wcdma技术简介

WCDMA技术简介

一．通信系统概述

第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期，1978年美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统AMPS，建成了蜂窝式移动通信系统。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，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，蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。

第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统（先进移动电话系统）和后来的改进型系统TACS （总接入通信系统）等。AMPS使用800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛，使用TACS使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。

第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用FDMA 模拟制式，语音信号为模拟调制，每隔30kHz/25kHz一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来：

(1)频谱利用率低

(2) 业务种类有限

(3) 无高速数据业务

(4) 保密性差易被窃听和盗号

(5) 设备成本高

(6) 体积大重量大

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、IS-95和欧洲的GSM系统。GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的，支持64kbit/s的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带200kHz ，GSM标准体制较为完善，技术相对成熟，不足之处是相对于模拟系统其容量增加不多，仅仅为模拟系统的两倍左右，无法和模拟系统兼容。

DAMPS（先进的数字移动电话系统）也称IS-54（北美数字蜂窝），使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，使用TDMA多址方式。

IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，使用CDMA多址方式，已成为美国PCS 个人通信系统网的首选技术。

由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B。

CDMA系统容量大。相当于模拟系统的10~20倍，与模拟系统的兼容性好。美国、韩国、香港等地已经开通了窄带CDMA系统，对用户提供服务。由于窄带CDMA技术比GSM成熟晚等原因，使得其在世界范围内的应用远不及GSM ，国内有北京、上海、广州、西安四地的窄带CDMA系统在运行。但从发展前景看，由于自有的技术优势，CDMA技术已经成为第三代移动通信的核心技术。

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。由于网络的发展，数据和多媒体通信有了迅猛的发展势头，所以第三代移动通信的目标就是宽带多媒体通信。

第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业务，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

行任何种类的通信，由于其诸多优点，全世界各个运营商、生产厂家与广大用户对此产生浓厚的兴趣。第三代移动通信系统的目标可以概括为：

(1) 能实现全球漫游：用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游，且可以在不同速率、不同运动状态下获得有质量保证的服务；

(2) 能提供多种业务提供话音、可变速率的数据、活动视频会话等业务，特别是多媒体业务；

(3) 能适应多种环境：可以综合现有的公众电话交换网（PSTN）、综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通信系统来提供无缝隙的覆盖；

(4) 足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和高质量的服务，为实现上述目标对其无线传输技术RTT（Radio TransmissionTechnology）提出了以下要求：

(1) 高速传输以支持多媒体业务

室内环境至少2Mbit/s

室内外步行环境至少384kbit/s

室外车辆运动中至少144kbit/s

卫星移动环境至少9.6kbit/s

(2) 传输速率能够按需分配；

(3) 上下行链路能适应不对称需求。

第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）于1985年提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统FPLMTS（Future Public Land MobileTelecommunication System），1996年更名为IMT-2000（International MobileTelecommunication-2000，国际移动通信-2000），意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbit/s，预期在2000年左右得到商用。主要体制有WCDMA、cdma2000和UWC-136。1999年11月5日，国际电联ITU-R TG8/1第18次会议通过了“IMT-2000无线接口技术规范建议”，其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000CDMA TDD部分中，“IMT-2000无线接口技术规范建议”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，第三代移动通信系统的开发和应用将进入实质阶段与此同时IMT-2000许可证的发放工作也在世界各国如火如荼地开展起来。

核心网与无线接入网接口的对应关系如下图：

核心网无线接入网2G/3G

IS-41核心网IS-136

UWC-136

IS-95 CDMA

cdma2000

GSM核心网GSM

W-CDMA

TD-SCDMA

PDC核心网PDC

核心网与无线接入网接口的对应关系

2．三种主要技术体制比较

1. WCDMA技术体制

核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性。

核心网络可以基于TDM ATM和IP技术，并向全IP的网络结构演进。

核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。

UTRAN基于ATM技术统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展。

MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核，心空中接口特性如下：

(1) 空中接口：采用WCDMA；

(3) 码片速率：3.84Mcps；

(4) 语音编码：AMR语音编码；

(5) 同步方式：支持同步/异步基站运营模式；

(6) 功率控制：上下行闭环加外环功率控制方式；

(7) 发射分集方式：下行包括开环发射分集和闭环发射分集，提高UE的接收性能，开环发射分集又包括空时发射分集STTD（Space Time TransmitDiversity）和时分发射分集（TSTD Time Switched Transmit Diversity）；而闭环发射分集也包括两种模式，发射分集是可选项；

(8) 解调方式：导频辅助的相干解调方式提高解调性能；

(9) 编码方式：卷积码和Turbo码的编码方式；

(10) 调制方式：上行BPSK和下行QPSK调制方式；

2. cdma2000技术体制

cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的，3G标准目前其标准化工作由3GPP2来完成。电路域继承2G IS-95， CDMA网络引入以WIN为基本架构的业务平台。

分组域是基于Mobile IP技术的分组网络.

无线接入网以ATM交换机为平台提供丰富的适配层接口空中接口,特性如下：

(1) 空中接口采用cdma2000 兼容IS-95；

(2) 信号带宽N 1.25MHz N 1,3,6,9,12；

(3) 码片速率N 1.2288Mcps；

(4) 语音编码8k/13k QCELP或8k EVRC语音编码；

(5) 同步方式基站需要GPS/GLONASS同步方式运行；

(6) 功率控制上下行闭环加外环功率控制方式；

(7) 发射分集方式下行可以采用正交发射分集OTD(Orthogonal TransmitDiversity)和空时扩展分集(STS Space Time Spreading)提高信道的抗衰落能力改善了下行信道的信号质量；

(8) 解调方式上行采用导频辅助的相干解调方式提高了解调性能；

(9) 编码方式采用卷积码和Turbo码的编码方式；

(10) 调制方式上行BPSK和下行QPSK调制方式；

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，目前已经融合到了3GPP。关于WCDMA-TDD的相关规范中，

核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持GSM/GPRS网络的兼容性；

核心网络可以基于TDM ATM和IP技术并向全IP的网络结构演进；

核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务；

UTRAN基于ATM技术，统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展；

MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心；

空中接口采用TD-SCDMA；

TD-SCDMA具有“3S”特点：即智能天线（Smart Antenna）、同步CDMA

“SynchronousCDMA”和软件无线电（Software Radio）；

TD-SCDMA采用的关键技术：有智能天线+联合检测、多时隙CDMA+DS-CDMA、同步CDMA、信道编译码和交织（与3GPP相同）、接力切换等；

3．3G频谱情况

WCDMA FDD模式使用频谱为（3GPP并不排斥使用其它频段）

上行1920~1980MHz 下行2110~2170MHz

而美洲地区上行1850~1910MHz 下行1930~1990MHz。

WCDMA TDD 包括（High bit rate）和（Low bit rate）模式使用频谱为（3GPP并不排斥使用其它频段）：

(1) 上下行1900~1920MHz和2010~2025MHz

(2) 美洲地区上下行1850~1910MHz和1930~1990MHz

(3) 美洲地区上下行1910~1930MHz

特殊情况下（如两国边界地区）可能会出现TDD和FDD在同一个频带内共存的情况，3GPP TSG RAN WG4正在进行这方面的研究。

cdma2000 中，只有FDD模式目前共有7个Band class，其中Band Class 6为IMT-2000规定的1920~1980MHz/2110~2180MHz的频段。

WCDMA-FDD/TDD（现称高码片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后现称低码片速率TDD）都是由3GPP开发和维护的规范，这些技术都是以CDMA技术为核心的。

二．WCDMA的系统结构

UMTS网络单元构成如下图所示：

从上图的UMTS系统网络构成示意图中可以看出UMTS系统的网络单元包括如下部分：

1. UE（User Equipment）

UE是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等。UE通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动多媒体、Internet应用（如E-mail WWW浏览FTP等）。

