WCDMA核心网原理及关键技术
WCDMA的基本原理及关键技术
控制信道编码
卷积码,码率为1/2
前向:卷积码,码率1/4
反向:卷积码,码率为1/2
卷积码,码率为1/2或 1/3;1/3TURBO
IMT-2000的频谱分配(MHz)
中国3G移动通信的频谱分配
1755 1785 1850 1880 1920 1980 2010 2025 2110 2170 2200 2300 2400
电路域引入分组话音， 支持多种承载方式TDM、 核心分为电路域和分组域 ATM、IP。 接入网引入WCDMA；
核心和接入之间引入基于 ATM的Iu接口。
R6
R5 R4
R99
2000.3
2001.3
2002.6
2005.12
R99网络结构
R99网络特点
R99核心思想： 1. RAN引入WCDMA，基于ATM承载替代TDM承载，采用RANAP替代BSSAP； 2. CN CS部分继承GSM，继续采用TDM承载； 3. CN PS继承GPRS的体制，提供了更高的应用带宽，可达384Kbps；
编码技术
信道编码目的：使接收机能够检测和纠正由于传输媒
介带来的信号误差。同时在原数据流中加入冗余信息， 提高数据传输速率。
无纠错编码： 卷积编码： Turbo 码： BER<10-1 ~ 10-2 BER<10-3 BER<10-6 不能满足通信需要 满足语音通信需要 满足数据通信需要
信道编码的特点
R4网络结构
核心网电路域引入软交换架构
R4网络特点
R4核心思想：
1. 核心网电路域引入承载和控制分离的软交换架构； 2. 核心网电路域支持TDM/IP/ATM承载。
R4核心网侧的主要特点和变化：
浅谈WCDMA的关键技术及无线传输特点
浅谈WCDMA的关键技术及无线传输特点
WCDMA是第三代移动通信技术中使用的一种无线传输技术，它是一种使用CDMA技术的无线方式，在传输数据时使用的
频带比较宽，使得它可以支持更高的传输速度，非常适合高速数据传输。
WCDMA的关键技术是CDMA、OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术和MIMO技术。
其中，CDMA技术
是WCDMA的核心技术，它将数据分成多个小包，每个包都
带有不同的编码，这样每个用户就可以用自己的编码对数据包进行解码，从而实现多用户同时传输。
OFDM技术可以将传
输的数据分成多个频段，在每个频段中分别传输不同的数据，可以提高传输的效率。
MIMO技术采用多个天线来进行数据
传输，可以提高数据传输的可靠性和速度。
WCDMA的无线传输特点是传输速度快、传输距离远、传输
质量高。
其传输速度可达到最高速度384Kbps，较高的传输速
度能支持语音、视频、图像等多介质数据传输需求。
另外，由于其所采用的频段较宽，传输距离也比较远，可以使用户在广域无线覆盖区域内自由移动。
同时，WCDMA的传输质量也
很高，可以保证数据传输的可靠性和稳定性，特别是在高速移动和多用户同时传输的环境下。
总的来说，WCDMA是一种重要的无线传输技术，其技术架
构比较完善，具备多项先进的技术特点。
在未来的移动通信领域中，WCDMA肯定会继续发挥其巨大的作用。
网络设计WCDMA核心网CS域原理课件
总结词
容量优化是解决网络拥塞和提高网络容量的重要手段。
详细描述
通过优化网络资源配置、调整信道带宽、采用多用户调度算法等技术，可以提高 网络容量，满足更多用户同时接入和数据传输的需求。
总结词
切换优化是提高网络稳定性和用户满意度的 重要手段。
详细描述
通过优化切换参数、采用快速切换 等技术，可以减少切换失败和掉线 率，提高用户在移动过程中网络的 稳定性和连续性。
核心网（CN）结构
概述
核心网（CN）是WCDMA核心网CS域的另一个重要组成部分，它负责提供各种电信业 务，如语音、数据和多媒体业务。核心网的结构和功能决定了网络的服务质量和业务能
力。
CN组成
核心网主要由服务网关（SGW）和公共数据网网关（PGW）组成。服务网关主要负责 用户数据的传输和路由，而公共数据网网关则负责与外部数据网络的连接和互通。此外，
06
案例分析
实际网络部署案例
案例一
某城市WCDMA核心网CS域的规划与部署
Hale Waihona Puke 案例二大规模网络升级中的WCDMA核心网CS域改造
案例三
异构网络融合中的WCDMA核心网CS域部署策略
网络故障处理案例
案例一
某运营商WCDMA核心网CS域故障排查与恢复
案例二
突发性流量拥塞的预防与应对措施
案例三
网络安全威胁下的WCDMA核心网CS域防护策略
