wcdma与cdma2000的比较

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,W-CDMA,与,CDMA2000,的比较,网络优化部,杰赛通信设计院,1,1.,绪论,人们对于无线多媒体服务的需求由于因特网的爆炸式发展而巨幅增长。第一和第二代无线网络已经证实可以提供话音和低速率数据业务；但是，它们目前的空中接口不能充分适应,ITU,为,IMT-2000,定义的更高的数据速率。为了满足所谓第三代的需求，,GSM,网络将会进化到,GPRS/EDGE,技术并最终利用一种基于宽带,CDMA,的新空中接口。,IS-136 TDMA,网络很可能沿着与,GSM,同样的途径进化到,GPRS136,并最后到,136 HS,或者,W-CDMA,。最终，,cdma2000,将为现存的基于码分多址接入的,IS-95,网络提供移植途径。,在国际电信联盟（,ITU,），第三代网络称为国际移动无线通信,2000,（,IMT-2000),；在欧洲，称为通用移动无线通信系统（,UMTS),。,IMT-2000,将提供多样化的业务，尤其是多媒体和高比特率的包交换数据业务。宽带码分多址接入（,CDMA),已经成为第三代网络的主流空中接口技术。在欧洲、日本、韩国和美国，宽带,CDMA,正在进行标准化。,第三代系统的首先技术依赖于技术、政治和商业因素。技术因素包括是否能提供要求的数据速率和满足性能要求；政治因素包括不同标准化组织间如何达成一致以及要考虑到不同国家地区的起点不同；一方面，对现有系统的投资会激发寻找后向兼容的方法，但另一方面，新的商业机会或者改变现有网络的可能性也可能会激发新的方法。,2,2.,蜂窝系统的发展,蜂窝系统的发展可以用下列步骤描叙,(,也见表,-1).,早期蜂窝系统,第一代,不编码的模拟话音,很少的业务和特性,消息几乎没有安全性,低容量,容量（频谱效率）,&,覆盖,数字化压缩话音,信道编码加密和安全性,增强的特性和业务,第二代,容量,安全,&,各种标准的一致,高速数据容量,多媒体业务,智能网络,第三代,全球一致性和漫游,HSD,多媒体业务，,IN,，更多的一致性,3,表,-1,：,2G vs. 3G,系统,2G,系统,3G,系统,数字化技术,数字化技术用于调制，语音和信道编码,增强运用了数字化技术，包括软件。,不同操作环境,的通用性,特殊环境的优化,无线环境的最大通用性和优化,频带,800M,900M,1.5G&1.8G,使用全球陆地和卫星公共频带,数据业务,数据业务,32Kbps,更高的电路和包交换速率并提供多媒体业务,漫游,通常限制在特定区域,由于全球频率的调和、,SIM,的增强运用、全球卫星覆盖的有效性而增强的全球漫游,技术,频谱效率、成本、适应性受到设计目标、设计时的技术和执行的限制,基于,2G,系统设计的经验和,2000,年技术的利用，频谱效率、成本和适应性将得到提高。,4,1980,年，移动蜂窝时代开始了。,80,年代，引入了利用模拟传输方式实现话音业务的第一代移动系统，有几种标准得以发展：美国的,AMPS(,先进移动电话业务,),、英国的,TACS(,全接入通信系统,),、斯堪迪纳维亚的,NMT(,北欧移动电话,),、日本的,NTT(,日本电话和电报,),等。,80,年代末，引入了利用数字方式传输的第二代移动通信系统。它们提供了更高的频谱利用率、更好的数据业务以及比第一代系统更先进的漫游。,GSM(,全球移动通信系统,),、,PDC(,个人数字蜂窝,),、,IS-136(D-AMPS),以及,IS-95(US CDMA,系统,),都属于第二代系统。这些系统可提供包括语音和低比特速率在内的业务。,GSM,、,IS-136,和,PDC,是基于时分多址,(TDMA),的系统，而,IS-95,是依靠码分多址,(CDMA),作为它的空中接口。,GSM,在全世界都得到广泛的应用并且是欧洲的主要标准。在用户数量方面,GSM,也是世界公认的领先者。,IS-136,和,IS-95,是北美的主要,2G,标准，在中南美和亚洲,/,太平洋地区也有重要的应用。,PDC,在日本应用。,第二代系统将进一步向第三代系统演变，提供更先进的业务，如速率为,100200Kbps,的电路和分组数据业务。这些演变通常称为,2.5,代。比如，,GPRS,采用新的无线链路控制,(RLC),和介质接入控制,(MAC),，允许分组接入所需要的灵活的重复传输能力。依据所采用的信道编码，,GPRS,可在每个时隙提供,4,中不同的比特速率,(9.06,13.4,15.6,21.4Kbps),。根据信道和干扰情况，链路可在,4,中比特速率中选择合适的速率，使得通过量最大。,5,对更高比特率数据业务和更好的频谱利用率的迫切需求，是推动第三代移动无线系统发展的主要动力。在,ITU,，第三代网络被称为,IMT-2000,，在欧洲称为,UMTS,。,IMT,2000,空中接口的主要目标可以概括如下：,全面覆盖和移动，比特率为,144 Kb/s,最佳比特率为,384 Kb/s,有限覆盖和移动，比特率为,2 Mb/s,较诸现有系统更高的频谱效率,可很灵活地引入新的业务。,根据综合业务数字网,(ISDN),的速率，已经对比特速率的目标进行了规定。,144Kbps,提供,ISDN 2B+D,信道，,384Kbps,提供,ISDN H0,信道，,1920Kbps,提供,ISDN H12,信道。尽管，,IMT-2000,的主要业务可能不是基于,ISDN,的业务，但必须注意到这些数字仍然存在争议。最终，市场要求将决定在商用系统中提供什么数据速率。,2G,和,3G,比特率与移动性的比较,6,目前,IMT-2000,有,3,种模式：,3G,的首选技术取决于技术、政治和商业因素。