 ＷＣ ＭＡ无线 网络规划的几个关键点对 于 Ｄ
建设一个合理 、 有效 、高质量的网络至关重要 ， 以下从 几个方面做一个相 关分析
．．
３ ． ０．
维普资讯
电信工程技术与标准 化 ２０ ．２ ０６１
口
表 １ 类型特征
业务类型 基本特征 应用举例 多媒体数据流
会话类型
互动类型 后台类型
须保持流中信息实体间的时间关系，会话模式 （ 苛刻的、低的时延要求） 话音、可视电话、视频游戏
以下几个方面进行分析 。 （ ）用户总数 ， １
的物理位置划分需结 合地理特征 、现 网业务流量分布综 合 确定 。 ２ １２模 型校准 ．．
传播模型反映的是在某种特定环境或传播路径 下电 波的传播损耗情况。在传播模型应用方面较多的是基于
大量测量数据的统计模型 ，统计模型 的研究历史悠久 ，
在 ＵＭＴ ｓ初期 ，会话类型和数据流类型将通过实
樊邦华：观任 中国移动通信集团设计院有限公 司安徽分公司第三设计研 究所所长，长期从事移动通信规划设计工作。
Ｔ ａ ｓ ｓｉ ｎ Ｎｅｗｏ ｋ Ｃｏ ｓｒ ｃｉ ｎ Ｓ ｈ ｍｅ ｆ ＣＤＭபைடு நூலகம்Ａ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｔ ｒ ｎ ｔｕ ｔ ｃ ｅ ｓ ｏ ｏ Ｗ
是一种比较成熟的技术 ， 它得到 了包括 国际电联 （ Ｕ） Ｉ 、 Ｔ 欧洲电信标准协 会 （Ｔ Ｉ 以及许 多著名通信厂商的认 Ｅ Ｓ） 可和采用。 统计模型适用于宏蜂窝信 号的预测 ， 对微蜂
WCDMA第三代无线通信系统核心网络介绍
一、前言与目前的手机系统GSM/GPRS比较起来，第三代无线通信系统的出现，将会带来更高的无线频宽与丰富的多媒体应用技术，在第三代无线通信系统中使用者在静止时可以提供2Mbit/sec的频宽，低速移动时可以提供384Kbits/sec的频宽，而在高速移动时则提供144Kbits/sec的频宽。
以这样的频宽来说，不只足以满足许多人对于语音传递的需求，甚至是各式各样的网络服务，都有极大的潜力无时无刻出现在使用者手机中。
第三代无线通信所包含的层面相当广泛，其中包括所会用到的技术以及在商业化过程中所面临的问题，如果以目前的架构来看，我们可以把整个系统大概分为一下五个部分：▪核心网络（Core Network）▪GSM、GPRS无线通信网络（GSM、GPRS Radio Access Network）▪WCDMA/UMTS无线通信网络（WCDMA/UMTS Radio Access Network）▪服务机制与安全（Service and Security）▪手持装置（Terminal Equipment）其中，核心网络所指的就是各系统业者用来连接各无线基地台与后端大众电话网络（PSTN）或是其他资料网络的Intranet。
通过核心网系统业者可以让手机用户的语音资料，经由业者的核心网络传递到目前通信的目的端。
因此在核心网的架构中，除了包含语音媒体资料的转换外，还包括了记录使用者资讯与计费机制的系统。
笔者认为，了解一个无线通信系统最好的方式就是由核心网着手。
因为如果一旦确实了解使用者的语音或是数据资料，是如何通过核心网来传送与处理的话，那整个系统的雏形将会很自然的在脑海中产生，进一步的再由无线通信的协议与界面来着手，在这样的学习过程中，可以在建立一个对系统的轮廓后，再逐一的把各个细节探讨完整，相信这将会是对初学无线通信的读者来说，最好的一个学习道路。
而GSM/GPRS与WCDMA/UMTS的无线通信网络，所指的就是手机与基地台间的无线通信界面与机制，这也是在认识无线通信系统中相当重要的一环。
WCDMA基础原理知识介绍
I
X25 + X3 + 1
225-1 chip 长序列
X25 + X3 + X2 + X + 1
Q
共有 224 个长38,400 chips的 长扰码
－23－
下行扰码
• 大概有262,143( 218－1)个不同的下行扰码
• 规范从中选取 8192 个扰码来应用
下行扰码分配
主扰码
Cell #1
辅扰码 #1 辅扰码 #2
-1
1
1
*
1 1 Ck -1 -1 -1 -1 1 1
*
1
-1
1
-1 +1 Nhomakorabea-1
1
-1
=0
1
1
1
-1 +
1
1
1
-1
=4
无相关性
正交
小的相关性
不正交
2个码由同一个发射机发射
2个码由不同UE或者BTS发射
需要扰码
码字越短，轻微不同步下正交性越差！
－18－
信道化码的分配
信道化码的上下行分配：动态、静态
SF = 8 to 512
SF = 1
SF = 2
SF = 4
SF代表本身可用SF码的个数；
－17－
码字正交性
To synchronization -1 -1 1 -1 1 1 no To synchronization 1 -1 -1 1 -1 1 1 Cj
1 Cj
-1
-1
1 Ck
1
-1
-1
-1
信道化码 (OVSF codes):
上行：在同一UE进行多码道传输时，区分不同的物理信道； 下行：区分同一小区下的不同物理信道；
WCDMA网络关键参数and信令
1.1WCDMA网络关键参数（1）RSCP●接收信号码功率，测量得到的是码字功率，一般是针对CPICH信道而言。
