05 - Cdma e Wcdma

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOS

CURSO 01CURSO 01INTRODUÇÃO AO CDMA E WCDMA

1

Alessandro Ferreira da Cunha – [email protected]


LITERATURA EM PORTUGUÊS RECOMENDADA

http://www.editoraerica.com.br/buscafinal.asp?cod=1235

2

Alessandro Ferreira da Cunha – [email protected] - [email protected]

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSOnde conseguir toda a documentação sobre

CDMA & WCDMA?

3


Desvanecimento Seletivo em FreqüênciaDesvanecimento Seletivo em FreqüênciaSISTEMAS DE COMUNICAÇÃO

BANDA ESTREITAInformação não espalhada

Interferências multipercursos com a mesma largura da

Sinal de banda estreita

Informação de baixa taxa Informação espalhada.

B d l

Informação não espalhada. Banda estreita.

mesma largura da informação não espalhada.Informação

de baixa taxaTX RX

SISTEMA DE COMUNICAÇÃO COMESPALHAMENTO ESPECTRAL

Banda larga.de baixa taxa

Sinal de Banda Larga

A interferência é capaz de destruir totalmente a informação Informação

de baixa taxaInformação

de baixa taxaTX RX sem espalhamento. Mas com o sinal espalhado esta

interferência será diluída, causando um impacto muito menor.

de baixa taxa de baixa taxa

Código de alta taxa

Código de alta taxa

4

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSComo as informações são enviadas no CDMAç

Envio Recebimento

DADOS DADOS

Envelope EnvelopeEnvelope Envelope

Caixa com plástico bolha

TRANSPORTECaixa com

plástico bolha

5

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSComo as informações são enviadas no CDMA

Código de espalhamento A Alta taxa de transmissão

Informação de entrada

TRANSMISSOR

Código de espalhamento B Alta taxa de transmissão

Baixa taxa de transmissão

A ordem de “embalagem”

Código de espalhamento C Alta taxa de transmissão

Sinal transmitido pela interface aérea:

gpelos códigos é importante!

Código de espalhamento C Alta

Sinal transmitido pela interface aérea:

•Alta taxa de transmissão•Codificado 3 vezes

g ptaxa de transmissão

Código de espalhamento B Alta taxa de transmissão

A ordem inversa deve sertaxa de transmissão

Código de espalhamento A Alta taxa de transmissão

Informação de saída

usada para “desembalar” ainformação dos códigos!

6Baixa taxa de transmissãoRECEPTOR

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSComo é feito o espalhamento e de-espalhamento (DS-CDMA)

Sinal em baixa taxa: 14,4 KspsSinal de saída em alta taxa :

3,84 Mcps3,84 Mcps

original

espalhadafactor Bw

BwSpread =

Sinal em alta taxa : 3,84 Mcps

Entrada do Saída do sinal Saída do sinal sinal original em baixa taxa.

(A)

codificado em alta taxa.

(C)

decodificado em baixa taxa.

(A)

Entrada do Código em

Mesmo Código da

7

Código, em alta taxa.

(B)

Código da entrada, em alta taxa.

(B)


1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

10100101010110101010010101011010 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

10100101010110101010010101011010

TRANSMISSÃO0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0TRANSMISSÃO

O que é feito?O que é feito?

1

1 0 1 0 0 1 0 14º símbolo

1 1 1 1 1 1 1 14º chip

1 0 1 0 0 1 0 1

1

0 1 0 1 1 0 1 0

0

0 1 0 1 1 0 1 0

+3º símbolo

0 1 0 1 1 0 1 0

+3º chip

0 1 0 1 1 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

1

1 0 1 0 0 1 0 1

+2º símbolo

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

+2º chip

1 0 1 0 0 1 0 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

0

0 1 0 1 1 0 1 0

+1º símbolo

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

+1º chip

0 1 0 1 1 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0

810100101010110101010010101011010 Sinal recuperado. 1 0 1 0


1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

10100101010110101010010101011010 10100101010110101010010101011010

TRANSMISSÃO 0 0 0 0 1 1 1 1

TENTOU OUTROCÓDIGO!!!!

? ? ? ?

0 1 0 1 1 0 1 0 TRANSMISSÃO

O que é feito?O que é feito?

0 0 0 0 1 1 1 1CÓDIGO!!!!

1

1 0 1 0 0 1 0 14º símbolo ?

0 0 0 0 1 1 1 1

1 0 1 0 1 0 1 04º chip

1 0 1 0 0 1 0 1

0 1 0 1 1 0 1 0

0

0 1 0 1 1 0 1 0

+3º símbolo

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

+3º chip

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 0 1 0 1 ?

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

1

1 0 1 0 0 1 0 1

+2º símbolo

0 0 0 0 1 1 1 1

+

+

2º chip1 0 1 0 0 1 0 1

1 0 1 0 1 0 1 0 ?