UE包括两部分

ME （Mobile Equipment）提供应用和服务

USIM（ UMTS Subscriber Module）提供用户身份识别

2. UTRAN （UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS）

UTRAN 即陆地无线接入网，分为基站（Node B）和无线网络控制器RNC 两部分。

Node B

Node B是WCDMA系统的基站（即无线收发信机），包括无线收发信机和基带处理部件。通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。

Node B 由下列几个逻辑功能模块构成：RF收发放大、射频收发系统（TRX）、基带部分（BB）、传输接口单元基站控制部分。

RNC（Radio Network Controller）

RNC是无线网络控制器，主要完成连接、建立和断开切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。具体如下：

(1) 执行系统信息广播与系统接入控制功能；

(2) 切换和RNC迁移等移动性管理功能；

(3) 宏分集合并功率控制无线承载分配等无线资源管理和控制功能。

3. CN（Core Network）

CN 即核心网络，负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理主要功能。

实体如下：

(1) MSC/VLR

MSC/VLR是WCDMA核心网CS域功能节点，它通过Iu_CS接口与UTRAN相连，通过PSTN/ISDN接口与外部网络（PSTN 、ISDN）等相连，通过C/D接口与HLR/AUC相连，通过E接口与其它MSC/VLR、GMSC或SMC相连，通过CAP接口与SCP相连，通过Gs接口与SGSN相连。MSC/VLR的主要功能是提供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。

(2) GMSC

GMSC是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点，是可选功能节点它通过PSTN/ISDN接口与外部网络（PSTN、 ISDN其它PLMN）相连，通过C接口与HLR相连，通过CAP接口与SCP相连。GMSC的主要功能是充当移动网和固定网之间的移动关口局，完成PSTN用户呼移动用户时呼入、呼叫的路由功能，承担路由分析网间、接续网间结算等重要功能。

(3) SGSN

SGSN 服务GPRS支持节点是WCDMA核心网PS域功能节点，它通过Iu_PS接口与UTRAN相连，通过Gn/Gp接口与GGSN相连，通过Gr接口与HLR/AUC相连，通过Gs接口与MSC/VLR相连，通过Ge接口与SCP相连，通过Gd接口与SMS-GMSC/SMS-IWMSC相连，通过Ga接口与CG相连，通过Gn/Gp接口与SGSN相连。SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。

(4) GGSN

GGSN 网关GPRS支持节点是WCDMA核心网PS域功能节点，通过Gn/Gp接口与SGSN 相连，通过Gi接口与外部数据网络（Internet /Intranet）相连。GGSN提供数据包在WCDMA 移动网和外部数据网之间的路由和封装，GGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能，GGSN需要提供UE接入外部分组网络的关口功能，从外部网的观点来看GGSN就好象是可寻址WCDMA移动网络中所有用户IP的路由器，需要同外部网络交换路由信息。

(5) HLR

HLR（归属位置寄存器）是WCDMA核心网CS域和PS域共有的功能节点，它通过C接口与MSC/VLR或GMSC相连，通过Gr接口与SGSN相连，通过Gc接口与GGSN相连，HLR的主要功能是提供用户的签约信息、存放新业务、支持增强的鉴权等功能。

4. External Networks

External Networks 即外部网络，可以分为两类：

电路交换网络（CS Networks），提供电路交换的连接服务，象通话服务，ISDN和PSTN 均属于电路交换网络

分组交换网络（PS Networks），提供数据包的连接服务，Internet属于分组数据交换网络。

UTRAN的基本结构

UTRAN包含一个或几个无线网络子系统（RNS），一个RNS由一个无线网络控制器RNC 和一个或多个基站Node B 组成，RNC与CN之间的接口是Iu接口，Node B和RNC通过Iub接口连接。在UTRAN内部无线网络控制器（RNC）之间通过Iur互联，Iur可以通过RNC之间的直接物理连接或通过传输网连接，RNC用来分配和控制与之相连或相关的Node B的无线资源，Node B则完成Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换同时也参与一部分无线资源管理。结构如下：

UTRAN的结构

RNC

如果在一个移动台与UTRAN的连接中用到了超过一个RNS的无线资源，那么这些涉及的RNS可以分为：

服务RNS（SRNS）：管理UE和UTRAN之间的无线连接，它是对应于该UE的Iu接口（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SRNS中的SRNC（服务RNC）来完成的。一个与UTRAN相连的UE 有且只能有一个SRNC。

漂移RNS（DRNS）：除了SRNS以外UE所用到的RNS称为DRNS。其对应的RNC则是DRNC。一个用户可以没有，也可以有一个或多个DRNS。

通常在实际的RNC中包含了所有CRNC SRNC和DRNC的功能。

NODE B

Node B是WCDMA系统的基站（即无线收发信机），通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理，它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能，同时它还完成一些如内环功率控制等的无线资源管理功能，它在逻辑上对应于GSM网络中基站BTS。Node B 由下列几个逻辑功能模块构成RF收发放大、射频收发系统TRX、基带部分（Base Band）、传输接口单元、基站控制部分如图：

Node B的逻辑组成框图

核心网络基本结构

核心网CN 从逻辑上可划分为电路域（CS域）、分组域（PS域）和广播域BC域，CS域设备是指为用户提供电路型业务或提供相关信令连接的实体，CS域特有的实体包括MSC、GMSC、 VLR、 IWF 。PS域为用户提供分组型数据业务，PS域特有的实体包括SGSN和GGSN，其他设备如HLR 或HSS AuC EIR等为CS域与PS域共用。WCDMA的网络总体结构定义在3GPP TS 23.002中目前具有三个版本分别为：

R99 3GPP TS 23.002 V3.4.0, 2000-12

R4 3GPP TS 23.002 V4.2.0, 2001-4

R5 3GPP TS 23.002 V5.2.0, 2001-4

1．R99网络结构及接口

为了确保运营商的投资利益，在R99网络结构设计中充分考虑了2G/3G 兼容性问题，以支持GSM/GPRS/3G的平滑过渡。因此在网络中CS域和PS域是并列的R99，核心网设备包括MSC/VLR、 IWF、 SGSN、 GGSN、HLR/AuC、 EIR等，为支持3G业务有些设备增添了相应的接口协议，另外对原有的接口协议进行了改进，下图是PLMN的基本网络结构，包括CS域和PS域图中所有功能实体，都可作为独立的物理设备。

粗线表示支持用户业务的接口点划线表示支持信令的接口

图R99网络结构图

R99的主要功能实体包括

(1) 移动交换中心（MSC）

MSC为电路域特有的设备，用于连接无线系统（包括BSS、 RNS ）和固定网。MSC 完成电路型呼叫所有功能，如控制呼叫接续管理、MS在本网络内或与其他网

（PSTN/ISDN/PSPDN 其他移动网）等的通信业务并提供计费信息。

(2) 拜访位置寄存器VLR

VLR 为电路域特有的设备，存储着进入该控制区域内已登记用户的相关信息，为移动用户提供呼叫接续的必要数据。当MS漫游到一个新的VLR区域后，该VLR向HLR发起位置登记，并获取必要的用户数据，当MS漫游出控制范围后，需要删除该用户数据。因此VLR 可看作为一个动态数据库。

一个VLR可管理多个MSC 但在实现中通常都将MSC和VLR合为一体

(3) 归属位置寄存器HLR

HLR为CS域和PS域共用设备，是一个负责管理移动用户的数据库系统，PLMN可以包含一个或多个HLR ，具体配置方式由用户数、系统容量以及网络结构所决定，HLR存储着本归属区的所有移动用户数据。如识别标志位置信息、签约业务等。当用户漫游时，HLR 接收新位置信息，并要求前VLR删除用户所有数据，当用户被叫时HLR提供路由信息。

