WA(胶片)WCDMA原理WCDMA系统原理概述BV.ppt

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1、WCDMA系统概述系统概述华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程目标课程目标l了解了解CDMA技术的基本原理技术的基本原理l了解了解CDMA技术相比其它多址技术技术相比其它多址技术的优点的优点l了解了解WCDMA系统采用的关键技术系统采用的关键技术学习完本课程，您将能够：学习完本课程，您将能够：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容T第一章第一章 多址技术和双工技术多址技术和双工技术第二章第二章 CDMA基本原理基本原理第三章第三章 WCDMA 关键技术关键技术华为机密，未经

2、许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开u时分双工：TDDu频分双工：FDDu频分多址：FDMAu时分多址：TDMAu码分多址：CDMA多址技术与双工技术多址技术与双工技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开频率时间TDMA时间频率FDMA频率时间码字CDMA传统多址技术传统多址技术码分多址技术码分多址技术（直接扩频方式）（直接扩频方式）多址技术图示多址技术图示华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开多址技术比较多址技术比较 FDMATDMACDMAl容量容量

3、1461020l载干比载干比(C/I)18dB 9dB -8 -6dBl实现难度实现难度 易易 中中 难难华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开码分多址（码分多址（CDMA）的技术特点的技术特点l优点优点抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高CDMA系统的用户容量是软容量，具备一定的话务自适应能力（小区呼吸）保密性强：扩频后的信号近似白噪声l缺点缺点占用带宽较大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、负载控制技术等华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程

4、内容课程内容T第一章第一章 多址技术和双工技术多址技术和双工技术第二章第二章 CDMA基本原理基本原理第三章第三章 WCDMA 关键技术关键技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开CDMA通信模型通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开常用术语常用术语 l比特（比特（Bit），符号），符号(Symbol) ，码片，码片 (Chip)经过信源编码的含

5、有信息的数据称为“比特”经过信道编码和交织后的数据称为“符号”经过最终扩频得到的数据称为“码片”l处理增益处理增益最终扩频速率和比特速率的比在WCDMA系统中，根据提供业务的不同，处理增益是可变的华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开CDMA通信模型通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l 考虑和原有各种系统的语音编码器的兼容，考虑和原有各种系统的

6、语音编码器的兼容，WCDMA系统采用系统采用AMR（Adaptive Multi-Rate)语音编码，属于线性预测编码语音编码，属于线性预测编码速速率率编编号号子子流流1块块大大小小（bit）子子流流2块块大大小小（bit）子子流流3块块大大小小（bit）组组合合块块大大小小（bit）速速率率（kbps）00000No data1390039SID242530954.753495401035.154556301185.95587601346.76618701487.47758401597.95865994020410.298110360244 12.2WCDMA的信源编码的信源编码华为机密，未

7、经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道CDMA通信模型通信模型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l信道编码的作用：增加比特间的相关性，以便在受到干扰的情况信道编码的作用：增加比特间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号下恢复信号l编码类型及编码率编码类型及编码率语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特数据业务：Turbo码（1/3），两个8

8、状态的并行级联卷积码（PCCC）构成，加6个尾比特WCDMA的信道编码的信道编码华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响扰带来的影响交织交织1 2 3 4 5 6 7 8 . . 452 453 454 816.456210.450614.45419.449412.452715.455311.451513.453.B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7A4,B0 A5,B1 A6,B2 A7,B3 B4,C0 B5,C1 B6

9、,C2 B7,C3一次交织：一次交织：二次交织：二次交织：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道CDMA通信模型通信模型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开相关性相关性(a)(b)相关（相关性100 ）不相关（0相关） +1-1+1-1+1-1+1华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开正交函数正交函数l正

10、交函数具有正交函数具有0相关性。如果两个二进制序列的异或相关性。如果两个二进制序列的异或结果具有相同个数的结果具有相同个数的0和和1，那么，这两个序列不相关，那么，这两个序列不相关000001010101101001011111不相关：不相关：相关：相关：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开码字的自相关和互相关码字的自相关和互相关l不同用户采用不同的扩频码字不同用户采用不同的扩频码字x1(t)，x2(t)l互相关函数互相关函数V()=互相关特性决定了多址干扰特性l自相关函数自相关函数R()=其自相关特性决定了多径干扰特性，比较难找！华为机密，

11、未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开OVSF&WalshSF = 1SF = 2SF = 4Cch,1,0 = (1)Cch,2,0 = (1,1)Cch,2,1 = (1,-1)Cch,4,0 =(1,1,1,1)Cch,4,1 = (1,1,-1,-1)Cch,4,2 = (1,-1,1,-1)Cch,4,3 = (1,-1,-1,1)OVSF码（码（ Walsh与与OVSF）的互相关为零，相互完全正交）的互相关为零，相互完全正交华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开扩频与解扩（扩频与解扩（DS-C

