UMTS.

UMTS Μέλος της οικογένειας IMT 2000 Ψηφιακό κυψελωτό σύστηµα 3 ης γενιάς Υπάρχον δίκτυο κορµού (GSM+GPRS) + νέο δίκτυο ραδιοπρόσβασης(utran) µε την νέα ραδιοεπαφή (WCDMA) Νέα προσέγγιση προτυποποίησης υπηρεσιών Προδιαγραφές 3GPP (www( www.3gpp..3gpp.org)

Μοντέλο υπηρεσιών UMTS Παροχέας Περιεχοµένου Παροχέας Περιεχοµένου Πεδίο Παροχέα TLSR Παροχέας Υπηρεσίας Πλατφόρµες Υπηρεσιών Κοµιστές Παροχέας Υπηρεσίας Παροχέας κοµιστή Ανοικτές ιεπαφές Ανοικτές ή όχι ιεπαφές Τελικός χρήστης Τελικός χρήστης

Π.χ. SMS Centre VMS(Voice Mail System)

40-50kbps

9,6 48 kbps/ch

UMTS network architecture

Serving RNC and Drift RNC in UTRAN

Ευρώπη: TDD 25MHz (1900-1920MHz, 2020-2025MHz) FDD 2*60MHz (1920-1980MHz, 2110-2170MHz ) 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 MHz 1885 1900 1980 20102025 2110 2170 2200 ITU Allocations IMT 2000 MSS IMT 2000 MSS 1880 Europe GSM 1800 DECT UMTS MSS UMTS MSS WLL WLL China GSM 1800 IMT 2000 MSS IMT 2000 MSS Japan Korea (w/o PHS) North America 18931919 PHS PCS IMT 2000 A D B EF C A D B E F C MSS 1990 MSS IMT 2000 Reserve 2160 M D S MSS MSS MSS = Mobile Satellite Services MDS = Multipoint Service/ Mobile Data Service 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 MHz Κινητά συστήµατα 3 ης γενιάς στην Ελλάδα: 2*20ΜHz FDD και 5MHz TDD στην PANAFON, έναντι περίπου 60δις 2*15ΜΗz FDD και 5MHz TDD στην COSMOTE, έναντι περίπου 55δις 2*10MHz FDD και 5MHz TDD στην STET HELLAS, έναντι 50δις.

Χαρακτηριστικά WCDMA Είναι DS-WCDMA ικανό να παράσχει ρυθµούς µέχρι 2Mbps2 Mbps. Έχει chiprate=3.84 Mcps BW=5 MHz. Οι πάροχοι µπορεί να χρησιµοποιούν πολλές τέτοιες ραδιοσυχνότητες των 5 MHz. Ο ρυθµός µετάδοσης µιας σύνδεσης µπορεί να µεταβάλλεται κατά την διάρκεια της (BW( on demand), από πλαίσιο σε πλαίσιο (διάρκειας10ms 10ms). ύο τρόποι λειτουργίας (2Χ5 FDD και 5 MHz TDD). Όλες οι πληροφορίες (σηµατοδοσία, δεδοµένα) µεταδίδονται ταυτόχρονα. Παρέχονται διαφορετικές υπηρεσίες σε διαφορετικούς χρήστες. Σε ένα χρήστη µπορεί να παρέχονται ταυτόχρονα διαφορετικές υπηρεσίες.

