WCDMA原理——沈海燕
WCDMA射频子系统
射频电路设计与仿真题目：WCDMA射频子系统院系：班级：学号：姓名：手机：Email：一、引言：随着个人通信和移动通信技术在世界范围内的迅猛发展，人们对移动通信的服务质量要求也越来越高，第二代移动通信技术支持的语音、短信以及较慢的数据速率已不能满足移动用户对多媒体与增值业务的需求。
WCDMA作为第三代移动通信系统的三大标准之一，因为具有优良的通信质量和较高的频谱利用率而被广泛应用。
在WCDMA接收机中，射频前端电路占有重要的地位，其性能优劣直接影响着接收机的接收灵敏度以及后继信号处理部分的性能。
因此，进行WCDMA射频电路的研究和设计具有重要的现实意义。
目前，支持高传输速率的WCDMA第三代移动通信系统已在世界多个国家和地区投入商用。
同时，中国政府、研究机构、设备制造商以及各电信运营商也对WCDMA技术进行了前期准备。
二、背景介绍;1.WCDMA简介：WCDMA是Wideband Code Division Multiple Access（宽带码分多址）的英文简称，是一种第三代无线通讯技术。
W-CDMA Wideband CDMA 是一种由3GPP具体制定的，基于GSM MAP 核心网，UTRAN（UMTS陆地无线接入网）为无线接口的第三代移动通信系统。
目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。
目前三大运营商中的中国联通采用的此种3G通讯标准。
W-CDMA（宽带码分多址）是一个ITU(国际电信联盟)标准，它是从码分多址（CDMA）演变来的，从官看被认为是IMT-2000的直接扩展，与现在市场上通常提供的技术相比，它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。
WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz.基于Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。
WCDMA无线网络优化的概述
WCDMA无线网络优化的概述【摘要】WCDMA技术所具有容量高、功耗低、数据传输速度快、频谱效率高和成本低等的特点，确保了其在移动通信中的重要地位，但是随着网络技术的不断发展以及移动用户数量的不断增长，WCDMA无线网络需要不断的进行优化，才能跟得上网络技术发展的步伐，才能在激烈的通信市场竞争中立于不败之地。
下文从WCDMA的原理出发，详细简述了其优化的基本流程，以及在优化过程中存在的问题及其解决方法。
【关键词】WCDMA；无线网络；优化；应用随着经济社会的不断发展，我国的移动通信技术发展迅速，互联网技术已经渗透到我国社会的各个层面，以WCDMA无线网络技术为核心的无线通信网络目前已经得到广泛的应用和发展，人们对无线网络通信系统的要求越来越高，以致越来越多人开始研究其优化和发展，以使其能够满足用户和市场发展的需求。
WCDMA无线网络技术是由3GPP依据GSM MAP核心网而制定的第三代无线通讯技术，其在现阶段无线通信市场中占据非常重要的地位。
一、WCDMA的原理1、WCDMA技术的概述现阶段，WCDMA技术标准是我国也是全世界范围内应用最为广泛、拥有最丰富终端种类的3G标准，在3G通信市场中占有非常重要的地位，它首先是由第三代合作伙伴计划组织提出的。
WCDMA是由码分多址（CDMA）演变而来的一种国际电信联盟（ITU）标准，相比于其他通信技术，它具有容量高、功耗低、数据传输速度快、频谱效率高和成本低等特点。
WCDMA的码片速率可达到3.84Mcps，载波带宽为5MHz，它主要以直接序列扩频码分多址、频分双工等方式为主。
移动设备之间的数据、语音、图像、以及视频等通信过程都可以通过WCDMA得到实现，并且其速率在局域网内可达到2Mb/s，在宽带网内能够达到384Kb/s。
2、WCDMA技术的优势（1）具有较大的系统容量。
系统容量指的是系统能够提供的能够容纳的最多用户数量。
相比通信市场其他技术，WCDMA具有较大的系统容量，这主要是由于其宽带网络的属性以及抗衰落能力强、功率快等特点决定的。
WCDMA——无线网络估算原理
产品版本Product version密级Confidentiality level内部公开产品名称Productname:华为技术有限公司Huawei Technologies Co.Ltd.Total39pages共39页WCDMA RNP无线网络估算原理(仅供内部使用）For internal use only拟制: Prepared by WCDMA RNP系统分析组日期：Date2003-12-19审核: Reviewed by 日期：Dateyyyy-mm-dd审核: Reviewed by 日期：Dateyyyy-mm-dd批准: Granted by日期：Dateyyyy-mm-dd华为技术有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd.