WCDMA基础知识培训ppt课件

1、WCDMAWCDMA根底知识培训根底知识培训 WCDMA根本原理 WCDMA室内设计经过本课程的学习,希望大家可以掌握: WCDMAWCDMA系统概念系统概念 UMTSUniversal Mobile Telecommunication Systems 通用挪动通讯系统 是采用WCDMA空中接口的第三代挪动通讯系统 通常把UMTS系统称为WCDMA通讯系统 全球挪动通讯系统的技术演进全球挪动通讯系统的技术演进cdmaOneIS-95ACdma2000 1Xcdma20001x EV-DOcdma20001x EV-DVcdmaOneIS-95BTDMAIS-41 CORE NETWORKGSM

2、GPRSEDGEW-CDMATD-SCDMAGSM MAP CORE NETWORK2G3G2.5G 3G3G的中心技术的中心技术CDMACDMA3G体制体制中心网络：基于MAP和GPRS无线传输技术： WCDMAFDD/TDD TD-SCDMA中心网络：基于MAP无线传输技术：TD-SCDMA cdma2000中心网络：基于ANSI 41和MIP无线传输技术：cdma2000 三种主流规范的对比三种主流规范的对比 三种主流规范的对比三种主流规范的对比cdma2000PN1PN5PN3PN4PN6PN7PN2WCDMASC1SC5SC3SC4SC6SC7SC2同步小区同步小区以同一以同一PNP

3、N序列的不同序列的不同 时移来区分小区时移来区分小区系统实现简单，易于系统实现简单，易于 实现切换及小区搜索实现切换及小区搜索整个系统的运转依赖整个系统的运转依赖 于于GPSGPS异步小区异步小区以不同的扰码来区以不同的扰码来区 分小区分小区防止了对防止了对GPSGPS的依赖的依赖小区搜索小区搜索( (利用利用SCH)SCH) 及切换等过程的复及切换等过程的复 杂性添加杂性添加TD-SCDMASC1SC5SC3SC4SC6SC7SC2同步小区同步小区为了降低时隙间干扰并便于为了降低时隙间干扰并便于 终端对邻小区的丈量，需保终端对邻小区的丈量，需保 证基站间同步精度相邻小证基站间同步精度相邻小

4、区幀起始时间差不超越区幀起始时间差不超越3 3s s目前首选方案是每个基站配目前首选方案是每个基站配 外接参考时钟口例如外接参考时钟口例如GPSGPSGPSGPS数据传输数据传输接入接入InternetInternet yahoo智能卡智能卡定位技术定位技术图象及多媒体图象及多媒体话音识别与控制话音识别与控制挪动商务挪动商务 3G3G主要业务类型主要业务类型 3G3G主要业务类型主要业务类型多媒体业务多媒体业务多媒体通讯类多媒体音讯类流媒体类信息文娱类可视、会议电视：视点通、面对面、爱心连线可视、会议电视：视点通、面对面、爱心连线Rich Voice ：带有图像、视频的呼叫：带有图像、视频的呼

5、叫MMS：个人相册、贺卡、祝愿、欢乐即时传送IM/Presence：带有多媒体信息和形状信息的即时通讯视频直播：Mobile TV，现场直播、视频点播：电影、精彩体育节目文娱下载：歌曲、铃声、游戏下载挪动游戏：在线多媒体游戏多媒体Email：带语音、声音、图像邮件多媒体在线阅读：多媒体新闻阅读、Web Camera、远程教学：儿童守护天使，交通监控、远程教学：儿童守护天使，交通监控 WCDMA系统可以提供和开展的业务种类非常丰富 ，分为两类：CS域业务和PS域业务。 CS域电路交换域业务主要包括：根本电信业务语音、特服、紧急呼叫、补充业务、点对点短音讯业务、电路型承载业务、电路型多媒体业务、智

6、能网业务。 PS域业务主要包括：PS域的短音讯业务、挪动QICQ、挪动游戏、挪动冲浪、视频点播、手机收发、智能网业务等。 WCDMAWCDMA业务类型总体分类业务类型总体分类 WCDMAWCDMA技术优势技术优势更大的系统容量更大的系统容量更优的话音质量更优的话音质量更高的频谱效率更高的频谱效率更快的数据速率更快的数据速率更强的抗衰落才干更强的抗衰落才干更好的抗多径性更好的抗多径性顺应高达顺应高达500km/h 的挪动速度的挪动速度 3G3G的频段划分的频段划分1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150220025001880 19201980201920252110

