WA200002WCDMA無線接入網原理ISSUE1.0目標學習完此課程，您將會：了解CDMA技術相比其它多址技術的優點了解WCDMA無線接入網的基本原理了解WCDMA無線接入網的關鍵技術2第一章 雙工技術和多址技術第二章 WCDMA無線基本原理第三章 WCDMA后續增強技術3雙工技術：區分用戶的上行/下行信號頻分雙工（FDD）：以不同頻率區分上行和下行WCDMA、cdma2000使用FDD優點：實現簡單缺點：在上下行業務不對稱時（主要是數據業務）頻譜利用效率低時分雙工（TDD）：以不同時隙區分上行和下行TD-SCDMA使用TDD優點：在上下行業務不對稱時可以給上下行靈活分配不同數量的時隙，頻譜利用效率高缺點：實現較復雜，需要GPS同步和CDMA技術一起使用時，上下行之間的干擾控制困難4頻率時間功率FDMA頻率時間功率TDMA多址技術：區分不同用戶功率時間CDMA頻率多址技術比較

FDMA TDMA CDMA容量 1 4～6 10～20載干比(C/I) 18dB 9dB -8～-6dB

實現難度 易 中 難6碼分多址（CDMA）的技術特點優點抗干擾能力強，頻率復用度高，頻譜利用率大大提高保密性強：擴頻后的信號近似白噪聲軟容量，具備一定的話務自適應能力缺點占用帶寬較大自干擾系統－系統內用戶互相干擾技術實現難度大，需要采用快速功率控制技術、負載控制等技術7第一章 雙工技術和多址技術第二章 WCDMA無線基本原理第三章 WCDMA后續增強技術8WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發射射頻接收無線信道9常用術語比特（Bit），符號(Symbol)，碼片(Chip)經過信源編碼的含有信息的數據稱為“比特”經過信道編碼和交織后的數據稱為“符號”經過最終擴頻得到的數據稱為“碼片”處理增益最終擴頻速率和比特速率的比在WCDMA系統中，根據提供業務的不同，處理增益是可變的擴頻增益越小，所需功耗越大，終端越費電擴頻增益越小，覆蓋越小10WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發射射頻接收無線信道11WCDMA的信源編碼

WCDMA系統采用AMR（AdaptiveMulti-Rate）語音編碼編碼共有8種，速率從12.2Kbps～4.75Kbps多種語音速率與目前各種主流移動通信系統使用的編碼方式兼容，有利于設計多模終端根據用戶離基站遠近，自動調整語音速率，減少切換，減少掉話根據小區負荷，自動降低部分用戶語音速率，可以節省部分功率，從而容納更多用戶12WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發射射頻接收無線信道13WCDMA的信道編碼信道編碼的作用：增加符號間的相關性，以便在受到干擾的情況下恢復信號 12345678910111213141516171819202122編碼類型語音業務：卷積碼（1/2、1/3），約束長度為9，加8個尾比特數據業務：Turbo碼（1/3），兩個8狀態的并行級聯卷積碼（PCCC）構成，加6個尾比特14交織交織的作用：打亂符號間的相關性，減小信道快衰落和干擾帶來的影響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}一次交織：二次交織：15WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發射射頻接收無線信道16碼序列的相關性相關（相關性100％）不相關（0相關）(a)(b)+1-1+1-1+1-1+117擴頻原理

____________UE1:

＋1

－11

_____________UE2:

－1

＋1

c1:

＋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＋218解擴原理UE1×c1＋UE2×c2：

0－20－20＋20＋2UE1使用c1解擴：c1

＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1解擴結果：

0＋20＋20－20－2積分判決： ＋4（表示＋1） －4（表示－1）UE2使用c2解擴：c2

＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1解擴結果：

0－20－20＋20＋2積分判決： －4（表示－1） ＋4（表示＋1）19系統所允許的最大干擾電平解調門限擴頻/解擴原理－頻域解釋功率譜可以給所有用戶共享的功率a2Tbit=Ebit解擴用戶增益其他用戶干擾信號EchipEb/No=Ec/Io×增益20WCDMA使用的擴頻碼：OVSF（Walsh）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)OVSF：正交可變擴頻因子，由Walsh矩陣生成21WCDMA典型業務使用的擴頻因子典型業務數據速率下行SF上行SFAMR12.2+3.4 12864Modem28.8k28.8+3.4 643212.2kAMR&64kpacketdata12.2+64+3.4321612.2kAMR&144kpacketdata12.2+144+3.416812.2kAMR&384kpacketdata12.2+384+3.48422WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發射射頻接收無線信道23擴頻、加擾的不同作用下行以擾碼區分小區（扇區載頻）以OVSF碼區分小區內不同用戶上行以擾碼區分用戶以OVSF用來區分該用戶的不同業務24碼序列的自相關和互相關不同用戶（或載波）要采用不同的碼序列區分互相關函數V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>互相關特性決定了多址干擾特性自相關函數R(τ)=<x1(t)，x1(t+τ)>其自相關特性決定了多徑干擾特性，非常難找！25擾碼生成技術隨機序列（貝努利序列）0和1個數各一半1或者0連續個數的概率，連續一個為1/2，連續兩個為1/4，連續三個為1/8，…m序列由移位寄存器生成，是最大長度的線性移位寄存器序列，周期是2n-1（n為移位寄存器長度）其自相關函數只有一個最大值（延遲為零處），其他均為-1/(2n-1)，單值性26m序列的生成m序列的缺點：只有一個序列，不同用戶用不同“節拍”（相位）區分，對同步要求很高移位節拍a0a1a2a3反饋值a4010001100010200100301001410011500110601101711010810101901011101011111011111211100131111014110001510001DDDD+a1a0a2a3a427Gold序列Gold序列由m序列的不同相位異或而成比m序列多得多：2n-1個（n為移位寄存器長度）自相關函數有多值，沒有m序列好28Gold碼的特點優點：不需要GPS同步，系統靈活性、安全性高基站可以工作在異步模式室內覆蓋容易實現缺點：碼間干擾比m序列大29WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發射射頻接收無線信道30調制的作用把需要傳遞的信息送上射頻信道不同的調制方式可以極大地影響空中接口提供數據業務的能力2PSK（BPSK） ：定義2個相位，每個相位需要1個比特表示0°－0 180°－14PSK（QPSK） ：定義4個相位，每個相位需要2個比特表示0°－00 90°－01 180°－10 270°－118PSK（EDGE采用）：定義8個相位，每個相位由3個比特表示0°－000 45°－001 90°－010 135°－011180°－100 225°－101 270°－110 315°－111

WCDMA？31WCDMA

R99、R4調制方式：QPSKQPSK：QuaternaryPhaseShiftKeying3(1,1)2(1,0)1(0,1)0(0,0)SymbolparameterlModulatingbits32HSDPA（R5）調制方式：16QAM16QAM：16QuadratureAmplitudeModulation33WCDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發射射頻接收無線信道34無線傳播環境：多徑環境時間接收信號強度發射信號35無線通信的大敵：衰落Distance(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落36快衰落的類型空間選擇性衰落在不同地點（空間）衰落特性不一樣一般是由于物體反射形成時間選擇性衰落在不同時間衰落特性不一樣主要是快速移動用戶引起的多普勒頻移造成頻率選擇性衰落在不同頻率衰落特性不一樣主要由寬帶信號的時間色散引起37分集技術－克服快衰落的主要手段空間選擇性衰落空間分集：分集天線水平距離大于10倍波長極化分集：兩接收天線極化方向正交發射分集：克服大尺度衰落（由于周圍環境地段和地物的差別而導致的陰影區引起）38WCDMA的發射分集開環發射分集基于時空塊編碼的發射天線分集（STTD）SCH上的時間切換傳輸分集（TSTD）閉環發射分集：FBTD發射分集可以提高下行覆蓋，使WCDMA基站覆蓋與GSM900相當，從而支持WCDMA與GSM共站址建設！39克服快衰落的手段－分集技術時間選擇性衰落時間分集－信道交織頻率選擇性衰落頻率分集－跳頻、擴頻RAKE接收機40Rake接收機前端接收機第一接收徑第二接收徑第三接收徑延時估計器計算延時及相位偏轉

信號合成器合并信號tts(t)s(t)41分集接收合并技術最大比合并在接收端由N個分集支路，經過相位調整后，按照適當的增益系數，同相相加，在送入檢測器進行監測等增益合并在接收端由N個分集支路，經過相位調整后，按照相等的增益系數，同相相加，在送入檢測器進行監測選擇性合并在N個分集支路中選擇具有最大信噪比的支路作為輸出42不同多徑分集的接收效果51015SNR（dB)0.00010.0010.010.11BER1徑瑞利2徑瑞利5徑瑞利無衰落43快速功率控制WCDMA功率控制速度可以達到1500次/秒功控速度大于衰落速度，可以克服陰影衰落和快衰落降低網絡干擾，提高系統質量和容量省電，延長手機的通話時間44第一章 雙工技術和多址技術第二章 WCDMA無線基本原理第三章 WCDMA后續增強技術45第三章 WCDMA后續增強技術3.1智能天線技術3.2多用戶檢測技術46智能天線原理降