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1、RITTRITT1信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院WCDMAWCDMA无线网络规划与优化无线网络规划与优化徐霞艳 无线移动研究部 信息产业部电信研究院通信标准研 究所2信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院议程议程?WCDMA基本原理?无线网络规划 ?无线网络优化3信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院WCDMAWCDMA基本原理基本原理?CDMA基本理论 ?WCDMA特点4信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院几个概念和区别几个概念和区别?多址技术 I.时分多址（TDMA），频分多址（FDMA）和码分多 址（CDMA） ?双工技术 I.时分双工与频分双工 ?窄带系统与宽带系统
2、I.单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一致 II.一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带宽 III.宽带系统通常能够带来频率分集的优势5信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院多址方式多址方式?CDMAI.用户用不同“语言”彼此“谈话” II.“语言”即“扩频码” III.其他用户用不同“语言”说话，听起来象“背景噪声” ?FDMAI.用户在不同“频率”上说话 ?TDMAI.用户在不同时间“说话”6信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院频分多址（频分多址（FDMAFDMA）?FDMA信道每次只能传递一个电话如果一个FDMA信道 没有使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户使用 以增加共享容
3、量 ?在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不 断地发射 ?FDMA通常是窄带系统?符号时间比平均时延扩展大很多，故平均时延扩展造成 的符号间干扰低，无需均衡 ?FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小 ?FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）?非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非 线性会产生交调频率（IM），产生额外的RF辐射7信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院时分多址（时分多址（TDMATDMA）?多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙 ?TDMA系统的数据传递是不连续的，是分组发 射，可以关闭 ?不连续发送，可以利用空闲时隙监听其他基站，
4、 实现切换处理 ?即使使用FDD也无需双工器 ?需要自适应均衡；需要保护时隙 ?分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同 步 ?按照不同的用户提供不同的带宽 ?TDMA的效率是指发射的数据中信息所占的百 分比8信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院扩频多址（扩频多址（SSMASSMA）?跳频码分多址（FHCDMA） I.使用窄带FM或FSK，使用能量效率高的恒包络调制，用廉价的接收机 实现FHMA的非相干检测 II.具有安全性；使用纠错编码和多径技术来防止碰撞的影响 ?直接扩频码分多址（DSCDMA） I.多用户共享同一频率 II.CDMA是软容量限制，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统
5、性 能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高 III.CDMA中信道数据速率小于信道的时延扩展，故可以使用RAKE接收技 术 IV.利用宏空间分集，多个基站同时监听，实现软切换，不切换频率；自 干扰系统多址干扰；远近效应 ?跳时码分多址（THCDMA）9信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院CDMA CDMA 概念概念-同一房间（频率）的多个交谈Several conversations over the same media (frequency)-每一对话的音量要控制到最小(功率控制）Minimum controlled volume (Power Control) for each
6、conversation-使用不同的语言（码分）Use of different languages (codes)类比: 国际性集会10信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院CDMA CDMA 概念概念 GSM - FDMA/TDMA 混合方案 窄带载频复用 WCDMA 使用CDMA直接扩 频技术 码分多址 - 多个用户同时使 用一个载频 单频复用Frequency CDMAPowerTime11信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院简单的扩频通信发射接收机框图简单的扩频通信发射接收机框图宽带调制载波产生码字产生数据数据 宽带调制载波产生码字同步/跟踪码字产生解扩DSCDMA信号发射信号
7、发射/接收机接收机12信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院CDMA宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落扩频码扩频码扩频码扩频码信号合并信号合并窄带信号窄带信号fP(f)宽带信号宽带信号P(f)f噪声噪声P(f)f噪声噪声+宽带信号宽带信号 P(f)f信号与噪声分离信号与噪声分离 P(f)fCDMACDMA扩频技术扩频技术13信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院扩频因子与业务速率扩频因子与业务速率符号速率扩频因子码片速率如WCDMA，码片速率3.84MHz，扩频因子4，则符 号速率960Kbps；cdma2000-1x，码片速率1.
