ClienteSistema WCDMA Revision General ISSUE 1.0 www.huawei.com HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Derechos Reservados Al concluir este curso , el participante será capaz de: Conocer el desarrollo del sistema WCDMA Conocer los fundamentos de la tecnología CDMA. Conocer la arquitectura del sistema WCDMA. HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Derechos Reservados Página 2 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 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Derechos Reservados Página 3 Diferentes Servicios, Diferentes Tecnologías 1G 1980s Analógica AMPS 2G 1990s Digital GSM CDMA IS-95 TDMA IS-136 PDC 3G IMT-2000 TACS NMT Others UMTS WCDMA Demands drive Technologies drive CDMA 2000 TDSCDMA 3G provee servicios tanto para operadores como a los usuarios finales HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Derechos Reservados Página 4 UMTS / WCDMA - Evolución R8 LT E 2009 2010 R99/R4 2002 2003 2004 2005 R5-HSDPA 2006 R6 - HSUPA 2007 2008 Basic WCDMA • AMR voice • 384Kbps in DL • 384Kbps in UL Full rate HSDPA • 14.4Mbps in DL • 384Kbps in UL HSUPA • 5.76Mbps in UL • Voice over HSDPA and HSUPA LTE • 30 ~ 50Mbps HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Derechos Reservados Página 5 UMTS / WCDMA . 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. LTD. Max tasa UL: 50Mbps (con ancho de banda de hasta 20MHz) HUAWEI TECHNOLOGIES CO.Evolución Features de R6 HSUPA es introducido con tasa máxima de 5.76Mbps Features de R7 HSPA+ es introducido. Derechos Reservados Página 6 .. LTD.Combinación de Multi-servicios Servicios de información Internet •E-Mail •WWW •FTP •Comercio electrónico 3G •VOD •VP •TV & Radio •Servicios multimedia Servicios de Telecom •Voz •Movilidad •Mensajes HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. Derechos Reservados Página 7 . . Derechos Reservados Página 8 . LTD.Clasificación de servicios Servicios clasificados por calidad de servicio (QoS) Sensibilidad a los retrasos de red HUAWEI TECHNOLOGIES CO. .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 HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 9 . LTD. LTD..Arquitectura RAN (Radio Access Network ) en WCDMA Core Network CS Iu-CS RNS Iur RNC RNC Iub Node B Iub Node B Iub Node B PS Iu-PS CS Iu-CS RNS PS Iu-PS CN UTRAN Iub Node B Uu UE HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 10 . Localización de la UTRAN en la red de WCDMA Capa de manejo de servicio Capa de convergencia de servicio Capa de acceso de radio HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. LTD. Derechos Reservados Página 11 . Derechos Reservados Página 12 . Intranet GGSN UTRAN SGSN CG BG Otras PLMN HUAWEI TECHNOLOGIES CO.Arquitectura de la red WCDMA R99 PSTN ISDN GMSC MSC/VLR GSM /GPRS BSS BSC BTS PCU RNC NodeB HLR/AUC SS7 SCE SMS GPRS backbone/ SCP Internet.. LTD. . LTD.Arquitectura de la red WCDMA R4 IP/ATM Backbone MGW MGW PSTN ISDN GSM /GPRS BSS BSC BTS PCU RNC NodeB VMSC Server GMSC Server HLR/AUC SS7 SCE SMS SCP Internet. Derechos Reservados Página 13 . Intranet GGSN GPRS backbone SGSN UTRAN CG BG Otras PLMN HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Arquitectura de la red WCDMA R5 Dominio CS GSM /GPRS BSS BSC BTS MGW IP/ATM Backbone MGW PSTN/PLMN VMSC Server GMSC Server HLR/AUC/HSS Iu-CS PCU RNC SCP NodeB SS7 SCE SMS Internet.. Intranet GGSN MGW Iu-PS GPRS backbone UTRAN SGSN Dominio CG PS MGCF S-CSCF MRFC BG IP backbone P-CSCF MRFP Dominio IMS HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. Derechos Reservados Página 14 . . Derechos Reservados Página 15 .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 HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. . LTD.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) HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 16 . . Derechos Reservados Página 17 . LTD.Tecnología Duplex Power Time USER 2 FDD UL USER 1 DL Frequency Power Time DL UL DL DL UL USER 2 USER 1 TDD Frequency HUAWEI TECHNOLOGIES CO. FDMA Canales de Tráfico: diferentes ranuras de tiempo son asignados a diferentes usuarios. AMPS y TACS. Pot. TDMA Pot.. Derechos Reservados Página 18 HUAWEI TECHNOLOGIES CO. . por ejemplo: DAMPS y GSM. por ejemplo: WCDMA y CDMA2000. Canales de Tráfico: diferentes usuarios son asignados a un único código y transmitido sobre la misma banda de frecuencia.Tecnologías de Acceso Múltiple CDMA Pot. LTD. por ejemplo. Canales de Tráfico: diferentes bandas de frecuencia son asignadas a diferentes usuarios. .Modelo de Comunicación WCDMA Service Signal Source Coding Channel Coding & Interleaving Spreading Modulation Transmission bit symbol chip modulated signal Radio Channel Service Signal Source Decoding Channel Decoding & Deinterleaving Despreading Demodulation Reception Receiver HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. Derechos Reservados Página 19 . 