7、21702300 2400TDDFDDMSSMSSFDDTDDTDD频谱分配符合频谱分配符合ITUITU建议建议TD-SCDMATD-SCDMA获得获得155MHz155MHz的频谱的频谱PHSPHS现任务于现任务于1900-1915MHz1900-1915MHz WCDMAWCDMA总体网络构造总体网络构造MSC/VLRGMSCNodeBRNC HLR/AuCGGSNSGSNNodeBRNC PSTNGPRS IP骨干网CGFBGSS7 SCPInter-PLMN网络网络IurIubIubIu -CSIu -PS WCDMAWCDMA系统构造系统构造无线接入网(UTRAN)中心网 (CN)衔

8、接网络衔接网络HLRMSC/VLRGatewayMSCRNCNode BUEGSMPSTN UuIubIu UTRANUTRAN的根本构造的根本构造CSPS Node BNode B的根本构造的根本构造Iub接口BTS3812/BTS3806RNCUu接口天馈子系统UE射频子系统基带子系统传输子系统控制子系统操作维护子系统UE WCDMAWCDMA编码技术编码技术 WCDMA的扩频和加扰的扩频和加扰数据数据信道化码信道化码码片速率码片速率扰码扰码码片速率码片速率比特速率比特速率 WCDMAWCDMA编码技术编码技术 信道化信道化OVSF码码(正交可变扩频因子码正交可变扩频因子码,它在它在3G中

9、作为信道化码有很重中作为信道化码有很重要的运用要的运用,主要处理了不同用户占用不同的信道主要处理了不同用户占用不同的信道,和同一用户的不同速率和同一用户的不同速率传输问题传输问题 )基于基于Walsh函数，非常好的自相关性函数，非常好的自相关性对同步要求高，可用编码的最大数量依赖于码长对同步要求高，可用编码的最大数量依赖于码长 扰码扰码Gold序列码序列码由两个优选的由两个优选的m序列异或而成序列异或而成自相关函数有多值，自相关性没有自相关函数有多值，自相关性没有m序列好序列好数量比数量比m序列多很多序列多很多符合伪随机序列的特性符合伪随机序列的特性自相关节性的相互关性能满足抵抗多径干扰和多址

10、干扰的要求自相关节性的相互关性能满足抵抗多径干扰和多址干扰的要求 WCDMAWCDMA编码技术编码技术 接纳机运用正交码3来解扩，结果一个没有其他信道干扰的数据信道3完好恢复。因此，为了得到完美的相互关特性，正交码的同步是根本要求。 UTRA的扩频的扩频/信道化码基于信道化码基于OVSF技术技术 WCDMAWCDMA编码技术编码技术OVSF码资源即扇区的信道资源码资源即扇区的信道资源部分正交的码资源需求为公共用信道和软切换预留部分正交的码资源需求为公共用信道和软切换预留单载频的单扇区最大码资源：单载频的单扇区最大码资源： 全速率语音全速率语音SF=128：98个信道个信道 半速率语音半速率语音

11、7.95kbps SF=256：196个信道个信道普通情况下，码资源受限之前曾经干扰受限了。普通情况下，码资源受限之前曾经干扰受限了。 WCDMAWCDMA编码技术编码技术短码（信道编码）短码（信道编码）长码（扰码）长码（扰码）用途用途上行：区分不同的数据和控制信道下行：区分同一小区内不同的用户连接上行：区分手机下行：区分小区码的个数码的个数同一扰码下短码个数等于扩频因子上行：1680万下行：512个码的类型码的类型正交可变扩频因子码（OVSF）Gold码扩频效果扩频效果有，提高传输带宽没有扩频效果 WCDMA扰码与信道化码对比扰码与信道化码对比 WCDMAWCDMA物理层主要特征物理层主要特

