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文檔簡介

1、 2007 ZTE CorporationWCDMA系統(tǒng)原理系統(tǒng)原理WCDMA技術原理系列膠片lWCDMA無線網(wǎng)絡原理無線網(wǎng)絡原理無線通訊基本原理無線通訊基本原理WCDMA相關無線技術相關無線技術lWCDMA關鍵技術關鍵技術lWCDMA 物理信道物理信道lHSDPA介紹介紹lHSUPA介紹介紹3n無線傳播特性無線傳播特性n多址方式多址方式n擴頻技術擴頻技術n信道編碼信道編碼n交織技術交織技術n分集技術分集技術無線通訊基本原理無線通訊基本原理4無線傳播特性無線傳播特性n電磁傳播:直射、反射、散射和繞射n無線環(huán)境中的信號衰減分成三部分u路徑損耗:電磁波在宏觀大范圍(即公里級)空間傳播所產(chǎn)生的損耗,

2、它反映了傳播在空間距離的接收信號電平的變化趨勢。u慢衰落:在電波傳播路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應而產(chǎn)生的損耗u快衰落:電磁波信號在數(shù)個或者數(shù)十個波長范圍發(fā)生快速衰落n快衰落包絡分布的描述方法u瑞利分布:非視距傳播u萊斯分布:視距傳播5無線傳播特性無線傳播特性發(fā)送信號接收信號0dB發(fā)送信號-25dB接收信號0 + 發(fā)送信號接收信號0 2 3 + 發(fā)送信號接收信號2+2 3+6多徑效應多徑效應7n無線傳播特性無線傳播特性n多址方式多址方式n擴頻技術擴頻技術n信道編碼信道編碼n交織技術交織技術n分集技術分集技術無線通訊基本原理無線通訊基本原理8多址接入技術多址接入技術Frequen

3、cyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA頻分多址技術頻分多址技術 業(yè)務信道在不同頻段分配給不同的用戶。業(yè)務信道在不同頻段分配給不同的用戶。如如TACS、AMPS時分多址技術時分多址技術 業(yè)務信道在不同的時間分配給不同的用業(yè)務信道在不同的時間分配給不同的用戶。如戶。如GSM、DAMPS碼分多址技術碼分多址技術 所有用戶在同一時間、同一頻段上、根所有用戶在同一時間、同一頻段上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務信道。如據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務信道。如CDMA9n無線傳播特性無線傳播特性n多址方式多址方式n擴頻技術擴頻技術n信道編碼信道編

4、碼n交織技術交織技術n分集技術分集技術無線通訊基本原理無線通訊基本原理10擴頻通信原理擴頻通信原理n擴頻通信就是將信號的頻譜展寬后進行傳輸?shù)募夹gn其理論解釋為Shannon定理:C=Wlog2(1+S/N)FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal11擴頻通信原理示意圖擴頻通信原理示意圖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

5、干擾噪聲信號脈沖干擾白噪聲12擴頻通信的特點擴頻通信的特點n抗多徑干擾能力強n抗突發(fā)脈沖干擾n保密性高n低發(fā)射功率n易于實現(xiàn)大容量多址通信n占用頻帶寬n實現(xiàn)復雜13n無線傳播特性無線傳播特性n多址方式多址方式n擴頻技術擴頻技術n信道編碼信道編碼n交織技術交織技術n分集技術分集技術無線通訊基本原理無線通訊基本原理14信道編碼的目的信道編碼的目的n編碼目的:u在原數(shù)據(jù)流中加入冗余信息,使接收機能夠檢測和糾正由于傳輸媒介帶來的信號誤差,同時提高數(shù)據(jù)傳輸速率。無糾錯編碼:無糾錯編碼: BER10-1 10-2不能滿足通信需要卷積編碼:卷積編碼: BER10-3滿足語音通信需要Turbo 碼:碼: BE

