01-wcdma ran revision general_ huawei
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Cliente
Sistema WCDMARevision General
ISSUE 1.0
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Al concluir este curso , el participante será capaz de:Conocer el desarrollo del sistema WCDMAConocer los fundamentos de la tecnología
CDMA.Conocer la arquitectura del sistema
WCDMA.
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Capítulo 1 Resumen de 3G
Capítulo 2 Arquitectura del sistema WCDMA Capítulo 3 Fundamentos de CDMA
Capítulo 4 Interfaz de aire WCDMA
Capítulo 5 Técnicas Principales de HSDPA
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Diferentes Servicios, Diferentes Tecnologías
AMPS
TACS
NMT
Others
1G 1980sAnalógica
GSM
CDMA IS-95
TDMAIS-136
PDC
2G 1990sDigital
Technologies drive
3G IMT-2000
UMTSWCDMA
CDMA2000
Demands drive
TD-SCDMA
3G provee servicios tanto para operadores como a los usuarios finales
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UMTS / WCDMA - Evolución
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
R5-HSDPA R6 - HSUPAR8 -
LTE
R99/R4
Full rate HSDPA• 14.4Mbps in DL• 384Kbps in UL
Basic WCDMA• AMR voice• 384Kbps in DL• 384Kbps in UL
HSUPA• 5.76Mbps in UL• Voice over HSDPA
and HSUPA
LTE• 30 ~ 50Mbps
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UMTS / WCDMA - Evolución
Features de R6
HSUPA es introducido con tasa máxima de 5.76Mbps
Features de R7
HSPA+ es introducido, con adaptación del sistema con modulación 64QAM y tecnología MIMO
Max tasa DL: 28Mbps, Max tasa UL:11Mbps
Features de R8
LTE (Long term evolution) es introducido
OFDMA es adoptado
Max tasa DL: 160Mbps, Max tasa UL: 50Mbps (con ancho de banda de hasta 20MHz)
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3G
Internet•E-Mail•WWW•FTP•Comercio electrónico
Servicios de Telecom
•Voz•Movilidad•Mensajes
Servicios de información
•VOD•VP•TV & Radio•Servicios multimedia
Combinación de Multi-servicios
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Clasificación de servicios
Servicios clasificados por calidad de servicio (QoS)
Sensibilidad a los retrasos de red
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Capítulo 1 Resumen de 3G
Capítulo 2 Arquitectura del sistema WCDMA
Capítulo 3 Fundamentos de CDMA
Capítulo 4 Interfaz aérea de WCDMA
Capítulo 5 Técnicas Principales de HSDPA
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Arquitectura RAN (Radio Access Network ) en WCDMA
RNS
RNC
RNS
RNC
Core Network
Node B Node B Node B Node B
Iu-CS Iu-PS
Iur
Iub IubIub Iub
CN
UTRAN
UEUu
CS PS
Iu-CSIu-PS
CSPS
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Localización de la UTRAN en la red de WCDMA
Capa de manejo de servicio
Capa de convergencia de servicio
Capa de acceso de radio
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Arquitectura de la red WCDMA R99
GSM /GPRS BSS
BTS
BSC
NodeB
RNC
PCU
UTRAN
SCP
SMS
SCE
MSC/VLR GMSC
HLR/AUC
SGSN
CGBG
GGSN
GPRS backbone/
Otras PLMN
SS7
Internet,Intranet
PSTNISDN
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Arquitectura de la red WCDMA R4
GSM /GPRS BSS
BTS
BSC
NodeB
RNC
PCU
UTRAN
SCP
SMS
SCE
HLR/AUC
SGSN
CG BG
GGSN
GPRS backbone
SS7
MGW MGW
IP/ATM Backbone
VMSC Server GMSC Server
PSTNISDN
Otras PLMN
Internet,Intranet
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Arquitectura de la red WCDMA R5
GSM /GPRS BSS
BTSBSC
NodeB
RNC
PCU
UTRAN
SCPSMS
SCE
HLR/AUC/HSS
SGSN
CG BG
GGSN
GPRSbackbone
MGW MGW
VMSC Server GMSC Server
IP/ATM BackboneDominio CS
Dominio PS
Iu-CS
Iu-PS
IP backbone
MRFP
Dominio IMS
MGW
P-CSCF S-CSCF
MGCF
MRFC
SS7
PSTN/PLMN
Internet,Intranet
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Capítulo 1 Resumen de 3G
Capítulo 2 Arquitectura del sistema WCDMA Capítulo 3 Fundamentos de CDMA
Capítulo 4 Interfaz de aire WCDMA
Capítulo 5 Técnicas Principales de HSDPA
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Tecnología de Acceso Múltiple y Tecnología Duplex
Tecnología Duplex
División de Tiempo Dúplex (TDD)
División de Frecuencia Dúplex (FDD)
Tecnología de Acceso Múltiple
Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA)
Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA)
Acceso Múltiple por División de Códigos (CDMA)
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Tecnología Duplex
Time
Frequency
Power
TDD
USER 2
USER 1
DLUL
DLDL
UL
FDD
Time
Frequency
Power
UL DL
USER 2
USER 1
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Canales de Tráfico: diferentesusuarios son asignados a unúnico código y transmitidosobre la misma banda defrecuencia, por ejemplo:WCDMA y CDMA2000.
