WCDMA基礎原理

1、-1-京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司2009年年11月月-2-目目 錄錄WCDMAWCDMA網絡結構和頻率網絡結構和頻率WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道123WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹4WCDMAWCDMA相關指標介紹相關指標介紹5-3-WCDMAWCDMA網絡結構和頻率網絡結構和頻率-4-頻率分配頻率分配WCDMAWCDMA網絡結構和頻率網絡結構和頻率-5-工信部配給三大運營商新的工信部配給三大運營商新的3G3G頻段為頻段為: :中國電信獲得的頻段是1920-1935MHz和2110-2125

2、MHz 中國移動獲得的頻段是1880-1900MHz和2010-2025MHz 中國聯通獲得的頻段是1940-1955MHz和2130-2145MHz。-6-頻點頻點頻率號頻率號頻頻 率率頻點頻點頻率號頻率號頻頻 率率1 1961296121922.41922.42 2963796371927.41927.43 3966296621932.41932.44 4968796871937.41937.45 5971297121942.41942.46 6973797371947.41947.47 7976297621952.41952.48 8978797871957.41957.49 99812

3、98121962.41962.41010983798371967.41967.41111986298621972.41972.41212988798871977.41977.4頻點頻點頻率號頻率號頻頻 率率頻點頻點頻率號頻率號頻頻 率率1 110562105622112.42112.42 210587105872117.42117.43 310612106122122.42122.44 410637106372127.42127.45 510662106622132.42132.46 610687106872137.42137.47 710712107122142.42142.48 81073

4、7107372147.42147.49 910762107622152.42152.4101010787107872157.42157.4111110812108122162.42162.4121210837108372167.42167.4上上 行行 頻頻 率率下下 行行 頻頻 率率頻率分配頻率分配WCDMAWCDMA網絡結構和頻率網絡結構和頻率-7-目目 錄錄WCDMAWCDMA網絡結構和頻率網絡結構和頻率WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道123WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹4WCDMAWCDMA相關指標介紹相關指標介紹5

5、-8-1 1）碼分多址技術）碼分多址技術2 2）信道化碼（）信道化碼（OVSF)OVSF)3 3）信道擾碼）信道擾碼4 4）擴頻加擾過程）擴頻加擾過程WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-9-頻分多址頻分多址Frequency Division Multiple AccessUser 1User 2User 3頻率頻率頻率頻率碼分多址碼分多址Code Division Multiple Access擴頻多接入擴頻多接入SpreadSpectrumMultipleAccessMultiple TransmittersandMultiple Data Channels時分多址時分多址Tim

6、e Division Multiple AccessUser 1User 2User 3User N時間時間每一個發(fā)射機的擾碼互不相同每一個信道的正交碼互不相同許多用戶共享同一頻率和時間IS-95, cdma2000, WCDMA每一個用戶的時隙互不相同每一個數據信道在一個時隙內的位置互不相同幾個用戶可以共享同一頻率 IS-136, GSM, PDC每一個用戶的頻率互不相同 (每一個用戶一個語音信道)所有用戶發(fā)射機可以同時工作AMPS, NMT, TACSWCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-10- 擴頻通信就是將信號的頻譜展寬后進行傳輸的技術。 其理論基礎為Shannon定理：C=B

7、*log2(1+S/N)C：信道容量，單位b/s B：信號頻帶寬度，單位HzS：信號平均功率，單位WN：噪聲平均功率，單位W結論：在信道容量結論：在信道容量C C不變的情況下，信號頻帶寬度不變的情況下，信號頻帶寬度B B與信噪比與信噪比S/NS/N完全可以互相交換完全可以互相交換，即可以通過增大傳輸系統(tǒng)的帶寬以在較低信噪比的條件下獲得比較滿意的傳輸質，即可以通過增大傳輸系統(tǒng)的帶寬以在較低信噪比的條件下獲得比較滿意的傳輸質量量. .擴頻通信的理論基礎擴頻通信的理論基礎擴頻通信原理擴頻通信原理-11-高速擴頻序列高速擴頻序列低速信號低速信號TX解調信號解調信號RX高速擴頻序列高速擴頻序列擴頻信號擴

