3G培訓(xùn)之十(UMTS無線設(shè)計(jì))解析

CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)根底2023年11月3G培訓(xùn)資料之十WCDMA根本原理PowerTimeFrequencyTimePowerFrequencyGSM-FDMA/TDMA混合方案

窄帶載頻復(fù)用WCDMA使用CDMA直接擴(kuò)頻技術(shù)碼分多址-多個(gè)用戶同時(shí)使用一個(gè)載頻單頻復(fù)用WCDMA根本原理64Kbps3.84MHz3.84MHz64Kbps發(fā)送接收擴(kuò)頻合成信號解擴(kuò)其他用戶噪聲WCDMA的多址原理處理增益處理增益=擴(kuò)頻碼率/輸入數(shù)據(jù)碼率WCDMA-語音效勞處理增益=3.84Mcps/12.2kbps =25(dB)假設(shè)接收機(jī)的Eb/No要求=5dB信號可以比所接收到的噪聲小20dB(100倍)同一蜂窩的用戶使用同一頻率相鄰蜂窩的用戶也使用同一頻率 N=1頻率復(fù)用CDMA不需要頻率規(guī)劃4site,12frequencyreuse111111111111111111111111111111111111111111111N=1frequencyreuse654321879121011654321879121011654321879121011654321879121011GSMCDMA空中接口和信道帶寬WCDMA寬帶5MHz載頻包括疼惜帶利用偽隨機(jī)碼來識(shí)別不同的扇區(qū)和用戶簡潔獲得最大的頻譜使用率(n=1復(fù)用)話音質(zhì)量直接影響網(wǎng)絡(luò)容量GSM窄帶200KHz載頻空中接口基于

TDMA(8個(gè)全碼率呼叫/200KHz信道)固定的通話數(shù)量/段頻譜

高容量高質(zhì)量單一化的系統(tǒng)規(guī)劃CDMA技術(shù)的優(yōu)勢高容量頻譜效率-GSM需要至少12個(gè)GSM載頻12*200KHz=2.4MHz在一對5MHz(5+5)頻譜中,承受13K話音編碼Carrier/sector=2Tch/sector=15Erlang/sector=9Erlang/site=27Erlang/MHz/site=5.44site,12frequencyreuse654321879121011654321879121011654321879121011654321879121011GSM頻譜效率-IS95CDMA需要至少1個(gè)CDMA載頻1.23+0.54MHz疼惜帶=1.77MHz在一對5MHz(5+5)頻譜中,承受8KEVRC話音編碼Carrier/sector=3Erlang/carrier/sector=15.5Erlang/site=15.5*3*3=139.5Erlang/MHz/site=27.9111111111111111111111111111111111111111111111N=1frequencyreuseIS95CDMA頻譜效率-WCDMA需要至少1個(gè)WCDMA載頻5MHz,包括疼惜帶在一對5MHz(5+5)頻譜中,承受12.2KAMR話音編碼Carrier/sector=1Erlang/sector=56注Erlang/site=56*3=168Erlang/MHz/site=33.6注:初步估量111111111111111111111111111111111111111111111N=1frequencyreuseWCDMAIS95CDMA800MHz載頻間隔(MHz)

聲碼率(Kbps)復(fù)用模式容量Erlang/MHz/SiteGSM900MHzWCDMA2GHz0.21.235812.241/31/35.427.933.6CDMA技術(shù)使得頻率資源得到最充分的利用頻譜效率13高質(zhì)量先進(jìn)的誤碼檢測和糾錯(cuò)技術(shù)先進(jìn)的聲碼器軟切換和更軟切換->不易掉線多種分集:頻率分集-寬帶信號路徑分集-多路Rake接收機(jī)&軟切換空間分集-兩個(gè)接收天線時(shí)間分集-穿插&編碼準(zhǔn)確的功率把握削減干擾CDMA技術(shù)的優(yōu)勢-高質(zhì)量OutgoingWaveform-80dB-90db-110db-120db3.84Mhz3.84Mhz400

Khz范圍內(nèi)的12db衰落只影響了1/10ofCDMA帶寬.因此，對

WCDMA的總衰落是0.5db整個(gè)GSM200KHz信道都受到了同樣的衰落影響，因此對用戶的總衰落也是12db.