版权所有侵权必究All rights reserved修订记录Revision record日期Date 修订版本Revisionversion修改描述change Description作者Author2003-12-19 1.00初稿完成initial transmittal吴中yyyy-mm-dd 1.01修改XXX revised xxx作者名name yyyy-mm-dd 1.02修改XXX revised xxx作者名name ……………………yyyy-mm-dd 2.00修改XXX revised xxx作者名name目录Catalog1引言 (8)2链路预算原理 (8)3容量估算原理 (8)3.1小区容量估算简述 (8)3.2小区上行容量的估算 (9)3.2.1小区上行负荷的计算 (9)3.2.2小区上行容量的估算 (10)3.3小区下行容量的估算 (12)3.3.1小区下行虚拟信道数分析 (12)3.3.2小区下行容量的估算 (14)3.4小区覆盖和小区容量的平衡 (15)4NodeB CE数估算原理 (16)4.1NodeB CE数估算简述 (16)4.2NodeB CE数的估算 (17)5Iub接口流量估算原理 (19)5.1Iub接口简述 (19)5.2Iub接口流量估算的基本思路 (21)5.3Iub接口传输流量的估算 (22)5.3.1Iub用户面流量估算 (22)5.3.2Iub控制面流量估算 (29)5.3.3Iub维护带宽 (33)5.3.4Iub接口总传输流量估算 (33)5.3.5Iub接口E1配置 (34)6遗留问题 (34)7附录 (35)7.1关于软阻塞概率 (35)表目录Table of contents for the table表1承载速率与等效CE数之间的对应关系 (17)表2各种FP控制帧的速率 (24)表3各种FP公共信道的速率 (26)表4Iub接口控制面信令速率 (33)图1覆盖和容量迭代估算的基本思路 (16)图2UTRAN结构框图 (19)图3Iub接口协议结构 (21)WCDMA RNP无线网络估算原理关键词：WCDMA无线网络估算容量估算CE Iub接口摘要：本文在小区上下行容量估算、NodeB CE数估算、以及Iub接口传输流量估算等文档的基础上，将这些估算原理集中介绍。
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 TDMACDMA 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:190MHzFDD时间频率功率5 MHz5 MHz码复用& 频分双工ULDLUMTS 用户1UMTS 用户2时间频率功率TDD5 MHzDL UL DL码复用&时分双工DL 666.67 μsULUMTS 用户2UMTS 用户1W-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kbpsAMR 语音(4.75~12.2kbps、CS64kbps 、最大2Mbps 的分组数据业务。
WCDMA无线网络设计原理(2)
BTS / Node B
All rights reserved
July 2003
7
网络发展和演进的策略
无线功能
塔放——TMA（2）
TMA对上行链路增益的计算
Receiver Chain Noise Figure NFtot TMA TMA gain GTMA TMA noise figure NFTMA Cable loss Lcable Node B Noise Figure NFBS Node B
100,0%
75,0%
From (24W,1C) to (24W,2C) From (24W,1C) to (10W,2C) From (10W,2C) to (10W,3C) From (10W,2C) to (5.3W,3C)
Capacity gain (%)
50,0%
25,0% Typical uplink coverage-limited cell ranges for NRT 128 Lower downlink capacity with 3 carriers than with 2 carriers due to lower transmit power par carrier 0 0,5 Cell range (km)
塔顶放大器又称作 Mast Head Amplifier (MHA) 采用 RX 低噪声放大器,位于天线桅杆顶部 主要目标: 补偿馈线损耗，扩大上行覆盖
Tx Rx Duplexer TMA Antenna
对上行链路有增益作用 对下行链路有0.5dB的插入损耗
Duplexer Feeder
Tx / Rx
130 130 128 128 126 126 124 124 122 122 120 120 118 118 116 116 114 114 112 112 110 110 300 300
WCDMA无线网络规划的分析
浅谈移动通信网络干扰问题的解决Motorola （中国）有限公司任浩杰干扰问题一直是移动通信网络优化的重点问题，随着新兴移动网络运营商的加盟，射频资源日趋紧张，各种潜在干扰源正以惊人的速度不断产生。
