02 WCDMA无线接入网原理

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedInternal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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved3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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved4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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved5功率FDMA功率TDMA多址技术：区分不同用户功率CDMAHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved6多址技术比较FDMATDMACDMA容量14～610～20载干比(C/I)18dB9dB-8～-6dB实现难度易中难HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved7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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved8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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved9WCDMA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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved10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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved11WCDMA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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved12WCDMA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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved13WCDMA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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved14WCDMA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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved15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：HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved16WCDMA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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved17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+1HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved18扩频原理____________UE1:＋1－11_____________UE2:－1＋1c1:＋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＋2HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved19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）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved20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增益其他用户干扰信号EchipEb/No=Ec/Io×增益HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved21WCDMA使用的扩频码：OVSF（Walsh）OVSF：正交可变扩频因子，由Walsh矩阵生成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)HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved22WCDMA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+3.412864Modem28.8k28.8+3.4643212.2kAMR&64kpacketdata12.2+64+3.4321612.2kAMR&144kpacketdata12.2+144+3.416812.2kAMR&384kpacketdata12.2+384+3.484HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved23WCDMA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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved24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！HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved25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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved26m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+a1a0a2a3a4HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved27Gold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00.20.40.60.811.2HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved28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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved29Gold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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved30WCDMA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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved31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°－0180°－14PSK（QPSK）：定义4个相位，每个相位需要2个比特表示−0°－0090°－01180°－10270°－118PSK（EDGE采用）：定义8个相位，每个相位由3个比特表示−0°－00045°－00190°－010135°－011−180°－100225°－101270°－110315°－111WCDMA？HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved32WCDMAR99、R4调制方式：QPS