WCDMA系统关键技术PPT课件.ppt

WCDMA系统关键技术 中兴通讯学院 课程内容 功率控制技术切换技术码资源管理Rake接收技术接纳和负载控制 功率攀升 码信道之间的非正交产生多址干扰 存在功率攀升现象 WCDMA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 3 信号被离基站近的UE的信号 淹没 无法通信 一个UE就能阻塞整个小区 远近效应 4 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 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 功率控制 5 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 6 三种功率控制 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 7 UE NodeB 开环功率控制的目的 提供初始发射功率的粗略估计P CPICH SCH BCH FACH RACH DCH信道初始采用开环功控 开环功率控制 8 UE 外环 内环 1500Hz 测量接收信号SIR并比较 10 100Hz 设置SIRtar 测量接收数据BLER并比较 TPC 设置BLERtar NodeB 闭环功率控制 9 闭环功率控制 内环功率控制 快速闭环功率控制 速度是1500次 秒在基站与移动台之间的物理层进行一个时隙 0 67ms 给出一次功率控制命令外环功率控制业务质量是主要由误块率确定的 是直接的关系 与信噪比是间接的关系 信噪比与误码率 误块率 的关系随环境的变化而变化 是非线性的 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 10 功率控制效果 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弥补多径效应 抵抗干扰提高系统容量上行链路功率控制目的克服远近效应提高系统容量目标是在信号接收端 所有的用户有相同的信号干扰比SIR SignaltoInterferenceRatio 功率控制决定了WCDMA系统的容量 11 课程内容 功率控制技术切换技术码资源管理Rake接收技术接纳和负载控制 切换的概念 当专用模式下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 保持通话的延续性均衡话务改善通话质量和提高系统容量 13 切换技术 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 过多的软切换会占用多路码资源 从而引起系统拥塞包含链路添加 删除以及替换过程 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 14 切换技术 硬切换 软切换 15 切换基本分类 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 16 切换控制中小区的关系 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 信号强度不足以进入激活集或者激活集已满检测集 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 信号强度不足以进入监测集 监测集已满或者漏配邻区关系 添加 邻区合并与小区合并技术 17 切换控制的一般流程 顺序 1 测量控制消息测量消息上报方式 周期上报方式 事件上报方式 邻区列表 测量物理量 RSCP Ec Io GSMRSSI 2 测量 UE 3 测量结果的报告 UE到NodeB RNC 4 根据切换算法进行判决 RNC 5 切换的执行 RNC到NodeB UE 18 切换控制流程 一 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 19 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 软切换 频间硬切换 周期上报 事件触发 测量的结果在UE内过滤事件判决在RNC内进行切换判决在RNC内进行 测量的结果在UE内过滤事件判决在UE内进行切换判决在RNC内进行 切换控制流程 二 20 3 切换算法无论是硬切换 软切换 周期上报还是事件触发 所有的切换算法都是建立在根据测量结果所进行的事件判决基础之上的 3GPP规范中所定义的事件 频内软切换相关事件 1A 1F频间硬切换相关事件 2A 2F系统间切换相关事件 3A 3D 切换控制流程 三 21 切换事件 Event11A 一个导频信道进入报告范围 1B 一个导频信道离开报告范围 1C 一个不在ActiveSet里的主导频信道的导频信号强度超过一个在ActiveSet里主导频信道的导频信号强度 1D 最好小区发生变化 1E 一个主导频信道的导频信号强度超过一个绝对门限值 1F 一个主导频信道的导频信号强度低于一个绝对门限值 Event22A 最好的频率发生变化 指异频小区的信号质量高于激活集内最好小区的质量 2B 当前载频的信号质量低于一个值 而异频信号的质量高于一个值 2C 异频信号的质量高于一个值 2D 当前载频的质量低于一个值 2E 异频信号的质量低于一个值 2F 当前载频的质量高于一个值 22 切换事件 23 切换控制流程 四 4 切换执行通过切换算法 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 24 软切换算法流程 25 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 激活集中的最大小区数目 软切换算法的例子 26 课程内容 