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

0

0 1 0 1 1 0 1 0

+1º símbolo

0 0 0 0 1 1 1 1

+1º chip

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 0 1 0 1 ?

910100101010110101010010101011010


1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

10100101010110101010010101011010 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

10100011010000101110011110011010

0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0

CORREÇÃO DE ERROSINTRODUZIDOS PELO MEIOO que é feito?

O que é feito?

Tomando a decisão sobre o maior número

de chips iguais, o sistema decide qual é a

1

1 0 1 0 0 1 0 14º símbolo

1 1 1 1 1 0 0 14º chip

1 0 1 0 0 0 1 1

1

sistema decide qual é a informação de saída.

0 1 0 1 1 0 1 0

0

0 1 0 1 1 0 1 0

+3º símbolo

0 1 0 1 1 0 1 0

+3º chip

0 1 0 0 0 0 1 0

0 0 0 1 1 0 0 0 0

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

1

1 0 1 0 0 1 0 1

+2º símbolo

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

+2º chip

1 1 1 0 0 1 1 1

1 0 1 1 1 1 0 1 1

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

0

0 1 0 1 1 0 1 0

+1º símbolo

0 1 0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0 1 0

+1º chip

1 0 0 1 1 0 1 0

1 1 0 0 0 0 0 0 0

10100101010110101010010101011010 Sinal recuperado. 1 0 1 0

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSCorrelação

QPSK RF

Σ SomadorUsuários BTS

Sinal demodulado noreceptor CDMA

if 1 =if 0 =

1 CÓDIGO DEDESESPALHAMENTO

(Gerado localmente - móvel)

DECISÃO:Matches!

( = 0 ) 1Correlation

Σ( )

Opposite( =1)

+10-26

-16

CORRELAÇÃO ENTRE DOIS CÓDIGOS

11

CORRELAÇÃO ENTRE DOIS CÓDIGOSWalsh Code #23 com Walsh Code #59

#23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110#59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001SOMA 0000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111

RESULTADO: 32 1’s, 32 0’s: Orthogonal!!

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSCódigos OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor)

Equivalente aos Walsh Codes do CDMA IS-95Equivalente aos Walsh Codes do CDMA IS 95

original

espalhadafactor Bw

BwSpread =

184,384,3

1 ==MspsMcpsSF chip

496084,3

4 ==KspsMcpsSF chips

, p

292184,3

2 ==MspsMcpsSF chips

848084,3


12

92,1 Msps16

24084,3


TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSCódigos OVSFWalsh CodesWalsh Codes

32120

84,332 ==

KspsMcpsSF chips 120Ksps

646084,3

64 ==KspsMcpsSF chips 60Ksps

WCDMADL=512CHIPS

843 M 5125,7

84,3512 ==

KspsMcpsSF chips

WCDMAUL=256CHIPS

2561584,3

256 ==KspsMcpsSF chips 15Ksps

HSDPA=16CHIPS

1316

24084,3



SPREAD FACTOR ON WCDMASPREAD FACTOR ON WCDMA

14


DEPENDÊNCIA DECÓDIGOS OSVFCÓDIGOS OSVF

15


DEPENDÊNCIA DE CÓDIGOS OSVFDEPENDÊNCIA DE CÓDIGOS OSVF

16


DEPENDÊNCIA DE CÓDIGOS OSVFDEPENDÊNCIA DE CÓDIGOS OSVF

17


Configuração de um gerador de seqüência GoldConfiguração de um gerador de seqüência GoldUPLINK no WCDMA

clong,1,n X25+X3+1MSB LSB

X X 1

38400 chips clong,2,n

X25+X3+X2+X+1

DOWNLINK no WCDMAclong,2,n é 16777232 chips atrasada em relação a sequência clong,1,n.

I1 02345678917 16 15 14 13 12 11 10 1+X7+X18

38400 chipsQ

1 02345678917 16 15 14 13 12 11 10 1+X5+X7+ X10+X18

38400 chips

18

1 X X X X

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSAnálise espectral do espalhamento e de-espalhamento

Encoding &

5.00 MHz informação

10 kHz informação sem espalhamento

bits símbolos chips

Código Walsh Espalhamento 3,84 Mcps

Encoding & Interleaving 19,2 ksps

Vocoder14.4 kbps

Transmissor

espalhada

fc

Ruído de fundo 103 dBm em Interferências Interferências de

Interferências de outros

Meio de transmissão0

‐103 dBm em 5,00 MHz

Interferências externas outras centrais no

sistema

de outros telefones

fcfcfc fc

Informação + 10 kHchips

Código Walsh Correlator

Decode & Informação 14 4 kb

ruído + interferência

10 kHz informação sem espalhamento

chips símbolos bits

19

Correlator

3,84 McpsDeinterleaving

19,2 sbps14,4 kbps

fc 0Receptor

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSAnálise espectral do espalhamento e de-espalhamento

10 kHz informação sem

3.84 MHz informação

Ganho de processamento

espalhamento espalhada

Comparação

de 21,07 dB.

