1、wcdma無線關鍵技術課程目標：l 掌握3g移動通信的基本概念l 掌握3g的標準化過程l 掌握wcdma的基本網絡結構以及各網元功能l 掌握無線通信原理l 掌握wcdma的關鍵技術第1章 wcdma關鍵技術目 錄第1章 wcdma關鍵技術11.1 wcdma系統的技術特點11.2 功率控制31.2.1 開環功率控制31.2.2 閉環功率控制41.2.3 hsdpa相關的功率控制71.3 rake接收91.4 多用戶檢測121.5 智能天線141.6 分集技術16第2章 wcdma無線資源管理192.1 切換192.1.1 切換概述192.1.2 切換算法252.1.3 基于負荷控制原因觸發的切

2、換252.1.4 基于覆蓋原因觸發的切換262.1.5 基于負荷均衡原因觸發的切換292.1.6 基于移動臺移動速度的切換312.2 碼資源管理322.2.1 上行擾碼322.2.2 上行信道化碼352.2.3 下行擾碼362.2.4 下行信道化碼372.3 接納控制412.4 負荷控制473第2章 wcdma無線資源管理第1章 wcdma關鍵技術& 知識點l wcdma關鍵技術，如功率控制、rake接收、多用戶檢測等作為第三代移動通信的wcdma的設計目標是不僅能夠提供比第二代移動通信系統更大的系統容量和更好的通信質量，而且要能在全球范圍內更好的實現無縫漫游和為用戶提供包括語音、數據

3、和移動多媒體業務。與第二代移動通信相比，wcdma系統應用了許多關鍵技術，如功率控制、rake接收、多用戶檢測、智能天線。以下分別進行介紹。1.1 wcdma系統的技術特點wcdma由于技術的先進性，所以與以前的gsm等移動通信方式相比，具有以下的技術特點。更大的系統容量wcdma由于自身的帶寬較寬，抗衰落性能好，上下行鏈路實現相干解調，大幅度提高鏈路容量。wcdma系統采用快速功率技術，使發射機的發射功率總是處于最小的水平，從而減少了多址干擾。這些技術都提高了系統容量。系統容量大，單用戶設備成本降低，建設wcdma 網絡的投資要比2g低。更多的業務種類wcdma系統可以提供和開展的業務種類非

4、常豐富，分為兩大類：cs域業務和ps域業務。其中，cs域業務主要包括：基本電信業務（語音、特服、緊急呼叫）、補充業務、點對點短消息業務、電路型承載業務、電路型多媒體業務、智能網業務。ps域業務主要包括：ps域的短消息業務、移動qicq、移動游戲、移動沖浪、視頻點播、手機收發e-mail、智能網業務等。更高的數據速率具有支持多媒體業務的能力，特別是支持internet業務。現有的移動通信系統主要以提供語音業務為主，一般能提供100200kbit/s的數據業務，gsm演進到最高階段能提供384kbit/s的數據業務。而第三代移動通信的業務能力將比第二代有明顯的改進，支持話音、數據和多媒體業務，并且

5、可根據需要提供寬帶。第三代移動通信無線傳輸技術滿足以下三種要求。即：快速移動環境：最高速率達144kbit/s室外到室內或步行環境：最高速率達384kbit/s室內環境：最高速率達2mbit/s更好的無線傳輸無線信道是一種較惡劣的通信介質。由于它的特性難以預測，因此一般根據實際測量的數據，以統計的方法來表征無線信道的模型。通常認為其具有萊斯或瑞利特性，其中瑞利衰落信道是最惡劣的移動無線信道。要在衰落信道中實現良好的性能，采用分集技術非常關鍵。在wcdma中，仿真結果表明，衰落信道情況下，發射分集可以改善性能12db，因此通過采用發射分集技術，可以更有效地保證無線傳輸的質量。在無線傳輸中，頻率選

6、擇性衰落和多徑是一種普遍現象。wcdma是寬帶信號，信號帶寬是5mhz。寬帶信號可以更好地抗頻率選擇性衰落，保證傳輸性能。另外，如果發射信號帶寬比信道的相干帶寬更寬，那么接收機就能分離多徑分量。由于wcdma的帶寬更寬，因此它具有更好的多徑接收處理能力。更高的語音質量采用amr語音編碼技術，語音傳輸速率最高達到12.2kbit/s（r99）。wcdma的帶寬達到5mhz，使得其具有更大的擴頻因子，從而帶來更大的處理增益。同時寬帶使其具有更強的多徑分辨能力，改善rake接收機性能。另外，wcdma采用發射分集技術，有效改善下行鏈路的接收性能。并通過交織和卷積編碼技術來有效保證傳輸誤碼率。通過采用

7、這些技術，使得wcdma網絡語音質量接近固定網的語音質量。更低的傳送功率采用cdma技術，通過擴頻將窄帶信號轉換為寬帶信號后再進行發射。由于wcdma的帶寬達到5mhz，使得其擴頻因子可以更高帶來更大的接收機處理增益，使得wcdma系統具有更高的接收靈敏度，終端需要的發射功率可以很低。另外，通過采用快速功率控制技術，可以降低發射功率，軟切換提高提高業務信道接收增益，也可以降低終端發射功率的要求。一般地，wcdma終端的發射功率在室內為20mw，室外300mw，電磁輻射少，對人身體影響很小，是一種綠色手機。同時，由于發射功率低，使得其待機時間很長。1.2 功率控制功率控制是wcdma系統中的一個

