《无线基本原理》PPT课件.ppt

1 华为技术 2 比喻： 在一个大房间里面有很多人在抢着说话 ，几个速记员集中座在房子的中间，试图把这些 人的说话内容理解与记录下来。因为很多人在说 话，其他人的声音对某一个发言人来说，都是干 扰，如果房间的形状不合理，别人说话与自己说 话的回声也会产生干扰。条件这么很恶劣，怎么 保证速记员理解与记录效果？ 第一种改善办法：大家轮流说，掐好时间，每 人每次讲一分钟。这么多时间里面要讲完很多话 ，怎么办？只好提高语速，只要速记员能听清楚 ，讲的越快越好。 3 第二种改善办法：我们精心挑选这些发言人， 有男低音，有女高音，有儿童，有老头，这些人 说话的的音调与特点有很大区别，即使这些人同 时在说话，相互之间还是能比较容易区别开来。 第三种改善办法：每个说话的人使用不同的语 言，这些语言差别越大效果越好，最好是一个人 讲英语，一个人讲中文，另一个人将日语。如果 几中国人用各自的方言讲，也有效果，但是效果 不是特别好。这里可以看到，语言的选择对最终 结果特别重要，语言之间的差异性越大越好。 4 这种方式里面，还有一些很重要的因素对结果 有影响。每个人说话的声音都必须恰到好处，在 保证速记员能理解的前提下，声音要尽量小，避 免对别人有太大干扰。说话的人自己并不知道声 音大小是否合适，所以需要速记员不断的反馈， 不断调整。这种声音控制的技术越高明，这个房 间就允许更多的人一起说话。 如果速记员的能力非常高超，不仅能够听清楚 一个人原来的声音，还能仔细辨认回声，把回声 也加以利用，他的理解能力就更好了。从这里能 够看出，速记员的能力是非常重要，如果华为的 速记员比 NER的速记员高明，这个房间就允许更 多的人一起说话。 5 WCDMA WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access） 全称为宽带码分多址，依靠不同的码字来区分用户，码与码之间有着良好的 自相关特性和互相关特性。同传统移动网络相比，具有以下特点： 码片速率高，有效利用频率选择性分集和空间接收发射分集。解决多径 问题和衰落 采用Turbo信道编解码，提高数据传输速率 采用独特的小区搜索方法，无需基站严格同步 采用连续导频技术，能够支持高速移动终端（500km/h） 6 无线环境-多径效应 时间 接收信号 强度 发射信号 7 移动信道的多径特征 电磁传播反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分： 幅度衰减较大的路径损耗 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分阴影衰落 衰减幅度较小的快变化成分小尺度衰落 两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法 瑞利分布（非视距传播） 莱斯分布（视距传播） 8 WCDMA无线移动信道的分类 静态信道（static） 户内信道 户外到户内人行道信道 车载信道 移动信道（moving） 生死信道（birth-death） 9 多址技术图示 频率 时间 TDMA 时间 频率 FDMA 频率 时间 码字 CDMA 传统多址技术 码分多址技术 10 扩频多址种类 11 OVSF OVSF码的互相关为零，相互完全正交。Walsh与OVSF码一样 12 码字概述 不同信道依靠不同的码字来进行区分，码字之间互相关特性的决定了可 以将用户、信道区分出来 扰码由GOLD序列生成，用于加扰，为信道加密。用来区分信源，上行 扰码区分用户，下行扰码区分小区 OVSF用于扩频，将业务速率扩频到码片速率。上行OVSF码区分同一用 户的专用数据信道和控制信道，下行区分不同的用户 在WCDMA中，上行扰码数量是224，下行扰码数量是218，但是为了保证 良好的自相关互相关特性，协议规定只选择08191范围内的码字。 上行OVSF码数目从4256；下行OVSF数目从4512 13 扩频因子与业务速率 符号速率扩频因子码片速率 如WCDMA，码片速率3.84MHz，扩频因子4，则符号 速率960Kbps； cdma2000-1x，码片速率1.2288MHz，扩频因子64， 则符号速率19.2Kbps； 符号速率（业务速率校验码）信道编码重复或 打孔率 如WCDMA，业务速率384Kbps，信道编码1/3Turbo码 ，符号速率960Kbps； cdma2000-1x，业务速率9.6Kbps，信道编码1/3卷积 码，符号速率19.2Kbps 14 CDMA宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落 扩频码 扩频码 信号合并 CDMA扩频技术 窄带信号 f P(f) 宽带信号 P(f) f 噪声 P(f) f 噪声+宽带信号 P(f) f 信号与噪声分离 P(f) f 15 RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能 RAKE接收原理信道估计 接收机 单径接收电路 单径接收电路 单径接收电路 搜索器 计算信号强 度与时延 合 并 合并后 的信号 t t s(t)s(t) 16 分集技术 通过自然界无线传播环境中的独立多径信号来实现，投资低廉 克服小尺度衰落（由移动台附近物体的复杂反射引起），可 