第六章-WCDMA移动通信系统
现代移动通信技术与系统-第4章 WCDMA系统主要工作过程
图4-13 WCDMA系统中的切换
4.2.2 软切换/更软切换
1．呼叫建立时的软切换/更软切换 2．UE在CELL DCH状态下的软切换/更 软切换 3．同载频FDD测量报告事件 4．软切换/更软切换信令流程
4.2.3 压缩模式
压缩模式，也称为时隙化模式，是 指一种传输模式，信息传输在时域上被 压缩而产生出一个传输间隔。 压缩模式也可以认为通过传输时间 的压缩或减少来产生一段传输间隔，UE 的接收机可以利用这段间隔调谐到另外 一个载频上进行测量。
4.1.4 寻呼过程
移动通信系统中UE的位置不是固定的， 为了建立一次呼叫，核心网（CN）根据无 线接入网应用部分（RANAP）协议，通过 Iu接口向UTRAN发送寻呼消息，UTRAN则 将CN寻呼消息通过Uu接口上的寻呼过程发 送给UE，使得被寻呼的UE发起与CN的信令 连接建立过程，一个不处于通信状态的用户 需要被激活时，寻呼过程是必需的。
合适小区（Suitable Cell）是指此小区 满足UE驻留的条件，UE可以在其中获得正 常的服务。当UE重选小区后，如果小区的 位置区（LA）或路由区（RA）发生改变， UE将发起位置更新过程。
2．PLMN网络选择
PLMN网络选择和重选的目的是选择 一个可用的PLMN（Available PLMN）网 络，可用网络（Available PLMN）是指 UE在一个网络中至少存在一个可用小区 （Acceptable Cell）。
（2）第一类型寻呼消息的内容
第一类型寻呼消息是由消息类型、 寻呼记录列表（可选）、数个寻呼记录 和BCCH修改信息（可选）等信息所组 成。
（3）第一类型寻呼过程中用到的主要参数
① 寻呼的非连续接收（DRX）周期。 ② 寻呼时机。 ③ 寻呼指示符。
第1章 WCDMA系统概述
第1章 WCDMA系统概述1.1 移动通信的发展现代的移动通信发展至今而第三代现在正处于预商用阶段亚洲进行实验网的商用试运行时间是上世纪七十年代中期至八十年代中期最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念即小区制大大提高了系统容量以及NMT和NTT等先进的移动电话系统在北美TACSʹÓÃ900MHz频带欧洲日本英国第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道(1) 频谱利用率低(2) 业务种类有限(3) 无高速数据业务(4) 保密性差重量大为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统GSM·¢Ô´ÓÚÅ·ÖÞÖ§³Ö64Kbps的数据速率GSM使用900MHz 频带ＧＳＭ采用FDD双工方式和TDMA多址方式信号带宽200KHzDAMPS Ò²³ÆIS-54ÊÇÁ½ÖÖ±±ÃÀÊý×Ö·äÎѱê×¼ÖÐÍƳö½ÏÔçµÄÒ»ÖÖIS-95是北美的另一种数字蜂窝标准指定使用CDMA多址方式个人通信系统由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的为了解决中速数据传输问题如GPRS和IS-95BÏ൱ÓÚÄ£ÄâϵͳµÄ10到20倍美国香港等地已经开通了窄带CDMA系统由于窄带CDMA技术比GSM成熟晚等原因只在北美移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务数据和多媒体通信的发展势头很快第三代移动通信的目标就是宽带多媒体通信高质量的多媒体业务具有全球漫游能力并以小型便携式终端在任何时候第三代移动通信系统最早由国际电信联盟 于1985年提出FPLMTSInternational Mobile Telecommunication-2000cdma2000和UWC-136¹ú¼ÊµçÁªITU-R TG8/1第18次会议通过了建议建议的通过表明TG8/1制定第三代移动通信系统无线接口技术规范方面的工作已经基本完成1.1.1 标准组织3G的标准化工作实际上是由3GPP第三代伙伴关系计划3GPP成立于1998年12月日本ARIB²ÉÓÃÅ·ÖÞºÍÈÕ±¾µÄWCDMA技术在核心交换侧则在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进UTRA为无线接口的标准1999年的1月由美国的TIA韩国TTA 等组成cdma2000这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利 我国的无线通信标准研究组是这两个标准化组织的正式组织成员大唐集团也都是3GPP的独立成员l保证现有投资和运营商利益l有利于现有技术的平滑过渡从发展的角度说它关系到现有网的再使用和多种第二代数字网络体制向同一规范发展这两个主要问题目前的GSM高速电路交换数据通用分组无线业务ＤＳ （１） 高速电路交换数据Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｄａｔａ ＨＳＣＳＤ是能将多个全速率话音信道共同分配给HSCSD结构的特性HSCSD的好处在于更高的数据速率最大数据速率取决于生产厂家现有GSM系统稍加改动就可使用GPRSl标准的无线分组交换Internet/Intranet接入l可变的数据速率峰值最大数据速率取决于生产厂家l由于按实际数据量记费l支持现有业务以及新的应用业务优化无线资源共享优化网络资源共享l可延伸到未来无线协议的能力以分组交换为基础的GPRS网络结构增加了新的网络功能部分WCDMAÆäÄܹ»Âú×ãITU 所列出的所有要求具有高质量的语音和图象业务仅核心网部分是平滑的无线接入网部分的演进也将是革命性的速率9.6/14.4Kbps IS-95Bcdma2000 