(4) 鉴权中心AuC

AuC为CS域和PS域共用设备，是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体，AuC将鉴权和

加密数据通过HLR发往VLR、 MSC以及SGSN，以保证通信的合法和安全。每个AuC和对应的HLR关联只通过该HLR和外界通信，通常AuC和HLR结合在同一物理实体中。

(5) 设备识别寄存器（EIR）

EIR为CS域和PS域共用设备，存储着系统中使用的移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），其中移动设备被划分“白”、“灰”、“黑”三个等级，并分别存储在相应的表格中，目前中国没有用到该设备。一个最小化的EIR可以只包括最小白表设备，属于白等级。

(6) 网关MSC（GMSC）

GMSC是电路域特有的设备，GMSC作为系统与其它公用通信网之间的接口，同时还具有查询位置信息的功能，如MS被呼时，网络如不能查询该用户所属的HLR ，则需要通过GMSC查询，然后将呼叫转接到MS，目前登记的MSC中具体由运营商决定。那些MSC可作为GMSC，如部分MSC或所有的MSC。

(7) 服务GPRS支持节点SGSN

SGSN为PS域特有的设备，SGSN提供核心网与无线接入系统（BSS RNS）的连接，在核心网内SGSN与GGSN/GMSC/HLR/EIR/SCP等均有接口。SGSN完成分组型数据业务的移动性管理、会话管理等功能，管理MS在移动网络内的移动和通信业务并提供计费信息。

(8) 网关GPRS支持节点GGSN

GGSN也是分组域特有的设备，GGSN作为移动通信系统与其它公用数据网之间的接口，同时还具有查询位置信息的功能，如MS被呼时数据先到GGSN ，再由GGSN向HLR查询用户的当前位置信息，然后将呼叫转接到目前登记的SGSN中，GGSN也提供计费接口。

R99中核心网的接口协议如下表所示：

R4网络结构及接口

在实际应用中一些功能可能会结合到同一个物理实体中如MSC/VLR、HLR/AuC等使得某些接口成为内部接口。

R4的网络结构图

(1) MSC根据需要可分成两个不同的实体：MSC服务器（MSC Server，仅用于处理信令）和电路交换媒体网关（CS-MGW，用于处理用户数据）。MSC Server和CS-MGW共同完成MSC功能，对应的GMSC也分成GMSC Server和CS-MGW。

(a) MSC服务器MSC Server

MSC Server主要由MSC的呼叫控制和移动控制组成，负责完成CS域的呼叫处理等功能，MSC Server终接用户-网络信令，并将其转换成网络-网络信令，MSC Server也可包含VLR，以处理移动用户的业务数据和CAMEL相关数据，MSC Server可通过接口控制CS-MGW中媒体通道的关于连接控制的部分呼叫状态。

(b) 电路交换媒体网关CS-MGW

CS-MGW是PSTN/PLMN的传输终接点，并且通过Iu接口连接核心网和UTRAN ，

CS-MGW可以是从电路交换网络来的承载，通道的终接点也可是分组网来的媒体流，例如IP 网中的RTP流的终接点，在Iu上CS-MGW可支持媒体转换承载控制和有效载荷处理，例如多媒体数字信号、编解码器回音消除器、会议桥等，可支持CS业务的不同Iu选项（基于

AAL2/ATM，或基于RTP/UDP/IP）

CS-MGW

与MSC服务器和GMSC服务器相连，进行资源控制；

拥有并使用如回音消除器等资源；

可具有多媒体数字信号编解码器。

CS-MGW可具有必要的资源以支持UMTS/GSM传输媒体，进一步可要求H248裁剪器支持附加的多媒体数字信号编解码器和成帧协议等，CS-MGW的承载控制和有效载荷处理能力也用于支持移动性功能，如SRNS重分配/切换和定位目前期待H.248标准机制，可运用于支持这些功能。

(c) GMSC服务器GMSC Server

GMSC Server主要由GMSC的呼叫控制和移动控制组成

(2) HLR可更新为归属位置服务器HSS

(3) R4新增一个实体漫游信令网关R-SGW

在基于No.7信令的R4之前的网络，和基于IP传输信令的R99之后网络之间，R-SGW完成传输层信令的双向转换（Sigtran SCTP/IP对No.7 MTP），R-SGW不对MAP/CAP消息进行翻译，但对SCCP层之下消息进行翻译，以保证信令能够正确传送。

为支持R4 版本之前的CS终端，R-SGW实现不同版本网络中MAP-E和MAP-G消息的正确互通，也就是，保证R4网络实体中基于IP传输的MAP消息，与MSC/VLR R4版本前中基于No.7传输的MAP消息能够互通。

R4核心网外部接口名称与含义如下表：

R5网络结构及接口

见下图：

R5的网络结构图

R5版本的网络结构和接口形式和R4版本基本一致，差别主要是当PLMN包括IM子系统时，HLR被HSS所替代，另外BSS和CS-MSC 、MSC-Server之间，同时支持A接口及Iu-CS 接口，BSC和SGSN之间支持Gb及Iu-PS接口，为简洁起见不再赘述R5的接口协议。

R5新增的物理实体有

（1）IM子系统如下图：

R5的IMS网络结构图

(2) 归属位置服务器HSS

当网络具有IM子系统时，需要利用HSS替代HLR，HSS是网络中移动用户的主数据库，存储有支持网络实体完成呼叫/会话处理相关的业务信息，例如HSS通过进行鉴权、授权名称/地址解析、位置依赖等，以支持呼叫控制服务器能顺利完成。漫游/路由等流程和HLR一样，HSS负责维护管理有关用户识别码、地址信息、安全信息、位置信息、签约服务等用户信息。基于这些信息，HSS可支持不同控制系统（CS域控制、PS域控制、IM控制）等的CC/SM 实体，HSS的基本结构与接口如下图所示：

HSS的基本结构与接口

HSS可集成不同类型的信息，在增强核心网对应用和服务域的业务支持同时，对上层屏蔽不同类型的网络结构。HSS支持的功能包括：IM子系统请求的用户控制功能、PS域请求的有关HLR功能子集、CS域部分的HLR功能（如果容许用户接入CS域或漫游到传统网络HSS）结构如下图所示：

HSS的结构示意图

(3) 呼叫状态控制功能CSCF

CSCF的功能形式有Proxy CSCF（P-CSCF） Serving CSCF（S-CSCF）或Interrogating CSCF （I-CSCF）

(4) 媒体网关控制功能MGCF

控制IM-MGW中媒体信道中关于连接控制的部分呼叫状态，与CSCF通信

(5) IP多媒体-媒体网关IM-MGW

IM-MGW是来自电路交换网络来的承载通道和来自组网来的媒体流的终接点，

IM-MGW 可支持媒体转换、承载控制和有效载荷处理，例如多媒体数字、信号编解码器、回音消除器会议桥等。

(6) 信令传输网关功能T-SGW

T-SGW完成以下功能

将来自或去向PSTN/PLMN的呼叫相关的信令映射为IP承载，并将它发送到MSGCF或从MGCF接收，必须提供PSTN/PLMN<->IP 的传输层的地址映射。

(6) 多媒体资源功能MRF

MRF完成的功能：

完成多方呼叫与多媒体会议功能与H.323的MCU功能相同

在多方呼叫与多媒体会议中负责承载控制与GGSN 和IM-MGW一起完

成

与CSCF通信完成多方呼叫与多媒体会话中的业务确认功能

高俊义

2005-3-10

xugjy@https://www.sodocs.net/doc/b76916371.html,

WCDMA核心网原理及关键技术

WNC_100_C1 WCDMA核心网原理及关键技术 课程目标： z掌握WCDMA网络结构及网元功能 z了解WCDMA核心网接口及协议 z了解2G/3G核心网主要差异 z了解移动网络的区域划分和编号计划 z了解WCDMA核心网关键技术 参考资料： z3GPP TS23.002 V3.4.0 z3GPP TS23.002 V4.3.0 z3GPP TS23.002 V5.4.0 z《中兴通讯WCDMA基本原理》

