WCDMA高級培訓整理的筆記

WCDMA高級培訓整理的筆記:主要內容：
1、UMTS的基本理論。簡述無線通信的發展歷史以及他們之間的變化。
2、UMTS基本結構的介紹。從邏輯視圖介紹UMTS的功能結構，GSM及GPRS向UMTS過渡的結構變化。
3、無線接口。UMTS作為UTRAN網絡并且是FDD方式下的空中接口特性，包括：
a、WCMDA空中接口的基本原理
b、UTRAN網絡的總體介紹，協議模型、物理層、RLC層、MAC層的基本功能以及所對應的信道、空中接口的通信過程、調制解調方案及AMR等。
4、基本通信過程。移動臺至核心網之間的通信過程。

一、UMTS Introduction
目標：1、UMTS是什么？
2、UMTS的標準由誰制定、這些標準的特點及不同標準的差異。
3、UMTS現狀，各國license發布情況。

1、移動通信的基本發展過程
第一代以模擬制式為代表的空中無線接口的應用主要有：NMT（北歐）、TACS（英國）、AMPS（北美）及R2000（鐵路應用）等。多種標準的存在使得彼此不兼容，不能互聯互通。
第二代移動通信引入數字和調頻技術，最典型的技術有：GSM（歐洲）、CDMA IS-95（北美）、D-AMPS（北美）、IS-136（北美）等。在整個發展過程中，主要有三個分支，分別是歐洲、北美和日本的移動通信發展歷程。日本的分支由于比較獨立，一般不在討論之中。
作為歐洲第二代移動通信技術的典型代表是GSM，GSM在空中接口的主要特點：多址方式－—TDMA，采用8路時分復用的多址方式，每用戶的接入是通過占用物理信道的時隙來區分。從網絡側考慮，區分上下行鏈路的雙工方式是FDD。在每一個頻率上使用8路時分復用，微觀的占用時間片來區分多路用戶的個人通信。在通信過程中，每個用戶得到的物理資源是時隙，在GSM中物理信道的定義為：物理信道（Phy channel）＝頻率（Frequence）+時隙號（TS number）。由于采用電路交換方式，每用戶在通信過程中，將一直占用網絡分配的物理信道直至通信結束。在空中接口，物理信道的分配是采用固定的分配方式。一個用戶對應一個時隙（TS），時隙用于傳送話音時，話音的凈比特速率（經過原編碼后的速率）為13kbit/s(FR)或12.2kbit/s(EFR)；傳送數據時，單信道最大傳輸速率為9.6kbit/s（限值），由于受限于該速率，所以GSM的數據業務歸為承載業務，主要是通過GSM網絡承載數據到外部網絡。但是，如果在軟件上升級，也可以支持到14.4kbit/s的數據速率。
隨著數據業務的發展，為提高空中接口上的數據傳送速率，在GSM基礎上提出了2.5代的GPRS技術。GPRS提供的是一種數據服務，它不能獨立于GSM存在，它的目的只是在GSM系統上提供高速有效地傳遞數據業務的服務。因此，GPRS的無線部分不會發生變化，仍然沿用GSM的無線接口，采用TDMA幀結構，但交換方式由電路交換轉變為分組交換方式。在2.5代系統中，核心網交換域由電路交換域（CS Domain）和分組交換域（PS Domain）構成。從數據速率和業務的角度來說，GPRS可以提高空中接口中數據業務的速率，而對于話音速率沒有任何影響。如何在GSM系統數據速率受限的前提下提高空中接口的數據速率？可以有兩種方法：第一是改變信道編碼方案，提高每用戶的單信道數據凈比特率。在GSM系統中，空中接口上的每用戶信息是按20ms分塊，每信息塊包含456bits，傳輸速率為22.8kbit/s。456bits的信息塊內容大體可以分成二部分，即有用消息字段和保護字段。從22.8kbps角度來說，要提高傳輸速率，也就是在20ms時間段，增加信息塊的有用消息字段的長度，減少保護字段的長度。這種機制即所謂的信道編碼（channel coding）。這種方案的實現帶來的缺陷就是由于保護字段的減少，數據包在空中接口傳遞時，它的可靠性會有所下降，數據包對無線接口的敏感性會加重，也就是對載干比（能量之比）的要求將會提高，基本要達到14dB以上，才能滿足CS4的編碼方案。對于CS4編碼，數據速率為20.4kbps，與22.8kbps比較，幾乎沒有保護。而數據業務比較關鍵的是塊的差錯率、塊的丟失率，話音業務比較注重的因素是時延。隨著單信道數據速率的提高，對無線信道空中接口的載干比要求也會提高，因此通過提高單信道數據傳遞速率的方法并不是最有效的。作為第二種方案，就是通過多時隙分配來實行數據速率的提高，也就說通過改變無線資源的分配使每用戶根據數據量的大小動態分配占用多個時隙來完成分組數據塊的傳送。這種動態分配從兩個角度來考慮，首先是每用戶空中接口的最大可占用時隙為8個TS，其次是每時隙可支持的最大用戶數為8個。二種方案前者是通過提高單信道速率，后者是通過提高資源利用率的角度來實現數據傳遞速率的提升。理論上，GPRS網絡能夠提供的最大數據傳遞速率是采用CS4編碼方式，8時隙共用的前提下得到的值為160kbps。而實際上，當前的小區規劃中定義的分組時隙取決于業務量的大小，以最大4個TS為例，（1＋3）個TS的配置方式是指1個時隙是靜態分配給分組時隙，3個時隙作為混合方式的分配，完成分組或話音業務的傳送。因此，目前最大的時隙分配是4個TS。從信道編碼方式來考慮，目前使用較多的是CS1和CS2方案，CS1多用于信令，而CS2可以動態選擇支持業務和信令。CS2的速率理論值是12.2kbps，考慮一定的阻塞（5％），實際有效速率是10kbps，而CS1只有8kbps。因此，從網絡側考慮，最大的數據傳遞速率只有40kbps。從移動臺來看，對于GPRS移動終端來說，移動臺有所謂的多時隙能力的指標值。多時隙能力是指移動臺在上下行鏈路上同時能夠獲得的最大無線資源能力，即能獲得的最大時隙數。在規范中移動臺按多時隙能力被分成class1~class29共29個級別，而目前網絡能支持的只有class1~class13共13個級別。對于一個3＋1級別的移動臺來說，該移動臺在下行方向上最大只能同時獲得3個時隙，在上行方向上最大只能獲得1個時隙。目前MOTO各式包括測試手機最大的也就是3＋1的移動臺，通常使用的也就是2＋1或其他級別的手機。因此，數據速率還要取決于移動終端的級別，移動臺只有在class29級別時，才能真正實現8＋8的時隙配置。所以，在實際過程中，手機真正能獲得的數據傳輸速率在下行方向上目前也只有30kbps，這也是目前GPRS網絡能夠提供的有效速率，一般變化范圍在20～40kbps之間。這里所講的速率是凈比特速率，指的是業務數據包經過多重分裝后，在進入RLC的MAP層之前的速率，并不是指經過信道編碼之后的速率。所以，在考慮數據速率時，必須清楚所處的階段，是原編碼速率、經過信道編碼的速率還是經過調制后的速率。