技术因素包括所能提供的比特率和性能等。政治因素包括各标准实体之间达成一致并考虑不同国家和地区的不同出发点。一方面，对现有系统投资的保护要求有后向兼容的途径；另一方面，新的商业机会或改变现有状态的可能性，可能要求有一条新的途径。,7,3,、,CDMA,的历史,目前，,CDMA,是第三代无线个人通信系统的主流技术，宽带,CDMA,领域中许多研究和发展方案已经在欧洲、日本、美国和韩国等进行。,8,4,、,CDMA2000,目前，不论是基于电路交换的,GSM,的,9.6Kbps,，还是基于电路或包交换的,IS-95A,的,14.4Kbps,速率，都远远低于,PSTN,电话线提供给普通用户的速率。然而，我们现在将进入一个能提供更新更快的非话音业务的新时期。例如，韩国和日本的电信运营商,SK Telecom,、,Hansol,、,DDI,和,IDO,都已经实现了,64Kbps,包交换的商业数据业务。,CDMA2000,是基于,IS-95,的第三代解决办法。它支持国际电联,(ITU),为,IMT-2000,定义的,3G,业务。,3G,网络将提供更好的性能、更低的成本和更高的容量，目标就是一个终端能在任何时间、任何地点能获得任何提供的移动业务。,CDMA2000,规范定义了两种扩频和调制模式：直接扩频和多载波,9,直接扩频,高速基带数据在整个宽频上扩频,abc,多载频,频谱分成多个,1.25MHZ,信道,信息复用成多个低速数据流，在每一个,1.25MHZ,信道上调制扩频,多个载波平行发送和接收，在接收机处解复用这些信息,abc,S/P,a,b,c,10,加上,1.25MHZ,保护带宽所需的频带宽度,1X2.5MHz,3X5MHz,6X8.75MHz,9X12.5MHz,FWD/REV,1X/1X,3X/(3x)1X,3X/3X,mX/nX,11,CDMA2000,标准分成两个阶段：,1X,和,3X,。,1X,提供平均,144Kbps,的数据速率，,3X,提供多达,2Mbps,的数据速率。两个阶段的话音容量和峰值速率差不多。,12,Phasse,1,：,cdma2000 1X RTT,cdma2000 1X,已经由,Telecommunications Industry Association,(TIA,),出版。,1X,提供大约两倍于,cdmaOne,的话音容量，平均数据速率达到,144 kbps,，向后兼容,cdmaOne,网络，以及提供很多其它的性能改进。,1X,利用现有分配给,cdmaOne,的,1.25MHz,载频，名词来源于,N = 1 (,类似于,cdmaOne,中的,1.25 MHz,载频,) (RTT,指,Radio,TransmissionTechnology,),。,1X,可以在已有的频段或新频段上使用。向后兼容,cdmaOne,网络能确保前期的投资。,13,Phasse,2,：,cdma2000 3X,cdma2000-3X,提供比,1X,更高的容量和数据速率，高达,2 Mbps,，后向兼容,1X,和,cdmaOne,。,3X,也可以在现有或新的频段上使用，但是使用更宽的扩频频段。,3X,指,N = 3 (3,倍,1.25 MHz,载波,),。目前有两种模式使用,3X,，多载频模式使用,3,个,1.25 MHz,载波，直接扩频使用一个,3.75 MHz,的载波传输同样的业务。采用何种模式主要看运营商分配和使用的频段而定。,14,Cdma2000,包交换核心网络,CDMA packet core network,标准由,TIA,的,TR45.6,工作组利用,IEFT (Internet Engineering Task Force),已有的标准融合移动,IP,制定。提供更有效和安全的无线数据传输。比如利用,PCN,(Packet Core Network),由,PDSN,(Packet Data Serving Node),组成和,AAA (,Authentication,Authorization,and Accounting),。可以增加,HA,(Home Agent),来提供基于包数据业务的移动,IP,。,15,cdmaOne,向,3G,CDMA,的演进,从,IS-95A,到,IS-95B,同样的物理和无线信道模式,为多址码操作增加了补充信道,从,IS-95A / B,到,cdma2000,对,1X,是同样的无线信道模式，对,nX,有更宽的信道,可选择多载频和直接扩频,多速率的物理信道,为支持包数据和更高数据速率，增加许多新的公共信道、广播信道和专用信道,cdmaOne,到,1x,的演进,只要主设备和软件升级,不需改变远端和天线设备,只需升级部分网络结构就能满足容量和高速数据的需求,到,3X,只需升级软件和信道卡,在同一个基站可以运行,1X,和,3X,为,3X,反向链路需要设计在宽带上接受的远端单元,不需改变天下配置,支持可选的传输多样性,16,从,CDMAONE,演进到,CDMA2000,所需的包交换数据设备,包交换数据设备需求,95B,IMT-2000 CDMA,多载波,1X(MC 1X),IMT-2000 CDMA,多载波,3X(MC 3X),95A,手机,标准的,95A,手机 可以,14.4Kbps,单模手机模式工作在所有将来的网络：,95B,1X,3X.,内置标准,95B,芯片的手机可以,14.4Kbps,单模手机模式工作在,95A,网络；以最高,114Kbps,工作在：,95B,，,1X,，,3X,。,内置标准,1X,芯片的手机可以,14.4Kbps,单模手机模式工作在,95A,网络；以最高,114Kbps,工作在,95B,网络；最高,307Kbps,工作于,1X,，,3X,。