G基础知识(WCDMA无线原理与关键技术).ppt

WCDMA无线原理与关键技术 课程内容 u3G概述 uWCDMA无线原理 uWCDMA关键技术 3G技术体制 nWCDMA由标准化组织3GPP所制定 ncdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，目 前其标准化工作由3GPP2来完成 nTD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出，目前已 经融合到3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中 三种主流标准的比较 WCDMACDMA2000TD-SCDMA 接收机结构RAKERAKERAKE 闭环功控频率 （Hz） 1500800200 越区切换软，硬切换软，硬切换接力切换 解调方式相干解调相干解调相干解调 码片速率（ Mcps） 3.84N1.22881.28 传输带宽（ MHz） 51.251.6 帧长10ms20ms10ms(2个5ms子帧） 同步方式异步/同步同步同步 双工方式FDDFDDTDD 课程内容 u概述 uWCDMA无线原理 uWCDMA关键技术 多址接入 Frequency Time Power Frequency Time Power Frequency Time Power FDMA TDMA CDMA 频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同 的用户。如TACS、AMPS。 时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不 同的用户。如GSM、DAMPS。 码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段 上、根据不同的编码获得业务信道。 双工方式 qTDD方式 可用于任何频段 适合于小区/微微小区组网 适合于上下行非对称及对称业务 qFDD方式 需要成对频段 适合于大区制全国性组网 适合于上下行对称业务； q其他 TDD(时分双工；如TD-SCDMA) D U D D D DDD FDD（频分双工；如WCDMA和 CDMA2000） DD D D DDD U 接收信号接收信号 时间时间 强强 度度 0 0 发射信号发射信号 无线传播特性(多径效应) 距离(m) 接收功率(dBm) 102030 -20 -40 -60 慢衰落 快衰落 无线传播特性(信号衰落) 无线传播特性 q电磁传播直射、反射、散射和绕射 q无线环境中的信号衰减分成三部分 n路径损耗：幅度衰减较大 n慢衰落:由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理 改变变化缓慢，故称慢衰落，又称为阴影衰落。慢衰落的场强中值服从对数正态 分布，且与位置/地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度 n快衰落:合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大 ，称为快衰落。深衰 落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长。因其场强服从瑞利分布，又称为瑞 利衰落，衰落的振幅、相位、角度随机。 q快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 抗快衰落措施分集 信号分集 n时间分集 n符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收机技术 n空间分集 n采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰 减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能 力也是一种空间分集的形式。 n频率分集 nGSM采用跳频 nCDMA采用扩频技术 WCDMA数据简要发送接收过程 手机数据手机数据编码交织编码交织扩频扩频调制调制 射频发送射频发送 射频接收射频接收解调解调解扩解扩 解码解交织解码解交织手机数据手机数据 无线信道无线信道 伪随机序列 信源信号 TX 解调信号 RX 伪随机序列 扩频信号 扩频技术 q 扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。 q 其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N) C:信道容量 W:信道带宽 S/N：信噪比 扩频通信示意图 f S（f） f0 扩频前的信号频谱 信号 S（f） f f0 扩频后的信号频谱 信号 S（f） f f0 解扩频后的信号频谱 信号 干扰噪声 f S（f） f0 解扩频前的信号频谱 信号 干扰噪声 信号 脉冲干扰白噪声 在上图所示的例子中，将原始数据与扩频码序列混合后（相乘），恰 好在原始数据的每个比特周期内插入了8个码片，传输的频率大为展宽。 在接收端的解扩就是在比特周期内用与发端相同的扩频序列对扩频后的码 片积分，使得数据得到恢复。处理增益就是码片周期与原始数据比特周期 的比值。在比特周期固定的情况下，码片周期取决于扩频带宽，扩频带宽 越宽，处理增益越大，更有利于数据序列恢复。由于无线频谱资源有限， 扩频带宽的大小是一个综合平衡的选择，不可能一味求大。在目前制式中 WCDMA的扩频带宽为5MHZ，CDMA2000扩频带宽为1.25MHZ。 扩频原理介绍 符号速率 SF = 3.84Mcps WCDMA中，上行信道码的SF为：4256 下行信道码的SF为：4512 WCDMA系统的扩频 OVSF:正交可变扩频因子 OVSF码扰码 数据 比特 扩频后 码片 扩频通信的特点 q 抗多径干扰能力强 q 抗突发脉冲干扰 q 保密性高 q 低发射功率 q 易于实现大容量多址通信 q 占用频带宽 无纠错编码： BER 信道的相关时 间，RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号 WCDMA使用的分集技术 课程内容 u概述 uWCDMA无线原理 uWCDMA关键技术 q码信道之间的非正交产生多址干扰，存在功率攀升现象。 qWCDMA网络 会议室 码信道传输用方言交谈 信道功率说话声音 保证信道质量听清对话 信道功率增加谈话声音提高 功率攀升大家都提高声音 超过线性范围崩溃喊破喉咙，仍然听不清 小区外的干扰房间外的干扰 功率攀升 克服远近效应和补偿衰落 减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间 下行功率控制 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 上行功率控制 功率控制 三种功率控制 开环 UE从导频信道中测量RSCP，估算出路径损耗