WCDMA无线网络原理和关键技术
WCDMA(核心网部分)
STP ：
不同本地网间的移动信令转接
GMSC/GW ：
VMSC/VLR ：
SSP/IP：
HLR/AuC ：
移动本地网与外网 （固定网或其他运营商的 移动网）的关口完成 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；同时也完成 移动呼叫本地固定的话路汇接功能； VMSC ，下挂 RNC 或 BSC, 负责电路域的呼 叫接续、移动性管理、鉴权和加密等功能。 VLR 存贮 用户签约信息 ； 保存用户当前 状态信息 ； 配合 VMSC 完成所有业务流 程 ； SSP 实现 CAMEL 的呼叫控制功能（CCF） 、业 务 交 换 功 能 （ SSF ） , IP 实 现 SRF(Specialised Resource Function)功能 HLR 提供签约用户数据的存储与处理； AuC 提供对签约用户的鉴权数据的管理、 计算功 能。
WCDMA
核心网络关键设备（CS电路域）
MSC/VLR：完成电路交换型业务的交换功能和信令控制功能
移动性管理: MM&MAP
位置更新流程 切换控制 鉴权与认证
附着与分离
呼叫流程
UNI侧信令：移动专有的CM控制信令 NNI侧信令：ISUP/TUP
短消息控制:
GMSC：在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的MSC。GMSC可 以与MSC合设，也可分设 TMSC（汇接中心）: 完成骨干话路由功能
WCDMA 分组域（PS）网络核心技术
移动性管理
Attach/Detach 位置更新
WCDMA无线网络规划的关键点
施这个大原则， 这一点与Ｇ Ｍ网络建设相比有较大的 Ｓ
区别 ，因为 Ｇ Ｍ 网络可以通过小区分裂来不断扩容 其 Ｓ 网络容量 。 在提供 ＷＣ ＭＡ无线 网络规划解决方案时 ， Ｄ
准确把握好 ＷＣ ＭＡ无线 网络规划的几个关键点对 于 Ｄ
建设一个合理 、 有效 、高质量的网络至关重要 ， 以下从 几个方面做一个相 关分析
．．
３ ． ０．
维普资讯
电信工程技术与标准 化 ２０ ．２ ０６１
口
表 １ 类型特征
业务类型 基本特征 应用举例 多媒体数据流
会话类型
互动类型 后台类型
须保持流中信息实体间的时间关系，会话模式 （ 苛刻的、低的时延要求） 话音、可视电话、视频游戏
以下几个方面进行分析 。 （ ）用户总数 ， １
的物理位置划分需结 合地理特征 、现 网业务流量分布综 合 确定 。 ２ １２模 型校准 ．．
传播模型反映的是在某种特定环境或传播路径 下电 波的传播损耗情况。在传播模型应用方面较多的是基于
大量测量数据的统计模型 ，统计模型 的研究历史悠久 ，
在 ＵＭＴ ｓ初期 ，会话类型和数据流类型将通过实
樊邦华：观任 中国移动通信集团设计院有限公 司安徽分公司第三设计研 究所所长，长期从事移动通信规划设计工作。
Ｔ ａ ｓ ｓｉ ｎ Ｎｅｗｏ ｋ Ｃｏ ｓｒ ｃｉ ｎ Ｓ ｈ ｍｅ ｆ ＣＤＭபைடு நூலகம்Ａ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｔ ｒ ｎ ｔｕ ｔ ｃ ｅ ｓ ｏ ｏ Ｗ
是一种比较成熟的技术 ， 它得到 了包括 国际电联 （ Ｕ） Ｉ 、 Ｔ 欧洲电信标准协 会 （Ｔ Ｉ 以及许 多著名通信厂商的认 Ｅ Ｓ） 可和采用。 统计模型适用于宏蜂窝信 号的预测 ， 对微蜂
WCDMA第三代无线通信系统核心网络介绍
一、前言与目前的手机系统GSM/GPRS比较起来，第三代无线通信系统的出现，将会带来更高的无线频宽与丰富的多媒体应用技术，在第三代无线通信系统中使用者在静止时可以提供2Mbit/sec的频宽，低速移动时可以提供384Kbits/sec的频宽，而在高速移动时则提供144Kbits/sec的频宽。
以这样的频宽来说，不只足以满足许多人对于语音传递的需求，甚至是各式各样的网络服务，都有极大的潜力无时无刻出现在使用者手机中。