以采用双天线接收分集 克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的 阴影区引起），可以选择一个所发信号不在阴影区的基站位 置选择发射分集 发射分集技术还用来提高无线通信中单用户的峰值吞吐率 17 发射分集 n增强技术 n分为STTD,TSTD和FBTD n提高终端接收性能 S1S2 STTD 编码 S1S2 -S2*S1* T2T 0T2T 天线 1 天线2 MS 天线 路径 1 路径 j 数据流 0 18 智能天线 智能天线技术提高系统覆盖范围，降低 发射功率 19 智能天线的优点 高速率用户带来很大的干扰，动态调整的智能天线 阵列的波束跟踪高速率用户，起到空间隔离、消除干 扰的作用；动态调整的智能天线阵列的性能优于固定 的多波束天线 增加系统容量 增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号 接收质量 提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量 减少发射功率，延长移动台电池寿命 20 多用户检测 多用户检测（MUD）称为联合检测和干扰对消，降低了多址干扰，从而提 高系统的容量 当前的CDMA接收机基于RAKE 原理，将其他用户的干扰视为噪声，容量受 干扰的限制 最优接收机是联合检测所有的信号，并将其他用户的干扰从期望的信号中减 去（信号的相干特性是已知的，干扰是确定的） 多用户检测可以消除远近效应问题 最优的多用户检测相当复杂，实际中用次优的多用户和干扰对消接收机 次优的接收分为二类： 线性检测器：采用线性变换去除多址干扰，分为：解相关器、线性最小均方误差检 测器（LMMSE） 干扰对消器：估计多址干扰，然后从接收的信号中减去。分为：并行干扰抵消和串 行干扰抵消 21 无线资源管理综述 无线资源管理，RRM（Radio Resource Management) WCDMA系统是一个自干扰的系统，无线资源管理的 过程就是一个控制自己系统内的干扰的过程 功率是最终的无线资源，最有效地使用无线资源的 唯一手段就是严格控制功率的使用 功率的使用在CDMA系统中是矛盾的 提高针对某用户的发射功率能够改善该用户的服 务质量 另一方面，由于CDMA系统的自干扰性，这种提高 会带来对其他用户干扰的增加，从而导致接受质 量的降低 22 每个用户对于其他用户都 相当于干扰，远近效应严 重影响系统容量 Power f 采用功控技术减少了用 户间的相互干扰，提高 了系统整体容量 远近效应 Power f 23 前向功率控制 小区发射功率 上报功率控制比特 手机发射信号 功率控制命令 反向功率控制 克服远近效应和多径衰落 减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间 功率控制 24 功率控制 NodeB UE 下发TPC 测量接收信号 SIR并比较 内环 设置SIRtar 可以得到BLER稳 定的业务数据 外环 RNC 测量接收数据 BLER并比较 设置BLERtar 10-100Hz 功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE 信号的bit能量相等 1500Hz 每个UE都有一个自己的控制环路 为克服上行方向的“远近效应”，引入功率控制技 术 25 下行功控 NodeB 设置SIRtar 发TPC 测量SIR并比较 测量BLER并比较 外 环 内环 UE物理层 UE层3 10-100Hz 1500Hz 从CDMA本身来讲下行功控不是必须的，IS-95中的下行功控 是可选的。 引入下行功控的好处 提高下行容量 克服小区边缘处其他小区的干扰 克服Reilaigh衰落 26 专用信道的开环功控 内环功控的收敛过程 time power time power 准确计算内环所需要的 初始发射功率，加速其收 敛过程 降低对系统的冲击 27 负载控制 小区呼吸是负载控制 的主要手段 负载控制的主要目的是将某些“热点小区”的负载分担到周 围负载较轻的小区中，提高系统容量的利用率 28 AMR控制 AMR语音的变化范围： 4.75Kbps 12.2Kbps (12.2Kbps兼容GSM语音编码) 通过动态调整AMR语音的速率，保证了在相同 系统容量情况下，尽可能的保证UE的通话质量 29 硬切换 UE move Target BS Source BS time Data UE received/ sent “GAP” of communication 硬切换的特点 先中断源小区的链路，后建立目标小区的链路 通话会产生“缝隙” 非CDMA系统都只能进行硬切换 30 软切换 软切换特点 CDMA系统所特有，只能发生在同频小区间 先建立目标小区的链路，后中断源小区的链路 可以避免通话的“缝隙” 软切换增益可以有效的增加系统的容量 软切换会比硬切换占用更多的系统资源 UE move Target BS Source BS time Data UE received/ sent N o “GAP” of communication 31 更软切换 对于软切换，多条支路的合并，下行进行最大比合并 （RAKE合并），上行进行选择合并 当进行软切换的两个小区属于同一个NodeB时，上行的 合并可以进行最大比合并，此时，成为