12、DMA）扩频解扩码片符号数据扩频码扩频信号=数据码字扩频码数据=扩频信号码字1-11-11-11-11-1华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开扩频与解扩（扩频与解扩（DS-CDMA）期望信号其他用户信号期望的扩频信号扩频码解扩后的数据其他扩频信号积分后的其他信号1-11-11-18-81-1 8 -8解扩后的其他信号相关接收机的基本操作相关接收机的基本操作积分后的数据处理增益华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开信号信号 突发干扰突发干扰白噪声白噪声信号速率的提高，意味着信号带宽的展宽信号速率

13、的提高，意味着信号带宽的展宽fS（f）扩频前的信号频谱扩频前的信号频谱信号信号f0解扩前的信号频谱解扩前的信号频谱信号信号噪声噪声S（f）f0ff0解扩后的信号频谱解扩后的信号频谱信号信号噪声噪声S（f）f扩频后的信号频谱扩频后的信号频谱信号信号f0S（f）f扩频与解扩（扩频与解扩（DS-CDMA）华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开扩频因子与业务速率扩频因子与业务速率l符号速率（业务速率校验码）符号速率（业务速率校验码）信道编码信道编码重复或打孔率重复或打孔率l码片速率符号速率码片速率符号速率扩频因子扩频因子如WCDMA 业务速率384Kb

14、ps，信道编码1/3Turbo码，符号速率960Kbps 扩频因子4，码片速率3.84MHz如cdma2000-1x 业务速率9.6Kbps，信道编码1/3卷积码，符号速率19.2Kbps 扩频因子64，码片速率1.2288MHz华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道CDMA通信模型通信模型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开CDMA的码生成技术的码生成

15、技术l随机序列（贝努利序列）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，lm序列序列由移位寄存器生成，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，单值性华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开m序列的生成序列的生成移位节拍a0a1a2a3反馈值a40100011000102001003010014100115001106011017110108101019010111010111110111112

16、11110131110014110001510001DDDD+a1a0a2a3a4lm序列的缺点：只有一个序列，序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同不同用户用不同“节拍节拍”（相位）（相位）区分，对同步要求很高区分，对同步要求很高华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开Gold序列序列lGold序列序列由m序列的不同相位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： 2n-1个（n为移位寄存器长度） 华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开Gold序列生成序列生成clong,1,nclo

17、ng,2,nMSBLSBlGold序列的随机性好，符合伪随机序列的特性l0和1发生的相对频率各为1/2，连续出现0或1的概率小，用于加扰华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开Gold序列的自相关函数序列的自相关函数l自相关函数近似函数，减轻多径干扰l分段后各段的互相关近似为零，减轻多址干扰l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，进行多址华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加

18、扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道CDMA通信模型通信模型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开WCDMA的调制方式：的调制方式：QPSK3(1,1)2(1,0)1(0,1)0(0,0)Symbol parameter lModulating bits华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容T第一章第一章 多址技术和双工技术多址技术和双工技术第二章第二章 CDMA基本原理基本原理第三章第三章 WCDMA 关键技术关键技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩

19、散文档密级：内部公开文档密级：内部公开第三章第三章 WCDMA 关键技术关键技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开多径环境多径环境时间接收信号强度发射信号华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开衰落衰落发射数据发射数据-40-35-30-25-20-15-10-50dB接收数据接收数据华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开衰落衰落距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落华为机密，未经许可不得

20、扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l空间选择性衰落空间选择性衰落在不同地点（空间）衰落特性不一样一般是由于物体反射形成l时间选择性衰落时间选择性衰落在不同时间衰落特性不一样主要是快速移动用户引起的多普勒频移造成l频率选择性衰落频率选择性衰落在不同频率衰落特性不一样主要由宽带信号的时间色散引起快衰落的类型快衰落的类型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开第三章第三章 WCDMA 关键技术关键技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l空间选择性衰落空间选择性衰落空间

21、分集：分集天线水平距离大于10倍波长极化分集：两接收天线极化方向正交发射分集：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）l时间选择性衰落时间选择性衰落时间分集信道交织l频率选择性衰落频率选择性衰落频率分集跳频、扩频RAKE接收机克服快衰落（和干扰）的手段分集技术克服快衰落（和干扰）的手段分集技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l前向链路容量是当前前向链路容量是当前CDMA蜂窝系统容量的瓶颈，蜂窝系统容量的瓶颈，WCDMA标准在发射分集上的应用上进行了深入的研究，提出了新的标准在发射分集上的应用上进行了深入的研究，提出

22、了新的发射分集方案，提高前向链路容量；发射分集方案，提高前向链路容量；l开环发射分集开环发射分集u基于时空块编码的发射天线分集（STTD）uSCH上的时间切换传输分集（TSTD）l闭环发射分集，闭环发射分集，FBI 域域WCDMA的发射分集的发射分集华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开频率选择性衰落频率选择性衰落窄带系统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华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开Rake接收机接收机QI合 并 相 加