第三代无线通信所包含的层面相当广泛，其中包括所会用到的技术以及在商业化过程中所面临的问题，如果以目前的架构来看，我们可以把整个系统大概分为一下五个部分：▪核心网络（Core Network）▪GSM、GPRS无线通信网络（GSM、GPRS Radio Access Network）▪WCDMA/UMTS无线通信网络（WCDMA/UMTS Radio Access Network）▪服务机制与安全（Service and Security）▪手持装置（Terminal Equipment）其中，核心网络所指的就是各系统业者用来连接各无线基地台与后端大众电话网络（PSTN）或是其他资料网络的Intranet。
通过核心网系统业者可以让手机用户的语音资料，经由业者的核心网络传递到目前通信的目的端。
因此在核心网的架构中，除了包含语音媒体资料的转换外，还包括了记录使用者资讯与计费机制的系统。
笔者认为，了解一个无线通信系统最好的方式就是由核心网着手。
因为如果一旦确实了解使用者的语音或是数据资料，是如何通过核心网来传送与处理的话，那整个系统的雏形将会很自然的在脑海中产生，进一步的再由无线通信的协议与界面来着手，在这样的学习过程中，可以在建立一个对系统的轮廓后，再逐一的把各个细节探讨完整，相信这将会是对初学无线通信的读者来说，最好的一个学习道路。
而GSM/GPRS与WCDMA/UMTS的无线通信网络，所指的就是手机与基地台间的无线通信界面与机制，这也是在认识无线通信系统中相当重要的一环。
WCDMA基础原理知识介绍
I
X25 + X3 + 1
225-1 chip 长序列
X25 + X3 + X2 + X + 1
Q
共有 224 个长38,400 chips的 长扰码
－23－
下行扰码
• 大概有262,143( 218－1)个不同的下行扰码
• 规范从中选取 8192 个扰码来应用
下行扰码分配
主扰码
Cell #1
辅扰码 #1 辅扰码 #2
-1
1
1
*
1 1 Ck -1 -1 -1 -1 1 1
*
1
-1
1
-1 +1 Nhomakorabea-1
1
-1
=0
1
1
1
-1 +
1
1
1
-1
=4
无相关性
正交
小的相关性
不正交
2个码由同一个发射机发射
2个码由不同UE或者BTS发射
需要扰码
码字越短，轻微不同步下正交性越差！
－18－
信道化码的分配
信道化码的上下行分配：动态、静态
SF = 8 to 512
SF = 1
SF = 2
SF = 4
SF代表本身可用SF码的个数；
－17－
码字正交性
To synchronization -1 -1 1 -1 1 1 no To synchronization 1 -1 -1 1 -1 1 1 Cj
1 Cj
-1
-1
1 Ck
1
-1
-1
-1
信道化码 (OVSF codes):
上行：在同一UE进行多码道传输时，区分不同的物理信道； 下行：区分同一小区下的不同物理信道；
WCDMA网络关键参数and信令
1.1WCDMA网络关键参数（1）RSCP●接收信号码功率，测量得到的是码字功率，一般是针对CPICH信道而言。
如果PCPICH采用发射分集，手机对每个小区的发射天线分别进行接收码功率测量，并加权和为总的接收码功率值。
●RSCP(dBm)=RSSI＋Ec/No(每码片能量与噪声功率密度之比)●RSCP，Ec意义相同（2）TxPower●手机的发射功率，反映了手机当前的上行链路损耗水平和干扰情况。
上行链路损耗大或者存在严重干扰，手机的发射功率就会大，反之手机发射功率就会小。
●起呼和通话时才有值（3）RxPower●手机接收功率，指在所有前向信道接收到的功率（包括周围各基站/扇区，外加噪声）,反映了手机当前的信号接收水平，RxPower大的地方，即信号覆盖好的区域, RxPower 只是简单的反映了路测区域的信号覆盖水平，而不是信号覆盖质量的情况。
●RSSI，RxPower，Io意义相同（4）Ec/Io●每码片能量与干扰功率谱密度之比,即解调后的可用信号功率/总功率●Ec/Io反映了手机在当前接收到的导频信号的水平，值越大，说明有用信号的比例越大，反之亦然。
（5）PSC●主扰码，用来在小区搜索过程中解码主公共控制物理信道（PCCPCH），从而解调出系统下发的广播消息，得到小区信息。
●主扰码有512个，分为64组，每组８个。
