WCDMA基础知识系统

京信通信二〇一〇年八月WCDMA基础知识CDMA就是码分多址系统的简称。是第三代移动通信的主流技术。不同用户通过不同的码来相互区分，但使用同样频率和时间资源进行传输。WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）系统和CDMA2000一样，也是一种码分多址系统。——WCDMA的概念CDMA系统最重要技术之一：扩频通信

C＝WLog2(1十S/N)在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比S／N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比S／N情况下，传输信息。扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。扩频通信的频谱变换扩频前扩频后扩频信号干扰易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率抗干扰性强，误码率低隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小可以实现码分多址F1F2FnF（Hz）T（ms）……每一个频率就是一个信道，每个用户单独享用该频率资源。小区的容量＝频率数。通过增加频率，可以增加小区的容量。用户间通过不同的频率进行区分，相互干扰取决于载频间隔。第一代移动通信FDMAF1F2FnF（Hz）T（ms）……每一个由时间和频率构成的二维点代表一个信道，可以分配给一个用户。小区的容量＝频率×时隙。通过增加频率，可以增加小区的容量。用户间通过不同的频率和时间进行区分，相互干扰取决于载频间隔和时隙保护。第二代移动通信TDMA时隙0时隙1时隙2时隙3时隙4时隙5时隙6时隙7F1F2FnF（Hz）T（ms）……用户1用户2用户3用户4用户5用户6用户7………………用户n用户1用户2用户3用户4用户5用户6用户7………………用户n用户1用户2用户3用户4用户5用户6用户7………………用户n每一个由码和频率构成的点表示一个信道，可以分配给一个用户。小区理论容量＝频率×可分配的码。增加频率，可以增加容量，不同频率理解为不同网络。用户间通过不同的扩频码和扰码进行区分，相互干扰取决于不同码的相关性。第三代移动通信CDMAT(m)F(Hz)P(dBm)导频同步广播f1码分多址系统的空间概念f2f3WCDMAGSM频带宽度5MHz200kHz频率再利用率11～18功率控制频率1500Hz小于等于2Hz质量控制方式无线资源管理算法网络规划（频率规划）分组数据基于符合的分组调度基于时隙的GPRS频率分集方式RAKE接收跳频下行发射分集可采用标准没有定义物理层空中接口——WCDMA特有参数WCDMATD-SCDMACDMA2000码片速率3.84Mcps1.28Mcps1.2288Mcps载波带宽5MHz1.6MHz1.25MHz同步方式异步GPS同步GPS同步信道编码卷积码，Turbo码卷积码，Turbo码卷积码，Turbo码调制方式上、下行QPSKQPSK、8PSKBPSK，QPSK物理帧长10ms10ms20ms双工模式FDD或TDDTDDFDD（only）信道化方式OVSF码OVSFWalsh码扇区区分512个扰码32下行同步码1个PN的512个偏置功控频率1500Hz200Hz800HzITU选定三种3G标准制式WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000物理层空中接口频点号n＝5×F（绝对频率）F(Hz)P(dBm)106881071310663下行：2130～2145MHz上行：1940～1955MHz15*2＝30MNodeBSC1小区：与GSM网络一样，CDMA系统也是一种陆地蜂窝网络，整个网络也是由许多小区构成，每个小区分配一个扰码号。扰码：WCDMA系统引入用来加密的码，下行链路用扰码分不同的小区，上行用扰码来区分不同的用户。SC1SC2SC3SC4SC1SC2SC3强度：对于GSM信道来讲，强度就是接收载波的场强。CDMA系统对于场强有2个定义。RSSI：接收信号强度指示；RSCP：接收信号码片功率。RSSI：用来表示载波场强，一个载波有一个场强和Rx_level相似。RSCP：对应每个信道，一个载波内有多个信道同时传输。RSSI=RSCP（1）+RSCP（2）+……＋RSCP（n）业务信道业务信道控制信道控制信道f1载干比：GSM定义C/I，相同频率有用信号与干扰的比。WCDMA定义Ec/Io=RSCP/RSSI，码片功率与总功率的比值。最常用的是导频信道的Ec/Io。误码率：GSM定义BER，根据不同的BER得到Rx_Qual，0～7。WCDMA定义BLER，是一个百分数，A％手机发射功率：GSM手机最大发射功率2w～5mw，对应功率系数5～19。3GPP规范定义：WCDMA手机最大发射功率125mw（语音）250mw（数据），动态范围大于70dB。WCDMA手机不仅发射功率低，而且变化范围大。WCDMA网络协议结构L1物理层L2数据链路层L3网络层——WCDMA物理层定义物理层的功能主要在NodeB上实现MAC层主要在RNC上实现，无线资源主要由RNC集中管理。将编码后的信息速率匹配到物理信道，加权合并，扩频/解扩，加扰/解扰，调制/解调，频率匹配，时间同步，无线测量，功率控制，射频处理等。38400chip10ms物理层处理单元：帧和时隙帧：由15个时隙组成的处理单元，长度是38400chip,时间长度为10ms；2560chip…………时隙0时隙1时隙n时隙14时隙：由一定长度的比特组成的处理单元，每帧15个时隙，每时隙长度为2560chip。