8、重要方面，假設一個小區的用戶都以相同的功率發射，則靠近基站的移動臺到達基站的信號強，遠離基站的移動臺到達基站的信號弱，這樣就會導致強信號掩蓋弱信號，這就是所謂的“遠近效應”。由于wcdma是一個自干擾系統，所有用戶使用同一個頻率，遠近效應更加嚴重。同時對于wcdma系統來說，基站的下行是屬于功率受限的。為了在發射功率小的情況下確保滿足要求的通話質量，這就要求基站和移動臺都能夠根據通信距離的不同、鏈路質量的好壞，實時地調整發射機所需的功率，這就是“功率控制”。從不同的角度考慮有不同的功率控制方法。比如若從通信的上向、下向鏈路角度來考慮，一般可以分為上行鏈路功率控制和下行鏈路功率控制。下行鏈路功率

9、控制目的是節約基站的功率資源，而上行鏈路功率控制目的是克服遠近效應，上行鏈路功率控制算法最具代表性。從功率控制環路的類型來劃分，功率控制可分為開環功控、閉環功控（外環功控和內環功控）、功率平衡。在wcdma系統中功率控制主要包括以下幾個部分：l開環功率控制l閉環功率控制l功率平衡l壓縮模式下的功率控制1.2.1 開環功率控制當移動臺發起呼叫時，需要進行開環功率控制，從廣播信道得到導頻信道的發射功率，再測量自己收到的功率，相減后得到下行路損值。根據互易原理，由下行路損值近似估計上行的路損值，計算移動臺的發射功率。計算發射功率時，需要考慮業務的信噪比要求（業務質量要求）、擴頻增益和上行路損值。由于

10、上下行頻率相差190 mhz，比相關帶寬（200 khz左右）大得多，因此，開環估計是近似的。1.2.2 閉環功率控制開環功率控制僅僅在起呼的時候需要，在建立鏈路后，則需要在專用信道進行精確的閉環功率控制，尤其在上行鏈路（多對一模式）中，使相同業務到達基站的接收功率完全相同，無論移動臺離基站的距離遠近。這就是克服遠近效應的過程。閉環功控還分內環功率控制和外環功率控制。1內環功率控制內環功率控制是快速閉環功率控制，最快速度可達1500次/秒，在基站與移動臺之間的物理層進行，當物理層測量接收的信噪比低于目標值時，就發出增加功率的命令；當物理層測量接收的信噪比高于目標值時，就發出降低功率的命令；當信

11、噪比與目標值相差不多時，就發出不調整功率的命令；一個時隙（0.67 ms）給出一次功率控制命令，功率控制命令分3個狀態：增加功率、降低功率、保持功率。一次增減功率的步長一般為1 db。2外環功率控制外環功率控制是慢速閉環功率控制，一般在一個tti（10 ms、20 ms、40 ms、80 ms）的量級。外環功率控制是在物理層之上的功率控制，通過crc檢驗是否出錯，統計接收的數據誤塊率bler（對應誤碼率ber），改變內環功率控制的信噪比目標值，使接收信號質量滿足業務質量的要求。3內、外環功率控制的關系外環功率控制是慢變化的粗調節（rnc到node b）；內環功率控制是快變化的細調節（node

12、b到ue）。為什么需要分內環功率控制和外環功率控制呢？原因是信噪比測量中，很難精確測量信噪比的絕對值。且信噪比與誤碼率（誤塊率）的關系隨環境的變化而變化，是非線性的。比如，在一種多徑的傳播環境時，要求百分之一的誤塊率，信噪比是5db，在另外一種多徑環境下，同樣要求百分之一的誤塊率，可能需要5.5db的信噪比。而業務質量是主要由誤塊率確定的，是直接的關系，與信噪比是間接的關系。1.2.2.1 下行功率平衡在軟切換或宏分集的情況，一個ue可以和激活集中的所有小區進行通信。在進行下行內環功控時ue給激活集中的小區發送同樣的tpc命令，但由于每條無線鏈路的傳播路徑不同，可能導致tpc命令傳送中出現誤碼

13、，使有的小區收到錯誤的tpc命令，這樣就導致有的小區增加下行發射功率，而有的小區減少下行發射功率，從而出現了功率漂移。解決功率漂移的方法有：l增加dpcch的發射功率。l采用下行功率平衡。下行功率平衡的實現方法：通過專用測量報告得到各條鏈路上的專用tcp值，根據上報值計算得到所需要的dl reference power。然后通過信令“dl power control request”消息發送給node b。node b利用這個值，通過內環功控算法完成鏈路平衡的效果。下行功率平衡的相關測量是專用tcp（發射碼功率）的測量：l測量上報方式：周期上報l測量相關：和業務相關1.2.2.2 壓縮模式功率

14、控制方法由于頻間、系統間切換時需要進行測量，3gpp協議采用壓縮模式以產生傳輸間隔用于測量任務。3gpp r6最新協議規定有兩種壓縮方法：l擴頻因子減半。l高層指定。擴頻因子減半的方法，是通過把一個tti內要傳輸的數據比特在除去傳輸間隔的時隙內發送出去（數據比特沒有丟失，是一種無損壓縮方法），也就是相當于發送數據的速率提高了。要達到這樣的目的，就必須重新選擇適合于此種壓縮模式方法的時隙格式，時隙格式的改變使得導頻比特個數也發生了改變，因此功率控制必須考慮導頻比特的變化所帶來的影響。正是由于壓縮模式的一些特殊實現機制，使得壓縮模式的功率控制方法與正常模式的功率控制方法有很大的區別。而壓縮模式下采

