WCDMA基础知识分析

WCDMA系统原理WCDMA技术原理系列胶片WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术无线通讯基本原理3无线传播特性电磁传播：直射、反射、散射和绕射无线环境中的信号衰减分成三部分路径损耗：电磁波在宏观大范围（即公里级）空间传播所产生的损耗，它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变更趋势。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快衰落包络分布的描述方法瑞利分布：非视距传播莱斯分布：视距传播4无线传播特性发送信号接收信号干扰0dB发送信号-25dB接收信号衰落0+发送信号接收信号时延023+发送信号接收信号抖动此外还有因为移动台移动而引起的频率扩散，即多普勒效应2+23+5多径效应接收信号时间强度0放射信号6无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术无线通讯基本原理7多址接入技术FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA频分多址技术

业务信道在不同频段支配给不同的用户。如TACS、AMPS时分多址技术

业务信道在不同的时间支配给不同的用户。如GSM、DAMPS码分多址技术

全部用户在同一时间、同一频段上、依据不同的编码获得业务信道。如CDMA8无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术无线通讯基本原理9扩频通信原理扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术其理论说明为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal10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干扰噪声信号脉冲干扰白噪声11扩频通信的特点抗多径干扰实力强抗突发脉冲干扰保密性高低放射功率易于实现大容量多址通信占用频带宽实现困难12无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术无线通讯基本原理13信道编码的目的编码目的：在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和订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：BER<10-1~

10-2不能满足通信须要卷积编码：BER<10-3满足语音通信须要Turbo码：BER<10-6满足数据通信须要14信道编码的原理信道编码信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错实力目前运用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）运用编码增加了无效负荷和传输时间适合订正非连续的少量错误床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床？前前明明月月光光春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国15无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术无线通讯基本原理16交织技术原理优点交织技术是变更数据流的传输依次，将突发的错误随机化。提高纠错编码的有效性。缺点：由于变更了数据流的传输依次，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大了处理延时，因此交织深度应依据不同的业务要求选择。在特殊状况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。x1x6x11x16x21x2x7…x22x3x8…x23x4x9…x24x5x10…x25输入数据

A=(x1x2x3x4x5…x25)输出数据

A’=(x1x6x11x16…x25)举例：17信道编码和交织技术的结合运用床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床春白红床春白红前眠发豆前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床春白红？？？？？？？？前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床？？前明明月月光光春？？眠不不觉觉晓晓白？？发三三千千丈丈红？？豆生生南南国国编码交织去交织解码突发错误18无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术无线通讯基本原理19分集技术的概念两重含义：分散传输；集中处理是通过利用和查找自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不相关）多径信号来实现的可简洁说明为：假如一条路径中的信号阅历了深度衰落，但另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号优点：易获得相对稳定的信号可获得分集处理增益提高信噪比20分集技术的分类空间分集又称天线分集，假如天线间的距离大于半个波长，则从不同的天线上收到的信号包络基本上是不相关的时间分集以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次接收到的信号具有独立的衰落环境，从而产生分集效果频率分集在多个频率上传送信号，其理论基础是在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落极化分集信号在空中传播进行了多次反射，由于不同极化方向的反射系数不同，使得信号在不同的极化方向上是不相关的21WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍WCDMA的扩频技术WCDMA的信道编码WCDMA的交织技术WCDMA的分集技术WCDMA相关无线技术23WCDMA系统的扩频OVSF码扰码数据比特扩频后码片符号速率×SF=3.84McpsWCDMA中，上行信道码的SF为：2~256 下行信道码的SF为：4~512OVSF:正交可变扩频因子24WCDMA的扩频加扰和调制下行物理信道扩频调制过程∑∑实部与虚部分别脉冲成型脉冲成型串并转换串并转换…………下行物理信道1Cch,SF,mjI+jQSdl,nG1Cch,SF,mjI+jQSdl,nG2下行物理信道2GpGpP-SCHS-SCHcos(wt)-sin(wt)TTRe(T)Im(T)25WCDMA的扩频加扰和调制上行物理信道扩频调制过程实部与虚部分别脉冲成型脉冲成型cos(wt)-sin(wt)Sdpch,nSRe(S)Im(S)∑Cd,1βdIccQjI+jQ∑∑DPDCH1Cd,3βdDPDCH3Cd,5βdDPDCH5Cd,2βdDPDCH2Cd,4βdDPDCH4Cd,6βdDPDCH6ccCcβcDPCCHQ26WCDMA系统的解扩解扩的方法输入信号本地PN码在T=Ts时刻判决解扩输出积分0Ts(*)dt27WCDMA扩频与解扩示意图SymbolSpreadingDespreading1-11-1

