WCDMA基礎(chǔ)原理培訓(xùn)課件

.WCDMA基礎(chǔ)原理及關(guān)鍵性技術(shù).3G技術(shù)培訓(xùn).2009年3月1目錄WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和頻率WCDMA無線技術(shù)原理WCDMA空中接口信道123WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹42WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和頻率3頻點(diǎn)頻率號(hào)頻率頻點(diǎn)頻率號(hào)頻率196131922.6296381927.6396631932.6496881937.6597131942.6697381947.6797631952.6897881957.6998131962.61098381967.61198631972.61298881977.6頻點(diǎn)頻率號(hào)頻率頻點(diǎn)頻率號(hào)頻率1105632112.62105882117.63106132122.64106382127.65106632132.66106882137.67107132142.68107382147.69107632152.610107882157.611108132162.612108382167.6上行頻率下行頻率頻率分配WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和頻率5目錄WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和頻率WCDMA無線技術(shù)原理WCDMA空中接口信道123WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹461）碼分多址技術(shù)2）信道化碼（OVSF)3）信道擾碼4）擴(kuò)頻加擾過程WCDMA無線技術(shù)原理7擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼積分合并窄帶信號(hào)fP(f)寬帶信號(hào)P(f)f噪聲P(f)f噪聲+寬帶信號(hào)P(f)f低通濾波分離信號(hào)與噪聲P(f)fCDMA寬帶擴(kuò)頻技術(shù)WCDMA無線技術(shù)原理1）碼分多址技術(shù)9每個(gè)碼字長度是2的整數(shù)次冪上行K=2-8;下行K=2-9對(duì)于一定的OVSF碼組，共有SF個(gè)長度為SF的OVSF碼字。長度相同的不同碼字相互之間正交，互相關(guān)值為0如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)使用，那么該節(jié)點(diǎn)上延伸出的其他高階信道化序列就不能使用，同時(shí)從碼樹根部到該節(jié)點(diǎn)的所有低階信道化序列也不能使用。低階碼樹根高階樹節(jié)點(diǎn)WCDMA無線技術(shù)原理2）信道化碼（OVSF)10OVSF碼樹低階高階假設(shè)：一個(gè)PS384K需要一條SF＝8的信道，一個(gè)PS64K需要一條SF=32的信道，一個(gè)CS12.2K需要一條SF=128的信道。結(jié)論：進(jìn)行一個(gè)PS384K業(yè)務(wù)的同時(shí)犧牲了4個(gè)PS64K業(yè)務(wù)或16個(gè)語音業(yè)務(wù)；進(jìn)行一個(gè)PS64K業(yè)務(wù)同時(shí)犧牲了4個(gè)語音業(yè)務(wù)，同時(shí)也相當(dāng)與犧牲了一個(gè)PS384K業(yè)務(wù)。但同階的其他3個(gè)PS64K業(yè)務(wù)仍然可以開展。WCDMA無線技術(shù)原理2）信道化碼（OVSF)11OC1,OC2OC3,OC4OC5,OC6,OC7OC1,OC2,OC3OC1,OC2OC1,OC2,OC3,OC4下行:正交碼用于區(qū)分從單個(gè)基站來的多個(gè)數(shù)據(jù)信道上行:正交碼用于區(qū)分從單個(gè)手機(jī)來的多個(gè)數(shù)據(jù)信道WCDMA無線技術(shù)原理2）信道化碼（OVSF)13SC1SC2SC3WCDMA無線技術(shù)原理3）信道擾碼14擾碼分為512個(gè)集合，每個(gè)集合有一個(gè)主擾碼和15個(gè)次擾碼。WCDMA無線技術(shù)原理3）信道擾碼15下行: SC碼用于區(qū)分不同的基站

