GPRS到WCDMA的发展及技术应用教材课件1.ppt

1、1v内容GSM主要技术及无线接口GPRS无线接口和关键技术WCDMA的无线接口和关键技术 2v重点 GSM数字信号的处理过程及无线接口的信道配置，时隙帧结构GPRS的概念、网络结构、空中接口、用户数据的传输WCDMA的无线接口技术 v难点 GSM中数字信号的处理过程GSM的无线接口GPRS的无线接口WCDMA的无线接口、信道结构 3v目的和要求 掌握GSM各类关键技术及无线接口中信道配置、时隙帧结构理解GSM系统对信号的基本处理过程掌握GPRS网络结构、无线接口及关键技术理解WCDMA的演进及关键技术 44.1 vGSM系统组成及网络结构vGSM数字信号的处理vGSM中的频率利用v无线接口vS

2、IM及安全技术5vGSM数字移动通信系统的优点频谱利用率更高，进一步提高了系统容量提供了一种公共标准，便于全自动漫游提供新型非话业务，与ISDN兼容保密性好，安全性好 数字传输技术抗衰落性强，传输质量高，话音质量好 可降低成本费用，减小设备体积 6v频段：GSM900：下行：935960MHz 上行：890915MHz双工间隔：45MHz 频带宽度：25MHz v载频间隔：200KHz（频道间隔）v信道分配：每载频8时隙；全速信道8个7v通信方式：全双工（准双工）v信道总速率：270.8kbit/s v调制方式：GMSK v话音编码：RPE-LTP 输出速率：13kbit/s v数据速率：9.

3、6kbit/s（低速）v跳频速率：217跳/秒 v每时隙信道速率：33.8kbit/sv其他技术：FDMA/TDMA多址技术、跳频、间断传输、分集接收，交织信道编码，自适应均衡 84.1.1 GSM系vGSM系统(符合典型2G数字移动通信系统结构)网络子系统NSS（或交换子系统SS）vMSCvHLR、VLR、AUC、EIR基站子系统（BSS）vBSCvBTS操作维护子系统（OSS）vOMC移动台子系统（MS）9GSMvGSM话路网网络结构二级网络结构TMSC1、MSC三级网络结构TMSC1、TMSC2、MSC10v我国的GSM网络结构：二、三级混合网络结构二、三级混合网络结构的连接方案vTMS

4、C1：网状结构，各省一对vTMSC2：与对应的一对TMSC1相连vMSC：与对应的两个TMSC相连114.1.2 GSMvBS与MS的数字信号处理过程相似 区别：基站处理信号来自MSC的64kbit/s的PCM信号(8bit)MS处理的语音信号来自话筒vMS对语音信号的处理过程12vGSM的话音编码：RPE-LTP编码过程v预处理v线性预测v短时分析预测v长期预测v 规则激励编码13v信道编码方法：v信道编码后输出速率：456bit/20ms=22.8kbit/s 14vGSM中的交织（第一次交织）15v重排和交织16v二次交织17vGSM中的编码过程A/D分段RPE/LTP信道编码交织信息经

5、交织编码形成8帧，每帧114bit。将114bit分 成两段，填入普通突发 脉冲序列。18分级v由普通突发脉冲序列构成帧、复帧、超帧、超高帧的分级帧结构每个突发脉冲序列共156.25bit，占时577s，在一个时隙中发送8个时隙组成一个4.62ms的TDMA帧26个话音TDMA帧组成一个持续时间为120ms的复帧；在控制信道中51个帧组成一个复帧51个26帧的复帧（或26个51帧的复帧）构成一个超帧；2048个超帧组成一个超高帧，总计2715648个TDMA帧，占时3小时28分53.7秒1920v数字调制方式：ASK、FSK、PSKvGSM中的数字调制：GMSKMSK：f1、f2只差半个波形v

6、GMSK：MSK前加高斯低通滤波器4.数字21vGSM中使用的均衡方式 Viterbi均衡：最小均方误差准则GSM的普通突发脉冲序列NB中26bit的训练序列，收端已知，收端根据收到的解调序列比较，取差值最小作为信道模型输出给信道解码用于纠错224.1.3 GSMv频率复用：同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区域频道序号对应工作频率的计算vGSM系统中的频率复用方式典型的频率复用方式:43、33、26、13方式23v频率紧密复用需注意的问题跳频方式、功控、DTX等抗干扰措施跳频点数频率加载率网络优化24已知n为频道序号v GSM900 n：1124上行：fl(n)=890.2+(n-