,新的,3X,手机可以,14.4Kbps,单模手机模式工作在,95A,网络；以最高,114Kbps,工作在,95B,网络；最高,307Kbps,工作于,1X,网络；最高,2Mbps,工作于,3X,网络。,下部构造,标准,在,BSC,需要新软件,1X,在基站需要新的信道卡；在中枢设备需要新软件,基站需要新的信道卡；修改中枢设备,技术平台,CDMA,CDMA,CDMA,CDMA,17,改善了语音容量,-,在现有,CDMAONE 1.25MHZ,载波上提供双倍的话音容量,-,在业务上改良的,Grade of Service (,GoS,),和用户满意度,-,更高的投资回报,话音质量提高和,QoS,-,为支付额外费用的用户提供额外的话音质量,-,也叫,V2 Voice Mode (V1,是标准话音质量,),-,多媒体的应用,-,业务优先接入等级划分,向后兼容,-,同一基站可同时支持,cdmaOne,和,1X,用户,cdma2000,特性,18,软切换和漫游,如图：,cdmaOne,与,1X,网络之间的漫游和切换,高速无线数据业务,-,平均,144 kbps,的数据速率,-,对时延敏感的业务提供低延时的数据吞吐量,-,信用卡交易、远程信息处理、,VoIP,(Voice Over IP),、音频和视频流,-,不同的数据速率,1X,平均,144 kbps,3X,最高可达,2 Mbps,同时提供话音,/,数据业务,-,可同时提供,-,基于电路交换的话音,/,数据和基于包交换的能同时存在,例如发送传真或上网冲浪时能同时打电话,19,热点地区覆盖和智能天线追踪,-,增加覆盖、容量或数据速率,-,热点地区包括会议中心、运动场、大商场和大学等,-,给特定用户群专有的覆盖和数据速率,接入可靠性,-,由于波束赋形和智能天线的运用,延长电池使用时间,/,通话时间,专门给高速数据用户开通的辅助扇区,为高速数据用户服务的辅助扇区,为语音和低速数据用户服务的普通扇区,20,cdma2000,关键参数摘要,信道带宽,1.25,，,5,，,10,，,15,，,20MHz,下行链路,RF,信道的结构,直接扩频或多载频,码片速率,直接扩频为,1.2288/3.6864/7.3728/11.0593/14.7456Mchip/s,多载频为,n1.2288Mchip/s(n=1,，,3,，,6,，,9,，,12),滚动因子,与,IS-9,类似,20ms,为数据和控制，,5ms,为基本和专用控制信道上的控制消息,帧长度,平衡,QPSK(,下行链路,),双信道,QPSK(,上行链路,),复扩频电路,扩频调制,QPSK(,下行链路,),BPSK(,上行链路,),数据调制,21,相干检测,与,PC,和,EIB,进行导频时间复用,(,上行链路,),公共连续导频信道和辅助导频,(,下行链路,),上行链路的信道复用,控制，导频，基本和补充码复用,数据和控制信道上,I&Q,复用,多速率,可变扩频和多码,扩频因子,4,256,开环和快速闭环,(800Hz,，较高速率有待进一步研究,),功率控制,可变长度的沃尔什序列区分信道,M,序列,215(,在不同小区使用有时间偏移的同一序列在,I&Q,信道使用不同序列,),扩频,(,下行链路,),可变长度的正交序列区分信道,M,序列,215(,在,I&Q,信道中的各序列对于所有用户均相同,),，,M,序列,241-1,用来区分用户,(,不同用户有不同的时间偏移,),扩频,(,上行链路,),软切换、频率间切换,切换,22,cdma2000,下行链路,Cdma2000,多载波,(MC),将调制符号解复用到,N,各独立的,1.25MHz,载波上，每一个载波码片速率是,1.2288Mcps,。,Cdma2000,直接扩频,(,DS,),将调制符号扩展到一个,N1.25MHz,的载波上，速率是,N1.2288Mcps,。 两种模式都提供相近的链路性能和容量。,.,F1, F2 & F3,是基本信道，在整个,3,个,1.25MHz,上分别使用专一的,Walsh,码,(,码复用独立传输,),S1, S2 & S3,是补充信道， 在整个,3,个,1.25MHz,上分别使用专一的,Walsh,码,(,码复用独立传输,),使用一个公共的导频信道,图：,cdma2000 (N = 3),多载波下行链路情形,23,基本和补充信道传送用户数据和专用控制信道控制消息；专用控制信道包含功率控制比特和速率信息；同步信道用于移动台获得初始同步定时；一个或多个寻呼信道用于向手机发送开销和寻呼消息；导频信道提供相干检测、小区捕获和切换的参考信号；下行链路上，,cdma2000,有一个公共导频信道，在不使用自适应天线时，它用做相干检测的参考信号，与,IS-95,的导频信道类似,(,由一个长,PN,码和沃尔什序列码,0,组成,),。当采用自适应天线时，辅助导频用做相干检测的参考信号。通过为每个辅助导频分配一个不同的正交码，来产生码复用辅助导频。这种方式减少了业务信道上可用的正交码数。通过扩展辅助导频所用的正交码集的规模，可以缓解这一限制。因为导频信号不用数据调制，导频正交码长度可以延长，因此会增加可用码数的数目，可以被用来做附近的导频。,cdma2000,下行链路信道结构,对于前向信道，除了,F-APICH,和,F-ATDPICH,外，在,SR1,时，码分信道所能用的,Walsh,序列的最大长度为,128,对于反向信道，在配置为,RC1,和,2,的反向业务信道中，正交,Walsh,函数被用来调制信息符号，即每,6,位输入的,码字符号（,C0,、,C1,、,C5,）调制后变成输出一个,64,码片的,Walsh,序列。