12、征FDDFDD1 无线帧无线帧, 10 ms, 150 * 2k bits, 38400 chips (3.84 Mcps) Slot iSlot 1Slot 2Slot 15timefrequency5 MHz5 MHz5 MHz5 MHzMacrocell layerMicrocelllayer上行链路上行链路 下行链路下行链路 不需求全球基站同步帧帧 i-1帧帧 i帧帧 i+1帧帧 i-2帧帧 i+2帧帧 i-3帧帧 i+3 WCDMAWCDMA物理层主要特征帧构造物理层主要特征帧构造 时隙0时隙1时隙2时隙3时隙4时隙5时隙6时隙7时隙8时隙9时隙14时隙13时隙12时隙11时隙101

13、0ms2560chip11525603.84/10Mchip sms 软容量软容量 多用户检测技术多用户检测技术v根本概念：由于信道的非正交性和不同用户的扩频码字的非正根本概念：由于信道的非正交性和不同用户的扩频码字的非正v 交性，导致用户间存在相互关扰。多用户检测交性，导致用户间存在相互关扰。多用户检测MUD的作的作v 用，就是去除多用户之间的干扰，来改良系统性能，添加系用，就是去除多用户之间的干扰，来改良系统性能，添加系统统v 容量。容量。 功率控制技术功率控制技术v功控目的：对抗信道的衰落和抑制远近效应。功控目的：对抗信道的衰落和抑制远近效应。阐明：每个用户对于其他用阐明：每个用户对于其

14、他用户都相当于干扰，远近效应户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量严重影响系统容量阐明：采用功控技术减少了阐明：采用功控技术减少了用户间的相互关扰，提高了用户间的相互关扰，提高了系统整体容量系统整体容量PowerfPowerf 功率控制技术功率控制技术v功控分类：功控分类： 有三种功率控制原理：开环、闭环和外环。有三种功率控制原理：开环、闭环和外环。开环：从信道中丈量干扰条件，并调整发射功率，以到达开环：从信道中丈量干扰条件，并调整发射功率，以到达 期望的误帧率误块率期望的误帧率误块率闭环：闭环： 丈量信噪比，并向挪动台发送指令调整它的发射功丈量信噪比，并向挪动台发送指令调整它的发射功 率。

15、率。外环：丈量误帧率误块率，调整目的信噪比外环：丈量误帧率误块率，调整目的信噪比 功率控制技术功率控制技术v功控分类：功控分类：v开环功率控制：开环功率控制：接纳机丈量接纳到的宽带导频信号的功率，并估计传播途径损耗，根据途径损耗计算得需求发射的功率.开环控制原理开环控制原理NodeBUE进展功率估计 功率控制技术功率控制技术v功控分类：功控分类：v上行内环功率控制：上行内环功率控制：内环功率控制的目的：使基站处接纳到的每个UE信号的bit能量相等NodeBUE下发TPC丈量接纳信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz每一个UE都有一个本人的控制环路 功率控制技术功率控制技术v功控分类：

16、功控分类：v下行内环功率控制：下行内环功率控制：NodeB设置SIRtar发TPC丈量SIR并比较内环1500Hz 功率控制技术功率控制技术v功控分类：功控分类：v上行外环功率控制：上行外环功率控制：NodeBUE下发TPC丈量接纳信号SIR并比较内环设置SIRtar可以得到BLER稳定的业务数据丈量传输信道上的BLER外环RNC丈量接纳数据BLER并比较设置BLERtar10-100Hz 功率控制技术功率控制技术v功控分类：功控分类：v下行外环功率控制：下行外环功率控制：下行内环和外环功率控制NodeB设置SIRtar发TPC丈量SIR并比较丈量BLER并比较外环内环UE物理层 功率控制技术

17、功率控制技术功控作用：功控作用：抑制抑制“远近效应远近效应调整发射功率调整发射功率,坚持上下行链路的通讯质量坚持上下行链路的通讯质量抑制阴影衰落和快衰落抑制阴影衰落和快衰落降低网络干扰降低网络干扰,提高系统质量和容量提高系统质量和容量延伸电池运用时间延伸电池运用时间 发射分集技术发射分集技术v发射分集原理：如以下图，图中两个天线发射的数据是不同的，天线发射分集原理：如以下图，图中两个天线发射的数据是不同的，天线1发射发射的的v 是偶数位置上的数据，天线是偶数位置上的数据，天线2发射的是奇数位置上的数据，利用两个天线上发射的是奇数位置上的数据，利用两个天线上v 发射数据的不相关性，经过不同天线途