上行: SC碼用于區(qū)分不同的手機(jī)SC3SC4SC5SC6SC1SC1基站“1”采用SC碼1發(fā)射SC2SC2基站“2”采用SC碼2發(fā)射擾碼（ScramblingCode）擾碼主要編碼類型：GOLDCODEWCDMA無線技術(shù)原理3）信道擾碼17WCDMA物理層最重要的兩個(gè)步驟：擴(kuò)頻和加擾擴(kuò)頻：擴(kuò)頻操作又稱信道化操作，將一個(gè)高速數(shù)字序列與數(shù)字信號(hào)相乘，把一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)符號(hào)轉(zhuǎn)換成一系列碼片。WCDMA采用OVSF碼作為信道化碼；每個(gè)符號(hào)被轉(zhuǎn)換成碼片的數(shù)目叫擴(kuò)頻因子SF（SpreadingFactor）加擾：用一個(gè)偽隨機(jī)序列與擴(kuò)頻后的序列相乘，起到加密作用，擾碼碼片速率與已擴(kuò)頻的符號(hào)相同，不影響符號(hào)速率。加擾操作上行用來區(qū)分用戶，下行區(qū)分小區(qū)。WCDMA無線技術(shù)原理4）擴(kuò)頻加擾過程18系統(tǒng)為每一個(gè)小區(qū)分配且僅分配一個(gè)主擾碼，公共導(dǎo)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碼也可使用同個(gè)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頻率？信道碼？擾碼？相位？頻率？信道碼？擾碼？相位？WCDMA無線技術(shù)原理4）擴(kuò)頻加擾過程19數(shù)據(jù)0110101….CRC校驗(yàn)FEC編碼QPSK調(diào)制OVSF碼

生成器檢錯(cuò)糾錯(cuò)正交碼射頻輸出脈沖成型交織編碼

復(fù)擴(kuò)頻

(下行鏈路)

HPSK

擴(kuò)頻

(上行鏈路)SSMA擴(kuò)頻,減小峰均比頻譜限制射頻調(diào)制基站擾碼(下行鏈路)或

手機(jī)擾碼(上行鏈路)信道碼擴(kuò)頻碼(Gold碼)“擾碼”抗衰落串并變換脈沖成型VF8.6kb/secVF19.2kb/secVF3。84McpsF3。84McpsWCDMA無線技術(shù)原理4）擴(kuò)頻加擾過程21目錄WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和頻率WCDMA無線技術(shù)原理WCDMA空中接口信道123WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹4221）物理層結(jié)構(gòu)和功能2）空中接口信道類型3）下行物理信道類型4）上行物理信道類型5）下行公共導(dǎo)頻介紹6）上行DPCH信道介紹7）下行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道23MAC層（層2）物理信道擴(kuò)頻調(diào)制傳輸信道物理信道結(jié)構(gòu)OVSF、擾碼操作調(diào)制編碼和復(fù)用映射到物理層解復(fù)用解碼映射到MAC層解調(diào)解擴(kuò)1）物理層結(jié)構(gòu)和功能WCDMA空中接口信道物理層技術(shù)實(shí)現(xiàn)25物理層功能：將編碼后的信息速率匹配到物理信道，加權(quán)合并，擴(kuò)頻/解擴(kuò)，加擾/解擾，調(diào)制/解調(diào)，頻率匹配，時(shí)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(shí)隙幀：由15個(gè)時(shí)隙組成的處理單元，長度是38400chip時(shí)隙：由一定長度的比特組成的處理單元，長度為2560chip…………時(shí)隙0時(shí)隙12560chip時(shí)隙n38400chip時(shí)隙141）物理層結(jié)構(gòu)和功能WCDMA空中接口信道26下行指示信道捕獲指示信道(AICH)基站向移動(dòng)臺(tái)指示捕獲到隨即接入試探指示方式：回應(yīng)移動(dòng)臺(tái)隨機(jī)接入簽名碼尋呼指示信道(PICH)通知移動(dòng)臺(tái)監(jiān)視下一個(gè)尋呼幀(S-CCPCH)接入前導(dǎo)指示信道(AP-AICH)確認(rèn)基站已捕獲到移動(dòng)臺(tái)分組接入試探指示方式：回應(yīng)移動(dòng)臺(tái)隨機(jī)接入簽名碼沖突檢測與防止指示信道(CD/CA-ICH)證實(shí)分組接入試探無沖突指示方式：回應(yīng)移動(dòng)臺(tái)分組接入沖突檢測簽名碼也可以提供可用分組信道指配分組狀態(tài)指示信道(CSICH)廣播分組信道可用狀態(tài)信息3）下行物理信道類型WCDMA空中接口信道29上行物理信道

公共上行物理信道PRACH

物理隨機(jī)接入信道

-移動(dòng)臺(tái)發(fā)起向基站的接入信息PCPCH

物理公共分組信道

-移動(dòng)臺(tái)發(fā)送無連接的分組數(shù)據(jù)