8、頻信號擴頻碼速率：擴頻碼速率：3.84Mc/s3.84Mc/s； 擴頻碼：擴頻碼：OVSFOVSF碼碼。直接擴頻通信直接擴頻通信擴頻通信原理擴頻通信原理-12-擴頻碼擴頻碼擴頻碼擴頻碼積分合并積分合并窄帶信號窄帶信號fP(f)寬帶信號寬帶信號P(f)f噪聲噪聲P(f)f噪聲噪聲+寬帶信號寬帶信號P(f)f低通濾波分離信號與噪聲低通濾波分離信號與噪聲P(f)f CDMA寬帶擴頻技術寬帶擴頻技術碼分多址技術碼分多址技術擴頻通信原理擴頻通信原理-13-fS（f）f0擴頻前的信號頻譜信號S（f）ff0擴頻后的信號頻譜信號S（f）ff0解擴頻后的信號頻譜信號干擾噪聲fS（f）f0解擴頻前的信號頻譜信號干

9、擾噪聲信號窄帶干擾寬帶干擾擴頻通信示意圖擴頻通信示意圖擴頻通信原理擴頻通信原理-14-不同用戶使用不同的擴頻碼不同用戶使用不同的擴頻碼擴頻通信原理擴頻通信原理-15-擴頻擴頻解擴解擴C1與與C2正交：正交：C1xC2=0C1xC2=0擴頻解擴過程舉例擴頻解擴過程舉例擴頻通信原理擴頻通信原理-16-其他用戶的信號其他用戶的信號Eb/NoPG處理增益PG=Wc/RWc是碼片速率R是信息速率擴頻中的品質因子擴頻中的品質因子Eb/NoEb/No擴頻通信原理擴頻通信原理-17-WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-18-不同國家的人比作不同的用戶；不同國家的人比作不同的用戶；不同的語言比作不同的

10、碼；不同的語言比作不同的碼；雞尾酒會場比作同一個頻率；雞尾酒會場比作同一個頻率；酒會上的音樂比作噪聲和干擾。酒會上的音樂比作噪聲和干擾。構成了構成了CDMA網絡的結構框架網絡的結構框架WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-19-每個碼字長度是每個碼字長度是2的整數次冪的整數次冪 上行上行K=2-8;下行下行K=2-9對于一定的對于一定的OVSF碼組，共有碼組，共有SF個長度為個長度為SF的的OVSF碼字。碼字。長度相同的不同碼字相互之間正交，互相關值為長度相同的不同碼字相互之間正交，互相關值為0kSF2如果一個節(jié)點已經使用，如果一個節(jié)點已經使用，那么該節(jié)點上延伸出的其那么該節(jié)點上延伸出

11、的其他高階信道化序列就不能他高階信道化序列就不能使用，同時從碼樹根部到使用，同時從碼樹根部到該節(jié)點的所有低階信道化該節(jié)點的所有低階信道化序列也不能使用。序列也不能使用。低階低階碼樹根碼樹根高階高階樹節(jié)點樹節(jié)點WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理OVSF-OVSF-正交可變擴頻因子正交可變擴頻因子-20-用戶數據-1+1-1-1+1-1擴頻碼+1-1-1+1-1+1+1-1擴頻信號用戶數據擴頻碼解擴數據用戶數據擴頻碼1111111111解擴擴頻WCDMA擴頻示意WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-21-OVSF碼樹碼樹低階低階高階高階假設：假設：一個一個PS384KPS384K

12、需要一條需要一條SFSF8 8的信道，的信道，一個一個PS64KPS64K需要一條需要一條SF=32SF=32的信道，的信道，一個一個CS12.2KCS12.2K需要一條需要一條SF=128SF=128的信道。的信道。結論：結論：進行一個進行一個PS384KPS384K業(yè)務的同時犧牲了業(yè)務的同時犧牲了4 4個個PS64KPS64K業(yè)務或業(yè)務或1616個語音業(yè)務；個語音業(yè)務；進行一個進行一個PS64KPS64K業(yè)務同時犧牲了業(yè)務同時犧牲了4 4個語音個語音業(yè)務，同時也相當與犧牲了一個業(yè)務，同時也相當與犧牲了一個PS384KPS384K業(yè)務。但同階的其他業(yè)務。但同階的其他3 3個個PS64KPS6

13、4K業(yè)務仍然業(yè)務仍然可以開展。可以開展。WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-22-符號速率符號速率擴頻因子碼片速率擴頻因子碼片速率上行信道碼的SF為：4256下行信道碼的SF為：4512OVSF碼碼擾碼擾碼數據數據符號符號擴頻后擴頻后碼片碼片WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-23-符號速率 擴頻因子碼片速率 15k2563.84M 30k1283.84M 60k643.84M 120k32 3.84M 240k163.84M 480k83.84M 960k43.84M1920k23.84M可變正交碼產生技術可變正交碼產生技術WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-2