如果PCPICH采用发射分集，手机对每个小区的发射天线分别进行接收码功率测量，并加权和为总的接收码功率值。
●RSCP(dBm)=RSSI＋Ec/No(每码片能量与噪声功率密度之比)●RSCP，Ec意义相同（2）TxPower●手机的发射功率，反映了手机当前的上行链路损耗水平和干扰情况。
上行链路损耗大或者存在严重干扰，手机的发射功率就会大，反之手机发射功率就会小。
●起呼和通话时才有值（3）RxPower●手机接收功率，指在所有前向信道接收到的功率（包括周围各基站/扇区，外加噪声）,反映了手机当前的信号接收水平，RxPower大的地方，即信号覆盖好的区域, RxPower 只是简单的反映了路测区域的信号覆盖水平，而不是信号覆盖质量的情况。
●RSSI，RxPower，Io意义相同（4）Ec/Io●每码片能量与干扰功率谱密度之比,即解调后的可用信号功率/总功率●Ec/Io反映了手机在当前接收到的导频信号的水平，值越大，说明有用信号的比例越大，反之亦然。
（5）PSC●主扰码，用来在小区搜索过程中解码主公共控制物理信道（PCCPCH），从而解调出系统下发的广播消息，得到小区信息。
●主扰码有512个，分为64组，每组８个。
（6）SIR●SIR 信干比: SIR＝（RSCP/ISCP)×SF，ISCP算法各手机不同，SIR为手机直接吐出。
●用于内环功率控制，设置Target SIR，与接收到的SIR相比，决定升/降功率。
（7）BLER●用来评估传输信道的块错误率，它基于传输块的CRC校验得到，计算值为接收到的CRC校验错误的传输块的数目与接收到的传输块总数的比值。
●也用于外环功率控制，根据接收到的业务的BLER，动态调整Target SIR，决定升/降功率。
（8）TPC●发射功率调整指示，用于指示功率控制情况，表明让手机/NodeB增加/降低其发射功率。
华为WCDMA无线参数参考
华为WCDMA无线参数参考WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是一种3G无线通信技术，它采用宽带编码分割多址技术实现多用户同时进行数据传输的功能。
作为一种领先的无线技术，华为公司制定了一系列的无线参数参考，以确保WCDMA网络的顺利运行和高质量的通信。
1.覆盖范围：WCDMA无线网络的覆盖范围由基站的发射功率和天线的安装高度等因素决定。
基站的传输功率会根据区域需求进行调整，同时，天线的安装高度和方向也会影响覆盖范围的大小，需要根据实际情况进行调整。
2.频率规划：WCDMA网络的频率规划是确保网络中的不同小区之间没有频率冲突，并能够充分利用可用的频谱资源。
在进行频率规划时，需要考虑邻区之间的频率补偿，以避免邻区之间的干扰。
此外，还需要考虑WCDMA网络与其他无线网络（如GSM、LTE等）之间的频率分配。
3.功控范围：WCDMA无线网络的功控范围是指基站与移动终端之间的功率控制范围。
通过功控机制，可以根据信道质量的变化调整移动终端的传输功率，从而提高网络的性能和容量。
功控范围的设置需要根据网络密度、用户数量和周围环境等因素进行调整。
4.编码方式：WCDMA网络采用CDMA编码技术进行数据传输，其中包括语音编码、信道编码和校验码等。
在进行编码方式的选择时，需要综合考虑数据传输速率、信道容量和功耗等因素，以提供最佳的用户体验和网络性能。
5. 数据传输速率：WCDMA网络支持多种数据传输速率，包括384kbps、2Mbps和14.4Mbps等。
在网络规划和配置过程中，需要根据用户需求和网络容量决定不同小区的数据传输速率。
同时，还需要考虑网络的传输带宽和时延等因素，以提供高质量和稳定的数据传输服务。
6.邻区关系：WCDMA网络中的邻区关系是指不同小区之间的关联关系，包括主邻区、邻小区和同频邻区等。
在网络规划和优化过程中，需要根据实际情况确定不同小区之间的邻区关系，以提供无缝切换和优化网络质量。
WCDMA物理层简介
负责处理无线信号的传输和接收。
物理层功能
02
物理层的主要功能包括信道编码、调制、扩频、多址接入等，
以实现高效、可靠的无线通信。
物理层结构
03
WCDMA物理层结构包括物理信道、传输信道和物理层过程三
个层次，每个层次都有其特定的功能和协议。
信道编码与调制
信道编码
为了提高传输的可靠性，WCDMA物理层采用了卷积编码、 Turbo编码等信道编码技术，以增加信号的冗余度。
05
wcdma物理层与 其他通信系统的比 较
与td-scdma物理层的比较
双工方式
WCDMA采用频分双工（FDD）方式，而TD-SCDMA采用时分双工（TDD）方式。
帧结构
WCDMA的帧长为10ms，分为15个时隙，每个时隙长度为0.667ms。而TD-SCDMA的帧长 为5ms，分为7个常规时隙和3个特殊时隙。
信道编码
WCDMA采用卷积码和Turbo码进行信道编码，而TD-SCDMA采用卷积码、Turbo码和低密 度奇偶校验码（LDPC）进行信道编码。
与lte物理层的比较
调制方式
WCDMA采用QPSK和16QAM调制方式， 而LTE采用QPSK、16QAM、64QAM等多 种调制方式。
多址技术
WCDMA采用码分多址（CDMA）技术，而LTE采用 正交频分多址（OFDMA）技术。
调制
