WCDMA无线关键技术

WCDMA无线关键技术课程内容功率控制技术切换技术压缩模式码资源分配RAKE接收技术接纳负载控制功率攀升码信道之间的非正交产生多址干扰，存在功率攀升现象。WCDMA网络会议室码信道传输——用方言交谈信道功率——说话声音保证信道质量——听清对话信道功率增加——谈话声音提高功率攀升——大家都提高声音超过线性范围崩溃——喊破喉咙，仍然听不清小区外的干扰——房间外的干扰功率控制CDMA通信技术并不是一种崭新的技术功率控制是CDMA通信技术的关键实现CDMA通信的规模商用，必须解决好功率控制

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发射，这是一个一定要遵守的总准则！信号被离基站近的UE的信号“淹没”，无法通信一个UE就能阻塞整个小区Powerf远近效应远近效应PowerfPowerf每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量采用功控技术减少了用户间的相互干扰，提高了系统整体容量多址干扰WCDMA是一个自干扰系统来源:共享频谱；没有理想自相关和互相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功率控制技术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功率控制的种类开环从信道中测量干扰条件，并调整发射功率闭环－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<目标SIR，增加移动台发射功率闭环－外环测量误帧率（误块率），调整目标信噪比UENodeB开环功率控制的目的：提供初始发射功率的粗略估计

开环功率控制开环功率控制开环功率控制的目的和基本原理开环功率控制的目的在于对新请求业务的初始发射功率作出估计。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发射功率作出估计，同时需要考虑业务的QoS、数据速率、品质因素Eb/N0、下行链路的实时总发射功率、其他小区对本小区的干扰等因素。闭环-内环功率控制功率控制的目的：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都有一个自己的控制环路闭环-内环功率控制闭环功率控制基本原理接收方根据接收到信号的信干比与控制信道的信干比目标值比较，然后向发送方返回一个TPC命令，发送方根据接收到的TPC命令，通过高层给定的闭环功率控制算法得出是增加发射功率还是减小发射功率，调整的幅度＝TPC_cmd×TPC_STEP_SIZE进行闭环功率控制的物理信道：DPCH,PDSCH,PCPCH不进行闭环功率控制的物理信道：P-CPICH(S-CPICH),P-CCPCH(S-CCPCH),PRACH等闭环-外环功率控制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BLERtar10-100Hz闭环-外环功率控制外环功率控制基本原理其主要思想是闭环功率控制测量单链路的SIR，与外环功率控制算法根据QoS要求设定的SIRTarget比较，控制单链路的SIR逼近SIRTarget，同时根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化而受影响，保持相对恒定的通信质量外环功率控制的入口参数有目标BLER、CRC检验结果以及SIRerror，出口参数为SIRTarget一般的外环功率控制算法：周期报告FER算法、事件报告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控制算法在UE侧进行功率控制效果下行链路功率控制目的节约基站的功率资源，减少对其他基站的干扰上行链路功率控制目的克服远近效应目标是在信号接收端，所有的用户有相同的信号干扰比SIR(SignaltoInterferenceRatio).功率控制决定了WCDMA系统的容量课程内容功率控制技术切换技术压缩模式码资源分配RAKE接收技术接纳负载控制切换的概念当移动台慢慢走出原先的服务小区，将要进入另一个服务小区时，原基站与移动台之间的链路将由新基站与移动台之间的链路来取代，这就是切换的含义。目的：