Canales de Tráfico: diferentes bandas defrecuencia son asignadas a diferentesusuarios, por ejemplo, AMPS y TACS.
Canales de Tráfico: diferentesranuras de tiempo son asignados adiferentes usuarios, por ejemplo:DAMPS y GSM.
Pot.
Pot.
Pot.
FDMA
TDMA
CDMA
Tecnologías de Acceso Múltiple
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Modelo de Comunicación WCDMA
SourceCoding
Channel Coding& Interleaving Spreading Modulation
SourceDecoding
Channel Decoding& Deinterleaving Despreading Demodulation
Transmission
Reception
chip modulated signalbit symbol
ServiceSignal
Radio Channel
ServiceSignal
Receiver
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Codificación de Fuente WCDMA
Codificación de voz AMR (Adaptive Multi-Rate)
Multi-rate:
− 8 velocidades de codificación
− Diseño benéfico de terminal multi-modo
Adaptación:
cuando la carga de la celda se incrementa , el sistema disminuirá la velocidad de voz de una parte de los usuarios de forma automática de tal forma que pueda soportar mas suscriptores.
CODEC Bit Rate (kbps)
AMR_12.20 12.2
AMR_10.20 10.2
AMR_7.95 7.95
AMR_7.40 7.4
AMR_6.70 6.7
AMR_5.90 5.9
AMR_5.15 5.15
AMR_4.75 4.75
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Processing Procedure of WCDMA SystemTransmitter
SourceCoding
Channel Coding& Interleaving Spreading Modulation
SourceDecoding
Channel Decoding& Deinterleaving Despreading Demodulation
Transmission
Reception
chip modulated signalbit symbol
ServiceSignal
Radio Channel
ServiceSignal
Receiver
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Codificación de Canal WCDMA
Propósito:
Mejorar la correlación entre símbolos de modo que se pueda recuperar la señal cuando ocurre errores
Tipos:
Servicio de Voz: codificación convolucional
Servicio de datos: codificación turbo
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Processing Procedure of WCDMA System
SourceCoding
Channel Coding& Interleaving Spreading Modulation
SourceDecoding
Channel Decoding& Deinterleaving Despreading Demodulation
Transmission
Reception
chip modulated signalbit symbol
ServiceSignal
Radio Channel
ServiceSignal
Receiver
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Tecnología de Dispersión
La dispersión consiste en 2 pasos: Canal de Operación, el cual transforma los símbolos de datos en chips.
Esto permite que el ancho de banda se incremente, El numero de chips por símbolos de datos es llamado Factor de Dispersión (SF. La operación es realizada por la multiplicación con el código OSVF.
Scrambling es aplicada a la señal obtenida de la dispersión.