專用上下物理信道DPDCH

專用上行物理數(shù)據(jù)信道DPCCH

專用上行物理控制信道

-移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送專用連接模式下物理層信令和控制信息4）上行物理信道類型WCDMA空中接口信道30Pilot符號(hào)數(shù)據(jù)(10符號(hào)/時(shí)隙)1無線幀=15時(shí)隙=10mSec1時(shí)隙=2560碼片=10符號(hào)=20bits=666.667uSec65789101112131443210主公共導(dǎo)頻信道P-CPICH擴(kuò)頻碼：信道碼

Cch,256,0＋主擾碼每小區(qū)僅有一個(gè)并在全小區(qū)廣播為SCH,P-CCPCH,AICH,PICH,AP-AICH,CD/CA-ICH,CSICH,CPCH附帶的下行DPCCH和S-CCPCH信道提供相位參考和信道估計(jì)主P-CPICH作為下行DPCH及

PDSCH信道相位參考和信道估計(jì)切換測量和小區(qū)選擇/再選擇調(diào)節(jié)主導(dǎo)頻功率可以調(diào)節(jié)鄰小區(qū)間的負(fù)載平衡5）公共導(dǎo)頻信道（CPICH)WCDMA空中接口信道31由于WCDMA屬于異步傳輸系統(tǒng)，必需對(duì)所傳輸數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行嚴(yán)格的定義，所以在WCDMA系統(tǒng)中一條信道包括數(shù)據(jù)和控制兩個(gè)部分。DPDCH和DPCCH一條DCH信道6）上行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道32上行DPCH信道幀結(jié)構(gòu)6）上行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道33專用數(shù)據(jù)信道DPDCH專用控制信道DPCCH為DPDCH提供相位估計(jì)，功控等控制數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)物理層數(shù)據(jù)承載數(shù)據(jù)格式信息用戶數(shù)據(jù)發(fā)送上行專用物理信道原理用戶數(shù)據(jù)接收6）上行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道34上行業(yè)務(wù)信道擴(kuò)頻和加擾控制部分和數(shù)據(jù)部分分別擴(kuò)頻后分別映射到I、Q兩條信道中。DPCH分為DPDCH和DPCCH，它們?cè)诿恳粋€(gè)無線幀中I/Q碼分復(fù)用，它們分別有各自的信道化編碼和同一個(gè)擾碼6）上行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道35控制部分固定擴(kuò)頻因子SF＝256；數(shù)據(jù)部分為可變擴(kuò)頻因子，最大允許一條控制信道與6條數(shù)據(jù)信道合并使用。6）上行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道36下行DCH信道幀結(jié)構(gòu)7）下行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道37用戶數(shù)據(jù)發(fā)送為DPCCH提供解調(diào)、功控等控制數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)接收下行專用信道(DPCH)功能描述DPCCH數(shù)據(jù)格式信息DPDCHDPDCH實(shí)現(xiàn)物理層數(shù)據(jù)承載DPCCH/DPDCH時(shí)分復(fù)用7）下行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道38下行多碼傳輸?shù)臅r(shí)隙結(jié)構(gòu)多個(gè)DL-DPCH可以并行傳送，采用相同的擴(kuò)譜系數(shù)控制信息在第一個(gè)DL-DPCH上傳送，其余的DPCH相應(yīng)位置不連續(xù)發(fā)射（DTX）7）下行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道39下行業(yè)務(wù)信道擴(kuò)頻和加擾：控制部分和數(shù)據(jù)部分采用時(shí)分復(fù)用到一條信道上，經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換逐比特映射到I、Q支路。然后采用相同的擴(kuò)頻碼（擴(kuò)頻因子可變）擴(kuò)頻，最后加擾。串并轉(zhuǎn)換（DEMUX）：一路輸入符號(hào)數(shù)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(hào)速率實(shí)際降為輸入符號(hào)速率的一半，最后的信息速率保持不變。7）下行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道40對(duì)于速率為60kbps的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道化（擴(kuò)頻）操作上行需要的擴(kuò)頻碼為64下行需要的擴(kuò)頻碼為128由于上下行信道映射方式不同7）下行DPCH信道介紹WCDMA空中接口信道41目錄WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和頻率WCDMA無線技術(shù)原理WCDMA空中接口信道123WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹4421）RAKE接收2）功率控制3）呼吸效應(yīng)4）軟容量5）導(dǎo)頻污染6）軟切換7)硬切換8）小區(qū)同步過程WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹43RAKE接收技術(shù)有效地克服多徑干擾，提高接收性能接收機(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)1）RAKE接收WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹44PL1PL2L1>>L2