编解码方式会对数据质量和传输效率产生影响。
数据传输过程
03
数据信号经过编解码后，通过信道传输到对端，经过解码还原
成原始数据。
04
WCDMA核心网CS域关 键技术
多径信号处理技术
1 2 3
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系统关键技术
WCDMA系统关键技术WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）广域码分多址技术，是第三代移动通信技术中最主流的通信技术之一，具有更高的传输速率和更强的抗干扰能力。
本文将重点介绍WCDMA系统的关键技术。
WCDMA系统架构WCDMA系统的架构主要包括UE（User Equipment，用户终端）、NodeB（基站节点B）、RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）和核心网等四个部分。
其中UE连接到NodeB上，而NodeB则连接到RNC上。
RNC是整个WCDMA系统的核心，负责所有NodeB的管理和调度。
扩频技术扩频技术是WCDMA系统最基础的技术之一，它的主要作用是将原始的信号扩展到更宽的带宽上进行传输，以提高传输速率和信号质量。
扩频技术又分为CDMA （Code Division Multiple Access，码分多址）和TD-CDMA（Time Division-Code Division Multiple Access，时分码分多址）两种。
CDMA技术是将每一个用户的数据流进行编码后，再与伪随机序列相乘后再发送，接收端通过相同的伪随机序列进行解码，获得原始的数据流。
而TD-CDMA技术则是将每个时隙划分为多个子帧，每个子帧再采用CDMA技术进行扩频传输。
信道编码在WCDMA系统中，为了提高信号的抗干扰能力，采用了很多信道编码技术。
其中最常用的就是卷积码和Turbo码。
卷积码是一种线性编码，通过简单的算法可以实现编码和解码，但是编码效率比较低。
而Turbo码则是一种迭代式编码技术，采用两个卷积码组成系统，可以在保证可靠性的前提下，提高编码效率。
信号调制在WCDMA系统中，采用了复杂的信号调制方案以提高信号的传输效率和质量。
其中主要采用的是QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，四相移键控）和16QAM（16 Phase Quadrature Amplitude Modulation，16相移四元调制）两种方案。
WCDMA原理-WCDMA核心网络概述(完全版)综述
SGW： Signalling Gateway, 完成信令转换工作。即完成 SS7 的 MTP 与 SIGTRAN 的 SCTP/IP 之间的转换，高层信令 MAP 、 CAP 不进行转换。
11
华为机密，未经许可不得扩散 文档密级：内部公开
WCDMA R5网络结构
CS domain
GSM /GPRS BSS
CS域和PS域共用的功能实体
HLR ： Home Location Register, 完 成 移 动 用 户 的 数 据 管 理
（MSISDN、IMSI、PDP ADDRESS、签约的电信业务和补充 业务及其业务的的适用范围）和位置信息管理（ MSC 号码、
VLR号码、SGSN号码、GMLC等）
VLR：Visitor Location Register,处理当前用户的各种数据信息 AUC：Authentication Center,存储用户的鉴权信息（密钥）
EIR：Equipment Identity Register,存储用户的IMEI信息
SMS － GMSC 和 SMS IMSC ： SMS － GMSC 用于保证短消息 正确的由 SC 发送至移动用户。SMS IMSC 用于保证短消息正
核心网增加IM（IP多媒体域） RAN向IP方向发展 增强的IP QoS 能力，支持端到端 的IP多媒体业务
核心网分 CS 电路域和 PS
分组域
电路域结构的变化：控制和承 载相分离， MSC 可以用合一或 SERVER、MGW分离结构实现
接 入 网 引 入 WCDMA UTRAN
电路域引入分组话音，支持多 种传输技术：TDM，ATM，IP
WCDMA系统原理
这里假设扩频序列之间、扰码之间是正交的，正交的概念是两两序列 互相关处理（相乘、积分）后结果为0，自相关系数=1。
扰码是伪随机码序列，自相关特性很好，但是互相关特性就不是理想的 零值了（理论上就不正交），在采用较长的序列时还是相当小的。扩频 码采用OVSF（长度可变的正交扩频因子）码，在理论上是完全正交的， 但是在无线多径环境下，无法保持其正交性。也就是说，实际上在接收