1X能提供更大容量和高速数据速率采用增强技术后的cdma2000 1X EV可以提供更高的性能IS-95B与IS-95A本质上是基本相同的cdma2000 1X则有较大的改进因此对cdma2000系统来说可以采用逐步替换的方式转换为3G 载波随着3G系统中用户量增加增加3G系统的载波不仅可以向用户提供各种最新的业务在向第三代演进的过程中在制定cdma2000标准的时候很多无线指标在2G和3G中是相同的天线而基带信号处理部分则必须更换仅支持数据业务的分支cdma2000 1X EV-DO和同时支持数据和话音业务的分支cdma2000 1X EV-DV而在同时支持数据和话音业务分支方面目前的提案已有几家这些改进技术目前还处于评审过程中3. DAMPS向UWC-136的演进策略IS-136向UWC-136的演进的第一步是实现GPRS-136Universal Wireless Communications UWCC和TIA TR-45.3决定选用以EDGE为基础的技术GPRS-136是136+包交换数据业务的官方称呼高层协议与GPRS完全相同用户可接入IP和X.25两种格式的数据网网络部分一定要与第二代的兼容性第二代网络有两大核心网 无线接口演进性欧洲的GSM¸ïÃüÐÍ核心网与无线接口的对应关系如下图1-1所示其中关键的问题是ITU分配的ITM-2000频率在美国已用于PCS 业务所以特别强调无线接口的后向兼容而其他大多数国家有新的IMT-2000频段另外就是知识产权起着非常重要的作用还有就是竞争也是一个造成技术不同的主要因素RTTÈںϹ¤×÷RTT提案包括对MSSÔÚÄÚ¶à´ï16个包括(1) UTRA WCDMA(2) DECT(3) cdma2000(4) UWC-136(5) WIMS WCDMA(6) WCDMA/NA(7) WCDMA(8) TD-SCDMA(9) Global CDMA(10) Global CDMA(11) LEO卫星系统SAT-CDMA(12) ESA的宽带卫星系统SW-CDMA(13) 混合宽带CDMA/TDMA卫星系统SW-CTDMA(14) ICO全球通信公司的ICO RTT(15) INMARSAT的卫星系统Horizons(16) Iridium LLC公司的卫星系统INXºó6种RTT反映了将MSSÄÉÈëIMT-2000的努力但从市场基础欧洲ETSI的UTRA WCDMA及美国cdma2000这两个提案RTT融合的关键即在于这两个提案的融合能否取得有效的进展TMS又包括卫星移动通信业务融合得更好的第三代移动通信标准制造商也为世界各国所欢迎地面移动通信融合的最终结果对于FDD模式ＤＳ而对于TDD模式1999年3月底为推广全球CDMA标准扫除了知识产权方面的严重障碍运营者协调集团OHGÌá³öµÄÉæ¼°IMT-2000的融合提案对促进其主要参数导频结构及核心网协议以GSM-MAPͳһÆðÁË积极作用对FDD-MC-CDMA即FDD-cdma2000-(MC)取3.6864McpsIMT²¢¹ÄÀø3GPPÓɹ¤×÷×é¶ÔMSS提案进行更细节化的工作在芬兰赫尔辛基召开的第18次会议上IMT-2000无线接口技术规范该建议的通过表明TG8/1在制定第三代移动通信系统无线接口技术规范方面的工作已基本完成TD-SCDMA和WCDMA1.2.4 三种主要技术体制比较1. WCDMA的技术特点WCDMA由欧洲标准化组织3GPP所制定设备制造商运营商的广泛支持核心网基于GSM/GPRS网络的演进核心网络可以基于TDM²¢ÏòÈ«IP的网络结构演进分别完成电路型业务和分组型业务统一处理语音和分组业务MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心信号带宽5MHz AMR语音编码上下行闭环加外环功率控制方式STTD和闭环发射分集方式卷积码和Turbo码的编码方式2. cdma2000技术体制cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准电路域继承2G IS95 CDMA网络分组域基于Mobile IP技术的分组网络提供丰富的适配层接口空中接口采用cdma2000兼容IS95 1.25MHz1,3,6,9,12码片速率N8K/13K QCELP或8K EVRC语音编码上下行闭环加外环功率控制方式提高信道的抗衰落能力反向采用导频辅助的相干解调方式采用卷积码和Turbo码的编码方式3. TD-SCDMA技术体制TD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出核心网基于GSM/GPRS网络的演进核心网络可以基于TDM²¢ÏòÈ«IP的网络结构演进分别完成电路型业务和分组型业务统一处理语音和分组业务MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心ＴＤ－ＳＣＤＭＡ具有特点Smart Antenna同步CDMA和软件无线电智能天线多时隙CDMA同步CDMAÓë3GPP相同接力切换等表1-1 三种主要技术体制比较制式WCDMA cdma2000 TD-SCDMA采用国家欧洲韩国中国继承基础GSM 窄带CDMA GSM预计试用期日本2001年韩国2000年底同步方式异步/同步同步同步码片速率 3.84Mcps N1.25MHz 1.6MHz空中接口 WCDMA cdma2000兼容IS-95TD-SCDMA 核心网GSM MAPANSI-41GSM MAP1.3 3G 频谱情况国际电联对第三代移动通信系统IMT-2000划分了230MHz 频率２０２５ＭＨｚ２２００ＭＨｚ其中２０１０ ＭＨｚ和2170空对地上下行频带不对称此规划在WRC92上得到通过在WRC-92基础上又批准了新的附加频段１７１０－１８８５ ＭＨｚ 如下图1-2所示IMT 