WCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

會(huì)計(jì)學(xué)1WCDMA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)課程內(nèi)容功率控制技術(shù)切換技術(shù)碼資源管理Rake接收技術(shù)接納和負(fù)載控制第1頁/共56頁功率攀升碼信道之間的非正交產(chǎn)生多址干擾，存在功率攀升現(xiàn)象。WCDMA網(wǎng)絡(luò)會(huì)議室碼信道傳輸——用方言交談信道功率——說話聲音保證信道質(zhì)量——聽清對話信道功率增加——談話聲音提高功率攀升——大家都提高聲音超過線性范圍崩潰——喊破喉嚨，仍然聽不清小區(qū)外的干擾——房間外的干擾第2頁/共56頁信號(hào)被離基站近的UE的信號(hào)“淹沒”，無法通信一個(gè)UE就能阻塞整個(gè)小區(qū)Powerf遠(yuǎn)近效應(yīng)第3頁/共56頁

每個(gè)用戶對于其他用戶都相當(dāng)于干擾，遠(yuǎn)近效應(yīng)嚴(yán)重影響系統(tǒng)容量Powerf

采用功控技術(shù)減少了用戶間的相互干擾，提高了系統(tǒng)整體容量功率控制Powerf第4頁/共56頁三種功率控制開環(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)測量信噪比和目標(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若測定SIR>目標(biāo)SIR，降低移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率若測定SIR<目標(biāo)SIR，增加移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率閉環(huán)－外環(huán)測量誤幀率（誤塊率），調(diào)整目標(biāo)信噪比第5頁/共56頁克服遠(yuǎn)近效應(yīng)和補(bǔ)償衰落減小多址干擾，保證網(wǎng)絡(luò)容量延長電池使用時(shí)間下行功率控制小區(qū)發(fā)射功率上報(bào)功率控制比特手機(jī)發(fā)射信號(hào)功率控制命令上行功率控制功率控制第6頁/共56頁UENodeB開環(huán)功率控制的目的：提供初始發(fā)射功率的粗略估計(jì)

開環(huán)功率控制第7頁/共56頁UERNC外環(huán)內(nèi)環(huán)1500Hz測量接收信號(hào)SIR并比較10-100Hz設(shè)置SIRtar測量接收數(shù)據(jù)BLER并比較TPC設(shè)置BLERtarNodeB閉環(huán)功率控制第8頁/共56頁閉環(huán)功率控制內(nèi)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(dòng)臺(tái)之間的物理層進(jìn)行一個(gè)時(shí)隙（0.67ms）給出一次功率控制命令外環(huán)功率控制業(yè)務(wù)質(zhì)量是主要由誤塊率確定的，是直接的關(guān)系，與信噪比是間接的關(guān)系。信噪比與誤碼率（誤塊率）的關(guān)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(diào)節(jié)（RNC到Node

B）內(nèi)環(huán)功率控制是快變化的細(xì)調(diào)節(jié)（NodeB到UE）第9頁/共56頁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(yuǎn)近效應(yīng)目標(biāo)是在信號(hào)接收端，所有的用戶有相同的信號(hào)干擾比SIR(SignaltoInterferenceRatio).功率控制決定了WCDMA系統(tǒng)的容量第10頁/共56頁課程內(nèi)容功率控制技術(shù)切換技術(shù)碼資源管理Rake接收技術(shù)接納和負(fù)載控制第11頁/共56頁切換的概念當(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)之間的鏈路來取代，這就是切換的含義。目的：

為了保持終端在移動(dòng)過程中跨越不同無線覆蓋區(qū)域時(shí)，業(yè)務(wù)的連續(xù)性。第12頁/共56頁切換技術(shù)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)建立無線鏈路。切換過程中，移動(dòng)用戶可能同時(shí)與兩個(gè)基站進(jìn)行通信，從一個(gè)基站到另一個(gè)基站的切換過程中，沒有通信中斷的現(xiàn)象，真正實(shí)現(xiàn)了無縫切換。CDMA系統(tǒng)獨(dú)有的切換功能，可有效地提高切換的可靠性。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的方式，在與新的業(yè)務(wù)信道建立連接之前先斷開與舊的業(yè)務(wù)信道的連接。切換過程中，移動(dòng)用戶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)基站過程中，通信鏈路有短暫的中斷時(shí)間（可能掉話）。第13頁/共56頁切換技術(shù)硬切換軟切換第14頁/共56頁切換基本分類

