WCDMA無(wú)線(xiàn)技術(shù)介紹-2課件

1、WCDMA無(wú)線(xiàn)技術(shù)介紹第1頁(yè)，共67頁(yè)。目錄WCDMA無(wú)線(xiàn)原理WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)HSDPA技術(shù)介紹第2頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理3G概述第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的目標(biāo)：更高和靈活的傳輸速率；豐富多彩的業(yè)務(wù)服務(wù)；高品質(zhì)的話(huà)音質(zhì)量；更大的容量，更低的代價(jià)；抗多徑干擾能力強(qiáng),抗突發(fā)脈沖干擾更低的發(fā)射功率；全球漫游；全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)高頻譜效率高服務(wù)質(zhì)量，高保密性能易于第二代系統(tǒng)的過(guò)渡、演進(jìn)第3頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理3G標(biāo)準(zhǔn)WiMAX（2007）第4頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理版本演進(jìn)第5頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)第6頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理組網(wǎng)第7頁(yè)，

2、共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理技術(shù)參數(shù)WCDMA:信道帶寬:5MHz碼片速率:3.84Mcps擴(kuò)頻方式:DS-CDMA雙工方式:FDD調(diào)制方式:QPSK/BPSK功率控制:開(kāi)環(huán)結(jié)合快速閉環(huán)（1.5KHz）基站同步:同步/異步第8頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理碼分多址技術(shù)碼分多址技術(shù)所有用戶(hù)在同一時(shí)間、同一頻段上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道各用戶(hù)使用不同的正交化碼序列實(shí)現(xiàn)第9頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理碼分多址技術(shù)用戶(hù)通過(guò)編碼來(lái)區(qū)分自干擾系統(tǒng)CDMA系統(tǒng)是一個(gè)受限于干擾的系統(tǒng)(GSM是一個(gè)受限于頻率的系統(tǒng))不同UE使用相同的頻率進(jìn)行通信第10頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理碼分多址技術(shù)GSM

3、(GPRS)3G(WCDMA)第11頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理國(guó)內(nèi)3G頻譜劃分第12頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理國(guó)內(nèi)3G頻譜劃分主要工作頻段：頻分雙工(FDD)方式：1920-1980MHz/2110-2170MHz時(shí)分雙工(TDD)方式：1880-1920MHz/2010-2025MHz補(bǔ)充工作頻段：頻分雙工(FDD)方式：1755-1785MHz/1850-1880MHz時(shí)分雙工(TDD)方式：2300-2400MHz衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)工作頻段：1980-2010MHz/2170-2200MHz目前已規(guī)劃給公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)的825-835MHz/870-880MHz、885-915

4、MHz/930-960MHz和1710-1755MHz/1805-1850MHz頻段同時(shí)規(guī)劃為第三代公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)FDD方式的擴(kuò)展頻段,上、下行頻率使用方式不變。第13頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理編碼與交織第14頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理編碼與交織信道編碼信道編碼技術(shù)是通過(guò)給原數(shù)據(jù)添加冗余信息，從而獲得糾錯(cuò)能力目前使用較多的是卷積編碼和Turbo編碼（1/2，1/3）使用編碼增加了無(wú)效負(fù)荷和傳輸時(shí)間適合糾正非連續(xù)的少量錯(cuò)誤第15頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理編碼與交織編碼的一個(gè)例子第16頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理編碼與交織交織：打亂原來(lái)的數(shù)據(jù)排列規(guī)則，按照一定順序重新排列。

5、作用：減小信道快衰落帶來(lái)的影響。優(yōu)點(diǎn)：交織技術(shù)是改變數(shù)據(jù)流的傳輸順序，將突發(fā)的錯(cuò)誤隨機(jī)化。提高糾錯(cuò)編碼的有效性。缺點(diǎn)：由于改變了數(shù)據(jù)流的傳輸順序，必須要等整個(gè)數(shù)據(jù)塊接收后才能糾錯(cuò)，加大了處理延時(shí)，因此交織深度應(yīng)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)要求有不同的選擇在特殊情況下，若干個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)有可能交織為突發(fā)差錯(cuò)。第17頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理編碼與交織交織的一個(gè)例子第18頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻第19頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)Shanon公式C=B*log(1+S/N)C：信道容量，單位b/sB：信號(hào)頻帶寬度，單位HzS：信號(hào)平均功率，單位WN：噪聲平均功率，單位W

