WA200002 WCDMA無線接入網(wǎng)原理

WA200002WCDMA無線接入網(wǎng)原理ISSUE1.0目標(biāo)學(xué)習(xí)完此課程，您將會(huì)：了解CDMA技術(shù)相比其它多址技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)了解WCDMA無線接入網(wǎng)的基本原理了解WCDMA無線接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)2第一章 雙工技術(shù)和多址技術(shù)第二章 WCDMA無線基本原理第三章 WCDMA后續(xù)增強(qiáng)技術(shù)3雙工技術(shù)：區(qū)分用戶的上行/下行信號(hào)頻分雙工（FDD）：以不同頻率區(qū)分上行和下行WCDMA、cdma2000使用FDD優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：在上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱時(shí)（主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）頻譜利用效率低時(shí)分雙工（TDD）：以不同時(shí)隙區(qū)分上行和下行TD-SCDMA使用TDD優(yōu)點(diǎn)：在上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱時(shí)可以給上下行靈活分配不同數(shù)量的時(shí)隙，頻譜利用效率高缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，需要GPS同步和CDMA技術(shù)一起使用時(shí)，上下行之間的干擾控制困難4頻率時(shí)間功率FDMA頻率時(shí)間功率TDMA多址技術(shù)：區(qū)分不同用戶功率時(shí)間CDMA頻率多址技術(shù)比較

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

實(shí)現(xiàn)難度 易 中 難6碼分多址（CDMA）的技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，頻率復(fù)用度高，頻譜利用率大大提高保密性強(qiáng)：擴(kuò)頻后的信號(hào)近似白噪聲軟容量，具備一定的話務(wù)自適應(yīng)能力缺點(diǎn)占用帶寬較大自干擾系統(tǒng)－系統(tǒng)內(nèi)用戶互相干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大，需要采用快速功率控制技術(shù)、負(fù)載控制等技術(shù)7第一章 雙工技術(shù)和多址技術(shù)第二章 WCDMA無線基本原理第三章 WCDMA后續(xù)增強(qiáng)技術(shù)8WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴(kuò)頻解擴(kuò)調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道9常用術(shù)語比特（Bit），符號(hào)(Symbol)，碼片(Chip)經(jīng)過信源編碼的含有信息的數(shù)據(jù)稱為“比特”經(jīng)過信道編碼和交織后的數(shù)據(jù)稱為“符號(hào)”經(jīng)過最終擴(kuò)頻得到的數(shù)據(jù)稱為“碼片”處理增益最終擴(kuò)頻速率和比特速率的比在WCDMA系統(tǒng)中，根據(jù)提供業(yè)務(wù)的不同，處理增益是可變的擴(kuò)頻增益越小，所需功耗越大，終端越費(fèi)電擴(kuò)頻增益越小，覆蓋越小10WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴(kuò)頻解擴(kuò)調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道11WCDMA的信源編碼

WCDMA系統(tǒng)采用AMR（AdaptiveMulti-Rate）語音編碼編碼共有8種，速率從12.2Kbps～4.75Kbps多種語音速率與目前各種主流移動(dòng)通信系統(tǒng)使用的編碼方式兼容，有利于設(shè)計(jì)多模終端根據(jù)用戶離基站遠(yuǎn)近，自動(dòng)調(diào)整語音速率，減少切換，減少掉話根據(jù)小區(qū)負(fù)荷，自動(dòng)降低部分用戶語音速率，可以節(jié)省部分功率，從而容納更多用戶12WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴(kuò)頻解擴(kuò)調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道13WCDMA的信道編碼信道編碼的作用：增加符號(hào)間的相關(guān)性，以便在受到干擾的情況下恢復(fù)信號(hào) 12345678910111213141516171819202122編碼類型語音業(yè)務(wù)：卷積碼（1/2、1/3），約束長(zhǎng)度為9，加8個(gè)尾比特?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)：Turbo碼（1/3），兩個(gè)8狀態(tài)的并行級(jí)聯(lián)卷積碼（PCCC）構(gòu)成，加6個(gè)尾比特14交織交織的作用：打亂符號(hào)間的相關(guān)性，減小信道快衰落和干擾帶來的影響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}一次交織：二次交織：15WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴(kuò)頻解擴(kuò)調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道16碼序列的相關(guān)性相關(guān)（相關(guān)性100％）不相關(guān)（0相關(guān)）(a)(b)+1-1+1-1+1-1+117擴(kuò)頻原理

