WCDMA优化培训の基础原理

WCDMA无线基础理论UMTS结构RNCRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubUu(the“radiointerface”)Channel4sakdjfl?ladksfjasldf鯽d鰈kdqwerrtiuodklc.sakdjfl?ladksfjasldf鯽d鰈kdqwerrtiuodklc.sakdjfl?ladksfjasldf鯽d鰈kdqwerrtiuodklc.UEUTRAN:UTRANetworkRNC:RadioNetworkControllerUE:UserEquipmentUTRAN空中接口UERRCRLCMACPHYRLCCTRLUSERDATAUTRANRRCMACPHYRLCRLCCTRLUSERDATAUTRAN(UMTSTerrestrialradioaccessnetwrok)模型PhysicalchannelsPhysicalChannelsDistinguishedby:-RFFrequency-ChannelizationCode-SpreadingCode-Modulation(I/Q)Phase(uplink)-Timeslot(TDDmode)SignalingRadioBearerRadioBearerTransportchannels-groupedbymethodoftransportLogicalchannels-groupedbyinformationcontent-UserData-Controlandsignaling•UTRANOSI模型L1L2L2L3L1L2L2L33GPPTS25.201¶V3.1.0用户面控制面逻辑信道传输信道物理信道用户面控制面内容安排•WCDMA基本原理•基本功能–功率控制–移动性(软切换和频间切换)–信道转换–准入控制–拥塞控制基本原理基本接入技术FDMA每一个用户的频率互不相同(每一个用户一个语音信道)所有用户发射机可以同时工作AMPS,NMT,TACSUser1User2User3Frequency每一个发射机的扩频码互不相同每一个信道的正交码互不相同许多用户公享同一频率和时间IS-95,cdma2000,WCDMAFrequencyCDMAMultipleTransmittersandMultipleDataChannels每一个用户的时隙互不相同每一个数据信道在一个时隙内的位置互不相同几个用户可以共享同一频率IS-136,GSM,PDCTDMAUser1User2User3UserNTime•3.84Mcps码速率•异步模式•可变扩频和multi-code使用,SF=4…512•高速数据-384kbpswithwide-areacoverage-Upto2Mbpswithlocalcoverage(packetservices)•FDD•载波间隔4.2-5MHz(200kHzsteps)•帧长10msft10msframe4.2-5.0MHzMultiplexedVariablerateusersP3GPPWCDMA基本概念DS-CDMA-原理fP3窄带干扰宽带干扰MODDEMLPDET(960kb/s)(3,84Mc/s)54321扩频增益g=RchipRbitP4P5P2P1f抗干扰InterferenceRejection•使用扩频，在解码后有用信号变成尖峰，而干扰变成小信号。fPSpreadSpectrumfPSpreadSpectrumNoiseFloorLevelWantedsignalInterferer1Interferer2InterferernfPSpectrumafterDe-spreading(Processing)NoiseFloorLevelInterferer1Interferer2InterferernCombinedlevelforNoiseandInterferenceWantedsignalC/I干扰和容量•小区中所有正在进行的呼叫决定干扰电平–呼叫越多，干扰越大.–覆盖边缘的用户没有足够的发射功率抵抗干扰.(随着容量的增加覆盖减小–小区呼吸)•每个新呼叫影响正在进行的呼叫i.e.AnewcallaffectstheQoSofon-goingcalls.•功率控制必不可少。(W)CDMA系统容量•单个小区容量–支持用户数:K~Gp/(Eb/I0)•多个小区容量–100%频率复用–容量干扰受限–其他小区用户产生的干扰(不受基站功率控制的用户)-减少上行容量–其他基站对UE接收机产生的干扰-减少下行容量–上下行都需要快速功率控制WCDMA码的使用•从单个小区来看:–所有移动台共享同一个载波–正交码区分区分不同用户，和同一用户连接的不同信道信道码Channelizationcodes•从整个网络来看:–多个发射机(RBS,UE)共存于同一区域下的同一频率–近似正交码区分发射机扰码ScramblingcodesCC2CC1CC3CCn扰码和信道码DataUser1CellcombinerFilteringModulator,TransmitterRBS,sector1DataUser2DataUser3DataUsernCC1CC2CC3CCnSC1DataUser1FilteringReceiver,DemodulatorUE1CC1SC1DataUser2FilteringReceiver,DemodulatorUE2CC2SC1UserData1UserData2UserData3UserDatanSC1UserData1NoiseNoiseNoiseCC2CC1CC3CCnSC1CC2CC1CC3CCn扰码和信道码DataUser1CellcombinerFilteringModulator,TransmitterRBS,sector1DataUser2DataUser3DataUsernCC1CC2CC3CCnSC1DataUser1FilteringReceiver,DemodulatorUE1CC1SC1DataUser2FilteringReceiver,DemodulatorUE2CC2SC1UserData1UserData2UserData3UserDatanSC1UserData1NoiseNoiseNoiseCC2CC1CC3CCnCC2CC1CC3CCn扰码和信道码DataUser1CellcombinerFilteringModulator,TransmitterRBS,sector1DataUser2DataUser3DataUsernCC1CC2CC3CCnSC1DataUser1FilteringReceiver,DemodulatorUE1CC1SC1DataUser2FilteringReceiver,DemodulatorUE2CC2SC1UserData1UserData2UserData3UserDatanSC1UserData1NoiseNoiseNoisescramblingchannelization扰码，PN码(伪随机码)•截断的Gold码–在WCDMA中作为扰码用–每一个基站和终端都被分配一个唯一的扰码•码的特性：–编码带宽要远大于信号(所传信息)的带宽–自相关性好(为使“正确”信号的峰值清晰)–如果发射机和接收机之间的编码不能完全同步，由于自相关性好也不会有大的降级•使正确同步的可能性最大–互相关性低•使RBS和UE间的干扰最小扰码的规划•8192个扰码–分为主扰码和辅扰码•512个主扰码–最好的自相关和互相关特性•每个主扰码配15个辅扰码–用于多个扰码和其他特殊情况–自相关和互相关特性稍差•主扰码分成64个组，每组8个–加快小区搜索扰码的规划•每个小区分配一个主扰码–相邻小区使用统一个组的扰码•可以重复使用–相邻小区不能重复使用–按照S/IandEc/I0复用•若运营商在临界区使用同一个频率，需要相互协调码的使用–预留扰码便于协调信道码(正交码)•正交可变扩频因子(OVSF)码–在WCDMA中作为信道码用–从一个发射机来的每一个信道都被分配一个唯一的OVSF码•码的特性：–基于Walsh函数–非常好的自相关性–如果完全同步，具有正交互相关性•不同的信道可以在相同的扰码上传输而没有相互间的干扰，也就是说，在接收机方有可能完全分离信道–对同步要求高(不适用于扰码)–可用编码的最大数量依赖于码长•在WCDMA中8,16,32,64,128,256(或512)个码片正交码树CodelimitationAllcodeswithinthetreeareorthogonalSpreadingfactor12481632:C(1,1)C(1,-1)C(1,1,1,1)C(1,1,-1,-1)C(1,1,1,1,1…)C(1,1,1,1,-1,-1,-1,-1)C(….)C(….)C(1)信道比特率[kbps]用户比特率[kbps]扩频因子上行下行上行下行512N/A15kbpsN/A1-3kbps25615kbps30kbps5-8kbps5-8kbps12830kbps60kbps10-16kbps15-22kbps6460kbps120kbps20-32kbps36-54kbps32120kbps240kbps40-64kbps80-120kbps16240kbps480kbps80-128kbps160-240kbps8480kbps960kbps160-256kbps330-500kbps4960kbps1920kbps320-512kbps670-1000kbps比特率和扩频因子WCDMA发射机结构UserDataCRCFECInterleaverOSVFCodeGeneratorChannelIDScramblingCodeGeneratorCellID/UEIDComplexSpreading(DL)HPSKSpreading(UL)FilterFilterIQModulatorRF5-1000kbps3.84Mcps30-1920kbps3.84Mcps3.84McpsRepeatedevery10ms,sameforallphysicalchannelsRepeatedeverysymbol,uniqueforeachchannelErrorDetectionErrorCorrectionErrorRandomizationSpreadingScramblingSpectralContainmentModulation&RFSignalGeneration无线信道多径传播时间离散h()00123123WCDMA接收机Transmitter:STx(t)=dkck*costkklReceiver:SRx(t)=lkdkck(t-lk)cos[(+dlk)t+lk]tklSingleusertklMultipleuserstklRakereceiverprincipleRake接收机•每条多径称为一个“finger”•为每个“finger”估计信道特性:–时延–幅度–相位•Rake接收机能够区分的多径间隔onechipperiodTchipWCDMA:3.84McpsTchip=0.26µs78m•chiprate越高能吸收更多的路径(需要更多的处理能量)时间离散和信道估计12h1h0h2ChannelDiversityCombinationSelectiveEqualgainMaximumRatioChannelEstimationDelayDelayDelayandcomplexamplitudesa2a1a00011/31/31/3h2*h1*h0*gggC(n)21C(n)C(n)a2a1a0r(n)DiversityCombinationToDecod