收的分辨率（多径传播路径差）为244米，因而WCDMA系统的潜在性能更好 （可利用的多径传播路径差是78米）。
WCDMA采用频分多址（FDD）工作方式，工作频率是：上行1920MHz到 1980MHz，下行是2110MHz到2170MHz。收发频率间隔190MHz。
采用先进的无线资源管理算法以保证不同比特速率的混合（综合）业务的服 务质量（QoS），并使系统吞吐容量最大。
WCDMA系统概述 WCDMA系统原理 WCDMA系统的容量 WCDMA系统承载的业务 WCDMA系统的关键技术 扩频与调制过程 码分多址中的码
三、 WCDMA系统的容量
对于电路交换（CS）通信系统的容量常常用系统的话务量（业务量）来表示。 总话务量的定义是： 话务量=[通话次数*平均每次通话时间（分钟）]/60（分钟） 体现了通信系统的处理能力 信道数C与阻塞率B、话务量A的关系用爱尔兰B公式表达：
WCDMA系统原理
WCDMA系统概述 WCDMA系统原理 WCDMA系统的容量 WCDMA系统承载的业务 WCDMA系统的关键技术 扩频与调制过程 码分多址中的码
什么是3G？
系统性能特征：室内环境支持2Mbps速率的数据
WCDMA系统的特点、原理及关键技术1
WCDMA系统的特点、原理及关键技术2.1 WCDMA系统的特点WCDMA是宽带码分多址（Wide Code Division Multiple Access）的英文缩写，是在扩频通信技术上发展起来的种新型的无线通信技术。
WCDMA无线系统主要具有以下几个优点:(1)频点更宽WCDMA采用了5 MHz的频点带宽，是cdma2000频点带宽的4倍，因此可以采用高达3.84 Mcps的码率，是cdma2000码率1.228 8 Mcps的3倍以上。
这样WCDMA就可以提供数倍于cdma2000的上、下行业务速率，这对提高数据业务的用户体验非常有帮助。
(2)复用更充分复用更充分来源于以下两个方面的要求：其一WCDMA是3G技术，因此需要支持多媒体业务，业务种类自然很多。
例如，常用的业务就有语音业务（CS12.2）、视频电话业务（CS64）、分组数据业务（PS64/PS128）和高速分组数据业务（HSPA）等。
另外，每个用户还可以同时进行多项业务，例如，语音业务与数据业务的组合，需要支持并发的业务。
其二是由"频点更宽"带来的。
由于WCDMA频点带宽很大，充分利用这些带宽就很关键，需要尽量减少浪费。
(3)话音质量高WCDMA系统采用了AMR语音编码技术，有八种语音编码速率(12.2kbps-4.75kbps)，可以根据小区负荷自适应调节编码速率。
有很好的背景噪声抑制功能。
WCDMA系统使用RAKE分集接收技术以克服衰落、提高话音质量，使用软切换技术更可以有效地减少掉话。
(4)采用软切换WCDMA系统和CDMA2000系统采用了软切换技术，而TD-SCDMA系统则采用了接力切换技术，这些切换技术可以更有效地降低掉话率，提高系统容量，改善话音质量。
(5)保密性能好因为采用码分多址技术，其复杂的编译码及调制解调技术确保系统具有良好的保密性能。
2.2 WCDMA原理及关键技术2.2.1 WCDMA网络结构UTRAN包含一个或几个无线网络子系统（RNS, Radio Network Sub-system）。
3G基础知识(WCDMA无线原理与关键技术).ppt
数据流型业务类别
多媒体数据流 在数据流的信息实体之间保持时间的联系 数据被处理成稳定和连续的流 非对称业务
交互式业务类别
在一定时间内响应 基于定位的业务 网络计算机游戏 网页浏览
种传输技术：TDM，ATM，IP
接口基于ATM
继承WCDMA R4所有的业务和 功能
核心网增加IM（IP多媒体域）
RAN向IP方向发展
增强的IP QoS能力，支持端到 端的IP多媒体业务
R99
R4
• GSM/GPRS核心网
2000 • WCDMA FDD
2001
• 电路域IP话音承载 • 电路域CS/MGW • TD-SCDMA • VoIP QoS是关键
继承2G（GSM和GPRS） 所有的业务和功能
继承WCDMA R99所有的业务 和功能
核心网分CS电路域和PS分 电路域结构的变化：控制和承
组域
接入网引入WCDMA UTRAN
载相分离，MSC可以用合一或 SERVER、MGW分离结构实现
电路域引入分组话音，支持多
核心网和接入网之间的Iu
R5 功能冻结点
• IP实时多媒体
2002 • HSDPA