（6）SIR●SIR 信干比: SIR＝（RSCP/ISCP)×SF，ISCP算法各手机不同，SIR为手机直接吐出。
●用于内环功率控制，设置Target SIR，与接收到的SIR相比，决定升/降功率。
（7）BLER●用来评估传输信道的块错误率，它基于传输块的CRC校验得到，计算值为接收到的CRC校验错误的传输块的数目与接收到的传输块总数的比值。
●也用于外环功率控制，根据接收到的业务的BLER，动态调整Target SIR，决定升/降功率。
（8）TPC●发射功率调整指示，用于指示功率控制情况，表明让手机/NodeB增加/降低其发射功率。
华为WCDMA无线参数参考
华为WCDMA无线参数参考WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是一种3G无线通信技术，它采用宽带编码分割多址技术实现多用户同时进行数据传输的功能。
作为一种领先的无线技术，华为公司制定了一系列的无线参数参考，以确保WCDMA网络的顺利运行和高质量的通信。
1.覆盖范围：WCDMA无线网络的覆盖范围由基站的发射功率和天线的安装高度等因素决定。
基站的传输功率会根据区域需求进行调整，同时，天线的安装高度和方向也会影响覆盖范围的大小，需要根据实际情况进行调整。
2.频率规划：WCDMA网络的频率规划是确保网络中的不同小区之间没有频率冲突，并能够充分利用可用的频谱资源。
在进行频率规划时，需要考虑邻区之间的频率补偿，以避免邻区之间的干扰。
此外，还需要考虑WCDMA网络与其他无线网络（如GSM、LTE等）之间的频率分配。
3.功控范围：WCDMA无线网络的功控范围是指基站与移动终端之间的功率控制范围。
通过功控机制，可以根据信道质量的变化调整移动终端的传输功率，从而提高网络的性能和容量。
功控范围的设置需要根据网络密度、用户数量和周围环境等因素进行调整。
4.编码方式：WCDMA网络采用CDMA编码技术进行数据传输，其中包括语音编码、信道编码和校验码等。
在进行编码方式的选择时，需要综合考虑数据传输速率、信道容量和功耗等因素，以提供最佳的用户体验和网络性能。
5. 数据传输速率：WCDMA网络支持多种数据传输速率，包括384kbps、2Mbps和14.4Mbps等。
在网络规划和配置过程中，需要根据用户需求和网络容量决定不同小区的数据传输速率。
同时，还需要考虑网络的传输带宽和时延等因素，以提供高质量和稳定的数据传输服务。
6.邻区关系：WCDMA网络中的邻区关系是指不同小区之间的关联关系，包括主邻区、邻小区和同频邻区等。
在网络规划和优化过程中，需要根据实际情况确定不同小区之间的邻区关系，以提供无缝切换和优化网络质量。
WCDMA物理层简介
负责处理无线信号的传输和接收。
物理层功能
02
物理层的主要功能包括信道编码、调制、扩频、多址接入等，
以实现高效、可靠的无线通信。
物理层结构
03
WCDMA物理层结构包括物理信道、传输信道和物理层过程三
个层次，每个层次都有其特定的功能和协议。
信道编码与调制
信道编码
为了提高传输的可靠性，WCDMA物理层采用了卷积编码、 Turbo编码等信道编码技术，以增加信号的冗余度。
05
wcdma物理层与 其他通信系统的比 较
与td-scdma物理层的比较
双工方式
WCDMA采用频分双工（FDD）方式，而TD-SCDMA采用时分双工（TDD）方式。
帧结构
WCDMA的帧长为10ms，分为15个时隙，每个时隙长度为0.667ms。而TD-SCDMA的帧长 为5ms，分为7个常规时隙和3个特殊时隙。
信道编码
WCDMA采用卷积码和Turbo码进行信道编码，而TD-SCDMA采用卷积码、Turbo码和低密 度奇偶校验码（LDPC）进行信道编码。
与lte物理层的比较
调制方式
WCDMA采用QPSK和16QAM调制方式， 而LTE采用QPSK、16QAM、64QAM等多 种调制方式。
多址技术
WCDMA采用码分多址（CDMA）技术，而LTE采用 正交频分多址（OFDMA）技术。
调制
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，WCDMA物理 层采用了QPSK、16QAM等多种调制方式，以适应不同的 传输需求。
扩频