旧有的专用无线电系统占用现有频率资源、不同运营商网络配置不当、发信机自身设置问题、小区重叠、环境、电磁兼容（EMI）以及有意干扰等，都是移动通信网络射频干扰产生的原因。
目前已有的移动通信体制占用的射频资源全部在2.5GHz以下，这一频带的特点，就是干扰与被干扰的关系，因此移动通信网络必然存在射频干扰问题，而移动通信系统的干扰是影响无线网络质量的重要因素之一。
本文将联系在实际工作中的经验，对干扰的原因及解决办法作一简要介绍。
干扰，本质上是未按频率分配规定的信号占据了合法信号的频率，造成合法信号无法正常工作，形成干扰。
因此，对频域的分析过程，也是解决干扰问题的过程，也是移动通信网络优化工作的重要组成部分。
一、移动通信网络的干扰移动通信网络的干扰可以粗略的分为外部干扰和内部干扰。
1．外部干扰强信号干扰：这种干扰是指合法的信号占用合法的频率，由于功率过强，造成邻近频段接收设备阻塞。
最常见的为CDMA下行频段对GSM 上行频段的干扰。
固定频率的干扰：具有固定频率的干扰源工作于移动通信频段。
这种干扰频率几乎不变，或小范围抖动，上下行都可能存在。
这种干扰多见于旧有的专用无线电系统占用移动资源。
如原有的电力微波通信系统占用移动1800MHz频段，由于干扰源是专用通信系统，干扰信号呈现稳定性。
宽频直放站干扰：主要存在于上行频段。
这种干扰的特点是频带宽，几乎占据整个上行频段。
杂乱信号干扰：这种干扰信号频谱不定，此起彼伏，一般为EMI问题。
2．内部干扰内部干扰主要与通信制式的技术特性和网络本身的特点有关，主要来自硬件、施工质量和周边环境以及网络频率规划、小区覆盖和数据库设置等方面。
它主要包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰。
二、内部干扰的分析与解决在内部干扰中，除了由硬件引起的干扰外，解决或减小其它内部干扰是优化过程中较为复杂困难的。
wcdma的网络结构组成课程设计
武 夷 学 院课程设计报告数学与计算机学院课程名称： 第三代移动通信 设计题目： WCDMA 的网络结构组成 学生班级： 10通信工程 学生姓名： 徐攀真 陆德瑞 刘洁 指导教师： 王小文 完成日期：2013-6-7课程设计项目研究报告目录第 1 章项目简介 (3)1.1 项目名称 (3)1.2 开发人员 (3)1.3 指导教师 (3)第 2 章项目研究意义 (3)2.1 课程设计概述 (3)2.2 需求分析 (3)2.3 研究意义 (4)第 3 章采用的技术 (5)3.1 课程设计的方案设计论证 (5)第4 章课程设计项目进度表 (6)第5 章课程设计任务分配表 (6)第6 章研究ＷＣＤＭＡ系统的网络结构过程 (7)6.1 研究的思路 (7)6.2 研究的最终结果 (7)第7章ＷＣＤＭＡ系统网络的结构组成 (8)７.1 WCDMA系统介绍 (8)７.2 WCDMA系统的网络结构 (8)第８章设计心得 (17)第９章参考文献 (18)第 1 章项目简介1.1 项目名称WCDMA的网络结构组成1.2 开发人员10通信工程徐攀真陆德瑞刘洁1.3 指导教师王小文第 2 章项目研究意义2.1 课程设计概述3G即第三代移动通信技术，其所支持的第三代通信网络主要目标定位于实时视频、高速多媒体和移动Internet访问业务。
国际电信联盟（ITU）早在2000年5月即确定了W-CDMA（欧洲）、CDMA2000（美国）和TD-SCDMA（中国）三个主流3G标准。
为了支持和发展中国自主知识产权的TD-SCDMA，在其尚不能成熟商用的情况下，中国迟迟没有颁发3G牌照。
在北京奥运会期间，中国移动曾推出了一些基于TD技术的3G服务，初步具有商业化与产业化的能力，因此，在支持国产技术的同时，目前尽快推出有利于创造就业。
通信业属于第三产业，目前中国电话总量达9.5亿户，其中手机是6亿5千万户，不仅总量世界第一，人均持有量也在世界前列。
2 WCDMA天线原理及选型
第四节 天线极化
13
天线极化
天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的极化
14
双极化天线
两个天线为一个整体 传输两个独立的波
V/H (垂直/水平)
倾斜 (+/- 45°)
15
极化损失
当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收
过程中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任 一线极化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生
３分贝的极化损失，即只能接收到来波的一半能量；
当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，接收
天线也就完全接收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极 化是隔离的。