70 6.40 7.75 4.95 AMR_7.7 AMR_5. AMR_6. el sistema disminuirá la velocidad de voz de una parte de los usuarios de forma automática de tal forma que pueda soportar mas suscriptores.15 AMR_4. LTD.CODEC Bit Rate (kbps) Codificación de Fuente WCDMA AMR_12.4 Adaptación: cuando la carga de la celda se incrementa . Derechos Reservados Página 20 .15 5.20 12.9 AMR_5.20 10.90 5.2 Codificación de voz AMR (Adaptive Multi-Rate) AMR_10.2 Multi-rate: − 8 velocidades de codificación − Diseño benéfico de terminal multi-modo AMR_7.95 7.75 HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. Processing Procedure of WCDMA System Transmitter Service Signal Source Coding Channel Coding & Interleaving Spreading Modulation Transmission bit symbol chip modulated signal Radio Channel Service Signal Source Decoding Channel Decoding & Deinterleaving Despreading Demodulation Reception Receiver HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. Derechos Reservados Página 21 .. LTD. Derechos Reservados Página 22 .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 HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. Derechos Reservados Página 23 .Processing Procedure of WCDMA System Service Signal Source Coding Channel Coding & Interleaving Spreading Modulation Transmission bit symbol chip modulated signal Radio Channel Service Signal Source Decoding Channel Decoding & Deinterleaving Despreading Demodulation Reception Receiver HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. LTD. LTD. Esto permite que el ancho de banda se incremente. Derechos Reservados Página 24 .. Scrambling es aplicada a la señal obtenida de la dispersión.Tecnología de Dispersión La dispersión consiste en 2 pasos: Canal de Operación. el cual transforma los símbolos de datos en chips. Datos (símbolos) Chips después de la dispersion Código OVSF Código Scrambling HUAWEI TECHNOLOGIES CO. La operación es realizada por la multiplicación con el código OSVF. El numero de chips por símbolos de datos es llamado Factor de Dispersión (SF. 1) Cch.1 = (1.1 = (1.0 = (1) Cch. generado por la matriz Walsh Cch.Código de dispersión: OVSF (Walsh) OVSF: Factor de dispersión de Variable Ortogonal.-1) Cch.2.4.2.1) SF = 1 SF = 2 SF = 4 Derechos Reservados Página 25 SF = 8 HUAWEI TECHNOLOGIES CO.-1) Cch.1) Cch.-1.1.2 = (1.4.-1.3 = (1.4.. . LTD.-1.-1.0 =(1.-1) Cch.1.1.1.1.4.0 = (1. .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 0 -1 +1 0 -1 +1 0 -1 +1 0 -1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 1 1 correlación Señales idénticas -1 1 -1 1 11 11 -1 1 -1 1 Cero correlación Señales ortogonales HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 26 . LTD. LTD. Derechos Reservados Página 27 ..P(f) CDMA .Flujo de la Señal Ruido P(f) Código P(f) P(f) f f Señal del Usuario f Señal del Usuario AR Otro Usuario f Señal Recuperado P(f) P(f) f Usuario+Interferencias f Código HUAWEI TECHNOLOGIES CO. .Análisis del Espectro en el dispersión Eb / No = Ec / No + PG (dB) Power Ebit Requerimiento de Eb/No Max interferencia permitida Processing Gain Max interference caused by UE and others Interference from other UE Echip HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 28 . LTD. 2 DL SF 128 CS 64 kbps UL Data 64 kbps UL Data 144 kbps UL Data 384 kbps UL 16 16 8 4 CS 64 kbps DL Data 64 kbps DL Data 144 kbps DL Data 384 kbps DL 32 32 16 8 HUAWEI TECHNOLOGIES CO.2 UL SF 64 Radio bearer Speech 12. LTD. Derechos Reservados Página 29 .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 Speech 12.. Derechos Reservados Página 30 . LTD..¿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 HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. Derechos Reservados Página 31 ..Utilización de los códigos HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD..Tasa de bits versus Spreading Factor HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 32 . LTD.Processing Procedure of WCDMA System Service Signal Source Coding Channel Coding & Interleaving Spreading Modulation Transmission bit symbol chip modulated signal Radio Channel Service Signal Source Decoding Channel Decoding & Deinterleaving Despreading Demodulation Reception Receiver HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. Derechos Reservados Página 33 . Derechos Reservados Página 34 .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. LTD.4Mbps HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. . Derechos Reservados Página 35 .Processing Procedure of WCDMA System Transmitter Service Signal Source Coding Channel Coding Spreading Modulation Transmission bit symbol chip modulated signal Radio Channel Service Signal Source Decoding Channel Decoding Despreading Demodulation Reception Receiver HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. . Derechos Reservados Página 36 .