第1章WCDMA网络结构 知识点 z WCDMA系统网络结构 z WCDMA系统接口与协议 1.1 WCDMA网络的演进 WCDMA网络的规范是按R99-R4-R5阶段演进的，演进过程中，核心网基本网络逻辑 上的划分没有变化，都分为电路域和分组域，只是到R5版本增加了多媒体子系统 （IMS）。网元实体的变化主要体现为，R99的MSC到R4阶段逻辑上分为MGW和 MSC Server，同时增加了传输信令网关（T-SGW）和漫游信令网关（R-SGW），到R5 阶段在R4的基础上增加了IMS（多媒体子系统）。同时，R4和R5阶段增加了相应的 接口。 各版本发展的情况： ●–R99：标准已完成，已商用 　功能冻结：1999.12，商用版本：2001.6 　基于2.5G网络结构，电路域基于传统的TDM ●–R4：标准已完成，已商用 　功能冻结：2001.3 　采用软交换技术，控制与承载(TDM/ATM/IP)分离 　引入TD-SCDMA ●–R5：标准已完成 　功能冻结：2002.6 引入多媒体域(IMS)和无线新技术HSDPA

WNC_100_C1 WCDMA核心网原理及关键技术 1.2 UMTS系统网络结构 1.2.1 UMTS网络子系统的划分 从网元功能上将UMTS系统分为无线网络子系统和核心网子系统两部分介绍，结构图 见下图。 下面UMTS网络结构是基于R99的，UE、UTRAN和CN构成了完整的UMTS网络 （UE在图中未体现），从规范的角度来看，CN侧网元实体沿用了GSM/GPRS的定义， 这样可以实现网络的平滑过渡；而无线侧UTRAN则基于WCDMA技术的R99定义， 其变化是革命性的。 图 1.2-1 UMTS系统网络结构图 此外，UMTS网络的规范是按R99---R4---R5阶段演进的，上图是基于R99系列规范 描述的网络结构，在R4/R5阶段的规范制定中，核心网的网元的定义接口发生了变化。 1.2.2 UMTS R99网络基本构成 UMTS R99网络基本构成如下图所示。 核心网分为电路域（CS）和分组域（PS），电路域基于GSM Phase2+的电路核心网的 基础上演进而来，网络单元包括移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、 网关移动业务交换中心（GMSC），分组域基于GPRS核心网的基础上演进而来，网络

WCDMA系统网络结构图

WCDMA系统网络结构图 1.Uu:UE和UTRAN(陆地无线接入网)之间的接口,用户终端。 2.UE: 3G网络中，用户终端就叫做UE包含手机，智能终端，多媒体设备， 流媒体设备等。 3.ME: 4.UTRAN：陆地无线接入网。UTRAN由NODE B和无线网络控制器（RNC） 构成，NODE B相当于GSM BTS，RNC相当于GSM BSC。3g由核心网(CN)、UMTS 陆地无线接入网(UTRAN)、用户设备(UE)三大部分组成，CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。UTRAN 分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN 的接口，实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和网络控制信息的处理和传送；无线相关部分处理与UE 的无线接入(用户信息传送、无线信道控制、资源管理等)。UE 主要完成无线接入、信息处理等。 Node B：无线收发信机。主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码、还包括基带信号和射频信号的转化。

5.Lub：逻辑单元块 6.RNC：无线网络控制器是3G网络的一个关键网元。它是接入网的组成 部分，用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。 7.Lu：逻辑单元(LU)连接陆地无线接入网（UTRAN）和CN(核心网) 8.Lur：用于呼叫切换的RNC到RNC连接，通常通过OC-3链路实现。 https://www.sodocs.net/doc/b76916371.html,：核心网将业务提供者与接入网，或者，将接入网与其他接入网连 接在一起的网络。通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。10.Msc: 移动交换中心。核心网CS域功能节点。MSC/VLR的主要功能是提 供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。 11.VLR: 拜访位置寄存器, VLR动态地保存着进入其控制区域内的移动用户 的相关数据，如位置区信息及补充业务参数等，并为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户归属的HLR中获取并保存用户数据，并在MSC处理用户的移动业务时向MSC提供必要的用户数据。VLR一般都与MSC在一起综合实现。 12.HLR: 归属位置寄存器, 存放着所有归属用户的信息，如用户的有关号 码（IMSI和MSISDN）、用户类别、漫游能力、签约业务和补充业务等。 此外，HLR还存储着每个归属用户有关的动态数据信息，如用户当前漫游所在的MSC/VLR地址（即位置信息）和分配给用户的补充业务。13.AUC是GSM系统的安全性管理单元，存储用以保护移动用户通信不受 侵犯的必要信息。AUC一般与HLR合置在一起，在HLR/AUC内部，AUC 数据作为部分数据表存在。 14.OMC：操作维护中心。包括设备管理系统和网络管理系统。设备管理系

WCDMA系统概述

WＣＤＭＡ是目前全球两种主要的第３代移动通信体制之一，是未来移动通信的发展趋势。 目前，ＷＣＤＭＡ系统标准规范的制订者—３ＧＰＰ正在紧锣密鼓地制订其商用化的规范。全球各大通信设备制造商、研究机构和高等院校等都在投入大量的人力物力对其进行研究，以便在未来的竞争中占有一席之地。世界著名电信公司如Ｅｒｉｃｓ-ｓｏｎ、ＤｏＣｏＭｏ等都斥巨资开发了实验系统，在２００２年左右将会推出商用系统。中国对ＷＣＤＭＡ的研究始于１９９８年中国评估组（ＣｈＥＧ）对ＩＭＴ－２０００的几种体制的评估。 此后，一些高校、研究机构和公司投入到对ＷＣＤＭＡ的研究中。 １ＷＣＤＭＡ系统结构 ＷＣＤＭＡ系统由核心网（ＣＮ）、无线接入网（ＵＴＲＡＮ）和用户装置（ＵＥ）３ 部分组成。 ＣＮ与ＵＴＲＡＮ的接口定义为Ｉｕ接口，ＵＴＲＡＮ与ＵＥ的接口定义为Ｕｕ接口。 １．１通用协议结构 Ｕｕ和Ｉｕ接口协议分为两部分?押 用户平面协议 这些协议是实现真正的无线接入承载业务的协议。 控制平面协议 这些协议是用于在移动终端和网络间在不同的方面（包括请求业务、控制不同的传输资源和切换等）控制无线接入承载和连接，还包括非接入层（ＮＡＳ）的透明传输机制。 １．２ＵＴＲＡＮ结构 ＵＴＲＡＮ包括许多通过Ｉｕ接口连接到ＣＮ的无线网络子系统（ＲＮＳ）。一个ＲＮＳ包括一个无线网络控制器（ＲＮＣ）和一个或多个ＮｏｄｅＢ。ＮｏｄｅＢ通过Ｉｕｂ接口连接到ＲＮＣ上，它支持ＦＤＤ模式、ＴＤＤ模式或双模。ＮｏｄｅＢ包括一个或多 个小区。 ＲＮＣ负责决定ＵＥ的切换，它具有合并／分离功能，用以支持在不同ＮｏｄｅＢ之间的宏分集。ＵＴＲＡＮ内部，ＲＮＳｓ中的ＲＮＣｓ能通过Ｉｕｒ接口交互信息，Ｉｕ接口和Ｉｕｒ接口是逻辑接口。Ｉｕｒ接口可以是ＲＮＣ之间物理的直接相连或通过适当的 传输网络实现。 １．３ＵＴＲＡＮ功能 ＵＴＲＡＮ的功能如下： 系统接入控制功能包括：接入控制、拥塞控制、系统信息广播、无线信道加密和解密。 移动性功能包括：切换、ＳＲＮＳ重布置。 无线资源管理和控制包括：无线资源配置和操作、无线环境调查、宏分集控制、无线承载控制、无线协议功能、ＲＦ功控、ＲＦ功率设置、无线信道编码和译码、随机接入检测和处 理。 ２ＷＣＤＭＡＵＴＲＡＮ接口协议 ＷＣＤＭＡＵＴＲＡＮ主要涉及Ｕｕ、Ｉｕｂ、Ｉｕｒ和Ｉｕ这４个接口。