1-11-11-1Data=010010SpreadingcodeSpreadsignal=Data×codeSpreadingcode=1-1-11-111-1(SF=8)Data=Spreadsignal×codeChip28扩频增益扩频定义与处理增益处理增益PG=Wc/RWc是码片速率R是信息速率用dB表示为PG=10lg(Wc/R)接收端进行相关解扩即可复原原始信号扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰实力越强29WCDMA的扩频技术WCDMA的信道编码WCDMA的交织技术WCDMA的分集技术WCDMA相关无线技术30卷积码在WCDMA系统中主要用于话音信道和限制信道编码速率为1/2和1/3Output0

G0=557(octal)

Input

D

D

D

D

D

D

D

D

Output1

G1=663(octal)

Output2

G2=711(octal)

Rate1/3convolutionalcoder

31卷积码的特点译码简洁时延小一般接受维特比算法信道误码率在10-3数量级适合实时业务如话音和视频业务的传送32Turbo码在WCDMA系统中主要用于数据业务信道编码速率为1/3可以实现大分组，时延长的业务传送Turbo编码结构基于两个或多个弱差错限制码组合，信息比特在两个编码交织器之间交织，产生两个相同信息流，然后这些信息流复用并有可能打孔解码时须要进行循环叠代计算交织器卷积编码器1卷积编码器2复用输入输出33Turbo码的特点译码困难常接受LOG-MAP算法信道误码率可以达到10-6数量级特殊适合对误码率敏感而对时延不敏感的非实时分组业务WWW，FTP，E-mail等多媒体业务传送34WCDMA的扩频技术WCDMA的信道编码WCDMA的交织技术WCDMA的分集技术WCDMA相关无线技术35WCDMA的交织技术帧内交织一个帧内部的数据比特位置的变换操作帧间交织不同帧之间数据的位置变换Turbo编码的内部交织Turbo编码的内部交织比较困难，它不属于上面两种简洁的交织模式，它的算法可以看作是帧内交织和帧间交织的困难嵌套。36WCDMA的扩频技术WCDMA的信道编码WCDMA的交织技术WCDMA的分集技术WCDMA相关无线技术37WCDMA运用的分集技术开环放射分集运用空时编码对信号进行处理，并从两根天线上放射，综合利用了时间分集和空间分集技术闭环放射分集由接收端反馈参数限制两根放射天线的加权，是带反馈技术的空间分集交织技术是一种隐含的时间分集技术，与WCDMA系统选用的编码方案协作运用RAKE接收技术也是一种隐含的时间分集技术。认为：一个码片时间>信道的相关时间，RAKE接收利用的多径信号被认为是放射机多次发送过来的信号38WCDMA无线网络原理WCDMA关键技术功率限制切换RAKE接收WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍功率限制CDMA通信技术并不是一种崭新的技术功率限制是CDMA通信技术的关键实现CDMA通信的规模商用，必需解决好功率限制CDMA系统是一个同频自干扰系统，任何多余不必要的功率不允许放射，这是一个确定要遵守的总准则！40远近效应PowerfPowerf每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严峻影响系统容量接受功控技术削减了用户间的相互干扰，提高了系统整体容量41多址干扰WCDMA是一个自干扰系统来源:共享频谱；没有志向自相关和相互关特性的扩频码现象: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同步42功率限制的目的下行功率限制小区放射功率上报功率限制比特手机放射信号功率限制叮嘱上行功率限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运用时间43功率限制的种类开环从信道中测量干扰条件，并调整放射功率闭环－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放射功率CDMA闭环功率限制频率为1500Hz若测定SIR>目标SIR，降低移动台放射功率若测定SIR<目标SIR，增加移动台放射功率闭环－外环测量误帧率（误块率），调整目标信噪比44开环功率限制开环功率限制的目的和基本原理开环功率限制的目的在于对新恳求业务的初始放射功率作出估计。下行链路的开环功控的原理在于利用UE所测得的P-CPICH的信号质量来对下行链路信道的初始放射功率作出估计，同时须要考虑业务的QoS、数据速率、品质因素Eb/N0、下行链路的实时总放射功率、其他小区对本小区的干扰等因素。45闭环-内环功率限制功率限制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz每一个UE都有一个自己的限制环路46闭环-内环功率限制闭环功率限制基本原理接收方依据接收到信号的信干比与限制信道的信干比目标值比较，然后向发送方返回一个TPC叮嘱，发送方依据接收到的TPC叮嘱，通过高层给定的闭环功率限制算法得出是增加放射功率还是减小放射功率，调整的幅度＝TPC_cmd×TPC_STEP_SIZE进行闭环功率限制的物理信道：DPCH,PDSCH,PCPCH不进行闭环功率限制的物理信道：P-CPICH(S-CPICH),P-CCPCH(S-CCPCH),PRACH等47闭环-外环功率限制NodeBUE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BLERtar10-100Hz48闭环-外环功率限制外环功率限制基本原理其主要思想是闭环功率限制测量单链路的SIR，与外环功率限制算法依据QoS要求设定的SIRTarget比较，限制单链路的SIR靠近SIRTarget，同时依据测量上报得到的质量信息（如CRCI）慢速调整SIRTarget，以使业务质量不因无线环境的变更而受影响，保持相对恒定的通信质量外环功率限制的入口参数有目标BLER、CRC检验结果以及SIRerror，出口参数为SIRTarget一般的外环功率限制算法：周期报告FER算法、事务报告FER算法上行链路的外环功率算法在RNC侧进行，下行链路的外环功率限制算法在UE侧进行49WCDMA无线网络原理WCDMA关键技术功率限制切换RAKE接收WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍切换限制的目的当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成通话质量下降时，必需变更原有的话音信道而转接到一条新的空闲谈音信道上去，以接着保持通话的过程。它是移动通信系统组网中一项特殊重要的技术。51切换的基本分类软切换同一NodeB下的小区软切换（更软切换）不同NodeB间的小区软切换不同RNC间的小区软切换（涉及Iur口）硬切换不同载频间的硬切换同一载频下的硬切换（强制性硬切换）系统间硬切换（如与GSM之间）不同模式间硬切换（如FDD与TDD之间）52切换示意图硬切换软切换53软切换/更软切换ABCABCABCABCABCABC54WCDMA切换基本过程测量限制UTRAN通过MeasurementControl叮嘱要求UE进行测量。