7、1)*0.2MHz下行：fh(n)=935.2+(n-1)*0.2MHz =fl(n)+45MHz*实际工作中的“信道”往往指的是频道，请注意区分使用场合vDCS1800 n：512885上行：fl(n)=1710.2+(n-512)*0.2MHz下行：fh(n)=1805.2+(n-512)*0.2MHz =fl(n)+95MHz254.1.4vGSM中的接口类型及位置A接口：MSCBSCAbis接口：BSCBTSUm接口：BTSMSSm接口：MESIM、用户B：MSCVLRC：MSCHLRD：HLRVLRE：MSCMSCF：MSCEIRG：VLRVLR262.数字无v信道v逻辑信道的分类v

8、突发脉冲序列v逻辑信道到物理信道的映射vMS测试原理v移动用户接续过程中逻辑信道的应用27(v物理信道：物理的 实际存在的GSM中：一个载频上的一个时隙每个载频分为8个时隙-8个物理信道一个时隙中传送的信息格式-突发v逻辑信道：根据信息种类人为定义必须映射到物理信道才能实现信息传输类型：业务信道TCH：传送编码后的话音或用户数据 （可能被FACCH借用）控制信道CCH：传送信令或同步数据28v逻辑信道的配置 29vBCH：FCCH：用于校正MS工作频率SCH：传时间同步信息(含TDMA帧号、BSIC)BCCH：广播每个BTS的特定的通用信息vCCCH：(所有MS共用)PCH：用于寻呼MSRAC

9、H：用于寻呼响应或主呼接入，申请分配一个SDCCHAGCH：用于为MS分配一个SDCCHvDCCH：(给特定的MS)SDCCH：分配TCH前，呼叫建立过程中传系统信令，如：登记、鉴权SACCH：传连接信令，与TCH、SDCCH相关 如：RSSI报告，MS功率管理，时间调整FACCH：传比SACCH处理速率快得多的信息，与TCH相关，如：切换指令30(3)突发v突发脉冲序列-时隙共156.25bit，占时0.577msv类型普通突发脉冲序列NB频率校正突发脉冲序列FB同步突发脉冲序列SB接入突发脉冲序列AB空闲突发脉冲序列DB31Nv使用信道：BCCH、PCH、AGCH、SDCCH、TCHv格式

10、32Fv使用信道：FCCH(使MS获得频率上的同步)v格式33v使用信道：SCH，使MS获得时间同步v格式34v使用信道：RACHv格式35Dv使用：无信息需传输时，代替NB发送，以避免由于干扰和噪声影响而使MS误动作v不携带任何信息，不分配给任何MSv格式：与NB相同加密比特改为具有一定模型的混合比特36逻辑信道到物vC0载频TS0：51个时隙重复（构成51帧的复帧）FFCCH；SSCH；BBCCH；CCCCH（PCH、AGCH）37TS0：51个时隙重复（构成51帧的复帧）RRACH38TS1：102个时隙重复DnSDCCH；SnSACCHv上下行偏移3个时隙39TS2TS7：26个时隙重

11、复TTCH；AFACCHv上下行偏移3个时隙，使MS收发不需同时进行 40v基站中的其余载频C1Cn全部8个时隙(TS0TS7)用作TCH41MS测v空闲状态开机：小区选择扫描最强的BCH载频是否本系统？是：锁定 否：扫描次强BCH待机：小区重选监听BCH信道中6个最强载波表、PCH中是否有呼叫、是否需小区重选(进入新小区)42v呼叫接续状态 BTS发，MS收并测试本工作信道的RSSI MS在规定工作时隙发 MS在收发间隔测试周边BTS的BCH的RSSI MS在空闲帧读取周边BTS的SCH上的BSIC，以便在的测试中区分不同BTS 以MS占用TS2为例43v滑动复帧原因：在呼叫接续测试中，MS

12、须读取周边BTS的SCH上的BSIC，但根据映射关系，10个时隙仅有一个SCH，MS读取到BSIC的概率很小滑动复帧TCH：26帧一个周期BCH+CCCH：51帧一个周期使MS有更多机会读取到SCH上的BSIC4445v移动用户开机，初始化搜索最强的BCH锁定，在FCCH上获取频率同步在SCH上获得时间同步在BCCH上读取小区特定信息如：邻近小区载波表本小区载频，LAI系统国家码、网络码随后进入空闲状态46v移动用户登记（位置登记、鉴权）MS在RACH上要求接入，申请分配一个SDCCH系统在AGCH上分配一个SDCCH在SDCCH上完成登记在SACCH上发控制指令 随后进入空闲状态47vMS被