Κλάσεις κίνησης µε QoS στο UMTS Συνοµιλία Ροή δεδοµένων Αλληλεπιδραστική Παρασκηνίου Conversation Streaming Interactive Background low low delay < 400ms low low delay variation βασικές απαιτήσεις PnR Reasonably Low Low round trip trip low low delay delay Delay is is not not critical οµιλία φωνή πάνω από απόipip video conferencing βασικές εφαρµογές ροές ροές εφαρµογές εικόνας και και www ήχου εφαρµογές τύπου Store-and-forward (e-mail,sms, MMS)

Κανάλια: Λογικά/Μεταφοράς/Φυσικά Physical channels

Κανάλια: Λογικά/Μεταφοράς/Φυσικά

Kανάλια Μεταφοράς Κοινά CCh ιαµοιράζονται µεταξύ όλων των χρηστών της κυψέλης Υπάρχουν 6 είδη CCh Μερικά έχουν Fast PC εν έχουν Soft handover Αφιερωµένα DCh Είναι για έναν µόνο χρήστη Μόνο ένα είδος DCh Fast power control Data rate change Soft handover

Λ ο γ ι κ ά κ α ν ά λ ι α 4 DCCh CCCh PCCh BCCh CCCh CTCh DCCh 4 5 Κανάλια: Λογικά/Μεταφοράς/Φυσικά DTCh Uplink 3 2 1 Downlink 3 6 DTCh 5 κ α ν ά λ ι α Μ ε τ α φ ο ρ ά ς DCh CPCh RACh PCh BCh FACh DSCh DCh 3 2 1 4 5 DPCCh DPDCh PCPCh PRACh SCCPCh PCCPCh 5 DPCh 4 5 CPICh SCh PDSCh Φ υ σ ι κ ά κ α ν ά λ ι α AICh CSICh PICh CD/CA-ICh

Φυσικά κανάλια Uplink Downlink

Downlink Uplink

Uplink Downlink

κανάλια Μεταφοράς και Φυσικά κανάλια Uplink Downlink T.T.I. (bits)

Τransmission Τime Ιnterval Παράδειγµα χρόνων έναρξης των ΤΤΙ µιας σύνδεσης

Φυσικά κανάλια ιάχυση Φάσµατος channelization code scrambling code εδοµένα channel bit rate (W) chip rate (R) chip rate (R) spreading code = channelization code x scrambling code Spreading Factor (chips/bit) = chip rate channel bit rate Κώδικας καναλοποίησης Κώδικας περίπλεξης Συνδυασµένος κώδικας N E b 0 + I 0 = P s R N W = W R Ps N = SF Ps N

Χρήση των κωδίκων στο WCDMA Channelization code (Walsh-Hadamard) Κώδικας καναλοποίησης Scrambling code (Long code) Κώδικας περίπλεξης Uplink Dnlink (Ορθογώνιοι) Χρησιµοποιούνται για την διάκριση των εκποµπών (καναλιών) µιας πηγής ιακρίνει κανάλια δεδοµένων (DPCCh( DPCCh) και ελέγχου (DPDCh( DPDCh) ενός τερµατικού ιακρίνει τα κανάλια εκποµπής του ΣΒ προς τους χρήστες µιας κυψέλης (Ψευδοτυχέοι) Χρησιµοποιούνται για την διάκριση των εκποµπών από διαφορετικές πηγές ιακρίνει τις εκποµπές των UE (τερµατικών ή χρηστών) µιας κυψέλης ιακρίνει τις εκποµπές των τοµέων (ή των κυψελών) του συστήµατος

Κώδικες Καναλοποίησης Spreading Factor (chips/bit) = chip rate channel bit rate

Κώδικες Καναλοποίησης

Κώδικες περίπλεξης - Downlink Υπάρχουν (2 18-1)=262.143 κώδικες αλλά χρησιµοποιούνται 512 µακρείς κώδικες 512 κωδικοσύνολα x 16 scrambling codes = 8.192 κώδικες διαθέσιµοι Code Set #1 Code Set #512 Primary Scrambling Code Channelization Code Set (256 codes) Secondary Scrambling Code #1 Channelization Code Set (256 codes) Primary Scrambling Code Channelization Code Set (256 codes) Secondary Scrambling Code #1 Channelization Code Set (256 codes) Secondary Scrambling Code #15 Channelization Code Set (256 codes) Secondary Scrambling Code #15 Channelization Code Set (256 codes) Κάθε ΣΒ (κυψέλη ή τοµέας) διαθέτει έναν µόνο πρωτεύοντα µακρύ κώδικα περίπλεξης. Το πρωτεύον CCPCh της κυψέλης εκπέµπεται πάντα µε αυτόν τον κώδικα και τα UE τον χρησιµοποιούν για να διακρίνουν τους ΣΒ. Τα άλλα φυσικά κανάλια χρησιµοποιούν είτε αυτόν τον πρωτεύοντα είτε κάποιον από τους δευτερεύοντες