cdma2000标准发展
cdma2000标准发展 cdma2000在核心网标准和技术方面相对滞后
• QCELP话音编码 • 9.6kbps
• 115.2kbps • 8码道捆绑
IS-95B
IS-95A
• 307.2kbps • 话音容量加倍
WCDMA无线原理与关键技术
福州市电信分公司 移动筹建组
WCDMA结构及关键技术
WCDMA系统结构：CN指核心网，UTRAN接入网，UE用户设备。
UTRAN中，Node B指基站，RNC指基站控制器（或者无线网络控制器）。
基站和手机的接口叫Uu接口，又称空口。
基站和RNC之间的接口叫lub接口，CS和RNC之间的接口叫lu-CS。
PS和RNC之间的接口叫lu-PS接口。
CS用来处理语音业务，PS用来处理数据业务。
RNC和RNC之间的接口称为lur接口，该接口主要是跨RNC切换中使用的。
WCDMA R99/GSM网络结构：从图可以看出2G和3G的接入网部分是完全不同的，但是他们是接入到相同的核心网中去的。
MSC，GMSC是处理语音的，是我们的CS域；SGSN，GGSN是处理数据的，是PS 域。
R99中已经将数据和语音分开了。
以打电话为例，手机的信号先到达基站上，基站再将信号送到RNC里面，RNC再将信号送到核心网，核心网起到一个交换的作用（可以将信号接入到固网中，或者其他地区的路由中）。
接入端也有MSC，信号从MSC到达RNC，再到达基站，再到手机。
RAKE接收机：快衰落是由于多径叠加引起的信号衰落，表现为信号时强时弱，RAKE接收机是一种被动的抵抗快衰落的技术，它将多径信号全部接收下来进行相位叠加后增强信号。
WCDMA的快速功率控制远近效应：两个手机离基站的距离不一样，一个近，一个远。
当这两个手机采用相同功率发射的时候，这两个手机上的信号到达基站的强度肯定是不一样的，离基站近的功率强，离基站远的功率弱，这个时候，离基站近的这个用户开始打电话后，离基站远的用户就没法打电话了。
快速功率控制可以抵抗快衰落，并且解决远近效应问题，功率控制速度可以达到1500次/s ，快速功率控制的优点是：节电，降低干扰，降低远近效应。
WCDMA的切换-切换硬切换存在于GSM和WCDMA，当手机从A小区到B小区的时候，会先切断A小区，再连接B小区，连接可能有短暂的断开。
CDMA和WCDMA都可以使用软切换，软切换在某一个时刻会和两个小区同时连接，因此会耗费一定的资源。
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核心网组成
WCDMA核心网组成WCDMA系统的核心网由GSM系统的核心网发展而来。
它由电路域和分组域两大部分组成，电路域负责完成对电路域业务的承载和控制，分组域则负责完成分组域业务的承载和控制。
电路域的业务主要有话音和视频电话，分组域的业务则很丰富，如网页浏览、FTP和流媒体。
电路域有两种不同的架构，分层和非分层架构。
分组域只有非分层架构。
核心网R99版本的技术特点在R99版本中，MSC服务器和媒体网关为合设节点，电路域的核心网承载采用传统的TDM方式。
压缩的话音数据流在到达MSC服务器和媒体网关合设节点后，被码型变换器转为64K话音，然后在核心网中传送。
MSC服务器和媒体网关合设节点间以传统的ISUP信令互通。
R99的主要优势是技术成熟，各设备厂商之间的互通性好。
核心网R4版本的技术特点R4版本的主要特征是控制与承载的分离，原R99版本中合设的MSC服务器和媒体网关被分成两个节点，MSC服务器负责控制功能，媒体网关负责业务的处理和转发。
电路域的核心网承载由TDM转向ATM或IP。
压缩的话音数据流可以无须再经码型变换器转换成64K语音，而是继续以压缩形式在核心网ATM或IP网上传送。
信令也得以在ATM或IP上传送。
核心网R99版本中的MSC/媒体网关R99版本基本沿袭了GSM的核心网结构，因而R99版本中的MSC/媒体网关与GSM系统中的MSC功能很相似，都是负责电路域业务的控制和转发。
不过它们之间还是存在差异的，一个重要的差异是，WCDMA R99中的码型变换器是位于MSC/媒体网关中，而GSM系统中的码型变换器位于BSC或TRC中。
核心网R4版本中的MSC服务器R4版本中，MSC服务器只负责电路域的呼叫控制，由于它处于控制层，与其它相关设备之间只有信令联接：MSC服务器之间的信令是BICC信令，MSC服务器与HLR之间是MAP信令，MSC服务器与媒体网关之间是GCP协议。
由于信令流量的迂回相较与业务流量而言，对系统的影响较小，因此，为了方便系统的运行和维护，通常将MSC服务器集中放置在中心机房。