扩频技术可以提高信号的抗干扰能力和多址接入能力， WCDMA物理层采用了直接序列扩频（DS-SS）技术。
多址技术
多址技术概述
WCDMA网络规划的重点与难点及其关键技术浅析
WCDMA网络规划的重点与难点及其关键技术浅析作者：张增平来源：《城市建设理论研究》2013年第17期摘要：网络规划是一项系统工程。
本文是以自己多年的实践经验，从网络规划的目标着手，分析了WCDMA网络规划的重点与难点，并对WCDMA网络规划的关键技术进行了重点分析。
关键字：WCDMA、网络规划、重点与难点、关键技术中图分类号：TN711文献标识码： A 文章编号：一、引言无线网络规划在很大程度上决定了网络的结构，对网络投资以及质量起着决定性作用，无线网络规划是将来网络发展的基础。
3G发展的怎么样，网络质量是重中之重，没有良好的网络质量做支撑，再好的业务也无法实现或无法更好实现。
网络规划是一项系统工程，从无线传播理论的研究到天馈设备指标分析，从网络能力预测到工程详细设计，从网络性能测试到系统参数调整优化，贯穿了整个网络建设的全部过程，大到总体设计思想，小到每一个小区参数。
对于电信运营商来说，系统所能提供的覆盖范围、业务类型、用户容量、服务质量是最关心的问题。
二、WCDMA网络规划的目标2.1网络覆盖目标a)根据运营商要求，确定网络完成连续覆盖的区域和面积，并将目标区域根据不同的地貌类型分类及区域面积统计。
b)明确各区域运营商所要达到的覆盖要求、区域覆盖概率和边缘覆盖概率。
地铁、铁路和公路的覆盖需要采用大覆盖基站、直放站等特殊解决方案。
2.2网络容量目标针对市场策略和用户发展情况，确定网络容量目标。
通常将业务目标划分为几个阶段，通过收集现网移动用户数，并采用适当的业务预测方法得到各阶段的用户数。
业务预测是确定移动通信网建设规模的重要依据，决定了工程建设的投资及建成投产后的经济效益。
它既要反映客观需要，又要考虑现实条件的可能性。
WCDMA网络建设初期，业务预测可采用渗透率法进行预测。
2.3网络质量(QoS)目标质量目标是指每种业务所要达到的质量要求。
对于电路型(CS)业务衡量标准是阻塞率，对于分组数据(PS)业务衡量标准是最大延时时间和时延比例。
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36
WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA的扩频技术 的扩频技术 WCDMA的信道编码 的信道编码 WCDMA的交织技术 的交织技术 WCDMA的分集技术 的分集技术
37
WCDMA使用的分集技术 使用的分集技术
开环发射分集
使用空时编码对信号进行处理，并从两根天线上发射，综合利用了时间分 集和空间分集技术
WCDMA技术系统特点 技术系统特点
双向采用快速闭环功率控制技术 双向采用导频进行相干解调 采用发射、接收分集技术 码片速率高（3.84Mcps） 采用编码增益高的信道编码技术 基站之间不需GPS同步 多种切换技术 多种速率传输 先进的无线资源管理算法
3
3G三种主要技术对比（Ⅰ） 三种主要技术对比（ 三种主要技术对比
床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国 交织
床春白红床春白红 前眠发豆前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
突发错误 床？？前明明月月光光 解码 春？？眠不不觉觉晓晓 白？？发三三千千丈丈 红？？豆生生南南国国 去交织 床春白红？？？？ ？？？？前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国
Re(T)
脉冲 成型 脉冲 成型
cos(wt)
Im(T)
-sin(wt)
27
WCDMA的扩频加扰和调制 的扩频加扰和调制
上行物理信道扩频调制过程
DPDCH1 DPDCH3 DPDCH5 DPDCH2 DPDCH4 DPDCH6 DPCCH
cc cc Cd,1 Cd,3 Cd,5 βd βd βd
∑
WCDMA的扩频技术 的扩频技术 WCDMA的信道编码 的信道编码 WCDMA的交织技术 的交织技术 WCDMA的分集技术 的分集技术
35
