课程目标课程目标课程目标课程目标l了解了解WCDMA技术的基本原理技术的基本原理l了解了解CDMA技术的优点技术的优点l了解了解WCDMA系统采用的关键技术系统采用的关键技术l了解了解WCDMA协议版本的演进情况协议版本的演进情况学习完本课程，您将能够：学习完本课程，您将能够：课程内容课程内容课程内容课程内容Training.huawei.com第一章第一章 3G发展概述发展概述第二章第二章 多址技术和双工技术多址技术和双工技术第三章第三章 WCDMA基本原理基本原理3G3G发展与演进介绍发展与演进介绍发展与演进介绍发展与演进介绍l l3G3G发展概述发展概述发展概述发展概述l l3G3G频谱分配频谱分配频谱分配频谱分配l lWCDMAWCDMA协议版本演进协议版本演进协议版本演进协议版本演进不同业务，不同技术不同业务，不同技术AMPSTACSNMT其它第一代 80年代模拟模拟技术GSMGSMCDMA CDMA IS95IS95TDMATDMAIS-136IS-136PDCPDC第二代 90年代数字需求驱动需求驱动数数字字技技术术语音业务第三代 IMT-2000UMTSUMTSWCDMAWCDMAcdmacdma20002000需求驱动需求驱动宽带带业务TD-TD-SCDMASCDMA3G为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案l第三代移动通信的提出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，1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）原计划该系统于 2000年年左右商用工作的频段在 2000MHz最高业务速率为 2000Kbps3G3G发展概述发展概述发展概述发展概述l日益增长的无线业务需求：许多系统如D-AMPS，GSM，PDC，PHS已经超出容量l希望在无线网络中引入高速数据和多媒体业务l基本十年一代的移动通讯发展速度3G3G的驱动力的驱动力的驱动力的驱动力CATT3GPP3GPP2UWCCDECTOHG3G.IPIMT-2000 RecommendationsIMT-TC (UTRA-TDDLCR)IMT-DSIMT-TC (UTRA-TDDHCR)IMT-MCIMT-SCAll-IPIMT-FCOHG = operators Harmonization GroupUWCC = Universal Wireless Communications ConsortiumCATTChina Academy of Telecommunications TechnologyDECT=Digital Enhanced Cordless Telephone SatellitesSRAN标准化组织标准化组织标准化组织标准化组织3G3G技术体制技术体制技术体制技术体制lWCDMA由标准化组织3GPP所制定lcdma2000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lTD-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WCDMAWCDMA标准发展标准发展标准发展标准发展WCDMA标准规划清晰，制定严谨标准规划清晰，制定严谨l WCDMA支持HSDPA技术，顺应未来高速无线数据业务的需求l WCDMA将分阶段引入IP，目标是实现全网的IP化，标准比较完善l WCDMA 2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容3GPP Rel993GPP Rel4 3GPP Rel5 功能冻结功能冻结时间点时间点2000/032001/032002/03GSM/GPRS核心网WCDMA RTT电路域IP话音承载电路域CS/MGWTD-SCDMAVoIP QoS是关键IP实时多媒体HSDPAcdma2000cdma2000标准发展标准发展标准发展标准发展cdma2000标准发展标准发展l cdma2000在核心网标准和技术方面相对滞后l EVDO和EVDV之争久拖不决IS-95A规范完成规范完成时间点时间点199519982000QCELP话音编码9.6kbps115.2kbps 8码道捆绑307.2kbps话音容量加倍cdma20001xEV-DO/DV 2002DO:高速数据业务DV:高速数据业务话音业务IS-95Bcdma20001x cdma2000-3x ?TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程发展历程发展历程3G3G发展与演进介绍发展与演进介绍发展与演进介绍发展与演进介绍l l3G3G发展概述发展概述发展概述发展概述l l3G3G频谱分配频谱分配频谱分配频谱分配l lWCDMAWCDMA协议版本演进协议版本演进协议版本演进协议版本演进185019001950200020502100215022002250ReserveUMTSGSM 1800DECTMSSMSSIMT 2000PHSMSSIMT 2000IMT 2000MSSIMT 2000IMT 2000IMT 2000MSSUMTSMSSA D B EFABCMSSMSSMSSGSM 1800, PCSFEBBCITU IdentificationsEuropeChina*Japan,Korea (w/o PHS)Americas*1700175018009501000800850900IMT 2000IMT 20002500255026002650 