在其余的反向信道中，,Walsh,函数也被用来分离信道,准正交函数,(QOF),通过由,Walsh,码乘掩码函数来得到如果,Walsh,码的长度为,N,，与长度为,N,的掩码函数相乘，可以得到另外,N,个码信道。,QOF,函数和,Walsh,码之间，以及,QOF,函数之间是正交或准正交,24,cdma2000,多载波下行链路信道结构,25,cdma2000,上行链路,F,：,fundamental channel,S,：,supplemental channel(,动态分配的,),-,最高达,3.6864,Mcps,的可变数据速率,-,对复用业务可以使用多个补充信道,26,对于,RL,的,RC,而言，,MS,必须支持在,RC1,、,3,或,5,中的操作，这,3,种,RC,是最基本的,RC,。,MS,还可以支持在,RC2,、,4,或,6,中的操作。支持,RC2,的,MS,必须支持,RC1,；,支持,RC4,的,MS,必须支持,RC3,；,支持,RC6,的,MS,必须支持,RC5,MS,不能在,RL,业务信道上使用,RC1,或,2,的同时使用,RC3,或,4,cdma2000,的,RL,调制方式中新采用了和以前的,M,阶正交调制不同的方式，实际上采用的是和,FL,的结构相似的调制方式,cdma2000,的,RL,物理信道仍然用长码加以区分，公用,RL,信道的长码掩码由,BS,的系统参数确定，而每个用户的业务信道的长码掩码则由用户自己的身份信息来标识,cdma2000,上行链路信道结构,27,cdma2000,上行链路信道结构,在上行链路由四个不同的专用信道。基本信道和补充信道承载用户数据。帧长度为,5ms,或,20ms,的专用控制信道，承载控制信息例如测量数据，导频信道用做相干检测的参考信号。导频信道也承载时间复用功率控制信号。,反向接入信道,(R-ACH),和反向公共控制信道,(R-CCCH),均为公共控制信道，用做层,3,和,MAC,层消息的通信。,R-ACH,用做初始接入，,R-CCCH,用做快速分组接入。,基本信道承载话音、信令和低速数据。它基本上运行在低,FER(,约,1,),情况下。基本信道支持,9.6Kbps,和,14.4Kbps,的基本速率，以及相应的子速率,(,即,IS-95,的,SR1,和,SR2),。基本信道总是运行在软切换模式下，基本信道不运行在有时序安排的方式下；因此允许移动台在没有时序安排的方式下发送证实或短分组，原因是时序安排这种方式减少了时延和处理负荷。与,IS-95,语音信道相比，其主要差别是实现了不连续发射，采用重复编码而不是门控传输。,补充信道提供高数据速率。上行链路支持一个或两个补充信道。,28,Radio Configurations (Uplink),29,Radio Configurations (Downlink),30,Wide-band CDMA (W-CDMA),WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access),是,ETSI (European Telecommunications Standards Institute),在,1998,年,1,月为支持第三代多媒体业务宽带无线接入选择的无线接入技术。,W-CDMA,由,ETSI,和,ARIB,在,1997,下半年共同开发。,ETSI WCDMA,从欧洲的,FAM2,方案发展而来，,ARIB,的,WCDMA,从日本的核心,A,方案发展而来。,WCDMA,方案的上行链路主要基于,FAM2,方案，下行链路基于核心,A,方案。,提供最高,2Mbps,的接入速率，支持多媒体业务：,internet,接入、视频会议等等。,wcdma,关键参数摘要,多址接入,DS-CDMA (FDD,模式,),TDMA/CDMA (TDD,模式,),信道带宽,5/10/20 MHz (FDD,模式,),5MHz (TDD,模式,),码片速率,4.096/8.192/16.384Mchip/s (FDD,模式,),4.096Mchip/s(3.84Mchip/s)(TDD,模式,),码片成形的滚动因子,0.22,31,BS,间定时,FDD,模式：异步,(,也可同步,),；,TDD,模式：同步,帧长,10ms/20ms(,可选,),扩频调制,平衡,(QPSK)(,下行链路,),； 双信道,QPSK(,上行链路,),；复扩频电路,相干检测,用户专用的时间复用导频,(,下行链路和上行链路,),，,下行链路中没有公共导频,控制和导频信道的复用；数据和控制信道的,I&Q,复用,上行链路的信道复用,开环和快速闭环,(1.6kHz),功率控制,1/2,1/3,速率卷积码,&Turbo,码,(FDD,模式,),卷积码、,RS,码、,Turbo Codes (TDD,模式,),信道编码,切换,FDD,模式：软切换；,TDD,模式：硬切换,32,实时,/,常量延迟,非实时,/,可变延迟,操作环境,峰值比特率,BER/,最大传输时延,峰值比特率,BER/,最大传输时延,乡村户外,(,终端速度最高,500 km/h),144kbps,间隔度,16kbps,BER 10-3 (20ms),BER 10-7 (300ms),144kbps,BER=10-5,到,10-8,最大传输时,150ms,或更多,市区,/,郊区户外,(,终端速度最高,120km/h),512kbps,间隔度,40kbps,BER 10-3 (20ms),BER 10-7 (300ms),512kbps,BER=10-5,到,10-8,最大传输时,150ms,或更多,室内,/,小范围户外,(,终端速度最高,10km/h),2Mbps,间隔度,200kbps,延迟,20,300ms,BER 10-3 (20ms),BER 10-7 (300ms),2Mbps,BER=10-5,到,10-8,最大传输时,150ms,或更多,UMTS,的最小负载能力,33,UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network),的逻辑结构,UTRAN,由通过,Iu,接口连接到核心网络的,Radio Network Subsystems (RNS),集合组成。