2000IMT 2000P C SMSSPrevious IMT-2000 terrestrial bandsNew IMT-2000 terrestrial bands图1-2 WRC-2000的频谱分配欧盟对第三代移动通信的问题亦十分重视成立了一个由运营商通用移动通信系统论坛1995年正式向ITU 提交了频谱划分的建议方案１９８０ＭＨｚ２０２５ＭＨｚ和2110共计155MHzÈçͼ1-2所示１９９０ＭＨｚ处且已划成25MHz 的多个频段业务已经占用的IMT-2000的频谱但调整后IMT-2000的上行与PCS的下行频段仍需共用日本1893.5»¹¿ÉÒÔÌṩ215MHz192021102010ÈÕ±¾ÕýÔÚÖÂÁ¦ÓÚÇå³ýÓëµÚÈý´úÒƶ¯Í¨ÐÅƵÂÊÓгåÍ»µÄÎÊÌâ¹²¼Æ170MHz3GPP并不排斥使用其他频段上行１９８０ＭＨｚ2110每个载频的频率为5M范围190MHzÉÏÐÐ1910MHz1930双工间隔包括High bit rate和Low bit rate3GPP并不排斥使用其他频段(1) 上下行19002025MHz(2) 美洲地区１９１０ＭＨｚ和1930ÉÏÏÂÐÐ1910ÈçÁ½¹ú±ß½çµØÇø3GPP TSG RAN WG4正在进行这方面的研究目前共有7个Band class1980MHz/2110在我国1700¹Ì¶¨ÒµÎñºÍ¿Õ¼äÒµÎñ1996年12月对2GHz的部分地面无线电业务频率进行重新规划和调整即公众蜂窝移动通信1.9MHz的频段和无线接入的频段均占用了IMT因此为了促使运营生产等部门积极发展第三代移动通信系统必须随着技术做好IMT-2000频段的规划调整工作ITU1850190019502000205021002150220022501980 MHz2025 MHz2010 MHz IMT 20002110 MHzChinaMSS MSS 1920 MHzTDD图1-3 我国IMT-2000频谱占用情况IMT-2000在我国的频段分配如下一 频分双工方式１９８０ＭＨｚ２１７０ＭＨｚTDD 18802010²¹³ä¹¤×÷ƵÂÊFDD17551850时分双工方式２４００ＭＨｚ均为主要业务ÎÀÐÇÒƶ¯Í¨ÐÅϵͳ¹¤×÷Ƶ¶Î2010MHz2200MHz。
WCDMA系统原理概述
探究WCDMA系统的未来发展趋势，以及可能的改进和扩展。
频带分配
探讨WCDMA系统中的频带分配方式，以及如何实现多用户之间的并行传输。
网络架构
介绍WCDMA系统的网络架构，包括基站、无线电接入网络和核心网络。
物理层和数据链路层结构
这部分将深入讨论WCDMA系统的物理层和数据链路层结构，以及它们在数据传输中起到的作用。
1
物理层结构
介绍WCDMA系统的物理层结构，包括系
3
网络优化
讲解如何进行网络优化，以提高系统的覆盖范围、容量和性能。
WCDMA系统优缺点分析
在最后一节中，我们将对WCDMA系统的优缺点进行全面分析，以帮助您更好地了解该系统的特 点和适用性。
1 优点
介绍WCDMA系统的优点，包括高速数据传输、宽广的覆盖范围和优秀的语音质量。
2 缺点
讨论WCDMA系统的缺点，如系统容量限制和复杂的设备要求。
负载均衡
讲解负载均衡技术在WCDMA系统中的应用，以提高系统的容量和性能。
覆盖和容量规划
在本节中，我们将探讨WCDMA系统的覆盖和容量规划策略，以确保系统的信号质量和可靠性。
1
覆盖规划
介绍如何进行覆盖规划，包括站址选址、天线参数和功率控制的考虑。
2
容量规划
讨论容量规划的概念和方法，以确保系统能够支持足够数量的用户并保持良好的性能。
数据链路层结构
2
统的频率、时隙分
段、编码和解码过程。
3
实时传输
讲解实时传输在WCDMA系统中的应用， 以及实时传输的特点和限制。
扩展通道和多址技术
在本节中，我们将研究WCDMA系统中的扩展通道和多址技术，以实现高效的数据传输和频谱利用。
第六章 链路预算
主讲人：
6.1链路预算简介
链路预算
定义：是对一条通信链路中的各种损耗和增益进 行核算，计算在一个呼叫连接中，在保持一定 呼叫质量的情况下，链路所允许的最大传播损 耗，从而结合传播模型确定基站的覆盖范围， 进而得到满足网络需求的基站数等。 链路预算可以是正向的也可以是反向的。
6.1链路预算简介（续一）几个概念
621参数介绍3基站端接收机参数622is95cdma2000反向链路预算is95cdma20001x话音业务数据业务反向链路预算623wcdma反向链路预算4储备余量63前向链路预算前向链路预算目的631前向链路预算参数4干扰功率632is95cdma2000的前向链路预算633wcdma的前向链路预算64前反向链路的平衡641前反向干扰的差异2前向干扰642cdma系统前反向链路平衡
RF工程：RF,radio frequency,主要指发射的无线电波(又称射频) ,应用于 无线通信。RF有时称为高频,它是相对于低频而言。RF的用途,主要是迅速 而准确地传输信息,以克服距离上的障碍,是无线通信的关键技术,是传输信 息的载体。 增益:指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一 点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集 中辐射的程度。增益与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣 越小，增益越高。 功分器：一分为二功率分配器是三端口网络结构,如图。信号输入端的功率 为P1,而其他两个输出端口的功率分别为P2和P3。由能量守恒定律可知P1=P2+ P3。当然,P2并不一定要等于P3,只是相等的情况在实际电路中最常用。因此, 功率分配器可分为等分型（P2=P3）和比例型（P2=kP3）两种类型。 合路器：是把多路输入信号合成一路输入。