2700IMT 2000UMTSGSMCellularPDCCellularMSSGSMIMT-2000IMT 2000IMT 2000UPCSPCS*DIMT 20003 3GG频谱分配频谱分配频谱分配频谱分配中国中国中国中国3 3GG频谱分配（频谱分配（频谱分配（频谱分配（20022002年年年年1111月）月）月）月）185019001950200020502100215022002250ITU1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHz1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 20002170 MHzIMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSChinaMSSMSSMSSFDDFDD1920 MHzTDDTDD中国中国中国中国3 3GG频谱分配（频谱分配（频谱分配（频谱分配（20022002年年年年1111月）月）月）月）lIMT2000、欧洲的频率划分和中国一致l北美的频率划分与中国的核心频段冲突l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：19201980MHz21102170MHz时分双工（TDD）方式：18801920MHz、20102025MHz （二）补充工作频率： 频分双工（FDD）方式：17551785MHz18501880MHz 时分双工（TDD）方式：23002400MHz，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：19802010MHz21702200MHz 3G3G发展与演进介绍发展与演进介绍发展与演进介绍发展与演进介绍l l3G3G发展概述发展概述发展概述发展概述l l3G3G频谱分配频谱分配频谱分配频谱分配l lWCDMAWCDMA协议版本演进协议版本演进协议版本演进协议版本演进WCDMAWCDMA协议版本的演进协议版本的演进协议版本的演进协议版本的演进R99l继承2G（GSM和GPRS）所有的业务和功能l核心网分CS电路域和PS分组域l接 入 网 引 入 WCDMA UTRANl核心网和接入网之间的Iu接口基于ATMR4l继承WCDMA R99所有的业务和功能l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l电路域引入分组话音，支持多种传输技术：TDM，ATM，IPR5l继承WCDMA R4所有的业务和功能l核心网增加IM（IP多媒体域）lRAN向IP方向发展l增强的IP QoS能力，支持端到端的IP多媒体业务200020012002规范完成时间WCDMA R99网络结构网络结构GSM /GPRS BSSBTSBSCNodeBRNCPCUUMTS UTRAN SS7SCPSMSSCEPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMSCHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS骨干网/Other PLMNWCDMA R4网络结构网络结构GSM /GPRS BSSBTSBSCNodeBRNCPCUUMTS UTRAN SS7SCPSMSSCEPSTNISDNInternet,IntranetHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS骨干网Other PLMNMGWMGWMGWMGWVMSC ServerGMSC ServerIP/ATM BackboneGSM /GPRS BSSBTSBSCNodeBRNCPCUUTRAN SS7SCPSMSSCEPSTN/PLMNInternet,IntranetHLR/AUC/HSSSGSNCGBGGGSNGPRSbackboneMGWMGWMGWMGWVMSC ServerGMSC ServerIP/ATM BackboneCS domainPS domainIu-CSIu-PSIP backboneMRFPMRFPIMS domainMGWMGWP-CSCFS-CSCFMGCFMRFCWCDMA R5WCDMA R5网络结构网络结构网络结构网络结构课程内容课程内容课程内容课程内容Training.huawei.com第一章第一章 3G发展概述发展概述第二章第二章 多址技术和双工技术多址技术和双工技术第三章第三章 WCDMA基本原理基本原理l频分双工（频分双工（FDD）：）：以不同频率区分上行和下行以不同频率区分上行和下行WCDMA、cdma2000使用FDD优点：实现简单缺点：在上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低l时分双工（时分双工（TDD）：）：以不同时隙区分上行和下行以不同时隙区分上行和下行TD-SCDMA使用TDD优点：在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱利用效率高缺点：实现较复杂，需要GPS同步和和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难双工技术：区分用户的上行双工技术：区分用户的上行双工技术：区分用户的上行双工技术：区分用户的上行/ /下行信号下行信号下行信号下行信号频率时间TDMA时间频率FDMA频率时间码字CDMA传统多址技术传统多址技术码分多址技术码分多址技术（直接扩频方式）（直接扩频方式）多址技术：区分不同用户多址技术：区分不同用户多址技术：区分不同用户多址技术：区分不同用户多址技术比较多址技术比较多址技术比较多址技术比较 FDMATDMACDMAl容量容量 1461020l载干比载干比(C/I)18dB 9dB -8 -6dB l实现难度实现难度 易易 中中 难难码分多址（码分多址（码分多址（码分多址（CDMACDMA）的技术特点的技术特点的技术特点的技术特点l优点优点抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高保密性强：扩频后的信号近似白噪声CDMA系统的用户容量是软容量，具备一定的话务自适应能力（小区呼吸）l缺点缺点占用带宽较大CDMA系统是自干扰系统系统内用户互相干扰技术实现难度大：功率控制技术、负载控制技术等课程内容课程内容课程内容课程内容Training.huawei.com第一章第一章 3G发展概述发展概述第二章第二章 多址技术和双工技术多址技术和双工技术第三章第三章 WCDMA基本原理基本原理WCDMAWCDMA通信模型通信模型通信模型通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道常用术语常用术语常用术语常用术语 l比特（比特（Bit），符号），符号(Symbol) ，码片，码片 (Chip)经过信源编码的含有信息的数据称为“比特”经过信道编码和交织后的数据称为“符号”经过最终扩频得到的数据称为“码片”WCDMA的扩频速率：3.84Mcpsl处理增益处理增益最终扩频速率和比特速率的比在WCDMA系统中，根据提供业务的不同，处理增益是可变的WCDMAWCDMA通信模型通信模型通信模型通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道lWCDMA系统采用系统采用AMR（Adaptive Multi-Rate）语音编码）语音编码编码共有8种，速率从12.2Kbps4.75Kbps多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率，从而容纳更多用户（小区呼吸）WCDMAWCDMA的信源编码的信源编码的信源编码的信源编码信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道WCDMAWCDMA通信模型通信模型通信模型通信模型l信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号干扰的情况下恢复信号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25l编码类型编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行级联卷积码（PCCC）构成，加6个尾比特WCDMAWCDMA的信道编码的信道编码的信道编码的信道编码l交交织织的的作作用用：打打乱乱符符号号间间的的相相关关性性，减减小小信信道道快快衰衰落落和和干扰带来的影响干扰带来的影响交织交织交织交织1 2 3 4 5 6 7 8 . . 452 453 454 816.456210.450614.45419.449412.452715.455311.451513.453.B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7A4,B0 A5,B1 A6,B2 A7,B3 B4,C0 B5,C1 B6,C2 B7,C3一次交织：一次交织：二次交织：二次交织：信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道WCDMAWCDMA通信模型通信模型通信模型通信模型相关性相关性相关性相关性(a)(b)相关（相关性100 ）不相关（0相关） +1-1+1-1+1-1+1扩频原理扩频原理扩频原理扩频原理 _UE1: 1 1 个 _UE2: 1 1 个c1:1 1 1 1 1 1 1 1 c2:1 1 1 1 1 1 1 1 UE1c1：1 1 1 1 1 1 1 1 UE2c2：1 1 1 1 1 1 1 1 UE1c1 UE2c2： 0 2 0 2 0 2 0 2 解扩原理解扩原理解扩原理解扩原理UE1c1 UE2c2： 0 2 0 2 0 2 0 2 UE1使用使用c1解扩：解扩：c11 1 1 1 1 1 1 1 解扩结果：解扩结果： 0 2 0 2 0 2 0 2积分判决：积分判决：4（表示（表示1） 4（表示（表示1）UE2使用使用c2解扩：解扩：c21 1 1 1 1 1 1 1 解扩结果：解扩结果： 0 2 0 2 0 2 0 2积分判决：积分判决：4（表示（表示1） 4（表示（表示1）信号信号 突发干扰突发干扰白噪声白噪声fS（f）扩频前的信号频谱扩频前的信号频谱信号信号f0解扩前的信号频谱解扩前的信号频谱信号信号噪声噪声S（f）f0ff0解扩后的信号频谱解扩后的信号频谱信号信号噪声噪声S（f）f扩频后的信号频谱扩频后的信号频谱信号信号f0S（f）f扩频技术抗干扰原理扩频技术抗干扰原理扩频技术抗干扰原理扩频技术抗干扰原理WCDMAWCDMA使用的扩频码：使用的扩频码：使用的扩频码：使用的扩频码：OVSFOVSF（WalshWalsh）OVSF码的互相关为零，相互完全正交码的互相关为零，相互完全正交信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道WCDMAWCDMA通信模型通信模型通信模型通信模型加扰的作用加扰的作用加扰的作用加扰的作用l下行：区分小区（扇区载频）下行：区分小区（扇区载频）不同小区配置不同的下行“扰码”以OVSF码区分小区内不同用户l上行：区分用户上行：区分用户不同用户配置不同的上行“扰码”以OVSF用来区分该用户的不同业务WCDMAWCDMA使用的扰码：使用的扰码：使用的扰码：使用的扰码： Gold