WCDMA基础知识

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
R5
2001 2000
• GSM/GPRS核心网 • WCDMA FDD • • • • 电路域IP话音承载 电路域CS/MGW TD-SCDMA VoIP QoS是关键
background
时延
会话型业务类别


语音业务 实时会话要求端到端的时延很低且业务是对称或近似对称 使用AMR(自适应多速率)技术 12.2, 10.2, 7.95, 7.40(IS-41), 6.70(PDC), 5.90, 5.15 和 4.75kbps. AMR的比特率可由无线接入网根据空中接口的负荷和 话音连接的质量控制。 AMR可在网络容量，覆盖和话音质量之间根据运营商 的要求进行权衡交易 视频电话 时延要求与语音业务类似 对于CS连接：采用ITU-T Rec. H.324M 对于PS连接： 采用IETF SIP
MSS
B
IMT A’ 2000
MSS
1885 1890 1895
1910
1990 MHz
2165 MHz Broadcast auxiliary Reserve MSS
USA
PCS
A D B EF C A D B EF C
MSS
1850
1900
1950
2000
2050
2100
2150
2200
2250
2200
2250
ITU
1885 MHz
IMT 2000
GSM 1800 DECT
1805 MHz
cellular(1)
MSS 2025 MHz
IMT 2000
2110 MHz
MSS
2170 MHz
Europe
UMTS
cellular(2)
MSS 1980 MHz
2025MHz
UMTS
MSS
1880 MHz
WCDMA标准规划清晰，制定严谨 WCDMA支持HSDPA技术，顺应未来高速无线数据业务的需求 WCDMA将分阶段引入IP，目标是实现全网的IP化，标准比较完善 WCDMA 2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容




继承2G（GSM和GPRS） 所有的业务和功能 核心网分CS电路域和PS分 组域 接入网引入WCDMA UTRAN 核心网和接入网之间的Iu 接口基于ATM
-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。
Power
时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不 同的用户。如GSM、DAMPS。
TDMA
Power
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。
CDMA
Power
双工方式

TDD方式


TDD(时分双工；如TD-SCDMA)
可用于任何频段
适合于小区/微微小区组网 适合于上下行非对称及对称业务



继承WCDMA R99所有的业务 和功能 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 电路域引入分组话音，支持多 种传输技术：TDM，ATM，IP


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
码片速率 （Mcps）
传输带宽 （MHz） 帧长 同步方式 双工方式
3.84
5 10ms 异步/同步 FDD
N×1.2288
1.25 20ms 同步 FDD
1.28
1.6 10ms(2个5ms子帧） 同步 TDD
3G频谱分配
1850 1900 1950 2000
2010 MHz
2050
2100
2150
3G标准化组织
3G技术体制

WCDMA由标准化组织3GPP所制定 cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，目 前其标准化工作由3GPP2来完成 TD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出，目前已 经融合到3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中


WCDMA协议版本的演进
FDD（频分双工；如WCDMA和 CDMA2000） D DDDDDD DUDDDDDD

FDD方式

需要成对频段
适合于大区制全国性组网
适合于上下行对称业务；
U

其他……
无线传播特性(多径效应)
发射信号
强 度
接收信号
0
时间
无线传播特性(信号衰落)
接收功率(dBm)
-20
快衰落 慢衰落
-40
• DO:高速数据业务 • DV:高速数据业务＋话音业务 • 307.2kbps • 话音容量加倍 • 115.2kbps • 8码道捆绑 • QCELP话音编码 • 9.6kbps
cdma20001x
cdma2000 1xEV-DO/DV
IS-95B
cdma2000-3x
规范完成 时间点
IS-95A
中国3G频谱分配（2002年11月）
1850 1900 1950 2000 MSS 2025 MHz 2010 MHz 1980 MHz
FDD
2050
2100
2150
2200 MSS
2250
ITU
1885 MHz
IMT 2000
IMT 2000
2110 MHz
2170 MHz
1920 MHz 1880 MHz
WCDMA无线原理与关键技术