Resulta

0 fc

p ç

0

Informação + ruído +

10 kHz informação sem

Ganho de processamento

interferênciaç

espalhamento

Comparação

processamento de 15,07 dB.

Resulta

fc0

Comparação

0

Resulta

20

fc0 0

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSTerminal WCDMA / GSM Quad-band

21

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSPrincípio do Receptor Rakep p

s(t)

s(t)

t

t

22

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstrutura do receptor Rake

23

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSArquitetura UMTSq

Radio Beader (RB)

Radio Access Beader (RAB)

Uu Iu

Radio Link (RL)( )

Node BRNC

MSC/VLR GMSC

s

Uu Iu

Iub PS Networks

USIM Node B

HLR al N

etw

orks

Cu Iur

IubNBAP

RANAP

MENode B

HLR

Ext

ernaIur

Iub

RNSAP

RANAP

Node BRNC SGSN GGSN

UTRAN CNUE

Iub

CS Networks

UTRAN CNUE

User Equipment

UMTS Terrestial Radio Access Network Core Network

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSWCDMA com GSM

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSRadio Access Network Architecture (Interface Aérea)

ZAÇ

ÃO

DO

S)

E SI

NA

LI

(VO

Z, D

AD

NTR

OLE

SUÁ

RIO

(

CO

N

US

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstados RRC do UE

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstado IDLE

Canais:• Downlink PCH• sem uplink (TXdesligado)des gado)

Mobilidade:• Location Update• Routing Updateg p

Enderessamento:• IMSI•TMSI

Sl M d•P-TMSI• IMEI

Sleep ModemsSleep k

e 102mod ⋅=

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstado Cell DCH

Canais:• Downlink PCH• Uplink PCH

Mobilidade:• Handover

Enderessamento:Nã• Não

Chamadas:Chamadas:• Circuits Switch (CS

V )– Voz)•Packet Switch (PS –

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstado Cell FACH

Canais:• Downlink FACH• Uplink RACH

Mobilidade:• Cell Update

Enderessamento:U RNTI• U-RNTI

• C-RNTI

Chamadas:P k t S it h (PS•Packet Switch (PS –

Dados)

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstado Cell PCH


Mobilidade:• Cell Update

Enderessamento:• U-RNTI

Chamadas:P k t S it h (PS•Packet Switch (PS –

Dados), mas não

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstado URA PCH


Mobilidade:• URA (UTRARegistration Area)g )Update

Enderessamento:• U-RNTI

Chamadas:


Identidades UTRAN

PLMN Id i• PLMN Identity• CN Domain Identifier• RNC Identifier Também temRNC Identifier• Service Area Identifier• Cell Identifier

Também tem no GSM

• UE Identifiers– Radio Network Temporary Identities (RNTI)

1) Serving RNC/BSS RNTI;

2) Drift RNC/BSS RNTI; Não tem no 3) Cell RNTI RNTI;

4) UTRAN/GERAN RNTI;

5) DSCH RNTI;

GSM

6) HS-DSCH RNTI;

7) E-DCH RNTI


Modos UTRANModos UTRANFDD e TDD

P dif d 1• Pequenas diferenças para a camada 1:• Chip rate = 3,84 Mcps• Quadro com 10 ms;Quadro com 10 ms;• 15 time slots/quadro;• Spreading Factor FDD: 4 a 512 DL & 4 a 256 UL;• Spreading Factor TDD: 1 a 16 DL & UL


Estrutura de quadro WCDMAEstrutura de quadro WCDMA


BitsChips

RR

BwBw

Spreadb

C

original

espalhadafactor #

#===

Colocando 10 bits em cada slot: 256

102560

##

==⇒= ff SBits

ChipsS

T t l d bit t itidmsbitsbitsslots 10/1501015 =⋅

Total de bits transmitidos em um Radio Frame (10 ms):

Taxa de transmissão obtida:sbitsxbitsxbitsmssbitsmsbits 115010115010150 ⋅

=⇒=⇒=s

xbitsxbitsmssbitssxbits 01,0

1011501

=⇒⋅=⋅⇒=

Kspsxbits 15 Kbpsxbits 15 Kbpsxbits 30Kspsxbits 15= Kbpsxbits 15= Kbpsxbits 30=

BPSK

QPS


No limite para o W CDMA o SF = 4 o queNo limite, para o W-CDMA, o SF = 4, o que implica em: 640

42560#

#25604

##

==⇒=⇒= BitsBitsBits

ChipsS f

msbitsbitsslots 10/960064015 =⋅Total de bits transmitidos em um

Radio Frame (10 ms):msbitsbitsslots 10/960064015 =Radio Frame (10 ms):Taxa de transmissão obtida:

ssbitsxbitsxbitsmssbits

sms

xbitsbits

01,0196001019600

1109600 ⋅

=⇒⋅=⋅⇒=

Kspsxbits 960= Kbpsxbits 960= Mbpsxbits 92,1=

BPS QPBPSK

QPSK

Se a codificação for de 1/3, então a taxa útil é de:Mbps921 Ktaxa útil é de:KbpsMbpsR

ÚTILb 6403

92,1==

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSConceitos de Canais UTRAN

• Canais Físicos = freqüência + código de espalhamento– Modo TDD = também se define um slot no tempo.Modo TDD também se define um slot no tempo.– É possível mudar de camada física (migrar de WCDMA para HSDPA)

sem a necessidade de mudar o core da rede! Excelente para as operadoras!operadoras!