6、結(jié)論：在信道容量C不變的情況下，信號(hào)頻帶寬度B與信噪比S/N完全可以互相交換，即可以通過(guò)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(mǎn)意的傳輸質(zhì)量。第20頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻擴(kuò)頻碼速率：3.84Mcps；擴(kuò)頻碼：Walsh碼第21頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻碼WCDMA系統(tǒng)擴(kuò)頻碼（信道化碼）WCDMA擴(kuò)頻碼是由Walsh函數(shù)生成，叫做OVSF碼（正交可變擴(kuò)頻因子碼），OVSF碼互相關(guān)為零，相互完全正交。第22頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻碼OVSF碼樹(shù)第23頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼的正交性第24頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻示意第25

7、頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻解擴(kuò)舉例第26頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻符號(hào)速率SF=3.84McpsWCDMA中，上行信道碼的SF為：4256下行信道碼的SF為：4512OVSF:正交可變擴(kuò)頻因子第27頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理品質(zhì)因素Eb/No第28頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理Eb/N0與PG關(guān)系第29頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻處理增益PG=Wc/RWc是碼片速率R是信息速率用dB表示為PG=10log10(Wc/R)接收端進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)即可恢復(fù)原始信號(hào)擴(kuò)展倍數(shù)越多，處理增益越高，抗干擾能力越強(qiáng)第30頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)原理擴(kuò)頻擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)抗干擾能

8、力強(qiáng)保密性高低發(fā)射功率易于實(shí)現(xiàn)大容量多址通信占用頻帶寬第31頁(yè)，共67頁(yè)。目錄WCDMA無(wú)線(xiàn)原理WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)HSDPA技術(shù)介紹第32頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)功率控制能聽(tīng)見(jiàn)么。第33頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)功率控制遠(yuǎn)近效應(yīng)第34頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)功率控制克服遠(yuǎn)近效應(yīng)和補(bǔ)償衰落減小多址干擾，保證網(wǎng)絡(luò)容量延長(zhǎng)電池使用時(shí)間第35頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)功率控制開(kāi)環(huán)從信道中測(cè)量干擾條件，并調(diào)整發(fā)射功率閉環(huán)內(nèi)環(huán)測(cè)量信噪比和目標(biāo)信躁比比較，發(fā)送指令調(diào)整發(fā)射功率WCDMA閉環(huán)功率控制頻率為1500Hz若測(cè)定SIR目標(biāo)SIR，降低移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率若測(cè)

9、定SIR目標(biāo)SIR，增加移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率閉環(huán)外環(huán)測(cè)量誤幀率（誤塊率），調(diào)整目標(biāo)信噪比第36頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)功率控制開(kāi)環(huán)功率控制的目的：提供初始發(fā)射功率的粗略估計(jì)第37頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)功率控制閉環(huán)功率控制第38頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)功率控制外環(huán)功率控制是慢變化的粗調(diào)節(jié)（RNC到NodeB）內(nèi)環(huán)功率控制是快變化的細(xì)調(diào)節(jié)（NodeB到UE）第39頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)功率控制下行鏈路功率控制目的節(jié)約基站的功率資源，減少對(duì)其他基站的干擾上行鏈路功率控制目的克服遠(yuǎn)近效應(yīng)功率控制決定了WCDMA系統(tǒng)的容量第40頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)

10、鍵技術(shù)切換技術(shù)當(dāng)移動(dòng)臺(tái)慢慢走出原先的服務(wù)小區(qū)，將要進(jìn)入另一個(gè)服務(wù)小區(qū)時(shí)，原基站與移動(dòng)臺(tái)之間的鏈路將由新基站與移動(dòng)臺(tái)之間的鏈路來(lái)取代，這就是切換的含義。目的：為了保持終端在移動(dòng)過(guò)程中跨越不同無(wú)線(xiàn)覆蓋區(qū)域時(shí)，業(yè)務(wù)的連續(xù)性。第41頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)軟切換軟切換：軟切換則在載波頻率相同的基站覆蓋小區(qū)之間的信道切換當(dāng)UE開(kāi)始與一個(gè)新的小區(qū)建立聯(lián)系時(shí)并不中斷與原小區(qū)的聯(lián)系。在軟切換狀態(tài)下，UE與多于一個(gè)小區(qū)建立無(wú)線(xiàn)鏈路。切換過(guò)程中，移動(dòng)用戶(hù)可能同時(shí)與兩個(gè)基站進(jìn)行通信，從一個(gè)基站到另一個(gè)基站的切換過(guò)程中，沒(méi)有通信中斷的現(xiàn)象，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫切換。CDMA系統(tǒng)獨(dú)有的切換功能，可有效地提高切換的

