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WCDMA 高级培训课件
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WCDMA 高级培训课件
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。在空中接口,物理信道的分配是采用固定的分配方式。一个用户对应
一个时隙(TS),时隙用于传送话音时,话音的净比特速率(经过原编码后的速率)为
13kbit/s(FR)或 12.2kbit/s(EFR);传送数据时,单信道最大传输速率为 9.6kbit/s(限值),
由于受限于该速率,所以 GSM 的数据业务归为承载业务,主要是通过 GSM 网络承载数据到外
部网络。但是,如果在软件上升级,也可以支持到 14.4kbit/s 的数据速率。
随着数据业务的发展,为提高空中接口上的数据传送速率,在 GSM 基础上提出了 2.5 代
的 GPRS 技术。GPRS 提供的是一种数据服务,它不能独立于 GSM 存在,它的目的只是在 GSM
系统上提供高速有效地传递数据业务的服务。因此,GPRS 的无线部分不会发生变化,仍然
沿用 GSM 的无线接口,采用 TDMA 帧结构,但交换方式由电路交换转变为分组交换方式。在
2.5 代系统中,核心网交换域由电路交换域(CS Domain)和分组交换域(PS Domain)构成。
从数据速率和业务的角度来说,GPRS 可以提高空中接口中数据业务的速率,而对于话音速
率没有任何影响。如何在 GSM 系统数据速率受限的前提下提高空中接口的数据速率?可以有
两种方法:第一是改变信道编码方案,提高每用户的单信道数据净比特率。在 GSM 系统中,
空中接口上的每用户信息是按 20ms 分块,每信息块包含 456bits,传输速率为 22.8kbit/s。
456bits 的信息块内容大体可以分成二部分,即有用消息字段和保护字段。从 22.8kbps 角
度来说,要提高传输速率,也就是在 20ms 时间段,增加信息块的有用消息字段的长度,减
少保护字段的长度。这种机制即所谓的信道编码(channel coding)。这种方案的实现带来
的缺陷就是由于保护字段的减少,数据包在空中接口传递时,它的可靠性会有所下降,数据
包对无线接口的敏感性会加重,也就是对载干比(能量之比)的要求将会提高,基本要达到
14dB 以上,才能满足 CS4 的编码方案。对于 CS4 编码,数据速率为 20.4kbps,与 22.8kbps
比较,几乎没有保护。而数据业务比较关键的是块的差错率、块的丢失率,话音业务比较注
重的因素是时延。随着单信道数据速率的提高,对无线信道空中接口的载干比要求也会提高,
因此通过提高单信道数据传递速率的方法并不是最有效的。作为第二种方案,就是通过多时
隙分配来实行数据速率的提高,也就说通过改变无线资源的分配使每用户根据数据量的大小
动态分配占用多个时隙来完成分组数据块的传送。这种动态分配从两个角度来考虑,首先是
每用户空中接口的最大可占用时隙为 8 个 TS,其次是每时隙可支持的最大用户数为 8 个。
二种方案前者是通过提高单信道速率,后者是通过提高资源利用率的角度来实现数据传递速
率的提升。理论上,GPRS 网络能够提供的最大数据传递速率是采用 CS4 编码方式,8 时隙共
用的前提下得到的值为 160kbps。而实际上,当前的小区规划中定义的分组时隙取决于业务
量的大小,以最大 4 个 TS 为例,(1+3)个 TS 的配置方式是指 1 个时隙是静态分配给分组
时隙,3 个时隙作为混合方式的分配,完成分组或话音业务的传送。因此,目前最大的时隙
分配是 4 个 TS。从信道编码方式来考虑,目前使用较多的是 CS1 和 CS2 方案,CS1 多用于信
令,而 CS2 可以动态选择支持业务和信令。CS2 的速率理论值是 12.2kbps,考虑一定的阻塞
(5%),实际有效速率是 10kbps,而 CS1 只有 8kbps。因此,从网络侧考虑,最大的数据传
递速率只有 40kbps。从移动台来看,对于 GPRS 移动终端来说,移动台有所谓的多时隙能力
的指标值。多时隙能力是指移动台在上下行链路上同时能够获得的最大无线资源能力,即能
获得的最大时隙数。在规范中移动台按多时隙能力被分成 class1~class29 共 29 个级别,而
目前网络能支持的只有 class1~class13 共 13 个级别。对于一个 3+1 级别的移动台来说,
该移动台在下行方向上最大只能同时获得 3 个时隙,在上行方向上最大只能获得 1 个时隙。
目前 MOTO 各式包括测试手机最大的也就是 3+1 的移动台,通常使用的也就是 2+1 或其他
级别的手机。因此,数据速率还要取决于移动终端的级别,移动台只有在 class29 级别时,
才能真正实现 8+8 的时隙配置。所以,在实际过程中,手机真正能获得的数据传输速率在
下行方向上目前也只有 30kbps,这也是目前 GPRS 网络能够提供的有效速率,一般变化范围
在 20~40kbps 之间。这里所讲的速率是净比特速率,指的是业务数据包经过多重分装后,
在进入 RLC 的 MAP 层之前的速率,并不是指经过信道编码之后的速率。所以,在考虑数据速
率时,必须清楚所处的阶段,是原编码速率、经过信道编码的速率还是经过调制后的速率。
(课间提问:GPRS 系统在通信过程中,手机要不断对系统进行测量,那么又如何能够实
现 8+8 的时隙配置?也就说如果手机工作在 8+8 模式下,靠什么物理信道来完成测量和信
令的交互?)
在 GPRS 网络中,空中接口的传递速率,无论是 30kbps 还是 160kbps,都显得太低,这
样就存在了由 GSM 和 GPRS 网络继续向上过渡的系统要求,被称为 E-GSM 和 E-GPRS,其中,
E 代表的是 EDGE 技术。EDGE 技术是采用了空中接口上不同的无线处理方式,主要是调制方
案的改变。由于采用不同的调制方案,可以提高空中接口的信息传输速率,在原有基础上提
高 3 倍的数据速率的增长。因此,E-GSM 的数据速率可以达到 43.2kbps,E-GPRS 可以达
到 480kbps。EDGE 技术的缺点是由于无线接口调制方案的改变,需要改变所有 BTS 基站的硬
件和软件。EDGE 技术早在二年前,欧洲的 GSM 网络就已经投入商用。对于一个大型网络,
由于采用 EDGE 技术所需要的追加投资将非常巨大,这也就是我国目前没有引入这一技术的
主要原因。
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