14、4-OC1, OC2OC3, OC4OC5, OC6, OC7OC1 , OC2, OC3OC1, OC2OC1, OC2, OC3, OC4下行下行: 正交碼用于區(qū)分從單個基站來的多個數據信道正交碼用于區(qū)分從單個基站來的多個數據信道上行上行: 正交碼用于區(qū)分從單個手機來的多個數據信道正交碼用于區(qū)分從單個手機來的多個數據信道WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-25-SC1SC2SC3WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-26-擾碼分為擾碼分為512512個集合，每個集合有一個主擾碼和個集合，每個集合有一個主擾碼和1515個次擾碼。個次擾碼。WCDMAWCDMA無線技術原理無線

15、技術原理-27-512個主擾碼又進一步分為個主擾碼又進一步分為64個擾碼組，每組個擾碼組，每組8個。個。WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-28-下行下行: SC碼用于區(qū)分不同的基站碼用于區(qū)分不同的基站上行上行: SC 碼用于區(qū)分不同的手機碼用于區(qū)分不同的手機SC3SC4SC5SC6SC1SC1基站基站 “1”采用采用SC碼碼1發(fā)射發(fā)射SC2SC2基站基站 “2”采用采用SC碼碼2發(fā)射發(fā)射擾碼（Scrambling Code）擾碼主要編碼類型：擾碼主要編碼類型：GOLD CODEWCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-29-WCDMA物理層最重要的兩個步驟：擴頻和加擾物理層最重

16、要的兩個步驟：擴頻和加擾擴頻擴頻：擴頻操作又稱信道化操作，將一個高速數字序列與數字：擴頻操作又稱信道化操作，將一個高速數字序列與數字信號相乘，把一個一個的數據符號轉換成一系列碼片。信號相乘，把一個一個的數據符號轉換成一系列碼片。WCDMA采用采用OVSF碼作為信道化碼；每個符號被轉換成碼片碼作為信道化碼；每個符號被轉換成碼片的數目叫擴頻因子的數目叫擴頻因子SF（Spreading Factor）加擾加擾：用一個偽隨機序列與擴頻后的序列相乘，起到加密作用，：用一個偽隨機序列與擴頻后的序列相乘，起到加密作用，擾碼碼片速率與已擴頻的符號相同，不影響符號速率。加擾操擾碼碼片速率與已擴頻的符號相同，不影

17、響符號速率。加擾操作上行用來區(qū)分用戶，下行區(qū)分小區(qū)。作上行用來區(qū)分用戶，下行區(qū)分小區(qū)。WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-30-系統(tǒng)為每一個小區(qū)分配且僅分配一個主擾碼，公共導頻信道，系統(tǒng)為每一個小區(qū)分配且僅分配一個主擾碼，公共導頻信道，公共控制信道使用主擾碼加擾，其他下行物理信道可以使用主擾公共控制信道使用主擾碼加擾，其他下行物理信道可以使用主擾碼也可使用同個集合里的次擾碼。碼也可使用同個集合里的次擾碼。一條物理信道可以由頻率、信道碼、擾碼以及相位來描述一條物理信道可以由頻率、信道碼、擾碼以及相位來描述頻率？信道碼？擾碼？相位？頻率？信道碼？擾碼？相位？頻率？信道碼？擾碼？相位？頻率

18、？信道碼？擾碼？相位？WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-31-2個數據信道個數據信道(語音, 控制)SC3 + OC1 + OC22個數據信道個數據信道(14 kbps數據, 控制)SC4 + OC1 + OC23個數據信道個數據信道(話音, 視頻, 控制)SC2 + OC1 + OC2 + OC33個數據信道個數據信道(voice, video, control)SC5 + OC1 + OC24個數據信道個數據信道(384 kbps數據, 話音, 視頻, 控制)SC6 + OC1 + OC2 + OC3 + OC44個數據信道個數據信道(384 kbps數據,話音,視頻,控制)S

19、C2 + OC4 + OC5 + OC6 + OC72個數據信道個數據信道(語音, 控制)SC1 + OC1 + OC21個數據信道個數據信道(控制)SC1 + OC3語音用戶語音用戶上行數據上行數據可視電話可視電話可視電話和數據可視電話和數據導頻導頻, 廣播廣播SC1 + OCP + OCB導頻導頻, 廣播廣播SC2 + OCP + OCBWCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-32-數據數據 0110101. CRC 校驗校驗 FEC 編碼編碼QPSK調制調制OVSF 碼碼生成器生成器檢錯檢錯糾錯糾錯正交碼正交碼射頻射頻輸出輸出脈沖成型交織交織編碼編碼復擴頻復擴頻(下行鏈路下行鏈路)

