WCDMA系统概述
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WCDMA是什么意思
WCDMA是什幺意思
WCDMA(Wideband Code Division MulTIple Access ):WCDMA源于欧洲和日本几种技术的融合。
WCDMA采用直扩(MC)模式,载波带宽为5MHz,数据传送可达到每秒2Mbit(室内)及384Kbps(移动空间)。
它采用MC FDD双工模式,与GSM网络有良好的兼容性和互操作性。
作为一项新技术,它在技术成熟性方面不及CDMA2000,但其优势在于GSM的广泛采用能为其升级带来方便。
因此,近段时间也倍受各大厂商的青睐。
WCDMA采用最新的异步传输模式(ATM)微信元传输协议,能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫,呼叫数由现在的30个提高到300个,在人口密集的地区线路将不在容易堵塞。
另外,WCDMA还采用了自适应天线和微小区技术,大大地提高了系统的容量。
WCDMA全名是Wideband CDMA,中文译名为“宽带分码多工存取”,它可支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率,在高速移动的状态,可提供384Kbps的传输速率,在低速或是室内环境下,则可提供高达2Mbps的传输速率。
而GSM系统目前只能传送9.6Kbps,固定线路Modem也只是
56Kbps的速率,由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。
此外,在同一些传输通道中,它还可以提供电路交换和分包交换的服务,因此,消费者可以同时利用交换方式接听电话,然后以分包交换方式访问因。
wcdma是什么WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)是一种无线通信技术,用于第三代移动通信系统(3G)中。
它是一种基于代码分割多址(CDMA)技术的蜂窝式网络。
WCDMA是由GSM(Global System for Mobile Communications)演变而来的一种技术。
GSM是第二代移动通信系统(2G)的一种标准,但其数据传输速度较慢,无法满足人们日益增长的流媒体、互联网和其他高速数据应用的需求。
为了满足这些需求,WCDMA被引入并广泛应用于现代移动通信系统。
WCDMA可以提供更快的数据传输速度、更高的带宽和更好的语音质量。
它采用了直接序列扩频(DS-CDMA)技术,通过将数据信号编码成较长的伪随机码序列,将数据信号扩展到更宽的频带上。
这使得多个用户可以在同一频段上同时传输数据,而不会相互干扰。
WCDMA在通信频带上使用了5MHz的带宽,可以通过将信号划分为512个码片,每个码片的长度为0.978ms,来支持多用户之间的同时通信。
每个用户被分配一个唯一的码片序列,这样接收器就能够区分和提取出特定用户的信号。
WCDMA的优势之一是其高速数据传输能力。
它可以支持最高速率为384kbps的上行链路和最高速率为2Mbps的下行链路。
这使得用户可以通过手机实时观看视频流、下载大文件和进行高质量的语音通话。
与其他移动通信技术相比,WCDMA还具有更好的频谱效率。
由于它使用了CDMA技术,可以更有效地利用可用的频谱资源。
这意味着更多的用户可以同时进行通信,提高了网络的容量。
WCDMA还具有更好的覆盖范围和更好的室内信号穿透能力。
由于它的传输距离更远,信号能够更好地穿透建筑物和其他障碍物,使得用户在室内和城市环境中也能够获得良好的信号质量。
在全球范围内,WCDMA是一种被广泛采用的3G标准。
它被用于许多国家的移动通信网络,为用户提供高质量的语音通话和快速的数据传输。
子技术论坛WA000010 WCDMA系统基本原理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。
子技术论坛WA000010 WCDMA系统基本原理WCDMA系统概述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。