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
SF=8 SF=16
•
SF=32
• 红色代表已分配的码字； • 兰色代表由于低速扩频因子码字被分配而阻塞掉的高速扩频因子码字
PN扰码和正交码 共同使用
– 正交码（信道化码）
• OVSF码 • 定义：CCh,SF,k描述信道码，SF表示扩 频因子 K为码号
码分多址技术
• 扩频包括两个操作 信道化操作，它使数据符号变为码片，并增加信号带宽， 每符号的码片称为扩频因子（SF)，可以通过它与OVSF 相乘得到 扰码操作，它作用在扩频信号上
交织后的数据
1 4 7 2 5 8 3 6 9
幅度
射频传输信道
时间
接收机
DeInterleaving Matrix 1 2 3 4 5 6 7 8 9
到译码器
解交织后的数据
1 2 3 4 5 6 7 8 9
经过空中传输后的交织数据 1 4 7 2 5 8 3 6 9
集中差错
差错分配
信道编码和交织技术的结合 使用
白？？发三三千千丈丈 红？？豆生生南南国国
去交织
明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
WCDMA的关键技术及基本原理
1、编码技术 2、码分多址技术 3、扩频技术 4、RAKE接收技术 5、多用户检测技术 6、智能天线技术
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。
第4章 WCDMA关键技术
信道译码器
R
解调器
图 4-1 数字通信系统框图
如图 4-1 为一般意义上的数字通信系统， WCDMA 的收发信机就建立在这个 基本的框图上，其中信道编译码采用卷积码或者 Turbo 码，调制解调采用码 分多址的直接扩频通信技术，信源编码部分根据应用数据的不同，对语音采 用 AMR 自适应多速率编码，对图像和多媒体业务采用 ITU Rec. H.324 系列 协议。
数据流 1 恢复数据流 路径1
天线 1
数据流 发射分集 发射分集 处理 处理 路径 2
天线 2 数据流 2
图 4-6 正交发射分集原理
如图 4-7 所示为正交发射分集的原理，图中两个天线的发射数据是不同的， 天 线 1 发射的偶数位置上的数据，天线 2 发射的是奇数位置上的数据，利用两 个天线上发射数据的不相关性，通过不同天线路径到达接收机天线的数据具 备了相应的分集作用，降低了数据传输的功率。同时由于发射天线上单天线 发射数据的比特率降低，使得数据传输的可靠性增加。因此发射分集可以提 高系统的数据传输速率。 (2) 极化分集：分别接收水平极化和垂直极化波形成的分集方法。 其他的分集方法还有时间分集：是利用不同时间上传播的信号的不相关性进 行合并。频率分集：用多个不同的载频传送同样的信息，如果各载频的频差 间隔比较远，其频差超过信道相关阿胶带宽，则各载频传输的信号也相互不 相关。角度分集：利用天线波束指向不同使信号不相关的原理构成的一种分 集方法。例如，在微波面天线上设置若干个照射器，产生相关性很小的几个 波束。 分集方法相互是不排斥的，实际使用中可以组合。 分集信号的合并可以采用不同的方法：
WCDMA 关键技术
CDMA 对 RF 前端提出了非常困难的线性和效率要求。 线性约束是由于要求了 严格的输出频谱的掩模（Mask），同时输出的信号包络变化幅度很大。当然， 为了保证功放有足够的效率， 功放的工作电平一般也保持在 1dB 压缩点附近。 为了减少移动台的体积和功耗，要求在接收和发射端实现基带到射频或者相 反方向的一次直接变频，这种技术的困难在于混频器需要有良好的线性，避 免相邻信道的互调产物。同时混频器的输入隔离也必须足够高，以避免自混 频而可能出现的直流分量。 射频部分的自动增益控制器（ AGC）和低噪声放大器（ LNA）的性能也非常 关键， WCDMA 设计中 AGC 的要求在 80dB 左右； 而 LNA 的指标直接决定了 接收机的总噪声指标，WCDMA 中要求 LNA 的噪声指标低于 4dB。 模拟的射频器件使射频指标变化比较大，同时个体的差异也比较大。我们要 按照最坏的情况对每个射频部件可能带来的整体接收机性能损失进行仿真， 从而得到一组较好而且稳定的射频设计参数。另外，最新的设计方法也提出 尽可能的减少模拟器件的数量，这也要求我们把模数变换（ ADC ）和数模变 换（DAC ）的位置近可能向射频部分前移，鉴于目前器件信号处理能力的考 虑，数字中频技术是常用的设计方法。
WCDMA系统六大关键技术简述