20、HPSK擴頻擴頻(上行鏈路上行鏈路)SSMA 擴頻擴頻, 減小峰均比減小峰均比頻譜限制頻譜限制射頻調制射頻調制基站擾碼基站擾碼 (下行鏈路下行鏈路) 或或手機擾碼手機擾碼 (上行鏈路上行鏈路)信道碼信道碼擴頻碼擴頻碼(Gold 碼)“擾碼擾碼”抗衰落抗衰落串并串并變換變換脈沖成型VF8.6 kb/secVF19.2 kb/secVF3。84McpsF3。84 McpsWCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理-33-目目 錄錄WCDMAWCDMA網絡結構和頻率網絡結構和頻率WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道123WCDMAWCDMA關鍵技

21、術介紹關鍵技術介紹4WCDMAWCDMA相關指標介紹相關指標介紹5-34-1 1）物理層結構和功能）物理層結構和功能2 2）空中接口信道類型）空中接口信道類型3 3）下行物理信道類型）下行物理信道類型4 4）上行物理信道類型）上行物理信道類型5 5）下行公共導頻介紹）下行公共導頻介紹6 6）上行）上行DPCHDPCH信道介紹信道介紹7 7）下行）下行DPCHDPCH信道介紹信道介紹WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-35-無線接口協(xié)議結構 Radio Resource Control (RRC) Medium Access Control (MAC) Transport channe

22、ls Physical layer Control / Measurements Layer 3 Logical channels Layer 2 Layer 1 由CN下來的業(yè)務數據，我們稱為邏輯信道。邏輯信道經過MAC層處理之后的信道稱為傳輸信道。傳輸信道在映射到物理信道上去傳輸。WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-36-MAC層（層2）物理信道擴頻調制傳輸信道WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道物理層技術實現物理層技術實現-37-物理層功能：物理層功能： 將編碼后的信息速率匹配到物理信道，加將編碼后的信息速率匹配到物理信道，加權合并，擴頻權合并，擴頻/解擴，加擾解擴，加

23、擾/解擾，調制解擾，調制/解調，頻率匹配，解調，頻率匹配，時間同步，無線測量，功率控制，射頻處理等。時間同步，無線測量，功率控制，射頻處理等。物理層處理單元：幀和時隙物理層處理單元：幀和時隙幀：由幀：由15個時隙組成的處理單元，長度是個時隙組成的處理單元，長度是38400chip時隙：由一定長度的比特組成的處理單元，長度為時隙：由一定長度的比特組成的處理單元，長度為2560chip時隙時隙0 0時隙時隙1 12560chip2560chip時隙時隙n n38400chip38400chip時隙時隙1414WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-38-基站基站Node B用戶終端用戶終端U

24、EP-CCPCH- 主公共控制物理信道主公共控制物理信道SCH 同步信道同步信道P-CPICH 主公共導頻信道主公共導頻信道S-CPICH 輔助公共導頻信道輔助公共導頻信道小區(qū)廣播信道小區(qū)廣播信道DPDCH 專用物理數據信道專用物理數據信道DPCCH 專用物理控制信道專用物理控制信道PDSCH 下行共享物理信道下行共享物理信道專用連接信道專用連接信道尋呼信道尋呼信道PICH 尋呼指示信道尋呼指示信道S-CCPCH 輔助公共控制物理信道輔助公共控制物理信道PCPCH 分組公共物理信道分組公共物理信道AP-AICH 前綴獲取指示信道前綴獲取指示信道CD/CA-AICH 沖突檢測指示信道沖突檢測指示

25、信道CSICH - CPCH 狀態(tài)指示信道狀態(tài)指示信道PRACH 隨即接入物理信道隨即接入物理信道AICH 獲取指示信道獲取指示信道隨機接入和分組接入信道隨機接入和分組接入信道WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-39-公共下行物理信道公共下行物理信道 P-CCPCH主公共控制物理信道主公共控制物理信道 - 廣播小區(qū)信息廣播小區(qū)信息 - 廣播小區(qū)系統(tǒng)幀號廣播小區(qū)系統(tǒng)幀號(SFN); 所有下行信道幀定時參考所有下行信道幀定時參考 SCH同步信道同步信道 - 快速同步：主同步碼用于時隙同步，輔同步碼用于幀同步快速同步：主同步碼用于時隙同步，輔同步碼用于幀同步 與與P-CCPCH時分復用時分