WCDMA系统的软切换

WCDMA系统的软切换 本文对WCDMA系统中软切换过程及WCDMA各相关事件算法进行了介绍，并结合信息产业部WCDMA测试内容进行分析对实际商用网中WCDMA系统相关软切换参数的设定提出设计值。 目前商用的CDMA系统支持多种类型的切换，主要类型有硬切换、软切换和更软切换。WCDMA系统中沿用了大部分原IS-95和CDMA2000中的软切换技术。 软切换是一种常态，WCDMA系统中UE几乎一直处在软切换状态下，这样可以保证用户通话的连续性和稳定性，而硬切换过程则不会经常发生，硬切换将影响用户通话的主观感受，并容易造成掉话，网络设计时应尽量避免硬切换的发生。 WCDMA软切换的过程 信息产业部有关部分2004年联合设备厂商和规划设计单位对3G无线网络性能进行了测试。WCDMA 部分共对软切换进行9项测试：包括语音（AMR）、可视电话（CS64）、数据业务（PS64）三类业务的更软切换、软切换及跨RNC的软切换的成功率。并对触发事件类型1a、1b、1c进行了测试。因为建网初期，用户数量不会快速增长，容量不是主要问题，因此对频率间硬切换及系统间切换未进行测试。 测试过程中采用前端手机进行不同业务的拨叫，记录UE状态是否发生掉话，后台记录相关信令用来判断切换成功的次数。当RNC判决进行软切换，并向UE发送“Active Set Update”消息后，作为一次软切换。当UE成功地更新激活集后，向系统发送“Active Set Update Complete”消息，宣布新加入了无线链路，作为切换event 1a成功的标志。当Node B向系统发送“Radio Link Deletion”消息，宣布无线链路已经从UE的激活集中删除，作为切换event 1b成功的标志。根据以上信令消息对WCDMA的软切换过程和成功率进行判断。 测试过程中因为UE与系统切换频繁，信令数量大，分析时应注意信令的发送时间，以避免混淆不同次切换的消息。通常认为2ms内到达UE的切换消息，为RNC下发给不同Node B的同一消息。对于RNC 下发的消息可从信令中的Message Authentication Message进行区分。 WCDMA系统软切换算法 1. 软切换算法 WCDMA系统软切换算法可以分为两部分：UE测量报告的配置和RNC更新UE的激活集。UE测量报告的配置记录在系统消息块11（SIB11）中，它是RRC的专用控制消息。SIB11中记录最多八个小区，一个为主用小区，其余七个为相邻小区，实际上，系统只考虑前三个小区的测量配置。RNC对UE内的测量报告或者频段内的测量报告进行判断，以决定UE是否对激活集进行更新。 软切换算法就是基于以下的测量消息: ● 频段内测量消息 频段内测量消息由小区广播的系统消息（SIB11）进行配置。SIB11中包括RACH报告，它记录了被测

WCDMA系统中的功率控制图文要点

WCDMA系统中的功率控制 功率控制的目的 开环功率控制 内环功率控制 外环功率控制 数据配置命令及参数含义 WCDMA系统中功率控制的目的 调整发射功率,保持上下行链路的通信质量 对每条链路提供最小需求发射功率,克服远近效应克服阴影衰落和快衰落降低网络干扰,提高系统质量和容量

WCDMA系统中开环功率控制 开环功率控制的基本工作原理是根据用户接收功率与发射功率之积为常数的原则,先行测量接收功率的大小,并由此确定发射功率的大小。。开环功率控制主要用来克服阴影和路径损耗。开环功率控制未考虑到上、下行信道电波功率的不对称性,因而其精确性难以得到保证。 反向开环功率控制BCH CPICH channel power : UL interference level CPICH 测量的接收功率计算上行初始发射功率RACH 开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计。它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计,从而计算初始发射功率的过程。 PRACH PCPCH 或前导初始发射功率 Preamble_Initial_Power = Primary CPICH DL TX power -CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value, Primary CPICH DL TX power UL 其中,和 在系统消息中广播,由interference CPICH_RSCP UE 自己测量得到。 DPCCH上行初试发射功率 DPCCH_Initial_power = DPCCH_Power_offset -CPICH_RSCP, CPICH_RSCP UE 其中由测量得到。

(华为WCDMA系统基本原理)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，主要走过了两代，而第三代现在正处于预商用阶 段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行。 第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。时间是上世纪七十年代中期至八十年代中 期。这一阶段相对于以前的移动通信系统，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。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大 大提高了系统容量。 第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统 TACS，以及NMT和NTT等。AMPS（先进的移动电话系统）使用模拟蜂窝 传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS （总接入通信系统）使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日 本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。 第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每 隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。其主要弊端有： (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，易被窃听和盗号 (5) 设备成本高 (6) 体积大，重量大 为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而 生，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年 代中期开始。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、IS-95和欧洲的GSM系统。 GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA 标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz 频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和 TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。 DAMPS （先进的数字移动电话系统）也称IS-54（北美数字蜂窝），使用 800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA 多址方式。

WCDMA系统研究与仿真论文

WCDMA系统研究与仿真 摘要：WCDMA（宽带码分多址）是一种无线通信技术，是中国联通目前采用的3G通讯标准，作为3G的主流标准，WCDMA技术已逐步走向成熟。本文首先对第三代通信系统中的WCDMA系统的发展历程和基本原理作了简要介绍，然后对其进行了系统的研究分析，分析了通信各个环节的运行机理，并利用Matlab软件中的Simulink模块对WCDMA的扩频系统进行仿真设计，并给出了实现方法和仿真结果，在给定条件下运行了仿真程序，得到了预期的结果。 关键词：WCDMA；扩频；Simulink

Research and Simulation of WCDMA Systems Abstract: WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) is a wireless communication technology, China Unicom's 3G communication standard currently used as the mainstream 3G standard, WCDMA technology has gradually matured. This article first third-generation WCDMA communication system in a systematic study of the system were analyzed using Matlab Simulink software module for WCDMA, spread spectrum system simulation design, and gives an implementation and simulation results, then run the design under emulation program to get the desired results. Keywords: WCDMA; spread spectrum; Simulink

WCDMA基本网络结构

2008-04-08 12:26 WCDMA是3G三种主流标准的一种。WCDMA系统可以分为无线接入和网络结构两部分，本文介绍其网络结构部分。WCDMA网络结构可分为无线接入网和核心网两部分，本文首先重点阐述了无线接入网的结构，对Iu、Iur、Iub接口协议模型进行了分析；接着对R99的核心网和全IP的核心网结构和相关功能实体进行了概述。 引言 WCDMA是目前全球三种主要的第三代移动通信体制之一，是未来移动通信的发展趋势。WCDMA系统是IMT-2000家族的一员，它由CN（核心网）、UTRAN（UMTS陆地无线接入网）和UE（用户装置）组成。UTRAN 和UE采用WCDMA无线接入技术。WCDMA网络在设计时遵循以下原则：无线接入网与核心网功能尽量分离。即对无线资源的管理功能集中在无线接入网完成，而与业务和应用相关功能在核心网执行。无线接入网是连接移动用户和核心网的桥梁和纽带。其满足以下目标： -允许用户广泛访问电信业务，包括一些现在还没定义的业务，象多媒体和高速率数据业务。 -方便的提供与固定网络相似的高质量的业务（特别是话音质量）。 -方便的提供小的、容易使用的、低价的终端，它要有长的通话和待机时间。 - 提供网络资源有效的使用方法（特别是无线频谱）。 目前，WCDMA系统标准的R99版本已经基本稳定，其R4、R5和R6版本还在紧锣密鼓的制订中。WCDMA系统的网络结构如图1所示。 图1 WCDMA系统结构 WCDMA系统由三部分CN（核心网）、UTRAN（无线接入网）和UE（用户装置）组成。