WCDMA系统六大关键技术简述2007年10月16日 09:57 赛迪网－技术社区评论( 0) 阅读：次作者：黄亮1.CDMA技术：FDD WCDMA系统采用了宽带的CDMA方式，吸纳了了很多CDMA的关键技术，如直接扩频，软切换(包括更软切换)，功率控制等。
从纯话音的角度看，同IS-95系统一样，WCDMA系统仍可视为上行受限系统，但如果考虑数据及多媒体业务对发射功率的要求，系统则可能是下行功率受限。
从无线网络规划角度而言，WCDMA同IS-95 ，更多考虑的是如小区收缩等CDMA 无线网络的特性，系统规划从GSM的频率规划变为PN码规划。
从容量的角度来看， WCDMA 同IS-95一样，采纳软容量的概念，通过误块率实现对系统容量的动态控制和调整。
2.电路交换：在WCDMA系统目前产品化较为成熟的、市场上正在大量部署的R99版本标准来看，CS 域采用的仍是基于64K电路交换的MSC架构，所有从UTRAN当中传出的分组话音，需经适当的编解码转换，变为电路方式通过核心网传送；反之则做相反的转换；3.ATM技术及协议：在WCDMA系统标准，尤其是R99和R4的UTRAN中，大量采用了ATM及其相关协议作为2层传送机制和服务质量保证机制，如AAL2话音封装，AAL5信令封装，CAC连接接纳控制机制及网络PNNI网络信令等；4.IP承载及应用：IP作为目前数据业务事实上的底层承载标准，在WCDMA系统标准当中获得了广泛采用，从UTRAN当中传出的数据包，透过PS域，可承载于IP，通过SGSN传至GGSN至公共数据网。
R4及以后的版本，分组话音也可承载于IP，至PSTN出口网关编解码转换至电路方式，入PSTN；反之则做相反的转换；5.分组语音技术：R4以后，电路域的话音采用了分组而非TDM方式承载，采用了标准的分组话音网关加服务器的分布式网络体系结构，采用H.248作为网关控制协议，采用BI CC作为MSC服务器间互通协议，同时，相对于64K电路静态交换方式而言，话音转变为分组承载方式，从传统的基于节点提供业务的节点式网络转变为通过网络提供业务的分布式网络；6.传统信令：WCDMA系统标准中由于考虑到对GSM核心网设备的向下兼容性，大量保留了传统的信令和协议如MAP，ISUP等，这些信令对WCDMA系统网络与GSM网络的漫游切换和与PSTN系统的互联至关重要。
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WNC_100_C1WCDMA核心网原理及关键技术课程目标：z掌握WCDMA网络结构及网元功能z了解WCDMA核心网接口及协议z了解2G/3G核心网主要差异z了解移动网络的区域划分和编号计划z了解WCDMA核心网关键技术参考资料：z3GPP TS23.002 V3.4.0z3GPP TS23.002 V4.3.0z3GPP TS23.002 V5.4.0z《中兴通讯WCDMA基本原理》第1章WCDMA网络结构知识点z WCDMA系统网络结构z WCDMA系统接口与协议1.1 WCDMA网络的演进WCDMA网络的规范是按R99-R4-R5阶段演进的，演进过程中，核心网基本网络逻辑上的划分没有变化，都分为电路域和分组域，只是到R5版本增加了多媒体子系统（IMS）。
网元实体的变化主要体现为，R99的MSC到R4阶段逻辑上分为MGW和MSC Server，同时增加了传输信令网关（T-SGW）和漫游信令网关（R-SGW），到R5阶段在R4的基础上增加了IMS（多媒体子系统）。
同时，R4和R5阶段增加了相应的接口。
各版本发展的情况：●–R99：标准已完成，已商用 功能冻结：1999.12，商用版本：2001.6 基于2.5G网络结构，电路域基于传统的TDM●–R4：标准已完成，已商用 功能冻结：2001.3 采用软交换技术，控制与承载(TDM/ATM/IP)分离 引入TD-SCDMA●–R5：标准已完成 功能冻结：2002.6引入多媒体域(IMS)和无线新技术HSDPAWNC_100_C1 WCDMA核心网原理及关键技术1.2 UMTS系统网络结构1.2.1 UMTS网络子系统的划分从网元功能上将UMTS系统分为无线网络子系统和核心网子系统两部分介绍，结构图见下图。
下面UMTS网络结构是基于R99的，UE、UTRAN和CN构成了完整的UMTS网络（UE在图中未体现），从规范的角度来看，CN侧网元实体沿用了GSM/GPRS的定义，这样可以实现网络的平滑过渡；而无线侧UTRAN则基于WCDMA技术的R99定义，其变化是革命性的。