了解3G的发展情况 了解WCDMA无线原理 了解WCDMA关键技术


3G概述
WCDMA无线原理 WCDMA关键技术
3G发展概述

第三代移动通信的提出 IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提 出，考虑到该系统将于2000年左右进入商用市场，工作的 频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故于1996 年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000） 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，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网 络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行 任何种类通信的通信系统
R99
R4
R5 功能冻结点
2000
• GSM/GPRS核心网 • WCDMA FDD
2001
•Fra Baidu bibliotek• • •
电路域IP话音承载 电路域CS/MGW TD-SCDMA VoIP QoS是关键
2002
• IP实时多媒体 • 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
WCDMA R8，也就是WCDMA LTE 空口的接入技术由原来的CDMA改为OFDM 上/下行速率达到50Mbps/100Mbps，而带宽是20MHz减少 回路时延,提高Qos.
•
R8网络的主要特性
– – –
3G的业务应用
误码
conversational
不同业务QOS要求
streaming
interactive
WCDMA基本组成
CN Iu Iu
SRNS
RNC Iub NodeB Iur
DRNS RNC Iub NodeB
Iub
Iub
NodeB
NodeB
Uu
UE
WCDMA网络结构
PSTN
PSTN
GMSC
C
AUC
H Gc
Gi
GGSN
PDN
other PLMN
HLR
D G VLR VLR E F Gs Iu-CS Iu-CS Iu-PS
cellular(2) CDMA
1865
China
GSM 1800
FDD TDD WLL WLL
1920 1945
CDMA
FDD WLL
1960 1980
1885
1895
1918
2170 MHz
Japan
1865 1870
C PHS
IMT A 2000
1930 1945 1965 1970 1975
1995
1998
2000
2002
TD-SCDMA发展历程
三种主流标准的比较
WCDMA 接收机结构 闭环功控频率 （Hz） 越区切换 解调方式 RAKE 1500 软，硬切换 相干解调 CDMA2000 RAKE 800 软，硬切换 相干解调 TD-SCDMA RAKE 200 接力切换 相干解调
China
TDD
MSS MSS TDD
FDD
MSS
2170 MHz
1850
1900
1950
2000
2050
2100
2150
2200
2250
中国3G频谱分配（2002年11月）

IMT2000、欧洲的频率划分和中国一致 北美的频率划分与中国的核心频段冲突 第三代公众移动通信系统的工作频段为： （一）主要工作频段： 频分双工（FDD）方式：1920－1980MHz／2110－2170MHz； 时分双工（TDD）方式：1880－1920MHz / 2010－2025MHz。 （二）补充工作频率： 频分双工（FDD）方式：1755－1785MHz／1850－1880MHz； 时分双工（TDD）方式：2300－2400MHz，与无线电定位业务共用， 均为主要业务，共用标准另行制定。 （三）卫星移动通信系统工作频段： 1980－2010MHz／2170－2200MHz。
Gn Gr Gp
EIR
Gf
MSC
A
MSC
SGSN
Gb Iu-PS
BSS
RNS
RNS
BSS
BSC
Abis
RNC
Iub
Iur
RNC
Iub
BSC
Abis
BTS
BTS
Node B
Node B
Node B
Node B
BTS
BTS
课程内容
概述 WCDMA无线原理 WCDMA关键技术
多址接入
FDMA
频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同 的用户。如TACS、AMPS。




继承2G（GSM和 GPRS）所有的业务和 功能 核心网分CS电路域和 PS分组域 接入网引入WCDMA UTRAN 核心网和接入网之间的 Iu接口基于ATM



继承WCDMA R99所有的 业务和功能 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 电路域引入分组话音，支 持多种传输技术：TDM， ATM，IP
2002
• IP实时多媒体 • HSDPA（ High Speed Downlink Packet Access ）
WCDMA R6和后期网络特点
•
R6网络的主要特性
– –
引入MBMS业务 上行采用HSUPA，速率提高到5.76Mbps
•
R7网络的主要特性
–
–
采用HSPA＋，在上下行引入高阶调制，MIMO 下行速率提到到28Mbps，上行速率提高到11Mbps
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
后台式业务类别

不需立即采取行动 E-mail 的传递 SMS 数据库的下载 ...
IMT-2000 的目标
全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖 高效的频谱效率（CDMA） 高服务质量、高保密性能 易于2G系统演进过渡 提供多媒体业务 车速环境：144kbps 步行环境：384kbps 室内环境：2048kbps

WCDMA协议版本的演进
WCDMA标准规划清晰，制定严谨 WCDMA支持HSDPA技术，顺应未来高速无线数据业务的需求 WCDMA将分阶段引入IP，目标是实现全网的IP化，标准比较 完善 WCDMA 2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容 R96 HSCSD（ High Speed Circuit Switched Data ） R97 GPRS（ General Packet Radio Service ） R98 EDGE（ Enhanced Data Rate for GSM Evolution ）