18、径到达接纳机天线的数据具备了相发射数据的不相关性，经过不同天线途径到达接纳机天线的数据具备了相应应v 的分集作用，降低了数据传输的功率。同时由于发射天线上单天线发射数的分集作用，降低了数据传输的功率。同时由于发射天线上单天线发射数据据v 的比特率降低，使得数据传输的可靠性添加，因此发射分集可以提高系统的比特率降低，使得数据传输的可靠性添加，因此发射分集可以提高系统下下v 行容量。行容量。天线 1天线2途径 1途径 2发射分集处置数据流数据流数据流数据流 1数据流数据流 2恢复数据流恢复数据流 RAKERAKE接纳机技术接纳机技术vRAKE接纳机作用：有效的抑制多径效应，提高接纳性能。接纳机作用

19、：有效的抑制多径效应，提高接纳性能。接纳机单径接纳电路单径接纳电路单径接纳电路搜索器计算信号强度与时延合 并合并后的信号tts(t)s(t) 负载控制负载控制负载控制目的：将某些负载控制目的：将某些“热点小区的负载分担到周围负载较热点小区的负载分担到周围负载较 轻的小区中，提主系统容量的利用率。轻的小区中，提主系统容量的利用率。小区呼吸是负载控制的主要手段 AMRAMR控制控制vAMR控制目的：经过动态调整控制目的：经过动态调整AMR语音的速率，保证了在相语音的速率，保证了在相v 同系统容量情况下，尽能够的保证同系统容量情况下，尽能够的保证UE的通话的通话v 质量。质量。AMR语音的变化范围：

20、4.75Kbps 12.2Kbps(12.2Kbps兼容GSM语音编码) WCDMAWCDMA切换技术切换技术v支持多种切换技术：支持多种切换技术：n 不同基站NodeB间切换n 不同RNC间切换 软切换：软切换：n 同基站不同扇区间切换 更软切换：更软切换：n 异频切换n 不同系统间切换 硬切换：硬切换：WCDMA系统支持多种切换技术 WCDMAWCDMA切换技术切换技术v更软切换：更软切换：Node B内的软切换！内的软切换！ WCDMAWCDMA切换技术切换技术v软切换：软切换：同一个同一个RNC内的软切换！内的软切换！ WCDMAWCDMA切换技术切换技术v软切换：软切换：RNC间有间

21、有Iur接口内的软切换！接口内的软切换！ WCDMAWCDMA切换技术切换技术v硬切换：硬切换：不同频率间的硬切换！不同频率间的硬切换！ WCDMAWCDMA切换技术切换技术v硬切换：硬切换：不同系统间的硬切换！不同系统间的硬切换！ 软切换软切换v软切换优点：改善话音质量，控制手机干扰；降低掉话率，软切换优点：改善话音质量，控制手机干扰；降低掉话率，v 提高容量与覆盖范围。提高容量与覆盖范围。 ABCABCABCABCABCABC 硬切换硬切换v硬切换分类：盲切换与紧缩方式的切换硬切换分类：盲切换与紧缩方式的切换 v紧缩方式紧缩方式v由于普通由于普通UE只需一个射频接纳机，也就是同时只能接纳一

22、个只需一个射频接纳机，也就是同时只能接纳一个v 载频。载频。v进展频间切换和系统间切换必需对目的载频或者进展频间切换和系统间切换必需对目的载频或者G网目的基网目的基站站v 进展丈量。进展丈量。v3G的码分多址决议了的码分多址决议了UE没有对目的小区进展丈量的时间。没有对目的小区进展丈量的时间。 10ms10ms WCDMAWCDMA切换原理切换原理v切换形状切换形状v Idle形状和形状和Connected形状。形状。v同频软切换引见同频软切换引见导频强度导频强度Ec/Io导频导频1导频导频2报告范围报告范围TT事前事前1A添加导频添加导频2到激活集到激活集事前事前1B激活集中删除导频激活集中