判决算法由各厂家自行确定。也是对系统的性能影响较大的部分。

执行切换执行不同的切换，接受不同的切换叮嘱。55与切换相关的概念激活集（activeset）：指与某个移动台建立连接的小区的集合。用户信息从这些小区发送。监测集（monitorset）：不在激活集中，但是依据UTRAN支配的相邻节点列表而被监测的小区，属于监测集。检测集（detectedset）：既不在激活集中，也不在监测集中的小区。56软切换举例PilotEc/Ioofcell1timePilotEc/IoConnecttocell1Event1A Event1CEvent1B （addcell2）（replacecell1withcell3）（removecell3）PilotEc/Ioofcell2PilotEc/Ioofcell3⊿t⊿t⊿t57WCDMA无线网络原理WCDMA关键技术功率限制切换RAKE接收WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍RAKE接收的概念由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以，CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比RAKE接收机就是通过多个相关检测器接收多径信号中各路信号，并把它们合并在一起d1d2d3RAKE接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能59RAKE接收机接收机单径接收电路单径接收电路单径接收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)60WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍位于RLC层与MAC层之间依据传输信息的内容划分ControlChannel(CCH)BroadcastControlChannel(BCCH)PagingControlChannel(PCCH)DedicatedControlChannel(DCCH)CommonControlChannel(CCCH)TrafficChannel(TCH)DedicatedTrafficChannel(DTCH)CommonTrafficChannel(CTCH)逻辑信道逻辑信道：传输的是什么？62传输信道位于MAC层和物理层之间传输信道的定义和分类是依据该信道运用的组合传输格式或者组合传输格式集进行的。一个传输格式是由编码方式、交织、比特率和映射的物理信道定义的；传输格式集是特定传输格式的集合传输信道：如何传输？BCH，广播信道FACH，前向接入信道PCH，寻呼信道RACH，反向（随机）接入信道CPCH，公共分组信道DSCH，下行共享信道DCH，专用信道公共传输信道专用传输信道63传输信道的一些基本概念传输块TransportBlock(TB)：从逻辑信道上来的须要传送的一个比特序列，L1和MAC层之间交换的基本单元传输块大小TransportBlockSize：TB的大小传输块集TransportBlockSet：在一个TTI中传送的一组TB(从逻辑信道上复用)传输块集大小TransportBlockSetSize：TBS中包含全部的比特长度传输时间间隔TTI(TransmissionTimeInterval)：定义为一个传输块集合到达的时间间隔，等于在无线接口上物理层传送一个传输块集所需的时间。它总是最小交织周期（10ms，无线帧长度）的倍数。在每一个TTI内，MAC传送一个传输块集到物理层。