CN与UTRAN的接口定义为Iu接口，UTRAN与UE的接口定义为Uu接口。 本文将重点阐述WCDMA系统的网络结构。其网络结构的基本特点是核心网从GSM的核心网逐步演进和过渡；而无线接入网则是革命性的变化，完全不同于GSM的无线接入网；而业务是完全兼容GSM的业务，体现了业务的连续性。 无线接入网 UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的RNS。一个RNS包括一个RNC和一个或多个Node B。Node B通过Iub接口连接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或双模。Node B 包括一个或多个小区。 UTRAN内部，RNSs中的RNCs能通过Iur接口交互信息, Iu接口和Iur接口是逻辑接口。Iur接口可以是RNC之间物理的直接相连或通过适当的传输网络实现。UTRAN结构如图2所示。 图2 UTRAN结构 Iu、Iur、Iub接口分别为CN与RNC、RNC与RNC、RNC与Node B之间的接口。图3所示为ＵＴＲＡＮ接口通用协议模型。此结构依据层间和平面间相互独立原则而建立。

广东移动,WCDMA关键技术

WCDMA关键技术 广东移动通信有限责任公司企业发展部 200x-x-xx

WCDMA 关键技术 第一章 概述 本文是一篇讨论WCDMA 关键技术的文档。其中列出的功率控制、切换技术、负荷平衡、动态信道分配、准入控制、拥塞控制、动态AMR 调整等几个专题都是构成WCDMA 系统的空中物理层接口的核心技术。本文在对各关键技术原理进行介绍的基础上，还重点的分析了这些关键技术所涉及到的一些参数的设置问题。希望能通过本文，对公司未来的WCDMA 网络建设有所帮助。 第二章 功率控制 一、技术描述 1、 上行开环功率控制 1.1 PRACH 信道 对于PRACH 信道的功率控制主要是由UE 根据UTRAN 侧配置的参数进行计算， PRACH 前缀的初始发射功率的计算公式如下： Preamble_Initial_Power = Primary CPICH TX power – CPICH_RSCP + UL interference + Constant V alue （3.1.1.1-1） 其中： Primary CPICH DL TX power ：PCPICH 发射功率； CPICH_RSCP ：UE 接收到的PCPICH 信号强度 UL interference ：是上行干扰，通过系统信息广播给UE Constant V alue ：是修正值 PRACH 的功率控制方式如下：当UE 发出前缀后，在规定的时间未收到NODEB 的应答，则UE 会在下一个发前缀的时刻把前缀的发射功率在前一个前缀功率的基础上再增加一个调整步长Power_Step 。PRACH 消息部分控制信道的发射功率就等于UE 发送的最后一个AP （收到nodeB 肯定的应答）的发射功率基础上增加P p-m 。PRACH 消息部分数据信道的发射功率可以根据UTRAN 侧为其配置的控制信道和数据信道的功率增益因子c β和d β来得到。 其中： Power Ramp offset ：连续的两个前缀之间的功率偏差； Pp_m ：消息部分控制信道和最后一个前缀之间的功率偏差 1.2 上行DPCH 信道 对于UE 来说，当建立DPCCH 时，UE 将按照以下功率水平启动上行内环功控：

WCDMA移动通信系统基本知识介绍解析

WCDMA移动通信系统基本知识介绍技术研发部毕猛 内容提要 1. WCDMA导论 2. 物理层 3. 移动性管理 4.无线资源管理 Section 1 W-CDMA 导论 主要内容 多址接入及双工技术 WCDMA新特点 WCDMA与GSM的主要区别 业务分类 UMTS系统结构 DS-CDMA 码字 Rake接收机 发射分集 频率

时间功率 频率 时间功率 频率时间功率FDMA TDMA CDMA 通信系统中有三种多址接入技术:?频分多址Fre ?时分多址Fre+Ts ?码分多址Fre+Code 多址接入 双工间隔:190MHz FDD 时间 频率 功率 5 MHz 5 MHz 码复用& 频分双工UL DL UMTS 用户1 UMTS 用户2 时间

频率 功率 TDD 5 MHz DL UL DL 码复用&时分双工 DL 666.67 μs UL UMTS 用户2UMTS 用户1 W-CDMA: FDD or TDD 双工技术 WCDMA的新特点 WCDMA的新特点 9提供高速的数据速率,最高可达到2Mbps,将来如果采用HSDPA将提高到8~10Mbps(甚至到20Mbps,如果采用MIMO 天线技术。 9可变比特速率。(可变扩频因子 9采用异步方式,无需GPS精确定时,方便室内规划。 9支持上、下行不对称的业务,如视频点播和网页浏览,下 行业务远大于上行业务。

9更高的频谱利用率,频率复用度为1。 91500Hz的快速功率控制,更好地克服快衰落的影响。 0.5、1、1.5、2 dB (可变 功率控制步长1500Hz 功率控制频率软切换,更软切换,硬切换切换 666.7us 时隙长10ms (包含15个时隙帧长2Mbps (for Release99&Release4最大业务速率 3.84Mcps 码片速率上行BPSK ,下行QPSK 调制方式分组和电路交换数据类型Node B :-121dBm ,MS :-117dBm (BER 为10-3接收机灵敏度Rake 接收机 接收机异步方式同步方式卷积编码,Turbo 编码(对高速业务信道编码8种速率的AMR 编码(4.75~12.2kbps语音编码 4.4~5.2MHz 载波间隔1 频率复用度2×5MHz 最小频率需求上行:1920~1980MHz,下行:2110~2170MHz 规划频段频率栅格与定标频率 WCDMA 的主要参数 语音和低速数据业务(理论最大171.2kbps ,实际几十kbps AMR 语音(4.75~12.2kbps、CS64kbps 、最大2Mbps 的分组数据业务。 业务 硬容量,不受覆盖和干扰的影响软容量,受覆盖和干扰影响

第3章 WCDMA系统结构

第3章 WCDMA 系统结构 3.1 概述 UMTS （Universal Mobile Telecommunications System 、通用移动通信系统）是采用WCDMA 空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS 系统称为WCDMA 通信系统。UMTS 系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络（Radio Access Network ，RAN ）和核心网络（Core Network ，CN ）。其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而CN 处理UMTS 系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN 从逻辑上分为电路交换域（Circuit Switched Domain, CS ）和分组交换域（Packet Switched Domain, PS ）。UTRAN 、CN 与用户设备（User Equipment ，UE ）一起构成了整个UMTS 系统。其系统结构如图3-1所示。 3G PS MSC ／VLR ，GMSC ，gsmSSF 3G CS PSTN SGSN,GGSN UTRAN 业务应用域 HLR, SCP 接入网 3G 核心网络 外部网络 Internet 图3-1 UMTS 的系统结构 从3GPP R99标准的角度来看，UE 和UTRAN （UMTS 的陆地无线接入网络）由全新的协议构成，其设计基于WCDMA 无线技术。而CN 则采用了GSM/GPRS 的定义，这样可以实现网络的平滑过度，此外在第三代网络建设的初期可以实现全球漫游。 3.1.1 UMTS 系统网络构成 UMTS 网络单元构成如图3-2所示。