23、I延 迟 估 计相 位旋 转信 道估 计延 迟均 衡IQ第 一 径第 二 径第 三 径基 带 输入 信 号时 间 量 （ 径 位 置 ）的相 关 器带 D L L本 地扩 频 码华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l最大比合并最大比合并在接收端由在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测益系数，同相相加，在送入检测器进行监测l等增益合并等增益合并在接收端由在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照相等的增个分集支路，经过相位调整后，按照相等的增益系数，同

24、相相加，在送入检测器进行监测益系数，同相相加，在送入检测器进行监测l选择性合并选择性合并在在N个分集支路中选择具有最大信噪比的支路作为输出个分集支路中选择具有最大信噪比的支路作为输出分集接收合并技术分集接收合并技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开5 51 10 01 15 5S SN NR R（d dB B) )0 0. .0 00 00 01 10 0. .0 00 01 10 0. .0 01 10 0. .1 11 1B BE ER R1 1径径瑞瑞利利2 2径径瑞瑞利利5 5径径瑞瑞利利无无衰衰落落不同多径分集的接收效果不同多径分

25、集的接收效果华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开第三章第三章 WCDMA 关键技术关键技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开lCDMA自从被提出以来，一直没有得到大规模应用的主要问题就自从被提出以来，一直没有得到大规模应用的主要问题就是无法克服是无法克服“远近效应远近效应”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远近效应华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l由于远近效应，由于远近效应，WCDMA系统必须

26、引入功率控制；引入功率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：控制后，还能带来很多其它的好处：u调整发射功率，保持上下行链路的通信质量u克服阴影衰落和快衰落u降低网络干扰，提高系统质量和容量l分类：分类：u开环功率控制u闭环功率控制n上下行内环功率控制n上下行外环功率控制功控的目的功控的目的华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开内环功控的收敛过程timepowertimepowerl准确计算内环所需要的初准确计算内环所需要的初始发射功率，加速其收敛始发射功率，加速其收敛时间时间l降低对系统负载的冲击降低对系统负载的冲击开环

27、功控对闭环功控的影响开环功控对闭环功控的影响华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开NodeBUERACHBCH: CPICH channel power UL interference level开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计。它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率的过程。UE测量CPICH的接收功率计算上行初始发射功率开环功开环功控控华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开内环功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等NodeBUE下发T

28、PC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz每一个UE都有一个自己的控制环路上行内环功控上行内环功控华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l最终接入网提供给最终接入网提供给NAS的服务中的服务中QoS表征量为表征量为 BLER，而非而非SIR！l根据无线通信的原理，根据无线通信的原理，SIR固定的情况下，固定的情况下，BLER会随着无线环境会随着无线环境的变化而变化的变化而变化SIRBLERBLER不同曲线对应不同的多径环境BLER-SIR华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开N

29、odeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar可以得到BLER稳定的业务数据测量传输信道上的BLER外环RNC测量接收数据BLER并比较设置BLERtar10-100Hz上行外环功控上行外环功控华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开第三章第三章 WCDMA 关键技术关键技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l切换切换u软切换n更软切换u硬切换n同频硬切换n异频硬切换n系统间切换（Between WCDMA and GSM）切换的分类切换的分类华为机密，未经许可不得扩散华为

30、机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开UE moveTarget BSSource BStimeData UE received/ sent硬切换硬切换华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开UE moveTarget BSSource BStimeData UE received/ sent“GAP” of communicationl硬切换的特点硬切换的特点u先中断源小区的链路，后建立目标小区的链路u通话会产生“缝隙”u非CDMA系统都只能进行硬切换硬切换硬切换华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：

31、内部公开文档密级：内部公开l频内硬切换频内硬切换u码树重整l频间硬切换频间硬切换u网络规划的原因，在特定的区域需要u频间负载的平衡l系统间切换系统间切换u2G-3G的平滑演进u3G初期的覆盖范围有限硬切换在硬切换在3G中的应用中的应用华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开UE moveTarget BSSource BStimeData UE received/ sent软切换软切换华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l软切换特点软切换特点uCDMA系统所特有，只能发生在同频小区间u先建立目标

32、小区的链路，后中断源小区的链路u可以避免通话的“缝隙”u软切换增益可以有效的增加系统的容量u软切换会比硬切换占用更多的系统资源UE moveTarget BSSource BStimeData UE received/ sentN o “GAP” of communication软切换软切换华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l对于软切换，多条支路的合并，下行进行最大比合并对于软切换，多条支路的合并，下行进行最大比合并（RAKE合并），上行进行选择合并合并），上行进行选择合并l当进行软切换的两个小区属于同一个当进行软切换的两个小区属于同一个NodeB时，上行时，上行的合并可以进行最大比合并，此时，成为更软切换的合并可以进行最大比合并，此时，成为更软切换l由于最大比合并可以比选择合并获得更大的增益，在由于最大比合并可以比选择合并获得更大的增益，在切换的方案中，更软切换优先切换的方案中，更软切换优先更软切换更软切换华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程总结课程总结l本课程主要是对WCDMA系统进行一个概要的介绍l通过本课程的学习，大家可以对3G有个概括性的认识，为后续的学习做好铺垫华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开