64传输信道的一些基本概念（续）传输格式TransportFormat（TF）：定义为在一个TTI内，一个传输信道上传送传输块集的格式，这些格式是由L1供应应MAC层(或MAC供应应L1)的。传输格式由两部分组成：动态部分和准静态部分。传输格式集TransportFormatSet（TFS）：一个传输信道可能的TF集合。传输格式组合TransportFormatCombination（TFC）：每个TTI不同传输信道选定的TF的集合。传输格式组合集TransportFormatCombinationSet（TFCS）：定义全部TFC可能的组合状况，定义为码组合传送信道（CCTrCH）上传输格式组合的集合。65物理信道物理信道可以由某一载波频率、码（信道码和扰码）、相位确定。在接受扰码与扩频码的信道里，扰码或扩频码任何一种不同，都可以确定为不同的信道。多数信道是由无线帧和时隙组成，每一无线帧包括15个时隙。物理信道分为上行物理信道和下行物理信道。频率、码、相位物理信道66专用物理信道(DPCH)下行物理信道上行物理信道公用物理信道物理随机接入信道(PRACH)物理公共分组信道(PCPCH)主公共限制物理信道(P-CCPCH)捕获指示信道(AICH)寻呼指示信道(PICH)物理下行共享信道(PDSCH)专用物理信道(DPCH)公用物理信道物理信道帮助公共限制物理信道(S-CCPCH)CPCH状态信道(CSICH)同步信道(SCH)接入前缀捕获指示信道(AP-AICH)碰撞检测/信道指配指示信道(CD/CA-ICH)公用导频信道(CPICH)物理信道分类67主要物理信道介绍DPDCH(专用物理数据信道)和DPCCH(专用物理限制信道)DPDCH承载专用传输信道上的数据DPCCH承载针对DPDCH的L1产生的限制信息，包括已知的导频信息、放射功率叮嘱TPC、回馈信息FBI（上行）和可选的TFCI下行方向上，DPDCH和DPCCH是时分复用的上行方向上，DPDCH和DPCCH是I、Q复用的上下行专用物理信道68主要物理信道介绍PRACH（物理随机接入信道）承载RACH用来传输信令：开机后的注册、对呼叫进行初始化或者跨区移动后进行位置更新。传送低速率非连续分组数据PCPCH（物理公共分组信道）承载CPCH用于移动台传送快速常见的数据和限制信息上行公共物理信道69主要物理信道介绍CPICH（公共导频信道）不编码信道分为主公共导频信道(P-CPICH)和辅公共导频信道（S-CPICH)P-CPICH运用固定的扩频因子、具有固定的比特速率30kbit/s每个小区有且只有个P-CPICH，它运用主扰码用来帮助UE对下行的专用或者公共信道进行信道估计P-CPICH主要用于切换和小区选择、小区重选时进行测量P-CCPCH(主公共限制物理信道)承载BCH固定的比特率、运用固定的扩频因子（SF＝256）、运用主扰码S-CCPCH(辅公共限制物理信道)承载FACH和PCH下行公共物理信道70主要物理信道介绍SCH（同步信道）不扩频、不加扰信道分为主同步信道（P-SCH）和辅同步信道（S-SCH）用于小区搜寻，为用户供应码片同步、时隙同步和帧同步。通过P-SCH的基本同步码（PSC），可以实现时隙同步通过S-SCH，可以实现帧同步，并且识别小区的扰码码组PDSCH（物理下行链路共享信道）用于给多个手机供应数据传送通道一个PDSCH可以支配给多个手机运用；可以多个PDSCH同时给一个手机运用，此时同时传送的帧必需接受相同的SFAICH（接入指示信道）与随机接入信道相对应用来指示基站接收到的随机接入信道的前导序列PICH(寻呼指示信道)伴随着S-CCPCH上的PCH信道帮助PCH信道完成寻呼下行公共物理信道71