– CAMINHONETE

• Canais de Transporte = utilizado na interface entre layer 1 e layer 2;– Define comocomo os dados são transmitidos na interface aérea;

•• ComunsComuns ou dedicadosdedicados.– COMO CARREGAR A CAMINHONETE

• Canais Lógicos = utilizado dentro da layer 2;– Define os tipostipos de dados a serem transmitidos.pp

•• Dados Dados de aplicações ou controlecontrole.– QUAIS AS PEDRAS QUE SÃO COLOCADAS NA CAMINHONETE

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSConceitos de Canais UTRAN

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSMapeamento até os canais físicos




TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstrutura dos canais dedicados de UL

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSComo são construídos os canais de UL

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSComo são construídos os canais de UL

OVSF1

OVSF2

Ajuste de ganho

Scramble

OVSF2

OVSF3 Scramblecode:CADA TERMINAL TEM UM

OVSF4 Ajuste de ganho

TEM UM SCRAMBLE CODE DIFERENTE!!!

OVSF5

DIFERENTE!!!OVSF6

OVSF7

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSAjuste de potência em cada canal de ULj p

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSAjuste de potência em cada canal de ULj p

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSAjuste de potência em cada canal

Um Node B com 40 W (46dBm) onde deseja se m

j p

dBm), onde deseja-se umEc/Io = -8 dB. Qual deveser a potência do canalpiloto (CPICH)? W

EW

EW

EdB CCC

4010

40log8,0

40log108 8,0

10 =⇒⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=−⇒⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=− −p ( )

WWPCPICH 3,6)( =

WWW 404040 ⎠⎝⎠⎝

⇒⋅= − 8,01040WEC

dBdBmdBmPdBm

dBmPdBdBmPdBmP

IE

CPICHCPICH

NodeB

CPICH

O

C 846)(46

)(8)()(

−=⇒=−⇒=

dBmdBmPCPICH 38)( =

E se o Node B tiver uma potência de 10 W (40dBm) para o mesmo Ec/Io = 8 dB Qual deve

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEstrutura dos canais dedicados de DL

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSComo são construídos os canais de DL

OVSF1 S1 Scram

blecode

OVSFOVSF2 Scram

bleblecode


C ã ídComo são construídos os canais de DL

Ajuste de ganho Ajuste

dg

de ganhog


F õ d d Fí iFunções da camada Física

• 01. Codificação/decodificaçãoCodificação/decodificação FEC para canais de transporte;• 02.Medidas.Medidas de rádio e indicações para camadas superiores;• 03 Distribuição e combinação de mmacrodiversidade (sacrodiversidade (soft handover);03. Distribuição e combinação de mmacrodiversidade (sacrodiversidade (soft handover);• 04. Detecção de erDetecção de errosros nos canais de transporte;• 05. MultiplexagemMultiplexagem de canais de transporte e demultiplexagemdemultiplexagem de canais de

transporte compostos;transporte compostos;• 06. Adaptação de taxasAdaptação de taxas;• 07. Mapeamento de canais lógicos em canais físicosMapeamento de canais lógicos em canais físicos;• 08 Modulação espalhamento/demodulação e deModulação espalhamento/demodulação e de espalhamentoespalhamento de canais• 08. Modulação, espalhamento/demodulação e deModulação, espalhamento/demodulação e de--espalhamentoespalhamento de canais

físicos;• 09. Sincronização. Sincronização de tempo e freqüência;

10 Controle de potênciaControle de potência de Loop fechado;10. Controle de potênciaControle de potência de Loop fechado;11. Power weightingPower weighting e combinação de canais físicos;12. Processamento de RF;13 Alinhamento no tempoAlinhamento no tempo nos canais de uplink (TDD only);13. Alinhamento no tempoAlinhamento no tempo nos canais de uplink (TDD only);

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSMultiplex dos canais de transporteMultiplex dos canais de transporte