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，WCDMA物理 层采用了QPSK、16QAM等多种调制方式，以适应不同的 传输需求。
扩频
扩频技术可以提高信号的抗干扰能力和多址接入能力， WCDMA物理层采用了直接序列扩频（DS-SS）技术。
多址技术
多址技术概述
WCDMA网络规划的重点与难点及其关键技术浅析
WCDMA网络规划的重点与难点及其关键技术浅析作者：张增平来源：《城市建设理论研究》2013年第17期摘要：网络规划是一项系统工程。
本文是以自己多年的实践经验，从网络规划的目标着手，分析了WCDMA网络规划的重点与难点，并对WCDMA网络规划的关键技术进行了重点分析。
关键字：WCDMA、网络规划、重点与难点、关键技术中图分类号：TN711文献标识码： A 文章编号：一、引言无线网络规划在很大程度上决定了网络的结构，对网络投资以及质量起着决定性作用，无线网络规划是将来网络发展的基础。
3G发展的怎么样，网络质量是重中之重，没有良好的网络质量做支撑，再好的业务也无法实现或无法更好实现。
网络规划是一项系统工程，从无线传播理论的研究到天馈设备指标分析，从网络能力预测到工程详细设计，从网络性能测试到系统参数调整优化，贯穿了整个网络建设的全部过程，大到总体设计思想，小到每一个小区参数。
对于电信运营商来说，系统所能提供的覆盖范围、业务类型、用户容量、服务质量是最关心的问题。
二、WCDMA网络规划的目标2.1网络覆盖目标a)根据运营商要求，确定网络完成连续覆盖的区域和面积，并将目标区域根据不同的地貌类型分类及区域面积统计。
b)明确各区域运营商所要达到的覆盖要求、区域覆盖概率和边缘覆盖概率。
地铁、铁路和公路的覆盖需要采用大覆盖基站、直放站等特殊解决方案。
2.2网络容量目标针对市场策略和用户发展情况，确定网络容量目标。
通常将业务目标划分为几个阶段，通过收集现网移动用户数，并采用适当的业务预测方法得到各阶段的用户数。
业务预测是确定移动通信网建设规模的重要依据，决定了工程建设的投资及建成投产后的经济效益。
它既要反映客观需要，又要考虑现实条件的可能性。
WCDMA网络建设初期，业务预测可采用渗透率法进行预测。
2.3网络质量(QoS)目标质量目标是指每种业务所要达到的质量要求。
对于电路型(CS)业务衡量标准是阻塞率，对于分组数据(PS)业务衡量标准是最大延时时间和时延比例。
3G基础知识(WCDMA无线原理与关键技术)
➢若测定SIR>目标SIR， 降低移动台发射功率 ➢若测定SIR<目标SIR， 增加移动台发射功率
闭环－外环 测量误帧率（误块率），调整目标信噪比
闭环功率控制涉及到UE、基站（NODE B），和RNC三个网元及Uu、Iub两个接 口。其中UE和基站这一部分功能成为内环功率控制，其余部分则成为外环功率控制
经融合到3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中
三种主流标准的比较
接收机结构
闭环功控频率 （Hz） 越区切换
解调方式
码片速率 （Mcps） 传输带宽 （MHz） 帧长
同步方式
双工方式
WCDMA RAKE 1500
软，硬切换 相干解调 3.84
5
10ms 异步/同步 FDD
CDMA2000 RAKE 800
-20
快衰落
慢衰落
-40
-60
10
20
30
距离(m)
无线传播特性
电磁传播－直射、反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分
路径损耗：幅度衰减较大 慢衰落:由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理
改变变化缓慢，故称慢衰落，又称为阴影衰落。慢衰落的场强中值服从对数正态 分布，且与位置/地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度 快衰落:合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大 ，称为快衰落。深衰 落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长。因其场强服从瑞利分布，又称为瑞 利衰落，衰落的振幅、相位、角度随机。 快衰落包络分布的描述方法 瑞利分布：非视距传播 莱斯分布：视距传播
手机数据
移动网络培训系列之WCDMA技术原理介绍
S1
S1xC1
扩频
W
S2
S2XC2
扩频通信原理
空中接口
S
[S1xC1+S2xC2]xC1=S1
解扩
N (S1xC1)+(S2xC2)
[S1xC1+S2xC2]xC2=S2
C1与C2正交：C1xC2=0
29
扩频中的品质因子Eb/No
处理增益PG=Wc/R
－Wc是码片速率 －R是信息速率
PG
Eb/No
交织技术
交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。 作用：减小信道快衰落带来的影响。 优点
交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。 提高纠错编码的有效性。
缺点：