23、删除导频2时间时间 主要技术目的主要技术目的CPICH RSCPRSSIEc/NoPower managementBLERDelayRTWP 主要技术目的主要技术目的RSSI RSSI目的提供小区负载的信息。目的提供小区负载的信息。注：注：RSSIReceived Signal Strength IndicatorEc/No Ec/No目的丈量的是公共导频信道的码片功率与总接纳功率谱目的丈量的是公共导频信道的码片功率与总接纳功率谱密度的比值，单位是密度的比值，单位是dB。假设小区的。假设小区的CPICH Ec/Io值过低，值过低，UE将无将无法选择该小区的接入该小区进展通讯。法选择该小区的接入

24、该小区进展通讯。注：注：Ec/Io=RSCP/RSSI 主要技术目的主要技术目的CPICH RSCP CPICH RSCP目的丈量的是公共导频信道的单个码片接纳功目的丈量的是公共导频信道的单个码片接纳功率，单位是率，单位是dBm。注：注：RSCPReceived Signal Code PowerEc 主要技术目的主要技术目的Power management 主要技术目的主要技术目的BLER 该目的反映了业务的通讯质量，应分别对规划的各种业务该目的反映了业务的通讯质量，应分别对规划的各种业务 进展误块率进展误块率BLER丈量，上行丈量，上行BLER在基站侧记录。在基站侧记录。BLERBlock

25、 Error RateBLER=过失传输块数过失传输块数/总传输块数总传输块数X100% 主要技术目的主要技术目的RTWP称号：基站接纳总宽带功率称号：基站接纳总宽带功率Received Total Wide Band Power物理含义：表示在脉冲成形滤波器所定义的带宽范围内，物理含义：表示在脉冲成形滤波器所定义的带宽范围内， 包含接纳机噪声在内的接纳宽带功率。在接纳分集的情况包含接纳机噪声在内的接纳宽带功率。在接纳分集的情况 下，该值应为不同分集分支的线性平均。它的丈量点应在下，该值应为不同分集分支的线性平均。它的丈量点应在 接纳机脉冲成形滤波器的输出处，丈量周期为接纳机脉冲成形滤波器的输

26、出处，丈量周期为100ms。取值范围：取值范围：Real-112-50dBm；步长：；步长：0.1 dBm 根本定义：基站和手机的发射部分接纳部分之间最小的耦合损耗。 英文缩写：minimum coupling loss，MCL最小耦合损耗 详细阐明： MCL可以以为是手机在位于离天线最近时的途径损耗。由于功 率控制而使手机的发射功率可以到达最低。假设这个时候用户 的发射功率到达最低而用户还是离天线越来越近，那么就会对 其它手机呵斥干扰，使其他手机不得不抬高发射功率。 对于室内分布假设有一副最小耦合损耗不满足要求将对整个系统 的噪声呵斥抬高影响整个覆盖区域和一切的链路。 由手机最小发射功率引起

27、的噪声取决于UE与基站之间的MCL， 因此，天线口导频功率的控制尤显重要。 详细影响： 室内基站上行噪声添加 覆盖区UE用户接入困难 覆盖区UE发射功率添加 室内覆盖小区“上行拥塞 室内覆盖小区“下行死区 详细影响： 室内基站上行噪声添加 影响公式： 影响计算：NLPdBnrtx min,101log10)(3540455055606570758002468101214161820path loss of the interfering mobile (dB)nr (dB) 详细影响： 室内基站上行噪声添加 影响曲线： 阐明：从曲线图来看，当MCL高于65dB,由UE最小发射功率所引起的噪声电

28、平的抬高可忽略不计。因此，对于以宏蜂窝作信源的室内分布系统建议最小耦合损耗控制在65dB。 详细影响： 室内覆盖小区“上行拥塞 详细阐明：用户从运营商A室外宏蜂窝接近运营商B室内基 站的基站,会引起室内小区的拥塞.由于该用户处于运营商A室外 宏蜂窝小区的边缘,手机处于满发射功率形状. 影响例如： max TxPwr 21dBmACI运营商AIndoor cell1 详细影响： 室内覆盖小区“下行死区 详细阐明：运营商B的室内基站的高发射功率会呵斥运营商A宏 蜂窝)在某一区域有过多的干扰,从而在这些区域对运营商A由于噪 声提升而引起拥塞. 影响例如： max TxPwr 21dBmACI运营商A