26、復用 S-CCPCH輔助公共控制物理信道輔助公共控制物理信道 - 在在Idle，CELL_PCH,CELL_FACH下發(fā)送尋呼和控制信令下發(fā)送尋呼和控制信令 P-CIPCH公共導頻信道公共導頻信道 S-CIPCH輔助公共導頻信道（用于波束成型小區(qū)）輔助公共導頻信道（用于波束成型小區(qū)） PDSCH下行物理共享信道下行物理共享信道 - 多用戶共享下行時分高速數據信道多用戶共享下行時分高速數據信道專用下行物理信道專用下行物理信道 DPDCH專用下行物理數據信道專用下行物理數據信道 DPCCH專用物理下行控制信道專用物理下行控制信道 - 發(fā)送專用連接模式下物理層信令和控制信息發(fā)送專用連接模式下物理層信

27、令和控制信息WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-40-下行指示信道下行指示信道捕獲指示信道捕獲指示信道(AICH)基站向移動臺指示捕獲到隨即接入試探基站向移動臺指示捕獲到隨即接入試探指示方式：回應移動臺隨機接入簽名碼指示方式：回應移動臺隨機接入簽名碼尋呼指示信道尋呼指示信道(PICH)通知移動臺監(jiān)視下一個尋呼幀通知移動臺監(jiān)視下一個尋呼幀(S-CCPCH)接入前導指示信道接入前導指示信道(AP-AICH)確認基站已捕獲到移動臺分組接入試探確認基站已捕獲到移動臺分組接入試探指示方式：回應移動臺隨機接入簽名碼指示方式：回應移動臺隨機接入簽名碼沖突檢測與防止指示信道沖突檢測與防止指示信道(C

28、D/CA-ICH)證實分組接入試探無沖突證實分組接入試探無沖突指示方式：回應移動臺分組接入沖突檢測簽名碼指示方式：回應移動臺分組接入沖突檢測簽名碼也可以提供可用分組信道指配也可以提供可用分組信道指配 分組狀態(tài)指示信道分組狀態(tài)指示信道(CSICH)廣播分組信道可用狀態(tài)信息廣播分組信道可用狀態(tài)信息WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-41-上行物理信道上行物理信道公共上行物理信道公共上行物理信道 PRACH物理隨機接入信道物理隨機接入信道 - 移動臺發(fā)起向基站的接入信息移動臺發(fā)起向基站的接入信息 PCPCH物理公共分組信道物理公共分組信道 - 移動臺發(fā)送無連接的分組數據移動臺發(fā)送無連接的分

29、組數據專用上下物理信道專用上下物理信道 DPDCH專用上行物理數據信道專用上行物理數據信道 DPCCH專用上行物理控制信道專用上行物理控制信道 - 移動臺向基站發(fā)送專用連接模式下物理層信令和控制信息移動臺向基站發(fā)送專用連接模式下物理層信令和控制信息WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-42-Pilot符號數據符號數據 (10 符號符號/時隙時隙)1 無線幀無線幀 = 15 時隙時隙 = 10 mSec1 時隙時隙 = 2560 碼片碼片 = 10 符號符號 = 20 bits = 666.667 uSec65789101112131443210主公共導頻信道主公共導頻信道P-CPICH

30、擴頻碼：信道碼擴頻碼：信道碼 Cch,256,0 主擾碼主擾碼每小區(qū)僅有一個并在全小區(qū)廣播每小區(qū)僅有一個并在全小區(qū)廣播為為SCH, P-CCPCH, AICH, PICH, AP-AICH, CD/CA-ICH, CSICH, CPCH附帶的下行附帶的下行DPCCH和和S-CCPCH信道提供相位參考和信道估計信道提供相位參考和信道估計主主P-CPICH作為下行作為下行DPCH及及 PDSCH信道相位參考和信道估計信道相位參考和信道估計切換測量和小區(qū)選擇切換測量和小區(qū)選擇/再選擇再選擇調節(jié)主導頻功率可以調節(jié)鄰小區(qū)間的負載平衡調節(jié)主導頻功率可以調節(jié)鄰小區(qū)間的負載平衡WCDMAWCDMA空中接口信道

31、空中接口信道-43-由于由于WCDMAWCDMA屬于異步傳輸系統(tǒng)，必需對所傳輸屬于異步傳輸系統(tǒng)，必需對所傳輸數據的格式進行嚴格的定義，所以在數據的格式進行嚴格的定義，所以在WCDMAWCDMA系系統(tǒng)中一條信道包括數據和控制兩個部分。統(tǒng)中一條信道包括數據和控制兩個部分。DPDCH和DPCCH一條一條DCH信道信道WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-44-上行上行DPCHDPCH信道幀結構信道幀結構WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-45-專用數據信道DPDCH專用控制信道DPCCH為DPDCH提供相位估計，功控等控制數據數據格式信息用戶數據發(fā)送上行專用物理信道原理用戶數據接收

