WCDMA 系统（一）

1. WCDMA系统概述、体系结构、高层信令介绍 WCDMA系统（一） 徐国鑫 Xuguoxin@bupt.edu.cn 北京邮电大学无线通信新技术研究室

2. 内容提要 WCDMA系统概述 WCDMA标准制订情况 WCDMA业务概述 WCDMA系统结构与功能 WCDMA接口高层规范 WCDMA的下行高速解决方案－HSDPA 二代向三代过渡的策略

3. WCDMA系统概述 第一部分 WCDMA系统概述 • 全球普及和全球无缝漫游的系统 • 第二代移动通信系统一般为区域或国家标准， • 第三代移动通信系统将是一个在全球范围内覆盖和使用的系统。 • 第三代移动通信系统将使用共同的频段，全球统一标准。

4. 3GPP规定的UTRA TDD的频段（共35MHz） a）1900－1920MHz 2010－2025MHz b）1850－1910MHz 1930－1990MHz c）1910－1930MHz 注：b、c在ITU region 2使用 WCDMA系统概述 WCDMA的频段

5. 3GPP规定的UTRA FDD的频段（上下行各60MHz） a）上行：1920－1980MHz 下行：2110－2170MHz b）上行：1850－1910 MHz 下行：1930－1990MHz 注：b在ITU region 2使用 WCDMA系统概述 WCDMA的频段

6. 具有支持多媒体业务的能力 它应能支持从话音到分组数据到多媒体业务； 应能根据需要，提供带宽。 ITU规定的第三代移动通信无线传输技术的最低要求中，必须满足以下三种要求。即： 快速移动环境，最高速率达144kb/s 室外到室内或步行环境，最高速率达到384kb/s 室内环境，最高速率达到2Mb/s WCDMA系统概述

7. 便于过渡、演进 由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相当规模，所以第三代的网络一定要能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容。 高频谱效率 高服务质量 低成本 高保密性 WCDMA系统概述

8. 可适应多种速率的传输，灵活地提供多种业务 BTS之间无需同步 优化的分组数据传输方式 支持不同载频之间的切换 上、下行快速功率控制 反向采用导频辅助的相干检测(提高反向解调增益，提高功率控制准确性) 充分考虑了信号设计对EMC的影响 WCDMA系统概述 WCDMA的技术特点

9. 智能化 提供灵活的网络业务、终端的智能化 多媒体化 实现语音、图像、数据等多种媒体信息在无线、有线网之间的无缝传输 个性化 用户可以在终端、网络能力的范围内，设计自己的业务 人性化 满足人的基本需要 WCDMA系统概述 WCDMA的业务特点

10. WCDMA系统概述 WCDMA技术的主要参数 • 最小带宽需求5MHz • 采用技术类型 单载波宽带直接序列扩频CDMA • 双工方式 FDD/TDD • 码片速率 3.84Mcps • 帧长 10ms • 基站间同步 异步(不需GPS) • 调制方式(前向/反向) QPSK/BPSK • 上/下行信道结构 I/Q复用 • 检测 与导频信号相干 • 下行信道导频 公共与专用导频 • 功率控制速度 1500 Hz • 信道编码 卷积码与Turbo码

11. 3GPP Network Layer RRC Radio Resource Control Layer 3 Radio Link Control RLC Data Link Layer Logical Channels Layer 2 Medium Access Control MAC Transport Channels Physical Layer Physical Channels Layer 1 WCDMA系统概述 WCDMA协议结构

12. 无线接入网过渡 GSM 基站子系统(BSS) GPRS 基站子系统(BSS) WCDMA 无线接入网（UTRAN) 核心网过渡 GSM 移动交换中心（电路域) GPRS、WCDMA SGSN/GGSN(分组域） 业务过渡 GSM/GPRS业务 GPRS/WCDMA新业务 WCDMA系统概述 GSM网络向WCDMA网络过渡

13. WCDMA系统概述 Integrated Mobile Network:GSM/GPRS/UMTS GMSC AUC PSTN PSTN GGSN Gi PDN H C Gc HLR Other PLMN GSM Gn D Gr Gp EIR VLR MSC E VLR MSC F Gf SGSN GPRS Gs Gb Iu-PS Iu-CS A Iu-CS Iu-PS BSS RNS RNS BSS BSC RNC RNC BSC Iur Abis Iub UMTS Iub Abis BTS BTS NodeB NodeB NodeB NodeB BTS BTS PLMN: Public land mobile network UMTS:Universal Mobile Telecommunication System