为了保持终端在移动过程中跨越不同无线覆盖区域时，业务的连续性。切换技术软切换：软切换则在载波频率相同的基站覆盖小区之间的信道切换当UE开始与一个新的小区建立联系时并不中断与原小区的联系。在软切换状态下，UE与多于一个小区建立无线链路。切换过程中，移动用户可能同时与两个基站进行通信，从一个基站到另一个基站的切换过程中，没有通信中断的现象，真正实现了无缝切换。CDMA系统独有的切换功能，可有效地提高切换的可靠性。硬切换：硬切换是当呼叫从一个小区交换到另一个小区或者从一个载波交换到另一个载波时发生，它是一个时刻只有一个业务信道可用时发生的切换。硬切换采取的是连接之前先断开的方式，在与新的业务信道建立连接之前先断开与旧的业务信道的连接。切换过程中，移动用户仅与新旧基站其中一个连通，从一个基站切换到另一个基站过程中，通信链路有短暂的中断时间（可能掉话）。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）切换示意图硬切换软切换软切换/更软切换ABCABCABCABCABCABC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，但是根据UTRAN分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。WCDMA切换基本过程测量控制UTRAN通过MeasurementControl命令要求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，采用不同的切换命令。切换控制流程（一）1.测量由RNC决定UE测量并上报哪些物理量。切换需要UE测量的参数主要是P-CPICH的Ec/N0或RSCP（ReceivedSignalCodePower）。一般我们用Ec/N0，因为Ec/N0同时体现了所接收信号的强度和干扰水平。Ec/N0和RSCP之间的关系如下：Ec/N0＝RSCP/RSSI其中，RSSI（ReceivedSignalStrengthIndicator）是在相关信道带宽内的宽带功率。软切换频间硬切换周期上报事件触发测量的结果在UE内过滤事件判决在RNC内进行切换判决在RNC内进行测量的结果在UE内过滤事件判决在UE内进行切换判决在RNC内进行切换控制流程（二）2.测量结果的上报周期上报的切换算法：使用测量结果事件触发的切换算法：使用事件判决的结果切换控制流程（三）3.切换算法无论是硬切换、软切换、周期上报还是事件触发，所有的切换算法都是建立在根据测量结果所进行的事件判决基础之上的。3GPP规范中所定义的事件：频内软切换相关事件：1A~1F频间硬切换相关事件：2A~2F系统间切换相关事件：3A~3D切换事件Event11A：一个主导频信道进入报告范围。1B：一个主导频信道离开报告范围。1C：一个不在ActiveSet里的主导频信道的导频信号强度超过一个在ActiveSet里主导频信道的导频信号强度。1D：最好小区发生变化。1E：一个主导频信道的导频信号强度超过一个绝对门限值。1F：一个主导频信道的导频信号强度低于一个绝对门限值。Event22A：最好的频率发生变化，指异频小区的信号质量高于激活集内最好小区的质量。2B：当前载频的信号质量低于一个值，而异频信号的质量高于一个值。2C：异频信号的质量高于一个值。2D：当前载频的质量低于一个值。2E：异频信号的质量低于一个值。2F：当前载频的质量高于一个值。切换控制流程（四）4.切换执行通过切换算法，在测量结果基础上做出切换判决后，就转入切换执行阶段。与软切换相关的三个切换操作是：1）无线链路增加；2）无线链路删除；3）无线链路替换（即同时进行无线链路的增加和删除）。（A）RNC向UE发送测量控制消息（MeasurementControl）（B）UE根据RNC的要求进行测量，并上报结果（MeasurementReport）（C）RNC针对不同的UE存储其在各载频中的各小区的测量结果（D）根据测量报告评估各载频的信号质量（包括频间和系统间）（E）质量判决（G）对应虚拟激活集小区分配资源，准备切换（F）维护激活集和监控集（包括当前载频和异频）（H）在对应的异系统小区，分配资源，准备切换当前载频质量好其他系统质量好其他载频质量好（I）若需要切换，则确定目标小区，且发送相应的切换命令切换过程流程图软切换举例PilotEc/Ioofcell1timePilotEc/IoConnecttocell1Event1A Event1CEvent1B

（addcell2）（replacecell1withcell3）（removecell3）PilotEc/Ioofcell2PilotEc/Ioofcell3⊿t⊿t⊿tRNS迁移RNS迁移能够：有效减少Iur接口的流量增加系统的适应能力核心网核心网源RNS目标RNS源RNS目标RNSIuIuIurRNS无线网络子系统硬切换硬切换的测量对移动台设备的要求更复杂如果是不同频率的硬切换，需要测量其他频点的信号WCDMA采用压缩模式的方式来实现频间小区信号的测量课程内容功率控制技术切换技术压缩模式码资源分配RAKE接收技术接纳负载控制启动压缩模式的目的为了完成频间切换和系统间切换，UE必须能够周期性地对异频系统进行测量普通情况下WCDMA系统中正在进行业务（特别是话音业务）的只有一个收发器的UE将在所有时间进行接收和发送，也就是说在普通情况下UE将没有机会进行异频测量压缩模式为处于DCH状态的UE提供了对异频系统进行测量的窗口压缩模式

压缩模式发射时间示意图压缩模式帧生成方法打孔通过在物理层速率匹配过程中打孔来降低符号速率通过扩频因子减半来提高数据速率比如用扩频因子64来代替扩频因子128高层调度降低来自高层数据的速率课程内容功率控制技术切换技术压缩模式码资源分配RAKE接收技术接纳负载控制

码资源管理在WCDMA系统中，用到两种码，OVSF码和扰码。由于正交可变扩频因子码OVSF是宝贵的稀有资源，在下行一个小区对应一张码表，为了使得系统既能接入尽量多的用户，提高系统的容量，就必须考虑码资源的合理使用问题，所以对于下行信道化码资源的规化和管理就非常重要。下行方向，由主扰码来区分小区，至于各小区的扰码应该怎么分，应考虑扰码之间的互相关性，最好能保证每个小区与相邻小区的互相关性最小。码资源规划模块在系统中的位置:位于CRNC中。码资源规划WCDMA系统中所用到的码的类型上行链路扰码上行链路信道化码下行链路扰码下行链路信道化码上行链路扰码和下行链路扰码的规划比较简单，上行链路信道化码不需要规划，在RNC中所规划的主要是下行链路信道化码一个小区有一个主扰码，一个主扰码下对应一个码树，下行链路信道化码的码树是一个典型的二叉树，对应于SF=4~512。OrthogonalCodes正交码的作用OC1,OC2OC3,OC4OC5,OC6,OC7OC1,OC2,OC3OC1,OC2OC1,OC2,OC3,OC4上行: 正交码用于区分从一个用户终端发出的不同信道下行:正交码用于区分从一个基站发出的不同信道信道化码的产生信道化码的特点