32、WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-46-上行業(yè)務信道擴頻和加擾上行業(yè)務信道擴頻和加擾控制部分和數據部分分別擴頻后分別映射到控制部分和數據部分分別擴頻后分別映射到I I、Q Q兩條信道中。兩條信道中。DPCH分為DPDCH和DPCCH，它們在每一個無線幀中I/Q碼分復用，它們分別有各自的信道化編碼和同一個擾碼WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-47-控制部分固定擴頻因子控制部分固定擴頻因子SFSF256256；數據部分為可變擴頻因子，；數據部分為可變擴頻因子，最大允許一條控制信道與最大允許一條控制信道與6 6條數據信道合并使用。條數據信道合并使用。WCDMAWCDMA空中接

33、口信道空中接口信道-48-下行下行DCHDCH信道幀結構信道幀結構WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-49-用戶數據發(fā)送為DPCCH提供解調、功控等控制數據用戶數據接收下行專用信道下行專用信道(DPCH)(DPCH)功能描述功能描述DPCCH數據格式信息DPDCHDPDCHDPCCH/DPDCH時分復用WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-50- T ra n s m is s io n P o w e r P h y s ic a l C h a n n e l 1 T ra n s m is s io n P o w e r P h y s ic a l C h a n

34、n e l 2 T ra n s m is s io n P o w e r P h y s ic a l C h a n n e l L D P D C H O n e S lo t (2 5 6 0 c h ip s ) T F C I P ilo t T P C D P D C H 下行多碼傳輸的時隙結構下行多碼傳輸的時隙結構多個DL-DPCH可以并行傳送，采用相同的擴譜系數控制信息在第一個DL-DPCH上傳送，其余的DPCH相應位置不連續(xù)發(fā)射（DTX）WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-51-下行業(yè)務信道擴頻和加擾：下行業(yè)務信道擴頻和加擾：控制部分和數據部分采用時分復用到一條

35、信道上，經過串并轉換逐比特映射到I、Q支路。然后采用相同的擴頻碼（擴頻因子可變）擴頻，最后加擾。串并轉換（DEMUX）：一路輸入符號數字序列被分為兩路，即第0，2，4，6，8位送入”I”支路而第1，3，5，7，9. 位送入”Q”支路每支路符號速率實際降為輸入符號速率的一半，最后的信息速率保持不變。WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道-52-對于速率為對于速率為60kbps的數字信號進行信道化（擴頻）操作的數字信號進行信道化（擴頻）操作上行需要的擴頻碼為上行需要的擴頻碼為64下行需要的擴頻碼為下行需要的擴頻碼為128由于上下行信道映射方式不同由于上下行信道映射方式不同WCDMAWCDMA

36、空中接口信道空中接口信道-53-目目 錄錄WCDMAWCDMA網絡結構和頻率網絡結構和頻率WCDMAWCDMA無線技術原理無線技術原理WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道123WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹4WCDMAWCDMA相關指標介紹相關指標介紹5-54-1 1）RAKERAKE接收接收2 2）功率控制）功率控制3 3）呼吸效應）呼吸效應4 4）軟容量）軟容量5 5）導頻污染）導頻污染6 6）軟切換）軟切換7) 7) 硬切換硬切換8 8）小區(qū)同步過程）小區(qū)同步過程WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-55-RAKE 接收技術有效地克服多徑干擾，提高接收性能接

37、收技術有效地克服多徑干擾，提高接收性能接收機單徑接收電路單徑接收電路單徑接收電路搜索器計算信號強度與時延合 并合并后的信號tts(t)s(t)WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-56-接收發(fā)射coding直射信號反射信號如果時間差 1 碼片長度codingdecodingWCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-57-PL1PL2L1 L2 PRX,2 PRX,1PTX,2PTX,1PRX,2PRX,1每個用戶對于其他用戶都相當于干擾，遠近效應嚴重影響系統(tǒng)容每個用戶對于其他用戶都相當于干擾，遠近效應嚴重影響系統(tǒng)容量，基站接收端某個用戶過大的功率甚至阻礙其它用戶的通信量，基站接收端

38、某個用戶過大的功率甚至阻礙其它用戶的通信采用功控技術減少了用戶間的相互干擾，消除遠近效應，提高了采用功控技術減少了用戶間的相互干擾，消除遠近效應，提高了系統(tǒng)整體容量系統(tǒng)整體容量遠近效應的問題遠近效應的問題WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-58-每個用戶對于其他用戶都相當于干擾，遠近效應嚴重影響系統(tǒng)容量Powerf采用功控技術減少了用戶間的相互干擾，提高了系統(tǒng)整體容量PowerfWCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-59-克服遠近效應和補償衰落 減小多址干擾，保證網絡容量 延長電池使用時間 下行功率控制下行功率控制小區(qū)發(fā)射功率小區(qū)發(fā)射功率上報功率控制比特上報功率控制比特手機發(fā)