多址接入技术及系统容量比较
6.1 频分多址
例：IM=mf1+nf2，m，n为任意整数，如： f1=1930MHz，f2=1932MHz，求落在工作频率为 1920~1940MHz的交调频率。
解：可能的频率有: (2n+1)f1-2nf2，(2n+2)f1(2n+1)f2，等等，n=0,1,2,…
n=0
n=1
n=2
n=3
1930
解: (a) Tb=1/270.833kb/s=3.692微秒 (b) Tslot=156.25*Tb=0.577ms (c) Tf=8*Tslot=4.615ms (d) 用户须等待4.615ms才能进行下一次发射。
五、TDMA的效率
例2：如果一个标准的GSM时隙由6个尾比特、2个 同步比特、8.25个保护比特、26个训练比特和2组业 务突发组成，其中每一个业务突发由57个比特组成， 求帧效率。 解: 一个时隙有6+8.25+26+2*58=156.25bit
6.2 时分多址
一、TDMA特点
1. 时分多址把无线频谱按时 隙划分，每个时隙仅允许一 个用户，或接收，或发送；
码
信道1 信道2 信道3
2. 每个用户占用一个周期
信道N
性重复的时隙，因此可以把
频率
一个信道看做是每一个帧都
会出现的特定时隙；
3. 采用缓存-突发法发射数 据，对于任何用户而言发射
时间
都是不连续的。
CDMA2000
多址接入技术
FDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD FDMA/TDD CDMA/FDD CDMA/FDD CDMA/TDD
CDMA/FDD CDMA/TDD
《WCDMA基本原理》课件
本节介绍《WCDMA基本原理》的内容，包括WCDMA的定义、技术原理、优 点和特点、网络结构、工作原理、应用领域，以及总结和展望。
1. 什么是WCDMA
WCDMA是一种广泛应用于第三代（3G）移动通信系统的无线通信技术，通过 将语音和数据传输到移动设备，实现高速、可靠的无线通信。
用户终端接收到信号后，将信号解析为原始语音和数据，用户也可以同时进 行通话和数据传输。
6. WCDMA的应用领域
移动通信
WCDMA广泛应用于移动电话、手机蜂窝网络和移动宽带通用于互联网接入、视频流媒体和移动办公等领域。
物联网
WCDMA可用于物联网设备的远程监控、数据收集和远程控制。
4. WCDMA网络结构
用户终端
用户通过WCDMA终端设备接入网 络，进行语音通话和数据传输。
基站
基站负责无线信号的接收和发送， 将用户数据传输到核心网络。
核心网络
核心网络提供用户身份认证、鉴 权、数据传输和接口与其他网络 的互连功能。
5. WCDMA系统的工作原理
WCDMA系统通过将语音和数据信号分成多个码片，利用CDMA技术实现多用 户同时传输。
7. 总结和展望
WCDMA作为一种重要的无线通信技术，在移动通信、数据传输和物联网等领 域具有广泛应用前景。
随着5G技术的发展，WCDMA将逐渐演进为更高速的通信技术，为用户提供更 快、更可靠的无线通信服务。
2 广域覆盖
WCDMA支持最高达384kbps的数据传输速率，满 足用户对高速互联网和多媒体应用的需求。
WCDMA网络覆盖范围广，能够实现无缝漫游和 全球范围的通信服务。
3 高质量通话
基于CDMA技术，WCDMA具有抗干扰能力强、 通话质量清晰的特点。
移动通信技术——第6章 WCDMA移动通信系统
6.3 UTRAN接口协议模型
1．UMTS分层结构
从功能方面考虑，UMTS分为接入层（AS） 和非接入层（NAS）两大部分，两者之间的接口 称为业务接入点（SAP），如图6-9所示，图中各 业务接入点（SAP）用椭圆来表示。
图6-9 UMTS分层结构
2．UTRAN接口协议模型
UTRAN接口通用协议模型如图6-10 所示。 接口协议分为两层二平面。
R4核心网电路域变化的实体功能介绍如下。 ① MSC服务器（MSC Server）。MSC Server用 来处理信令，独立于承载协议。它主要由MSC的 呼叫控制和移动控制单元组成，负责完成CS域的 呼叫、媒体网关管理、移动性管理、认证、资源 分配、计费等功能，还包括R4版本核心网电路域 提供的其他业务。
7．同步方式
WCDMA不同基站间可选择同步和 异步两种方式。
8．可变数据速率
WCDMA系统支持各种可变的用户 数据速率，适应多种速率的传输，可灵 活地提供多种业务，并根据不同的业务 质量和业务速率分配不同的资源。
在每个10ms期间，用户数据速率是 恒定的，然而这些用户之间的数据容量 帧与帧之间是可变的。
（4）UTRAN接口与协议
UTRAN接口均为开放的、标准接口，不 同厂家的设备可以很容易地互连互通。 UTRAN接口和协议如表6-1所示。
表6-1
接口名称 Iu Iur
UTRAN接口和协议
接口位置 CN-UTRAN RNC-RNC 协 议 RANAP RNSAP
Iub
Uu
RNC-Node B
Node B-UE
WCDMA网络架构是在GSM/GPRS网 络基础上发展而来的。 在GSM核心网家族中，GSM系统提供 语音和基本的数据服务，GPRS或EDGE可 以提供更高速率的数据服务。 从技术演进的角度来看，下一代就是 WCDMA。 图6-1所示为从GSM到WCDMA的演 进示意图。
《WCDMA基础知识》课件
WCDMA系统的架构
WCDMA系统由多个组成部分和功能构成，其中无线信号的传输过程也非常关键。让我们深入了解WCDMA的 系统架构及其组成部分。
WCDMA网络结构
WCDMA的网络结构包括基站分类、信道和频率分配以及服务器等要素。让 我们探索WCDMA网络中各个组成部分的作用和联系。
WCDMA话音调度和数据调度
《WCDMA基础知识》PPT 课件