10、20、40 or 80ms

data

data

data

TrCH-i TrCH-i+1

data CRC data CRC data CRC

data CRC data CRC data CRCd a t aCBL CBL CBL

0、8、16 or 24bits

Size Z＝512－Ktail ， Conventional code

data CRC data CRC data CRCd a t aCBL CBL CBL Size Z5120－Ktail ，Turbo code

CedBL CedBL CedBLCoded data Channel CodingRate matched data

R t t h d d t DTX

or

Rate matched data DTX

orData before 1st interleavingData after 1st interleaved

Number of Rado frame：1、2、4 or 8

Radio frame Radio frame Radio frame

TrCH-1 TrCH-2 TrCH-ICCTrCHTrCH-1 TrCH-2 TrCH-I DTXCCTrCHTrCH 1 TrCH 2 TrCH ICCTrCHTrCH 1 TrCH 2 TrCH I DTXCCTrCH

Ph-1 Ph-2 Ph-P

10ms

10msPh-1 Ph-2 Ph-P

TPC TFCI pilot

SpreadingScrambling

SpreadingScrambling

SpreadingScrambling

data1 data2 TPC TFCI pilotdata1 data2 TPC TFCI pilotdata1 data2


TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSConvolutional Codes e Turbo CodesConvolutional Codes e Turbo Codes

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSConvolutional Codes e Turbo CodesConvolutional Codes e Turbo Codes

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSRepetition – Puncturing – DTXRepetition – Puncturing – DTX

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSInterleavingInterleaving

OLHA_QUE_COISA_MAIS_LINDA_MAIS_CHEIA_DE_GRAÇA_É_ESSA_MORENA_QUE

OLHA_QUE_COISA_MAIS_LINDAXXXXXXXXXX_DE_GRAÇA_É_ESSA_MORENA_QUE

O _ A A H G E E

L C I _ E R S N

H O S M I A S A

A I A A Ç AA I _ A A Ç A _

_ S L I _ A _ Q

Q A I S D _ M U

U _ N _ E É O E

E M D C RE M D C _ _ R _

O_AAHGEELCI_ERSNHOSMIASAAI_AAÇA__SLI_A_QQAISD_MUU_N_EÉOEEMDC__R_

O_AAHGEELCI_ERSNHOSMIASAAXXXXXXXXXXX_A_QQAISD_MUU_N_EÉOEEMDC__R_

O _ A A H G E E

L C I _ E R S N

H O S M I A S A

A X X X X X X XA X X X X X X X

X X X X _ A _ Q

Q A I S D _ M U

U _ N _ E É O E

E M D C _ _ R _

OLHAXQUE_COXXA_MAISXXINDA_MXXS_CHEIX_DE_GRAXA_É_ESSX_MORENAXQUE

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSUtilização dos códigos



TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSTaxa de bits versus spreading factor

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSCódigo de scrambling primáriog g p

C j t 0

Primary scrambling code 0

S d

Códigos de scrambling

Conjunto 0

Conjunto 1 ……

Secondary scrambling code 1

…gpara canais físicos de downlink …

Secondary scrambling code 15

Primary

……

Conjunto 511Primary scrambling code 511×16

……

Secondary bli d

8192 scrambling 512 setsscrambling code 511×16＋15

codes

Um código de scrambling primário e 15 códigos de scrambling secundários são incluídos em um set.


Configuração de um gerador de seqüência GoldConfiguração de um gerador de seqüência GoldUPLINK no WCDMA

clong,1,n X25+X3+1MSB LSB

X25+X3+138400 chips

clong,2,n

X25+X3+X2+X+

DOWNLINK no WCDMAclong,2,n é 16777232 chips atrasada em relação a sequência clong,1,n.

I1 02345678917 16 15 14 13 12 11 10 1+X7+X18

38400 chipsQ

1 02345678917 16 15 14 13 12 11 10 1+X5+X7+ X1

38400 chips

65

1+X5+X7+ X1

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSGrupo de códigos de scrambling primários

Primary scrambling code

Códigos de bli

Grupo 0

g0Primary scrambling code 1

scrambling primários para canais físicos de d li k

…

…………

Grupo 1

Primary scrambling code 7

downlink Primary scrambling code 8*63

Grupo 63

……

Primary yscrambling code 63*8＋7

512 códigos de scrambling primários

64 grupos de códigos de scrambling

Cada grupo consiste de 8 códigos de scrambling

i á iprimários


Grupo de códigos de scrambling primários

• Existem 512 códigos de scrambling primários divididos em 64 grupos com 8 códigos em cada

• Cada célula do sistema aloca somente um código de gscrambling primário

• O UE descobre o grupo de códigos de scrambling pelo SCH• O UE descobre o grupo de códigos de scrambling pelo SCH

• O UE sabe, dentro do grupo indicado pelo SCH, qual é o ódi d bli ífi d él l l l CPICHcódigo de scrambling específico da célula pelo canal CPICH


Modulação/DemodulaçãoEspalhamento/De-espalhamentoEspalhamento/De-espalhamento

Data bitChips after spreading

OVSF Scrambling code

gcode

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSModulação de Uplinkç p

• Taxa de Chip = 3,84 Mcps

Sequências das

operações de p çEspalhamentocomplexos

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSModulação de Downlinkç

Scramble

Canais físicosde Downlink,exceto SCH

OVSFcode

exceto SCH1

Canais tili ando QPSKCanais utilizando QPSK:CPCH,CPICH, CSICH, PICHPDSCH, HS-SCCH e DPCH.