由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加 大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择
NODE- B
WCDMA无线
MGW/MSC SERVER/VLR
SMS WAP
HLR
NMS
核心网分组交换
IP Backbone
GGSN Firewall
3G SGSN
Internet
5
3G 网络基本设备功能
Node-B ：收发信基站,为一个小区服务的无线收发信设备,覆盖范围城区300-800m, 郊区800-2000m
AUC ：鉴权中心为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数的功能实体。 中国移动3G网络中HLR设备与AUC设备合设。
SGSN ：数据服务支持节点,该功能实体提供移动性管理、安全管理功能和 网络接入控制功能。
GGSN ：数据服务网关支持节点,该功能实体提供和外部分组交换网络的互 通、网络屏蔽和分组路由功能。
WCDMA系统原理
无线传播环境特点 WCDMA无线基本原理 WCDMA的容量 WCDMA的关键技术 ATM基本技术
网络规划与优化 网络规划与优化
11
移动信道的多径特征
电磁传播－反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分：
4
WCDMA系统原理 系统原理
为什么需要3G？
频谱效率、新业务和业务质量需要3G！
TDMA频谱效率（系统容量）是FDMA的5倍左右。 CDMA频谱效率（系统容量）是TDMA的4倍左右。 CDMA频谱效率（系统容量）是FDMA的20倍左右。
5
WCDMA系统原理 系统原理
以下两个序列不正交： +1-1+1-1-1+1-1-1 +1+1-1+1-1-1+1-1 +1-1-1-1+1-1-1+1 5个-1、3个+1，累加=-2 不符合正交定义
18
WCDMA系统原理 WCDMA系统原理
WCDMA 系 统 概 述 WCDMA系统原理 WCDMA系统原理
9
WCDMA网络结构 网络结构
三、WCDMA系统组成
核心网络 （CN ） Iu RNS Iur RNC Iub
Node B
Iu RNS RNC Iub
Node B
Iub Node B
Iub Node B
Uu UE
Uu UE
10
WCDMA系统原理 WCDMA系统原理
WCDMA系统原理 系统原理
WCDMA的容量特点 的容量特点
21
WCDMA系统原理 系统原理
WCDMA网络架构与设计
WCDMA网络架构与设计1. 概述本文档旨在介绍WCDMA网络的基本架构和设计原则。
WCDMA是第三代移动通信技术之一，主要用于实现高速数据传输和广域覆盖。
通过了解WCDMA网络的架构和设计，可以更好地理解其工作原理和优势。
2. 系统架构WCDMA网络的系统架构主要包括以下几个关键部分：2.1 基站子系统（BSS）基站子系统负责实现与手机之间的无线通信。
它包括基站控制器（BSC）和基站收发器（BTS）两个主要部分。
BTS负责接收手机信号并进行解调和解码，而BSC则负责控制和调度无线资源。
2.2 网络控制子系统（NCS）网络控制子系统是WCDMA网络的核心部分，主要负责处理无线接入和核心网之间的相关协议和信令。
它包括无线电网络控制器（RNC），负责协调各个基站的运行，并与核心网进行通信。
2.3 核心网（CN）核心网是WCDMA网络的主干部分，负责处理数据传输和网络管理。
它包括移动交换中心（MSC），负责处理语音通信；数据服务节点（SGSN），负责处理数据通信；和网关GPRS服务节点（GGSN），负责处理与互联网的连接。
3. 设计原则在进行WCDMA网络的设计时，需要遵循以下几个原则：3.1 覆盖范围和容量根据实际需求，合理确定基站的布局和数量，以确保网络覆盖范围和容量的满足。
在城市区域，密集布置基站以提供更好的信号覆盖；而在农村和偏远地区，适当增加基站的传输能力以提供更大的覆盖范围。
3.2 无线资源管理合理配置无线资源，包括频率分配、功率控制和天线设置等，以确保良好的信号质量和无线资源利用率。
在高密度用户区域，需合理划分信道资源以避免干扰；而在低密度用户区域，可放宽信道资源的分配以提高带宽利用率。
3.3 信号传播优化通过对信号传播特性的研究和优化，改善无线信号的传输效果。
包括选择合适的无线频段、合理选择天线高度和方向、优化建筑物和地形对信号的影响等。
3.4 安全与稳定性确保网络的安全和稳定性，保护用户隐私和数据安全。
WCDMA无线网络规划技术
WCDMA无线网络规划技术探讨摘要：本文介绍了wcdma的系统结构，阐述了wcdma系统无线网络规划的关键点，指出了wcdma无线网络规划的内容，并提出了wcdma网络容量与覆盖规划的具体实施。
关键字：wcdma 无线网络规划流程一、引言第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务，是目前移动通信发展的主要方向。
各通信运营商要想在移动通信市场竞争中占据有利地位，取得一定的市场份额，一个切实可行、科学合理的网络规划是必不可少的。