欢迎来到《WCDMA基础知识》的PPT课件。本课程将为您介绍WCDMA的概 念、系统架构、网络结构、话音调度和数据调度、技术特点和优势等内容。
什么是WCDMA
WCDMA是第三代移动通信技术的一种，全称为“Wideband Code Division Multiple Access”（宽带码分多址）。让我们了解一下WCDMA的概念和发展 历程。
WCDMA的应用前景广阔，但也面临着一些挑战。本节将展望WCDMA在重点 领域的应用，同时探讨可能遇到的挑战和解决方案。
总结
通过本次课程，您对WCDMA的重要性、总体认识以及应用价值有了更深入的了解。展望未来，我们对 WCDMA有着更高的期望和发展方向。
WCDMA的话音调度和数据调度是保障通信质量和传输效率的关键。让我们 一起了解其原理、过程和不同调度算法的分类。
WCDMA的技术特点带来 了优越的性能和未来发展趋势。让我们深入了解WCDMA的技术特点和优势。
WCDMA的应用前景和挑战
移动通信wcdma要点课件
WCDMA技术的特点和优势
要点一
频谱利用率高
要点二
抗干扰能力强
采用CDMA技术，提高了频谱利用率，减少了频谱资源浪 费。
采用扩频技术，具有较强的抗干扰能力，提高了通信的稳 定性。
WCDMA技术在移动通信网络中的地位和作用
地位
提供Байду номын сангаас速数据业务
WCDMA技术是第三代移动通信（3G）的 主流技术之一，也是国际电联（ITU）推荐 的三大3G标准之一。
03
MME负责移动性管理和控制， SGW负责用户数据的存储和处 理，PGW提供外部数据网络的 接入。
03 WCDMA关键技术
高速下行分组接入技术
总结词
高速下行分组接入技术是WCDMA中的一项 重要技术，它能够提供高速数据传输，支持 多种业务类型，包括流媒体、网页浏览和下 载等。
详细描述
高速下行分组接入技术通过采用多码传输、 自适应调制编码和混合自动重传等技术，提 高了下行链路的传输速率和可靠性。它可以 根据信道质量动态调整传输速率，确保数据 传输的稳定性和高效性。
软切换和更软切换技术
总结词
软切换和更软切换技术是WCDMA中的两种 切换技术，它们能够实现移动台在切换过程 中的无缝连接，提高通信质量和网络性能。
详细描述
软切换是指移动台在切换过程中与多个基站 同时保持通信，选择最佳信号进行传输。更 软切换是指移动台在与新基站建立通信后， 再与旧基站断开连接，以确保无缝切换。这 两种技术都能降低切换失败的风险，提高网
视频通话
支持视频通话功能，满足用户进行可视化沟通的 需求。
ABCD
语音通信
借助WCDMA技术，提供稳定的语音通话服务 ，保持高质量的语音传输。
WCDMA移动通信系统 ppt课件
WCDMA移动通信系统
图3-1 GSM到WCDMA的演进
WCDMA标准的演进简述如下：R99 版本中WCDMA依然采用GSM/GPRS核心 网的结构，但是采用新的空中接口协议。
R4版本中完成了中国提出的TDSCDMA标准化工作，同时引入了软交换 的概念，将电路域的控制与业务分离，便 于向全IP核心网结构过渡。
图3-2 WCDMA可变数据速率示意图
WCDMA移动通信系统
3.2.1 UMTS系统结构
UMTS与第二代移动通信系统在逻辑 结构上基本相同。
如果按功能划分，UMTS系统由核心 网（CN）、无线接入网（UTRAN）、用 户设备（UE）与操作维护中心（OMC） 等组成。
核心网与无线接入网（UTRAN）之间 的开放接口为Iu，无线接入网（UTRAN） 与用户设备（UE）间的开放接口为Uu接 口，如图3-3所示。
R5版本将IP技术从核心网扩展到无线 接入网，形成全IP的网络结构，在R4基础 上增加了IP多媒体子系统（IMS），同时 在无线传输中引入高速下行分组接入 （HSDPA）技术。
目前R8版本已于2008年12月冻结， 3GPP中还有R9等版本在同时进行研究。
WCDMA是从GSM演进而来，所以许 多WCDMA的高层协议和GSM/GPRS基本 相同或相似，比如移动性管理（MM）、 GPRS移动性管理（GMM）、连接管理 （CM）以及会话管理（SM）等。
移动终端பைடு நூலகம்通用用户识别模块（USIM） 的功能也是从GSM的用户识别模块（SIM） 的功能延伸而来的。
WCDMA移动通信系统
1．工作频段和双工方式
WCDMA支持两种基本的双工工作方 式：频分双工（FDD）和时分双工 （TDD）。
在FDD模式下，上行链路和下行链路 分别使用两个独立的5MHz的载频，发射 和接收频率间隔分别为190MHz或80MHz。
计算机网络_自顶向下方法_中文版课件-第六章_无线网和移动网.TopDown
13
CDMA: 两个发送方的干扰
发送方
接收方
无线网和移动网 14
第6章 概要
6.1 概述
无线 6.2 无线链路特性
CDMA
6.3 IEEE 802.11 无线局域网 (“wi-fi”)
6.4 蜂窝因特网接入 体系结构 标准 (e.g., GSM)
无线网和移动网 15
IEEE 802.11 无线 LAN
无线网和移动网
9
无线链路的特征
不同于有线链路…. 衰减的信号强度：当无线电信号传播通过物质时， 信号削弱(路径损失) 来自其他源的干扰: 标准的无线网络频率 (如2.4 GHz)由其他设备共享 (如电话); 设备(发动机) 干扰 多径传播: 无线电信号反射离开物体，以稍微不同 的时间到达目的地
公共电话网 和因特网
户和BS之间的物理和 链路层协议
有线网络
无线网和移动网 29
蜂窝网: 第一跳
共享移动用户到BS无线电频谱 的两种技术 FDMA/TDMA结合: 将频谱划 分为频道，再将每个频道划 分为时隙 CDMA: 码分多址
频段
时隙
无线网和移动网
30
蜂窝标准: 简要概述
2G系统:语音信道
无线网和移动网 28
蜂窝网络体系结构的组件
移动交换中心MSC
将cells与广域网相连 管理呼叫建立(详情见后!) 处理移动 (详情见后!)