BCCH-PCCH-DCCH-CCCH-SHCCH-CTCH-DTCH-SAPSAPSAPSAPSAP(TDD)SAPSAP

BCHPCHCPCHRACHFACHUSCHDSCHDCH逻辑信道和传输信道之间映射（UTRAN侧）BCCH映射到BCH或FACHPCCH映射到PCHDCCH和DTCH可以连接到RACH和FACH、CPCH和FACH、RACH和DSCH、DCH和DSCH或者DCH和DCHCCCH映射到RACH和FACHCTCH映射到FACH72CommonPilotChannel(CPICH)SynchronisationChannel(SCH)AcquisitionIndicationChannel(AICH)PageIndicationChannel(PICH)CPCHStatusIndicatorChannel(CSICH)Collision-Detection/Channel-AssignmentIndicatorChannel(CD/CA-ICH)传输信道和物理信道的映射关系TransportChannelsDCHRACHCPCHBCHFACHPCHDSCHPhysicalChannelsDedicatedPhysicalDataChannel(DPDCH)DedicatedPhysicalControlChannel(DPCCH)PhysicalRandomAccessChannel(PRACH)PhysicalCommonPacketChannel(PCPCH)PrimaryCommonControlPhysicalChannel(P-CCPCH)SecondaryCommonControlPhysicalChannel(S-CCPCH)PhysicalDownlinkSharedChannel(PDSCH)AccessPreambleAcquisitionIndicatorChannel(AP-AICH)不承载任何传输信道的数据传输，只作为物理层的限制运用73WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍HSDPA－HighSpeedDownlinkPacketAccessHSDPAHSUPA……3G4GHSDPA是在R5中引入的一种新技术要目标是为WCDMA供应一种高性价比、高下行带宽、低延迟的面对分组的无线宽带接入业务3GPPR5规范在2002年6月冻结对R99/R4结构作了较小的修改HSDPA坚持平滑演进的理念，HSDPA是R99结构的增加，新增MAC-hs层实现快速自动重传、调度以及自适应调制和编码，并在物理层新增3个专用信道应用新技术提高系统容量共享信道传输 -快速调度更短的TTI-快速重传和软合并接受链路自适应技术-允许高阶调制HSDPA高性价比单小区下行峰值速率：14.4Mbps单小区多用户共享，理论230个用户低成本：对R99结构的微小修改充分体现了WCDMA良好的技术演进性！75HSDPA协议栈结构R99/R4PHYMACRLCPHYL1L2DSCHFPL1L2DSCHFPMAC-c/shL1L2DSCHFPL1L2DSCHFPMAC-dRLCUuIubIurUENodeBCRNCSRNCMAC-hsPHY(3newCHs)HS-DSCHFPHS-DSCHFPHS-DSCHFPHS-DSCHFPR5HSDPAMAC-hsUu口：新增3个物理信道：HS-PDSCH(DownlinkData)HS-SCCH(DownlinkControlSignalling)HS-DPCCH(UplinkControlSignalling)在NodeB侧新增MAC-hs实体，用于实现基于NodeB的H-ARQ,AMC和快速调度功能。Iub/Iur口：提供了对HS-DSCHFP的处理76HSDPA新增物理信道R99信道HSDPA信道HS-PDSCH：承载HS-DSCH，传输HSDPA用户数据（下行）它是2ms的子帧，3个slot，扩频因子固定为16，允很多码。HS-PDSCH可以接受QPSK和16QAM两种调制方式。HS-SCCH：承载用于解调HS-PDSCH信道的信令信息（下行）它是2ms的子帧，3个slot，扩频因子固定为128。HS-SCCH包含以下信息：调制方法，传输块大小，UE标识等，接受QPSK调制方式。