二、wcdma系统结构简介从系统结构和功能上看，wcdma系统主要由用户终端设备（ue）、无线接入网（utran）以及核心网（cn）三部分构成，此外核心网还可以与外部网络通信，以提供更丰富的业务，如许多基于因特网的业务。
1.用户设备用户设备主要包括基带处理单元、射频单元、协议栈模块及应用层软件模块，其物理实体包括移动设备和umts用户识别模块两部分。
2.无线接入网无线接入网连接移动用户设备和核心网，实现无线接入和无线资源管理。
由于采用了umts的陆地无线接入网络技术，所以又称为umts陆地无线接入网络。
3.核心网核心网负责处理wcdma系统内语音呼叫、数据会话，以及与外部网络的交换和路由。
三、wcdma系统无线网络规划的关键点1.小区呼吸效应如果假定移动台的发射功率固定，那么可以认为改变基站接收功率相当于改变了移动台与基站间的路径损耗，这也就意味着基站覆盖的有效范围—小区大小是随着小区中激活的用户数n、用户数据速率rb、激活因子v在不断变化的。
这种变化就被称为“小区呼吸”，这也是cdma系统特有的特点。
2.wcdma网络规划中的软容量和软覆盖wcdma系统是一个干扰受限系统，由上面的小区呼吸效应也知道在进行网络规划的时候，容量和覆盖的规划要联合起来考虑。
这主要是由于小区的负荷会对小区允许的最大传播损耗产生影响，也就是对覆盖产生影响，同时小区负荷又是小区容量的决定因素。
WCDMA通信技术详解
WCDMA通信技术详解WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是一种无线通信技术，是目前世界上最主流的3G移动通信技术之一。
WCDMA技术主要是应用于通信业界中的移动通信以及宽带无线接入技术领域。
一、WCDMA技术原理WCDMA是一种以CDMA为基础的数字调制技术。
在WCDMA系统中，所有的信号都被转化成数字信号，而这些数字信号会以一个固定的频率被发送到接收端。
这就使得WCDMA技术可以利用CDMA技术实现多用户同时接入一个共享通道的通信方式。
WCDMA通信技术可以通过将用户数据信号通过扩频技术扩展到大带宽上，从而实现用更宽的频带来传输信息的目的。
同时，WCDMA还具有较高的误码率容忍度和高速移动性能，这使得其在实际应用中具有了广泛的用途。
二、WCDMA通信系统结构WCDMA系统结构主要由两个部分组成：基站和无线终端。
基站主要用于发送和接收信号，而无线终端则是用户使用的终端设备。
WCDMA系统采用了分布式结构，这意味着系统中有多个基站，同时每个基站中有多个单元。
WCDMA通信技术中最常用的基站是Node B，这种基站可以同时向多个用户发送和接收信号。
Node B会将信号传送到一个控制器中，控制器会进行一系列的处理，然后将信号传送到IMS核心网中。
三、WCDMA技术的优点1.语音通信特性：WCDMA在话音方面较好，其语音质量清晰度高、容错率大、传输通道抗干扰能力强。
2.高速数据传输特性：WCDMA带宽较宽，数据传输速度快，可同时进行音频传输、视频传输和数据传输。
3.网络管理特性：WCDMA网络建设成本很低，且系统架构具有可伸缩性，可以快速进行扩展。
同时WCDMA系统还可以支持分层网络管理，这使得网络运维更加高效。
4.移动性能特性：WCDMA系统具有高速移动性能，可支持用户在高速移动的过程中进行通信，同时在跨越不同网络时区时也能够实现快速的切换。
四、WCDMA技术的应用WCDMA通信技术的应用正日益广泛。
WCDMA的基本原理及关键技术(第一部分)
Satellite
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Satellite
30 MHz
60 MHz
40 MHz
15 MHz
100 MHz
FDD
WCDMA+CDMA2000
TDD
TD-SCDMA
WCDMA标准演进
继承R99的所有业务和功 能；
电路域结构发生改变， 控制与承载分离MSC采用 MSC SERVER和MGW实现； 继承2G（GSM、GPRS ）的所有业务和功能； 继承R4的所有业务和 功能； 核心网引入IMS（IP 多媒体域）； 无线引入HSDPA。 RAN向IP发展，增强 的IP QOS。 无线引入HSUPA MBMS框架结构的研究
CDMA原理图
编码技术
信源编码
信源编码的目的是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达 到压缩码率和带宽，实现信号的有效传输；
最常用的信源编码是PCM，它采用A律波形编码。分为取样、量化 和编码三步；一路语音信号编码后的速率为64Kb/s;
移动通信中如果采用PCM编码技术，则传一路话音信号需要64K带 宽，传8路话音需要512K带宽。对于1个频点只有200KHZ带宽的 GSM系统来说，会造成频率资源的浪费，因此GSM系统中采用 GMSK编码技术，编码后的速率为13Kb/s； 第三代移动通信系统中，不仅要支持语音通信，还要支持多媒体数 据业务，因此必须采用更加先进的编码技术。在WCDMA中，采用 了自适应多速率语音编码（AMR）技术。它支持8种编码速率：12.2 、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75Kb/s.