发射区cell
覆盖地理区域 基站 (BS)类比
802.11 AP
移动用户通过BS与
移动用户 交换中心
网络相连
空中接口: 在移动用
移动用户 交换中心
AP 2
第六章-多址接入技术PPT课件
Tb di (t)
扩频调制 y(t)
（乘法器）
扩频解调 （乘法器）
di (t)
TC
Ci (移t) 动通信教学中心
2021
TC
Ci (t)
数字信号扩频原理
符号
d i（t）
码片
+1 -1
+1
C i（t）
扩频
-1
y i（t）
+1 -1
y r（t）
+1
-1
C i（t）
+1 -1
d r（t）
解扩频
+1 -1
第6章 多址接入技术
现代移动通信BSSFra bibliotekMSUm
OMC-R 操作维护中心
BTS
MS
BTS基BT站收S 基发信站机 基收站发信机 收发信机
BSC 基站 控制器
A接口
MSC 移动交换中心
MS
Abis
移动通信教学中心
2021
多址接入技术
所谓多址技术就是使多个用户接入并共享同一个 无线通信信道, 以提高频谱利用率的技术。即把同 一个无线信道按照时间、频率等进行分割, 使不同 的用户都能够在不同的分割段中使用这一信道, 而 又不会明显地感觉到他人的存在, 就好像自己在专 用这一信道一样。 占用不同的分割段就像是拥有了 不同的地址, 使用同一信道的多个用户就拥有了多 个不同的地址。这就是多址技术, 亦称多址接入技 术。
与FDMA划分频带和TDMA划分时隙不同, CDMA既不 划分频带又不划分时隙, 而是让每一个用户使用系统所能 提供的全部频谱, 因而CDMA采用扩频技术能够使多个用 户在同一时间、同一载频以不同码序列来实现多路通信。 CDMA示意图如图所示。
无线与移动网络
network infrastructure
第六章: 无线和移动网络
6-8
无线网络的元素
自组织模式 没有基站 节点能够传输到链 路范围内的其他节点 节点自己组织成为 一个网络：在它们 之间路由
第六章: 无线和移动网络
6-9
第 6 章 大 纲：
6.1 概述 6.2 无线链路和网络的特征
CDMA
6.3 IEEE 802.11 无线LANs (“wi-fi”) 6.4 蜂窝因特网接入
体系结构\标准(e.g., GSM)
无线特性
6.5 6.6 6.7 6.8
原理: 编址和路由到移动用户 移动IP 蜂窝网络中管理移动性 移动性对高层协议的影响
移动性
第六章: 无线和移动网络
6-10
6.2 无线链路和网络的特征
与有线网络不同的是 : 衰减的信号强度:无线电信号在穿过物体传播时会衰 减（路径损耗） 来自其他源的干扰: 标准化的无线网络频率（如 2.4GHz)是与其他设备共享的（如电话）或者受其他 设备干扰（如马达） 多路径传播: 电磁波受物体和地面反射，导致到达目 的地的时间有些不一样 无线链路上的通信更加困难（即使是点对点链路）
space
信号衰减: B, A 能够彼此听到 B, C 能够彼此听到 A, C 不能听到它们在B的相 互干扰
第六章: 无线和移动网络 6-12
码分多址 (CDMA)
用于几种无线广播信道标准 (蜂窝, 卫星等) 唯一“编码”分配给每个用户;即代码集的划分 所有用户共享同样的频率, 但是每个有自己的“码片”序列（ 即编码）用来编码数据 码片序列：M位0,1二进制数，即一个比特时隙划分成M个 微时隙。 数学上的表示: 数据1表示为+1, 数据0表示为-1） M位0,1二进制数的码片序列以矢量形式表示，其中1:+1，0:-1 编码的信息 = (原始数据) X (码片序列) 解码: 编码信息和码片序列的内积 允许多个用户“共存”, 并且同时最小干扰地传输－线性叠加
移动通信wcdma
下行信道码的SF为：4~512
扩频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+P/N) C --- 信道容量(用传输速率度量) W --- 信号频带宽度 P --- 信号功率 N --- 白噪声功率 该公式表明：在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比P/N 是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比P/N(S/N)情况下 传输信息。 扩频信号 扩展频谱换取信噪比要求的降低。 低速信号
• •
WCDMA从整体技术上与CDMA区别并不是很大，都是码 分复用采用共享的策略为用户提供服务 扩频码：WCDMA采用OVSF码，CDMA采用Walsh码
•
• •
扰码：WCDMA采用GOLD码，CDMA采用PN长码
信道：WCDMA信道多而杂，每一个信道都完成一个特定 的功能；CDMA信道相对而言要简单一些，数量也少一些 移动台的行为：WCDMA分为4个状态，CDMA只有3个状 态，WCDMA比CDMA多一个空闲状态，可以达到快速移 动时减少切换的目的
• 分集技术相对投资低廉 • 可以克服小尺度衰落（由移动台附近物体的复杂反射 引起），可以采用双天线接收分集
WCDMA概述
• WCDMA全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出 来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日 本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。 W-CDMA的支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日 本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡 特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普 等厂商。 该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGEWCDMA(3G)的演进策略。这套系统能够架设在现有的 GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。预 计在GSM系统相当普及的亚洲，对这套新技术的接受度会 相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。
wcdma系统概述
wcdma系统概述主要内容：1、UMTS的基本理论。