HS-DPCCH：承载下行HS-DSCH放射的反馈信息（上行）包括Hybrid-ARQACK/NACK和Channel-QualityIndication(CQI)，它是2ms的子帧，3个slot，第一个slot为ACK/NACK，后两个slot为CQI，扩频因子固定为256。HS-DPCCHHS-PDSCHHS-SCCHUEDPCHDCCH（信令）＋ULDTCH（PS业务）DLDTCH(PS业务)CNUTRAN77HS-PDSCH物理信道结构HS-PDSCH可以运用QPSK或者16QAM来进行调制，M是每个调制符号代表的bit。例如M=2是QPSK，M=4是16QAM。全部层1信令都由附属的HS-SCCH传递，HS-PDSCH不携带任何层1信令。HS-PDSCH帧格式物理信道时隙格式Slotformat#1ChannelBitRateChannelSymbolRateSFBit/HS-DSCHSub-frameBits/SlotNdata0(QPSK)480kbps240kbps169603203201(16QAM)960kbps240kbps16192064064078HS-SCCH物理信道结构HS-SCCH接受固定码率（60kbps,SF=128），承载解调HS-PDSCH信道的相关下行信令。HS-SCCH帧格式HS-SCCH与HS-PDSCH时隙关系HS-PDSCH在HS-SCCH起先位置后2Tslot=5120chips后起先。79HS-DPCCH物理信道结构HS-DPCCH携带了有关下行HS-DSCH传输的反馈信令，反馈信令包括混合ARQ确认（HARQ-ACK）和信道质量指示（CQI）每个子帧2ms含3个时隙，每个时隙2560码片，与一般DPCCH相同。HARQ-ACK在HS-DPCCH子帧的第1个时隙，CQI在第2和第3个时隙。HS-DPCCH的扩频因子为256，每个时隙有10bits。一般一条无线链路上有一条HS-DPCCH，必需与某个上行DPCCH同时存在。HS-DPCCH帧格式Slotformat#1ChannelBitRateChannelSymbolRateSFBit/HS-DSCHSub-frameBits/SlotTransmittedslotpersub-frame015kbps15kbps25630103HS-DPCCH时隙格式80HSDPA新增物理信道定时关系第一个HS-SCCH子帧的起点对齐到P-CCPCH（亦即对齐到导频）81HSDPA工作过程HS-DSCH接受固定的SF＝16的扩频因子，NodeB依据UE上报的CQI信道质量，确定运用的数据块大小、调制方式、编码速率、HS-DSCH的码道数等，使得Node能够在数据传输时快速适应传播损耗和信道衰落。NodeBRNCUE5)ACK/NACKonHS-DPCCH6)Datapacket+retransmit(ifneed)OnHS-DSCHDataPacket2)ScheduleanddetermineHS-DSCHparameter3)SendHS-DSCHParameteronHS-SCCHandDataonHS-DSCH4)CheckHS-DSCHparameter,IfOk,Receive,Storedataanddemodulate1)CQIonHS-DPCCH82HSDPA引入的关键技术AMC自适应编码调制技术快速调度技术引入16QAM高阶调制固定扩频因子SF16,2ms短帧共享信道技术HARQ技术123456接受2ms短帧，固定扩频因子，用户间在实现时分复用的同时还可实现码分复用。引入16QAM高阶调制，供应更高的调制效率。AMC可使数据传输很好的适应无线信道的变更。快速调度可以使无线资源在多用户间实现共享。HARQ可以依据无线链路的状况快速调整信道速率，实现数据的纠错和重传。共享信道技术使得接入用户不受码资源数量限制。83关键技术1－2ms无线帧共享的信道资源每2msTTI进行一次动态支配。基于2msTTI的HARQ快速反馈重传。2msTTI使得调度响应更为快速刚好。10ms20ms40ms80msEarlierreleases2msRel5(HS-PDSCH,HS-SCCH,HS-DPCCH)“sub-frames”(2560chips/slot,3Slots)标准帧长信道反馈时延备注R9910ms100ms以上调度反馈位于RNC中HSDPA2ms5ms（7.5Slots）可连续反馈；R5仍支持R99的10ms帧有效削减了环路时间，极大提高了链路适配实力。84关键技术2－16QAMHSDPA