11、可靠性。第42頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)硬切換硬切換：硬切換是當(dāng)呼叫從一個(gè)小區(qū)交換到另一個(gè)小區(qū)或者從一個(gè)載波交換到另一個(gè)載波時(shí)發(fā)生，它是一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)業(yè)務(wù)信道可用時(shí)發(fā)生的切換。硬切換采取的是連接之前先斷開(kāi)的方式，在與新的業(yè)務(wù)信道建立連接之前先斷開(kāi)與舊的業(yè)務(wù)信道的連接。切換過(guò)程中，移動(dòng)用戶(hù)僅與新舊基站其中一個(gè)連通，從一個(gè)基站切換到另一個(gè)基站過(guò)程中，通信鏈路有短暫的中斷時(shí)間（可能掉話(huà)）第43頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)切換分類(lèi)軟切換同一NodeB下的小區(qū)軟切換（更軟切換）不同NodeB間的小區(qū)軟切換不同RNC間的小區(qū)軟切換（涉及Iur口）硬切換不同載頻間的硬切換同一載頻下的硬切

12、換（強(qiáng)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）第44頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)軟切小區(qū)關(guān)系激活集（activeset）：指與某個(gè)移動(dòng)臺(tái)建立連接的小區(qū)的集合。用戶(hù)信息從這些小區(qū)發(fā)送。監(jiān)測(cè)集（monitorset）：不在激活集中，但是根據(jù)UTRAN分配的相鄰節(jié)點(diǎn)列表而被監(jiān)測(cè)的小區(qū)，屬于監(jiān)測(cè)集。檢測(cè)集（detectedset）：UE能夠檢測(cè)到的，既不在激活集中，也不在監(jiān)測(cè)集中的小區(qū)。第45頁(yè)，共67頁(yè)。切換控制的一般流程1. 測(cè)量(UE)；2. 根據(jù)切換算法進(jìn)行判決(RNC)；3. 切換的執(zhí)行(RNC到Node B、UE)第46頁(yè)，共67頁(yè)。切換控

13、制的一般流程1. 測(cè)量由RNC決定UE測(cè)量并上報(bào)哪些物理量。切換需要UE測(cè)量的參數(shù)主 要是P-CPICH的Ec/N0或RSCP（Received Signal Code Power）。一般我們用Ec/N0 ，因?yàn)镋c/N0同時(shí)體現(xiàn)了所接收信號(hào)的強(qiáng)度和干 擾水平。Ec/N0和RSCP之間的關(guān)系如下： Ec/N0 RSCP/RSSI其中，RSSI（Received Signal Strength Indicator）是在相關(guān)信道帶寬 內(nèi)的寬帶功率。第47頁(yè)，共67頁(yè)。切換控制的一般流程2. 測(cè)量結(jié)果的上報(bào)周期上報(bào)的切換算法：使用測(cè)量結(jié)果 事件觸發(fā)的切換算法：使用事件判決的結(jié)果第48頁(yè)，共67頁(yè)。切

14、換控制的一般流程3.切換執(zhí)行通過(guò)一定的切換算法，在測(cè)量結(jié)果基礎(chǔ)上做出切換判決后，就 轉(zhuǎn)入切換執(zhí)行階段。與軟切換相關(guān)的三個(gè)切換操作是：1）無(wú)線(xiàn)鏈路增加；2）無(wú)線(xiàn)鏈路刪除；3）無(wú)線(xiàn)鏈路替換（即同時(shí)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)鏈路的增加和刪除）第49頁(yè)，共67頁(yè)。軟切換案例算法需要下列參數(shù)：AS_Th:宏分集門(mén)檻（報(bào)告范圍） AS_Th_Hyst:上面門(mén)檻 的滯后參數(shù) AS_Rep_Hyst替代滯后 參數(shù)T:觸發(fā)定時(shí) AS_Max_Size:=2激活集中的最大小區(qū)數(shù)目第50頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)RAKE接收機(jī) 由于在多徑信號(hào)中含有可以利用的信息，所以，CDMA 接收機(jī)可以通過(guò)合并多徑信號(hào)來(lái)改善接收信號(hào)的信