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSMedidas de Rádio e indicações a camadas superioresç p

Medidas na UEMedidas na UE Medidas na UTRANMedidas na UTRAN• Received total wide band power;

• Received signal code power (RSCP);

• Received signal strength indicator

Received total wide band power;

• SIR;

• Transmitted carrier power;g g(RSSI);

• Ec/No;• Block error rate (BLER);

• Transmitted code power;

• Bit error rate (BER); Block error rate (BLER);

• UE transmitted power;• UE Rx-Tx time difference;

• Round-trip time (RTT);

• UTRAN GPS par ao posicionamento das UE;

• Observed time difference to GSM cell;

• UE GPS timing of cell frames for

UE;

• atraso na propagação PRACH/PCPCH;

•Detecção de preâmbulos PCPCH de UE positioning; acesso;

•reconhecimento de preâmbulos PCPCH de acesso;


Controle de Potência – NEAR – FARControle de Potência NEAR FAR

PRX1

Área de cobertura da BTS.

Móvel 1Móvel 2P

PRX2

PTXPTX

Distância 1 Distância 2

Área de cobertura da BTS.

Móvel 4PTX4

PRX1 PRX2 PRX3

PRX4 PRXnMóvel 3

PTX3

Móvel 2

PTX2

Móvel 1

Móvel n

PTXn

PTX1


Controle de Potência – correção rápida!Controle de Potência correção rápida!

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSControle de Potência

20Channel

10

15

B)

ChannelTransmitted powerReceived power

0

5

pow

er(d

B

DesvioPadrào

10

-5

0

Rel

ativ

e PadràoEntre 2 e 3 dB

20

-15

-10

0 200 400 600 800-20

Time (ms)


Finalidade do Controle de potência de uplinkFinalidade do Controle de potência de uplinkControle no móvel

• Características da transmissão Uplink– Interferência mutua. Como usa o código gold, que não é perfeitamente ortogonal,

gera interferência mútuagera interferência mútua.

– Capacidade limitada pela interferência. A interferência reduz o throughput.

– Efeito Near-far

– Desvanecimento

• Controle de potência Uplink – Assegurar a qualidade de uplink com mínima transmissão de potencia

– Diminuir a interferência para outra UE, e incrementar a capacidade

Solucionar o efeito Near far– Solucionar o efeito Near-far

– Economizar energia do UE


Finalidade do Controle de potência de downlinkFinalidade do Controle de potência de downlinkControle no Node B

• Características da transmissão downlink– Interferência entre diferentes assinantes com ortogonalidade prejudicada pelo meio

de propagação.p p g ç

– Interferência proveniente de outras células adjacentes

– Capacidade de dowlink é limitada pela potencia de transmissão do NodeB

– Desvanecimento

• Controle de potencia Downlink – Assegurar a qualidade do downlink com mínima transmissão de potencia

– Diminuir a interferência entre UE, e incrementar a capacidade

– Economizar energia do NodeBEconomizar energia do NodeB

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSClassificação do controle de potênciaç p

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSVisão Geral do Controle de potência de loop abertop p

• Finalidade– UE estima a perda de potência de sinais no trajeto da propagação medindo os

sinais de downlink, então calcula a potência de transmissão de canal de uplink

• O principio do controle de potência de loop aberto– Desvanecimento rápido no canal de uplink/downlink – Desvanecimento de uplink/downlink são descorrelacionados– Desvanecimento de uplink/downlink são descorrelacionados.

• A desvantagem do controle de potência de loop abertoEste método de controle de potência é vago– Este método de controle de potência é vago

• Cenários de aplicação do controle de potência de loop aberto– Na região de uma célula onde o desvanecimento rápido é mais serio do que a

perda de propagação

– Controle de potência de loop aberto é admitido somente no inicio do setup da conexão, geralmente é definido um valor inicial de potência.

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSVisão Geral do Controle de potência de loop abertop p

MóvelBCCHSIB

CULRSCPCPICHCPICHPI i i lbl44 844 764484476 )(3

P {Operadora

NodeBSIB

ceInterferen

LossPath

TX CteULRSCPCPICHCPICHPowerInitialeamblePower

++−=4342144444 344444 21

)(7_

___Pr

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSVisão geral do controle de potência de loop fechadog p p

• As deficiências do controle de potência de loop aberto– O valor de potência decidido pelo controle de potência de loop aberto pode ser

impreciso– Para o sistema WCDMA-FDD, o desvanecimento de uplink é descorrelacionado do

desvanecimento no downlink devido ao grande espaçamento de freqüência entre eles.