图 1.2-1 UMTS系统网络结构图此外，UMTS网络的规范是按R99---R4---R5阶段演进的，上图是基于R99系列规范描述的网络结构，在R4/R5阶段的规范制定中，核心网的网元的定义接口发生了变化。
1.2.2 UMTS R99网络基本构成UMTS R99网络基本构成如下图所示。
核心网分为电路域（CS）和分组域（PS），电路域基于GSM Phase2+的电路核心网的基础上演进而来，网络单元包括移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、网关移动业务交换中心（GMSC），分组域基于GPRS核心网的基础上演进而来，网络第1章 WCDMA网络结构单元包括业务GPRS支持节点（SGSN）、网关GPRS支持节点（GGSN），归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AuC）和设备标识寄存器（EIR）为电路域和分组域共用网元。
从整个CN子系统来看，UMTS R99核心网与GSM、GPRS的核心网之间的差别主要体现在Iu接口与A接口的差别、CAMEL的差别以及业务上的差别等。
无线接入网络的网络单元包括无线网络控制中心（RNC）和WCDMA的收发信基站（Node B）两部分。
无线网络子系统与GSM、GPRS相比发生了革命性的变化。
此外核心网PS域通过Gi、Gp接口接入其他PLMN网络或PDN网络，CS域通过PSTN 接入固定网络或其他PLMN。
图 1.2-2 UMTS网络的基本构成1．核心网子系统（CN）网元实体●MSC移动交换中心（MSC）是CS域网络的核心，它提供交换功能、负责完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能，并提供面向系统其它功能实体和面向固定网（PSTN、ISDN、PDN）的接口功WNC_100_C1 WCDMA核心网原理及关键技术能。
作为网络的核心，MSC与其他网络单元协同工作，完成移动用户位置登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及信道转接等功能。
MSC从VLR、HLR/AuC数据库获取处理移动用户的位置登记和呼叫请求所需的数据。
反之，MSC也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分内容。
●VLR拜访位置寄存器（VLR）是服务于其控制区域内的移动用户的，它存储着进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。
VLR从该移动用户的归属位置寄存器（HLR）获取并存储必要的数据。
一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消临时记录的移动用户数据。
因此，VLR可看作一个动态用户数据库。
●GMSC网关MSC（GMSC）是用于连接核心网CS域与外部的PSTN的实体。
通过GMSC，可以完成CS域与PSTN的互通。
它主要功能是为PSTN与CS域的互联提供物理连接，并且在固定用户呼叫移动用户时具有向HLR要漫游号码的功能。
●SGSNSGSN是GPRS业务支持节点，是PS域网络的核心。
它对MS的位置进行跟踪，完成安全鉴权功能与接入控制，并与GGSN共同完成PDP连接的建立、维护与删除工作。
对于2G基站来说，SGSN是通过Gb口与GPRS BSS相连接，对于3G基站来说，SGSN是通过Iu接口与3G RNS相连接。
●GGSNGGSN是GPRS网关支持节点。
可以将GGSN理解为连接核心网分组域与外部网络的网关。
核心网PS域通过GGSN与外部的分组网相连，一般来说，是指X.25网络或Internet（TCP/IP）网，由于X.25网络并不代表未来发展的方向，所以，绝大多数核心网分组域只提供与Internet网络的接口。
●HLR归属位置寄存器（HLR）是系统的数据中心，它存储着所有在该HLR签约的移动用户的位置信息、业务数据、帐户管理等信息，并可实时地提供对用户位置信息的查询和修改，及实现各类业务操作，包括位置更新、呼叫处理、鉴权、补充业务等，完成移动通信网中用户移动性管理。
第1章 WCDMA网络结构一个HLR能够控制若干个移动交换区域，移动用户的所有重要的静态数据都存储在HLR中，这包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据；另外HLR还存储且为MSC提供有关移动用户实际漫游所在区域的动态信息数据。