白发三千丈
红豆生南国
红红豆豆生生南南国国
红红豆豆生生南？国国
编码技术
卷积码
(整理)第5章 WCDMA无线接口技术
第5章 WCDMA 无线接口技术在WCDMA 系统中，移动用户终端UE 通过无线接口上的无线信道与系统固定网络相连，该无线接口称为Uu 接口，是WCDMA 系统中是最重要的接口之一。
无线接口技术是WCDMA 系统中的核心技术，各种3G 移动通信体制的核心技术与主要区别也主要存在于无线接口上。
通过对WCDMA 无线接口的学习，可以理解UE 终端与WCDMA 网络系统之间的工作原理与通信过程；学习这部分内容也是WCDMA 无线网络规划的前提。
5.1 WCDMA 无线接口概述5.1.1 无线接口的协议结构图5-1显示了UTRAN 无线接口与物理层有关的协议结构。
从协议结构上看，WCDMA 无线接口由层一、层二、层三组成，分别称作物理层（Physical Layer ）、媒体接入控制层（Medium Access Control ）、无线资源控制层（Radio Resource Control ）。
从协议层次的角度看，WCDMA 无线接口上存在三种信道，物理信道、传输信道、逻辑信道。
传输信道 控制/测量 层 3逻辑信道层 2层 1 物理信道图5-1 无线接口的物理结构图中不同层/子层间的圆圈部分为业务接入点(SAPs)。
物理层提供了高层所需的数据传输业务。
对这些业务的存取是通过使用经由MAC 子层的传输信道来进行的。
物理层通过传输信道向MAC 层提供业务，而传输数据本身的属性决定了什么种类的传输信道和如何传输；MAC 层通过逻辑信道向RRC 层提供业务，而发送数据本身的属性决定了逻辑信道的种类。
在媒体接入控制（MAC）层中，逻辑信道被映射为传输信道。
MAC层负责根据逻辑信道的瞬间源速率为每个传输信道选择适当的传输格式(TF)。
传输格式的选择和每个连接的传输格式组合集（由接纳控制定义）紧密相关。
RRC层也通过业务接入点（SAP）向高层（非接入层）提供业务。
业务接入点在UE侧和UTRAN侧分别由高层协议和IU接口的RANAP协议使用。
WCDMA关键技术详解
第一章引言1. 演进：（图：1-7）2. UMTS接入技术（UTRA=UMTS Terrestrial Radio Access）要紧分为2类：a) FDD（频分双工）：上下行利用不同的频率。
GSM/CDMA/WCDMA都是FDD系统。
b) TDD（时分双工）：上下行利用相同的频率，但利用不同的时隙。
频带利用率高，但覆盖能力比较弱。
TD-SCDMA属于此类。
还有SDD（空分双工，废弃）。
3. 于1999年确信的IMT-2000所包括的5种技术标准：a)CDMA DS (WCDMA)b)CDMA TDD (TD-SCDMA 和 UTRA TDD)c)CDMA MC (CDMA2000)d) TDMA SC (UWC-136)e) TDMA/FDMA (DECT)4. 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 工作主若是将IMT-2000中多个基于宽带CDMA技术的3G技术融合在一路。
3GPP2那么是将基于IS-95的CDMA2000做标准化。
5. 数字无线通信的覆盖是通过小区来实现的，小区一样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。
微微小区那么可提供大的业务容量，发射功率比较小。
3种小区配合利用（覆盖区域可重叠），再配合智能的小区测量、切换机制能够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，GSMc) CDMA：码分，各个用户可能在同一频率，同一时刻段内通信，通过码字区分。
那个区分可能是扩频扰码的不同（WCDMA），也可能是相同的扩频扰码，不同的时刻偏置（CDMA2000）。
3种多址技术可能被组合利用，如CDMA 1X EV-DO就结合了TDMA和CDMA。
区别：双工技术和多址技术7. EDGE：GSM的增强版，采纳不同的调制技术已达到384Kbps的更高速度。
WCDMA的关键技术及基本原理
TDMA是采用时分的多址技术。业务信道在 不同的时间片段分配给不同的用户。
CDMA是采用扩频的码分多址技术。所有 用户在同一时间、同一频段上、根据不 同的编码获得业务信道。
码分多址技术
• WCDMA系统
–PN码（扰码）
Spread Spectrum Multiple Access Code Division Multiple Access
扰码规划应该考虑因素
地域分布：处于同一地域内的小区 按纵列分配； 主扰码复用距离：应在码资源允许 的情况下尽量大，以确保分配原则 根据网络发展情况适当预留2-3组 主扰码以备网络扩容； 根据地形、地貌特点，合理划分 区域以节约扰码资源； 结合地域特点合理确定主扰码 复用距离
PN4
• 通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，其伪 噪声序列由伪噪声生成器产生 • 误码率受限于多址干扰和远近效应的影响 • 用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度 • WCDMA采用的是直接扩频方式