WCDMA的交织技术 的交织技术
帧内交织
一个帧内部的数据比特位置的变换操作
帧间交织
不同帧之间数据的位置变换
Turbo编码的内部交织
Turbo编码的内部交织比较复杂，它不属于上面两种简单的交织模式，它 的算法可以看作是帧内交织和帧间交织的复杂嵌套。
码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段上、 所有用户在同一时间、同一频段上、根 据不同的编码获得业务信道。 据不同的编码获得业务信道。如CDMA
CDMA
Power
10
无线通讯基本原理
无线传播特性 多址方式 扩频技术 信道编码 交织技术 分集技术
11
扩频通信原理
扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术 其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)
29
WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA的扩频技术 的扩频技术 WCDMA的信道编码 的信道编码 WCDMA的交织技术 的交织技术 WCDMA的分集技术 的分集技术
30
卷积码
在WCDMA系统中主要用于话音信道和控制信道 编码速率为1/2和1/3
Input
D
D
D
D
D
D
D
D Output 0 G0= 557 (octal) Output 1 G1= 663 (octal) Output 2 G2= 711 (octal)
易获得相对稳定的信号 可获得分集处理增益 提高信噪比
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分集技术的分类
空间分集
又称天线分集，如果天线间的距离大于半个波长，则从不同的天线上收到 的信号包络基本上是不相关的
时间分集
以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次接收到的信号 具有独立的衰落环境，从而产生分集效果
频率分集
在多个频率上传送信号，其理论基础是在信道相干带宽之外的频率上不会 出现同样的衰落
Rate 1/3 convolutional coder
31
卷积码的特点
译码简单 时延小 一般采用维特比算法 信道误码率在 10-3数量级 适合实时业务
如话音和视频业务的传送
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Turbo码 码
在WCDMA系统中主要用于数据业务信道 编码速率为1/3 可以实现大分组，时延长的业务传送 Turbo编码结构基于两个或多个弱差错控制码组合，信息比特在两个编码交 织器之间交织，产生两个相同信息流，然后这些信息流复用并有可能打孔 解码时需要进行循环叠代计算
S（f） 干扰噪声 信号 f0 解扩频前的信号频谱 信号 脉冲干扰 f
S（f） 信号 干扰噪声 f0 解扩频后的信号频谱 f
白噪声
13
扩频通信的特点
抗多径干扰能力强 抗突发脉冲干扰 保密性高 低发射功率 易于实现大容量多址通信 占用频带宽 实现复杂
14
无线通讯基本原理
无线传播特性 多址方式 扩频技术 信道编码 交织技术 分集技术
Wideband Signal Slow Information Sent TX RX Slow Information Recovered
Fast Spreading Sequence
Fast Spreading Sequence
12
扩频通信原理示意图
S（f） 信号
S（f）
信号 f0 扩频前的信号频谱 f f0 扩频后的信号频谱 f
举例：
x1 x6 x11 x16 x21 x2 x7 … x22 x23 x24 x25
输入数据
A = (x1 x2 x3 x4 x5 … x25)
x3 x8 … x4 x9 … x5 x10 …
输出数据
A’= (x1 x6 x11 x16… x25)
19
信道编码和交织技术的结合使用
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国 编码