15、用與正常模式不同的功率控制方法，其目的就是為了在傳輸間隔之后能盡快使sir逼近目標sir.。壓縮模式功控包括外環、閉環以及控制部分和數據部分功率偏差的確定：1上行外環功率控制上行閉環功控過程中，node b測量dpcch信道上的sir，然后與目標sir比較。為了體現dpcch信道上壓縮模式下傳輸間隔的存在對服務質量的影響，需對目標sir進行調整，使得dpcch上的發射功率增加。由于正常模式的外環功率控制（目標sir的調整）是放在rnc中的，而對于壓縮模式則不能及時的傳送目標信干比的變化，因此壓縮模式下目標sir的調整是在node b中進行的。同時rnc繼續做正常模式下的外環功率控制，只是它所調

16、整的只是式（1-1）中的sirtarget。3gpp 25.214協議中規定從正常模式轉到壓縮模式進行通信，其目標信干比調整為：sircm_target = sirtarget+dsirpilot +dsir1_coding + dsir2_coding （1-1）其中：- sirtarget是正常模式下的目標信干比。- dsir1_coding ，dsir2_coding是根據高層信令配置的參數。- dsirpilot= 10log10 (npilot,n/npilot,curr_frame)，npilot,curr_frame是當前每個上行幀的導頻比特數，npilot,n是正常模式下的上行

17、幀的導頻比特數。2下行外環功率控制由于下行方向控制面數據和用戶面數據是時分復用在同一條物理信道上，因此對于下行閉環是測量dpch信道上的sir，而且sirtarget是直接與傳輸信道的blertarget對應的，因此壓縮模式下sirtarget無需進行調整，ue的rrc層繼續執行正常模式下的外環功率控制方法。對于壓縮模式所產生的傳輸間隔所帶來的影響直接體現在閉環功控中。3上行內環功率控制在壓縮模式下，內環功控的原理與正常模式的相同，服務小區（激活集中的小區）估計接收到的上行dpch的信干比sirest，除下行發射間隙外，每個時隙根據以下規則產生并發送一個tpc命令：如果sirest >

18、sircm_target ，則tpc命令為“0”，如果 sirest < sircm_target ，則tpc命令為“1”，sircm_target為采用壓縮模式期間的sir目標值。由于在下行壓縮幀中傳輸間隔的時隙內不發送tpc命令，這時ue會在相應的接收時隙將tpc_cmd置為0。由于壓縮模式下壓縮幀傳輸間隔的存在，使得其所用的時隙格式與正常模式的時隙格式是不相同的，因此壓縮模式和非壓縮模式下上行dpcch每個時隙的導頻個數可能不同，為了補償導頻符號總能量的變化，需要改變上行dpcch的發射功率。因此，在每個時隙的開始，ue要計算功率調整量pilot。計算方法可參見協議ts25.214

19、。4下行內環功率控制壓縮模式下ue內環功率控制的動作與正常模式相同。只是在壓縮幀的傳輸間隔，下行dpdch和dpcch都停止發送。具體見協議ts25.214規定。5下行控制部分和數據部分的功率偏差下行壓縮模式中，由于dpdch發射功率的調整比例與dpcch的調整比例是相同的，因此無需再改變po1、po2、po3的值，即下行控制部分和數據部分的功率偏差與正常模式相同。1.2.3 hsdpa相關的功率控制根據協議規定，rnc給node b分配hsdpa功率的方法有兩種：lrnc分配hsdpa的總功率，并通過physical shared channel reconfiguration reques

20、t消息通知node b；lrnc不分配hsdpa的總功率給node b，而是由node b實時地把dpch所剩下的功率資源分配到hs-pdsch+hs-scch上。基于上述的分配方式，可以給出下面三種hsdpa總功率的分配方法：1rnc固定分配方法：預先統計相應地區的平均數據吞吐量，并預估需要配置hs-pdsch信道數目和相應的功率資源（碼資源和功率資源要匹配），然后在omc配置hsdpa所占用功率的百分比。2rnc動態分配方法：初始hs-pdsch and hs-scch total power由rnc依據omc分配，但是在系統運行過程中，則根據實際情況對hs-pdsch and hs-sc

21、ch total power進行動態更新。3node b動態使用方法：rnc不給node b配置hs-pdsch and hs-scch total power，由node b依據dpch所占用的功率情況給hsdpa分配合適的功率。對于方法2需要具體給出算法，下面簡單描述rnc動態功率分配算法：1基本原理rnc動態分配方法，是指由后臺依據該小區所配置的hs-pdschhs-scch物理信道數目配置初始的hs-pdsch and hs-scch total power，但系統運行過程中前臺算法將依據下述的觸發條件和原理動態調整hs-pdsch and hs-scch total power：l隨

22、著系統all non-hsdpa code power和使用hs-dsch用戶所占有的功率資源比例動態調整hs-pdsch and hs-scch total power。l在hsdpa資源擁塞或者dpch資源擁塞時依據前臺算法動態調整hs-pdsch and hs-scch total power以滿足需求。l負荷控制模塊在負荷過載情況下觸發減小hs-pdsch and hs-scch total power。基于上述情況，可觸發對hsdpa的功率動態調整。2rnc動態分配算法相關的測量在進行hsdpa動態功率控制時，主要用到以下測量值：lhs-dsch required power：對每個