39、射信號手機發(fā)射信號功率控制命令功率控制命令上行功率控制上行功率控制WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-60-三種功率控制開環(huán)開環(huán)從信道中測量干擾條件，并調整發(fā)射功率閉環(huán)內環(huán)閉環(huán)內環(huán)測量信噪比和目標信躁比比較，發(fā)送指令調整發(fā)射功率WCDMA閉環(huán)功率控制頻率為1500Hz若測定SIR目標SIR， 降低移動臺發(fā)射功率若測定SIR目標SIR， 增加移動臺發(fā)射功率閉環(huán)外環(huán)閉環(huán)外環(huán)測量誤幀率（誤塊率），調整目標信噪比WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-61-UENode B開環(huán)功率控制的目的：提供初始發(fā)射功率的粗略估開環(huán)功率控制的目的：提供初始發(fā)射功率的粗略估計計 開環(huán)功率控制WCDM

40、AWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-62-UERNC外環(huán)內環(huán)1500Hz測量接收信號SIR并比較10-100Hz設置SIRtar測量接收數據BLER并比較TPC設置BLERtarNode B閉環(huán)功率控制WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-63-閉環(huán)功率控制內環(huán)功率控制: 快速閉環(huán)功率控制，速度是1500次/秒 在基站與移動臺之間的物理層進行 一個時隙（0.67ms）給出一次功率控制命令外環(huán)功率控制 業(yè)務質量是主要由誤塊率確定的，是直接的關系，與信噪比是間接的關系。 信噪比與誤碼率（誤塊率）的關系隨環(huán)境的變化而變化，是非線性的外環(huán)功率控制是慢變化的粗調節(jié)（外環(huán)功率控制是慢變化的粗調節(jié)

41、（RNC到到Node B）內環(huán)功率控制是快變化的細調節(jié)（內環(huán)功率控制是快變化的細調節(jié)（Node B到到UE）WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-64-功率控制效果下行鏈路功率控制目的 節(jié)約基站的功率資源，減少對其他基站的干擾上行鏈路功率控制目的 克服遠近效應 目標是在信號接收端，所有的用戶有相同的信號干擾比 SIR (Signal to Interference Ratio).功率控制決定了功率控制決定了WCDMA系統(tǒng)的容系統(tǒng)的容量量WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-65-升升功率降降功率UE 降降低發(fā)射功率升升功率升升功率UE 發(fā)射功率升升高多小區(qū)功率控制多小區(qū)功率控制

42、WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-66-呼吸效應呼吸效應 WCDMA系統(tǒng)在沒有用戶時，僅發(fā)送導頻、同步、和廣播信息。系統(tǒng)在沒有用戶時，僅發(fā)送導頻、同步、和廣播信息。 隨著用戶的增多不斷提高，加大業(yè)務信道的發(fā)射功率，用戶之間隨著用戶的增多不斷提高，加大業(yè)務信道的發(fā)射功率，用戶之間的干擾也隨之加大。由于其自身又是一個干擾受限系統(tǒng)，這樣遠處的的干擾也隨之加大。由于其自身又是一個干擾受限系統(tǒng)，這樣遠處的用戶由于其到達基站上行功率弱，不能滿足最低信噪比要求而被拒絕用戶由于其到達基站上行功率弱，不能滿足最低信噪比要求而被拒絕接入。接入。覆蓋范圍隨用戶的增多而縮小覆蓋范圍隨用戶的增多而縮小。即。

43、即“呼吸效應呼吸效應”WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-67- 系統(tǒng)容量與通信質量可以互換 不同的業(yè)務有不同的容量 不同的業(yè)務比例和構成，有不同的容量WCDMA系統(tǒng)在達到一定的用戶數之后，再增加一個用戶系統(tǒng)在達到一定的用戶數之后，再增加一個用戶時，系統(tǒng)功率受到限制。但可以降低一些用戶的信噪比，時，系統(tǒng)功率受到限制。但可以降低一些用戶的信噪比，容量可以變化。稱之為容量可以變化。稱之為“軟容量軟容量”WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-68-切換基本分類 軟切換 同一Node B下的小區(qū)軟切換（更軟切換） 不同Node B間的小區(qū)軟切換 不同RNC間的小區(qū)軟切換（涉及Iur口