8、2288MHz，扩频因子64， 则符号速率19.2Kbps；符号速率（业务速率校验码）信道编码重 复或打孔率如WCDMA，业务速率384Kbps，信道编码 1/3Turbo码，符号速率960Kbps；cdma2000-1x，业务速率9.6Kbps，信道编码1/3卷积 码，符号速率19.2Kbps；14信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院直接扩频调制技术直接扩频调制技术扩频波形由扰码序列和OVSF叠加产生扩频通信适合于无线通信环境有抗干扰能力，每个用户唯一的扰码序列或者唯一 的OVSF码，抗多址干扰所有用户、基站都使用相同的频率，可以简化频率 规划工作良好的抗多径干扰特性：RAKE接收机利用
9、多径分量同时由于宽带信号的频率选择性衰落，反映在时域上， 多径干扰导致传输延迟的PN信号和原PN序列的互相关 性减弱，导致延迟信号对接收机的影响减弱15信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院直接扩频直接扩频CDMACDMA的多址方法的多址方法利用OVSF码和扰码来进行减少多址干扰下行是不同的用户采用不同的正交扩频码字（OVSF或 Walsh码字），互相关为零，但多径时延拓展会影响互 相关性，破坏正交性下行同时用不同的复扰码来区分基站上行是不同的用户采用自相关和互相关性都较好的复扰 码序列作为扰码来降低多址干扰，同时也加大数据的随 机性复扰码的作用是加大随机性，降低峰值因子 WCDMA中采用了
10、先进的复扰码序列集合，有效降 低了小区内多址干扰，同时减轻了小区间的干扰， 而无需精确的网络同步16信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院频率复用因子频率复用因子GSMGSM111111111111111111111111111111111111111111111N=1 frequency reuseWCDMAWCDMA6543218791210116543218791210116543218791210116543218791210114 site, 12 frequency reuse17信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院PNPN码规划码规划?下行链路必须进行码字规划（有点象GSM
11、 中的BCCHs/BSICs) ?下行有512个不同的正交码，故码字的规 划实际上比较简单 ?上行链路码字由RAN动态指配，数目庞大 ?GSM中频率规划十分重要 ?CDMA中所有小区可使用相同的频率，码 字规划工作简单 ?CDMA，容量规划重要得多！18信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院CDMACDMA在无线信道中传输的优势总结在无线信道中传输的优势总结?采用RAKE接收机，有效利用了信道相干时间形 成的时间分集效应； ?宽带传输系统，利用了信道的频率分集效果 ?码字的多址传输，利用了多用户分集的效果 ?信号在信道中传输功率低，降低了干扰，提高 了保密性 ?扩频因子灵活变换，又助于多媒体
12、等多速率并 发业务的传输 ?频谱效率高，优于以往的AMPS和GSM ?支持软切换和更软切换19信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院处理增益处理增益?用户数据的能量扩展到码字的带宽上 ?处理增益 ?Gp=Code bandwidth/ Data bit rate=W/R ?W: Code bandwidth ?R : Data bit rate?对WCDMA oW3.84Mcps20信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院处理增益处理增益?处理增益与Eb/N0?Eb/N0Gp(S/N) S：有用信号电平 N：噪声与系统中其它信号之和 ?不同业务，不同的Eb/N0要求21信息产业部电信研究院信
13、息产业部电信研究院处理增益处理增益?W=3.84Mcps, R=144kbps,则I.Gp26.7 或14.3dB ?但热噪声，3.84MHz带宽比144MHz带宽 要大14.3dBI.意味着处理增益也带来热噪声的增加 ?处理增益的好处：对付干扰与多径22信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院WCDMAWCDMA特点特点?软切换 ?功率控制 ?容量 vs. 覆盖23信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院切换切换?频率内软切换 I.UE同时连接到同一频点的两个小区 ?Uplink信号在RNC或Node B实现合并 ?Downlink信号在UE实现合并 II.软切换（Soft HO） ?发生在
14、不同的Node B间 ?在RNC进行合并（选择合并） III.更软切换（Softer HO） ?发生在同一Node B的不同Cell间 ?在Node B合并（MRC）24信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院?邻区列表 I.激活集（Active Set） ?参与软/更软切换的小区 II.监视集（Monitored Set） ?未包括在激活集中，但已被UTRAN进行测量的小区 III.检测集（Detected Set） ?UE检测到的其它小区25信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院切换流程切换流程?UE连续地测量邻区列表中的小区 ?UE和Node B的测量满足一定的条件时向 RNC报告测量
15、结果 ?RNC使用相对门限来决定在激活集中增加 /删除小区26信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院切换的切换的5 5个步骤个步骤?测量 ?过滤 ?报告 ?软切换算法 ?执行27信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院切换相关的下行测量（切换相关的下行测量（UEUE）?接收信号码域功率（CPICH-RSCP) ?接收信号强度指示(RSSI) ?干扰信号码域功率（ISCP） ?传输信道误块率（BLER） ?相对小区时间差（Time difference to cell)28信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院从测量计算从测量计算?Ec/I0 或Ec/N0(=RSCP/RSSI) ?SIR=
16、(RSCP/ISCP)*(Spreading Factor/2)?下行链路路径损耗（根据发射功率） ?属于同一TS和同一CCtrCH的所有下行码 字的平均SIR29信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院切换相关的上行测量（切换相关的上行测量（Node BNode B）?接收总宽带功率 ?接收信号码域功率（DPCCH-RSCP) ?干扰信号码域功率（DPCCH-ISCP)?发送载波功率 ?发送码域功率 ?传输信道误比特率(BER) ?往返时间（RTT）?计算值 I.SIR（RSCP/ISCP)*(SF)30信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院系统与优化问题系统与优化问题?平衡QoS与RF容量I.软切换区域越多 ?宏分集效果越好（覆盖效果越好） ?小区间出现信号Gap的几率越小（HO越可靠） II.软切换区域越少 ?下行链路干扰越少（容量越大） ?需要的正交码越少 ?Node B需要的基带处理资源越少?需要的传输资源越少 ?需要的RNC资源越少31信息产业部电信研究院信息产业部电信研究院系统与优