一个,RNS,由一个,Radio Network Controller (RNC),和一个或多个节点,B,组成。节点,B,通过,Iub,接口连接到,RNC,。,RNC,负责,User,Equipment(UE,),的切换；,RNC,包含支持一个节点,B,中宏分集的合并,/,分离功能；一个节点,B,也可以包含这个功能。,在,UTRAN,中，,RNC,间可以通过,Iur,接口连接。,Iu,和,Iur,是逻辑接口。,34,W-CDMA,逻辑信道,35,上行链路物理信道,上行链路有两个专用信道和一个公共信道。用户数据在专用物理数据信道,(DPDCH),上传输，控制信息在专用物理控制信道,(DPCCH),。随机接入信道是公共接入信道。,36,多个可变速率业务可以在每个,DPDCH,帧内复用。总的,DPDCH,比特率每帧均不相同。,TFCI,transport-format combination indicator,，告知接收方复用于上行,DPDCH,的不同传输信道的即时参 数，协调同帧传输的数据（即速率检测）。,FBI,feedback information,一般，每次连接仅分配一个,DPDCH,，联合在一起交织的业务共享一个,DPDCH,。也可多分配几个,TPC,transmit power control,37,将物理控制信道和数据信道复用复用可以采用时间复用和码复用。,图：时间复用控制信道脉冲传输,图：码复用，,DPDCH,和,DPCCH,并行传输,时间复用控制信道的主要缺陷是用户数据非连续传输是产生电磁兼容问题,(EMC),。,38,DPDCH,DPCCH,39,在随机接入请求发送之前，移动台应完成下列任务：,1,：从同步信道,(SCH),获得与目标基站的码片、时隙和帧同步，并获得,关于下行链路扰码的信息,3,：估测下行链路路径损耗，与信号强度目标一起来计算随机接入请求所需的发射功率。,2,：从,BCCH,检索目标小区,/,扇区所使用的随机接入码的信息,40,随机接入结构,消息部分,结构,41,Physical Common Packet Channel (PCPCH),图：,CPCH,随机接入传输结构,CPCH,随机接入传输由一个或几个长为,4096,码片的,Access Preambles,、一个,4096,码片长的,Collision Detection Preamble,、一个,0,或,8,时隙长度的,DPCCH Power Control Preamble,、一个长度为,Nx10 ms,可变的,messae,部分组成。,42,下行链路物理信道,43,下行专用信道,(DPDCH,和,DPCCH),是时间复用的，下行链路不怕,EMC,：,1,、信号可以并行发给多个用户；,2,、基站与其它电子设备不是很近；,44,主,CCPCH,：,1,、承载,BCCH,信道和时间复用的公共导频信道。,2,、固定速率、采用与专用业务信道相同的方式映射到,DPDCH,。,3,、在所有小区中被分配同样的信道码。（一旦在初始小区搜索期间检测到基站 的唯一扰码，便可发现,BCCH,）,次,CCPCH,：,1,、用来在每个特定环境下为,PCH,和,FACH,提供所需的容量。,2,、不同小区中其速率不同。,3,、其信道码在主,CCPCH,上传输。,SCH,：,1,、由主,SCH,和次,SCH,组成，采用短码掩码将长码的捕获时间尽量减小。,2,、未调制的主,SCH,用来获得次,SCH,定时，调制的次,SCH,码承载标志基站的长码组,的信息。,45,主,SCH,由长度为,256,码片的未调制码组成，每个时隙传输一次，系统中每个基站的主同步码应该一样。,次,SCH,由长度为,256,码片的调制码组成，与主,SCH,并行传输。,SCH,与其它下行链路,(DPDCH/DPCCH/CCPCH),复用，它仅周期性的发射,(,每时隙一个码字,),，且当其它信道在长码扰码之后复用，因而与下行链路其它物理信道不正交。,46,图：,Physical Downlink Shared Channel (PDSCH),帧结构,图：,Acquisition Indicator Channel (AICH),帧结构,47,图：,Common Pilot,Channel,(CPICH,),帧结构,图：,Page Indicator Channel (PICH),帧结构,48,传输信道：,公共传输信道：当寻址某个特定,UE(User,Equipment),时需要能在频带内辨别,UE,。,专用传输信道：需要通过物理信道辨别,UE,，例如：对,FDD,通过码分或频分,(,对,TDD,通过码分、频分或时隙,),49,BCH,：,Broadcast Channel,是下行链路上用来广播系统或小区特定消息的。总是在整个小区用固定的低比特率发送。,PCH,：,Paging Channel,是下行信道，总在整个小区传送。,CPCH,：,Common Packet Channel,是上行信道，通过,RACH,争夺它来传输突发数据。在下行链路有其相关的 专用信道为之提供功率控制。,RACH,：,Random Access Channel,是上行信道，总是从整个小区内接收。使用开环功率控制。