WCDMA基础知识课件

1、 2007 ZTE CorporationWCDMA系统原理系统原理WCDMA技术原理系列胶片lWCDMA无线网络原理无线网络原理无线通讯基本原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术相关无线技术lWCDMA关键技术关键技术lWCDMA 物理信道物理信道lHSDPA介绍介绍lHSUPA介绍介绍3n无线传播特性无线传播特性n多址方式多址方式n扩频技术扩频技术n信道编码信道编码n交织技术交织技术n分集技术分集技术无线通讯基本原理无线通讯基本原理4无线传播特性无线传播特性n电磁传播：直射、反射、散射和绕射n无线环境中的信号衰减分成三部分u路径损耗：电磁波在宏观大范围（即公里级）空间传播所产生的损耗，

2、它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。u慢衰落：在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗u快衰落：电磁波信号在数个或者数十个波长范围发生快速衰落n快衰落包络分布的描述方法u瑞利分布：非视距传播u莱斯分布：视距传播5无线传播特性无线传播特性发送信号接收信号0dB发送信号-25dB接收信号0 + 发送信号接收信号0 2 3 + 发送信号接收信号2+2 3+6多径效应多径效应7n无线传播特性无线传播特性n多址方式多址方式n扩频技术扩频技术n信道编码信道编码n交织技术交织技术n分集技术分集技术无线通讯基本原理无线通讯基本原理8多址接入技术多址接入技术Frequen

3、cyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA频分多址技术频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同的用户。业务信道在不同频段分配给不同的用户。如如TACS、AMPS时分多址技术时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不同的用业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如户。如GSM、DAMPS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。如据不同的编码获得业务信道。如CDMA9n无线传播特性无线传播特性n多址方式多址方式n扩频技术扩频技术n信道编码信道编

4、码n交织技术交织技术n分集技术分集技术无线通讯基本原理无线通讯基本原理10扩频通信原理扩频通信原理n扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术n其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal11扩频通信原理示意图扩频通信原理示意图fS（f）f0扩频前的信号频谱信号S（f）ff0扩频后的信号频谱信号S（f）ff0解扩频后的信号频谱信号干扰噪声fS（f）f0解扩频前的信号频谱信号

5、干扰噪声信号脉冲干扰白噪声12扩频通信的特点扩频通信的特点n抗多径干扰能力强n抗突发脉冲干扰n保密性高n低发射功率n易于实现大容量多址通信n占用频带宽n实现复杂13n无线传播特性无线传播特性n多址方式多址方式n扩频技术扩频技术n信道编码信道编码n交织技术交织技术n分集技术分集技术无线通讯基本原理无线通讯基本原理14信道编码的目的信道编码的目的n编码目的：u在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。无纠错编码：无纠错编码： BER10-1 10-2不能满足通信需要卷积编码：卷积编码： BER10-3满足语音通信需要Turbo 码：码： BE

6、R 信道的相关时间，RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号lWCDMA无线网络原理无线网络原理lWCDMA关键技术关键技术功率控制功率控制切换切换RAKE接收接收lWCDMA 物理信道物理信道lHSDPA介绍介绍lHSUPA介绍介绍40功率控制功率控制nCDMA通信技术并不是一种崭新的技术n功率控制是CDMA通信技术的关键n实现CDMA通信的规模商用，必须解决好功率控制41远近效应远近效应PowerfPowerf42多址干扰多址干扰nWCDMA是一个自干扰系统u来源: 共享频谱；没有理想自相关和互相关特性的扩频码u现象: 功率攀升频率时间码字码分多址自干扰示意图相关输出时间

7、同步43功率控制的目的功率控制的目的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 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44功率控制的种类功率控制的种类开环开环从信道中测量干扰条件，并调整发射功率闭环内环闭环内环测量信噪比和目标信噪比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功率CDMA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 UE) serving cell E-HICH (ACK/NACKs) E-RGCH (relative grants) (ChCode, signature - UE

8、) MRC MRC 1 TNL bearer per MAC-d flow Iur/Iub FP 服务RLS非服务RLSE-DCH激活集E-DCH服务小区软切换状态下的软切换状态下的HSUPA工作原理图工作原理图对于非软切换状态，只有一个小区负责E-DCH调度，就是E-DCH服务小区。101基本概念基本概念Serving E-DCH cell：E-DCH服务小区服务小区n UE接收绝对授权（Absolute Grants）的小区。UE只有一个只有一个E-DCH服务小区服务小区。Serving E-DCH RLS or Serving RLS：E-DCH服务服务RLSn 包含E-DCH服务小区的