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15頁/共56頁切換控制中小區(qū)的關(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。用戶信息從這些小區(qū)發(fā)送。監(jiān)測集（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)測的小區(qū)，屬于監(jiān)測集。檢測集（detectedset）：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)。第16頁/共56頁切換控制的一般流程（順序）1.測量(UE)；2.測量結(jié)果的報(bào)告(UE到NodeB、RNC)；3.根據(jù)切換算法進(jìn)行判決(RNC)；4.切換的執(zhí)行(RNC到NodeB、UE)。第17頁/共56頁切換控制流程（一）1.測量由RNC決定UE測量并上報(bào)哪些物理量。切換需要UE測量的參數(shù)主要是P-CPICH的Ec/N0或RSCP（ReceivedSignalCodePower）。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（ReceivedSignalStrengthIndicator）是在相關(guān)信道帶寬內(nèi)的寬帶功率。第18頁/共56頁2.測量結(jié)果的上報(bào)周期上報(bào)的切換算法：使用測量結(jié)果事件觸發(fā)的切換算法：使用事件判決的結(jié)果軟切換頻間硬切換周期上報(bào)事件觸發(fā)測量的結(jié)果在UE內(nèi)過濾事件判決在RNC內(nèi)進(jìn)行切換判決在RNC內(nèi)進(jìn)行測量的結(jié)果在UE內(nèi)過濾事件判決在UE內(nèi)進(jìn)行切換判決在RNC內(nèi)進(jìn)行切換控制流程（二）第19頁/共56頁3.切換算法無論是硬切換、軟切換、周期上報(bào)還是事件觸發(fā)，所有的切換算法都是建立在根據(jù)測量結(jié)果所進(jìn)行的事件判決基礎(chǔ)之上的。3GPP規(guī)范中所定義的事件：頻內(nèi)軟切換相關(guān)事件：1A~1F頻間硬切換相關(guān)事件：2A~2F系統(tǒng)間切換相關(guān)事件：3A~3D切換控制流程（三）第20頁/共56頁切換事件Event11A：一個(gè)主導(dǎo)頻信道進(jìn)入報(bào)告范圍。1B：一個(gè)主導(dǎo)頻信道離開報(bào)告范圍。1C：一個(gè)不在ActiveSet里的主導(dǎo)頻信道的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度超過一個(gè)在ActiveSet里主導(dǎo)頻信道的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度。1D：最好小區(qū)發(fā)生變化。1E：一個(gè)主導(dǎo)頻信道的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度超過一個(gè)絕對門限值。1F：一個(gè)主導(dǎo)頻信道的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度低于一個(gè)絕對門限值。Event22A：最好的頻率發(fā)生變化，指異頻小區(qū)的信號(hào)質(zhì)量高于激活集內(nèi)最好小區(qū)的質(zhì)量。2B：當(dāng)前載頻的信號(hào)質(zhì)量低于一個(gè)值，而異頻信號(hào)的質(zhì)量高于一個(gè)值。2C：異頻信號(hào)的質(zhì)量高于一個(gè)值。2D：當(dāng)前載頻的質(zhì)量低于一個(gè)值。2E：異頻信號(hào)的質(zhì)量低于一個(gè)值。2F：當(dāng)前載頻的質(zhì)量高于一個(gè)值。第21頁/共56頁切換控制流程（四）4.切換執(zhí)行通過切換算法，在測量結(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）無線鏈路增加；2）無線鏈路刪除；3）無線鏈路替換（即同時(shí)進(jìn)行無線鏈路的增加和刪除）。第22頁/共56頁切換判決（待判決定的小區(qū)）Case:滿足事件1ACase:滿足事件1BCase:滿足事件1CCase:滿足事件1DCase:滿足事件1ECase:滿足事件1F將該小區(qū)加入到無線鏈路增加列表中將該小區(qū)加入到無線鏈路刪除列表中將被替換掉的小區(qū)加入到無線鏈路刪除列表中，將觸發(fā)該事件的小區(qū)加入到無線鏈路增加列表中。將該小區(qū)標(biāo)記為最佳小區(qū)將該小區(qū)加入到監(jiān)控集中將該小區(qū)刪除出監(jiān)控集軟切換算法流程第23頁/共56頁算法需要下列參數(shù)：

AS_Th:：宏分集門檻（報(bào)告范圍）AS_Th_Hyst:：上面門檻的滯后參數(shù)