Gold码码码码lGold码码：由m序列（cdma2000采用）的不同相位异或而成优点：不需要GPS同步，系统灵活性、安全性高基站可以工作在异步模式室内覆盖容易实现缺点：码间干扰比m序列大信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道WCDMAWCDMA通信模型通信模型通信模型通信模型调制的作用调制的作用调制的作用调制的作用l把需要传递的信息送上射频信道把需要传递的信息送上射频信道l不不同同的的调调制制方方式式可可以以极极大大地地影影响响空空中中接接口口提提供供数数据据业业务务的能力的能力2PSK（BPSK） ：定义2个相位，每个相位需要1个比特表示00 18014PSK（QPSK） ：定义4个相位，每个相位需要2个比特表示 000900118010 270118PSK（EDGE采用）：定义8个相位，每个相位由3个比特表示 0000 45 001 90010135011180100225101270110315111WCDMAWCDMA R99R99、R4R4调制方式：调制方式：调制方式：调制方式：QPSKQPSKQPSKQPSK：Quaternary Phase Shift KeyingQuaternary Phase Shift Keying3(1,1)2(1,0)1(0,1)0(0,0)Symbol parameter lModulating bitsHSDPAHSDPA（R5R5）调制方式：）调制方式：）调制方式：）调制方式：16QAM16QAM16QAM16QAM：16 16 QuadratureQuadrature Amplitude Modulation Amplitude Modulation信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道WCDMAWCDMA通信模型通信模型通信模型通信模型无线传播环境：多径环境无线传播环境：多径环境无线传播环境：多径环境无线传播环境：多径环境时间接收信号强度发射信号衰落衰落衰落衰落发射数据发射数据接收数据接收数据无线通信的大敌：衰落无线通信的大敌：衰落无线通信的大敌：衰落无线通信的大敌：衰落距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落l空间选择性衰落空间选择性衰落在不同地点（空间）衰落特性不一样一般是由于物体反射形成l时间选择性衰落时间选择性衰落在不同时间衰落特性不一样主要是快速移动用户引起的多普勒频移造成l频率选择性衰落频率选择性衰落在不同频率衰落特性不一样主要由宽带信号的时间色散引起快衰落的类型快衰落的类型快衰落的类型快衰落的类型l空间选择性衰落空间选择性衰落空间分集：分集天线水平距离大于10倍波长极化分集：两接收天线极化方向正交发射分集：克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的阴影区引起）克服快衰落的手段分集技术克服快衰落的手段分集技术克服快衰落的手段分集技术克服快衰落的手段分集技术l开环发射分集开环发射分集基于时空块编码的发射天线分集（STTD）SCH上的时间切换传输分集（TSTD）l闭环发射分集：闭环发射分集：FBIl发射分集可以提高下行覆盖，使发射分集可以提高下行覆盖，使WCDMA基站覆盖基站覆盖与与GSM 900相当相当WCDMAWCDMA的发射分集的发射分集的发射分集的发射分集l时间选择性衰落时间选择性衰落时间分集信道交织l频率选择性衰落频率选择性衰落频率分集跳频、扩频RAKE接收机克服快衰落的手段分集技术克服快衰落的手段分集技术克服快衰落的手段分集技术克服快衰落的手段分集技术RakeRake接收机接收机接收机接收机特色技术快速功率控制特色技术快速功率控制特色技术快速功率控制特色技术快速功率控制UE moveTarget BSSource BStimeData UE received/ sent特色技术软切换特色技术软切换特色技术软切换特色技术软切换l软切换特点软切换特点CDMA系统所特有，只能发生在同频小区间先建立目标小区的链路，后中断源小区的链路可以避免通话的“缝隙”UE moveTarget BSSource BStimeData UE received/ sentN o “GAP” of communication特色技术软切换特色技术软切换特色技术软切换特色技术软切换研究中的技术：智能天线研究中的技术：智能天线研究中的技术：智能天线研究中的技术：智能天线全向小区三扇区小区智能天线小区智能天线的小区配置智能天线的小区配置智能天线的小区配置智能天线的小区配置l多用户检测（MUD）称为联合检测和干扰对消，降低了多址干扰，从而提高系统的容量l多用户检测可以有效缓解远近效应问题研究中的技术：多用户检测技术研究中的技术：多用户检测技术研究中的技术：多用户检测技术研究中的技术：多用户检测技术课程总结课程总结课程总结课程总结l本课程主要是对WCDMA系统进行一个概要的介绍3G的工作频段WCDMA R99、R4、R5版本的特点CDMA技术的特点WCDMA系统通信模型WCDMA使用的语音编码、信道编码WCDMA使用的扩频码和扰码及其作用WCDMA采用的调制方式WCDMA系统采用的分集技术