功率控制技术切换技术码资源管理Rake接收技术接纳和负载控制 码资源管理 码资源规划的目的 在WCDMA系统中 用到两种码 OVSF码和扰码 由于正交可变扩频因子码OVSF是宝贵的稀有资源 在下行一个小区对应一张码表 为了使得系统既能接入尽量多的用户 提高系统的容量 就必须考虑码资源的合理使用问题 所以对于下行信道化码资源的规化和管理就非常重要 下行方向 由主扰码来区分小区 至于各小区的扰码应该怎么分 应考虑扰码之间的互相关性 最好能保证每个小区与相邻小区的互相关性最小 码资源规划模块在系统中的位置 位于CRNC中 28 OrthogonalCodes正交码的作用 OC1 OC2 OC3 OC4 OC5 OC6 OC7 OC1 OC2 OC3 OC1 OC2 OC1 OC2 OC3 OC4 上行 正交码用于区分从一个用户终端发出的不同信道 下行 正交码用于区分从一个基站发出的不同信道 29 码分配原则 OVSF码是CDMA系统中比较宝贵的资源 下行只有一个码树给很多用户使用 所有用户用一个扰码 码分配的目标是以尽可能低的复杂度支持尽可能多的用户 码分配准则考虑两个因素 1 利用率就是尽量减少因码分配而阻塞掉的低值码的数量 使其达到码资源最少化 比如 一个的单码C4 1承载能力与 C8 1 C8 3 的双码承载能力是相等的 用一个单码C4 1更好 多码传输增加复杂度 尽量避免多码传输 2 复杂度紧挨原则 在码的分配与管理时 尽量紧挨 以免利用率不高 30 信道化码的特点 1 分配码的前提 要保证其到树根路径上和其子树上没有其它码被分配 2 分配码的结果 会阻塞掉其子树上的所有低速扩频码和其到根路径上的高速扩频码 31 三个结果中任取一个 码分配示例 32 PN码的作用 上行 PN码用作区分不同的用户终端下行 PN码用作区分不同的基站 小区 33 下行PN码的规划 34 规划举例 浙江金华 1 全省各地市分公司 各厂家设备扰码使用原则统一 2 每个基站按照3个扇区规划 同一基站小区的扰码间隔为1 例如基站1的A B C扇区分别用扰码1 2 3 基站2的3个扇区分别用4 5 6 3 双载频或多载频站点只规划主载频 第一载频 扰码 第二或第三载频与第一载频使用同扰码 4 扰码预留预留2组 主扰码组0 1 共16个扰码 供高站规划或实际中发现扰码冲突时使用 5 室外基站扰码分配52组 主扰码组2 54 共416个扰码 用于室外基站规划 城区以外的隧道分布系统 也使用室外基站扰码 6 室内分布扰码分配4组 主扰码组55 58 共32个扰码用于室内分布系统和城区隧道分布系统 如实际使用中密集城区室内分布扰码不足 为边界分配的6组在市区可用于室内分布系统 7 边界扰码分配6组 主扰码组59 64 共48个扰码用于边界扰码规划 分为A B两组 每组24个扰码 如实际使用中边界扰码不足 可将4组室内分布扰码分两组 主扰码组56 56 主扰码组57 58 分别充实到A B两组中 省内边界各地市A B组使用分配由省公司统一确定 避免干扰 省级边界由省公司与相邻省份协商确定 35 课程内容 功率控制技术切换技术码资源管理Rake接收技术接纳和负载控制 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 37 RAKE接收 多径示意图 d1 d2 t t t d3 发射 接收 Raker合并 噪声 38 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 RAKE接收机工作原理 39 RAKE接收机工作原理 1 选择性合并接收信号送入选择逻辑 选择逻辑从所有接收信号中选择具有最高基带信噪比的基带信号作为输出 2 最大比合并这种方法是对M路信号进行加权 再进行同相合并 3 等增益合并这种方法也是把各支路信号进行同相后再相加 只不过加权时各路的加权因子相同 40 RAKE接收技术有效地克服多径干扰 提高接收性能 RAKE接收 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 41 RAKE接收 A 接收 A A 发射 coding A 直射信号 反射信号 如果时间差 1码片长度 A A A A A decoding 直射信号 反射信号 发射 接收r 如果时间差 1码片长度 coding decoding 42 课程内容 功率控制技术切换技术码资源管理Rake接收技术接纳和负载控制 接纳控制 在用户发起呼叫时 RRM根据系统资源的可用情况决定接纳还是拒绝用户 当系统剩余的资源足够用户使用时 接纳呼叫的用户 并分配相应的资源 如扰码 信道码等 给呼叫用户 44 接纳控制过程 当用户发起接入呼叫申请资源时 RNC进行呼叫接纳控制 45 负载控制 系统不断在实时测量系统小区的负荷 当负荷平均值在一个设定的时间内超越某一个门限值时就有必要进行负荷控制 负荷控制的核心思想是保证系统在稳定运行的前提下 最大限度地接入尽可能多的业务 以达到高效运行的目的 46 负荷控制 负荷控制就是在系统负荷过高时通过各种方法降低系统的负荷 使系统负荷限制在一定的范围内 以保证系统稳定运行 移动终端速度和位置的变化造成无线传输环境的恶化 发射功率的上升 使系统负荷增大 负荷控制的目的 47 开始 判断负荷情况 1 允许切入 接入 2 允许增加功率 3 提高速率 4 其它 负荷偏低 负荷 偏高 负荷 正常 1 允许切入 接入 2 允许增加功率 1 停止切入 接入 2 停止增加功率 3 速率降低 4 切换 切出 5 执行掉话 负载控制流程 48 上行链路的负荷控制 触发条件 实时测量的上行链路总的接收功率 RTWP 超过了门限值 由于高优先级业务在接纳控制模块所触发降低负荷的措施 上行链路快速负荷控制 减小上行链路快速功率控制的Eb N0的目标值 减小非实时分组业务数据的吞吐量 切换到另一个载频 切换到GSM系统 减小实时业务的比特率 例如ARM语音编码 在受控条件下掉话 增加负荷的措施 主动增加PS域业务的负荷和