ModulationQPSK16QAM85关键技术3－AMC自适应编码调制AdaptiveModulationandCoding（AMC）技术的原理是依据信道状况的变更而变更调制、编码方式、码块大小的模式（TFRC），从而使得数据传输能刚好地跟上信道的变更状况。这是一种较好的链路自适应技术。AMC技术的特点是通过变更TFRC，而不是通过传输功率的变更来适应干扰和衰落的变更。标准AMC备注R99-使用快速功率控制HSDPA使用可满足15dB的SIR动态范围86关键技术3－AMC自适应编码调制调制方式自适应信道条件好：16QAM信道条件坏：QPSK编码效率自适应信道条件好：3/4编码率信道条件坏：1/3编码率码道数目自适应信道条件好：多码道信道条件坏：少码道充分利用信道条件有效发送用户数据信道条件好：高速率传送用户数据信道条件坏：低速率传送用户数据调制方式、编码方式、码道数目、传输块大小、RV匹配参数等各项参数组合，有数千种配置选择，使得AMC技术更加高效、灵敏87关键技术4－快速分组调度基于时间和码道的调度示意调度原则公允调度算法RoundRobin(RR)最大C/I调度算法(MaxC/I)部分公允调度算法(PF)5codesTTI1TDMTTI2TTI3TTI4CDMUECNodeBUEAUEBHS-PDSCHTTI1TTI2TTI3TTI1TTI2TTI2TTI3TTI388关键技术5－HARQACKACK错误数据包A数据包A数据包A错误数据包A1数据包A1数据包A2数据包A1数据包A丢弃保留完全重传仅重传冗余信息软合并NACKNACK数据包B数据包BNodeBUENodeBUE数据包A2传统的ARQ，重传机制位于RNC中效率低、时延长HARQ，重传机制位于NodeB中效率高、时延短89关键技术6－共享信道User1User2User3DCH1DCH2DCH3SharedHS-DSCHUMTSR99HSDPASavedforOtherUsers“Sharedfat-pipe”10msTTI=2msTimeMultiplexingCodeMultiplexingDedicatedTTI:TransmissionTimeInterval90HSDPA与R99/R4优势比较比较项目R99HSDPA系统容量（Mbps）2.68814.4频谱效率(kbit/(MHz*Cell))537.62795.2系统切换异频硬切换/同频软切换同频更软切换/（与GSM）系统间切换HS-PDSCH信道只有硬切换功率控制开环功控/闭环功控/外环功控快速功控/慢速功控HS-PDSCH信道使用慢速功控或不使用功控调制方式QPSKQPSK；16QAM链路适应技术快速功控/软切换AMC、HARQ、短帧与快速信道反馈比特加解扰N/A仅HS-PDSCH使用MAC-hsN/A用来进行快速调度HSDPAHSDPA是在保证功率下，根据信道条件改变速率（恒功率，变速率）R99/R4R99/R4是保证业务速率，根据信道条件调整功率（恒速率，变功率）91WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍HSUPA协议架构UE侧：引入新的Mac实体MAC-es/MAC-e，位于MAC-d之下，主要负责快速重传HARQ，调度信息与数据复用，E-TFC（E-DCHTFC）选择功能。NodeB侧：引入新的MAC实体MAC-e，负责HARQ重传，资源调度，MAC-e解复用。SRNC侧：引入新的MAC实体MAC-es，负责重排序，宏分集合并。93HSUPA关键技术特性HSUPA主要是了增加针对UE的上行专用数据信道E-DPDCH（每个UE最多4条）和一条专用限制信道E-DPCCH；增加下行的公共物理信道E-HICH、E-AGCH、E-RGCH。