Κωδικοποίηση του SCh

Έναρξη πλαισίου

Για κάθε φυσικό κανάλι (πλήν SCh) S 1 Φασµατική διάχυση για όλα τα φυσικά κανάλια (πλήν SCh) G 1 Serial to Parallel Converter C ch,sf,k I Q j T I+jQ S dl,n S Split Split real real & imag. imag. parts parts Re{T} Im{T} ιαµόρφωση QPSK Pulse- Pulse- Shaping Shaping Pulse- Pulse- Shaping Shaping cos(ωt) S 2 G 2 ΣΣ P-SCh ΣΣ T -sin(ωt) S-SCh G P G S Downlink

S/P C 1,SF,k I j I+jQ S dl,n S 1 G 1 Q S/P S/P C 2,SF,k C 3,SF,k Q Q I I j j I+jQ I+jQ S dl,n S 2 S dl,n S 3 G 2 G 3 Σ Σ P-SCh S-SCh G P G S Σ Σ T ιαµόρφωση QPSK Re{T} Split Split real & real & imag. imag. parts parts Im{T} cos(ωt) Pulse- Pulse- Shaping Shaping Pulse- Pulse- Shaping Shaping -sin(ωt)

οµή πλαισίου DPCh Downlink ιαµόρφωση QPSK Χρονικά πολυπλεγµένα δεδοµένα χρήστη και ελέγχου DPDCh DPCCh DPDCh DPCCh Data 1 N data1 bits TPC N TPC bits TFCI N TFCI bits Data 2 N data2 bits Χρονοθυρίδα 2560 chips, 10*2 k bits (k=0,,7) 38.400 15=2.560 chips Pilot N pilot bits 0 1 2 14 Πλαίσιο 10ms (38.400 chips) 3.840.000 cps ή 3.840 c / ms ή 38.400 c / 10 ms

Downlink Slot Format # i Channel Bit Rate (kbps) Channel Symbol Rate (ksps) SF Bits/Slot DPDCh Bits/Slot N data1 N data2 N TPC DPCCh Bits/Slot N TFCI N Pilot Slots per frame 0 15 7,5 512 10 0 4 2 0 4 15 0A 15 7,5 512 10 0 4 2 0 4 8-14 0B 30 15 256 20 0 8 4 0 8 8-14 1 15 7,5 512 10 0 2 2 2 4 15 1B 30 15 256 20 0 4 4 4 8 8-14 2 30 15 256 20 2 14 2 DPDCh DPCCh 3 30 15 256DPDCh 20 2 12 DPCCh 2 4 30 15 256 20 2 12 2 Data 1 N data1 bits TPC 5 N TPC bits6 TFCI 30 15 N TFCI 30 bits15 Data 2 256 20 2 256 N data2 20 bits2 7 30 15 256 20 2 Χρονοθυρίδα 2560 chips, 10*2 k bits (k=0,,7) 8 60 30 128 40 6 10 2 8N pilot 2bits 6 28 Pilot 2 2 0 2 0 2 0 2 0 2 2 4 4 8 8 4 15 15 15 15 15 15 15 9 60 30 128 40 6 26 2 2 4 15 10 60 30 128 40 6 24 2 1 11 60 30 128 40 6 22 2 14 0 2 12 120 60 64 80 12 13 240 120 32 160 28 Πλαίσιο 10ms (38.400 chips) 14 480 240 16 320 56 48 1121 232 4 4 8 0 2 8 8 8 8 8 8 8 16 15 15 15 15 15 15 960 480 8 640 120 488 8 8 16 15 16 1920 960 4 1280 248 992 8 8 16 15 16A 1920 960 4 1280 248 992 8 16 16 8-14