,FACH,：,Forward Access Channel,是下行信道，使用慢速功率控制，在整个小区或使用波束赋形天线仅在小区部分面积内传送。,DSCH,：,downlink shared channel,由几个,UE,共享的下行信道，与,DCH,关联。,公共传输信道：,DCH,：,Dedicated Channel,上,&,下行信道，在整个小区或使用波束赋形天线仅在小区部分面积内传送。特性有快速速率改变能力,(,每,10ms),、快速功率控制、,UE,固有寻址。,专用传输信道：,50,下行物理信道帧定时和接入时隙定时,P-CCPCH,上传递有小区,SFN(system,frame number),，用来作为所有物理信道的定时。,每一个,S-CCPCH,和,DPCH,定时都不同，但是从,P-CCPCH,的偏移都是,256,码片的倍数。例如：,PICH,定时相对于,S,CCPCH,早,7680,个码片。,51,More on W-CDMA Technology,2,、多速率,方式一：同一连接的多个业务在一个,DPDCH,上复用，可发生在内部或外部编码之前或之后。,业务复用和信道编码之后，多业务数据流映射到一个,DPDCH,。如整个速率超过了单个码传输的上限，可以分配几个,DPDCH,。,方式二：在多码方式和不同的信道编码,/,交织情况下，将并行业务映射到不同的,DPDCH,。好处是 功率、每个业务的服务质量可以单独控制；缺点是增加设备复杂度,1,、扩频,使用不同的长扩频码用来在下行链路区分小区，在上行链路区分用户。,下行链路：,218,的,Gold,码，截成,10ms,的帧。可用码总数,512,，分成,32,个码组用来辅助快速小区搜索,上行链路：短码或长码扰码，短码长度,256,，可以简化多用户接收机的实现；长码是,241,的,Gold,序列，截成,10ms,的帧。,并行业务,时间,MUX,外部编码交织,时间,MUX,内部编码交织,时间,MUX,52,3,、分组数据,WCDMA,有两种不同类型的分组数据传输的可能性：,1,、短的不频繁的分组直接加到一个随机接入突发中，不用事先建立一个计划好的分组信道。,2,、大的频繁的分组在专用信道上传输,53,4,、切换,WCDMA,基站不需同步，当设计软切换算法和实现定位业务时，需要考虑异步基站。,进入软切换前，移动台从两个基站测量下行链路,SCH,的时间差别，并向服务基站报告，,RAKE,接收机因而能从两个基站采集宏分集的能量。,频率间切换：,在利用分层小区结构时需要频率间切换：宏小区、微小区和室内小区。,热点地区也可能采用几个载频和频率间的切换。,切换到第二代系统如,GSM,或,IS-95,时也需要频率间切换。,频率间测量方式： 双接收机 分时隙模式,在一个空闲周期期间,完成频率间测量,54,5,、,GSM,和,WCDMA,之间的操作,WCDMA,与,GSM,系统之间的切换将提供世界范围的覆盖。,采用兼容的,120ms,多帧结构,运行在,WCDMA,模式时，多模终端能在频率校正突发的帮助下，从,GSM,载频 同步帧中的同步突发中获得所需的信息。,(,与两个异步的,GSM,载频间定时类似,),WCDMA,终端在分时隙模式下通过请求测量间隔来测量。也可用双接收机方式，因为,GSM,接收机分支可以与,WCDMA,分支独立运行。,55,UTRA TDD,TDD Transport Channel Structure,Transport Channels,专用传输信道,Dedicated Channel,(DCH),ODMA Dedicated Channel,(ODCH),公共传输信道,Broadcast Channel (BCH),(Downlink),Paging Channel (PCH),(Downlink),Random Access Channel (RACH) (Uplink),Forward Access Channel (FACH) (Downlink),ODMA Random Access Channel,(ORACH) (Uplink),Synchronisation,Channel (SCH),(Downlink),Uplink Shared Channel (USCH),(Uplink),Downlink Shared Channel (DSCH),(Downlink),56,有两种传输突发数据的方式，都有高度的比特率灵活性，能实现从低速率到高速率的所有业务。,扩频码,在每个时隙,(625ms),，用扩频码区分用户。这些码可以分给不同用户，也可部分或全部分给一个用户；,1,、固定扩频，多码传输：,如在上行链路分配给不同用户，一个时隙最多可传,8,个突发。,如在上行链路中几个突发是分配给一个用户或者下行链路中，可多于,8,个。,2,、可变扩频，单码传输：,在每个时隙，手机总是用一个码传输。基站可能在同一时隙收到几个手机信号，通过手机区别码识别。,基站为每个手机也会广播一个单独突发。传输高速数据时，每个手机会要求多个时隙：占有整数数目时隙加上一个额外时隙的一部分。单个突发传输占用整数数目时隙；发往本手机发往其它手机的额外突发占用额外时隙。,57,Burst types,专用传输信道上定义了两种突发方式：,突发方式一,突发方式二,GP,表示,guard band period,；,CP,表示,chip periods,burst type 1,用于：,上行链路，不依赖于一个时隙中活动用户数目。,下行链路，不依赖于一个时隙中活动用户数目。,burst type 2,用于：,上行链路，如果一个时隙中的突发分配给少于四个用户。,下行链路，不依赖于一个时隙中活动用户数目。