简述无线通信的发展历史以及他们之间的变化。
2、UMTS基本结构的介绍。
从逻辑视图介绍UMTS的功能结构，GSM及GPRS向UMTS过渡的结构变化。
3、无线接口。
UMTS作为UTRAN网络并且是FDD方式下的空中接口特性，包括：a、WCMDA空中接口的基本原理b、UTRAN网络的总体介绍，协议模型、物理层、RLC层、MAC 层的基本功能以及所对应的信道、空中接口的通信过程、调制解调方案及AMR等。
4、基本通信过程。
移动台至核心网之间的通信过程。
一、UMTS Introduction目标：1、UMTS是什么？2、UMTS的标准由谁制定、这些标准的特点及不同标准的差异。
3、UMTS现状，各国license发布情况。
1、移动通信的基本发展过程第一代以模拟制式为代表的空中无线接口的应用主要有：NMT （北欧）、TACS（英国）、AMPS（北美）及R2000（铁路应用）等。
多种标准的存在使得彼此不兼容，不能互联互通。
第二代移动通信引入数字和调频技术，最典型的技术有：GSM （欧洲）、CDMA IS-95（北美）、D-AMPS（北美）、IS-136（北美）等。
在整个发展过程中，主要有三个分支，分别是欧洲、北美和日本的移动通信发展历程。
日本的分支由于比较独立，一般不在讨论之中。
作为欧洲第二代移动通信技术的典型代表是GSM，GSM在空中接口的主要特点：多址方式－—TDMA，采用8路时分复用的多址方式，每用户的接入是通过占用物理信道的时隙来区分。
从网络侧考虑，区分上下行链路的双工方式是FDD。
在每一个频率上使用8路时分复用，微观的占用时间片来区分多路用户的个人通信。
在通信过程中，每个用户得到的物理资源是时隙，在GSM中物理信道的定义为：物理信道（Phy channel）＝频率（Frequence）+时隙号（TS number）。
由于采用电路交换方式，每用户在通信过程中，将一直占用网络分配的物理信道直至通信结束。
第六章WCDMA移动通信系统
6.2 WCDMA 的协议
WCDMA系统的协议栈分为用户平面和控制平面 物理层、MAC子层和RLC子层为控制平面和用户平面
所共用； 网络层中处理信令的部分归类于控制平面，PDCP、
BMC和应用层的用户数据部分则归类于用户平面。
UTRAN接口通用协议模型
无线网络层
控制面 应用协议
用户面 数据流
PDCP提供：分组数据传输服务 RLC： 提供用户和控制数据的分段和重传服务，分为透明传输
TM、非确认传输UM、确认传输AM三类服务 MAC：逻辑信道到传输信道的映射，提供数据传输服务。主要
包括MAC-b, MAC-c, MAC-d三种实体 RRC提供：系统信息广播、寻呼控制、RRC连接控制等功能
（3）核心网络
(CS域）有MSC/VLR、GMSC、SSP等。 MSC/VLR：完成电路交换型业务的交换和信令控制，
包括移动性管理、呼叫接续接续及业务处理、短消息 控制等功能； GMSC：在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的 MSC，可以与MSC合设，也可分设； SSP：智能网中的业务交换点，负责业务触发，可以 和MSC/GMSC合设。
Iub接口 连接NodeB和RNC 开放的标准接口
Mobile Communication Theory
UTRAN CN UE
6.2 WCDMA 的协议
CN
Iu
UTRAN
Uu
UE
UMTS Terrestrial Radio Access Network Core Network User Equipment
WCDMA网络演进概述
R5版本将IP技术从核心网扩展到无线接入网，形成全IP的网络结 构，在R4基础上增加了IP多媒体子系统（IMS），同时在无线传 输中引入高速下行分组接入（HSDPA）技术。
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RNC
RNS
Iur
Iubis
Node B
cell
Node B
Um
RNC
ME
SIM-ME i/f or Cu
SIM USIM
Mobile Communication Theory UE
WCDMA R5网络结构
GSM /GPRS BSS
BTS
BSC
NodeB
PCU RNC
UTRAN (UMTS RAN)
Iu
RNS Iu
r
RNC
Iub
Iub
Node B Node B
在UTRAN系统中，无线网络层每个接口上都有用户面和控制面。
所有无线网络层的用户面数据和控制面数据都是传输网络层的用户 面。
控制面信令
RRC
Control Control Control Control
Uu接口协议结构
用户面消息
Uu接口边界
接入层和非接入层
Non-Access Stratum
Radio protocols (1)
Radio protocols (1)
Iu
proto cols
(2)
Iu
proto cols
(2)
Access Stratum
UE
UTRAN
CN
Radio
Iu
(Uu)
❖基于蜂窝网络结构特点，WCDMA无线通信协议栈可划分为接 入层(Access Stratum)和非接入层(Non-Access Stratum)。
媒体接入控制子层（MAC） 无线链路控制子层（RLC） 分组数据汇聚子层（PDCP） 广播/组播控制子层（BMC）
6.2 WCDMA 的协议
网络层 集中了OSI模型的网络层功能，同时兼顾传输层、 会话层、表示层和应用层的功能。 负责各种业务的呼叫信令的处理，以及话音、数据 等业务的控制和处理
CC/MM RRC RLC MAC L1
UE Uu口
RRC RLC MAC L1
RNS
Uu接口协议栈
CC /MM
CN
UTRAN控制面协议栈
UE
Node B
RNC
CN
CC
SM
MM/GMM
RRC
RLC
MAC
L1
Uu
NBAP
L1
Transport Layer
RRC RLC
MAC NBAP
…
Transport Layer
Iub接口 连接NodeB和RNC 开放的标准接口
Mobile Communication Theory
UTRAN CN UE
6.2 WCDMA 的协议
CN
Iu
UTRAN
Uu
UE
UMTS Terrestrial Radio Access Network Core Network User Equipment
RANAP
Transport Layer
CC SM MM/GMM RANAP