____________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解擴(kuò)原理UE1×c1＋UE2×c2：

0－20－20＋20＋2UE1使用c1解擴(kuò)：c1

＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1解擴(kuò)結(jié)果：

0＋20＋20－20－2積分判決： ＋4（表示＋1） －4（表示－1）UE2使用c2解擴(kuò)：c2

＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1解擴(kuò)結(jié)果：

0－20－20＋20＋2積分判決： －4（表示－1） ＋4（表示＋1）19系統(tǒng)所允許的最大干擾電平解調(diào)門限擴(kuò)頻/解擴(kuò)原理－頻域解釋功率譜可以給所有用戶共享的功率a2Tbit=Ebit解擴(kuò)用戶增益其他用戶干擾信號(hào)EchipEb/No=Ec/Io×增益20WCDMA使用的擴(kuò)頻碼：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：正交可變擴(kuò)頻因子，由Walsh矩陣生成21WCDMA典型業(yè)務(wù)使用的擴(kuò)頻因子典型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)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通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴(kuò)頻解擴(kuò)調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道23擴(kuò)頻、加擾的不同作用下行以擾碼區(qū)分小區(qū)（扇區(qū)載頻）以O(shè)VSF碼區(qū)分小區(qū)內(nèi)不同用戶上行以擾碼區(qū)分用戶以O(shè)VSF用來區(qū)分該用戶的不同業(yè)務(wù)24碼序列的自相關(guān)和互相關(guān)不同用戶（或載波）要采用不同的碼序列區(qū)分互相關(guān)函數(shù)V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>互相關(guān)特性決定了多址干擾特性自相關(guān)函數(shù)R(τ)=<x1(t)，x1(t+τ)>其自相關(guān)特性決定了多徑干擾特性，非常難找！25擾碼生成技術(shù)隨機(jī)序列（貝努利序列）0和1個(gè)數(shù)各一半1或者0連續(xù)個(gè)數(shù)的概率，連續(xù)一個(gè)為1/2，連續(xù)兩個(gè)為1/4，連續(xù)三個(gè)為1/8，…m序列由移位寄存器生成，是最大長(zhǎng)度的線性移位寄存器序列，周期是2n-1（n為移位寄存器長(zhǎng)度）其自相關(guān)函數(shù)只有一個(gè)最大值（延遲為零處），其他均為-1/(2n-1)，單值性26m序列的生成m序列的缺點(diǎn)：只有一個(gè)序列，不同用戶用不同“節(jié)拍”（相位）區(qū)分，對(duì)同步要求很高移位節(jié)拍a0a1a2a3反饋值a4010001100010200100301001410011500110601101711010810101901011101011111011111211100131111014110001510001DDDD+a1a0a2a3a427Gold序列Gold序列由m序列的不同相位異或而成比m序列多得多：2n-1個(gè)（n為移位寄存器長(zhǎng)度）自相關(guān)函數(shù)有多值，沒有m序列好28Gold碼的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不需要GPS同步，系統(tǒng)靈活性、安全性高基站可以工作在異步模式室內(nèi)覆蓋容易實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：碼間干擾比m序列大29WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴(kuò)頻解擴(kuò)調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道30調(diào)制的作用把需要傳遞的信息送上射頻信道不同的調(diào)制方式可以極大地影響空中接口提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力2PSK（BPSK） ：定義2個(gè)相位，每個(gè)相位需要1個(gè)比特表示0°－0 180°－14PSK（QPSK） ：定義4個(gè)相位，每個(gè)相位需要2個(gè)比特表示0°－00 90°－01 180°－10 270°－118PSK（EDGE采用）：定義8個(gè)相位，每個(gè)相位由3個(gè)比特表示0°－000 45°－001 90°－010 135°－011180°－100 225°－101 270°－110 315°－111