14. WCDMA 标准制定情况 第二部分 WCDMA标准制定情况 • 3GPP的技术规范组 • T(终端组) • RAN(无线接入网组) • CN(核心网组) • SA(业务和系统组)

15. 3G Release 5 3G Release 4 3G Release 1999 GSM/EDGE Release 5 GSM/EDGE Release 4 GSM/EDGE Release 1999 Earlier GSM releases WCDMA 标准制定情况 3GPP的技术规范

16. 除少数规范外都在2000年3月冻结。 基本上是合并GSM规范和新的无线接入网发展的结果。 提供电路交换和分组交换两种模式的未来的高速业务传输。 WCDMA 标准制定情况 3GPP Release 1999

17. 在2001年3月冻结。 新的TDD模式 (1,28 Mcps)，即TD-SCDMA。 UTRAN传输的进化 (大部分支持IP)。 3G Release 4 WCDMA 标准制定情况

18. 将在2002年3月冻结。 基于IP的多媒体业务 High Speed Downlink Packet Access（HSDPA) 3G Release 5 WCDMA 标准制定情况

19. WCDMA业务概述 第三部分 WCDMA业务概述 • WCDMA业务能力 • WCDMA业务能力是指接入点之间的所有用QoS参数描述的承载以及承载控制机制的集合。业务能力实际上可以理解为承载业务为电信业务提供的服务。 • WCDMA以前的移动通信系统都定义了一系列的标准电信业务，其弊端是网络结构受制于电信业务。 • WCDMA标准化过程中不再定义标准的电信业务，而将重点放在WCDMA业务能力的标准化，这样使得网络结构不再受制于电信业务。

20. WCDMA业务概述

21. WCDMA业务概述

22. WCDMA业务概述

23. WCDMA业务涉及三个层面的建设： 业务承载平台的建设 业务应用开发平台的建设 业务的开发 业务开发平台为网络运营商、业务提供者支持、创建和控制电信业务及承载业务提供了标准应用开发接口API，网络运营商、业务提供者可以在此基础上设计电信业务。 WCDMA业务结构 WCDMA业务概述

24. 业务的智能化 业务的智能化主要体现在网络业务提供的灵活性、终端的智能化，例如除输入密码外，还可以通过语音、指纹来识别用户身份。 业务的多媒体化 WCDMA的信息由语音、图像、数据等多种媒体构成，信息的表达能力和信息传递的深度都比GSM有很大的提高，基本上可以实现多媒体业务在无线、有线网之间的无缝传输。 WCDMA业务特点 WCDMA业务概述

25. 业务的个性化 用户可以在终端、网络能力的范围内，设计自己的业务，这是实现个性化的首要前提； 网络运营商为用户提供虚拟归属环境即VHE能力，使用户在拜访网络时可以享受到与归属网络一致的服务，保证个性化业务的全网一致性； 网络运营商为了领先竞争对手留住客户，可以依靠WCDMA强大的业务开发能力，不断开发新的业务； 业务提供者也可以相对于网络运营者独立地开发业务，典型的为互联网业务提供商，通过WAP网关将WWW业务传输到移动终端； 今后WCDMA终端的形式几乎是无限的。 WCDMA业务特点 WCDMA业务概述

26. 业务的人性化 业务的人性化就是要满足人的基本需要。人在移动中处理信息的能力比较有限，信息的有效传输和表达尤其重要，带宽并不是越宽越好，要用最少的码元传输量使用户获取最多、最有用的信息；要考虑用户在安全性、可靠性方面的需求，达到固定网的水平。 WCDMA业务特点 WCDMA业务概述

27. 内容提供者 网络门户 网络运营商 网络设备制造商 终端设备制造商 WCDMA业务价值链 WCDMA业务概述

28. VHE的概念是用户在任何访问环境均可以得到用户资料文件描述的业务。 VHE具有如下特点： 给用户提供个性化业务类型，例如接收天气预报; 给用户提供个性化的接口界面，例如用户可以定制信息的表达方式（英文、中文或其它）; 在接入网络（固定、移动）、终端容许的范围内，业务具有一致性。例如用户完全可能使用cdma2000终端，在cdma2000网络中享受到归属的W-CDMA网络定义的业务; VHE使移动用户充分感受到个人通信带来的好处。 VHE(Virtue Home Environment) WCDMA业务概述