16
极化隔离
隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出现的比例
3dB 波束宽度 - 3dB点 峰值 - 3dB点 120° (eg)
方位即水平面方向图
10dB 波束宽度 - 10dB点 峰值
60° (eg)
- 10dB点
Peak - 3dB
15° (eg) Peak Peak - 3dB 32° (eg)
Peak - 10dB
Peak Peak - 10dB 30
应用环境特点：
站址分布较密，要求单基站覆盖范围小，尽量 减少越区覆盖
的现象，减少导频污染，提高网络质量和容量。 天线选取原则：
工作频率 1710 ~ 2170 MHz ±45° 双极化 65° 水平波束宽度 15 dBi 增益 预置 6° 电下倾或 0 ~ 10° 可调电下倾 + 0 ~ 15° 可调机械下倾 上副瓣抑制 + 零点填充 ≥ 25dB 前后比。
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通过标准的lub接口和RNC互连，主要完 成Uu接口物理层协议的处理。 完成扩频、调制、信道编码及解扩、解 调、信道解码，基带信号和射频信号相 互转换。
逻 辑 模 块 ： RF 收 发 放 大 ， 射 频 收 发 （TRX），基带部分，传输接口，基站 控制部分。
MSC/VLR TMSC/GMSC HLR/AUC
PS域为用户提供分组型数据业务
CS域特有的实体： MSC、GMSC、VLR、IWF PS域特有的实体： SGSN、GGSN CS域和PS域共用的实体： HLR（或HSS）、AUC、EIR等
CG BG
SS7
3G SGSN
SCP
Iu Interface
Iu接口规定了UTRAN和CN之间的传输规范
26 26
Iu(CS域)接口协议栈结构
Radio Network Layer Control Plane RANAP User Plane Iu UP Protocol Layer
Transport Network Layer
Transport Network User Plane
GPRS骨干网
Nb Mc VMSC Server GMSC Server Nc HLR/AUC
MGW
MGW
PSTN ISDN
SS7
SCE
SCP SGSN GGSN CG BG Other PLMN
UMTS UTRAN
Internet, Intranet
12 12
UE（User Equipment）
HLR/AUC MSC/VLR TMSC/GMSC
是WCDMA核心网CS域的 功能节点，主要功能是提供 CS域的呼叫接续、移动性管 理、鉴权和加密等功能。
SS7
SCP 3G SGSN
GGSN IP Backbone
MSC: Mobile Services Switching Center 移动业务交换中心 VLR: Visitor location Register 访问位置寄存器
15 15
RNC
RNC（Radio Network Controllerr） 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。 执行系统信息广播与系统接入控制； 切换和RNC迁移等移动性管理； 宏分集合并、功控、无线承载分配等。
16 16
RNC的作用和种类
6 6
移动通信技术对比
项目 WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA
占用带宽
每载波码片速率
5MHz 3.84Mcps
FDD
1.25MHz 1.2288Mcps
FDD
1.6MHz 1.28Mcps
TDD
双工方式
核心网
网络同步 标准化进程 扩频方式 调制方式 信道编码 帧结构 功率控制
GSM-MAP
为用户数据的传输管理无线承载 管理和优化无线网络资源 控制用户的移动性 Controlling RNC(控制RNC) 管理所属小区的负载和拥塞控制 为所属小区待建的无线新连接进行接纳控制和码字分配 Serving RNC(服务RNC) 终止传输用户数据和来自/流向CN的RANAP信令的Iu连接. 终止无线资源控制信令 对来自/流向无线接口的数据进行L2层处理. 执行一些基本的无线资源管理操作 Drift RNC(漂移RNC) 控制该移动端使用的小区 进行宏分集合并和分裂
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。
GGSN: Gateway GPRS Support Node网关GPRS支持结点 HLR: Home Location Register 归属位置寄存器
22 22
CS域和PS域
CN逻辑上分为CS域和PS域。 CS域设备是为用户业务提供电路型连 接或相关信令连接的实体;
GMSC MSC SGSN GGSN
GMSC server
MSC server GMSC server
CSCF
MGCF
IMS
MGW MGW SGSN GGSN
MGW MGW SGSN GGSN
