W初级00WCDMA系统原理概述.ppt

WCDMA系统原理概述,ISSUE1.0,Page2,前言,现在在移动通信领域最流行的一个词就是：3G！那么什么是3G？3G究竟能给我们带来什么样的精彩生活？今天我们就一起来认识一下3G！,Page3,课程目标,了解CDMA体制的一些基本知识掌握CDMA技术相比其它多址技术的优点了解WCDMAFDD模式的技术特点,学习完本课程，您将能够：,Page4,内容介绍,第一章CDMA原理概述第二章无线资源管理概述第三章WCDMAFDD的技术特点,Page5,CDMA原理概述,无线传播环境多址技术和双工技术CDMA原理和Rake接收机,Page6,多径环境,Page7,衰落,Page8,频率选择性衰落,窄带系统（GSM）,大衰落,发射信号,接收到的衰落信号,频率,频率,强度,强度,大衰落,发射信号,接收到的衰落信号,频率,频率,强度,强度,宽带系统（CDMA）,Page9,CDMA原理概述,无线传播环境多址技术和双工技术CDMA原理和Rake接收机,Page10,双工技术区分用户的上、下行信息,频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行WCDMA、CDMA2000使用FDD优点：实现简单缺点：在上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行TD-SCDMA使用TDD优点：在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱利用效率高缺点：实现较复杂，需要比较精确的同步，CDMA体制下，需要GPS同步和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难,Page11,多址技术：区分不同用户,Page12,码分多址（CDMA）,多用户同时共享同一频率，频谱利用率大大提高；用户间通过伪随机码识别CDMA系统的用户容量是软容量：当用户数目增加时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高或者可以说：CDMA系统可以通过牺牲部分系统性能来换取更大的容量CDMA系统的缺点：占用带宽较大CDMA系统是自干扰系统系统内用户互相干扰技术实现难度大：功率控制技术、负载控制技术等,Page13,CDMA原理概述,无线传播环境多址技术和双工技术CDMA原理和Rake接收机,Page14,几个为什么,为什么CDMA系统抗干扰性能更强？为什么CDMA系统更加保密？为什么CDMA手机更加环保？,Page15,常用术语,比特（Bit），符号(Symbol)，码片(Chip)经过信源编码的含有信息的数据称为“比特”（bps）经过信道编码和交织后的数据称为“符号”（sps）经过最终扩频得到的数据称为“码片”（cps）WCDMA的扩频速率：3.84Mcps处理增益最终扩频速率和比特速率的比（cps/bps）在WCDMA系统中，根据提供业务的不同，处理增益是可变的,Page16,扩频因子与业务速率,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=960Ksps；CDMA2000-1x，业务速率9.6Kbps，信道编码=1/3卷积码，符号速率=19.2Ksps；码片速率符号速率扩频因子如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；,Page17,CDMA系统基本框图,Page18,WCDMA的信源编码,WCDMA系统采用AMR（AdaptiveMulti-Rate）语音编码编码共有8种，速率从12.2Kbps4.75Kbps多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端根据用户离基站远近，自动调整语音速率根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率，从而容纳更多用户,Page19,信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号12345678910111213141516171819202122232425编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3数据业务：Turbo码（1/3）,Page20,交织,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,12345678.452453454,A4A5A6A7B0B1B2B3B4B5B6B7C0C1C2C3,一次交织：,二次交织：,Page21,需要发送信息的用户：UE1、UE2、UE3UE1使用c1扩频：UE1c1UE2使用c2扩频：UE2c2UE3使用c3扩频：UE3c3c1、c2、c3互相正交发送信息：UE1c1UE2c2UE3c3,扩频原理（理论原理）,Page22,UE1使用c1解扩（UE1c1UE2c2UE3c3）c1UE1（c1c1）UE2（c2c1）UE3（c3c1）UE11UE20UE30UE1同理，UE2使用c2解扩，UE3使用c3解扩，可分别得到各自的信号,解扩原理（理论原理）,Page23,WCDMA系统中的加扰,下行：不同小区（扇区载频）具有不同的下行扰码不同小区配置不同的下行“扰码”，手机通过扰码识别小区以OVSF码区分同一小区内不同用户上行：不同用户用不同的扰码区分同一小区的不同用户配置不同的上行“扰码”以OVSF用来区分该用户的不同业务,Page24,扩频、加扰过程,3.84M,3.84Mcps,3.84Mcps,xxsps,Page25,CDMA的码生成技术,随机序列（贝努利序列）0和1个数各一半1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连续三个为1/8，移位序列和原序列有一半相同，另一半不同m序列用在CDMA/CDMA2000中由移位寄存器生成是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄存器长度）其