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 HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. . Derechos Reservados Página 37 .Ambiente de Múltiples-Trayectorias Señal Transmitida Señal Recibida Tiempo HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. Derechos Reservados Página 38 .Fading Potencia recibida (dBm) -20 Multipath Fast fading Slow fading -40 Efecto del área de la sombra -60 10 20 30 Distancia(m) HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD.. Efecto del Fading en la Señal P(f) P(f) Fading Sistema de Banda Estrecha Transmit Signal f Received Signal f P(f) P(f) Fading Sistema de Banda Ancha Transmit Signal f Received Signal f HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. Derechos Reservados Página 39 . LTD. . Derechos Reservados Página 40 .RAKE Receiver Primera trayectoria Segunda trayectoria Receptor Tercera trayectoria Combiner Señal Compuesta Evaluador de retardo s(t) s(t) Cálculo de retraso de tiempo y deflexión de fase t t El ‘RAKE receiver’ ayuda a sobreponer los efectos del fading multi-path. HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. Derechos Reservados Página 41 . LTD..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. Gasto de la potencia desnecesario El siñal del usuario llegara com un nivel mucho bajo HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Downlink: Garantizar que los siñales da radio-base llegue com la misma potencia em todos los moveis. Control de la Potencia Todos los señales llegam en el receptor com lo mismo nivel. Derechos Reservados Página 42 . HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD.. . LTD. Ptx OpenLoop Inner-Loop: Verificación da SIR 1500 veces por segundo BLER Cálculo da SIRTarget Uu TPC NodeB RNC SIRTarget HUAWEI TECHNOLOGIES CO.Control de la Potencia Existe dos tipos del Control de la Potencia en WCDMA: Open-Loop Power Control. Derechos Reservados Página 43 . − Outter-Loop Power Control. Closed-Loop Power Control: − Inner-Loop Power Control. LTD. Core Network RNC Node B AirBridge AirBridge AirBridge Merged in NodeB HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 44 .Handover Softer-Handover: Cambio entre sectores de una misma NodeB.. LTD.. Derechos Reservados Página 45 . Core Network RNC Core Network Serving RNC Drift RNC Node B AirBridge AirBridge Node B AirBridge AirBridge AirBridge AirBridge Merged in SRNC Merged in RNC HUAWEI TECHNOLOGIES CO.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. . 3) Handover entre Core Networks 4) Handover entre sistemas diferentes 2G( GSM) y 3G (WCDMA) HUAWEI TECHNOLOGIES CO. 1) Intra-frequency hard-handover: Cambio entre celdas en la misma frecuencia.Handover Hard-Handover: Cambio del sector o celda con alteración de la frecuencia. LTD. Derechos Reservados Página 46 . 2) Inter-frequency hard-handover: handover entre celdas en frecuencias diferentes. mas pertenecen a RNCs que no están conectadas pela interfaz Iur. . Derechos Reservados Página 47 .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 HUAWEI TECHNOLOGIES CO. LTD. Técnicas Principales de HSDPA AMC (Adaptive modulation and code ) HARQ(Hybrid ARQ) Fast Scheduling SF16. 2ms and CDM/TDM 16QAM 3 New Physical Channels HUAWEI TECHNOLOGIES CO.. LTD. Derechos Reservados Página 48 . LTD.. la tasa de transmisión de datos se basa principalmente en el CQI HUAWEI TECHNOLOGIES CO.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.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 Datos a baja tasa Datos a alta tasa 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 . Derechos Reservados Página 49 . LTD.HARQ ARQ 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 Paquete 1 Nodo-B Transmisor Paquete 1 Paquete 2 UE Receptor ¿Paquete 1? N Paquete 1 A + ¿Paquete 1? HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 50 .. Derechos Reservados Página 51 .Fast scheduling Determina que usuario debe transmitir.. 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 HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Puede estar basada en CDM. LTD. LTD..CDM y TDM SF=1 SF=2 SF=4 SF=8 SF=16 Códigos de canalización asignados Para la transmisión HS-DSCH 8 códigos (ejemplo) Rel 5 (HS-DSCH) 2 ms “sub-tramas” (2560 chips) Versiones anteriores 10 ms 20 ms 40 ms 80 ms TTI Códigos de canalización compartidos User #1 User #2 User #3 User #4 HUAWEI TECHNOLOGIES CO. Derechos Reservados Página 52 . 8 Mbps 2.4 Mbps QPSK 2/4 ¾ 2/4 16 QAM ¾ 4/4 HUAWEI TECHNOLOGIES CO.16QAM Modulación HSDPA QPKS 16QAM Modulación Tasa de codificación 1/4 Tasa con 5 códigos 600 kbps 1.4 Mbps 3.4 Mbps 7..6 Mbps 4.6 Mbps Página 53 Tasa con 15 códigos 1.2 Mbps 1. Derechos Reservados .6 Mbps 4.8 Mbps Tasa con 10 códigos 1.8 Mbps 4. LTD.2 Mbps 9.2 Mbps 10.4 Mbps 3.2 Mbps 2.8 Mbps 5.8 Mbps 7.7 Mbps 14. com .GRACIAS www.huawei.