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36
WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA的扩频技术 的扩频技术 WCDMA的信道编码 的信道编码 WCDMA的交织技术 的交织技术 WCDMA的分集技术 的分集技术
37
WCDMA使用的分集技术 使用的分集技术
开环发射分集
使用空时编码对信号进行处理，并从两根天线上发射，综合利用了时间分 集和空间分集技术
WCDMA技术系统特点 技术系统特点
双向采用快速闭环功率控制技术 双向采用导频进行相干解调 采用发射、接收分集技术 码片速率高（3.84Mcps） 采用编码增益高的信道编码技术 基站之间不需GPS同步 多种切换技术 多种速率传输 先进的无线资源管理算法
3
3G三种主要技术对比（Ⅰ） 三种主要技术对比（ 三种主要技术对比
床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国 交织
床春白红床春白红 前眠发豆前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
突发错误 床？？前明明月月光光 解码 春？？眠不不觉觉晓晓 白？？发三三千千丈丈 红？？豆生生南南国国 去交织 床春白红？？？？ ？？？？前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
Re(T)
脉冲 成型 脉冲 成型
cos(wt)
Im(T)
-sin(wt)
27
WCDMA的扩频加扰和调制 的扩频加扰和调制
上行物理信道扩频调制过程
DPDCH1 DPDCH3 DPDCH5 DPDCH2 DPDCH4 DPDCH6 DPCCH
cc cc Cd,1 Cd,3 Cd,5 βd βd βd
∑
WCDMA的扩频技术 的扩频技术 WCDMA的信道编码 的信道编码 WCDMA的交织技术 的交织技术 WCDMA的分集技术 的分集技术
35
WCDMA的交织技术 的交织技术
帧内交织
一个帧内部的数据比特位置的变换操作
帧间交织
不同帧之间数据的位置变换
Turbo编码的内部交织
Turbo编码的内部交织比较复杂，它不属于上面两种简单的交织模式，它 的算法可以看作是帧内交织和帧间交织的复杂嵌套。
码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段上、 所有用户在同一时间、同一频段上、根 据不同的编码获得业务信道。 据不同的编码获得业务信道。如CDMA
CDMA
Power
10
无线通讯基本原理
无线传播特性 多址方式 扩频技术 信道编码 交织技术 分集技术
11
扩频通信原理
扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术 其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)
29
WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA的扩频技术 的扩频技术 WCDMA的信道编码 的信道编码 WCDMA的交织技术 的交织技术 WCDMA的分集技术 的分集技术
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卷积码
在WCDMA系统中主要用于话音信道和控制信道 编码速率为1/2和1/3
Input
D
D
D
D
D
D
D
D Output 0 G0= 557 (octal) Output 1 G1= 663 (octal) Output 2 G2= 711 (octal)
易获得相对稳定的信号 可获得分集处理增益 提高信噪比
22
分集技术的分类
空间分集
又称天线分集，如果天线间的距离大于半个波长，则从不同的天线上收到 的信号包络基本上是不相关的
时间分集
以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次接收到的信号 具有独立的衰落环境，从而产生分集效果
频率分集
在多个频率上传送信号，其理论基础是在信道相干带宽之外的频率上不会 出现同样的衰落
Rate 1/3 convolutional coder
31
卷积码的特点
译码简单 时延小 一般采用维特比算法 信道误码率在 10-3数量级 适合实时业务
如话音和视频业务的传送
32
Turbo码 码
在WCDMA系统中主要用于数据业务信道 编码速率为1/3 可以实现大分组，时延长的业务传送 Turbo编码结构基于两个或多个弱差错控制码组合，信息比特在两个编码交 织器之间交织，产生两个相同信息流，然后这些信息流复用并有可能打孔 解码时需要进行循环叠代计算
S（f） 干扰噪声 信号 f0 解扩频前的信号频谱 信号 脉冲干扰 f
S（f） 信号 干扰噪声 f0 解扩频后的信号频谱 f
白噪声
13
扩频通信的特点
抗多径干扰能力强 抗突发脉冲干扰 保密性高 低发射功率 易于实现大容量多址通信 占用频带宽 实现复杂
14
无线通讯基本原理
无线传播特性 多址方式 扩频技术 信道编码 交织技术 分集技术
Wideband Signal Slow Information Sent TX RX Slow Information Recovered
Fast Spreading Sequence