23、優先級進行報告，是一個優先級所對應的所有hs-dsch連接為了滿足保證速率所需要的最小發射功率，是一個優先級的有保證速率的用戶發射功率測量量的總和（可用于接納和負荷控制）。lhs-dsch required power per ue weight：指示一個優先級下的每個有保證速率的ue的發射功率在hs-dsch required power中所占的的比重（可用于負荷控制）。lhs-dsch provided bit rate：報告每個優先級的用戶s在每個測量周期內發送的數據總bit數（可用于負荷控制）。ltransmitted carrier power of all codes not us

24、ed for hs-pdsch or hs-scch transmission：指示除了hs-pdsch和hs-scch信道之外的物理信道所占用的發射功率。3hsdpa物理信道功率控制方法hsdpa物理信道功率控制參數包括：（1）各個物理信道功率控制參數配置：初始值的配置。（2）各個物理信道功率控制參數更新：lhs-pdsch measuement power offset的更新：ue服務小區的改變觸發hs-pdsch measuement power offset的更新。lhs-scch power offset的更新：a dpch上所承載的業務發生變化觸發hs-scch power off

25、set的更新；b active set size的改變觸發hs-scch power offset的更新。lhs-dpcch的功率偏差的動態更新：node b依據無線信道質量動態調整和上行hs-dpcch相關的功率控制參數：cqi power offset、ack power offset、nack power offset（cqi feedback cycle k、cqi repetition factor、ack-nack repetition factor），并通過“radio link parameter update indication”消息通知rnc，然后由rnc通知ue。1.3

26、 rake接收在cdma系統中，信道帶寬遠大于信道的平坦衰落寬度。采用傳統的調制技術需要用均衡器來消除符號間的干擾，而在采用cdma技術的系統中，在無線信道傳輸中出現的時延擴展，可以被認為是信號的再次傳輸，如果這些多徑信號相互間的時延超過了一個碼片的寬度，那么，他們將被cdma接收機看作是非相關的噪聲，而不再需要均衡了。擴頻信號非常適應多徑信道傳輸。在多徑信道中，傳輸信號被障礙物如建筑物和山等反射，接收機就會接收到多個不同時延的碼片信號。如果碼片信號之間的時延超過一個碼片，接收機就可以分別對它們進行解調。實際上，從每一個多徑信號的角度看，其他多徑信號都是干擾，并被處理增益抑制，但是，對于rak

27、e接收機則可以對多個信號進行分別處理合成而獲得。因此，cdma的信號很容易實現多路分集。從頻率范圍看，傳輸信號的帶寬大于信號相關帶寬，并且信號頻率是可選擇的（例如，僅僅信號的一部分受到衰落的影響）。圖1.31 多徑傳播導致的多經延遲由于在多徑信號中含有可以利用的信息，所以cdma接收機可以通過合并多徑信號來改善接收信號的信噪比。rake接收機就是通過多個相關檢測器接收多徑信號中各路信號，并把它們合并在一起。rake接收機包含多個相關器，每個相關器接收一個多路信號，在相關器進行去擴展，信號進行合成。在擴頻和調制后，信號被發送，每個信道具有不同的時延和衰落因子，每個對應不同的傳播環境。經過多徑信道

28、傳輸，rake接收機利用相關器檢測出多徑信號中最強的m個支路信號，然后對每個rake支路的輸出進行加權合并，以提供優于單路信號的接收信噪比，然后再在此基礎上進行判決。圖 1.32 rake接收機的工作原理假設rake 接收機有m 個支路其輸出分別為z1、 z2、. zm，對應的加權因子分別為a1、a2 、. am，加權因子可以根據各支路的輸出功率或信噪比決定。各支路加權后信號的合并可以根據實際情況采取不同的方法進行合并。在接收端，將m條相互獨立的支路進行合并后，可以得到分集增益。對于具體的合并技術來說，通常有三類，即選擇性（selection diversity）、最大比合并（maximal

29、ratio combining）和等增益合并（equal gain combining）。選擇性合并所有的接收信號送入選擇邏輯，選擇邏輯從所有接收信號中選擇具有最高基帶信噪比的基帶信號作為輸出。最大比合并這種方法是對m路信號進行加權，再進行同相合并。最大比合并的輸出信噪比等于各路信噪比之和。所以，即使各路信號都很差，以至于沒有一路信號可以被單獨解調時，最大比方法仍能合成出一個達到解調所需信噪比要求的信號，在所有已知的線性分集合并方法中，這種方法的抗衰落性是最佳的。等增益合并在某些情況下，在最大比合并的需要產生可變的加權因子并不方便，因而，出現了等增益合并方法。這種方法也是把各支路信號進行同相后

30、再相加，只不過加權時各路的加權因子相同。這樣，接收機仍然可以利用同時接收到的各路信號，并且，接收機從大量不能夠正確解調的信號中合成一個可以正確解調信號的概率仍很大，其性能只比最大比合并略差，但比選擇性分集好不少。圖 1.33 rake接收機框圖帶ddl的相關器是一個遲早門的鎖相環。它由兩個相關器（早和晚）組成，和解調相關分別相差正負1/2（或1/4）個碼片。遲早門的相關結果相減可以用于調整碼相位，延遲環路的性能取決與環路帶寬。延遲估計的作用是通過匹配濾波器獲取不同時間延遲位置上的信號能量分布，識別具有較大能量的多徑位置，并將它們的時間量分配到rake接收機的不同接收徑上。由于信道中快速衰落和噪

