matkapuhelinverkot, 3g lisämateriaali · 4/8/2011 12 kanavat • loogiset kanavat – mitä...
TRANSCRIPT
4/8/2011
1
Matkapuhelinverkot, 3g lisämateriaali
Seppo Moilanen
Matkapuhelinverkot, 3G
• Avainkysymyksiä:– Miten 3g (WCDMA/UMTS) verkko /
ilmarajapinta eroaa 2G:stä (GSM:stä)?– Mitä etua 3g:stä on operaattoreille?– Mitä etua 3G:stä on verkon käyttäjille?– Miten 2g ja 3g toimivat yhdessä?g j g y– Mitä uusia teknisiä toimintoja 3g verkko pitää
sisällään? Ja miten ne on toteutettu?
4/8/2011
2
CDMA / hajaspektritekniikka
• Alunperin sotilaskäytöön • Vaikea salakuunnella• Tehokas spektrinkäyttö• Hyvä häiriönsieto• Soveltuu hyvin monikäyttöön• Monipuoliset diversiteettimahdollisuudet
CDMA / hajaspektritekniikka
4/8/2011
3
CDMA / hajaspektritekniikka
CDMA / hajaspektritekniikka
4/8/2011
4
CDMA / hajaspektritekniikka
CDMA / hajaspektritekniikka
Häiriön vaimennus
4/8/2011
5
CDMA / hajaspektritekniikka
4/8/2011
6
4/8/2011
7
Harjoitustehtävä
• Piirrä data/chip kaaviot seuraavasta i ki täesimerkistä:
– Data; 1,-1,-1,1,-1,1– Levituskoodi (sama joka datasymbolille): 1,-
1,-1,1• Levityskerroin?y
4/8/2011
8
QPSK-modulaation symbolitSymboli I-haara Q-haara
0 +1 +1
1 -1 +1
2 -1 -1
3 +1 -1
Matemaattisesti symbolit voidaan esittää seuraavilla kaavoilla
)4
32cos(2)(
)4
2cos(2)(
1
0
ππ
ππ
+=
+=
ftTEts
ftTEts
)4
72cos(2)(
)4
52cos(2)(
4
3
2
1
ππ
ππ
+=
+=
ftTEts
ftTEts
T,0 < t < T
4/8/2011
9
Tukiaseman hajotusmodulaattori
I
kanavointikoodaus sekoituskoodaus
Σ
.
.
.
.
.
I
I+jQ
I
Q
I
Q
Cch,1
Cch,2
Clip
Σ
.
....
QCscramb
QI
QCch,N
j
Levityskerroin / bittinopeus DL
4/8/2011
10
Levityskerroin / bittinopeus UL
Adaptive Multirate (AMR)
• 8 eri nopeutta puheelle 12.2 – 4.75 kbpsMyöhemmin (rel5) Wideband AMR lisää nopeuksia– Myöhemmin (rel5) Wideband AMR, lisää nopeuksia. Sampling taajuus 8 -> 16 kHz, parempi äänen laatu
• Voi vaihtua 20 ms:n välein• Alempi datanopeus ruuhka-aikana• Pienemmällä bittinopeudella suurempi peittoalue• Voice Activity Detection (VAD)• Discontinuous transmission (DTX)• Silence Description (SID)
4/8/2011
11
Adaptive Multirate (AMR)
WCDMA frame
4/8/2011
12
Kanavat
• Loogiset kanavat– Mitä kuljetetaan
• Kuljetuskanavat– Miten data kuljetetaan radio rajapinnassa
• Fyysiset kanavatMissä data k ljetetaan radio rajapinnassa– Missä data kuljetetaan radio rajapinnassa
Harjoitustehtävä
• Kerää tietoa käytettävistä loogisista-, kuljetus- ja fyysisistä kanavista sekä osoittimistafyysisistä kanavista sekä osoittimista. Tietolähteinä kirjat, kurssimateriaali, web (3GPP)– Esittele kanavat– Mihin/miten on kanavaa käytetään? esimerkkejä– UL, DL vai molemmat?– Dedicated / common ?Dedicated / common ?– Esimerkkejä kehysrakenteesta joillekin kanavista– Valmistaudu esittämään joku osa-alue
4/8/2011
13
Loogiset kanavat (logical channels)
• BCCH (Broadcast Control Channel),DL• DL merkinantokanava
• PCCH (Paging Control Channel), DL• kutsujen lähetys
• CCCH (Common Control Channel), DL /UL• yhteinen merkinanto
• DCCH (Dedicated Control Channel), DL /UL• yhteyskohtainen merkinanto
• DTCH (Dedicated Traffic Channel), DL /UL• yhteyskohtainen liikenneyhteyskohtainen liikenne