6、R 信道的相關時間,RAKE接收利用的多徑信號被認為是發(fā)射機多次發(fā)送過來的信號lWCDMA無線網(wǎng)絡原理無線網(wǎng)絡原理lWCDMA關鍵技術關鍵技術功率控制功率控制切換切換RAKE接收接收lWCDMA 物理信道物理信道lHSDPA介紹介紹lHSUPA介紹介紹40功率控制功率控制nCDMA通信技術并不是一種嶄新的技術n功率控制是CDMA通信技術的關鍵n實現(xiàn)CDMA通信的規(guī)模商用,必須解決好功率控制41遠近效應遠近效應PowerfPowerf42多址干擾多址干擾nWCDMA是一個自干擾系統(tǒng)u來源: 共享頻譜;沒有理想自相關和互相關特性的擴頻碼u現(xiàn)象: 功率攀升頻率時間碼字碼分多址自干擾示意圖相關輸出時間

7、同步43功率控制的目的功率控制的目的下行功率控制小區(qū)發(fā)射功率上報功率控制比特手機發(fā)射信號功率控制命令上行功率控制 克服遠近效應和補償衰落 減小多址干擾,保證網(wǎng)絡容量 延長電池使用時間44功率控制的種類功率控制的種類開環(huán)開環(huán)從信道中測量干擾條件,并調(diào)整發(fā)射功率閉環(huán)內(nèi)環(huán)閉環(huán)內(nèi)環(huán)測量信噪比和目標信噪比比較,并向移動臺發(fā)送指令調(diào)整它的發(fā)射功率CDMA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 UE) serving cell E-HICH (ACK/NACKs) E-RGCH (relative grants) (ChCode, signature - UE

8、) MRC MRC 1 TNL bearer per MAC-d flow Iur/Iub FP 服務RLS非服務RLSE-DCH激活集E-DCH服務小區(qū)軟切換狀態(tài)下的軟切換狀態(tài)下的HSUPA工作原理圖工作原理圖對于非軟切換狀態(tài),只有一個小區(qū)負責E-DCH調(diào)度,就是E-DCH服務小區(qū)。101基本概念基本概念Serving E-DCH cell:E-DCH服務小區(qū)服務小區(qū)n UE接收絕對授權(Absolute Grants)的小區(qū)。UE只有一個只有一個E-DCH服務小區(qū)服務小區(qū)。Serving E-DCH RLS or Serving RLS:E-DCH服務服務RLSn 包含E-DCH服務小區(qū)的

9、一個小區(qū)集合,UE只有一個服務只有一個服務RLS,在服務,在服務RLS下,下,UE可以接收合并一個相對授權可以接收合并一個相對授權。Non-serving E-DCH RLS or Non-serving RLS:非服務:非服務E-DCH RLSn 不包含E-DCH服務小區(qū)的一個小區(qū)集合,UE可以沒有、有一個或多個非服務可以沒有、有一個或多個非服務RLS,在非服務在非服務RLS下,下,UE只可以接收一個相對授權只可以接收一個相對授權。E-DCH active set:E-DCH激活集激活集n 與UE之間有E-DCH承載的小區(qū)集合。102HARQ 快速混合快速混合ARQ技術技術n HARQ是一種

10、糾錯技術,而混合(Hybrid)即是對前向糾錯碼(FEC)和重傳(ARQ)的綜合。n HARQ功能分別位于Node B和UE的MAC-e實體中n HSUPA的快速的快速HARQ的基本原理是在的基本原理是在NodeB增加增加HARQ功能實體,如果沒有正確接功能實體,如果沒有正確接收,收,Node B將請求將請求UE重傳上行分組數(shù)據(jù)。重傳上行分組數(shù)據(jù)。n 在上行方向,HARQ采用N信道停止和等待HARQ協(xié)議(NSAW)。n 在HSUPA中,HARQ進程數(shù)與TTI有固定的對應關系:10msTTI對應4個HARQ進程,2msTTI對應8個HARQ進程。HARQ的主要作用是減小傳輸時延,提高 UE和系統(tǒng)