31、聲的影響，實際接收的各徑的相位與原來發射信號的相位由很大的變化，因此在合并以前要按照信道估計的結果進行相位的旋轉，實際的cdma系統中的信道估計是根據發射信號中攜帶的導頻符號完成的。rake接收就是完成多徑分離合并功能。與is-95 a的不同之處是，wcdma具有高3倍的多徑分辨能力。另外在wcdma系統中，可以利用用戶發射的導頻信息，在反向鏈路進行相干合并，wcdma理論分析顯示，若在反向鏈路采用8個徑的rake接收，75%以上的信號能量將被利用。rake接收對于多址干擾的抑制能力取決于不同用戶特征碼之間的互相關性。1.4 多用戶檢測多用戶檢測技術（mud）是通過去除小區內干擾來改進系統性能

32、，增加系統容量。多用戶檢測技術還能有效緩解直擴cdma系統中的遠/近效應。由于信道的非正交性和不同用戶的擴頻碼字的非正交性，導致用戶間存在相互干擾，多用戶檢測的作用就是去除多用戶之間的相互干擾。一般而言，對于上行的多用戶檢測，只能去除小區內各用戶之間的干擾，而小區間的干擾由于缺乏必要的信息（比如相鄰小區的用戶情況），是難以消除的。對于下行的多用戶檢測，只能去除公共信道（比如導頻、廣播信道等）的干擾。以兩用戶的情況為例，在信道和擴頻碼字完全正交的情況下，兩個bpsk用戶s1和s2的星座圖是左邊的情況。而經過非正交信道和非正交的擴頻碼字后的星座圖是右邊的情況。此時多用戶檢測的作用就是去除兩個用戶信

33、號間的相互干擾，他們分別向坐標線s1和s2投影，得到去除第二用戶干擾后的信號向量。此時，通過多用戶檢測算法，判決的分界線也重新定義了。在這種新的分界線上，顯然可以到達更好的判決效果。圖 1.41 多用戶檢測的效果按照上面的解釋，多用戶檢測的系統模型可以用圖 1.42來表示：每個用戶發射數據比特b1，b2，bn，通過擴頻碼字進行頻率擴展，在空中經過非正交的衰落信道，并加入噪聲n(t)，接收端接收的用戶信號與同步的擴頻碼字相關，相關由乘法器和積分清洗器組成，解擴后的結果通過多用戶檢測的算法去除用戶之間的干擾，得到用戶的信號估計值，。從上圖可以看到，多用戶檢測的性能取決于相關器的同步擴頻碼字跟蹤、各

34、個用戶信號的檢測性能，相對能量的大小，信道估計的準確性等傳統接收機的性能。圖 1.42 多用戶檢測的系統模型從上行多用戶檢測來看，由于只能去除小區內干擾，假定小區間干擾的能占據了小區內干擾能量的f倍，那么去除小區內用戶干擾，容量的增加是（1+f）/f。按照傳播功率隨距離4次冪線性衰減，小區間的干擾是小區內干擾的55%。因此在理想情況下，多用戶檢測提高減少干擾2.8倍。但是實際情況下，多用戶檢測的有效性還不到100%，多用戶檢測的有效性取決于檢測方法，和一些傳統接收機估計精度，同時還受到小區內用戶業務模型的影響。例如，在小區內如果有一些高速數據用戶，那么采用干擾消除的多用戶檢測方法去掉這些高速數

35、據用戶對其他用戶的較大的干擾功率，顯然能夠比較有效的提高系統的容量。多用戶檢測的想法最早在1979年由schneider提出，1983年kohno et.al.發表了基于干擾消除算法的接收器的研究成果。1984年verdu提出和分析了最優多用戶檢測器和最大序列檢測器，但由于其實際實現的復雜性。大家轉而研究次優的多用戶檢測器。比較典型的多用戶檢測算法有線性解相關算法和干擾抵消算法。線性解相關算法通過估計用戶之間的相關矩陣同時檢測多個用戶的信息，干擾抵消算法則先將干擾信號扣除掉，再進行信號檢測。多用戶檢測可以提高系統的容量，克服遠近效應的影響。但關于多用戶檢測需要考慮：（1） 多用戶檢測算法運算復

36、雜，實現比較困難。（2） 多用戶檢測僅可用于改善上行鏈路的性能，只適合在基站使用。（3） 多用戶檢測無法克服小區外干擾。（4） 適用于wcdma的多用戶檢測算法較少。就wcdma上行多用戶檢測而言，目前最有可能實用化的技術就是并行的干擾消除，因為它需要的資源相對比較少，僅僅是傳統接收機的3-5倍。而數據通路的延遲也相對比較小。wcdma下行的多用戶檢測技術則主要集中在消除下行公共導頻、共享信道和廣播信道的干擾，以及消除同頻相鄰基站的公共信道的干擾方面。今后多用戶檢測努力的方向是降低復雜度和針對wcdma系統進行設計。1.5 智能天線智能天線技術的基本原理是使用自適應天線陣列系統，優化空中無線接