E-DPDCH承载上行数据，最小扩频因子为2或4，调制方式QPSK；该信道引入2msTTI，同时也保留10msTTI。HSUPA的专用上行E-DPCCH信道和公共的E-HICH、E-AGCH、E-RGCH联合完成HARQ和过程中的信息交互（包括ACK/NACK、上行授权、以及与E-DCH相关的限制信令等）。每个E-DPDCH最大的物理信道速率为1.92Mbps（2msTTI、QPSK、最大SF=2）；每个UE的最大业务速率为5.76Mbps。94HSUPA新增物理信道E-DPDCH：E-DCH专用物理数据信道（上行）；E-DPCCH：E-DCH专用物理限制信道（上行）；E-HICH：E-DCHHARQ确认指示信道（下行）；E-AGCH：E-DCH确定授权信道（下行）；E-RGCH：E-DCH相对授权信道（下行）；空中接口上新增五种物理信道来支持物理层快速重传、软合并以及NodeB分布调度。该五种物理信道都支持10msTTI和2msTTI。95上行E-DPDCH和E-DPCCH专用物理信道承载HSUPA上行数据；扩频因子可变：SF＝2～256；接受QPSK调制；支持10msTTI和2msTTI；每条无线链路可以有1条或多条E-DPDCH信道；E-DPDCH用于承载E-DCH数据的上行专用物理数据信道E-DPCCH用于承载E-DCH相关限制信息的上行专用物理限制信道承载HSUPA上行限制信息；扩频因子固定：SF＝256；接受QPSK调制；支持10msTTI和2msTTI；每条无线链路至多有1条E-DPCCH信道；96下行E-AGCH公共物理信道接受固定扩频因子SF=256，信道速率为30kbps；E-AGCH信道只存在于E-DCH服务小区；E-DCH的AbsoluteGrant授权只在服务E-DCH小区内放射；确定授权可以在一个子帧（2msTTI）或一个无线帧（10msTTI）上发送；E-AGCH是用于承载E-DCH确定授权（absolutegrant）的下行公共物理信道97下行E-RGCH专用物理信道E-RGCH是用于承载E-DCH相对授权（relativegrant）的下行专用物理信道接受固定扩频因子SF=128；一个相对授权可以用3个、12个或15个连续的时隙发送，其中3和12分别对应E-DCH服务小区下的2msTTI和10msTTI，15则用于非E-DCH服务小区；98下行E-HICH专用物理信道E-HICH是用于承载E-DCH的HARQ确认指示的下行专用物理信道接受固定扩频因子SF=128；一个HARQ确认指示可以用3个、12个连续的时隙发送，分别对应2msTTI和10msTTI；E-HICH与E-RGCH接受相同的扩频因子，无线帧结构也相同，两者通过不同的签名序列加以区分；99HSUPA基本原理服务RLS非服务RLSE-DCH激活集E-DCH服务小区软切换状态下的HSUPA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。100基本概念ServingE-DCHcell：E-DCH服务小区UE接收确定授权（AbsoluteGrants）的小区。UE只有一个E-DCH服务小区。ServingE-DCHRLSorServingRLS：E-DCH服务RLS包含E-DCH服务小区的一个小区集合，UE只有一个服务RLS，在服务RLS下，UE可以接收合并一个相对授权。Non-servingE-DCHRLSorNon-servingRLS：非服务E-DCHRLS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RLS，在非服务RLS下，UE只可以接收一个相对授权。E-DCHactiveset：E-DCH激活集与UE之间有E-DCH