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WCDMA无线技术介绍 目录 WCDMA无线原理WCDMA无线关键技术HSDPA技术介绍 WCDMA无线原理 3G概述 第三代移动通信系统的目标 更高和灵活的传输速率 丰富多彩的业务服务 高品质的话音质量 更大的容量 更低的代价 抗多径干扰能力强 抗突发脉冲干扰更低的发射功率 全球漫游 全球统一频段 统一标准高频谱效率高服务质量 高保密性能易于第二代系统的过渡 演进 WCDMA无线原理 3G标准 WiMAX 2007 WCDMA无线原理 版本演进 WCDMA无线原理 系统基本结构 WCDMA无线原理 组网 WCDMA无线原理 技术参数 WCDMA 信道带宽 5MHz码片速率 3 84Mcps扩频方式 DS CDMA双工方式 FDD调制方式 QPSK BPSK功率控制 开环结合快速闭环 1 5KHz 基站同步 同步 异步 WCDMA无线原理 码分多址技术 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 各用户使用不同的正交化码序列实现 WCDMA无线原理 码分多址技术 用户通过编码来区分自干扰系统CDMA系统是一个受限于干扰的系统 GSM是一个受限于频率的系统 不同UE使用相同的频率进行通信 WCDMA无线原理 码分多址技术 GSM GPRS 3G WCDMA WCDMA无线原理 国内3G频谱划分 WCDMA无线原理 国内3G频谱划分 主要工作频段 频分双工 FDD 方式 1920 1980MHz 2110 2170MHz时分双工 TDD 方式 1880 1920MHz 2010 2025MHz补充工作频段 频分双工 FDD 方式 1755 1785MHz 1850 1880MHz时分双工 TDD 方式 2300 2400MHz卫星移动通信系统工作频段 1980 2010MHz 2170 2200MHz目前已规划给公众移动通信系统的825 835MHz 870 880MHz 885 915MHz 930 960MHz和1710 1755MHz 1805 1850MHz频段同时规划为第三代公众移动通信系统FDD方式的扩展频段 上 下行频率使用方式不变 WCDMA无线原理 编码与交织 WCDMA无线原理 编码与交织 信道编码信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息 从而获得纠错能力目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码 1 2 1 3 使用编码增加了无效负荷和传输时间适合纠正非连续的少量错误 WCDMA无线原理 编码与交织 编码的一个例子 WCDMA无线原理 编码与交织 交织 打乱原来的数据排列规则 按照一定顺序重新排列 作用 减小信道快衰落带来的影响 优点 交织技术是改变数据流的传输顺序 将突发的错误随机化 提高纠错编码的有效性 缺点 由于改变了数据流的传输顺序 必须要等整个数据块接收后才能纠错 加大了处理延时 因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择在特殊情况下 若干个随机独立差错有可能交织为突发差错 WCDMA无线原理 编码与交织 交织的一个例子 WCDMA无线原理 扩频 WCDMA无线原理 扩频 扩频通信的理论基础Shanon公式C B log 1 S N C 信道容量 单位b sB 信号频带宽度 单位HzS 信号平均功率 单位WN 噪声平均功率 单位W结论 在信道容量C不变的情况下 信号频带宽度B与信噪比S N完全可以互相交换 即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量 WCDMA无线原理 扩频 扩频码速率 3 84Mcps 扩频码 Walsh码 WCDMA无线原理 扩频码 WCDMA系统扩频码 信道化码 WCDMA扩频码是由Walsh函数生成 叫做OVSF码 正交可变扩频因子码 OVSF码互相关为零 相互完全正交 WCDMA无线原理 扩频码 OVSF码树 