13、呼系统在PCH上发起呼叫MS在RACH上寻呼响应，申请接入系统在AGCH上分配SDCCHMS和系统在SDCCH上完成鉴权，在SACCH上发控制指令，在SDCCH上分配TCHMS转入TCH上通信48vMS主呼MS在RACH上主呼，申请接入系统在AGCH上分配SDCCHMS和系统在SDCCH上完成鉴权，在SACCH上发控制指令，在SDCCH上分配TCHMS转入TCH上通信494.1.5 SIvSIM（用户识别模块）功能v数据存储：IMSI、TMSI、鉴权键Ki、密钥Kc、密钥序号n、加密算法A3、A5、A8、PIN、PUK、PLMN号、LAI、BSIC、业务、个人信息v执行安全操作：鉴权、加密、I

14、MSI的保密、PIN操作50SIM结构v组成：CPU、RAM、ROM、EEPROM、串行通信单元v触点：51使用v插入SIM后MS才能正常通信v寿命物理：插拨约1万次芯片：写入约5万次vSIM防水、耐磨、防静电、接触可靠，但使用仍需注意：不人为浸水、硬物括擦不随意弯折不经常插拔拆前先关机保持清洁，清洁用纯酒精或橡皮擦拭正确进行PIN操作52PIN操作v操作：PIN连续输错3次，SIM被锁需输入PUK解锁PUK连续输错10次，SIM报废vPUK的提供普通用户：由运营商管理预付费用户：随卡53v安全操作安全措施v鉴权、加密、IMSI的保密、设备识别、PIN操作v三参数组随机数RAND符号响应SRE

15、S加密密钥Kc54鉴权SRESSRES不等：拒绝接入在HLR中进行SRESSRES55加密56用户识别码的保密v为防止IMSI被窃取，由VLR分配TMSI代替IMSI在空中传输，并不断更新vTMSI的更新57设备识别v在EIR中对接收到的IMEI比较白名单、灰名单、黑名单，确定是否允许接入vMS主呼接入时，同时发送三个号码：IMSI-鉴权；IMEI-设备识别；被叫号码-号码分析，接续选路PIN操作v正确输入操作584.2 GvGPRS概述vGPRS的结构v无线接口vGPRS功能及实现59vGPRS概念：在GSM Phase2+阶段引入的通用分组无线数据业务，核心网采用基于分组交换的IP传输技术

16、，传送不同速率的数据及信令。vGPRS是对GSM的升级，应用于GSM，不会替代GSM；是2.5G的过渡技术。604.2.1 GvGPRS产生的背景IP技术已成为发展方向移动数据市场的形成GSM向第三代移动通信系统的演进61GPRvGPRS主要特点分组交换、IP传输新的无线信道，分配方式灵活v多用户共享一个信道v一个用户享有多个信道GPRS局限性中高速数据速率vCS-1：9.05kbit/s CS-2：13.4kbit/s CS-3：15.6kbit/s CS-4：21.4kbit/sv实际速率根据预留的信道数确定v最高理论速率：21.48=171.2kbit/s不对GSM网络作较大的改动时：1

17、4.48=115.2kbit/s62接入快，与IP、X.25网互通多业务种类与GSM相同的安全措施基于数据流量、服务等级的QoS计费功能可浏览普通网页“永远在线”-逻辑连接终端需要有GPRS功能，但不需换SIM卡vA类：可同时使用vB类：同时接入，但不能同时使用vC类：需切换，或支持GPRS63v局限性可靠性较差小区总容量有限实际传输速率与理论值间存在较大差值v需一个载频的8个时隙同时提供给同一用户，且不能采用任何形式的纠错措施，并需对现有的GSM网络作较大的改动终端得不到保证调制方式有待改进传输时延大64vGPRS的发展(EGPRS)GPRS的发展的第二个阶段是EGPRS（增强型GPRS），

18、采用EDGE技术EDGE（改进数据率GSM服务）数据传输速率384kbit/sEGPRS支持GMSK、8PSK两种调制技术，支持每时隙最高速率可达473kbit/s65GPRv与GSM相同的编号：MSISDN、IMSI、IMEI、TMSI、LAI、CGI、v新编号路由寻址区标识RAI分组临时移动用户标识符P-TMSIPDP地址网络层服务接入点标识NSAPI临时逻辑链路标识TLLI隧道标识符TIDGSN地址和GSN号码66v路由寻址区标识RAI路由寻址区RA：一些小区的集合，比LA小 LARAcell用于选路、接续结构：RAI=LAI+RACv分组临时移动用户标识符P-TMSI类似于TMSI区分

19、：TMSI：00、01、10P-TMSI：1167vPDP地址用户网络层地址，用于在网络层识别用户可以有一个或多个PDP地址的分配v临时或永久分配v可以是IPV4、IPV6或X.121地址v传输时用PDP分组数据协议vPDP地址的激活、失效对应PDP报文激活、修改和清除68v网络层服务接入点标识NSAPI用于在一个路由区内标识MS和SGSN间的逻辑链路 -端点形式：标识PDP报文（和MS相关）v临时逻辑链路标识TLLI用于标识MS和SGSN间的逻辑链路 -链路形式：定义一个RA内，MS和SGSN间的对应关系即：只对MS和SGSN有效69v隧道标识符TID隧道技术：将不同的地点的两个同类型网络相