2.1Uu接口Uu接口是移动终端与基站之间的无线接口,是无线通信系统中最重要的接口,一切的关键技术都针对提高其能力而研究。
2.1.1Uu协议结构概述无线接口分为3个协议层:物理层(L1)、数据链路层(L2)、网络层(L3)。
二层又分为两个子层:媒体接入控制(MAC)、无线链路控制(RLC)及两个功能实体——分组数据集中协议(PDCP)和广播/多广播控制(BMC)。
三层和RLC分为控制(C-)和用户(U-)平面。
PDCP和BMC只在用户平面。
在控制平面,三层分为几个子层。
最低层是无线资源控制(RRC),与二层通过业务接入点(SAP)相接,协议终止于U-TRAN。
下一子层是“Duplicationavoidance”(3GPP还需进一步研究),协议终止在CN,但是它属于接入层部分,它给高层提供接入层业务。
高层信令诸如移动管理(MM)和呼叫控制(CC)属于非接入层。
无线接口协议结构如图3所示。
图3中每一模块表示相应的协议实例。
子层间接口的椭圆圈表示用于端到端通信的业务接入点(SAP)。
MAC和物理层间的SAP提供传输信道。
RLC和MAC间的SAP提供逻辑信道。
在控制平面,“Duplicationavoidance”和三层的高子层(CC,MM)的接口由通用控制(GC)、通知(Nt)和专用控制(DC)SAP所定义。
RRC与MAC以及RRC与L1存在控制交互。
同样RRC与RLC、RRC与PDCP以及RRC与BMC都有控制接口。
这些接口允许RRC控制低层的配置。
RLC子层提供与无线传输技术紧密结合的自动重发请求(ARQ)功能。
控制平面和用户平面的RLC实例没有区别。
CN可以要求UTRAN防止数据丢失。
如果Iu的连接点未变,则此要求由UTRAN的RLC重发功能实现;如果发生了变化,则此要求通过“Duplicationavoidance”完成。
2.1.2MAC层协议规范概述2.1.2.1MAC层功能MAC层功能有:逻辑信道和传输信道间的映射MAC负责将逻辑信道映射到适当的传输信道上。
根据即时源速率为每一个传输信道选择适当的传输格式假定RRC指定传输格式合成集,MAC根据源速率为每一个激活的传输信道在指定传输格式集中选择传输格式。
传输格式控制传输信道的有效使用。
UE数据流间优先权处理在给定的传输格式合成集中选择传输格式合成时,映射到对应传输信道上的数据流的优先权将被考虑。
优先权由无线接入载波服务的性质和RLC缓冲器状态决定。
优先权处理通过选择传输格式实现。
即高优先权数据映射到L1上带有“高比特率”传输格式,同时,低优先权数据映射成带有“低优先权”传输格式。
传输格式选择也要考虑从L1中来的传输功率指示。
通过动态调度完成UE间优先权处理为了对突发传输有效地利用频谱资源,使用动态调度功能优先权处理。
在共享和公共传输信道上优先权的处理由MAC实现。
注意,对专用传输信道,动态调度功能隐含在RRC子层配置功能中。
对于TDD来说,这将是未来研究的内容。
公共传输信道上UE的标识当一个特定UE在公共下行信道上被寻址时,或当UE使用随机接入信道(RACH),需要内带UE标识。
由于MAC层处理接入,多路复用到传输信道,标识功能自然放到MAC上。
高层PDU的复用/解复用层PDU多路复用到传输块,通过公共传输信道发送到物理层或通过解多路复用将物理层公共传输信道来的传输块变成高层PDU。
业务量监视。
加密。
RACH传输接入服务级别选择。
链路监测。
高层信令路由。
2.1.2.2MAC实体RRC控制MAC的配置。
MAC实体有:(1)MAC-b:表示处理广播信道(BCH)的MAC实体。
每个UE一个MAC-b。
每个小区UTRAN一个MAC-b。
(2)MAC-c?押表示处理前向接入信道(FACH)?熏随机接入信道(RACH)和寻呼信道(PCH)的MAC实体。
每个UE一个MAC-c。
每个小区UTRAN一个MAC-c。
(3)MAC-d?押表示处理分配给一个UE的专用逻辑信道和专用传输信道(DCH)的MAC实体。
每个UE一个MAC-d。
UTRAN对应每个UE一个MAC-d。
(4)MAC-sh?押表示处理下行共享信道(DSCH)的MAC实体。
每个UE一个MAC-sh。
UTRAN对应每个小区一个MAC-sh。