9、一个小区集合，UE只有一个服务只有一个服务RLS，在服务，在服务RLS下，下，UE可以接收合并一个相对授权可以接收合并一个相对授权。Non-serving E-DCH RLS or Non-serving RLS：非服务：非服务E-DCH RLSn 不包含E-DCH服务小区的一个小区集合，UE可以没有、有一个或多个非服务可以没有、有一个或多个非服务RLS，在非服务在非服务RLS下，下，UE只可以接收一个相对授权只可以接收一个相对授权。E-DCH active set：E-DCH激活集激活集n 与UE之间有E-DCH承载的小区集合。102HARQ 快速混合快速混合ARQ技术技术n HARQ是一种

10、纠错技术，而混合（Hybrid）即是对前向纠错码（FEC）和重传（ARQ）的综合。n HARQ功能分别位于Node B和UE的MAC-e实体中n HSUPA的快速的快速HARQ的基本原理是在的基本原理是在NodeB增加增加HARQ功能实体，如果没有正确接功能实体，如果没有正确接收，收，Node B将请求将请求UE重传上行分组数据。重传上行分组数据。n 在上行方向，HARQ采用N信道停止和等待HARQ协议（NSAW）。n 在HSUPA中，HARQ进程数与TTI有固定的对应关系：10msTTI对应4个HARQ进程，2msTTI对应8个HARQ进程。HARQ的主要作用是减小传输时延，提高 UE和系统

11、的吞吐率103HARQ的重传合并方式的重传合并方式n CC方式重传的信息和第一次发送的内容完全一样，这样UE在解码前，先把重传的信息进行最大比合并后，再进行解码，提高解码增益。n IR方式的重传支持两种类型：l一种是重传时发送和前次发送完全不一样的冗余信息，该信息只有和第一次发送的信息合并后才可以解码；l另外一种是重传时发送和前次完全不一样的冗余信息，但该信息是可以自解码的。在每次HARQ重传时，通过给定增量冗余方式，提高译码前向纠错的能力。 上行HARQ的前向纠错，可以分为CC（Chase Combining）以及IR（Incremental Redundancy）两种方式。 Node B可

12、以使用不同方法来合并单个分组的多个重传，从而降低各个传输要求的接收Ec/No。 通过HARQ，HSUPA可有效的提高数据传输速率和减小传输时延。104HSUPA HARQ重传与重传与R99 RLC级重传比较级重传比较n 通过快速HARQ，首次传输的目标BLER 可能明显的高一些，这是因为与RLC级重传相比，重传接收出错的分组的延迟有明显的下降。n 更高的BLER target可以降低传输一定速率的数据时要求的UE传输功率。因此对相同的小区负荷，快速HARQ可以提高小区容量。n 在数据速率固定时，降低每个比特的能量还有助于改善覆盖距离。105快速分组调度技术快速分组调度技术n 在R99/R4/R

13、5中，分组调度功能位于RNC中。 n 在HSUPA中，调度功能位于Node B中，且调度周期可能会较短（2ms），可以实现最新的调度决策，从而更好地利用提供的上行空中接口容量。nRNC控制的分组调度会引入一定的延时，不能快速地反映当前时变信道的状况，因此不能进行快速的链路自适应和快速分组调度。n在HSUPA系统中，Node B的分组调度实体可以直接使用物理层实时测量的信息、内部的统计信息以及UE报告的信息进行调度，这样可以及时利用不同用户的信道状况和衰落特性，减少系统的传输延时。106快速上行分组调度快速上行分组调度n 作为服务Node B为服务E-DCH小区下的UEs分配上行资源。 n 作为

14、非服务Node B检测其他小区的干扰，并向UEs发送相对授权信息。n 在缺乏处理资源时向SRNC报告。无线分组调度是区分上下行的，但资源控制复杂度不同n 下行方向： Node B容易了解各个业务流占用缓存的情况，且下行总功率资源是集中控制的，Node B可以精确分配和回收功率资源，从而有效控制系统负荷、保证各种业务的QoS。n 上行方向：上行业务流信息需要通过无线信道报告给Node B，这样就存在延时和不确定性。上行方向，每个UE都有自己的功率资源，由于无线信道的时变特性和码资源的限制等因素，导致对上行系统资源即上行链路总功率的精确控制更为复杂，增加了上行分组调度的复杂性。Node B调度器的

15、功能：1072ms TTIE-DCH 类别类别最大最大E-DCH信道数信道数最小最小扩频因子扩频因子TTI类型类型最大传输块大小最大传输块大小(10ms TTI)最大传输块大小最大传输块大小(2ms TTI)Category 11SF410 ms TTI only7110-Category 2 2SF410 ms and2 ms TTI144842798Category 32SF410 ms TTI only14484-Category 42SF210 ms and2 ms TTI200005772Category 52SF210 ms TTI only20000-Category 64SF2