3G培訓(xùn)之十(UMTS無(wú)線設(shè)計(jì))

CDMA-系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

3G培訓(xùn)資料之十WCDMA基本原理PowerTimeFrequencyTimePowerFrequencyGSM-FDMA/TDMA混合方案

窄帶載頻復(fù)用WCDMA使用CDMA直接擴(kuò)頻技術(shù)碼分多址-多個(gè)用戶同時(shí)使用一個(gè)載頻單頻復(fù)用WCDMA基本原理64Kbps3.84MHz3.84MHz64Kbps發(fā)送接收擴(kuò)頻合成信號(hào)解擴(kuò)其他用戶噪聲WCDMA的多址原理處理增益處理增益=擴(kuò)頻碼率/輸入數(shù)據(jù)碼率WCDMA-語(yǔ)音服務(wù)處理增益=3.84Mcps/12.2kbps =25(dB)如果接收機(jī)的Eb/No要求=5dB信號(hào)可以比所接收到的噪聲小20dB(100倍)同一蜂窩的用戶使用同一頻率相鄰蜂窩的用戶也使用同一頻率

N=1頻率復(fù)用

CDMA不需要頻率規(guī)劃4site,12frequencyreuse111111111111111111111111111111111111111111111N=1frequencyreuse654321879121011654321879121011654321879121011654321879121011GSMCDMA空中接口和信道帶寬WCDMA寬帶5MHz載頻包括保護(hù)帶利用偽隨機(jī)碼來(lái)識(shí)別不同的扇區(qū)和用戶容易獲得最大的頻譜使用率(n=1復(fù)用)話音質(zhì)量直接影響網(wǎng)絡(luò)容量GSM窄帶200KHz載頻空中接口基于

TDMA(8個(gè)全碼率呼叫/200KHz信道)固定的通話數(shù)量/段頻譜

高容量高質(zhì)量單一化的系統(tǒng)規(guī)劃CDMA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)高容量頻譜效率-GSM需要至少12個(gè)GSM載頻12*200KHz=2.4MHz在一對(duì)5MHz(5+5)頻譜中,采用13K話音編碼

Carrier/sector=2Tch/sector=15Erlang/sector=9Erlang/site=27Erlang/MHz/site=5.44site,12frequencyreuse654321879121011654321879121011654321879121011654321879121011GSM頻譜效率-IS95CDMA需要至少1個(gè)CDMA載頻1.23+0.54MHz保護(hù)帶=1.77MHz在一對(duì)5MHz(5+5)頻譜中,采用8KEVRC話音編碼Carrier/sector=3Erlang/carrier/sector=15.5Erlang/site=15.5*3*3=139.5Erlang/MHz/site=27.9111111111111111111111111111111111111111111111N=1frequencyreuseIS95CDMA頻譜效率-WCDMA需要至少1個(gè)WCDMA載頻5MHz,包括保護(hù)帶在一對(duì)5MHz(5+5)頻譜中,采用12.2KAMR話音編碼Carrier/sector=1Erlang/sector=56注Erlang/site=56*3=168Erlang/MHz/site=33.6注:初步估計(jì)111111111111111111111111111111111111111111111N=1frequencyreuseWCDMAIS95CDMA800MHz載頻間隔(MHz)

聲碼率(Kbps)復(fù)用模式容量Erlang/MHz/SiteGSM900MHzWCDMA2GHz0.21.235812.241/31/35.427.933.6CDMA技術(shù)使得頻率資源得到最充分的利用頻譜效率13高質(zhì)量先進(jìn)的誤碼檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)先進(jìn)的聲碼器軟切換和更軟切換->不易掉線多種分集:頻率分集-寬帶信號(hào)路徑分集-多路Rake接收機(jī)&軟切換空間分集-兩個(gè)接收天線時(shí)間分集-交織&編碼精確的功率控制減少干擾CDMA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)-高質(zhì)量OutgoingWaveform-80dB-90db-110db-120db3.84Mhz3.84Mhz400

Khz范圍內(nèi)的12db衰落只影響了1/10ofCDMA帶寬.因此，對(duì)

WCDMA的總衰落是0.5db整個(gè)GSM200KHz信道都受到了同樣的衰落影響，因此對(duì)用戶的總衰落也是12db.