2.1.3RLC层协议规范概述(1)RLC功能RLC功能有:连接控制、封装和重组、报头压缩、级连、填充、用户数据传输、纠错、流量控制、序号检测、加密、协议错误检测和修复等。
(2)RLC模式RLC层按结构、功能可以分为3种模式,分别为:透明模式(TM):发送端接收高层自Tr-SAP传来的SDU,可以将其分成适当长度的PDU,不加任何帧头,如何分段在建立连接时确定。
RLC通过BCCH、PCCH、DTCH或CCCH(只用于上行连接)将PDU传给MAC层。
接收端通过逻辑信道从MAC层接收PDU。
若分段则需要重装成SDU。
通过Tr-SAP传给高层。
无应答模式(UM):发送端接收高层自Um-SAP传来的SDU,将其分成适当长度的PDU,如何分段在建立连接时确定。
SDU可与其他SDU串接。
RLC对PDU加帧头和加密。
RLC通过DCCH、DTCH、CTCH或CCCH(只用于下行连接)将PDU传给MAC层。
接收端通过逻辑信道从MAC层接收PDU,若分段则需要重装成SDU,通过Um-SAP传给高层。
应答模式(AM):发送端接收高层自Am-SAP传来的SDU,将其分成适当长度的PDU,如何分段在建立连接时确定。
SDU可与其他SDU串接。
RLC对PDU加帧头和加密,通过DCCH或DTCH将PDU传给MAC层。
接收端通过逻辑信道从MAC层接收PDU,若分段则需要重装成SDU,通过Am-SAP传给高层。
为保证可靠传输,该模式采用ARQ协议建立反馈系统,将PDU分为若干PU,作为统计的最小单位,并可以采用帧头压缩以提高效率。
2.1.4RRC子层规范概述该规范是WCDMA系统中最重要、复杂的规范,其核心功能是无线资源的控制。
RRC子层控制RLC与MAC子层、PDCP、BMC以及物理层的配置。
RRC和其它层的交互通过原语进行,和对等RRC的交互通过消息进行。
为了进行一个服务,网络给移动终端分配无线资源的消息发给终端的RRC,在此消息中包含了所有低层的参数。
RRC收到此消息后对低层进行配置,成功后通知网络,即可进行通信。
RRC子层有以下实体:路由功能实体(RFE):处理高层信息到不同的MM/CM实体(UE端)或不同的核心网络控制域(UTRAN端)的路由选择。
广播控制功能实体(BCFE):处理广播功能,发送GC-SAP所需要的RRC业务。
传呼及通告功能实体(PNFE):控制传呼空闲模式的UE,发送NT-SAP所需要的RRC业务。
专用控制功能实体(DCFE):处理特定UE的所有功能,发送DC-SAP所需要的RRC业务。
共享控制功能实体(SCFE):控制PDSCH的分配。
传输模式实体(TME):处理RRC层内不同实体之间的映射。
2.1.5PDCP子层规范概述PDCP功能有:发送和接收实体的IP数据流(例如TCP/IP和RTP/UDP/IP头)的数据头压缩和解压缩。
头压缩方法对网络层、传输层或高层协议组合是特定的,例如TCP/IP和RTP/UDP/IP。
传输用户数据。
这是指PDCP从非接入层接收PDCP-SDU,把它发到RLC层,反之亦然。
发送PDCPSDU的缓存和发送及接收PDCPSDU序列号,为保证无损的SRNS重置。
不同无线承载复用到一个RLC实体上。
2.1.6BMCBMC功能有:存储小区广播消息。
业务量监测和请求小区广播业务的无线资源。
BMC消息排序。
BMC消息向UE发送。
小区广播消息向高层发送。
2.2Iu、Iur、Iub接口协议Iu、Iur、Iub接口分别为CN与RNC、RNC与RNC、RNC与NodeB之间的接口。
此结构依据层间和平面间相互独立原则而建立。
随着3GPP标准化的进展,此结构可能会变化。
(1)水平层协议结构包括两层:无线网络层和传输网络层。
所有UTRAN相关问题只与无线网络层有关,传输网络层只是UTRAN采用的标准化的传输技术,与UTRAN的特定功能无关。
物理层可用E1、T1、STM-1等数十种标准接口。
(2)垂直平面控制平面控制平面包括无线网络层的应用协议以及用于传输应用协议消息的信令承载。
在Iu接口的无线网络层是无线接入网应用协议(RANAP),它负责CN和RNS之间的信令交互;在Iur接口的无线网络层是无线网络子系统应用协议(RNSAP),它负责两个RNS之间的信令交互。