Matkapuhelinverkot, 3g lisämateriaali

Transkriptio

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 gja 3g toimivat yhdessä? Mitä uusia teknisiä toimintoja 3g verkko pitää sisällään? Ja miten ne on toteutettu? 1

2 CDMA / hajaspektritekniikka Alunperin sotilaskäytöön Vaikea salakuunnella Tehokas spektrinkäyttö Hyvä häiriönsieto Soveltuu hyvin monikäyttöön Monipuoliset diversiteettimahdollisuudet CDMA / hajaspektritekniikka 2

3 CDMA / hajaspektritekniikka CDMA / hajaspektritekniikka 3

4 CDMA / hajaspektritekniikka CDMA / hajaspektritekniikka Häiriön vaimennus 4

5 CDMA / hajaspektritekniikka 5

6 6

7 Harjoitustehtävä Piirrä data/chip kaaviot seuraavasta esimerkistä: Data; 1,-1,-1,1,-1,1 Levituskoodi (sama joka datasymbolille): 1,- 1,-1,1 Levityskerroin? 7

8 QPSK-modulaation symbolit Symboli I-haara Q-haara Matemaattisesti symbolit voidaan esittää seuraavilla kaavoilla s ( t) = 0 s ( t) = 1 s ( t) = 2 s ( t) = 3 2E π cos(2πft + ) T 4 2E 3π cos(2πft + ) T 4 2E 5π cos(2πft + ) T 4 2E 7π cos(2πft + ) T 4,0 < t < T 8

9 Tukiaseman hajotusmodulaattori kanavointikoodaus sekoituskoodaus I Q I C ch,1 Σ I I Q I Q C ch,2 C ch,n Σ Q j I+jQ C scramb Clip Q Levityskerroin / bittinopeus DL 9

10 Levityskerroin / bittinopeus UL Adaptive Multirate (AMR) 8 eri nopeutta puheelle kbps 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) 10

11 Adaptive Multirate (AMR) WCDMA frame 11

12 Loogiset kanavat Mitä kuljetetaan Kuljetuskanavat Kanavat Miten data kuljetetaan radio rajapinnassa Fyysiset kanavat Missä data kuljetetaan radio rajapinnassa Harjoitustehtävä Kerää tietoa käytettävistä loogisista-, kuljetus- ja fyysisistä kanavista sekä osoittimista Tietolähteinä kirjat, kurssimateriaali, web (3GPP) Esittele kanavat Mihin/miten on kanavaa käytetään? esimerkkejä UL, DL vai molemmat? Dedicated / common? Esimerkkejä kehysrakenteesta joillekin kanavista Valmistaudu esittämään joku osa-alue 12

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 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 13

14 Fyysiset kanavat (physical channels) P-CCPCH: Primary common control physical channel, DL Yleinen tiedonvälitys verkosta, BCCH S-CCPCH: Secondary common control physical channel, DL 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, UL 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 14

15 Frame structure for downlink DPCH TPC N TPC bits TFCI N TFCI bits T slot = 2560 chips, 10*2 k bits (k=07) DPDCH Data2 N data2 bits DPDCH DPCCH DPCCH Data1 N data1 bits Pilot N pilot bits Slot #0 Slot #1 Slot #i Slot #14 One radio frame, T f = 10 ms Frame structure for uplink DPDCH/DPCCH DPDCH Data N data bits T slot = 2560 chips, N data = 10*2 k bits (k=06) DPCCH Pilot N pilot bits TFCI N TFCI bits FBI N FBI bits TPC N TPC bits T slot = 2560 chips, 10 bits Slot #0 Slot #1 Slot #2 Slot #3 Slot #i Slot #14 Subframe #0 Subframe #1 Subframe #2 Subframe #3 Subframe #4 1 subframe = 2 ms 1 radio frame: T f = 10 ms 15

16 16

17 Lähteet 3GPP TS v1000 ( ) 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 Varila, T & Lahti, A WCDMA System Basics kurssimateriaali 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 17