●AuC鉴权中心（AuC）用于系统的安全性管理，AuC存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。
●EIR移动设备识别寄存器（EIR）存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），通过核查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分别列出准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI号码，使得运营部门对于不管是失窃还是由于技术故障或误操作而危及网络正常运行的UE 设备，都能采取及时的防范措施，以确保网络内所使用的移动设备的唯一性和安全性。
2．无线网络子系统（RNS）网元实体RNS（无线网络子系统）通过无线接口（Uu）直接与移动台相接，负责无线信号的发送接收和无线资源管理。
另一方面，RNS与MSC、SGSN相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。
RNS子系统包括RNC和Node B两部分。
●RNCRNC是RNS的控制部分，主要负责各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。
它主要与MSC和SGSN以Iu口相连，UE和UTRAN之间的协议在此终结。
●Node BB属于RNS的无线部分，由RNC控制，服务于某个小区的无线收发信设 Node备，完成空中接口与物理层相关的处理（信道编码、交织、速率匹配、扩频等），同时它还完成一些内环功率控制等无线资源管理功能。
3． UE移动台是用户设备，它可以为车载型、便携型和手持型。
物理设备与移动用户可以是完全独立的，与用户有关的全部信息都存储在智能卡SIM中，该卡可在任何移动台上使用。
在2G的MS中，MS由ME与SIM卡组成；在3G的UE 中，UE由ME、SIM以及USIM组成。
其中，ME是一个裸的终端，通过它可WNC_100_C1 WCDMA核心网原理及关键技术以完成与基站子系统之间的空中接口的交互，SIM存储的是2G用户的签约数据，USIM是3G用户的签约数据。
3G通过多模UE，可以使UE在3G与2G网络之间漫游与切换。
4． UTRANUTRAN是UMTS的无线接入网，它是由两个或两个以上的RNS组成的无线接入网。
1.3 UMTS R99网络结构从R99到R5的演进过程中，核心网基本网络逻辑上的划分没有变化，都分为电路域和分组域，只是到R5版本增加了多媒体子系统（IMS）。
网元实体的变化主要体现为，R99的MSC到R4阶段逻辑上分为MGW和MSC Server，同时增加了传输信令网关（T-SGW）和漫游信令网关（R-SGW），到R5阶段在R4的基础上增加了IMS（多媒体子系统）。
同时，R4和R5阶段增加了相应的接口。
下面将做具体描述：第1章 WCDMA网络结构1.3.1 基于R99的基本网络结构图 1.3-1 R99基本网络结构R99是3GPP关于第三代网络标准化的第一阶段版本，R99的协议标准化已于2001年6月冻结，以后修改在R4版本中进行。
R99的基本配置结构如上图所示.，为了确保运营商的投资利益，R99的网络结构设计中充分考虑了2G/3G的兼容性问题，以支持WNC_100_C1 WCDMA核心网原理及关键技术现网向3G的平滑过渡，因此基本网络结构核心网部分没有变化，为了支持3G业务，有些网元增加了相应的接口协议，对原有的接口协议也做了不同程度的改进。
1.3.2 UMTS R99核心网内部的接口UMTS R99网络与GSM和GPRS网络结构相比接口以及协议具有一定的继承性，同时由于WCDMA技术的采用，空中接口和无线接口发生了革命性的变化。
下面仅介绍核心网涉及的主要接口。
1.3.2.1 电路域接口核心网内部的电路域接口，是核心网内部为完成电路交换功能在各个功能实体之间的接口，主要有B、C、D、E、F、G、H、J和K接口；其中B、H接口为内部接口，C、D、E、F、G、K接口采用基于No.7信令方式的MAP协议，J接口采用基于No.7信令方式的CAP协议。
1．基于No.7信令的接口协议结构图 1.3-2 基于No.7信令的接口协议结构●TCAP协议TCAP（事务能力应用部分，同TC）在SCCP与MAP/CAP之间，属于OSI中的应用层协议，TCAP又包含成份子层（Component sublayer）和事务子层（Transaction sub-layer）。
相关规范有Q.771~Q.775。