• CTCH (Common Traffic Channel), DL • yksisuuntainen (DL) välittää yhteistä dataa
• SCH (Synchrinisation Channel), DL• Mobilen synkronointi
Kuljetuskanavat (transport channels)
• Broadcast channel (BCH), DL– Tietoa solusta kaikille käyttäjille, käyttäjä ei voi rekisteröityä soluun ilman tätä kanavaa
• Forward Access Channel (FACH), DL( )– Kontrolli-informatiota mobileille, ei nopeaa tehonsäätöä– pakettidata
• Paging Channel (PCH), DL– Kutsukanava
• Randon Access Channel (RACH), UL– Kontrolli-informaatiota mobilelta– Esim. Pyynto yhteyden muodostamiseksi– Pieniä määriä pakettidataa
• Uplink Common Packet Channel (CPCH), UL– Pakettidataa uplinkkiin
• Downlink Shared Channel (DSCH), DL– User dataa, kontrollidataa– Tukee nopeaa tehonsäätöä
• Dedicated Channel (DCH), DL / UL– Käyttäjädata, ylemmän tason kontrollidataa
4/8/2011
14
Fyysiset kanavat (physical channels)
• P-CCPCH: Primary common control physical channel, DL– Yleinen tiedonvälitys verkosta, BCCH
• S-CCPCH: Secondary common control physical channel, DLy p y– Merkinanto (paging) ja kontrolli tietoa (FACH)
• DPDCH: Dedicated Physical Data Channel, UL– käyttäjädataa
• DPCCH: Dedicated Physical Control Channel, UL– kontrollitietoa
• DPCH: Dedicated Physical Channel, DL– DL data ja kontrolli
• PCPCH: Physical Common Packet Channel, UL– Fyysinen kanava kuljetuskanavalle CPCH
• PRACH: Physical Random Access Channel, ULy– Fyysinen kanava kuljetuskanavalle RACH
• P-SCH: Primary Synchronisation Channel– Fyysinen kanava kuljetuskanavalle SCH
• S-SCH: Secondary Synchronisation Channel– Fyysinen kanava kuljetuskanavalle SCH
Osoittimet (indicators)
• AICH: Acquisition Indication Channel– RACH:n kuittaus
• CSICH: CPCH Status Indicator Channel• CPICH: Common Pilot Channel• PICH: Paging Indicator Channel• CD/CA-ICH: Collision Detection Channel
Assignment Indicator channel
4/8/2011
15
Frame structure for downlink DPCH
TPC NTPC bits
Tslot = 2560 chips, 10*2k bits (k=0..7)
Data2Ndata2 bits
DPDCHTFCI
NTFCI bitsPilot
Npilot bitsData1
Ndata1 bits
DPDCH DPCCH DPCCH
One radio frame, Tf = 10 ms
Slot #0 Slot #1 Slot #i Slot #14
Frame structure for uplink DPDCH/DPCCH
DataNdata bitsDPDCH
T slot = 2560 chips, N data = 10*2 k bits (k=0..6)
Pilot N pilot bits
TPC NTPC bits
Slot #0 Slot #1 Slot #i Slot #14
Tslot = 2560 chips, 10 bits
DPCCH FBI
NFBI bitsTFCI
NTFCI bits
Slot #2 Slot #3
1 radio frame: T f = 10 ms
Subframe #0 Subframe #1 Subframe #2 Subframe #3 Subframe #4
1 subframe = 2 ms
4/8/2011
16
4/8/2011
17
Lähteet• 3GPP TS 25.211 v10.0.0 (2010-09) spesifikaatio• Holma, H. & Toskala, A. WCDMA for UMTS• Ojanperä, T. & Prasad, R. Wideband CDMA for third
generation mobile communications• University of Oulu Telecommunications Laboratory.
Training material 17.3.1998• Varila, T. & Lahti, A. WCDMA System Basics
kurssimateriaali 20.10.2005. Nokia Learning Center Network
• Vuopala, T. Diplomityö, 2000:W-CDMA -tukiaseman lähettimen ja vastaanottimen RF-osissa esiintyvien epäideaalisuuksien vaikutukset järjestelmän suorituskykyyn. Oulun yliopisto, sähkötekniikan osasto