15、噪 比。RAKE接收機(jī)就是通過(guò)多個(gè)相關(guān)檢測(cè)器接收多徑信號(hào)中 各路信號(hào)，并把它們合并在一起。第51頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)RAKE接收機(jī)多徑示意圖多徑信號(hào)中含有一些有用的信息第52頁(yè)，共67頁(yè)。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)RAKE接收機(jī)第53頁(yè)，共67頁(yè)。 在接收端，將M條相互獨(dú)立的支路進(jìn)行合并后，可以得到分集增益。合并方式有三種：選擇合并、最大比合并、等增益合并。WCDMA系統(tǒng)采用最大比合并方式，獲得最佳分集增益。WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)RAKE接收機(jī)第54頁(yè)，共67頁(yè)。目錄WCDMA無(wú)線(xiàn)原理WCDMA無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)HSDPA技術(shù)介紹第55頁(yè)，共67頁(yè)。HSDPA技術(shù)業(yè)務(wù)需求在WCDMA體系

16、中引入HSDPA技術(shù)第56頁(yè)，共67頁(yè)。HSDPA技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)HSDPA：High Speed Downlink Packet Access為滿(mǎn)足高速 下行 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)R5版本中加入的一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過(guò)引入短的傳輸時(shí)間間隔（TTI=2ms）、自適應(yīng)調(diào)制和編碼（AMC）、多碼發(fā)射和快速物理層（L1）混合自動(dòng)重傳（HARQ）和新的 MAC-hs 實(shí)體，把下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率提高到最大 14.4Mbps 以上，是 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提高下行 容量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率的一種重要技術(shù)第57頁(yè)，共67頁(yè)。HSDPA技術(shù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)吞吐率(Mbps)支持的用戶(hù)數(shù)WCDMA R99/R4 2.688 31個(gè)PS6

17、4k用戶(hù)、或15個(gè)PS128k用戶(hù)、 或7個(gè)PS384k用戶(hù); QPSK（SF=32、或SF=16、或SF=8） HSDPA 14.4 64（平均每個(gè)用戶(hù)117.7kbps， SF=16；R3/4；16QAM ） CDMA2000 1x EV-DO 2.4 59（59個(gè)用戶(hù)情況下平均速率只有幾十kbps；SF=64，根據(jù)AT的申請(qǐng)等來(lái)分配時(shí)隙） 第58頁(yè)，共67頁(yè)。HSDPA技術(shù)基本原理第59頁(yè)，共67頁(yè)。HSDPA技術(shù)基本原理當(dāng)UE接入到HSDPA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)后需要傳輸下行數(shù)據(jù)時(shí)，UE周期地向NodeB上報(bào)信道質(zhì)量指示（CQI），以指示在當(dāng)前無(wú)線(xiàn)環(huán)境下UE可支持的數(shù)據(jù)速率（采用的編碼和調(diào)制策略以

18、及多碼數(shù)目）。NodeB接收到UE上報(bào)的數(shù)據(jù)后，根據(jù)UE需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)QoS特性和UE所處的無(wú)線(xiàn)環(huán)境，選擇合適的調(diào)制方式（QPSK或16QAM）和時(shí)隙在新增加的HSDPA專(zhuān)用的HS-PDSCH信道上傳輸用戶(hù)的下行數(shù)據(jù)。UE接收到NodeB的下行數(shù)據(jù)包后，對(duì)每個(gè)分組數(shù)據(jù)包在上行的HSDPA專(zhuān)用的HS-DPCCH上發(fā)送確認(rèn)信息（ACK/NACK），以使NodeB了解到UE是否正確接收到了下行數(shù)據(jù)包。第60頁(yè)，共67頁(yè)。HSDPA技術(shù)三大關(guān)鍵技術(shù)AMCHARQ快速調(diào)度第61頁(yè)，共67頁(yè)。HSDPA技術(shù)AMC自適應(yīng)技術(shù)，其核心思想就是網(wǎng)絡(luò)側(cè)（Node B）根據(jù)當(dāng)前 UE 上報(bào)的無(wú)線(xiàn)信道質(zhì)量狀況（CQI 報(bào)告）和網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況來(lái) 選擇最佳的下行鏈路調(diào)制和編碼方式，以確定發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，從而盡可能地增大終端用戶(hù)的數(shù)據(jù)吞吐量，降低傳輸遲延。數(shù)據(jù)速率的調(diào)整是通過(guò)改變調(diào)制策略、 有效的編碼速率以及 HS-PDSCH 碼的數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第62頁(yè)，共67頁(yè)。