20、连，节点对信息内容不作任何处理用于在SGSN与GGSN间标识PDP报文结构：IMSI和NSAPI的组合 -唯一标识匿名接入时为AA-TID由TLLI和NSAPI组成，结构与TID相同 70vGSN地址每个GSN(包括SGSN、GGSN)一个IP地址，用于骨干网间通信IPV4或IPV6型内部地址：GGSN分配形成专用内网，公众互联网不能接入vGSN号码与GSM设备通信的需要No.7信令系统中的号码714.2.2 GPv基于GSM的GPRS网络结构72v组成（在GSM网络结构上的改造）新增节点v业务支持节点SGSN：鉴权、移动性管理、防火墙、位置登记、传输、计费v网关支持节点GGSN：转发、协议转

21、换、防火墙、地址分配、计费v分组控制单元PCU：信道管理、（对分组数据）接入控制 -设在BSC中73改造vBTS：对目前使用的CS-1、CS-2只需软件升级支持新的逻辑信道和编码方式vBSC：需增加PCU模块（分组数据处理）vHLR：软件升级，支持GPRS用户数据和路由信息 及与SGSN的Gr接口vOMC：增加对新网络单元管理功能v计费系统：软件升级，采用按数据流量等计费的方式v终端：采用支持GPRS的终端类型vMSC/VLR：需实现MSC与SGSN的Gs接口时（可选）对MSC做软件升级74v基于IP网络，提供GPRS内部和GPRS间的通信内网：专用IP网，确保网络安全和GPRS的性能v组成边

22、界网关BG：确保不同运营商间GPRS网络的通信能力域名系统DNS：提供逻辑域名和IP地址间的映射在GPRS中用于提供：逻辑接入点 GGSN的IP地址计费网关：收集来自SGSN和GGSN的计费信息，并将计费信息送往运营商的计费系统75764.2.3 GvGPRS中的接口GPRS中采用G接口分为：信令接口、信令和数据接口77v接口：Gb：SGSN与BSS(PCU)间Gn：GSN间（同一PLMN）Gp：不同PLMN的GSN间Gr：SGSN与HLR间Gd：SGSN与SMS间Gs：SGSN与MSC/VLR间Gf：SGSN与EIR间Gc：GGSN与HLR间Gi：GGSN与外部分组网间Ga：GGSN与CGF

23、间782.GPRSvGPRS的空中接口主要特征动态分配物理资源上下行不对称业务多用户共用一个信道一个用户享有多个信道多种编码方案vGPRS需完成的传统信令功能功率控制及测量时间提前量确定小区选择/重选信道编码79v空中接口的组成物理层媒体接入控制层MAC无线链路控制层RLC80v物理层结构和功能v物理射频子层载波频率特性、GSM无线信道结构、调制/解调、收发信机特性性能与要求v物理链路子层处理功能：FEC、成帧、无线块数据格式、阻塞控制ARQ控制功能：同步、信号质量判别、小区选择/重选、功率控制、监测评估链路质量另外：电池功率保持功能（DRX、功控）81vMAC/RLC层 MAC用于定义和分配

24、空中接口的GPRS逻辑信道 -共享MAC功能：数据和信令的复用、MS发起的接入(冲突、碰撞时)、MS终止信道接入、优先级处理RLC功能：LLC与MAC的接口、LLC-PDU的分割重组、后向纠错BEC82vLLC数据链路层的高层功能：在SNDCP的数据单元上形成LLC地址、帧字段 -形成LLC帧83v完成类似GSM中的逻辑信道功能部分功能可使用GSM信道，如鉴权、同步分组及相关功能使用GPRS分组信道v信道结构84v分组业务信道PTCH包括全速率PDTCH-F和半速率PDTCH-H分组业务信道用于传输分组数据，当提供点到多点业务时可分配给小区内一个MS或一组MS系统支持一个用户使用多个PDTCH

25、v分组控制信道PCCH包括PBCCH、PCCCH、PDCCHv分组广播控制信道PBCCH用于下行链路广播分组数据传输是可选的，用BCCH来指示存在与否，如果不存在，用BCCH为分组数据传输发送广播信息85v公共控制信道PCCCH没有分配PCCCH，分组交换信息通过CCCH传输；分配的PCCCH也可为电路交换业务传递信息分组寻呼信道PPCH：仅用于下行链路被叫用户寻呼，可指示分组数据业务，也用于电路交换业务分组随机接入信道PRACH：仅用于上行链路，用来请求分配一条或多条PDTCH，与RACH信道以相同方式工作分组允许接入信道PAGCH：仅用于下行链路，用于在用户分组数据传输前给MS分配PDTC