CS
PS
CS
PS
CS
PS
BSS
RNS BSS
RNS
BSS
RNS
核心网基于演进的 GSM和GPRS网络
电路域引入软交换 电路域实现IP传输
GMSC: Gateway MSC 网关MSC SGSN: Serving GPRS Support Node 服务GPRS支撑节点
21 21
CN（Core Network）续
GGSN(网关GPRS支持结点) GGSN提供数据包在WCDMA网和外部数据网之 间的路由和封装。
HLR(WCDMA移动网归属位置寄存器)
TUP/ISUP
MSC
TDM
MSC
MSC Server
H.248
TUP/ISUP/BICC TDM/ATM/IP
MSC Server
H.248
MGW
MGW
RAN
RAN
RAN
RAN
RAN
RAN
R99
R4
11 11
R4核心网络接口介绍
IP/ATM Backbone GSM /GPRS BSS BSC BTS PCU RNC SMS NodeB
18 18
UTRAN功能小结 (续)
移动性相关－切换和SRNS迁移 时间提前量设置 无线信道编码 无线信道解码
信道编码控制
随机接入检测和处理 NAS消息的CN分发功能
SRNS: 服务无线网络子系统 NAS: 非接入层
19 19
CN（Core Network）
CN负责与其他网络的连接和 对UE的通信和管理。 主要功能模块 MSC/VLR:
3GPP R99, R4, R5, R6 DS SF=4~512 BPSK/QPSK 卷积码; Turbo 无线帧 10ms 1500Hz
7 7
WCDMA协议版本的演进
继承WCDMA R4所有的业务 继承WCDMA R99所有的业务 和功能 和功能 继承2G（GSM和GPRS） 核心网增加IM（IP多媒体域） 所有的业务和功能 电路域结构的变化：控制和 RAN向IP方向发展 承载相分离，MSC可以用合 核心网分CS电路域和 一或SERVER、MGW分离结 PS分组域 增强的IP QoS能力，支持端 构实现 到端的IP多媒体业务 接入网引入WCDMA 电路域引入分组话音，支持 UTRAN 多种传输技术：TDM，ATM， 核心网和接入网之间 IP R5 的Iu接口基于ATM
13 13
UTRAN
UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)： UMTS陆地无线接入网 UTRAN分为基站(Node B)和无 线网络控制器(RNC)两部分
Node BBiblioteka RNCNode B
Iub
Node B RNC
Node B
14 14
Node B
24 24
接口协议及功能
接口协议及功能
Iu接口
Iur接口
Iub接口
25 25
Iu接口体系结构
UTRAN
Iub
Node B RNC Node B
Core Network (CN)
CS Domain “Iu-CS” PS Domain “Iu-PS”
Iur
Node B RNC Node B
UE是用户终端设备;
包括射频处理单元、基带处理单元、 协议栈模块以及应用软件模块等；
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：普通话音、宽带话音、移 动多媒体、Internet应用. UE包括ME和USIM
ME: The Mobile Equipment:移动设备 USIM: The UMTS Subscriber Module: UMTS用户识别模块
GPRS骨干网
SMS
UMTS UTRAN
SGSN GGSN CG BG Gp
Gi
Internet, Intranet
Other PLMN
10 10
R4与R99核心网络的差异
SCP
CAP Over TDM
HLR
MAP Over TDM
SCP
CAP Over TDM/IP
HLR
MAP Over TDM/IP
内部资料 注意保密
中国联合网络通信有限公司 湖州市分公司
内部资料 严格保密
WCDMA原理
沈海燕
2009年5月
提 纲
3G网络系统概况 WCDMA系统原理 WCDMA无线物理接口 WCDMA系统关键技术 HSDPA（高速下行链路分组接入）
2 2
移动通信技术发展
第一代 80年代 模拟 第二代 90年代 数字
17 17
UTRAN功能小结
系统接入相关 准入控制 拥塞控制 系统信息广播 安全隐私相关 无线信道加密/解密 信息完整性保护 无线资源管理 无线资源配置和操作 无线环境勘测 宏分集控制 无线连接建立和释放 无线承载的分配和回收 动态信道分配 无线协议 功率控制
4 4
3G标准化组织
5 5
3G技术体制
WCDMA由标准化组织3GPP所制定 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 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3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范 中