WCDMA對頻率選擇性衰落能供給更好的疼惜ReceivedWaveform-80db-90db-110db-120db200KhzOutgoingWaveform-80db-90db-110db-120db200KhzReceivedWaveform-80db-90db-110db-120db12dBFade0.5dBLoss12dBFade12dBLoss!WCDMAGSM頻率分集對話音質(zhì)量的改善ReceiverReceiverReceiverMobileRakeReceiverAnalogTDMACalls

FadingD/AAudio

FadingD/AMobileReceiverCDMACalls通過多個(gè)接收機(jī)綜合從不同的基站和不同的反射路徑來的信號可以減輕衰落的影響衰落很可能導(dǎo)致信息的喪失=降低話音質(zhì)量路徑分集對話音質(zhì)量的改善多徑效應(yīng)WCDMA不會(huì)增加干擾通過Rake接收機(jī)混合從多個(gè)路徑來的同一信號可以得到一個(gè)更好的接收信號GSM導(dǎo)致干擾增加利用接收天線分集減輕其影響

NarrowBand基站競爭硬切換移動(dòng)臺(tái)位置CellACellBSoftHandoff信號強(qiáng)度ABCDMA基站協(xié)作軟切換先釋放后建立先保持后釋放兩個(gè)或多個(gè)基站之間的軟切換切換WCDMA硬切換、軟切換、更軟切換依據(jù)移動(dòng)臺(tái)測得的信號強(qiáng)度和/或系統(tǒng)定義的參數(shù)確定是否切換軟切換或更軟切換時(shí)移動(dòng)臺(tái)與2-3個(gè)基站保持連接，因此削減了掉話的可能GSM只有硬切換依據(jù)移動(dòng)臺(tái)測得的信號強(qiáng)度和/或系統(tǒng)定義的參數(shù)確定是否切換快速切換能盡可能少地占用珍貴的系統(tǒng)資源多徑接收Switch幀質(zhì)量指示器QualityFrames幀質(zhì)量指示器QualityFramesQualityFrames改善話音質(zhì)量Transcoder從多至3個(gè)軟切換扇區(qū)中選擇最好的幀

CDMA軟切換能改善接收到的幀質(zhì)量43214321×本例中只顯示了7幀

123456711223344556677Transcoder

選擇的幀軟切換對話音質(zhì)量的改善分集方法WCDMA兩個(gè)接收天線空間分集通過Rake接收機(jī)的路徑分集通過擴(kuò)頻而來的頻率分集通過穿插編碼的時(shí)間分集GSM兩個(gè)接收天線空間分集通過TDMA信道分割得到的時(shí)間分集通過跳頻實(shí)現(xiàn)的頻率分集要求基站接收到各移動(dòng)臺(tái)的功率都是均等的避開“遠(yuǎn)－近“效應(yīng)前向和反向功率把握基站向移動(dòng)臺(tái)播送參考功率移動(dòng)臺(tái)比較接收功率與參考功率，調(diào)整自己的放射功率(開環(huán))基站測量接收到的移動(dòng)臺(tái)功率然后命令移動(dòng)臺(tái)小幅度地轉(zhuǎn)變放射功率(閉環(huán))功率把握功率把握能提高容量&質(zhì)量WCDMACDMA固有地需要嚴(yán)格的功率把握來保證接收到的全部的信號強(qiáng)度一樣CDMA功率把握=>干擾=>容量功率調(diào)整高達(dá)1500次/秒功率把握確保最小的干擾GSMGSM功率把握=>噪聲=>頻率復(fù)用距離=>容量功率調(diào)整高達(dá)17次/秒功率把握確保足夠的接收電平

干擾治理:VAD&DTXWCDMA多種碼率的聲碼器能降低發(fā)送的碼率，削減干擾GSM話音激活檢測能降低發(fā)送的碼率不連續(xù)的Tx使比特率從13kbps下降到500bps，因而降低干擾不連續(xù)的Rx節(jié)省功率(延長電池壽命)

單一化的系統(tǒng)規(guī)劃CDMA不需要頻率規(guī)劃4site,12frequencyreuse111111111111111111111111111111111111111111111N=1frequencyreuse654321879121011654321879121011654321879121011654321879121011GSMCDMA系統(tǒng)規(guī)劃和實(shí)施站點(diǎn)選擇鄰區(qū)切換表PN規(guī)劃參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮CDMA的掩蓋

與

系統(tǒng)負(fù)荷相互關(guān)聯(lián)合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)以支持最大限度的系統(tǒng)負(fù)荷輕載網(wǎng)絡(luò)過載網(wǎng)絡(luò)CDMA掩蓋/容量

與

數(shù)碼率相互關(guān)聯(lián)首先確定所需要的數(shù)據(jù)傳輸速率接收靈敏度Sensitivity=kTB+NF+Eb/Nt–PG -kT為熱噪聲電平dBm/Hz -B為WCDMA載頻帶寬dB-Hz -NF為噪聲系數(shù)dB -Eb/Nt為到達(dá)要求的FER所需要的比特信噪比dB -PG為處理增益dB為到達(dá)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率需要更高的功率。由于基站LPA的限制，高速數(shù)據(jù)傳輸只有在靠近基站的時(shí)候才能得到>12.2kbps>64kbps>384kbps>144kbpsRangedecreases掩蓋/容量vs數(shù)據(jù)率MaxnouserssupportedincreasesCDMA掩蓋/容量