26、H。如已有分组在传输，需改变下行链路的资源分配，也可以通过PAGCH完成分组通知信道PNCH：仅用于下行链路，在GPRS阶段，用于在点到多点分组业务呼叫PTM-M初始化前通知相关的一组MS86v专用控制信道PDCCH分组随路控制信道PACCH为单向信道，PACCH/U用于上行链路，PACCH/D用于下行链路。PACCH用于在MS和基站间交换专用信令信息。包括功率控制和定时提前信息、资源分配和再分配消息等。即使一个MS分配了多个PDCCH，仅需一个PACCH上行链路分组定时提前控制信道PTCCH/U：用于发送随机接入突发序列，使MS可估计定时提前量下行链路分组定时提前控制信道PTCCH/D：用于

27、向多个MS发送定时提前量更新。一个PTCCH/D与多个PTCCH/U成对使用87GPRSv突发脉冲序列与GSM相同的类型和格式（包括保护间隔）NB、FB、SB、AB、DBv无线块结构v复帧结构88vGPRS中考虑分组业务的突发性单终端多信道能力多用户共享信道v逻辑信道映射到物理信道才能实现信息传输物理信道的共享通过无线块实现无线块是GPRS在空中接口传输用户数据和信令的物理信道基本单位一个无线块由4个突发构成89MAC头v上行链路状态标识USF()：指出下个上行链路无线块的所有者、内容及类型v临时块标识TFI：临时标识无线块所有者信息单元：用户数据或信令vRLC数据块RLC头：表示收端MSRL

28、C数据：几个逻辑链路控制层的数据单元(LLC、PDU)vRLC/MAC信令信息块校验序列BCSv用于差错检测（对MAC头和内容）在物理层与高层间切换时90v结构：12个无线块和4个空闲帧构成v消息类型利用无线块头判断除PRACH外均用NB传输区别不同的逻辑信道91信道v4种编码方案类型：CS-1、CS-2、CS-3、CS-4差别：附加冗余码元数目不同v不同的净数据传输能力v不同的检、纠错能力vCS-1：9.05kbit/sCS-2：13.4kbit/sCS-3：15.6kbit/sCS-4：21.4kbit/s92vCS-1适用信道：PACCH、PBCCH、PPCH、PAGCH、PNCHvCS

29、-2在CS-1基础上通过比特打孔移去一部分比特降低检纠错能力，提高传输速率以降低可靠性为代价vCS-3在CS-1基础上比CS-2打孔去掉更多比特vCS-4没有前向纠错，仅对MAC头编码（其余部分保持不变）93v过程31:2卷积(6+312+16+4)2676bit 打孔打孔588-220=456bit净数据速率：312/20ms=15.6kbit/s94v456bit的无线块交织8 57bit的4个突发v不同的信道可采用不同的信道编码方案（根据信息可靠性要求）无线块中的开销比特可指示编码类型 简化解码PDTCH：CS1、CS-2、CS-3、CS-4PRACH、PBCCH、PAGCH、PPCH、

30、PTCH：CS-195用户数据在空v临时资源的分配过程两个阶段v阶段1：分组信道请求-PRACH/RACH 分组直接分配-PAGCH/AGCH少量资源分配，给用户一个或多个PDCHv阶段2：分组资源请求-PACCH 分组资源分配-PACCH在对阶段1分配的上行链路资源不满意时可选资源分配时考虑预约和请求96v上行链路物理信道的资源分配方法固定分配方式：MS请示无线块数目，系统使用分组固定直接分配和分组固定资源分配方法给MS分配固定的上行资源动态分配方式：在无线块中MAC头包含USF和TFI无线块正确地与LLC帧和特定的MS相关联v自动重发请求ARQ在确认模式下传递RLC数据块v发：发送RLC块

31、v收：临时分组确认/非确认974.2.4 GPRvGPRS中必须实现的多种独立功能（六种）网络接入控制功能分组路由选择和传输功能移动性管理功能逻辑链路管理功能无线资源管理功能网络管理功能v会话管理v用户数据传输981.接入v基本功能注册功能鉴权功能允许接入控制消息过滤功能分组终端适配功能计费数据采集功能992.分组路由选v传输与选路步骤v哪些路径可达v选最佳路径v格式适配v传送选路：路由器在收到一个IP数据包后，根据路由表中的数据，决定下一跳的地址v路由管理网络如何寻址如何建立传送路由100v子功能转发功能路由选择功能地址翻译地址翻译：内、外网协议地址转换(网关中进行)地址映射：同类型网络内的