每个时隙内的传输格式中都包含有功率控制信息，WCDMA的功率控制速率为1500HzWCDMA物理层最重要的两个步骤：扩频和加扰扩频：扩频操作又称信道化操作，将一个高速数字序列与数字信号相乘，把一个一个的数据符号转换成一系列码片。WCDMA采用OVSF码作为信道化码；每个符号被转换成码片的数目叫扩频因子SF（SpreadingFactor）加扰：用一个伪随机序列与扩频后的序列相乘，起到加密作用，扰码码片速率与已扩频的符号相同，不影响符号速率。加扰操作上行用来区分用户，下行区分小区。——WCDMA物理层操作t+1-1XOR信号扩频原理扩频目的：为了将不同速率的信号通过扩频达到相同速率，既得到了扩频增益，又方便同时传输。+1-101tDatasignal1+1-1tSpreadingCode1符号速率×扩频因子＝码片速率如WCDMA，码片速率＝3.84MHz，扩频因子＝4，则符号速率＝960Kbps；cdma2000-1x，码片速率＝1.2288MHz，扩频因子＝64，则符号速率＝19.2Kbps；常见的业务速率与扩频因子数（上行）12.2K语音SF＝12864K可视电话SF＝32符号速率＝（业务速率＋校验码）×信道编码×重复或打孔率如WCDMA，业务速率＝384Kbps，信道编码＝1/3Turbo码，符号速率＝960Kbps；每个码字长度是2的整数此幂上行K=2-8;下行K=2-9对于一定的OVSF码组，共有SF个长度为SF的OVSF码字。长度相同的不同码字相互之间正交，互相关值为0（1,1,-1,-1）（1,1）树根节点低阶（1,1,1,1）…………高阶（1）假设该节点已经使用衍生出的节点均不能使用从根到该节点的码也不能使用扩频码树特点AMR12.2KCS64KPS64KPS144KPS384KSF=128SF=32SF=64SF=32SF=8不同业务类型下行使用的扩频码结论：进行一个PS384K业务的同时牺牲了4个PS64K业务或16个语音业务；进行一个PS64K业务同时牺牲了4个语音业务，同时也相当与牺牲了一个PS384K业务。但同阶的其他3个PS64K业务仍然可以开展。扰码分为512个集合，每个集合有一个主扰码和15个次扰码。下行扰码下行8192个扰码集合0集合1……集合511下行8192个扰码分成512个集合主扰码0次扰码1……次扰码15每个集合由1个主扰码和15个次扰码扰码：GOLD序列扰码每10ms重复一次，长度时38400chips对于上行物理信道，可用的扰码分为长扰码和短扰码，共有个长扰码和个上行短扰码，上行扰码由高层分配。对于下行物理信道，可以产生个扰码，但只是用了0……8192号的扰码512个主扰码又进一步分为64个扰码组，每组8个。下行主扰码下行512个主扰码组0组1……组63分成64个组主扰码0主扰码1……主扰码7每组8个小区搜索过程主同步信道（P-SCH）：由1个长度为256chip的格雷码构成，具有良好的自相关性，每个时隙均发射，所有小区使用同一个码。WCDMA全网只有一个同步码，手机端需要一个匹配滤波器即可完成对同步码的捕获。小区搜索过程从同步信道（S-SCH）：由长度为256chip的辅同步码构成，辅同步码共16个，经过排列组合生成64组每组15个，分别对应且唯一对应64个主扰码组。辅同步码特点：一个码序列循环位移结果位移，64个序列中任何一个进行小于15次的循环位移，都不会与其他序列的循环位移相同，也不会与自己的任何其他循环序列相同；实际上，不同的小区选用不同的序列，不同的时隙选用不同的辅同步码。时隙同步：移动台搜索主同步信道的主同步码。主同步码以时隙为周期。帧同步：由于辅同步码以帧为周期，所以可以实现桢同步。然后通过识别同步码可以找出对应的扰码组。扰码识别：当基站所属的扰码组确定后，将扰码组内的8个主扰码与捕获的导频信道进行相关计算，得到小区所使用的下行扰码。获取信息：扰码识别后，通过解扰、解扩即可得到网络信息。小区发射的CCPCH信道的SFN，作为其他信道的SFN。接入和软切换软切换和更软切换先建立后断开同一个Node.B的软切换叫更软切换，相同RNC不同Node.B的软切换叫软切换。硬切换先断开后建立不同载波之间的切换，以及与GSM系统的切换。同频硬切换处于2个RNC控制的Node.B间所进行的切换，如果两个基站间没有Iur接口，这种本属于软切换的切换称之为同频硬切换；如果有则仍为软切换。软切换过程中的不同事件1A：有一个导频满足进入激活导频集门限并进入激活导频集。1B：有一个导频满足退出激活导频集门限并推出激活导频集。1C：当激活导频集内激活导频已经达到最大数目，但又有一个导频G的强度比当前激活导频集内最差导频W强度强，并且时间大于定时器时间，导频G将进入，导频W将被剔出。1D：激活导频集内有一个导频强度比当前最佳导频强度强过一个定时器时间，则发生参考导频更替。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ts(t)ts(t)RAKE接收RAKE接收技术，是分集技术的一种，属于时间分集范畴。互不相关（延迟大于一个码片延迟）的信号先后进入不同的路径，进行延迟估计、延迟均衡后，进行最大比合并。RAKE接收只要迟来的信号能够进入RAKE接收机内的分支，并可以相加合并就可以视为有用信号，否则将视为干扰。RAKE接收集分支数目越多越好，但系统越复杂，造价越高软切换合并上行在RNC中进行选择性合并；下行在手机处通过RAKE接收机进行最大比合并。导频污染导频污染定义为：能够进入激活导频集的导频数目大于激活导频集限定的数量，频繁发生进入和退出激活导频集事件。WCDMA系统将导频分为三类：激活导频集、侦测导频集、相邻导频集导频污染后果：激活导频集数目一般设为与RAKE接收集路径