WCDMA？31WCDMA

R99、R4調(diào)制方式：QPSKQPSK：QuaternaryPhaseShiftKeying3(1,1)2(1,0)1(0,1)0(0,0)SymbolparameterlModulatingbits32HSDPA（R5）調(diào)制方式：16QAM16QAM：16QuadratureAmplitudeModulation33WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴(kuò)頻解擴(kuò)調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道34無線傳播環(huán)境：多徑環(huán)境時(shí)間接收信號(hào)強(qiáng)度發(fā)射信號(hào)35無線通信的大敵：衰落Distance(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落36快衰落的類型空間選擇性衰落在不同地點(diǎn)（空間）衰落特性不一樣一般是由于物體反射形成時(shí)間選擇性衰落在不同時(shí)間衰落特性不一樣主要是快速移動(dòng)用戶引起的多普勒頻移造成頻率選擇性衰落在不同頻率衰落特性不一樣主要由寬帶信號(hào)的時(shí)間色散引起37分集技術(shù)－克服快衰落的主要手段空間選擇性衰落空間分集：分集天線水平距離大于10倍波長(zhǎng)極化分集：兩接收天線極化方向正交發(fā)射分集：克服大尺度衰落（由于周圍環(huán)境地段和地物的差別而導(dǎo)致的陰影區(qū)引起）38WCDMA的發(fā)射分集開環(huán)發(fā)射分集基于時(shí)空塊編碼的發(fā)射天線分集（STTD）SCH上的時(shí)間切換傳輸分集（TSTD）閉環(huán)發(fā)射分集：FBTD發(fā)射分集可以提高下行覆蓋，使WCDMA基站覆蓋與GSM900相當(dāng)，從而支持WCDMA與GSM共站址建設(shè)！39克服快衰落的手段－分集技術(shù)時(shí)間選擇性衰落時(shí)間分集－信道交織頻率選擇性衰落頻率分集－跳頻、擴(kuò)頻RAKE接收機(jī)40Rake接收機(jī)前端接收機(jī)第一接收徑第二接收徑第三接收徑延時(shí)估計(jì)器計(jì)算延時(shí)及相位偏轉(zhuǎn)

信號(hào)合成器合并信號(hào)tts(t)s(t)41分集接收合并技術(shù)最大比合并在接收端由N個(gè)分集支路，經(jīng)過相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，在送入檢測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)等增益合并在接收端由N個(gè)分集支路，經(jīng)過相位調(diào)整后，按照相等的增益系數(shù)，同相相加，在送入檢測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)選擇性合并在N個(gè)分集支路中選擇具有最大信噪比的支路作為輸出42不同多徑分集的接收效果51015SNR（dB)0.00010.0010.010.11BER1徑瑞利2徑瑞利5徑瑞利無衰落43快速功率控制WCDMA功率控制速度可以達(dá)到1500次/秒功控速度大于衰落速度，可以克服陰影衰落和快衰落降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提高系統(tǒng)質(zhì)量和容量省電，延長(zhǎng)手機(jī)的通話時(shí)間44第一章 雙工技術(shù)和多址技術(shù)第二章 WCDMA無線基本原理第三章 WCDMA后續(xù)增強(qiáng)技術(shù)45第三章 WCDMA后續(xù)增強(qiáng)技術(shù)3.1智能天線技術(shù)3.2多用戶檢測(cè)技術(shù)46智能天線原理降