32、地址转换封装功能隧道功能压缩功能加密域名服务功能1013.移动性v跟踪本地PLMN或其他PLMN中的MS位置v移动性管理状态移动性管理体现在状态转换上MS的三种状态v空闲Idlev等待Standbyv就绪Ready102103v管理流程业务接入功能业务断开功能清除功能安全功能位置管理功能104105vSGSN和MSC/VLR的交互对A、B类终端，有Gs接口交互：v联合的GPRS/IMSI连接（和去连接）MSSGSNMSC/VLR(记录SGSN地址)v联合的LA/RA更新MS的RA更新同时LA变化，同时执行LA、RA更新v通过GPRS网络进行电路交换寻呼MSC收到对MS的寻呼或短信时，通过已连接

33、的SGSN地址发起寻呼1064.逻辑链v协调MS和PLMN间的链路状态信息；监管该逻辑链路上的数据传输活动v子功能建立维护释放1075.无线资v参与无线通信路径的分配和维护（电路域和分组域共享）v子功能Um管理小区选择Um-trax路径管理功能1086.网络vGPRS与GSM中相同109vMS和外网间的连接控制体现在PDP上下文的状态转移上vPDP上下文的激活接入建立连接获取IP地址并和外网建立连接v透明接入和非透明接入透明接入：用户使用公网的IP地址，可直接访问Internet非透明接入：用户使用内网的IP地址，用户访问需GGSN、Internet服务器进行鉴权1108.用户v基本分组数据单

34、元：PDP、PDU1114.3 WvWCDMA标准的演进vWCDMA无线接入技术vWCDMA中的关键技术1124.3.1 WCDvR99核心网继承了GSM/GPRS的网络结构，即保留了GSM电路交换部分，增加了分组域部分；无线网络部分引入了全新的、基于宽带CDMA技术的无线接入网络R99重点考虑GSM网络向WCDMA网络的平滑演进v网络结构方面，R99核心网与GSM保持一致v网络接口和协议方面，R99进行了更多的改进和优化v业务能力方面v业务计费方面v网络设备113v从R99到R4网络的演进 R4版本只是在无线技术方面提出了一些改进来提高系统性能。R4无线接入网正式引入TD-SCDMA技术。演

35、进v核心网方面，在电路域R4引入了软交换概念v网络结构的差异v承载网的差别v信令网的差别v组网模式的差异114v从R4到R5网络的演进 R5版本的目标是构造全IP移动网络，在研究过程中分为R5、R6两个版本vR5主要定义了全IP网络的架构vR6重点集中于业务增强及与其他网络的互通方面R5在无线接入网和核心网领域进行了重大改进演进v无线接入网方面v核心网方面v两个重点在无线接入网实现分组化，作为可选承载方式，实现高速数据接入功能；在核心网增加IMS域，实施IP多媒体业务和全IP网络。115vR6版本在网络架构方面，R6主要是增加了一些新的功能特性，及对已有功能特性的增强。演进v引入HSDPAv多

36、媒体广播和多播业务v增强RANvIMS第二阶段v基于不同IP连接网的IMS互通vPush业务v增强安全v网络共享v增强QoSv计费管理1165RvR7版本主要继续R6未完成的标准和业务制定工作vWCDMA系统的整体演进方向网络结构向全IP化发展业务向多样化、多媒体化和个性化方向发展无线接口向高速传输分组数据发展小区结构向多层次、多制式、重复覆盖方向发展用户终端向支持多制式、多频段方向发展 1174.3.2 WCDMvUMTS系统结构vUTRAN体系结构v主要接口 v空中接口 1181UMTvUMTS是采用WCDMA空中接口技术的3G，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统v由核心网CN、U

37、MTS陆地无线接入网UTRAN和用户设备UE组成vUMTS网络在设计时遵循以下原则RAN与CN功能尽量分离，即对无线资源的管理集中在RAN完成，而与业务和应用相关功能在CN执行其中，CN与UTRAN的接口定义为Iu，UTRAN与UE的接口为Uu接口 1191202UTRvUTRAN包含许多无线网络子系统RNS，一个RNS由一个RNC和一个或多个NodeB组成v一个NodeB可支持FDD或TDD模式v在TDD模式中有3种可选码片速率：7.68Mchip/s TDD，3.84Mchip/s TDD和1.28Mchip/s TDD 121vRNC用于控制UTRAN无线资源，通过Iu接口与CS域MSC

38、和PS域SGSN及广播域BC相连，在移动台和UTRAN间的无线资源控制RRC协议在此终止。v控制控制RNC(CRNC)：控制一个NodeB的RNC叫该NodeB的，CRNC负责对其控制小区的无线资源进行管理。v服务服务RNC（SRNC）：管理UE和UTRAN间的无线连接，它是对应于该UE的Iu接口和Uu接口的终止点。无线接入承载的参数映射到传输信道的参数、是否进行越区切换、开环功率控制等基本的无线资源管理都是由SRNC来完成的。一个UE某一时刻有且只有一个SRNC。v漂移漂移RNC（DRNC）：除SRNC外，UE所用到的RNC为DRNC，控制着移动终端使用的小区。如有需要，DRNC可进行宏分集