WCDMA的扩频技术 的扩频技术 WCDMA的信道编码 的信道编码 WCDMA的交织技术 的交织技术 WCDMA的分集技术 的分集技术
25
WCDMA系统的扩频 系统的扩频
数据 比特
扩频后 码片
OVSF码 码
扰码
符号速率 × SF = 3.84Mcps WCDMA中 上行信道码的SF WCDMA中，上行信道码的SF为：2~256 SF为 下行信道码的SF SF为 下行信道码的SF为：4~512 OVSF: OVSF:正交可变扩频因子
WCDMA容量特点 容量特点 无线资源管理 WCDMA关键技术 关键技术
WCDMA的容量 的容量
闭环发射分集
由接收端反馈参数控制两根发射天线的加权，是带反馈技术的空间分集
交织技术
是一种隐含的时间分集技术，与WCDMA系统选用的编码方案配合使用
RAKE接收技术
也是一种隐含的时间分集技术。认为：一个码片时间 > 信道的相关时间， RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号
38
WCDMA系统概述 系统概述 WCDMA无线网络原理 无线网络原理 WCDMA关键技术 关键技术
极化分集
信号在空中传播进行了多次反射，由于不同极化方向的反射系数不同，使 得信号在不同的极化方向上是不相关的
23
WCDMA系统概述 系统概述 WCDMA无线网络原理 无线网络原理
无线通讯基本原理 WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA关键技术 关键技术
WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA技术原理系列胶片
WCDMA无线网络原理和关键技术 无线网络原理和关键技术
中兴通讯销售体系 UMTS网规网优部
姓 名 ：郭佳 ：guo.jia6@ E-mail
2007 ZTE Corporation
WCDMA系统概述 系统概述 WCDMA无线网络原理 无线网络原理 WCDMA关键技术 关键技术
卷积编码器1 卷积编码器 交织器 卷积编码器2 卷积编码器
复 用
33-MAP算法 信道误码率可以达到10-6数量级 非常适合对误码率敏感而对时延不敏感的非实时分组业务 WWW，FTP，E-mail等多媒体业务传送
34
WCDMA相关无线技术 相关无线技术
I
I+jQ
Cd,2 Cd,4 Cd,6 Cc βd βd βd βc
Sdpch,n
Q Q j
∑
∑
S
实部 与 虚部 分离
Re(S) Im(S)
脉冲 成型 脉冲 成型
cos(wt)
-sin(wt)
28
扩频增益
扩频定义与处理增益 处理增益PG=Wc/R
Wc是码片速率 R是信息速率
用dB表示为PG=10lg(Wc/R) 接收端进行相关解扩即可恢复原始信号 扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰能力越强
床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国
17
无线通讯基本原理
无线传播特性 多址方式 扩频技术 信道编码 交织技术 分集技术
18
交织技术原理
优点
交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。 提高纠错编码的有效性。
缺点：
由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大 了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求选择。
WCDMA系统概述 系统概述 WCDMA无线网络原理 无线网络原理
无线通讯基本原理 WCDMA相关无线技术 相关无线技术
WCDMA关键技术 关键技术
无线通讯基本原理
无线传播特性 多址方式 扩频技术 信道编码 交织技术 分集技术
6
无线传播特性
电磁传播：直射、反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分
26
WCDMA的扩频加扰和调制 的扩频加扰和调制
下行物理信道扩频调制过程
串 并 转 换 串 并 转 换 Sdl,n
下行物理 信道1