WCDMA系统网络结构图

W C D M A系统网络结构 图 Last revision on 21 December 2020

WCDMA系统网络结构图 1.Uu:和(陆地无线接入网)之间的接口,用户终端。 2.UE: 3G网络中，用户终端就叫做UE包含手机，智能终端，多媒体设备，流媒 体设备等。 3.ME: 4.：陆地无线接入网。UTRAN由NODE B和无线网络控制器（RNC）构成，NODE B 相当于GSM BTS，RNC相当于GSM BSC。3g由核心网(CN)、UMTS 陆地无线接入网(UTRAN)、用户设备(UE)三大部分组成，CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。UTRAN分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN 的接口，实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和信息的处理和传送；无线相关部分处理与UE 的无线接入(用户信息传送、控制、资源管理等)。UE 主要完成无线接入、信息处理等。 Node B：无线收发信机。主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码、还包括基带信号和射频信号的转化。 5.Lub：逻辑单元块 6.RNC：无线网络控制器是3G网络的一个关键网元。它是接入网的组成部分， 用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。 7.Lu：逻辑单元(LU)连接陆地无线接入网（）和CN(核心网) 8.Lur：用于呼叫切换的RNC到RNC连接，通常通过OC-3链路实现。 https://www.sodocs.net/doc/b76916371.html,：核心网将业务提供者与接入网，或者，将接入网与其他接入网连接在一 起的网络。通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。 10.Msc: 移动交换中心。核心网CS域功能节点。MSC/VLR的主要功能是提供CS

WCDMA下行分集技术

摘要众所周知WCDMA系统中在上行采用了分集接收技术，实际上在下行也采用了分集技术即称为下行发射分集技术。文章对下行发射分集技术的种类及原理进行了阐述，并对采用不同的发射分集技术的效果进行了定量的分析总结。 由于无线传播环境的恶劣，在蜂窝移动通信中，基站的发射信号往往是经过多次反射、散射和折射才到达移动台的接收端的。这样很容易就造成了信号的多径衰落。在衰落环境中，多天线分集技术可以有效地改善无线通信系统的性能。在3G系统中，多天线的发射分集是一个非常重要的关键技术。信号通过多个空间上分开足够远的天线发射出去，实现空间分集。天线之间的间隔足够远，可以保证每个天线发射出去的信号经过信道后所遭受的衰落是不相关的。WCDMA系统使用了开环和闭环发射分集技术。 一、开环发射分集 在WCDMA系统使用了两种开环发射分集方案，分别是空分发送分集（STTD）和时间切换发射分集（TSTD）。 空分发送分集（STTD）是将在非分集模式下进行信道编码、速率匹配和交织的数据流在4个连续的信道比特块中使用STTD编码。STTD 编码方式如下图所示。空分发送分集（STTD）除了同步信道（SCH）以外均可使用。 图1 STTD编码方式 时间切换发射分集（TSTD）是根据时隙号的奇、偶，在两个天线上交替发送基本同步码和辅助同步码。例如奇时隙时用第1个天线发送，偶时隙则用第2个天线发送。采用TSTD，在移动台中可以很简单地获得与最大比值合并相当的效果，大大提高了用户端正确同步的概率，并缩短了同步搜索时间。时间切换发射分集（TSTD）专用于同步信道SCH。 二、闭环发射分集 专用物理控制信道（DPCCH）和专用物理数据信道（DPDCH）共同组成的专用物理信道，经扩频/扰码后被天线的特定复数加权因子W1和W2加权处理（加权因子由UE决定），用户设备根据接受到的下行公共导频信道（CPICH）的某个时隙来估计各发送天线的信道响应。闭环发射分集的结构如下图所示。 图2 闭环发射分集示意图 闭环模式发射分集关键是加权因子的计算，按加权因子计算方法不同分为两种模式：模式一采用相位调整量，两个天线发射DPCCH 的专用导频符号不同（正交）；模式二采用相位/幅度调整量，两个天线发射DPCCH的专用导频符号相同。 （1）闭环发射分集模式一 在用户端，若对应的时隙号为奇，则第二个天线的信道响应先旋转90度再计算，若时隙号为偶则不旋转。基站端则实际使用相邻的且处于不同旋转集的两个时隙所对应的相位调整量，进行第二个天线的相位调整。当信道变化速率较低时，本模式实际可起到2 bit反馈控制的效果，而当信道变化速率较大时，也有一定的平滑作用。

WCDMA系统的关键技术

WCDMA系统的关键技术 1 CDMA发展历程 为了明确什么是W-CDMA系统的关键技术，有必要回顾一下蜂窝移动通信的发展历史。 1949年，Claude Shannon等人首次给出了CDMA框袈，1956年，Price和Green提出RAKE接收机的概念，1978年Cooper等人给出在蜂窝移动通信系统中采用CDMA的建议。可以说CDMA技术由来以久，但CDMA 或者确切地说扩频技术除了应用在军事领域外，还找不到更好的应用。 上个世纪80年代可以说是移动通信发展的重要时期，因为这个时候几乎同时萌芽了两种重要的移动通信体制一种是TDMA体制，另一种是CDMA体制。1987年，欧洲确立了下一代移动通信体制将以TDMA技术为主，谈到CDMA时则认为是几乎无法实现的体制，国内的技术评论和分析也大致给出了相似的结论，TDMA的研究开发热情最终导致一个几乎被全球接收的GSM和其它类似系统如DAMPS和PDC。而几乎与此同时，一家美国的公司Quallcomm则坚定地研究CDMA技术，在当时力量显得非常微弱，1989年Quallcomm进行了首次CDMA试验，并在以后的年份验证了两项CDMA 关键技术功率控制和软切换，随后通过网络运营说明CDMA的可行性。90年代中后期CDMA研究、开发热潮正式来临，就连老牌的TDMA设备制造商Ericcson也在3G中支持CDMA技术，Nokia很早就在积蓄CDMA力量，因此出现这样的局面，在3G标准化进程中CDMA成了主流技术，差异无非是各种CDMA的变形如MC-CDMA、DS-CDMA、TD-SCDMA和TD-CDMA等。

很容易提出这样的问题，为什么几乎同时萌芽的技术，TDMA早已成熟并得到大规模商用，而CDMA则后来才受到重视。单就技术原因来看，CDMA是更为复杂的技术，如果没有功率控制等无线资源管理技术的支持，CDMA的性能比TDMA更差，Quallcomm的主要贡献正在于证实了CDMA 系统无线资源管理的可能性。CDMA研究、开发热潮的到来说明了CDMA正在趋于成熟，国内有不少厂家已经初步掌握了TDMA技术，但对于CDMA还需要更多的努力。 W-CDMA是3G的主要RTT标准，与IS-95相比，采用了宽带扩频技术，这样能更好地利用CDMA的优点如统计复用、多径分辨和利用等，总体上看W-CDMA与IS-95、CDMA 2000没有本质不同，撇开IPR问题，所有的不同点无非是怎样才能更好发挥CDMA的优势、提高系统的性能如系统容量、通信质量和网络覆盖等。 本文所指的W-CDMA关键技术并不是与IS-95、CDMA 2000相比W-CDMA系统特有的技术，而是在W-CDMA协议框架范围内对系统性能有重要影响的技术，如果没有这些关键技术，W-CDMA将达不到预期的目标。 整个W-CDMA系统可分为两大部分即无线接入网部分和核心网部分，两部分的发展有很大的不同，核心网受有线网络的技术发展影响很大，而无线接入网络的目标一直是提高无线资源利用率和业务提供的灵活性，本文所指的W-CDMA关键技术仅限于无线接入网部分。本文所指的关键技术不包括W-CDMA网络部分。