39、合并和分裂。一个UE可以没有，也可有一个或多个DRNC v一个RNC实体通常包含CRNC，SRNC和DRNC的功能 122UTRv用户数据传输 v系统接入控制功能 v无线信道加密和解密 v移动性功能 v无线资源管理和控制功能 v同步功能 v广播/多播业务相关功能 123主要vIub接口：RNC与NodeB间的接口，用来传输RNC和NodeB间的信令，及来自无线接口的数据 vIur接口：两个RNC间的逻辑接口，用来传送RNC间的控制信令和用户数据 124vIu接口：连接RNC和CN的接口，用于传输RNC和CN间的控制信息和用户信息，主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制Iu接口

40、上的数据传递 三个Iu接口：Iu-CS接口（面向电路交换域）、Iu-PS接口（面向分组交换域）和Iu-BC接口（面向广播域）在分立的CN结构中，CS和PS域中存在各自的信令连接和用户数据连接，对无线网络层和传输层均如此。在联合的CN结构中，CS和PS域中存在各自的用户数据和信令连接控制部分连接SCCP，对无线网络层和传输层均如此。Iu接口中，高层实体控制着许多底层实体。v一个CN接入点可连接到一个或更多的UTRAN接入点；v对PS域，每个UTRAN接入点不能连接多于一个的CN接入点，除了非接入层节点选择功能NNSF被采用时，或RNC在多运营商核心网结构中共享时；v对CS域，每个UTRAN接入点

41、可连接多于一个的CN接入点；v对于BC域，每个UTRAN接入点只有连接一个CN接入点1254空v无线接口分层层1(L1)物理层层2(L2)MAC层层3(L3)RRC层126物理层的数据处理过程 物理层技术的实现 127（2）信v传输信道v逻辑信道v逻辑信道到传输信道的映射v物理信道v传输信道到物理信道的映射128129v专用传输信道：传数据、信令某一时刻对一个用户有效，只有一个用户解码（UE通过物理信道识别 PN、时间）v公共传输信道所有一组用户解码，即使某一时刻仅对一个用户有效广播传输信道BCH：小区特定信息前向接入信道FACH：知道UE所在小区时，传送控制信息或短分组（慢速功控）寻呼信道P

42、CH：寻呼用户随机接入信道RACH：传送来自UE的控制信息和短分组下行共享信道DSCH：传几个专用控制或业务数据的UE共享，只含数据（控制信息利用DCH）公共分组信道CPCH：传送少量数据分组130物理v由载波频率、码(信道码和扰码)、相位确定v物理信道包括3层结构：超帧、无线帧和时隙超帧长720ms，包括72个无线帧无线帧包括15个时隙的信息处理单元，时长10ms时隙包括一组信息符号的单元，每时隙符号数取决于物理信道131132v专用物理信道：传送专用数据和相应的控制信息v公用物理信道：PRACH：承载RACH进行终端接入 PCPCH：用来传送CPCH，作为数据传送的补充，主要用于突发数据

43、CPICH：不承载任何高层信息，也没有任何传输信道映射，用于区分扇区 SCH：用于小区搜索过程中的同步v根据在小区搜索中所起作用分成P-SCH和S-SCH，并行发送 vP-SCH在每个小区中都使用相同的长度为256chip的主同步码PSC，在每个时隙内重复发射；一旦UE识别出S-SCH，在得到帧同步和时隙同步的同时，也得到小区所从属的组的信息，只有当UE开机或进入新的覆盖区时，才需在初始搜索过程中对所有的码组进行全面搜索。vSCH没有传输信道映射，采用时分方式的复用 133CCPCH：根据承载的传输信道的不同分为P-CCPCH和S-CCPCHvCCPCH与下行DPCH的主要区别在于CCPCH不

44、支持内环功率控制vPCCPCH和S-CCPCH主要区别在于映射到P-CCPCH上的BCH的TFC是固定的，而S-CCPCH则可通过TFCI支持多种TFC P-CCPCH：承载BCH的物理信道，用于传送广播信息 S-CCPCH：承载FACH和PCH，完成接入控制和寻呼 AICH：与PRACH相配合，用于传送捕获指示AI，AI对应基站接收到的PRACH的特征标记序列 PICH：用来传送寻呼指示PI，与一个S-CCPCH（对应传输信道PCH的映射）一同配合为UE提供有效的休眠工作模式 PDSCH：用于传送DSCH，与PCPCH相似，主要传送非实时的突发业务，可通过正交码由多个码分用户共享 134传输