29. OSA是能够使各种应用使用网络能力的体系结构。各种应用通过技术规范中定义的OSA API接入网络。 OSA(Open Service Architecture) WCDMA业务概述

30. WCDMA系统结构与功能 第四部分 WCDMA系统结构与功能

31. WCDMA系统结构与功能 WCDMA系统的基本结构（遵循3GPP R99）

32. 移动台(UE)：它包括移动设备(ME)和UMTS用户识别模块(USIM)。根据业务的状况，移动设备（ME）可再分为移动终端(MT)和终端设备(TE)等功能部件。移动台(UE)：它包括移动设备(ME)和UMTS用户识别模块(USIM)。根据业务的状况，移动设备（ME）可再分为移动终端(MT)和终端设备(TE)等功能部件。 基站(Node B)：为一个小区或多个小区服务的无线收发信设备。 无线网络控制器(RNC)：具有对一个或多个Node B进行无线资源的控制和管理的功能实体。 Node B和RNC设备组成了无线网络子系统（RNS）。 移动业务交换中心(MSC)：对位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体。 功能实体描述 WCDMA系统结构与功能

33. 拜访位置寄存器(VLR)：MSC为所管辖区域中MS呼叫接续所需检索信息的数据库。VLR存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，所处区域的识别，向用户提供的业务等参数。拜访位置寄存器(VLR)：MSC为所管辖区域中MS呼叫接续所需检索信息的数据库。VLR存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，所处区域的识别，向用户提供的业务等参数。 归属位置寄存器(HLR)：管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在其归属位置寄存器中注册登记。 鉴权中心(AUC)：为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数的功能实体。 功能实体描述 WCDMA系统结构与功能

34. 服务GPRS支持节点（SGSN）：执行移动性管理、安全管理和接入控制和路由选择等功能。服务GPRS支持节点（SGSN）：执行移动性管理、安全管理和接入控制和路由选择等功能。 网关GPRS支持节点（GGSN）：负责提供GPRS PLMN与外部分组数据网的接口，并提供必要的网间安全机制（如防火墙）。 智能网相关设备都未列出。 功能实体描述 WCDMA系统结构与功能

35. WCDMA系统结构与功能 全IP参考结构方案1

36. WCDMA系统结构与功能 全IP参考结构方案2

37. Call State Control Function (CSCF) Home Subscriber Server (HSS) Transport Signalling Gateway Function (T-SWG) Roaming Signalling Gateway Function (R-SGW) Composite Gateway Media Gateway Control Function (MGCF) Media Gateway Function (MGW) Multimedia Resource Function (MRF) MSC Server Gateway MSC Server 功能实体描述 WCDMA系统结构与功能

38. WCDMA接口高层规范 第五部分 WCDMA接口高层规范 WCDMA系统协议堆栈图

39. Uu 和 Iu 接口协议分为两部分: 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NAS（非接入层）的透明传输机制。 通用协议结构 WCDMA接口高层规范

40. WCDMA接口高层规范 Uu和Iu用户平面

41. WCDMA接口高层规范 Uu和Iu控制平面

42. WCDMA接口高层规范 UTRAN结构

43. 系统接入控制功能 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 切换 SRNS Relocation UTRAN功能 WCDMA接口高层规范

44. 无线资源管理和控制 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 无线信道译码 随机接入检测和处理 UTRAN功能 WCDMA接口高层规范

45. Uu 无线接口 Iub Node B与RNC Iur RNC与RNC Iu RNC与CN WCDMA接口规范 WCDMA接口高层规范

46. 无线接口分为三个协议层： 物理层（L1） 数据链路层（L2） MAC、RLC、PDCP、BMC 网络层（L3） RRC、NAS Uu WCDMA接口高层规范

47. WCDMA接口高层规范

48. 逻辑信道和传输信道间的映射 根据即时源速率为每一个传输信道选择适当的传输格式 UE数据流间优先权处理 通过动态调度完成UE间优先权处理 公共传输信道上UE的标识 高层PDU的复用/解复用 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 为RACH传输选择接入服务级别 MAC层功能 WCDMA接口高层规范

49. 数据传输（无确认） 无线资源和MAC 参数的重配置 测量结果和MAC状态汇报 MAC层向高层提供的服务 WCDMA接口高层规范

50. MAC-b：处理广播信道（BCH）的MAC实体。 MAC-c: 处理前向接入信道（FACH）,随机接入信道(RACH)和寻呼信道（PCH）的MAC实体。 MAC-d: 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。 MAC-sh:处理下行共享信道（DSCH）的MAC实体。 MAC实体 WCDMA接口高层规范