Datos (símbolos)
CódigoOVSF
Código
Scrambling
Chips después de la
dispersion
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Código de dispersión: OVSF (Walsh)
OVSF: Factor de dispersión de Variable Ortogonal, generado por la matriz Walsh
SF = 1 SF = 2 SF = 4
Cch,1,0 = (1)
Cch,2,0 = (1,1)
Cch,2,1 = (1,-1)
Cch,4,0 =(1,1,1,1)
Cch,4,1 = (1,1,-1,-1)
Cch,4,2 = (1,-1,1,-1)
Cch,4,3 = (1,-1,-1,1)
SF = 8
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Correlación-Cruzada La correlación-cruzada es una medida de la similitud de entre cualquiera de dos
secuencias de códigos
La correlación-cruzada esta relacionada la característica de interferencia de acceso múltiple
EJEMPLO:
-1 1 -1 1 1 1 1 1
-1 1 -1 1Cero correlación
Señales ortogonales
-1 1 -1 1-1 1 -1 1 1 1 1 1
1 correlaciónSeñales idénticas
+10-1+10-1
+10-1
+10-1
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CDMA - Flujo de la Señal
Señal del Usuario
P(f)
f
Código
Señal del Usuariof
P(f)Ruido
P(f)
f
Otro Usuario
P(f)
f
Código
f
Señal RecuperadoP(f)
P(f)
Usuario+Interferenciasf
AR
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Análisis del Espectro en el dispersión
Max interferencia permitida
Requerimiento de Eb/No
Power
Max interference caused by UE and others
Processing Gain
Ebit
Interference from other UE Echip
Eb / No = Ec / No + PG (dB)
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WCDMA Código de Canalización
SF = tasa de chip / tasa de bit
Alta tasa de datos → bajo SF
Baja tasa de datos → alto SF
Radio bearer SF Radio bearer SF
Speech 12.2 UL 64 Speech 12.2 DL 128
CS 64 kbps UL 16 CS 64 kbps DL 32
Data 64 kbps UL 16 Data 64 kbps DL 32
Data 144 kbps UL 8 Data 144 kbps DL 16
Data 384 kbps UL 4 Data 384 kbps DL 8
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¿Por qué se necesita el código de scrambling?
Distinguir entre celdas o usuarios
Downlink
El código de Scrambling es usado para diferenciar entre celdas
El código OVSF es usado para distinguir usuarios
Uplink
El código de Scrambling es usado para diferenciar usuarios
El código OVSF es usado para distinguir los servicios de un usuario
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Utilización de los códigos
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Tasa de bits versus Spreading Factor
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Processing Procedure of WCDMA System
SourceCoding
Channel Coding& Interleaving Spreading Modulation
SourceDecoding
Channel Decoding& Deinterleaving Despreading Demodulation
Transmission
Reception
chip modulated signalbit symbol
ServiceSignal
Radio Channel
ServiceSignal
Receiver
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Modulación WCDMA
Los diferentes métodos de modulación corresponden a diferentes habilidades de transmisión en la interface de aire
R99/R4: QPSK en DL
R99/R4: BPSK en UL
HSDPA: usa modulación 16QAM
La máxima tasa de datos en el downlink es 14.4Mbps
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Processing Procedure of WCDMA System
SourceCoding
ChannelCoding Spreading Modulation
SourceDecoding
ChannelDecoding Despreading Demodulation
Transmission
Reception
chip modulated signalbit symbol
ServiceSignal
Radio Channel
ServiceSignal
Transmitter
Receiver
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capítulo 1 Resumen 3G
capítulo 2 Arquitectura del Sistema WCDMA capítulo 3 Fundamentos CDMA
capítulo 4 Interfaz de Aire WCDMA
capítulo 5 Técnicas Principales de HSDPA
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Ambiente de Múltiples-Trayectorias
Tiempo
SeñalRecibida
Señal
Transmitida
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Fading
Distancia(m)
Potencia recibida (dBm)
10 20 30
-20
-40
-60
Slow fading
Fast fading
Multi-path
Efecto del área de la sombra
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Efecto del Fading en la Señal
Sistema de Banda Estrecha
Fading
Transmit Signal Received Signalff
P(f) P(f)
Fading
Transmit Signal Received Signalff
P(f) P(f)
Sistema deBanda Ancha
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RAKE Receiver
Receptor
Primera trayectoria
Segunda trayectoria
Tercera trayectoria
Evaluador de retardo
Cálculo de retraso de tiempo
y deflexión de fase
CombinerSeñal
Compuesta
tt
s(t) s(t)
El ‘RAKE receiver’ ayuda a sobreponer los efectos del fading multi-path.
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Control de la Potencia
Uplink: Los señales dos usuarios que llegam a radio bases devem tener la misma potencia para que ninguno despunte sobre los otros.
Downlink: Garantizar que los siñales da radio-base llegue com la misma potencia em todos los moveis.
Gasto de la potencia desnecesario
El siñal del usuario llegara com un nivel mucho bajo
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Todos los señales llegam en el receptor com lo mismo nivel.
Control de la Potencia
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Existe dos tipos del Control de la Potencia en WCDMA:
Open-Loop Power Control;
Closed-Loop Power Control:
− Inner-Loop Power Control;
− Outter-Loop Power Control;
Open-Loop
TPC
Inner-Loop: Verificación da SIR 1500 veces por segundo
Cálculo da SIRTarget
SIRTarget
Ptx BLER
NodeBUu RNC
Control de la Potencia
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Handover Softer-Handover: Cambio entre sectores de una misma NodeB.