與

干擾相互關(guān)聯(lián)盡可能地削減干擾反向鏈路容量等式

N=W/R*1/(Eb/No)*1/D*F*GN為每扇區(qū)呼叫個(gè)數(shù)W為擴(kuò)頻帶寬R為輸入數(shù)據(jù)率Eb/No為功率譜密度比特信噪比D為話音激活因子F為頻率復(fù)用效率(周邊基站的干擾)G為扇區(qū)增益前向鏈路－導(dǎo)頻污染導(dǎo)頻污染是CDMA系統(tǒng)不希望的結(jié)果接收到過多的導(dǎo)頻信號。良好的CDMA掩蓋=良好的信號強(qiáng)度+良好的Ec/Ior導(dǎo)頻污染=良好的信號強(qiáng)度+差的Ec/Ior不好的掩蓋導(dǎo)頻污染是由以下緣由導(dǎo)致的：不佳的系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合要求的基站位置簡潔的地理環(huán)境在只有1-2個(gè)基站的現(xiàn)場測試中很難顯示導(dǎo)頻污染的影響前向鏈路－導(dǎo)頻污染Ec/IoPlot(RED=poor)

掩蓋空洞導(dǎo)頻污染模擬器能幫助預(yù)知導(dǎo)頻污染地區(qū)。最正確的解決方案：良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)好的站址選擇適當(dāng)?shù)奶炀€下傾角適當(dāng)?shù)幕痉派涔β收局愤x擇

是

最重要的...將干擾減至最小

增加系統(tǒng)容量增加掩蓋范圍提高話音質(zhì)量保證足夠的信號強(qiáng)度-在CDMA系統(tǒng)中信號強(qiáng)度和Ec/Io是確定良好掩蓋的根本因素。-在不同的地區(qū)信號強(qiáng)度的要求是不同的。一般地，-80dBm的信號能夠供給很好的室外掩蓋，但是在密集城區(qū)很可能不夠。-密集城區(qū)還有室內(nèi)穿透要求。室內(nèi)穿透損耗與建筑物的構(gòu)造和材料有很大的關(guān)系，在地面樓層可能有10到35dB的變化。站址選擇準(zhǔn)則－戶外最正確的信噪比-盡量削減來自其它基站的干擾==>對Analog&GSM最大數(shù)量的頻率復(fù)用。==>增加系統(tǒng)容量。==>對CDMA最正確的Ec/Io。==>最正確掩蓋和系統(tǒng)容量。-在平坦的地形條件下，依據(jù)蜂窩小區(qū)模式放置的基站能夠使每一個(gè)扇區(qū)都獲得良好的信噪比，因此照舊是首選的方法。站址選擇準(zhǔn)則－戶外為平滑切換保證連續(xù)的掩蓋消退大區(qū)式的基站-大區(qū)式的基站通常天線位置過高，即使增加天線下傾角，也難以把握其掩蓋范圍。-大區(qū)式的基站會(huì)對其它基站產(chǎn)生額外的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)容量和話音質(zhì)量的降低。從最密集的城區(qū)開頭系統(tǒng)規(guī)劃-城區(qū)在電磁波傳播、站址選擇、基站間距等條件方面通常會(huì)有更多的限制因素。實(shí)地勘查以便爭論實(shí)際的傳播特性和周邊環(huán)境站址選擇準(zhǔn)則－戶外室內(nèi)掩蓋-在一些關(guān)鍵地方放置微蜂窩(例如大型購物中心)必要時(shí)安裝無線或光纖中繼器-利用室內(nèi)天線、泄漏電纜或組合使用掩蓋考慮－室內(nèi)大廈問題：通常會(huì)有多個(gè)基站對高層大廈供給直接的視距傳播掩蓋，這種狀況下簡潔產(chǎn)生較大的干擾，導(dǎo)致話音質(zhì)量變壞，掉話增加。-解決方法：泄漏電纜或分布式的小天線能夠在建筑物內(nèi)供給全都的、有主導(dǎo)的RF信號。掩蓋信號應(yīng)當(dāng)足夠強(qiáng)以便消退不必要的與遠(yuǎn)方基站的切換。掩蓋考慮－室內(nèi)大廈續(xù).地下停車場大型購物中心預(yù)期掩蓋范圍掩蓋考慮－室內(nèi)大廈續(xù).商店&餐館(10floors)36/F37/F泄漏電纜38/FSector1地下停車場(7floors)Sector2Sector3掩蓋考慮－室內(nèi)總結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)因素話務(wù)量全向vs.扇區(qū)數(shù)據(jù)率分布速度掩蓋全向vs.