WCDMA對(duì)頻率選擇性衰落能提供更好的保護(hù)ReceivedWaveform-80db-90db-110db-120db200KhzOutgoingWaveform-80db-90db-110db-120db200KhzReceivedWaveform-80db-90db-110db-120db12dBFade0.5dBLoss12dBFade12dBLoss!WCDMAGSM頻率分集對(duì)話音質(zhì)量的改善ReceiverReceiverReceiverMobileRakeReceiverAnalogTDMACalls

FadingD/AAudio

FadingD/AMobileReceiverCDMACalls通過(guò)多個(gè)接收機(jī)綜合從不同的基站和不同的反射路徑來(lái)的信號(hào)可以減輕衰落的影響衰落很可能導(dǎo)致信息的丟失=降低話音質(zhì)量路徑分集對(duì)話音質(zhì)量的改善多徑效應(yīng)WCDMA不會(huì)增加干擾通過(guò)Rake接收機(jī)混合從多個(gè)路徑來(lái)的同一信號(hào)可以得到一個(gè)更好的接收信號(hào)GSM導(dǎo)致干擾增加利用接收天線分集減輕其影響

NarrowBand基站競(jìng)爭(zhēng)硬切換移動(dòng)臺(tái)位置CellACellBSoftHandoff信號(hào)強(qiáng)度ABCDMA基站協(xié)作軟切換先釋放后建立先保持后釋放兩個(gè)或多個(gè)基站之間的軟切換切換WCDMA硬切換、軟切換、更軟切換根據(jù)移動(dòng)臺(tái)測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度和/或系統(tǒng)定義的參數(shù)確定是否切換

軟切換或更軟切換時(shí)移動(dòng)臺(tái)與2-3個(gè)基站保持連接，因此減少了掉話的可能GSM只有硬切換根據(jù)移動(dòng)臺(tái)測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度和/或系統(tǒng)定義的參數(shù)確定是否切換

快速切換能盡可能少地占用寶貴的系統(tǒng)資源多徑接收Switch幀質(zhì)量指示器QualityFrames幀質(zhì)量指示器QualityFramesQualityFrames改善話音質(zhì)量Transcoder從多至3個(gè)軟切換扇區(qū)中選擇最好的幀

CDMA軟切換能改善接收到的幀質(zhì)量43214321×本例中只顯示了7幀

123456711223344556677Transcoder

選擇的幀軟切換對(duì)話音質(zhì)量的改善分集方法WCDMA兩個(gè)接收天線空間分集通過(guò)Rake接收機(jī)的路徑分集通過(guò)擴(kuò)頻而來(lái)的頻率分集通過(guò)交織編碼的時(shí)間分集GSM兩個(gè)接收天線空間分集通過(guò)TDMA信道分割得到的時(shí)間分集通過(guò)跳頻實(shí)現(xiàn)的頻率分集要求基站接收到各移動(dòng)臺(tái)的功率都是均等的避免"遠(yuǎn)－近"效應(yīng)前向和反向功率控制

基站向移動(dòng)臺(tái)廣播參考功率移動(dòng)臺(tái)比較接收功率與參考功率，調(diào)整自己的發(fā)射功率(開(kāi)環(huán))基站測(cè)量接收到的移動(dòng)臺(tái)功率然后命令移動(dòng)臺(tái)小幅度地改變發(fā)射功率(閉環(huán))功率控制功率控制能提高容量&質(zhì)量WCDMA

CDMA固有地需要嚴(yán)格的功率控制來(lái)保證接收到的所有的信號(hào)強(qiáng)度相同CDMA功率控制=>干擾=>容量功率調(diào)節(jié)高達(dá)1500次/秒功率控制確保最小的干擾GSMGSM功率控制=>噪聲=>

頻率復(fù)用距離=>容量功率調(diào)節(jié)高達(dá)17次/秒功率控制確保足夠的接收電平

干擾管理:VAD&DTXWCDMA多種碼率的聲碼器能降低發(fā)送的碼率，減少干擾GSM話音激活檢測(cè)能降低發(fā)送的碼率不連續(xù)的Tx使比特率從13kbps下降到500bps，因而降低干擾不連續(xù)的Rx節(jié)省功率(延長(zhǎng)電池壽命)

單一化的系統(tǒng)規(guī)劃CDMA不需要頻率規(guī)劃4site,12frequencyreuse111111111111111111111111111111111111111111111N=1frequencyreuse654321879121011654321879121011654321879121011654321879121011GSMCDMA系統(tǒng)規(guī)劃和實(shí)施站點(diǎn)選擇鄰區(qū)切換表PN規(guī)劃參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮CDMA的覆蓋

與

系統(tǒng)負(fù)荷互相關(guān)聯(lián)合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)以支持最大限度的系統(tǒng)負(fù)荷輕載網(wǎng)絡(luò)過(guò)載網(wǎng)絡(luò)CDMA覆蓋/容量

與

數(shù)碼率互相關(guān)聯(lián)首先確定所需要的數(shù)據(jù)傳輸速率接收靈敏度Sensitivity=kTB+NF+Eb/Nt–PG

-kT為熱噪聲電平

dBm/Hz -B為WCDMA載頻帶寬

dB-Hz -NF為噪聲系數(shù)

dB -Eb/Nt為達(dá)到要求的FER所需要的比特信噪比

dB -PG為處理增益dB為達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率需要更高的功率。由于基站LPA的限制，高速數(shù)據(jù)傳輸只有在靠近基站的時(shí)候才能得到>12.2kbps>64kbps>384kbps>144kbpsRangedecreases覆蓋/容量vs數(shù)據(jù)率MaxnouserssupportedincreasesCDMA覆蓋/容量