PRX,2>>PRX,1PTX,2PTX,1PRX,2PRX,1每個(gè)用戶對(duì)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，基站接收端某個(gè)用戶過大的功率甚至阻礙其它用戶的通信采用功控技術(shù)減少了用戶間的相互干擾，消除遠(yuǎn)近效應(yīng)，提高了系統(tǒng)整體容量遠(yuǎn)近效應(yīng)的問題WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹2）功率控制45由于遠(yuǎn)近效應(yīng)，WCDMA系統(tǒng)必須引入功率控制；引入功率控制后，還能帶來很多其它的好處：調(diào)整發(fā)射功率，保持上下行鏈路的通信質(zhì)量克服陰影衰落和快衰落降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提高系統(tǒng)質(zhì)量和容量分類：開環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制上下行內(nèi)環(huán)功率控制上下行外環(huán)功率控制功控的目的2）功率控制WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹46升功率降功率UE降低發(fā)射功率升功率升功率UE發(fā)射功率升高多小區(qū)功率控制2）功率控制WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹47呼吸效應(yīng)WCDMA系統(tǒng)在沒有用戶時(shí)，僅發(fā)送導(dǎo)頻、同步、和廣播信息。

隨著用戶的增多不斷提高，加大業(yè)務(wù)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(gè)干擾受限系統(tǒng)，這樣遠(yuǎn)處的用戶由于其到達(dá)基站上行功率弱，不能滿足最低信噪比要求而被拒絕接入。覆蓋范圍隨用戶的增多而縮小。即“呼吸效應(yīng)”3）呼吸效應(yīng)WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹48系統(tǒng)容量與通信質(zhì)量可以互換不同的業(yè)務(wù)有不同的容量不同的業(yè)務(wù)比例和構(gòu)成，有不同的容量WCDMA系統(tǒng)在達(dá)到一定的用戶數(shù)之后，再增加一個(gè)用戶時(shí)，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“軟容量”4）軟容量WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹49導(dǎo)頻污染定義為：能夠進(jìn)入激活導(dǎo)頻集的導(dǎo)頻數(shù)目大于激活導(dǎo)頻集限定的數(shù)量，頻繁發(fā)生進(jìn)入和退出激活導(dǎo)頻集事件。WCDMA系統(tǒng)將導(dǎo)頻分為三類：激活導(dǎo)頻集、偵測導(dǎo)頻集、相鄰導(dǎo)頻集導(dǎo)頻污染后果：激活導(dǎo)頻集數(shù)目一般設(shè)為與RAKE接收機(jī)路徑數(shù)相同，因此不能進(jìn)入激活導(dǎo)頻集地導(dǎo)頻，不能進(jìn)行合并形成有用信號(hào)，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。5）導(dǎo)頻污染W(wǎng)CDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹50軟切換和更軟切換先建立后斷開同一個(gè)RNC的軟切換，不同RNC的軟切換。硬切換先斷開后建立不同載波之間的切換，以及與GSM系統(tǒng)的切換。6）軟切換WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹51AS_Th–AS_Th_HystAs_Rep_HystAs_Th+As_Th_Hyst導(dǎo)頻1導(dǎo)頻2導(dǎo)頻3時(shí)間TT導(dǎo)頻強(qiáng)度Ec/Io事件1A增加小區(qū)2到激活集事件1C小區(qū)3替換小區(qū)1事件1B激活集中刪除小區(qū)3激活集中只存在小區(qū)1Note:為測量報(bào)告觸發(fā)時(shí)間延時(shí)，即在時(shí)間內(nèi)測量觸發(fā)條件均滿足時(shí)才發(fā)送測量報(bào)告軟切換測量報(bào)告6）軟切換WCDMA關(guān)鍵技術(shù)介紹521A（無線鏈路增加事件）:有一個(gè)導(dǎo)頻滿足進(jìn)入激活導(dǎo)頻集門限并進(jìn)入激活導(dǎo)頻集。1B（無線鏈路刪除事件）

：有一個(gè)導(dǎo)頻滿足退出激活導(dǎo)頻集門限并推出激活導(dǎo)頻集