44、） 硬切換 不同載頻間的硬切換 同一載頻下的硬切換（強制性硬切換） 系統(tǒng)間硬切換（如與GSM之間） 不同模式間硬切換（如FDD與TDD之間）WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-69-切換控制中小區(qū)的關系 激活集（active set）：指與某個移動臺建立連接的小區(qū)的集合。用戶信息從這些小區(qū)發(fā)送。 監(jiān)測集（monitor set ） ：不在激活集中，但是根據UTRAN分配的相鄰節(jié)點列表而被監(jiān)測的小區(qū)，屬于監(jiān)測集。 檢測集（detected set）：UE能夠檢測到的，既不在激活集中，也不在監(jiān)測集中的小區(qū)。WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-70-切換控制的一般流程（順序） 1

45、. 測量(UE)； 2. 測量結果的報告(UE到Node B、RNC)； 3. 根據切換算法進行判決(RNC)； 4. 切換的執(zhí)行(RNC到Node B、UE)。WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-71-AS_Th AS_Th_HystAs_Rep_HystAs_Th + As_Th_Hyst導頻導頻1導頻導頻 2導頻導頻 3時間時間DTDTD DTD DT導頻強度導頻強度Ec/Io事件事件1A增加小區(qū)增加小區(qū)2到激活集到激活集事件事件1C小區(qū)小區(qū)3替換小區(qū)替換小區(qū)1事件事件1B激活集中刪除小區(qū)激活集中刪除小區(qū)3激活集中只存在小區(qū)激活集中只存在小區(qū)1Note: DTDT為測量報告觸發(fā)

46、時間延時，即在為測量報告觸發(fā)時間延時，即在DTDT時間內測量觸發(fā)條件均滿足時才發(fā)送測量報告時間內測量觸發(fā)條件均滿足時才發(fā)送測量報告軟切換測量報告軟切換測量報告WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-72-1A 1A （無線鏈路增加事件）（無線鏈路增加事件）: :有一個導頻滿足進入激活導頻集門限并進有一個導頻滿足進入激活導頻集門限并進入激活導頻集。入激活導頻集。1B 1B （無線鏈路刪除事件）（無線鏈路刪除事件） ：有一個導頻滿足退出激活導頻集門限并推：有一個導頻滿足退出激活導頻集門限并推出激活導頻集。出激活導頻集。1C 1C （無線鏈路替代事件（無線鏈路替代事件 ） ：當激活導頻集內激活

47、導頻已經達到最大：當激活導頻集內激活導頻已經達到最大數目，但又有一個導頻數目，但又有一個導頻G G的強度比當前激活導頻集內最差導頻的強度比當前激活導頻集內最差導頻W W強度強，強度強，并且時間大于定時器時間，導頻并且時間大于定時器時間，導頻G G將進入，導頻將進入，導頻W W將被剔出。將被剔出。1D1D：激活導頻集內有一個導頻強度比當前最佳導頻強度強過一：激活導頻集內有一個導頻強度比當前最佳導頻強度強過一個定時器時間，則發(fā)生參考導頻更替。個定時器時間，則發(fā)生參考導頻更替。1E1E ：一個主導頻信道的導頻信號強度超過絕對門限值：一個主導頻信道的導頻信號強度超過絕對門限值1F1F：一個主導頻信道的

48、導頻信號強度低于絕對門限值一個主導頻信道的導頻信號強度低于絕對門限值WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-73-導頻污染定義為：導頻污染定義為：能夠進入激活導頻集的導頻數目大于激活導頻集限定的數量，頻繁發(fā)生進入和退出激活導頻集事件。WCDMA系統(tǒng)將導頻分為三類：系統(tǒng)將導頻分為三類：激活導頻集激活導頻集、偵測導頻集偵測導頻集、相鄰導頻集相鄰導頻集導頻污染后果：導頻污染后果：激活導頻集數目一般設為與RAKE接收集路徑數相同，因此不能進入激活導頻集地導頻，不能進行合并形成有用信號，這樣其變成一路同頻干擾。加大信令開銷，占用過多空中接口資源。WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-74-硬切換的測量對移動臺設備的要求更復雜。如果是不同頻率的硬切換，需要測量其他頻點的信號WCDMA采用壓縮模式的方式來實現頻間小區(qū)信號的測量WCDMAWCDMA關鍵技術介紹關鍵技術介紹-75-壓縮模式壓縮模式可用于頻間測量的發(fā)射間隙（最長7個時隙=4.7ms）1個無線幀（10ms）10ms壓縮模式的目的：用于異頻切換和系統(tǒng)間切