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HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Derechos Reservados www.huawei.com Cliente Sistema WCDMA Revision General ISSUE 1.0

01-Wcdma Ran Revision General_ Huawei

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www.huawei.com

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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