C d,1 β d Uplink DPDCh 1 C d,3 β d DPDCh 3 Σ Σ I C d,5 β d DPDCh 5 DPDCh 2 DPDCh 4 C d,2 C d,4 β d β d Q I+jQ S dpch,n S Split Split real real & & imag. imag. parts parts Re{S} Im{S} Pulse- Pulse- Shaping Shaping Pulse- Pulse- Shaping Shaping cos(ωt) -sin(ωt) DPDCh 6 C d,6 β d Σ Σ j C C β c DPCCh

οµή πλαισίου DPDCh/ h/dpcch Uplink ιαµόρφωση QPSK διπλού καναλιού DPDCh I-signal DPCCh Q-signal Pilot N pilot bits Data N data bits Χρονοθυρίδα 2560 chips, 10*2 k bits (k=0,,6) TFCI N TFCI bits Χρονοθυρίδα 2560 chips, 10 bits FBI N FBI bits TPC N TPC bits 0 1 2 14 Πλαίσιο 10ms (38.400 chips)

SF 512 256 128 64 32 16 8 4 Ch. bit rate - 15 30 60 120 240 480 960 Uplink User data rate 7,5 15 30 60 120 240 480 Ch. bit rate 15 30 60 120 240 480 960 1920 Dnlink User data rate 1-3 6-12 20-24 45 105 215 456 936

Ρυθµοί χρήστη και καναλιού User bit rate (kb/s) Χρήστης Channel coding Interleaving Bit rate matching Channel bit rate (kb/s) Σύστηµα

Λειτουργίες Φυσικού Στρώµατος Το Φυσικό στρώµα παρέχει, στα ανωτέρα στρώµατα, υποστήριξη µετάδοσης δεδοµένων επιτελώντας τις ακόλουθες λειτουργίες: ιόρθωση σφαλµάτων. Κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση FEC. Ρύθµιση/Απορύθµιση ρυθµού µετάδοσης. Multiplexing / Demultiplexing διαφόρων καναλιών µεταφοράς σε/από κωδικοποιηµένα σύνθετα κανάλια µεταφοράς (CCTrCH). Αντιστοίχιση των CCTrCH σε/από Φυσικά κανάλια. ιαµόρφωση και ιάχυση / Αποδιαµόρφωση και Σύµπτυξη. Ρύθµιση ισχύων και συνδυασµός φυσικών καναλιών. Επεξεργασία RF.

Λειτουργίες Μετάδοσης WCDMA-Dnlink Dnlink Υπάρχει ένα TFI για κάθε TrCh και περιλαµβάνει: -µέγεθος οµάδας µπλοκ Μορφοποίηση Μετάδοσης Κανάλια µεταφοράς Κωδικοποίηση καναλιού και πολυπλεξία -µέγεθος µπλοκ µεταφοράς -διάστηµα µετάδοσης T.T.I. -µέγεθος κώδικα CRC -τύπος κώδικα διόρθ. σφάλµ. -ρυθµός κωδικοποίησης -προσαρµογή ρυθµού TFCI CCTrCh Αντιστοίχιση στο Φυσικό κανάλι - κώδικας περίπλεξης - κώδικας καναλοποίησης - διαφορική εκποµπή -µορφοποίηση TS - ρύθµιση Ισχύων χρονοθυρίδες DPCH Φασµατική ιάχυση και διαµόρφωση DPCH Layer 2 MAC Pilot Bits TPC TFCI Layer 1 Ορθογώνιοι κώδικες Channel