WCDMA无线原理 扩频码 扩频码的正交性 WCDMA无线原理 扩频示意 WCDMA无线原理 扩频解扩举例 WCDMA无线原理 扩频 符号速率 SF 3 84McpsWCDMA中 上行信道码的SF为 4 256下行信道码的SF为 4 512OVSF 正交可变扩频因子 WCDMA无线原理 品质因素Eb No WCDMA无线原理 Eb N0与PG关系 WCDMA无线原理 扩频 处理增益PG Wc RWc是码片速率R是信息速率用dB表示为PG 10log10 Wc R 接收端进行相关解扩即可恢复原始信号扩展倍数越多 处理增益越高 抗干扰能力越强 WCDMA无线原理 扩频 扩频通信的特点抗干扰能力强保密性高低发射功率易于实现大容量多址通信占用频带宽 目录 WCDMA无线原理WCDMA无线关键技术HSDPA技术介绍 WCDMA无线关键技术 功率控制 能听见么 WCDMA无线关键技术 功率控制 远近效应 WCDMA无线关键技术 功率控制 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 WCDMA无线关键技术 功率控制 开环从信道中测量干扰条件 并调整发射功率闭环 内环测量信噪比和目标信躁比比较 发送指令调整发射功率WCDMA闭环功率控制频率为1500Hz若测定SIR 目标SIR 降低移动台发射功率若测定SIR 目标SIR 增加移动台发射功率闭环 外环测量误帧率 误块率 调整目标信噪比 WCDMA无线关键技术 功率控制 开环功率控制的目的 提供初始发射功率的粗略估计 WCDMA无线关键技术 功率控制 闭环功率控制 WCDMA无线关键技术 功率控制 外环功率控制是慢变化的粗调节 RNC到NodeB 内环功率控制是快变化的细调节 NodeB到UE WCDMA无线关键技术 功率控制 下行链路功率控制目的节约基站的功率资源 减少对其他基站的干扰上行链路功率控制目的克服远近效应 功率控制决定了WCDMA系统的容量 WCDMA无线关键技术 切换技术 当移动台慢慢走出原先的服务小区 将要进入另一个服务小区时 原基站与移动台之间的链路将由新基站与移动台之间的链路来取代 这就是切换的含义 目的 为了保持终端在移动过程中跨越不同无线覆盖区域时 业务的连续性 WCDMA无线关键技术 软切换 软切换 软切换则在载波频率相同的基站覆盖小区之间的信道切换当UE开始与一个新的小区建立联系时并不中断与原小区的联系 在软切换状态下 UE与多于一个小区建立无线链路 切换过程中 移动用户可能同时与两个基站进行通信 从一个基站到另一个基站的切换过程中 没有通信中断的现象 真正实现了无缝切换 CDMA系统独有的切换功能 可有效地提高切换的可靠性 WCDMA无线关键技术 硬切换 硬切换 硬切换是当呼叫从一个小区交换到另一个小区或者从一个载波交换到另一个载波时发生 它是一个时刻只有一个业务信道可用时发生的切换 硬切换采取的是连接之前先断开的方式 在与新的业务信道建立连接之前先断开与旧的业务信道的连接 切换过程中 移动用户仅与新旧基站其中一个连通 从一个基站切换到另一个基站过程中 通信链路有短暂的中断时间 可能掉话 WCDMA无线关键技术 切换分类 软切换 同一NodeB下的小区软切换 更软切换 不同NodeB间的小区软切换 不同RNC间的小区软切换 涉及Iur口 硬切换 不同载频间的硬切换 同一载频下的硬切换 强制性硬切换 系统间硬切换 如与GSM之间 不同模式间硬切换 如FDD与TDD之间 WCDMA无线关键技术 软切小区关系 激活集 activeset 指与某个移动台建立连接的小区的集合 用户信息从这些小区发送 监测集 monitorset 不在激活集中 但是根据UTRAN分配的相邻节点列表而被监测的小区 属于监测集 检测集 detectedset UE能够检测到的 既不在激活集中 也不在监测集中的小区 切换控制的一般流程 1 测量 UE 2 根据切换算法进行判决 RNC 3 切换的执行 RNC到NodeB UE 切换控制的一般流程 1 测量由RNC决定UE测量并上报哪些物理量 切换需要UE测量的参数主要是P CPICH的Ec N0或RSCP ReceivedSignalCodePower 