11、的吞吐率103HARQ的重傳合并方式的重傳合并方式n CC方式重傳的信息和第一次發(fā)送的內(nèi)容完全一樣,這樣UE在解碼前,先把重傳的信息進行最大比合并后,再進行解碼,提高解碼增益。n IR方式的重傳支持兩種類型:l一種是重傳時發(fā)送和前次發(fā)送完全不一樣的冗余信息,該信息只有和第一次發(fā)送的信息合并后才可以解碼;l另外一種是重傳時發(fā)送和前次完全不一樣的冗余信息,但該信息是可以自解碼的。在每次HARQ重傳時,通過給定增量冗余方式,提高譯碼前向糾錯的能力。 上行HARQ的前向糾錯,可以分為CC(Chase Combining)以及IR(Incremental Redundancy)兩種方式。 Node B可

12、以使用不同方法來合并單個分組的多個重傳,從而降低各個傳輸要求的接收Ec/No。 通過HARQ,HSUPA可有效的提高數(shù)據(jù)傳輸速率和減小傳輸時延。104HSUPA HARQ重傳與重傳與R99 RLC級重傳比較級重傳比較n 通過快速HARQ,首次傳輸?shù)哪繕薆LER 可能明顯的高一些,這是因為與RLC級重傳相比,重傳接收出錯的分組的延遲有明顯的下降。n 更高的BLER target可以降低傳輸一定速率的數(shù)據(jù)時要求的UE傳輸功率。因此對相同的小區(qū)負荷,快速HARQ可以提高小區(qū)容量。n 在數(shù)據(jù)速率固定時,降低每個比特的能量還有助于改善覆蓋距離。105快速分組調(diào)度技術快速分組調(diào)度技術n 在R99/R4/R

13、5中,分組調(diào)度功能位于RNC中。 n 在HSUPA中,調(diào)度功能位于Node B中,且調(diào)度周期可能會較短(2ms),可以實現(xiàn)最新的調(diào)度決策,從而更好地利用提供的上行空中接口容量。nRNC控制的分組調(diào)度會引入一定的延時,不能快速地反映當前時變信道的狀況,因此不能進行快速的鏈路自適應和快速分組調(diào)度。n在HSUPA系統(tǒng)中,Node B的分組調(diào)度實體可以直接使用物理層實時測量的信息、內(nèi)部的統(tǒng)計信息以及UE報告的信息進行調(diào)度,這樣可以及時利用不同用戶的信道狀況和衰落特性,減少系統(tǒng)的傳輸延時。106快速上行分組調(diào)度快速上行分組調(diào)度n 作為服務Node B為服務E-DCH小區(qū)下的UEs分配上行資源。 n 作為

14、非服務Node B檢測其他小區(qū)的干擾,并向UEs發(fā)送相對授權信息。n 在缺乏處理資源時向SRNC報告。無線分組調(diào)度是區(qū)分上下行的,但資源控制復雜度不同n 下行方向: Node B容易了解各個業(yè)務流占用緩存的情況,且下行總功率資源是集中控制的,Node B可以精確分配和回收功率資源,從而有效控制系統(tǒng)負荷、保證各種業(yè)務的QoS。n 上行方向:上行業(yè)務流信息需要通過無線信道報告給Node B,這樣就存在延時和不確定性。上行方向,每個UE都有自己的功率資源,由于無線信道的時變特性和碼資源的限制等因素,導致對上行系統(tǒng)資源即上行鏈路總功率的精確控制更為復雜,增加了上行分組調(diào)度的復雜性。Node B調(diào)度器的

15、功能:1072ms TTIE-DCH 類別類別最大最大E-DCH信道數(shù)信道數(shù)最小最小擴頻因子擴頻因子TTI類型類型最大傳輸塊大小最大傳輸塊大小(10ms TTI)最大傳輸塊大小最大傳輸塊大小(2ms TTI)Category 11SF410 ms TTI only7110-Category 2 2SF410 ms and2 ms TTI144842798Category 32SF410 ms TTI only14484-Category 42SF210 ms and2 ms TTI200005772Category 52SF210 ms TTI only20000-Category 64SF2

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