Fast Spreading Sequence
12
扩频通信原理示意图
S（f） 信号
S（f）
信号 f0 扩频前的信号频谱 f f0 扩频后的信号频谱 f
举例：
x1 x6 x11 x16 x21 x2 x7 … x22 x23 x24 x25
输入数据
A = (x1 x2 x3 x4 x5 … x25)
x3 x8 … x4 x9 … x5 x10 …
输出数据
A’= (x1 x6 x11 x16… x25)
19
信道编码和交织技术的结合使用
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国 编码
WCDMA的扩频技术 的扩频技术 WCDMA的信道编码 的信道编码 WCDMA的交织技术 的交织技术 WCDMA的分集技术 的分集技术
25
WCDMA系统的扩频 系统的扩频
数据 比特
扩频后 码片
OVSF码 码
扰码
符号速率 × SF = 3.84Mcps WCDMA中 上行信道码的SF WCDMA中，上行信道码的SF为：2~256 SF为 下行信道码的SF SF为 下行信道码的SF为：4~512 OVSF: OVSF:正交可变扩频因子
WCDMA容量特点 容量特点 无线资源管理 WCDMA关键技术 关键技术
WCDMA的容量 的容量
闭环发射分集
由接收端反馈参数控制两根发射天线的加权，是带反馈技术的空间分集
交织技术
是一种隐含的时间分集技术，与WCDMA系统选用的编码方案配合使用
RAKE接收技术
也是一种隐含的时间分集技术。认为：一个码片时间 > 信道的相关时间， RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号
38
WCDMA系统概述 系统概述 WCDMA无线网络原理 无线网络原理 WCDMA关键技术 关键技术
极化分集
信号在空中传播进行了多次反射，由于不同极化方向的反射系数不同，使 得信号在不同的极化方向上是不相关的
23
WCDMA系统概述 系统概述 WCDMA无线网络原理 无线网络原理
无线通讯基本原理 WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA关键技术 关键技术
WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA技术原理系列胶片
WCDMA无线网络原理和关键技术 无线网络原理和关键技术
中兴通讯销售体系 UMTS网规网优部
姓 名 ：郭佳 ：guo.jia6@ E-mail
2007 ZTE Corporation
WCDMA系统概述 系统概述 WCDMA无线网络原理 无线网络原理 WCDMA关键技术 关键技术
卷积编码器1 卷积编码器 交织器 卷积编码器2 卷积编码器
复 用
33-MAP算法 信道误码率可以达到10-6数量级 非常适合对误码率敏感而对时延不敏感的非实时分组业务 WWW，FTP，E-mail等多媒体业务传送
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WCDMA相关无线技术 相关无线技术
I
I+jQ
Cd,2 Cd,4 Cd,6 Cc βd βd βd βc
Sdpch,n
Q Q j
∑
∑
S
实部 与 虚部 分离
Re(S) Im(S)
脉冲 成型 脉冲 成型
cos(wt)
-sin(wt)
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扩频增益
扩频定义与处理增益 处理增益PG=Wc/R
Wc是码片速率 R是信息速率
用dB表示为PG=10lg(Wc/R) 接收端进行相关解扩即可恢复原始信号 扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰能力越强
床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国
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无线通讯基本原理
无线传播特性 多址方式 扩频技术 信道编码 交织技术 分集技术
18
交织技术原理
优点
交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。 提高纠错编码的有效性。
缺点：
由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大 了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求选择。
WCDMA系统概述 系统概述 WCDMA无线网络原理 无线网络原理
无线通讯基本原理 WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA关键技术 关键技术
无线通讯基本原理
无线传播特性 多址方式 扩频技术 信道编码 交织技术 分集技术
6
无线传播特性
电磁传播：直射、反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分
26
WCDMA的扩频加扰和调制 的扩频加扰和调制
下行物理信道扩频调制过程
串 并 转 换 串 并 转 换 Sdl,n
下行物理 信道1