一般我们用Ec N0 因为Ec N0同时体现了所接收信号的强度和干扰水平 Ec N0和RSCP之间的关系如下 Ec N0 RSCP RSSI其中 RSSI ReceivedSignalStrengthIndicator 是在相关信道带宽内的宽带功率 切换控制的一般流程 2 测量结果的上报周期上报的切换算法 使用测量结果事件触发的切换算法 使用事件判决的结果 切换控制的一般流程 3 切换执行通过一定的切换算法 在测量结果基础上做出切换判决后 就转入切换执行阶段 与软切换相关的三个切换操作是 1 无线链路增加 2 无线链路删除 3 无线链路替换 即同时进行无线链路的增加和删除 软切换案例 算法需要下列参数 AS Th 宏分集门槛 报告范围 AS Th Hyst 上面门槛的滞后参数AS Rep Hyst替代滞后参数 T 触发定时AS Max Size 2激活集中的最大小区数目 WCDMA无线关键技术 RAKE接收机 由于在多径信号中含有可以利用的信息 所以 CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比 RAKE接收机就是通过多个相关检测器接收多径信号中各路信号 并把它们合并在一起 WCDMA无线关键技术 RAKE接收机 多径示意图 多径信号中含有一些有用的信息 WCDMA无线关键技术 RAKE接收机 在接收端 将M条相互独立的支路进行合并后 可以得到分集增益 合并方式有三种 选择合并 最大比合并 等增益合并 WCDMA系统采用最大比合并方式 获得最佳分集增益 WCDMA无线关键技术 RAKE接收机 目录 WCDMA无线原理WCDMA无线关键技术HSDPA技术介绍 HSDPA技术 业务需求 在WCDMA体系中引入HSDPA技术 HSDPA技术 技术特点 HSDPA HighSpeedDownlinkPacketAccess为满足高速下行数据业务R5版本中加入的一种新的网络技术通过引入短的传输时间间隔 TTI 2ms 自适应调制和编码 AMC 多码发射和快速物理层 L1 混合自动重传 HARQ 和新的MAC hs实体 把下行数据业务速率提高到最大14 4Mbps以上 是WCDMA网络建设提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术 HSDPA技术 技术优势 HSDPA技术 基本原理 HSDPA技术 基本原理 当UE接入到HSDPA无线网络后需要传输下行数据时 UE周期地向NodeB上报信道质量指示 CQI 以指示在当前无线环境下UE可支持的数据速率 采用的编码和调制策略以及多码数目 NodeB接收到UE上报的数据后 根据UE需要传输的数据QoS特性和UE所处的无线环境 选择合适的调制方式 QPSK或16QAM 和时隙在新增加的HSDPA专用的HS PDSCH信道上传输用户的下行数据 UE接收到NodeB的下行数据包后 对每个分组数据包在上行的HSDPA专用的HS DPCCH上发送确认信息 ACK NACK 以使NodeB了解到UE是否正确接收到了下行数据包 HSDPA技术 三大关键技术 AMCHARQ快速调度 HSDPA技术 AMC 自适应技术 其核心思想就是网络侧 NodeB 根据当前UE上报的无线信道质量状况 CQI报告 和网络资源的使用情况来选择最佳的下行链路调制和编码方式 以确定发送数据的速率 从而尽可能地增大终端用户的数据吞吐量 降低传输迟延 数据速率的调整是通过改变调制策略 有效的编码速率以及HS PDSCH码的数目来实现的 HSDPA技术 AMC 调制方式自适应信道条件好 16QAM 信道条件差 QPSK编码方式自适应信道条件好 3 4编码 信道条件差 1 3编码码道数目调整信道条件好 多码道 信道条件差 少码道 HSDPA技术 AMC HSDPA编码 调制方式与吞吐量关系 HSDPA通过AMC技术和多码技术 可以使一个用户的业务速率最高达到10 8Mbps 16QAM3 4编码 HSDPA技术 HARQ Hybrid相结合的AutomaticRepeatreQuest HARQ 是一种前向纠错FEC和重传技术 它可以根据链路的状况快速地调整信道的传输速率并实现FEC与重