與

干擾相互關(guān)聯(lián)盡可能地減少干擾反向鏈路容量等式

N=W/R*1/(Eb/No)*1/D*F*GN為每扇區(qū)呼叫個(gè)數(shù)W為擴(kuò)頻帶寬R為輸入數(shù)據(jù)率Eb/No為功率譜密度比特信噪比D為話音激活因子F為頻率復(fù)用效率(周邊基站的干擾)G為扇區(qū)增益前向鏈路－導(dǎo)頻污染導(dǎo)頻污染是CDMA系統(tǒng)不希望的結(jié)果接收到過(guò)多的導(dǎo)頻信號(hào)。良好的CDMA覆蓋=良好的信號(hào)強(qiáng)度+良好的

Ec/Ior

導(dǎo)頻污染=良好的信號(hào)強(qiáng)度+差的

Ec/Ior

不好的覆蓋導(dǎo)頻污染是由以下原因?qū)е碌模?/p>

不佳的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

不合要求的基站位置

復(fù)雜的地理環(huán)境

在只有1-2個(gè)基站的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中很難顯示導(dǎo)頻污染的影響前向鏈路－導(dǎo)頻污染Ec/IoPlot(RED=poor)

覆蓋空洞導(dǎo)頻污染模擬器能幫助預(yù)知導(dǎo)頻污染地區(qū)。最佳的解決方案：良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

好的站址選擇

適當(dāng)?shù)奶炀€下傾角適當(dāng)?shù)幕景l(fā)射功率站址選擇

是

最重要的...將干擾減至最小

增加系統(tǒng)容量增加覆蓋范圍提高話音質(zhì)量

保證足夠的信號(hào)強(qiáng)度-在CDMA系統(tǒng)中信號(hào)強(qiáng)度和

Ec/Io是確定良好覆蓋的基本因素。-在不同的地區(qū)信號(hào)強(qiáng)度的要求是不同的。一般地，-80dBm的信號(hào)能夠提供很好的室外覆蓋，但是在密集城區(qū)很可能不夠。

-密集城區(qū)還有室內(nèi)穿透要求。室內(nèi)穿透損耗與建筑物的結(jié)構(gòu)和材料有很大的關(guān)系，在地面樓層可能有10到35dB的變化。站址選擇準(zhǔn)則－戶外

最佳的信噪比-盡量減少來(lái)自其它基站的干擾

==>對(duì)

Analog&GSM最大數(shù)量的頻率復(fù)用。

==>增加系統(tǒng)容量。==>對(duì)

CDMA最佳的

Ec/Io。

==>最佳覆蓋和系統(tǒng)容量。-在平坦的地形條件下，按照蜂窩小區(qū)模式放置的基站能夠使每一個(gè)扇區(qū)都獲得良好的信噪比，因此依然是首選的方法。站址選擇準(zhǔn)則－戶外

為平滑切換保證連續(xù)的覆蓋

消除大區(qū)式的基站-大區(qū)式的基站通常天線位置過(guò)高，即使增加天線下傾角，也難以控制其覆蓋范圍。-大區(qū)式的基站會(huì)對(duì)其它基站產(chǎn)生額外的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)容量和話音質(zhì)量的降低。

從最密集的城區(qū)開(kāi)始系統(tǒng)規(guī)劃-城區(qū)在電磁波傳播、站址選擇、基站間距等條件方面通常會(huì)有更多的限制因素。

實(shí)地勘查以便研究實(shí)際的傳播特性和周邊環(huán)境站址選擇準(zhǔn)則－戶外室內(nèi)覆蓋-在一些關(guān)鍵地方放置微蜂窩(例如

大型購(gòu)物中心)

必要時(shí)安裝無(wú)線或光纖中繼器-利用室內(nèi)天線、泄漏電纜或組合使用覆蓋考慮－室內(nèi)大廈問(wèn)題：通常會(huì)有多個(gè)基站對(duì)高層大廈提供直接的視距傳播覆蓋，這種情況下容易產(chǎn)生較大的干擾，導(dǎo)致話音質(zhì)量變壞，掉話增加。-

解決方法：泄漏電纜或分布式的小天線能夠在建筑物內(nèi)提供一致的、有主導(dǎo)的RF信號(hào)。覆蓋信號(hào)應(yīng)該足夠強(qiáng)以便消除不必要的與遠(yuǎn)方基站的切換。覆蓋考慮－室內(nèi)大廈續(xù).地下停車場(chǎng)大型購(gòu)物中心預(yù)期覆蓋范圍覆蓋考慮－室內(nèi)大廈續(xù).商店&餐館(10floors)36/F37/F泄漏電纜38/FSector1地下停車場(chǎng)(7floors)Sector2Sector3覆蓋考慮－室內(nèi)總結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)因素話務(wù)量全向vs.扇區(qū)數(shù)據(jù)率分布速度覆蓋全向vs.扇區(qū)