37、口的容量，從而擴大基站覆蓋范圍，提高信號質量。傳統的基站以全向方式發射信號（這里的“全向”指向所有用戶發射信號），這樣原始射頻信號的能量只有很少一部分能夠到達所要尋找的用戶，信號的大部分能量都浪費了。更糟糕的是，這些能量會對其他用戶形成干擾，減弱其他用戶的信號質量。當用戶數量增加，用戶間的干擾也會增加，信干比不斷劣化。在這種情況下，單純提高信號的發射功率會得到事與愿違的結果，因為發射功率增高的同時相應的干擾也增加了。那么，是否能夠將發射功率的能量盡可能地集中發射到所要尋找的用戶呢？自適應天線陣列系統就是一個選擇。通常自適應天線陣列系統包含48個天線，利用無線資源管理算法控制發射射頻信號能量，動

38、態地集中發射給所要尋找的用戶，同時避免射頻信號干擾網絡中的其他用戶，這樣就大大提高了信干比。傳統天線的方向圖如圖1.51所示，給某個用戶的信號在小區內全向發射，能量大部分都浪費了，而且對其他用戶產生了干擾。圖1.51 傳統天線方向圖智能天線沒有固定的方向圖，給某個用戶的信號能量基本都集中發送給了這個用戶，如圖1.52所示。這樣大大節約了能量而且大大減少了對其他用戶的干擾。圖1.52 智能天線方向圖從目前商用化的情況看，智能天線可分為兩類即外掛式和內嵌式。前者如metawave的方法，后者如arraycomm的方法，在開發全新的wcdma基礎設施時，需要采用內嵌式的方法，以便充分利用智能天線帶來

39、的全部優越性，包括： 1增大通信距離，提供更大范圍的覆蓋，可以實現特殊需求的覆蓋。2增加系統通信容量。3與其它技術結合，提供無線電定位，提供新的電信業務。4改善通信質量，降低誤碼率。1.6 分集技術無線信道是隨機時變信道，其中的衰落特性會降低通信系統的性能。為了對抗衰落，可以采用多種措施，比如信道編解碼技術，抗衰落接收技術或者擴頻技術。分集接收技術被認為是明顯有效而且經濟的抗衰落技術。我們知道，無線信道中接收的信號是到達接收機的多徑分量的合成。如果在接收端同時獲得幾個不同路徑的信號，將這些信號適當合并成總的接收信號，就能夠大大減少衰落的影響。這就是分集的基本思路。分集的字面含義就是分散得到幾個

40、合成信號并集中（合并）這些信號。只要幾個信號之間是統計獨立的，那么經適當合并后就能是系統性能大為改善。互相獨立或者基本獨立的一些接收信號，一般可以利用不同路徑或者不同頻率、不同角度、不同極化等接收手段來獲取：1. 空間分集：在接收或者發射端架設幾副天線，各天線的位置間要求有足夠的間距（一般在10個信號波長以上），以保證各天線上發射或者獲得的信號基本相互獨立。如圖所示就是一個雙天線發射分集的提高接收信號質量的例子，通過雙天線發射分集，增加了接收機獲得的獨立接收路徑，取得了合并增益：2. 頻率分集：用多個不同的載頻傳送同樣的信息，如果各載頻的頻差間隔比較遠，其頻差超過信道相關帶寬，則各載頻傳輸的信

41、號也相互不相關。3. 角度分集：利用天線波束指向不同使信號不相關的原理構成的一種分集方法。例如，在微波面天線上設置若干個照射器，產生相關性很小的幾個波束。4. 極化分集：分別接收水平極化和垂直極化波形成的分集方法。圖 1.61 正交發射分集的原理圖 1.61所示為正交發射分集的原理，圖中兩個天線的發射數據是不同的，天線1發射的偶數位置上的數據，天線2發射的是奇數位置上的數據，利用兩個天線上發射數據的不相關性，通過不同天線路徑到達接收機天線的數據具備了相應的分集作用，降低了數據傳輸的的功率。同時由于發射天線上單天線發射數據的比特率降低，使得數據傳輸的可靠性增加。因此發射天線分集可以提高系統的數據

42、傳輸速率。其他的分集方法還有時間分集，是利用不同時間上傳播的信號的不相關性進行合并。分集方法相互是不排斥的，實際使用中可以組合。圖 1.62 不同合并方式的增益比較分集信號的合并可以采用不同的方法：1最佳選取：從幾個分散信號中選取信噪比最好的一個作為接收信號。2等增益相加：將幾個分散信號以相同的支路增益進行直接相加，相加后的信號作為接收信號。3最大比值相加：控制各合并支路增益，使它們分別與本支路的信噪比成正比，然后再相加獲得接收信號。上面方法的對合并后的信噪比（r）的改善（分集增益）各不相同，但總的說來，分集接收方法對無線信道接收效果的改善非常明顯的。圖 1.62中給出了不同合并方法的接收效果

43、改善情況，可以看出當分集數k較大時，選擇合并的改善效果比較差，而等增益合并和最大比值合并的效果相差不大，僅僅在1db左右。發射分集技術是在接收分集技術基礎上發展來的。它使用多個獨立的天線或相關天線陣列，通過非相關衰減信道發射相同的信息以實現空間分集增益，這種增益主要通過在位置或極化方向上分離天線而獲得。在wcdma系統中，利用雙極化天線可以實現發射極化分集。49第2章 wcdma無線資源管理& 知識點l切換技術l碼資源管理l接納控制l負荷控制2.1 切換2.1.1 切換概述蜂窩結構的移動通信系統中，當移動臺從一個區域移動到另一個區域時，為保持移動用電話不中斷通信需要進行的無線資源再分配

