G基础知识WCDMA无线原理与关键技术课件

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1、G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)WCDMA无线原理与关键技术G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)课程内容u3G概述uWCDMA无线原理uWCDMA关键技术G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)3G技术体制nWCDMA由标准化组织3GPP所制定ncdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，目前其标准化工作由3GPP2来完成nTD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出，目前已经融合到3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原

2、理与关键技术关键技术)三种主流标准的比较WCDMACDMA2000TD-SCDMA接收机结构接收机结构RAKERAKERAKE闭环功控频率闭环功控频率（Hz）1500800200越区切换越区切换软，硬切换软，硬切换软，硬切换软，硬切换接力切换接力切换解调方式解调方式相干解调相干解调相干解调相干解调相干解调相干解调码片速率码片速率（Mcps）3.84N1.22881.28传输带宽传输带宽（MHz）51.251.6帧长帧长10ms20ms10ms(2个个5ms子帧）子帧）同步方式同步方式异步异步/同步同步同步同步同步同步双工方式双工方式FDDFDDTDDG基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线

3、原理与关键技术关键技术)课程内容u概述uWCDMA无线原理uWCDMA关键技术G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)多址接入FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA频分多址技术频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同业务信道在不同频段分配给不同的用户。如的用户。如TACSTACS、AMPSAMPS。时分多址技术时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如同的用户。如GSMGSM、DAMPSDAMPS。码分多址技术码分多址技术 所有用户

4、在同一时间、同一频段所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道。上、根据不同的编码获得业务信道。G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)双工方式qTDD方式方式可用于任何频段适合于小区/微微小区组网适合于上下行非对称及对称业务qFDD方式方式需要成对频段适合于大区制全国性组网适合于上下行对称业务；q其他其他TDD(时分双工；如时分双工；如TD-SCDMA)D U D D D DDDFDD（频分双工；如（频分双工；如WCDMA和和CDMA2000）DD D D DDDUG基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)无线传播特性(多

5、径效应)G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落无线传播特性(信号衰落)G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)无线传播特性q电磁传播直射、反射、散射和绕射电磁传播直射、反射、散射和绕射q无线环境中的信号衰减分成三部分无线环境中的信号衰减分成三部分n路径损耗：幅度衰减较大n慢衰落:由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理改变变化缓慢，故称慢衰落，又称为阴影衰落。慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置/地点相关，衰落的速度

6、取决于移动台的速度n快衰落:合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大，称为快衰落。深衰落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长。因其场强服从瑞利分布，又称为瑞利衰落，衰落的振幅、相位、角度随机。q快衰落包络分布的描述方法快衰落包络分布的描述方法瑞利分布：非视距传播莱斯分布：视距传播G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)抗快衰落措施分集抗快衰落措施分集信号分集n时间分集n符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收机技术n空间分集n采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。n

7、频率分集nGSM采用跳频nCDMA采用扩频技术G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)WCDMA数据简要发送接收过程G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)伪随机序列伪随机序列信源信号信源信号TX解调信号解调信号RX伪随机序列伪随机序列扩频信号扩频信号扩频技术q 扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。q 其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)C:C:信道容量信道容量 W:W:信道带宽信道带宽 S/NS/N：信噪比：信噪比G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)扩频通信示意图fS（f

8、）f0扩频前的信号频谱信号S（f）ff0扩频后的信号频谱信号S（f）ff0解扩频后的信号频谱信号干扰噪声fS（f）f0解扩频前的信号频谱信号干扰噪声信号脉冲干扰白噪声G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)在上图所示的例子中，将原始数据与扩频码序列混合后（相乘），恰好在原始数据的每个比特周期内插入了8个码片，传输的频率大为展宽。在接收端的解扩就是在比特周期内用与发端相同的扩频序列对扩频后的码片积分，使得数据得到恢复。处理增益就是码片周期与原始数据比特周期的比值。在比特周期固定的情况下，码片周期取决于扩频带宽，扩频带宽越宽，处理增益越大，更有利于数据序列恢复。由于无线