Transport Layer
Iub
Iu
UTRAN用户面协议栈
UE
Node B
RNC
CN
用户数据 PDCP RLC MAC L1
L1
FP
Transport Layer
（1）节点B（Node B）
Node B的主要功能是Uu接口物理层的处理，如扩 频、信道编码、速率匹配、交织、调制和解扩、信道 解码、解交织和解调，还包括基带信号和射频信号的 相互转换功能，无线资源管理部分控制算法的实现等。
（2）无线网络控制器（RNC）
无线网络控制器（RNC）主要完成连接建立和断开、 切换、宏分集合并和无线资源管理控制等功能，分为 如下3类：
（3）核心网络
(CS域）有MSC/VLR、GMSC、SSP等。 MSC/VLR：完成电路交换型业务的交换和信令控制，
包括移动性管理、呼叫接续接续及业务处理、短消息 控制等功能； GMSC：在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的 MSC，可以与MSC合设，也可分设； SSP：智能网中的业务交换点，负责业务触发，可以 和MSC/GMSC合设。
Control
PDCPPDCP
L3
无线承载
BMC
L2/PDCP L2/BMC
RLC RLC RLC RLC
RLC RLC RLC RLC
MAC 物理层
L2/RLC
逻辑信道
L2/MAC
传输信道
L1
Uu接口协议
BMC提供：在无线接口的用户平面提供广播多播的发送服务， 用于将来自于广播域的广播和多播业务适配到空中接口
传输网络用户面 传输网络层
传输网络控制面 ALCAP
传输网络用户面
信令承载
信令承载
数据承载
物理层
无线网络层控制面和用户面
控制面的作用
控制无线接入承载及UE和网络之 间的连接
透明传输非接入层消息
用户面的作用
传输通过接入网的用户数据
Iu RNS
RNC
Iub Node B
Iub Node B
CN
UTRAN主要功能有宏分集处理、移动性管理、系统的 接入控制、功率控制、信道编码控制、无线信道的加 密与解密、无线资源配置、无线信道的建立和释放等。
UTRAN由一个或几个无线网络子系统（Radio Network Subsystem，RNS）组成，RNS负责所属各小区的资源 管理。
UTRAN的构成
WCDMA网络演进概述
R5版本将IP技术从核心网扩展到无线接入网，形成全IP的网络结 构，在R4基础上增加了IP多媒体子系统（IMS），同时在无线传 输中引入高速下行分组接入（HSDPA）技术。
在R6网络中，网络架构变化不大，考虑更多的是增加了新的功能 或对已有功能的增强，引入多媒体广播和组播业务。 R6的高速 上行分组接入（HSUPA），理论峰值数据速率可达5.76Mbit/s；R6 的高速下行分组接入（HSDPA），理论峰值数据速率可达30Mbit/s。
6.1 WCDMA的网络结构 6.2 WCDMA 的协议 6.3 WCDMA的信道结构 6.4 WCDMA收发信机数据处理过程 6.5 WCDMA中的功率控制和切换
内容
6.1 WCDMA技术特点
WCDMA技术特点
宽带直扩码分多址（DS-CDMA）系统 5MHz带宽 3.84Mchip/s码片速率 可变的用户速率 频分双工（FDD）和时分双工（TDD） 支持异步基站 上下行链路采用基于导频符号或公共导频的相干检测
移动终端中通用用户识别模块（USIM）的功能也是从 GSM的用户识别模块（SIM）的功能延伸而来的。
WCDMA网络演进概述
WCDMA标准的演进简述如下：R99版本中WCDMA依然 采用GSM/GPRS核心网的结构，但是采用全新的空中接 口协议。
R4版本中完成了中国提出的TD-SCDMA标准化工作，同 时引入了软交换的概念，将电路域的控制与业务分离， 便于向全IP核心网结构过渡。主要变化是在核心网电 路域，而在无线接入网没有太多变化。
6.2 WCDMA 的协议
WCDMA系统的协议栈分为用户平面和控制平面 物理层、MAC子层和RLC子层为控制平面和用户平面
所共用； 网络层中处理信令的部分归类于控制平面，PDCP、
BMC和应用层的用户数据部分则归类于用户平面。
UTRAN接口通用协议模型
无线网络层
控制面 应用协议
用户面 数据流
（3）核心网络
(PS域）有SGSN、GGSN和CG等。 SGSN：完成分组型业务的交换功能和信令控制功能，
包括位置更新流程、PDP Context上下文激活、切换控 制、短消息控制和采用GTP隧道模式的数据包转发功 能； GGSN：移动分组网络与Internet间的网关设备，主要功 能包括GTP隧道的管理与激活、GTP隧道的封装与解封 装； CG: 计费网关，收集并合并话单。
系统接口
3GWCDMA系统与2GGSM网络相比CN部分的接口变化不大。UTRAN 部分主要有以下接口：
Cu 接口 USIM卡和ME之间的电气接口
Uu接口 无线接口 开放的标准接口
Iu接口 连接UTRAN和CN的接口，类似于GSM系统的A接口和Gb接口。 开放的标准接口。
Iur接口 连接RNC之间的接口 开放的标准接口。
每个RNS包括一个无线网络控制器（Radio Network Controller，RNC）、一个或几个Node B（即通常所称 的基站，GSM系统中对应的设备为BTS）。
Node B逻辑功能模块包括基带处理部件，射频收发放 大器、射频收发系统、基带部分和天线接口单元等部 件。
Node B受RNC控制，与RNC的接口为E1或STM-1。
WCDMA的主要参6数.1 WCDMA的主要参数
多址接入方式 双工方式 基站同步 码片速率 帧长 载波带宽 多速率 检测
多用户检测、智能天线 业务复用
DS-CDMA FDD/TDD 异步方式
3.84Mchip/s 10ms 5MHz 可变的扩频因子和多码 使用导频符号或公共导频进行相 干检测 标准支持，应用时可选
CN之间的信令连接。
6.2 WCDMA 的协议
WCDMA无线接入部分标准主要覆盖了OSI 模型的低三层，分别 是:物理层(L1)、数据链路层(L2)、网络层(L3)。
物理层由一系列上、下行物理信道组成，提供信息传输通道。
链路层可以细化为4个子层；对物理层的资源进行管理和控制， 并根据所配置 的参数通过ARQ等方式对上层提供不同服务质量 要求的服务。
PDCP提供：分组数据传输服务 RLC： 提供用户和控制数据的分段和重传服务，分为透明传输
TM、非确认传输UM、确认传输AM三类服务 MAC：逻辑信道到传输信道的映射，提供数据传输服务。主要