Κωδικοποίηση και πολυπλεξία Layer 1 CRC Concat/ Segment Channel Encoder Rate Matching 1 st Interleaver Radio Frame Segment Transport Channels Περιορισµός µεγέθους κωδικολέξεων Κωδικοποιητής CRC Μέγεθος={0,8,12,16,24} Τρόποι κωδικοποίησης: - No coding - Convolutional Coding - Turbocoding Ρύθµιση ρυθµών data σε καθορισµένο ρυθµό καναλιού Σύµπλεξη των bits ενός καναλιού µεταφοράς Πολυπλέκει bits από διαφορετικά κανάλια µεταφοράς σε ένα πλαίσιο (π.χ. 10 ms) CCTrCH CRC Concat/ Segment Channel Encoder Rate Matching 1 st Interleaver Radio Frame Segment {10,20,40 and 80ms} Transmission Time Interval {10ms} Radio Frame

Transport Channel BCh PCh RACh CPCh, DCh, DSCh, FACh Coding Scheme Convolutional coding Turbo coding No coding Code rate 1/2 1/2 ή 1/3 1/3

Αντιστοίχιση στο Φυσικό κανάλι Σύµπλεξη των bits του CCTrCh Transport Format Combination Index περιλαµβάνει πληροφορίες για τον τρόπο επεξεργασίας των διαφόρων καναλιών µεταφοράς TFCI CCTrCh Physical Channel Segmentation DPCH 2nd Interleaver DPCH όµηση θυρίδων Ένα CCTrCH µπορεί να αντιστοιχείται σε µερικά φυσικά κανάλια Η δοµή θυρίδας ορίζεται από ανώτερα τα στρώµατα µε την µορφοποίηση θυρίδων Power Control Bits Pilot Bits TPC DPCH Αποστολή data για διαµόρφωση και διάχυση Data 1 TPC TFCI Data 2 Pilot

Spreading or Channelization Μετατρέπει κάθε bit σε ένα πλήθος από chips ιαµόρφωση QPSK DPCh I&Q Mapping ιάχυση και ιαµόρφωση Ορθογώνιοι Κώδικες (OVSF) ιακρίνουν Φυσικά κανάλια PN Κώδικες Gold Scrambling ιακρίνει ΣΒ (πηγές) Power Weighting ιαφορετική Ρύθµιση Ισχύος για κάθε Φυσικό Κανάλι Πρόσθεση Phys.Ch. πριν την µορφοποίηση των παλµών Rootcosine filter β=0,22 BW=5 MHz P-CPICh P-CCPCh ιάχυση Περίπλεξη Ρύθµιση + To ισχύων Channel PICh Κανάλια Κοινού Ελέγχου Common Channels SCH {3.84Mcps} Bit Rate Chip Rate

Downlink Uplink

Προδιαγραφές Φυσικού Στρώµατος References 3GPP TS 25.302 Services provided by the Physical Layer. 3GPP TS 25.211 Physical channels and mapping of transport channels onto Physical Channels (FDD). 3GPP TS 25.212 Multiplexing and channel coding. 3GPP TS 25.944 Channel coding and multiplexing examples. 3GPP TS 25.101 UE Radio Transmission and Reception. 3GPP TS 25.211 Physical channels and mapping of transport channels onto Physical Channels (FDD). 3GPP TS 25.213 Spreading and Modulation (FDD).

Υποστηρικτικές τεχνολογίες και υπηρεσίες LCS Location SMS MMS Positioning SAT UE USAT MExE WAP Transport & Content

Υπηρεσίες Εντοπισµού θέσης κινητού LoCation (based) Services (LCS) Αρχιτεκτονική LCS του UMTS Gateway Mobile Location Center (GMLC) Serving Mobile Location Center (SMLC) Location Measurement Unit (LMU)

Μέθοδοι εντοπισµού θέσης Βασισµένες στην ταυτότητα της κυψέλης Observed Time Difference of Arrival OTDOA Υποβοηθούµενη µε GPS

Assisted GPS info

USIM

UE