分配码的前提：要保证其到树根路径上和其子树上没有其它码被分配；分配码的结果：会阻塞掉其子树上的所有低速扩频码和其到根路径上的高速扩频码；下行信道化码分配策略码表利用率高分配掉的码字所阻塞掉的码字越少，说明码表利用率越高码表复杂度低尽量用短码分配先分配公共和共享物理信道的的下行链路信道化码尽量保证下行公共物理信道码资源的使用按照一定的策略分配下行专用物理信道的信道化码码分配示例012345678910111213141516171819202122232425262728293031SF=4SF=8SF=16SF=32SF=4SF=8SF=16SF=32红色代表已分配的码字；绿色代表由于低速扩频因子码字被分配而阻塞掉的高速扩频因子码字；蓝色代表由于高速扩频因子码字被分配而阻塞掉的低速扩频因子码字；黑色代表根据申请的扩频因子而优化分配的码字。三个结果任取一个扰码的作用PN3PN4PN5PN6PN1PN1CellSite“1”transmitsusingPNcode1PN2PN2CellSite“2”transmitsusingPNcode2上行: 扰码用作区分不同的用户终端

下行: 扰码用作区分不同的基站/小区下行扰码的规划PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5课程内容功率控制技术切换技术压缩模式码资源分配RAKE接收技术接纳负载控制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RAKE接收机工作原理在接收端，将M条相互独立的支路进行合并后，可以得到分集增益。合并方式有三种：选择合并、最大比合并、等增益合并。WCDMA系统采用最大比合并方式，获得最佳分集增益。RAKE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)RAKE接收A?接收AA发射codingA直射信号反射信号如果时间差<1码片长度AAAAAdecoding直射信号反射信号发射接收r如果时间差>1码片长度codingdecoding课程内容功率控制技术切换技术压缩模式码资源分配RAKE接收技术接纳负载控制接纳控制在用户发起呼叫时，RRM根据系统资源的可用情况决定接纳还是拒绝用户。当系统剩余的资源足够用户使用时，接纳呼叫的用户，并分配相应的资源（如扰码、信道码等）给呼叫用户。接纳控制的目的

根据系统目前的资源状况对新的用户、新的RAB和新的RL（例如由于切换）给予接纳或拒绝。接纳控制应当基于无线测量，在满足系统稳定的前提下尽量满足新呼叫的服务质量（QoS）请求，即通信速率、通信质量（信噪比或误码率）和时延要求。尽量避免过载情况的发生。接纳控制过程当用户发起接入呼叫申请资源时，RNC进行呼叫接纳控制系统负荷门限剩余容量申请接入业务负荷增量值负荷增量<剩余容量？接纳拒绝yesno上行接纳控制Itotal_old+ΔI>Ithreshold

小区基站所接收到的总宽带功率(ReceivedTotalWidePower)接入门限值业务类型Iown-cellIother-cell新业务接入后基站所接收到的干扰功率增量的预测值。与业务类型相关，需要根据预测算法给定。业务优先级（切换余量）上行链路接纳控制极限用户数不同极限用户下的极限干扰门限不同极限吞吐量不同不同数据速率业务的极限情况下行接纳控制Ptotal_old+△P>=Pthreshold

接入门限值基站的最大发射功率新业务接入后基站总发射功率增量的预测值。与业务类型相关，需要根据预测算法给定。小区基站目前的总发射功率,NodeB上报给RNC（TransmittedCarrierPower*Pmax）业务优先级（切换余量）红色：低速业务蓝色：高速业务不同数据速率业务在等距分布时的极限用户数随距离变化图下行链路接纳控制接纳控制分析从业务的流向来看，可以分为单向业务和双向业务。对于双向业务而言，只有上、下行链路均可接纳该业务，才能说该业务被接纳。接纳控制是所有业务的接入关口，其策略的优劣直接影响到小区的容量和系统性能的稳定（如呼损率、掉话率）。负载控制系统不断在实时测量系统小区的负荷，当负荷平均值在一个设定的时间内超越某一个门限值时就有必要进行负荷控制。负荷控制的核心思想是保证系统在稳定运行的前提下，最大限度地接入尽可能多的业务，以达到高效运行的目的。负荷控制负荷控制就是在系统负荷过高时通过各种方法降低系统的负