9、频谱资源有限，扩频带宽的大小是一个综合平衡的选择，不可能一味求大。在目前制式中WCDMA的扩频带宽为5MHZ，CDMA2000扩频带宽为1.25MHZ。扩频原理介绍G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)符号速率 SF=3.84McpsWCDMA中，上行信道码的SF为：4256 下行信道码的SF为：4512WCDMA系统的扩频OVSF:OVSF:正交可变扩频因子正交可变扩频因子OVSF码码扰码扰码数据数据比特比特扩频后扩频后码片码片G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)扩频通信的特点q 抗多径干扰能力强q 抗突发脉冲干扰q 保密性高q

10、低发射功率q 易于实现大容量多址通信q 占用频带宽G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)无纠错编码：BER10-1 10-2不能满足通信需要卷积编码：BER10-3满足语音通信需要Turbo 码：BER 信道的相关时间，RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号WCDMA使用的分集技术G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)课程内容u概述uWCDMA无线原理uWCDMA关键技术G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)q码信道之间的非正交产生多址干扰，存在功率攀升现象。qWCDMA网络 会议室

11、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攀升G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)克服远近效应和补偿衰落克服远近效应和补偿衰落 减小多址干扰，保证网络容量减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间延长电池使用时间 下行功率控制下行功率控制小区发射功率小区发射功率上报功率控制比特上报功率控制比特手机发射信号手机发射信号功率控制命令功率控制命令上行功率控制上行功率控制功率控制G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术

12、关键技术)三种功率控制开环开环UE从导频信道中测量RSCP，估算出路径损耗，调整发射功率至接入网络成功闭环内环闭环内环测量信噪比和目标信躁比比较，发送指令调整发射功率WCDMA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闭环外环测量误帧率（误块率），调整目标信噪比 闭环功率控制涉及到UE、基站（NODE B），和RNC三个网元及Uu、Iub两个接口。其中UE和基站这一部分功能成为内环功率控制，其余部分则成为外环功率控制 开环是指闭合的上下行链路还没有建立之前，无法通过收发信机间的反馈确定最佳发射功率，开环功率控制是在

13、传输信道及接收机状况未知的情况下来估计最佳的初始发射功率的过程。G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)UENode BUE开环功率控制开环功率控制的目的就是提供：开环功率控制的目的就是提供：初始发射功率的粗略估计初始发射功率的粗略估计 G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)UENode BRNC外环内环闭环功率控制1500Hz测量接收信号SIR并比较10-100Hz设置SIRtar测量接收数据BLER并比较TPC设置BLERtar 当UE成功接入系统，进入业务信道后，上下行链路已经关闭。这时的功率控制是基于不断地测量反馈来调整、更新上

14、下行链路发射功率的过程，称为闭还功率控制。G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)功率控制效果n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n上行链路功率控制目的克服远近效应，所有的信号到达基站的功率相同功率控制决功率控制决定了定了WCDMAWCDMA系系统的容量统的容量G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)q 由于在多径信号中含有可以利用的信息（不同的路径信号中可能含有可以互补的信息），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。q 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

15、们合并在一起。RAKE接收机G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)RAKE接收多径示意图d1d2tttd3发射发射接收接收Raker合并合并噪声噪声G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)同步捕捉/跟踪RAKE 支路1RAKE 支路2RAKE 支路M路径选择Z1ZOUTZ2ZM相位控制r(t)12MRAKE接收机工作原理q 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。q WCDMA系统采用最大比合并方式，获得最佳分集增益。G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能RAKE接收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)G基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)RAKE接收接收发射codingdecoding直射信号反射信号如果时间差 1 码片长度（传播路径差大约是78米）codingG基础知识基础知识(WCDMA无线原理与无线原理与关键技术关键技术)谢谢大家！谢谢大家！