,58,Tx,and Rx,在频率上不分离。,UTRA/TDD,可以工作在任何提供至少提供一个,4.096Mcps,载波的频带上。,信道间隔是,200KHz,。,发射机在前反向都使用基于载波,/,干扰的快速闭环功率控制和基于质量的慢功率控制。步长可变，范围是,1.5,3dB,，,100,800,步,/,秒；功控在上行链路是,80dB,，在下行链路是,30dB,。,支持,TDD,模式的基站需要工作在同步模式。,备注：,100,步,/,秒意味着每一帧功率都得到控制。,其它：,自适应天线,下行链路传输分集,支持定位函数算法,59,CDMA2000,与,UTRA (FDD & TDD),的比较,1,、码片速率,W-CDMA,使用,4.096,Mcps,(,或者,3.84Mcps),，而,cdma2000,使用,3.6864Mcps,。,带宽越宽，提供更高的性能。但是降低了频率使用的灵活度。更加依赖于信令的快速处理。且越接近,5Mcps,，越易泄漏到相邻信道，需要更尖锐的滤波器消除干扰。,2,、基站同步,W-CDMA,基站不需要同步，但是如果需要也可以加上此功能。,cdma2000,基站需要严格的同步，都装有,GPS,接收器。,3,、兼容不同的核心网络,W-CDMA,兼容,GSM-MAP,协议，也兼容,GPRS,或者,All IP,核心网络。,Cdma2000,兼容,ANSI-41,，也兼容,ITU,认可的同类系统。,4,、多载波,VS,直接扩频,Cdma2000,在下行链路使用多载波，更好的兼容现有系统，且性能与直接扩频相近,5,、导频信道,W-CDMA,基于专用导频，对每个移动台使用不同的序列；,cdma2000,使用一个公共导频。,W-CDMA,使用时分复用的导频信号，先传输导频，接着是数据；,cdma2000,同时传输导频和数据。,(,二者性能相近,),60,ETSI UTRA W-CDMA (FDD Mode)cdma2000,之间关键技术差别,W-CDMA (FDD,模式,),cdma2000,多址接入,DS-CDMA,DS-CDMA,或者多载波,带宽,5MHz(10/20),3.75MHz(1.25 x N,，,N=3),其它带宽,(1.25 x N,，,N=1,、,6,、,9,、,12),码片速率,4.096Mcps(8.192/16.384),3.6864Mcps (1.2288 x N,，,N=3),(,其它码片速率：,N x 1.2288, N=1, 6,9, 12),BS,间定时,异步,(,同步也可以,),同步,帧长度,10ms,专用控制信道和基本信道：,5,、,20ms,公共控制信道：,5,、,10,、,20ms,补充信道：,20ms,VSF(,可变扩频因子,),2,16,对,N=3,DL,：,4-128,依靠信道类型,(,基本、补充,),、速率集,(RS-1,、,RS-2),和比特率,UL,：,2,、,4,或,8 +,重复,(SF,依据信道类型和补充信道数目，不依赖于码片速率和比特速率,),对其它,N,DL,：,4-256 (N=6),、,4-512 (N=9),、,4-512(N=12),UL,：同,N=3,切换,硬切换,软切换,61,下,行,链,路,数据调制,QPSK,QPSK,扩频调制,QPSK,QPSK,扩频码,1,个符号长度,1,个符号长度,随机码,1,个符号长度,215N,码片长度,(26.6ms),导频结构,TCH,专用导频符号；时分复用,公共导频,/,辅助导频；码分复用,检测,基于,midamble,符号的相干,基于导频信道的相干,功率控制,闭环,(0.1,0.02K,个,/,秒,),闭环,(0.8K,个,/,秒,),可变速率概念,正交,VSF + VTS + VMC +DTX,正交,VSF + Repetition,上,行,链,路,数据调制,QPSK,BPSK,扩频调制,QPSK,OQPSK,扩频码,1,个符号长度,1,个符号长度,随机码,1,个符号长度,(,各小区不同,),242-1,码片,导频结构,时分复用,(,midamble,用于关联检测,),IQ/,码 复用,检测,基于,midamble,符号的相干,基于导频的相干,功率控制,开环,(,初始时,),；闭环,(0.1,0.02K,个,/,秒,),开环闭环,(0.8K,个,/,秒,),可变速率概念,VSF + VTS (Time Slot) + VMC,速率匹配,(,重复,/,穿孔,),信道编码,卷积码、,RS,码，,Turbo,码,卷积码、,Turbo,码,速率检测,UTRA,没有明确定义,(,在,MAC,层商议,),只在补充信道使用，检测速率是否,14.1Kbps,交织周期,10/20/40/80ms,5/20ms,随机接入,RACH,特定时隙,前缀,(N1.25ms)+,消息,(N5(10/20)ms),超帧长度,240ms(,多帧,),无,62,下面是,cdma2000,与,W-CDMA,比较的评估报告,关心的结果,注释,W-CDMA (ETSI UTRA),Cdma2000,频谱效率,话音业务容量,(,Erlangs,/MHz/,小区,),在整个分配的频段上：给,FDD,的非连续的,30MHz(15M,前向,/15M,反向,),；或者给,TDD,的,30MHz,连续带宽,关键假定：,(1)GOS,：,1,阻塞率,(2),普通话音,8Kbps,，平均,BER,为,0.001,FDD,模式的仿真结果：,室内：,Uplink,：,33.8,Erlangs,/MHz/cell,Downlink,：,18.4,Erlangs,/MHz/cell,步行：,Uplink,：,30.8,Erlangs,/MHz/cell,Downlink,：,31.4,Erlangs,/MHz/cell,车载：,Uplink,：,22.4,Erlangs,/MHz/cell,Downlink,：,17.8,Erlangs,/MHz/cell,话音业务容量,(at 