WA200002 WCDMA无线接入网原理

WA200002WCDMA无线接入网原理ISSUE1.0目标学习完此课程，您将会：了解CDMA技术相比其它多址技术的优点了解WCDMA无线接入网的基本原理了解WCDMA无线接入网的关键技术2第一章 双工技术和多址技术第二章 WCDMA无线基本原理第三章 WCDMA后续增强技术3双工技术：区分用户的上行/下行信号频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行WCDMA、cdma2000使用FDD优点：实现简单缺点：在上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行TD-SCDMA使用TDD优点：在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱利用效率高缺点：实现较复杂，需要GPS同步和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难4频率时间功率FDMA频率时间功率TDMA多址技术：区分不同用户功率时间CDMA频率多址技术比较

FDMA TDMA CDMA容量 1 4～6 10～20载干比(C/I) 18dB 9dB -8～-6dB

实现难度 易 中 难6码分多址（CDMA）的技术特点优点抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高保密性强：扩频后的信号近似白噪声软容量，具备一定的话务自适应能力缺点占用带宽较大自干扰系统－系统内用户互相干扰技术实现难度大，需要采用快速功率控制技术、负载控制等技术7第一章 双工技术和多址技术第二章 WCDMA无线基本原理第三章 WCDMA后续增强技术8WCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道9常用术语比特（Bit），符号(Symbol)，码片(Chip)经过信源编码的含有信息的数据称为“比特”经过信道编码和交织后的数据称为“符号”经过最终扩频得到的数据称为“码片”处理增益最终扩频速率和比特速率的比在WCDMA系统中，根据提供业务的不同，处理增益是可变的扩频增益越小，所需功耗越大，终端越费电扩频增益越小，覆盖越小10WCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道11WCDMA的信源编码

WCDMA系统采用AMR（AdaptiveMulti-Rate）语音编码编码共有8种，速率从12.2Kbps～4.75Kbps多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率，从而容纳更多用户12WCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道13WCDMA的信道编码信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号 12345678910111213141516171819202122编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行级联卷积码（PCCC）构成，加6个尾比特14交织交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响12345678... ...452453454……816...456210...450614...45419...449412...452715...455311...451513...453........B0B1B2B3B4B5B6B7{A4,B0}{A5,B1}{A6,B2}{A7,B3}{B4,C0}{B5,C1}{B6,C2}{B7,C3}一次交织：二次交织：15WCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道16码序列的相关性相关（相关性100％）不相关（0相关）(a)(b)+1-1+1-1+1-1+117扩频原理

____________UE1:

＋1

－11

_____________UE2:

－1

＋1

c1:

＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1c2:

＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1UE1×c1： ＋1－1＋1－1－1＋1－1＋1UE2×c2： －1－1－1－1＋1＋1＋1＋1UE1×c1＋UE2×c2：

0－20－20＋20＋218解扩原理UE1×c1＋UE2×c2：

0－20－20＋20＋2UE1使用c1解扩：c1

＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1解扩结果：

0＋20＋20－20－2积分判决： ＋4（表示＋1） －4（表示－1）UE2使用c2解扩：c2

＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1解扩结果：

0－20－20＋20＋2积分判决： －4（表示－1） ＋4（表示＋1）19系统所允许的最大干扰电平解调门限扩频/解扩原理－频域解释功率谱可以给所有用户共享的功率a2Tbit=Ebit解扩用户增益其他用户干扰信号EchipEb/No=Ec/Io×增益20WCDMA使用的扩频码：OVSF（Walsh）SF=1SF=2SF=4Cch,1,0=(1)Cch,2,0=(1,1)Cch,2,1=(1,-1)Cch,4,0=(1,1,1,1)Cch,4,1=(1,1,-1,-1)