44、稱為切換。根據切換發生時移動臺與源基站和目標基站連接的不同，切換可分為以下主要類型：硬切換、軟切換和更軟切換。硬切換是當呼叫從一個小區交換到另一個小區或者從一個載波交換到另一個載波時發生，它是一個時刻只有一個業務信道可用時發生的切換。硬切換采取的是連接之前先斷開的方式。在與新的業務信道建立連接之前先斷開與舊的業務信道的連接。切換過程中，移動用戶僅與新舊基站其中一個連通，從一個基站切換到另一個基站過程中，通信鏈路有短暫的中斷時間。軟切換則在載波頻率相同的基站覆蓋小區之間的信道切換。切換過程中，移動用戶可能同時與兩個基站進行通信，從一個基站到另一個基站的切換過程中，沒有通信中斷的現象。軟切換是一種

45、狀態，由多個基站同時支持一個呼叫。更軟切換是在同一小區的扇區間發生的軟切換。硬切換事件必然是短暫的；相反，移動臺經常在相當長的呼叫時間內處于軟切換狀態。在所有接入技術中都有硬切換（例如amps、tacs、gsm和cdma），而軟切換是cdma所特有的。與gsm的硬切換相比，軟切換是cdma系統的技術特色，提高了切換的成功率。但在實際的cdma網絡中，硬切換也是不可避免的。只要將硬切換保持一定的比例，并將其分布在話務量小的區域，并不會對網絡質量產生明顯影響。2.1.1.1 軟切換1基本原理軟切換是指在載波頻率相同的小區之間的一種切換。當ue開始與一個新的小區建立聯系時并不中斷與原小區的聯系。在軟

46、切換狀態下，ue與多于一個小區建立無線鏈路。2基本概念（1）激活集（active set）：是指與ue存在連接關系的小區集合，用戶信息從這些小區發射。（2）監測集（monitor set）：不在激活集中，但是根據utran分配的相鄰節點列表而被ue監測的小區集合。（3）檢測集（detected set）：既不在激活集中，也不在監測集中的小區集合。3軟切換的分類軟切換分為以下三種：（1）同一node b下的不同扇區間的軟切換，通常稱為更軟切換。（2）同一rnc下不同node b之間的切換。（3）同一msc下不同rnc之間的切換。4軟切換判決事件（1）event1a：有小區進入報告范圍。（2）ev

47、ent1b：有小區離開報告范圍。（3）event1c：有小區的信號優于激活集最差小區。（4）event1d：最優小區改變。（5）event1e：有小區的信號好于某一絕對門限值。（6）event1f：有小區的信號差于某一絕對門限值。事件報告的方式有兩種：事件觸發與周期性觸發。5軟切換過程軟切換過程總體來講，共有三步：（1）測量rnc向ue發送測量控制消息，其中包括測量結果上報方式、測量對象、測量物理量、上報物理量和一些控制參數。ue按照要求測量，并上報測量結果。一般測量的量為公共導頻的ec/no。（2）判決rnc根據測量的結果對不同的小區分別進行存儲，按照事件判決方法進行初始判決，對于事件的處理

48、如下：當有1a事件上報時，在目標小區能夠接納的情況下，發送激活集更新命令，將其加入激活集小區。當有1b事件上報時，發送激活集更新命令，將觸發1b的小區刪除出激活集。當有1c事件上報時，在目標小區能夠接納的情況下，向ue發送激活集更新命令，將發生激活集小區的替代。當有1d事件上報時，如果該小區不在激活集小區中，則將目標小區在能夠接納的情況下，發送激活集更新命令，將其加入至激活集小區。（3）執行rnc向ue發送激活集更新的命令，ue進行切換。2.1.1.2 硬切換1基本原理硬切換是指ue與原小區的無線鏈路斷開后，才與新小區建立聯系。在硬切換的過程中任何時刻都只有一條無線鏈路。2分類硬切換可以分為以

49、下四種：（1）同頻的硬切換。（2）頻間的硬切換。（3）系統間的硬切換（指與gsm、gprs間的切換）。（4）模式間的硬切換（指與tdd模式間的切換）。3硬切換判決事件（1）event2a：最佳載頻發生變化（即有非當前載頻信號質量高于當前載頻的信號質量）。（2）event2b：當前使用載頻的信號質量低于一門限值，并且有一個未使用頻率的估計質量高于一門限值。（3）event2c：某個未使用載頻信號質量高于某一門限值。（4）event2d：當前載頻的信號質量低于某個門限值。（5）event2e：某個非當前載頻的信號質量低于某個門限值。（6）event2f：當前載頻的信號質量評估高于某個門限值。4硬切

50、換過程基本上也是分為測量、判決、執行三個步驟。判決依據的事件如下：當有2a事件上報時，則將在虛擬激活集小區都能夠接納的情況下，發送重配置命令，將改變ue的使用頻點，并重新發送測量控制命令。當有2d事件上報時，則將打開壓縮模式進行頻間事件2a和2f的測量。當有2f事件上報時，則將關閉壓縮模式停止進行事件2a的測量，改為對事件2d的測量。當有3a或3c事件上報時，則將ue切至異系統小區。當進行頻間和系統間測量時，一般采用壓縮模式，在發送、接收過程中會有短暫幾個毫秒的間斷，用來進行對其他頻率的測量；這樣做并不會丟失數據，而是將數據在時域上壓縮。2.1.1.3 與切換相關的事件總結3gpp ts 25