45、信道到物vDCH经编码复用后的数据流直接顺序映射到专用物理信道vBCH、FACH、PCH经编码交织后分别按序映射到 P-CCPCH、S-CCPCHvRACH编码交织后按序映射到PRACH的消息部分1354.3.3 WCDMv主要技术及参数 v扩频与调制技术 v信道编码与复用 vRAKE接收和多用户检测技术 v空时码技术 v物理层相关进程 1361.主要技v基站同步方式：支持异步和同步的基站运行 v信号带宽：5MHz v码片速率：3.84Mc/s v发射分集方式：TSTD、STTD、FBTD v信道编码：卷积码、Turbo码 v调制方式：QPSK v功率控制：上下行闭环、开环功率控制 v解调方式

46、：导频辅助的相干解调方式 v语音编码：AMR（自适应多速率话音编码）137138语音vWCDMA：AMR语音编码v速率：4.75Kbit/s12.2Kbit/sv软切换和发射分集，提高容量；v提供高保真的语音模式v进行快速功率控制 139数据v支持最高2Mbit/s的数据业务v支持包交换（目前采用ATM平台）v提供QoS控制v公共分组信道CPCH和下行共享信道DSCH，更好地支持Internet分组业务，提供移动IP业务（IP地址的动态赋值）v传输格式指示 TFCI域提供动态数据速率的确定，提供高质量的上下行不对称的数据业务的支持如语音，可视电话，会议电视 1402扩频v物理信道成帧后，需对物

47、理信道的数据流进行扩频、加扰 v扩频又叫信道化操作发：用扩频序列与信号相乘，提高速率，增加带宽收：用相同的扩频序列与接收信号相乘解扩用来转换的数据序列符号叫信道化码在WCDMA中采用OVSF作为信道化码；每个符号被转化成的码片数目为扩频因子v第二步操作为加扰，用一个伪随机序列与扩频后的序列相乘，对信号起加密、扰乱作用。扰码的码片速率与已扩频符号相同，因此不影响符号速率v上行链路物理信道加扰的作用是区分用户，下行链路加扰可区分基站和信道，因此选择的扰码间必须有良好的自相关性。WCDMA采用Gold序列作扰码 141上行链路物理信v上行链路专用物理信道DPDCH、DPCCH 扩频与加扰 v在扩频前

48、，物理信道上的二进制码需转换为实值(-1,+1)vDPCCH和DPDCH上的数据先与信道化码相乘，形成扩频码，再由增益系数对信号幅度进行加权 v每个无线连接的专用信道最多允许1个DPCCH信道、6个DPDCH信道同时传输v用于上行链路专用信道的扰码可以是长扰码，也可是短扰码。扩频、加扰后的复值码片序列分裂为虚、实部，进行调制混合相移键控HPSK vWCDMA系统不同的信道可用不同的幅度，在完成调制后，会产生不同幅度的I、Q支路 142DPCCH的增益系统数为c；DPDCH的增益系数为d 复值扰码SnDPCH 143v物理随机接入信道PRACH RACH由前导签名和消息两部分。RACH的前导部分

49、不进行I/Q支路映射，但需进行复数调制 PRACH的消息部分的扩频与调制方式与上行DPCH相同v消息部分扰码的选择取决于它的前导签名vPRACH的消息部分分别进行扩频、调幅，然后合并为一个复值序列，用复数扰码序列对其进行加扰 144PRACH前导部分的基带调制 PRACH消息部分的扩频 145v物理公共分组信道PCPCH PCPCH是由接入前导、冲突检测前导和消息三部分组成 vCPCH前导的签名指定了码树中16个16位码之一，在这个节点以下的子树用CPCH消息部分的扩频 v对CPCH消息部分的操作与PRACH的消息部分相似，需分别进行扩频、调幅，然后合并为一个复值序列，用复数扰码序列对其加扰

50、PCPCH消息部分的扩频 146下行链路物理信道v下行物理信道的扩频与扰码操作分为：扩频、调幅，I/Q支路映射、扰码 v与上行链路的区别下行链路I/Q支路映射发生在扩频前，而且是逐比特映射，而非整个信道映射到同一支路 v只有SCH不需进行扩频与加扰，直接对同步码进行QPSK调制 v其他信道的扰码相位与P-CCPCH的扰码一致，而不一定与本信道的帧边界对齐。物理信道经扩频后，分别用各自对应的增益因子对加扰后的复序列进行调幅；主、辅同步信道也分别采用增益因子Gp、Gs进行调幅。各信道的复序列根据复数运算法则进行相加合并。合并后的复值码片序列再分裂为实、虚两部分，分别进行脉冲成型，调制发送 1471