AS_Rep_Hyst：替代滯后參數(shù)T:：觸發(fā)定時(shí)

AS_Max_Size:：激活集中的最大小區(qū)數(shù)目軟切換算法的例子第24頁/共56頁課程內(nèi)容功率控制技術(shù)切換技術(shù)碼資源管理Rake接收技術(shù)接納和負(fù)載控制第25頁/共56頁

碼資源管理碼資源規(guī)劃的目的:在WCDMA系統(tǒng)中，用到兩種碼，OVSF碼和擾碼。由于正交可變擴(kuò)頻因子碼OVSF是寶貴的稀有資源，在下行一個(gè)小區(qū)對應(yīng)一張碼表，為了使得系統(tǒng)既能接入盡量多的用戶，提高系統(tǒng)的容量，就必須考慮碼資源的合理使用問題，所以對于下行信道化碼資源的規(guī)化和管理就非常重要。下行方向，由主擾碼來區(qū)分小區(qū)，至于各小區(qū)的擾碼應(yīng)該怎么分，應(yīng)考慮擾碼之間的互相關(guān)性，最好能保證每個(gè)小區(qū)與相鄰小區(qū)的互相關(guān)性最小。碼資源規(guī)劃模塊在系統(tǒng)中的位置:位于CRNC中。第26頁/共56頁OrthogonalCodes正交碼的作用OC1,OC2OC3,OC4OC5,OC6,OC7OC1,OC2,OC3OC1,OC2OC1,OC2,OC3,OC4上行: 正交碼用于區(qū)分從一個(gè)用戶終端發(fā)出的不同信道下行:正交碼用于區(qū)分從一個(gè)基站發(fā)出的不同信道第27頁/共56頁碼分配原則OVSF碼是CDMA系統(tǒng)中比較寶貴的資源。下行只有一個(gè)碼樹給很多用戶使用（所有用戶用一個(gè)擾碼）。碼分配的目標(biāo)是以盡可能低的復(fù)雜度支持盡可能多的用戶。碼分配準(zhǔn)則考慮兩個(gè)因素：1）利用率就是盡量減少因碼分配而阻塞掉的低值碼的數(shù)量，使其達(dá)到碼資源最少化。比如，一個(gè)的單碼C4,1承載能力與（C8,1，C8,3）的雙碼承載能力是相等的。用一個(gè)單碼C4,1更好。多碼傳輸增加復(fù)雜度，盡量避免多碼傳輸。2）復(fù)雜度緊挨原則：在碼的分配與管理時(shí)，盡量緊挨，以免利用率不高。第28頁/共56頁信道化碼的特點(diǎn)1.分配碼的前提：要保證其到樹根路徑上和其子樹上沒有其它碼被分配；2.分配碼的結(jié)果：會(huì)阻塞掉其子樹上的所有低速擴(kuò)頻碼和其到根路徑上的高速擴(kuò)頻碼；第29頁/共56頁三個(gè)結(jié)果中任取一個(gè)碼分配示例第30頁/共56頁P(yáng)N碼的作用PN3PN4PN5PN6PN1PN1CellSite“1”transmitsusingPNcode1PN2PN2CellSite“2”transmitsusingPNcode2上行: PN碼用作區(qū)分不同的用戶終端