51、.331中定義的與切換相關的事件如下：l頻內軟切換相關事件：1a1f測量量一般為導頻信道的ec/n0，用于反映某小區質量的好壞。3gpp定義了一系列的頻內測量事件，在滿足定義的條件時ue會上報對應的事件：事件解釋1a事件目標小區質量變好，進入相對激活集質量的一個報告范圍。1b事件目標小區質量變差，離開相對激活集質量的一個報告范圍。1c事件一個非激活集小區質量好于某個激活集小區質量。1d事件最好小區發生變化。1e事件目標小區質量變好，高于一個絕對門限。1f事件目標小區質量變好，低于一個絕對門限。l頻間硬切換相關事件：2a2f測量量一般用ec/n0，通過對不同頻點小區的測量而最后反映出載頻質量的好

52、壞。在滿足定義的條件時ue會上報對應的事件：事件解釋2a事件最好頻點發生改變。2b事件當前工作載頻低于一個絕對門限且非工作載頻高于一個絕對門限。2c事件非工作載頻質量高于一個絕對門限。2d事件工作載頻質量低于一個絕對門限。2e事件非工作載頻質量低于一個絕對門限。2f事件工作載頻質量高于一個絕對門限。l系統間切換相關事件：3a3d對于gsm系統，測量量為rssi。在滿足定義的條件時ue會上報對應的事件：事件解釋3a事件utran工作載頻的質量低于一個絕對門限且其他無線系統的質量高于一個絕對門限。3b事件其他無線系統的質量低于一個絕對門限。3c事件其他無線系統的質量高于一個絕對門限。3d事件其他系

53、統的最好小區發生改變。2.1.1.4 切換舉例以軟切換為例。如圖2.11所示：1一開始的時候，只有cell 1在ue的激活集中，而cell 2和cell 3的導頻在ue的監測集中。激活集cell 12隨著ue位置的改變（靠近cell 2和cell 3），cell 2導頻的ec/i0逐漸增強，超過了設置的“reporting range”門限。為了避免信號的突變引起過多的切換過程，所以ue等待一定的時間t，如果t時間后cell 2導頻的ec/i0仍超過了設置的“reporting range”門限，則向rnc報告event 1a（一個主導頻進入報告范圍）事件。rnc可以將cell 2加入到ue的

54、激活集中。激活集cell 1，cell 23隨著ue位置的改變，cell 3導頻的ec/i0已經超過了cell 1的ec/i0，但由于ue的激活集為2，而cell 2導頻的ec/i0此時又優于cell 1，所以，ue向rnc報告event 1c事件（一個非激活集中的主導頻信號優于激活集中的導頻信號）。rnc可以根據判決算法將cell 3替換掉激活集中的cell 1。激活集cell 2，cell 34隨著ue位置的改變，cell 3導頻的ec/i0此時比激活集中的最優小區cell 2導頻要差，且到達了報告范圍，ue向rnc報告event 1b事件（一個主導頻離開報告范圍）。rnc可以根據判決算法

55、刪除ue與cell 3之間的無線鏈路。激活集cell 2圖2.11 軟切換舉例2.1.2 切換算法切換算法本質上是一個多輸入多輸出的系統，如圖2.12所示。依據不同的觸發原因，經過判決后產生不同的行為。后面章節則按照不同的觸發原因對切換算法進行說明。圖2.12 切換判決算法判決路徑從圖2.12可以看出，切換判決算法內部分支較多，同時多輸入可能會導致切換判決的并行處理，增加了判決的復雜性，所以必須采用某種措施對算法進行簡化。從算法的輸入分析，負荷控制觸發的切換主要是保證系統的安全，其優先級應該最高；覆蓋/質量原因導致的切換是為了保證用戶的服務質量，優先級次之；負荷均衡以及移動臺移動速度觸發的切換

56、目的都是為了優化網絡，優先級分別為再次之和最低。如果規定高優先級切換進行過程中屏蔽低優先級切換，而低優先級切換進行過程中可由高優先級切換中止并搶占，就可以將并發的切換判決串行化，大大降低了切換判決算法的復雜性。u 說明切換進行過程指等待測量報告的過程，即除測量報告外其他切換條件都已滿足，只需要得到滿足切換條件的測量值及可切換。2.1.3 基于負荷控制原因觸發的切換根據node b的公共測量報告，如果上報的rtwp或tcp超過了預設的上行或下行門限，則負荷控制模塊會啟動，將一部分用戶切到同頻、異頻或異系統鄰區以降低系統的負荷，保證系統的安全。2.1.3.1 軟切換當某小區的負荷超過了負荷控制門限，則觸發基于負荷控制的切換。系統首先選擇在該小區中處于宏分集狀態的用戶，按照用戶和業務的優先級從低到高排序，從這個隊列中選擇級別最低的用戶，分批次強制切換掉其在本小區中的無線鏈路。切換判決算法的輸出是一個軟切換-鏈路刪除的操作，該判決是系統過載后的第一反應，優先級最高。2.1.3.2 頻間盲切換如果經過如2.1.3.1節描述的軟切換處理后小區仍然過載，且本小區有一個同覆蓋的異頻鄰區，則系統分批次強制將本小區中的用戶切換到同覆蓋的異頻鄰區中。異頻盲切換的優先級低于軟切換的考慮是這樣