Node B
RNC
AirBridge
AirBridge
AirBridge
Merged in NodeB
Core Network
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Handover Soft-Handover: Cambio entre celdas de misma frecuencia y misma
RNC o por medio de otra RNC que estan ligadas por medio de la interface Iur.
Merged in RNC
Node B
RNC
AirBridge
AirBridge
AirBridge
Core Network
Merged in SRNC
Node B
AirBridge
AirBridge
AirBridge
Serving RNC
Drift RNC
Core Network
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Handover
Hard-Handover: Cambio del sector o celda con alteración de la frecuencia.
1) Intra-frequency hard-handover: Cambio entre celdas en la misma frecuencia, mas pertenecen a RNCs que no están conectadas pela interfaz Iur.
2) Inter-frequency hard-handover: handover entre celdas en frecuencias diferentes.
3) Handover entre Core Networks
4) Handover entre sistemas diferentes 2G( GSM) y 3G (WCDMA)
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Capítulo 1 Resumen 3G
Capítulo 2 Arquitectura del Sistema WCDMA Capítulo 3 Fundamentos CDMA
Capítulo 4 Interfaz de Aire WCDMA
Capítulo 5 Técnicas Principales de HSDPA
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Técnicas Principales de HSDPA
AMC (Adaptive modulation and code )
Fast SchedulingHARQ(Hybrid ARQ)
16QAMSF16, 2ms and CDM/TDM 3 New Physical Channels
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AMC (Adaptive modulation and Coding) AMC (Codificación y Modulación Adaptativa) basada en la Retroalimentación de la
Calidad del Canal
Ajusta la tasa de transmisión de datos para compensar las condiciones del canal
− Buena condición del canal – Altas tasas de transmisión 4/4
− Mala condición del canal – Bajas tasas de transmisión 1/4
Ajusta el esquema de modulación para compensar las condiciones del canal
− Buena condición del canal – 16QAM
− Mala condición del canal – QPSK
Retroalimentación de la Calidad del Canal (Channel Quality Feedback - CQI)
El UE mide el indicador de calidad del canal (channel quality indicator - CQI) y lo reporta (cada 2ms o más) al Nodo-B
El Nodo-B selecciona la modulación y el tamaño de la trama, la tasa de transmisión de datos se basa principalmente en el CQI
Datos a alta tasa
Datos a baja tasa
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HARQARQ Convencional– Los bloques recibidos/transmitidos son codificados– Verifica errores CRC en los bloques decodificados– Si hay errores
• Descarta los bloques con errores• Solicita al transmisor la retransmisión
ARQ Híbrido– Los bloques recibidos/transmitidos son decodificados– Verifica errores CRC en los bloques decodificados– Si hay errores
• Almacena los bloques erroneos sin descartarlos• Solicita al transmisor la retransmisión• Combina un bloque retransmitido con uno enviado
anteriormente
HARQ con combinación Soft
Nodo-B
UE ¿Paquete 1? N
Paquete 1 Paquete 1
Paquete 1
¿Paquete 1?+
A
Paquete 2
Transmisor
Receptor
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Fast scheduling
Puede estar basada en
CDM, TDM
La condición del canal (CQI)
La cantidad de datos que esperan ser enviados (retraso)
La justicia (los usuarios satisfechos)
Tasa de datos en la celda, etc
Determina que usuario debe
transmitir.
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CDM y TDM
Códigos de canalización asignados Para la transmisión HS-DSCH
8 códigos (ejemplo)SF=16
SF=8
SF=4
SF=2
SF=1
User #1 User #2 User #3 User #4
TTI
Códigos de canalización compartidos
10 ms20 ms40 ms80 ms
Versiones anteriores
2 msRel 5 (HS-DSCH)
“sub-tramas” (2560 chips)
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16QAM
Modulación HSDPA
QPKS
16QAM
Modulación Tasa de codificación
Tasa con 5 códigos
Tasa con 10 códigos
Tasa con 15 códigos
QPSK
1/4 600 kbps 1,2 Mbps 1,8 Mbps
2/4 1,2 Mbps 2,4 Mbps 4,8 Mbps
¾ 1,8 Mbps 3,6 Mbps 5,4 Mbps
16 QAM
2/4 2,4 Mbps 4,8 Mbps 7,2 Mbps
¾ 3,6 Mbps 7,2 Mbps 10,7 Mbps
4/4 4,8 Mbps 9,6 Mbps 14,4 Mbps
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GRACIAS
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