– Portanto, a estimativa da perda de percurso e da interferência feita no downlink pode não refletir corretamente as características do uplink. O controle de potência de loop fechado pode solucionar este problema.

• Vantagens do controle de potência de loop fechado– Ajusta os valores de potência de uplink e downlink muito rapidamente, diminuindo a

interferência no sistema.– Mantêm elevada a qualidade do serviço


Visão geral do controle de potênciaGarantia de QoS com

Inner loopOuter loop

QoS com potência mínima

Control process:BLERmea>BLERtar→SIRtar

BLERmea<BLERtar→SIRtar SIRtar

Control process：SIRmea>SIRtar→TPC=0

SIRmea<SIRtar→ TPC=1 TPC

BLERtar

Until toBLERmea=BLERtar

tar mea tar

Until toSIRmea=SIRtar

TPC

Control process ：TPC=0 PowerTPC=1 Power

Controle de potência Inner loopCom TPC no DPCCH, o SIR pode ser assegurado ao nível target de SIR. Controle de pôtencia inner loop pode ser feito 1500 vezes em um segundo

Outer loop power controlOuter loop power controlCom o ajuste do SIR target value, BLER pode ser assegurado à exigencia de Qos





Handover e ReselectionHandover e Reselection

Reselection: é quando o UE troca de células (setores)e está em comunicação com o Node B através de ume está em comunicação com o Node B através de umcanal compartilhado (idle).

Handover: é quando o UE troca de células (setores) eHandover: é quando o UE troca de células (setores) eestá em comunicação com o Node B através de umcanal dedicado (ativo).canal dedicado (ativo).

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSCritérios para ocorrer Cell Reselection

Q measurement: determina a qualidade da célula (setor) ondeocorrerá a reseleção. Para o WCDMA é obtido através dasçmedidas de CPICH RSCP e CPICH EC/N0.

S criteria: determina se é possível ocorrer a reseleção para acélula alvo. Para isto, leva em consideração os critérios Q e R.

00 >⇔> qualRX SSlev

PQQS QQS

R criteria: faz uma classificação (ranking) entre todas as

ONCOMPENSATIRXLEVMINRXLEVMEASRX PQQSlev

−−= QUALMINQUALMEASqual QQS −=

R criteria: faz uma classificação (ranking) entre todas aspossíveis candidatas a reseleção.

HYSTERESISMEASSERVING QQR +=SERVINGSERVING HYSTERESISMEASSERVING QQ

NEIGHBORSERVINGNEIGHBOR OFFSETMEASNEIGHBOR QQR,

+=


Classificação do HandoverClassificação do Handover

Hard handover

•Intra frequency•Intra-frequencyhard handover

•Inter frequency

Soft handover

•Inter-frequencyhard handover

•Inter system•Inter-systemhandover Softer handover



Node B

Node BSRNC

UE

Iu

Iur

Serving RNC (SRNC)

Terminates : Iu link of user data,

Node B

Node BRNC

Iu

Node B

Node BSRNC

Radio Resource Control SignallingPerforms : L2 processing of data to/from the radio interface, RRM operations (Handover Outer Loop

Iu

Node Boperations (Handover, Outer Loop Power Control)

Node B

Node BDRNC

UEIu

Iur

Node B

Node B Iu

Drift RNC (DRNC)

P f M di i

Node B

Node BSRNC

Node B Iu

Iur

Performs : Macrodiversity Combining and splitting

Node B

Node BDRNCUE


Power Control in Soft HandoverPower Control in Soft Handover


Softer HandoverSofter Handover

• Para o soft handover a combinação de múltiplos RL utiliza• Para o soft handover, a combinação de múltiplos RL utiliza maximum ratio combination (RAKE combination) no downlink e selection combination no uplink.

• Quando duas células envolvidas no soft handover pertencentes a um mesmo NodeB, maximum ratiopertencentes a um mesmo NodeB, maximum ratio combination pode ser utilizado no uplink. Neste caso o handover é softer handover.

• Softer handover possui alta prioridade nos esquemas de handover pois maximum ratio combination possui um maior ganho em relação selection combination.


Soft HandoverSoft HandoverCategorias que podem assumir as células (setores) de um Node B

ACTIVE SET: célula que tem um radio link estabelecido entre oUE e a UTRAN. A UE está em soft (ou softer) handover com

d él l itodas as células que estão no active set.

MONITORED SET: células que a UTRAN informa ao UE quedevem ser feitas medições de sinal. São candidatas potênciais afazer soft (ou softer) handover. Devem estar na neighbour list .

DETECTED SET: todas as outras células que são recebidas peloq pUE. Podem vir a se tornar candidatas (Monitored Set) se o nívelde sinal permirtir e se estiverem na neighbour list.

