G基礎知識WCDMA無線原理與關鍵技術課件
G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)WCDMA無線原理與關鍵技術G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)課程內容u3G概述uWCDMA無線原理uWCDMA關鍵技術G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)3G技術體制nWCDMA由標準化組織3GPP所制定ncdma2000體制是基于IS-95的標準基礎上提出的3G標準，目前其標準化工作由3GPP2來完成nTD-SCDMA標準由中國無線通信標準組織CWTS提出，目前已經(jīng)融合到3GPP關于WCDMA-TDD的相關規(guī)范中G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)三種主流標準的比較WCDMACDMA2000TD-SCDMA接收機結構接收機結構RAKERAKERAKE閉環(huán)功控頻率閉環(huán)功控頻率（Hz）1500800200越區(qū)切換越區(qū)切換軟，硬切換軟，硬切換軟，硬切換軟，硬切換接力切換接力切換解調方式解調方式相干解調相干解調相干解調相干解調相干解調相干解調碼片速率碼片速率（Mcps）3.84N1.22881.28傳輸帶寬傳輸帶寬（MHz）51.251.6幀長幀長10ms20ms10ms(2個個5ms子幀）子幀）同步方式同步方式異步異步/同步同步同步同步同步同步雙工方式雙工方式FDDFDDTDDG基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)課程內容u概述uWCDMA無線原理uWCDMA關鍵技術G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)多址接入FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA頻分多址技術頻分多址技術 業(yè)務信道在不同頻段分配給不同業(yè)務信道在不同頻段分配給不同的用戶。
如的用戶如TACSTACS、AMPSAMPS時分多址技術時分多址技術 業(yè)務信道在不同的時間分配給不業(yè)務信道在不同的時間分配給不同的用戶如同的用戶如GSMGSM、DAMPSDAMPS碼分多址技術碼分多址技術 所有用戶在同一時間、同一頻段所有用戶在同一時間、同一頻段上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務信道上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務信道G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)雙工方式qTDD方式方式可用于任何頻段適合于小區(qū)/微微小區(qū)組網(wǎng)適合于上下行非對稱及對稱業(yè)務qFDD方式方式需要成對頻段適合于大區(qū)制全國性組網(wǎng)適合于上下行對稱業(yè)務；q其他其他TDD(時分雙工；如時分雙工；如TD-SCDMA)D U D D D DDDFDD（頻分雙工；如（頻分雙工；如WCDMA和和CDMA2000）DD D D DDDUG基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)無線傳播特性(多徑效應)G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)距離距離(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無線傳播特性(信號衰落)G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)無線傳播特性q電磁傳播直射、反射、散射和繞射電磁傳播直射、反射、散射和繞射q無線環(huán)境中的信號衰減分成三部分無線環(huán)境中的信號衰減分成三部分n路徑損耗：幅度衰減較大n慢衰落:由障礙物阻擋造成陰影效應，接收信號強度下降，但該場強中值隨地理改變變化緩慢，故稱慢衰落，又稱為陰影衰落。
慢衰落的場強中值服從對數(shù)正態(tài)分布，且與位置/地點相關，衰落的速度取決于移動臺的速度n快衰落:合成波的振幅和相位隨移動臺的運動起伏變化很大，稱為快衰落深衰落點在空間上的分布是近似的相隔半個波長因其場強服從瑞利分布，又稱為瑞利衰落，衰落的振幅、相位、角度隨機q快衰落包絡分布的描述方法快衰落包絡分布的描述方法瑞利分布：非視距傳播萊斯分布：視距傳播G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)抗快衰落措施分集抗快衰落措施分集信號分集n時間分集n符號交織、檢錯、糾錯編碼、RAKE接收機技術n空間分集n采用主、分集天線接收主、分集天線的接收信號不具有同時衰減的特性基站接收機對一定時間范圍內不同時延信號的均衡能力也是一種空間分集的形式n頻率分集nGSM采用跳頻nCDMA采用擴頻技術G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)WCDMA數(shù)據(jù)簡要發(fā)送接收過程G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)偽隨機序列偽隨機序列信源信號信源信號TX解調信號解調信號RX偽隨機序列偽隨機序列擴頻信號擴頻信號擴頻技術q 擴頻通信就是將信號的頻譜展寬后進行傳輸?shù)募夹g。
q 其理論解釋為Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)C:C:信道容量信道容量 W:W:信道帶寬信道帶寬 S/NS/N：信噪比：信噪比G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)擴頻通信示意圖fS（f）f0擴頻前的信號頻譜信號S（f）ff0擴頻后的信號頻譜信號S（f）ff0解擴頻后的信號頻譜信號干擾噪聲fS（f）f0解擴頻前的信號頻譜信號干擾噪聲信號脈沖干擾白噪聲G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)在上圖所示的例子中，將原始數(shù)據(jù)與擴頻碼序列混合后（相乘），恰好在原始數(shù)據(jù)的每個比特周期內插入了8個碼片，傳輸?shù)念l率大為展寬在接收端的解擴就是在比特周期內用與發(fā)端相同的擴頻序列對擴頻后的碼片積分，使得數(shù)據(jù)得到恢復處理增益就是碼片周期與原始數(shù)據(jù)比特周期的比值在比特周期固定的情況下，碼片周期取決于擴頻帶寬，擴頻帶寬越寬，處理增益越大，更有利于數(shù)據(jù)序列恢復由于無線頻譜資源有限，擴頻帶寬的大小是一個綜合平衡的選擇，不可能一味求大在目前制式中WCDMA的擴頻帶寬為5MHZ，CDMA2000擴頻帶寬為1.25MHZ擴頻原理介紹G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)符號速率 