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为-1，单值性符合贝努利序列性质m序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高,Page26,Gold序列用在WCDMA中,Gold序列由两个优选的m序列异或而成自相关函数有多值，没有m序列好比m序列多得多由于Gold序列具有良好的自相关性质，用于WCDMA系统中区分小区和用户加扰良好的自相关性质决定了其分段序列之间互相关很小，可以用于区分用户、进行多址,Page27,Gold序列特点,优点：不需要GPS同步，系统灵活性、安全性高基站可以工作在异步模式室内覆盖容易实现缺点：码间干扰比m序列大,Page28,扩频/解扩原理频域解释,功率谱,Echip,Eb/No=Ec/Io增益,Page29,CDMA过程中的频谱变化,Page30,Rake接收机,Page31,内容介绍,第一章CDMA原理概述第二章无线资源管理概述第三章WCDMAFDD的技术特点,Page32,无线资源管理（RRM）的目的,RRM的目的：保证CN所请求的QoS增强系统的覆盖提高系统的容量RRM无线资源管理的工作就是结合QoS（QualityofService）目标对功率等资源进行管理,Page33,RRM的内容,贯穿整个RRM过程的主线：保证QoS，节约资源,小区切换信道分配,功率控制负载控制AMR控制,Page34,功率控制远近效应,CDMA自从被提出以来，一直没有得到大规模应用的主要问题就是无法克服上行的“远近效应”,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，一个基站近端的用户可能会阻塞整个小区,采用功控技术（使得所有用户到达基站的功率都相等）减少了用户间的相互干扰，提高了系统整体容量,Page35,功率控制的目的及分类,由于远近效应，WCDMA系统必须引入功率控制；引入功率控制后，还能带来很多其它的好处：调整发射功率，保持上下行链路的通信质量；克服阴影衰落和快衰落；降低网络干扰，提高系统质量和容量。功控分类：开环功率控制闭环功率控制上下行内环功率控制上下行外环功率控制,Page36,开环功率控制基本原理,基本原理假设发射功率与接收功率之间的耦合损耗以及干扰水平相同，利用先行测量接收功率的大小，并由此确定初时发射功率的大小如果初时发射功率未能被基站接收到，则有提升功率的重发机制基本作用：克服阴影和路径损耗主要缺点未考虑到上、下行信道电波功率的不对称性，因而其精确性难以得到保证主要应用上行：应用于PRACH和DPCCH信道下行：应用于DPCCH信道。,Page37,PRACH信道的开环功控,Page38,PRACH信道的开环功率控制,Preamble_Initial_Power=PCPICHDLTXpower-CPICH_RSCP+ULinterference+ConstantValue注：PCPICHDLTXpower、ULinterference和ConstantValue在系统消息中携带下发，CPICH_RSCP由UE测量得到。建网初期，覆盖受限，可以将ConstantValue的值设置偏大（-16dB或-15dB）便于网络侧能够及时接收到UE发出的前导信号；另外，可将powerrampstep参数设置偏大也能够提高网络侧成功捕获前导信号的概率；,上行PRACH第一个前导信号发射功率设定方法,缺省设置：ConstantValue:-20dBPowerRampStep:2dBPreambleRetransMax:20,Page39,上行内环功控,Page40,上行外环功控,可以得到BLER稳定的业务数据,Page41,下行闭环功控,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,下行内环和外环功率控制,1500Hz,10-100Hz,Page42,功控在WCDMA系统中的应用,Page43,功控相关的MML命令,开环功控涉及的MML命令ADDPRACHBASICSETFRC内环功控涉及的MML命令SETFRCADDCELLSETUP外环功率控制涉及的MML命ADDTYPRABOLPCSETOLPC功率平衡涉及的MML命令SETDPB,Page44,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,Page45,AMR控制,AMR语音的变化范围：4.75Kbps12.2Kbps(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,Page46,WCDMA切换分类,软切换：软切换更软切换硬切换：同频硬切换异频硬切换异系统切换,Page47,软切换,time,DataUEreceived/sent,No“GAP”ofcommunication,Page48,硬切换,time,DataUEreceived/sent,time,DataUEreceived/sent,Page49,压缩模式,压缩模式（CompressedMode）：由于一般的UE只有一个射频接收机，也就是同时只能接收一个载频而进行频间切换和系统间切换时必须对目标载频或者目标小区（GSM）进行测量CDMA所特有的码分多址决定了UE没有对目标小区进行测量的时间压缩模式可以有效解决这个问题,Page50,压缩模式的目的,压缩模式的目的：用于异频切换和系统间切换时UE对目标小区的测量和同步,Page51,压缩模式的分类,下行压缩模式：为UE创造出测量和同步所需要的时间SF/2或高层调度两种可选方法上行压缩模式：对某些特定的目标小区测量时，避免UE对于自己下行测量和同步的干扰UE的能力决定是否需要SF/2或高层调度两种可选方法,Page52,直接重试,减少呼损，合理分布用户负载充分利用网络资源充分满足用户动态调整带宽需求,Page53,RNS迁移,核心网,核心网,源RNS,目标RNS,源RNS,目标RNS,Iu,Iu,Iur,RNS无线网络子系统,Page54,信道分配,系统容量,传统信道配置,业务源速率,动态信道配置,3G业务速率变化大，传统信道分配方式利用率低3G采用统计复用的信道分配方式分配的信道带宽总与实际需求接近节约系统资源，提高系统容量,Page55,内容