29、Indoor cell1 详细影响： 室内覆盖小区“下行死区 ACLR = 邻频走漏功率比Adjacent Channel Leakage Power Ratio指发射功率和其所接纳到的邻频的功率比值. ACS = 邻频选择性Adjacent channel selectivity指上下行在 多载波情况下对于接纳机的选择性. UE和基站对于第一邻频的要求: BS Selectivity ACS UL45 dB UE Leakage ACLR UL33 dB UE Selectivity ACS DL33 dB BS Leakage ACLR DL45 dB ACI 和ACLR可以合并思索 下行

30、也是一样的dBdBACIRULACLRULACIUL7 .32)1010log(1010/_10/_ 详细影响： 室内覆盖小区“上行拥塞 计算实例 室外宏蜂窝的UE对于室内基站的上行干扰： UEmaxPwr-MCL-ACIR = 21 dBm - 63 dB 32.7 dB = -74.7 dBm! (I1) 当一个室外宏基站的用户进入另一个运营商的室内基站时，假设背景噪声为-103dBm，那么室内基站将有28.3 dB 的噪声提升值.该用户有能够对室内基站呵斥拥塞；对于下行，UE在邻频所接纳到的干扰功率为： BSmaxPwr MCL - ACIR = 42 dBm-63 dB 32.7 dB

31、 = -53.7 dBm (I2) 假设对于话音业务,宏蜂窝所需求的Eb/No= 5 dB ,而宏蜂窝所允许的噪声提升值为6dB,上行最大允许的传播损耗为: Lp=UEmaxPwr+processing gain-(noise+noise rise)-Eb/No =21 dBm+25dB-(-103+6)-5 dB = 134 dB 详细影响： 室内覆盖小区“上行拥塞 计算实例 对于下行,一个用户所需求的下行发射功率至少为: Ptx = Eb/No+l2+ Lp - processing gain =6.5 dB 53.7 dBm + 134 dB - 25 dB = 61.8 dBm! 微蜂

32、窝不能够对每个用户提供如此大的下行功率,当用户离室内天线越来越近时,会引起用户的掉话. 根本定义：Eb/No是在解扩频后的信号的信噪比，它取决于所运用的 业务、比特率、多径的衰落信道、天线的分集接纳、挪动用户的运动 速度等。 室内所需的Eb/No： Servi ceServi ceUL DL12. 2 kbps, speech99.564 kbps6.57128 kbps66.5384 kbps5.56Exam pl e from Eb/No val ues i n I ndoor WCDMA室内链路计算： WCDMA室内链路计算： 最大允许的空间损耗dB=挪动台总的ERPdBm-人体损耗dB

33、 +基站接纳天线增益dBi-基站馈线总计dB+软切换增益dB- 衰落余量dB-干扰余量dB-基站灵敏度dBm-功控余量dB 最大允许的途径损耗 dB=最大允许的空间损耗dB-建筑物或车体 穿透损耗dB 上、下行链路预算中引起最大允许途径损耗差别的主要参数。上行下行接收机噪声系数（dB）47最大发射功率（dBm）2143接收端Eb/(Io+No) （dB）57.3 WCDMA室内链路相关参数： 干扰余量 不同的负载程度对应不同的干扰提升。 挪动台、基站灵敏度 接纳机灵敏度=KTBW+NF+Eb/No-PG+干扰余量 KTB为热噪声电平dBm/Hz；W为WCDMA载频带宽Hz；NF为噪声系 数dB

34、；Eb/No为解调门限dB；PG为处置器增益dBW/R 阴影衰落补偿 为了保证一定的覆盖概念譬如：75%，需求留出一空的余量， 即阴影衰落余量。 WCDMA室内链路计算：NOKIA 12.2 kbit/sUplink DownlinkRECEIVING ENDBSMSThermal Noise DensitydBm/Hz-173.98-173.98BTS Receiver Noise FiguredB3.008.00BTS Receiver Noise DensitydBm/Hz-170.98-165.98BTS Noise Power NoWdBm-105.14-100.14Reguired Eb/NodB9.009.50Soft handover MDC gaindB0.000.00Processing gaindB24.9824.98Interference margindB5.236.99Required BTS Ec/Io qdB-10.75-8.49Required Signal Power SdBm-115.89-108.63Cable los