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEventos Intra-frequency (1A até 1F)

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSCategorias que podem assumir as células (setores) de um Node B

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEventos de disparo em handover intra-frequency

Event 1a: Um canal piloto (CPICH) entra no Reporting Range (FDD only).Event 1b: Um canal piloto (CPICH) deixa o Reporting Range (FDD only).Event 1c: O nível de um canal piloto não ativo (CPICH) tornou-se melhor do que o nível de sinal de um canal piloto ativo (CPICH).Event 1d: Troca de melhor servidor.Event 1e: Um canal piloto (CPICH) tornou-se melhor do que um limite pré estabelecido.Event 1f: Um canal piloto (CPICH) tornou-se pior do que um limite pré estabelecido.

E t d di h d i t fEventos de disparo em handover inter-frequencyEvent 2a: Troca da melhor frequência.Event 2b: A qualidade estimada para a frequência atual é pior do que um limite pré estabelecido e a qualidade de uma frequência ainda não utilizada é acima deste limite.Event 2c: A qualidade de uma frequência ainda não utilizada está acima de um limite pré estabelecido.Event 2d: A qualidade de uma frequência utilizada é abaixo de um limite pré estabelecido.Event 2e: A qualidade de uma frequência ainda não utilizada está abaixo de um limite

é t b l idpré estabelecido.Event 2f: The estimated quality of the currently used frequency is above a certain threshold.

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEventos de disparo em handover intra-RAT (hard handover)

Event 3a: A qualidade estimada de uma frequência que é utilizada pela UTRAN é abaixo de um determinado limiar e a qualidade de outro sistema é acima deste mesmo limiar.E 3b A lid d d i é b i d li iEvent 3b: A qualidade de outro sistema é abaixo de um certo limiar.Event 3c: A qualidade de outro sistema é acima de um certo limiar.Event 3d: Troca de melhor servidor em outro sistema.

Eventos de disparo em medidas de tráfego

Event 4a: Transport Channel Traffic Volume [15]Event 4a: Transport Channel Traffic Volume [15] excedeu um limite absoluto.Event 4b: Transport Channel Traffic Volume [15] estáEvent 4b: Transport Channel Traffic Volume [15] está abaixo de um limite absoluto.

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEventos de disparo em medidas de qualidade

event 5A: A predefined number of bad CRCs is exceededC Cs s e ceeded

Eventos de disparo em medidas medidas efetuadas pelo UE

Event 6a: The UE Transmitted Power becomes largerEvent 6a: The UE Transmitted Power becomes larger than an absolute thresholdE 6b Th UE T i d P b lEvent 6b: The UE Transmitted Power becomes less than an absolute thresholdEvent 6c: The UE Transmitted Power reaches its minimum value


TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSTráfego primário e tráfego secundário


Hard Handoverou interfrequency HOou interfrequency HO

breakbreak--beforebefore--make handover;make handover;

3GPP especificou o método comprimido: p pcompressed modeUm caso especial de HHO no

UTRAN é o

intermode handoverintermode handover

(HO entre os modos FDD e TDD)Um terminal UMTS/GSM(HO entre os modos FDD e TDD)Um terminal UMTS/GSM capaz é chamado


Modo comprimido


Potências transmitidas


Posição dos intervalos de transmissão


Estrutura do frame de DL comprimido


Estrutura do frame de UL comprimido


Métodos para obtenção do TG

• Puncturing: – A redução do número de bits transmitidos é obtida porA redução do número de bits transmitidos é obtida por

um processo de extração de determinados bits–

• Redução do SF:– Neste processo o SF dos canais a serem transmitidos

antes e depois do TG é reduzido pela metadeantes e depois do TG é reduzido pela metade

• Camadas superiores– As camadas superiores irao permitir que somente os TFC

apropriados sejam usados


Evolução do Sistema WCDMA


Fatores que influenciam a experiência do usuário no WCDMA Release 99usuário no WCDMA Release 99

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSCanal de transmissão compartilhado e TTIp


Modulação de alta ordem

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSEnlace adaptativo


Despacho rápido

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSRetransmissão rápida e combinação suavep ç


Novos canais físicos


Categorias de terminais HSDPA

TECH TRAINING – ENGENHARIA E TREINAMENTOSCategorias de terminais HSDPA


Comparação entre HSDPA e HSUPA


Além do HSDPA e HSUPA – LTELong Term EvolutionLong Term Evolution

L tê i d 5 BW 5Mh• Latência de 5ms com BW=5Mhz

• BW escalonada: 1.25Mhz, 2.5Mhz, 5Mhz, 10Mhz, 15Mhz e 20Mhz

• 100 Mbps no DL e 50 Mbps do ULp p

• Aumento de 2 a 3 vezes na capacidade do sistema

M lh i d t d t i ã b d d él l• Melhoria da taxa de transmissão na borda da célula

• Suporte apenas para comutação de pacotes


FIM DOFIM DO TREINAMENTOTREINAMENTO

Dú id ?Dú[email protected]@gmail.com

Obrigado!Obrigado!

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Documents

05 - Cdma e Wcdma