WCDMA系统网络结构图

WCDMA系统网络结构图 2. UE: 3G网络中，用户终端就叫做UE包含手机，智能终端，多媒体设备， 流媒体设备等。 3. ME: 4. UTRAN :陆地无线接入网。UTRAN由NODE B和无线网络控制器（RNQ 构 成，NODE B相当于GSM BTSRNC相当于GSM BSC3g由核心网（CN）、UMTS陆地无线接入网（UTRAN）用户设备（UE）三大部分组成，CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。UTRAN 分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN的接口，实现向用户提供QOS保证的信息处理和传送以及用户和网络控制信息的处理和 传送；无线相关部分处理与UE的无线接入（用户信息传送、无线信道控制、资源管理等）。UE主要完成无线接入、信息处理等。 Node B:无线收发信机。主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、 信道解码、还包括基带信号和射频信号的转化

5. Lub:逻辑单元块 6. RNC:无线网络控制器是3G网络的一个关键网元。它是接入网的组成部分， 用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。 7. Lu：逻辑单元（LU）连接陆地无线接入网（UTRAN）和CN（核心网） 8. Lur:用于呼叫切换的RNC到RNC连接，通常通过0C-3链路实现。 9. CN:核心网将业务提供者与接入网，或者，将接入网与其他接入网连接在一起 的网络。通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。 10. Msc:移动交换中心。核心网CS域功能节点。MSC/VLR的主要功能是提供 CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。 11. VLR:拜访位置寄存器，VLR动态地保存着进入其控制区域内的移动用户的相 关数据，如位置区信息及补充业务参数等，并为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户归属的HLR中获取并保存用户数据，并在MSC处理用户的移动业务时向MSC提供必要的用户数据。 VLR—般都与MSC在一起综合实现。 12. HLR: 归属位置寄存器, 存放着所有归属用户的信息，如用户的有关号 码（IMSI和MSISDN、用户类别、漫游能力、签约业务和补充业务等。此外，HLR还存储着每个归属用户有关的动态数据信息，如用户当前漫游所在的MSC/VLR地址（即位置信息）和分配给用户的补充业务。 13. AUC是GSM系统的安全性管理单元，存储用以保护移动用户通信不受 侵犯的必要信息。AUC一般与HLR合置在一起，在HLR/AUC内部，AUC 数据作为部分数据表存在。

第1章 WCDMA系统概述分析

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，主要走过了两代，而第三代现在正处于预商用阶 段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行。 第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。时间是上世纪七十年代中期至八十年代中 期。这一阶段相对于以前的移动通信系统，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。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大 大提高了系统容量。 第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统 TACS，以及NMT和NTT等。AMPS（先进的移动电话系统）使用模拟蜂窝 传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS （总接入通信系统）使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日 本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。 第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每 隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。其主要弊端有： (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，易被窃听和盗号 (5) 设备成本高 (6) 体积大，重量大 为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而 生，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年 代中期开始。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、IS-95和欧洲的GSM系统。 GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA 标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz 频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和 TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。

WCDMA技术简析

WCDMA技术简析 随着社会的发展，人们对通信业务种类和数量需求的剧增已不再满足于使用第二代系统。于是，一种能够提供全球漫游，支持多媒体业务且具有足够容量的第三代移动通信系统就应运而生了。第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业务，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的通信系统。 3G的三大主流国际标准包括：WCDMA、CMDA2000和TD-SCDMA。移动通讯系统的演进如图所示，本文将主要对WCDMA技术进行解析和介绍。 WCDMA（Wideband Code Division Multi Access）简介 WCDMA由欧洲标准化组织3GPP 所制定，由于它的物理层具有同时支持不同类型业务的能力，因此受全球标准化组织、设备制造商器件供应商运营商的广泛支持，将成为未来3G 的主流体制。 WCDMA全称为宽带码分多址接入，每个载频的所有用户共享频率、时间、功率资源，用户之间只依靠特征码来区分。其核心网基于GSM/GPRS 网络的演进，保持与GSM/GPRS 网络的兼容性。核心网络可以基于TDM 、ATM和IP 技术，并向全IP 的网络结构演进。核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。 WCDMA系统基本特性包括：采用宽带CDMA技术，带宽为5MHZ；物理层可灵活的在单载波上传输各种速率的数据；多用户检测技术；传输分集技术；自适应天线技术；RAKE接收机技术。 WCDMA与TD－SCDMA、CDMA2000的技术参数的比较下图所示：

WCDMA与其他两个标准相比，有其自身的技术优势： 1、在利用CDMA技术方面，在小区复用系数、利用多径能力、可变扩频增益、软切换及软容量方 面较好； 2、在同步方面，WCDMA不需要小区同步； 3、在功率控制方面，WCDMA采用“开环＋自适应闭环功率控制”，提高了功率控制的速度，可 抵消一般的快衰落； 4、系统容量和覆盖方面，从单载扇小区容量来看，WCDMA容量最大，拥有60个语音信道， CDMA2000拥有30个语音信道，TD-SCDMA为24个语音信道；从系统覆盖范围看，WCDMA 和cdma2000较TD-SCDMA系统更具优势，覆盖半径更大； WCDMA系统结构 UMTS （Universal Mobile Telecommunications System ）通用移动通信系统是采用WCDMA 空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络（Radio Access Network ，RAN）和核心网络（Core Network ，CN）。其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理UMTS 系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域（Circuit Switched Domain, CS ）和分组交换域（Packet Switched Domain, PS ），电路域为用户提供“电路型业务”或提供相关信令连接，而分组域则为用户提供“分组型数据业务”。UTRAN 、CN

WCDMA第三代无线通信系统无线技术介绍-1

一、前言 属于第三代无线通信技术的WCDMA服务之所以可以提供更高的频宽，以符合各式多媒体与无线宽频需求，所注重的一点就是它比原来的第二代GSM无线通信系统来说，大幅改进了无线部分的多工技术，使得我们可以在有限的无线通信频带中，透过更新的无线传输技术来提供更为丰富与大量的使用者资料。 我们都知道，3GPP R99核心网络与GSM/GPRS核心网络是可以存在同一个架构下的，主要的原因还是在于可以保有GSM/GPRS系统业者原有的投资，并且沿用了现在最为稳定的核心网络架构，减少系统过渡到3G通信系统时，所产生的诸多相容问题。不过在无线通信接收端的部分，可就没有这么容易解决了，WCDMA所采用的无线通信多工技术与GSM/GPRS完全不相同，也就是说虽然他们可以共用相同的核心网络设备，不过在无线通信的接收端技术，彼此就是差异相当大的部分，因此希望通过本文的介绍，可以让各位真正的了解这些技术上的不同差异。 二、无线网络Cell的概念 如图一所示，在无线网络的环境中，我们会通过基地台来传送与接收使用者手持设备的资料，不过无线网络的资源是有限的，在有线的网络环境中，如果我们需要更多的频宽，可以通过更多的物理线路来提升两端点的可用频宽，可是无线网络的环境里，因为实际的传输媒介为我们生活的空间，而这部分的资源并不会因为我们需要更多的频宽而增加。

图一，无线网络Cell覆盖的示意图 因为这样的因素，所以每个基地台无线电所覆盖的范围就需要经过适当的考虑。例如：如果在一个认可稠密的区域，每一个无线电所覆盖的范围就要缩小，这样在同一个区域中，就可以建构一个以上的基地台无线通信区域，如此就可以增加该区域可容纳的使用者数目。相对的，如果我们把一个基地台无线电所覆盖的范围加大，那样在这个大区域范围中，所能接受的使用者数目，就仅限于一个基地台无线通信范围中，所能接受的人数了。 三、FDMA、TDMA、CDMA与SDMA 以目前常用的无线通信多工技术来说，我们可以大略的把各种技术区分为四类。FDMA（Frequency Division Multiple Access） 如图二所示，FDMA主要是通过切割许多小的无线通信频带，而每个无线通信频带都属于一个专属的使用者来传输资料，通过这样的方式我们可以在一个大的频带范围中，切割出许多小的频带，让多个使用者可以同时传输资料。