9.6 Kbps),Erlangs,/MHz/cell ,室内：,Uplink,：,34.2(,全向站,),，,82.1(3,扇区,),Downlink,：,32.3(,全向站,),，,79.7(3,扇区,),步行：,Uplink,：,33.5(,全向站,),，,80.4(3,扇区,),Downlink,：,34.7(,全向站,),，,83.3(3,扇区,),车载：,Uplink,：,29(,全向站,),，,69.6(3,扇区,),Downlink,：,36.7(,全向站,),，,88.1(3,扇区,),63,信息容量,FDD,模式仿真结,Mbits,/MHz/cell,车载：,76.8Kbps,的长延时数据,(,Mbit/s/MHz/cell,),在整个分配的频段上：给,FDD,的非连续的,30MHz(15M,前向,/15M,反向,),；或者给,TDD,的,30MHz,连续带宽,信息容量是以每个基站为基础，对系统中所有活动用户比特率的即时统计。,(,注：对,cdma2000,消息容量估计，下面的,FER,目标用来仿真不同的数据速率。,),SPEECH SERVICE,室内,(3km/h) Uplink,：,0.135 Downlink,：,0.074,步行,Uplink,：,0.123 Downlink,：,0.125,车载,Uplink,：,0.090 Downlink,：,0.071,LCD SERVICE,室内,(3km/h),：,2048kbps,Uplink,：,0.176 Downlink,：,0.047,步行：,384kbps,，使用,4,码集合,Uplink,：,0.269 Downlink,：,0.461,车载：,144kbps,，使用,2,码集合,Uplink,：,0.208 Downlink,：,0.210,UDD SERVICE,室内,(3km/h),：,2048kbps,，使用,2,码集合,Uplink,：,0.273 Downlink,：,0.453,步行：,384kbps,，使用,2,码集合,Uplink,：,0.449 Downlink,：,0.668,车载：,144kbps,Uplink,：,0.202 Downlink,：,0.290,TDD,模式的仿真结果,Mbits/s/MHz/cell,SPEECH SERVICE,室内：,0.073,户外到室内，步行：,0.148,车载：,0.070,LCD SERVICE (,有天线分集,),室内,(2048kbps),：,0.062,户外到室内，步行,(384kbps),：,0.330,车载,(144kbps),：,0.201,UDD SERVICE (,有天线分集,),室内,(2048kbps),：,0.400,户外到室内，步行,(384kbps),：,0.642,车载,(144kbps),：,0.320,(,注：由于系统容量受限于下行链路情况，故只考虑下行方向,),Uplink,：,0.212 (,全向站,), 0.509 (3,扇区,),Downlink,：,0.134 (,全向站,), 0.322 (3,扇区,),153.6kbps LONG DELAY DATA,Uplink,：,0.197 (,全向站,), 0.473 (3,扇区,),Downlink,：,0.078 (,全向站,), 0.187 (3,扇区,),步行,76.8kbps LONG DELAY DATA,Uplink,：,0.264 (,全向站,), 0.634 (3,扇区,),Downlink,：,0.140 (,全向站,), 0.336 (3,扇区,),460.8kbps LONG DELAY DATA,Uplink,：,0.215 (,全向站,), 0.516 (3,扇区,),Downlink,：,0.055 (,全向站,), 0.132 (3,扇区,),室内,76.8kbps LOW DELAY DATA,Uplink,：,0.226 (,全向站,), 0.542 (3,扇区,),Downlink,：,0.73 (,全向站,), 0.175 (3,扇区,),(,注：,long delay data,的容量估计是假设软切换的。,),64,响应控制的要求：,受,round trip delay,影响。,(,注：编解码器的延迟由,ITU,T,定义，如果有其它可选编解码器的建议，也全部包括,),移动台需要响应控制,固网中不需要。,在对,PSTN,时需要。,由于,vocoder,不同，延迟也不同，下面的延时预算假定使用的,EVRC,，典型的前,/,反向时延如下,(,前反向时延差不多,),：,移动台,Delay (ms),Vocoder,delay 33.0,Vocoder,processing 10.0,Channel processing 2.0,空中传输,Frame Trans. Time 20.0,Base Station,Channel processing 2.0,Viterbi,decoding 1.6,Vocoder,Speech Generation 1.0,Total Delay,69.6ms,没有,Vocoder,的时延是,25.6 ms.,上面的时延都是单方向的时延,大致可以估计,round trip delays,为其两倍。,话音业务需要响应控制。,峰值发射功率：,需要考虑基站的峰值发射功率，因为发射越低，成本越低。注意