SF=3.84McpsWCDMA中，上行信道碼的SF為：4256 下行信道碼的SF為：4512WCDMA系統(tǒng)的擴頻OVSF:OVSF:正交可變擴頻因子正交可變擴頻因子OVSF碼碼擾碼擾碼數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)比特比特擴頻后擴頻后碼片碼片G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)擴頻通信的特點q 抗多徑干擾能力強q 抗突發(fā)脈沖干擾q 保密性高q 低發(fā)射功率q 易于實現(xiàn)大容量多址通信q 占用頻帶寬G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)無糾錯編碼：BER10-1 10-2不能滿足通信需要卷積編碼：BER10-3滿足語音通信需要Turbo 碼：BER 信道的相關時間，RAKE接收利用的多徑信號被認為是發(fā)射機多次發(fā)送過來的信號WCDMA使用的分集技術G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)課程內容u概述uWCDMA無線原理uWCDMA關鍵技術G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)q碼信道之間的非正交產(chǎn)生多址干擾，存在功率攀升現(xiàn)象。
qWCDMA網(wǎng)絡 會議室 碼信道傳輸用方言交談 信道功率說話聲音 保證信道質量聽清對話 信道功率增加談話聲音提高功率攀升大家都提高聲音 超過線性范圍崩潰喊破喉嚨，仍然聽不清 小區(qū)外的干擾房間外的干擾功率攀升G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)克服遠近效應和補償衰落克服遠近效應和補償衰落 減小多址干擾，保證網(wǎng)絡容量減小多址干擾，保證網(wǎng)絡容量 延長電池使用時間延長電池使用時間 下行功率控制下行功率控制小區(qū)發(fā)射功率小區(qū)發(fā)射功率上報功率控制比特上報功率控制比特手機發(fā)射信號手機發(fā)射信號功率控制命令功率控制命令上行功率控制上行功率控制功率控制G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)三種功率控制開環(huán)開環(huán)UE從導頻信道中測量RSCP，估算出路徑損耗，調整發(fā)射功率至接入網(wǎng)絡成功閉環(huán)內環(huán)閉環(huán)內環(huán)測量信噪比和目標信躁比比較，發(fā)送指令調整發(fā)射功率WCDMA閉環(huán)功率控制頻率為1500Hz若測定SIR目標SIR，降低移動臺發(fā)射功率若測定SIR目標SIR，增加移動臺發(fā)射功率閉環(huán)外環(huán)閉環(huán)外環(huán)測量誤幀率（誤塊率），調整目標信噪比 閉環(huán)功率控制涉及到UE、基站（NODE B），和RNC三個網(wǎng)元及Uu、Iub兩個接口。
其中UE和基站這一部分功能成為內環(huán)功率控制，其余部分則成為外環(huán)功率控制 開環(huán)是指閉合的上下行鏈路還沒有建立之前，無法通過收發(fā)信機間的反饋確定最佳發(fā)射功率，開環(huán)功率控制是在傳輸信道及接收機狀況未知的情況下來估計最佳的初始發(fā)射功率的過程G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)UENode BUE開環(huán)功率控制開環(huán)功率控制的目的就是提供：開環(huán)功率控制的目的就是提供：初始發(fā)射功率的粗略估計初始發(fā)射功率的粗略估計 G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)UENode BRNC外環(huán)內環(huán)閉環(huán)功率控制1500Hz測量接收信號SIR并比較10-100Hz設置SIRtar測量接收數(shù)據(jù)BLER并比較TPC設置BLERtar 當UE成功接入系統(tǒng)，進入業(yè)務信道后，上下行鏈路已經(jīng)關閉這時的功率控制是基于不斷地測量反饋來調整、更新上下行鏈路發(fā)射功率的過程，稱為閉還功率控制G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)功率控制效果n下行鏈路功率控制目的節(jié)約基站的功率資源，減少對其他基站的干擾n上行鏈路功率控制目的克服遠近效應，所有的信號到達基站的功率相同功率控制決功率控制決定了定了WCDMAWCDMA系系統(tǒng)的容量統(tǒng)的容量G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)q 由于在多徑信號中含有可以利用的信息（不同的路徑信號中可能含有可以互補的信息），所以，CDMA接收機可以通過合并多徑信號來改善接收信號的信噪比。
q RAKE接收機就是通過多個相關檢測器接收多徑信號中各路信號，并把它們合并在一起RAKE接收機G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)RAKE接收多徑示意圖d1d2tttd3發(fā)射發(fā)射接收接收Raker合并合并噪聲噪聲G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)同步捕捉/跟蹤RAKE 支路1RAKE 支路2RAKE 支路M路徑選擇Z1ZOUTZ2ZM相位控制r(t)12MRAKE接收機工作原理q 在接收端，將M條相互獨立的支路進行合并后，可以得到分集增益合并方式有三種：選擇合并、最大比合并、等增益合并q WCDMA系統(tǒng)采用最大比合并方式，獲得最佳分集增益G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)RAKE 接收技術有效地克服多徑干擾，提高接收性能RAKE接收接收機單徑接收電路單徑接收電路單徑接收電路搜索器計算信號強度與時延合 并合并后的信號tts(t)s(t)G基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)RAKE接收接收發(fā)射codingdecoding直射信號反射信號如果時間差 1 碼片長度（傳播路徑差大約是78米）codingG基礎知識基礎知識(WCDMA無線原理與無線原理與關鍵技術關鍵技術)謝謝大家！謝謝大家！。