下行: PN碼用作區(qū)分不同的基站/小區(qū)第31頁/共56頁下行PN碼的規(guī)劃PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5第32頁/共56頁課程內(nèi)容功率控制技術(shù)切換技術(shù)碼資源管理Rake接收技術(shù)接納和負(fù)載控制第33頁/共56頁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)可以通過合并多徑信號(hào)來改善接收信號(hào)的信噪比。RAKE接收機(jī)就是通過多個(gè)相關(guān)檢測器接收多徑信號(hào)中各路信號(hào)，并把它們合并在一起。第34頁/共56頁RAKE接收多徑示意圖d1d2tttd3發(fā)射接收Raker合并噪聲第35頁/共56頁在接收端，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。RAKE接收機(jī)工作原理第36頁/共56頁RAKE接收技術(shù)有效地克服多徑干擾，提高接收性能RAKE接收接收機(jī)單徑接收電路單徑接收電路單徑接收電路搜索器計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度與時(shí)延合并合并后的信號(hào)tts(t)s(t)第37頁/共56頁RAKE接收A?接收AA發(fā)射codingA直射信號(hào)反射信號(hào)如果時(shí)間差<1碼片長度AAAAAdecoding直射信號(hào)反射信號(hào)發(fā)射接收r如果時(shí)間差>1碼片長度codingdecoding第38頁/共56頁課程內(nèi)容功率控制技術(shù)切換技術(shù)碼資源管理Rake接收技術(shù)接納和負(fù)載控制第39頁/共56頁接納控制在用戶發(fā)起呼叫時(shí)，RRM根據(jù)系統(tǒng)資源的可用情況決定接納還是拒絕用戶。當(dāng)系統(tǒng)剩余的資源足夠用戶使用時(shí)，接納呼叫的用戶，并分配相應(yīng)的資源（如擾碼、信道碼等）給呼叫用戶。第40頁/共56頁接納控制過程當(dāng)用戶發(fā)起接入呼叫申請資源時(shí)，RNC進(jìn)行呼叫接納控制系統(tǒng)負(fù)荷門限剩余容量申請接入業(yè)務(wù)負(fù)荷增量值負(fù)荷增量<剩余容量？接納拒絕yesno第41頁/共56頁負(fù)載控制系統(tǒng)不斷在實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)小區(qū)的負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷平均值在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間內(nèi)超越某一個(gè)門限值時(shí)就有必要進(jìn)行負(fù)荷控制。負(fù)荷控制的核心思想是保證系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，最大限度地接入盡可能多的業(yè)務(wù)，以達(dá)到高效運(yùn)行的目的。第42頁/共56頁負(fù)荷控制負(fù)荷控制就是在系統(tǒng)負(fù)荷過高時(shí)通過各種方法降低系統(tǒng)的負(fù)荷，使系統(tǒng)負(fù)荷限制在一定的范圍內(nèi)，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。移動(dòng)終端速度和位置的變化造成無線傳輸環(huán)境的惡化發(fā)射功率的上升，使系統(tǒng)負(fù)荷增大負(fù)荷控制的目的第43頁/共56頁開始判斷負(fù)荷情況（1）允許切入、接入（2）允許增加功率（3）提高速率（4）其它負(fù)荷偏低負(fù)荷偏高負(fù)荷正常（1）允許切入、接入（2）允許增加功率（1）停止切入、接入（2）停止增加功率（3）速率降低（4）切換（切出）（5）執(zhí)行掉話負(fù)載控制流程第44頁/共56頁上行鏈路的負(fù)荷控制

觸發(fā)條件：實(shí)時(shí)測量的上行鏈路總的接收功率（RTWP）超過了門限值；由于高優(yōu)先級業(yè)務(wù)在接納控制模塊所觸發(fā)降低負(fù)荷的措施：上行鏈路快速負(fù)荷控制：減小上行鏈路快速功率控制的Eb/N0的目標(biāo)值；減小非實(shí)時(shí)分組業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的吞吐量；切換到另一個(gè)載頻；切換到GSM系統(tǒng)；減小實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的比特率：例如ARM語音編碼；在受控條件下掉話。增加負(fù)荷的措施：主動(dòng)增加PS域業(yè)務(wù)的負(fù)荷和提高AMR語音編碼的速率。第45頁/共56頁下行鏈路的負(fù)荷控制

觸發(fā)條件：實(shí)時(shí)測量的下行鏈路的總發(fā)射功率超過目標(biāo)門限值；由于高優(yōu)先級業(yè)務(wù)在接納控制模塊所觸發(fā)降低負(fù)荷的措施：下行鏈路快速負(fù)荷控制：減小下行鏈路快速功率控制的Eb/N0的目標(biāo)值；減小非實(shí)時(shí)分組業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的吞吐量；切換到另一個(gè)載頻；切換到GSM系統(tǒng)；減小實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的比特率：例如.ARM語音編碼；在受控條件下掉話。增加負(fù)荷的措施：主動(dòng)增加PS域業(yè)務(wù)的負(fù)荷和提高AMR語音編碼的速率。第46頁/共56頁小區(qū)呼吸是負(fù)載控制的一個(gè)手段小區(qū)呼吸的主要目的是將某些“熱點(diǎn)小區(qū)”的負(fù)載分擔(dān)到周圍負(fù)載較輕的小區(qū)中，提高系統(tǒng)容量的利用率小區(qū)呼吸第47頁/共56頁上行容量干擾受限下行