Cch,4,2=(1,-1,1,-1)Cch,4,3=(1,-1,-1,1)OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成21WCDMA典型业务使用的扩频因子典型业务数据速率下行SF上行SFAMR12.2+3.4 12864Modem28.8k28.8+3.4 643212.2kAMR&64kpacketdata12.2+64+3.4321612.2kAMR&144kpacketdata12.2+144+3.416812.2kAMR&384kpacketdata12.2+384+3.48422WCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道23扩频、加扰的不同作用下行以扰码区分小区（扇区载频）以OVSF码区分小区内不同用户上行以扰码区分用户以OVSF用来区分该用户的不同业务24码序列的自相关和互相关不同用户（或载波）要采用不同的码序列区分互相关函数V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>互相关特性决定了多址干扰特性自相关函数R(τ)=<x1(t)，x1(t+τ)>其自相关特性决定了多径干扰特性，非常难找！25扰码生成技术随机序列（贝努利序列）0和1个数各一半1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连续三个为1/8，…m序列由移位寄存器生成，是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄存器长度）其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为-1/(2n-1)，单值性26m序列的生成m序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高移位节拍a0a1a2a3反馈值a4010001100010200100301001410011500110601101711010810101901011101011111011111211100131111014110001510001DDDD+a1a0a2a3a427Gold序列Gold序列由m序列的不同相位异或而成比m序列多得多：2n-1个（n为移位寄存器长度）自相关函数有多值，没有m序列好28Gold码的特点优点：不需要GPS同步，系统灵活性、安全性高基站可以工作在异步模式室内覆盖容易实现缺点：码间干扰比m序列大29WCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道30调制的作用把需要传递的信息送上射频信道不同的调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力2PSK（BPSK） ：定义2个相位，每个相位需要1个比特表示0°－0 180°－14PSK（QPSK） ：定义4个相位，每个相位需要2个比特表示0°－00 90°－01 180°－10 270°－118PSK（EDGE采用）：定义8个相位，每个相位由3个比特表示0°－000 45°－001 90°－010 135°－011180°－100 225°－101 270°－110 315°－111

WCDMA？31WCDMA

R99、R4调制方式：QPSKQPSK：QuaternaryPhaseShiftKeying3(1,1)2(1,0)1(0,1)0(0,0)SymbolparameterlModulatingbits32HSDPA（R5）调制方式：16QAM16QAM：16QuadratureAmplitudeModulation33WCDMA通信模型信源解码信源编码Interleavingdeinterleaving信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道34无线传播环境：多径环境时间接收信号强度发射信号35无线通信的大敌：衰落Distance(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落36快衰落的类型空间选择性衰落在不同地点（空间）衰落特性不一样一般是由于物体反射形成时间选择性衰落在不同时间衰落特性不一样主要是快速移动用户引起的多普勒频移造成频率选择性衰落在不同频率衰落特性不一样主要由宽带信号的时间色散引起37分集技术－克服快衰落的主要手段空间选择性衰落空间分集：分集天线水平距离大于10倍波长极化分集：两接收天线极化方向正交发射分集：克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的阴影区引起）38WCDMA的发射分集开环发射分集基于时空块编码的发射天线分集（STTD）SCH上的时间切换传输分集（TSTD）闭环发射分集：FBTD发射分集可以提高下行覆盖，使WCDMA基站覆盖与GSM900相当，从而支持WCDMA与GSM共站址建设！39克服快衰落的手段－分集技术时间选择性衰落时间分集－信道交织频率选择性衰落频率分集－跳频、扩频RAKE接收机40Rake接收机前端接收机第一接收径第二接收径第三接收径延时估计器计算延时及相位偏转

信号合成器合并信号tts(t)s(t)41分集接收合并技术最大比合并在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测等增益合并在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照相等的增益系数，同相相加，在送入检测器进行监测选择性合并在N个分集支路中选择具有最大信噪比的支路作为输出42不同多径分集的接收效果51015SNR（dB)0.00010.0010.010.11BER1径瑞利2径瑞利5径瑞利无衰落43快速功率控制WCDMA功率控制速度可以达到1500次/秒功控速度大于衰落速度，可以克服阴影衰落和快衰落降低网络干扰，提高系统质量和容量省电，延长手机的通话时间44第一章 双工技术和多址技术第二章 WCDMA无线基本原理第三章 WCDMA后续增强技术45第三章 WCDMA后续增强技术3.1智能天线技术3.2多用户检测技术46智能天线原理降