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1、WCDMAWCDMA基础原理基础原理及关键性技术及关键性技术1目目 录录WCDMAWCDMA网络结构和频率网络结构和频率WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道123WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍42WCDMAWCDMA网络结构和频率网络结构和频率3R99核心网络接口介绍核心网络接口介绍GSM /GPRS BSSBTSBSCNodeBRNCPCUUMTS UTRAN SS7SCPSMSSCEPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLR GMSCHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS骨干网Other PLM
2、NAGbIu_CSIu_PSGiGpC/D/GsGr/Gs/Gd/GeGcWCDMAWCDMA网络结构和频率网络结构和频率4SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNC IuIuIur IubIubIubIubUEUuWCDMAWCDMA网络结构和频率网络结构和频率5频率分配频率分配WCDMAWCDMA网络结构和频率网络结构和频率6频点频点频率号频率号频频 率率频点频点频率号频率号频频 率率1 1961296121922.41922.42 2963796371927.41927.43 3966296621932.41932.44 4968796871937.4193
3、7.45 5971297121942.41942.46 6973797371947.41947.47 7976297621952.41952.48 8978797871957.41957.49 9981298121962.41962.41010983798371967.41967.41111986298621972.41972.41212988798871977.41977.4频点频点频率号频率号频频 率率频点频点频率号频率号频频 率率1 110562105622112.42112.42 210587105872117.42117.43 310612106122122.42122.44 410
4、637106372127.42127.45 510662106622132.42132.46 610687106872137.42137.47 710712107122142.42142.48 810737107372147.42147.49 910762107622152.42152.4101010787107872157.42157.4111110812108122162.42162.4121210837108372167.42167.4上上 行行 频频 率率下下 行行 频频 率率频率分配频率分配WCDMAWCDMA网络结构和频率网络结构和频率7目目 录录WCDMAWCDMA网络结构和频率
5、网络结构和频率WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道123WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍481 1）码分多址技术码分多址技术2 2）信道化码（）信道化码（OVSF)OVSF)3 3）信道扰码）信道扰码4 4）扩频加扰过程）扩频加扰过程WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理9频分多址频分多址Frequency Division Multiple AccessUser 1User 2User 3频率频率频率频率码分多址码分多址Code Division Multiple Access扩频多接扩频多接入入SpreadSpectru
6、mMultipleAccessMultiple TransmittersandMultiple Data Channels时分多址时分多址Time Division Multiple AccessUser 1User 2User 3User N时间时间每一个发射机的扰码互不相同每一个信道的正交码互不相同许多用户共享同一频率和时间IS-95, cdma2000, WCDMA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, PDC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, TA
7、CSWCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理1 1 1 1）码分多址技术）码分多址技术）码分多址技术）码分多址技术10码分多址是各发送端用各不相同的、相互（准）正交的地址码码分多址是各发送端用各不相同的、相互（准）正交的地址码调制其所发送的信号。在接收端利用码型的（准）正交性，通调制其所发送的信号。在接收端利用码型的（准）正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信号中选出相应的信号。过地址识别（相关检测）从混合信号中选出相应的信号。码分多址特点：码分多址特点：1、网内所有用户使用同一载波，占用相同的带宽、网内所有用户使用同一载波，占用相同的带宽2、各个用户可以同时发送或接收信号、各个用户可以
8、同时发送或接收信号WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理1 1 1 1）码分多址技术）码分多址技术）码分多址技术）码分多址技术11扩展频谱通信概念：扩展频谱通信概念：简称扩谱或扩频，是指需要传输信号的频谱用某个特定的扩频函数简称扩谱或扩频，是指需要传输信号的频谱用某个特定的扩频函数后成为宽带信号，送入信道中传输；接收时，再利用一定技术将其后成为宽带信号，送入信道中传输；接收时，再利用一定技术将其还原。从而获取高质量传输信号的通信系统。还原。从而获取高质量传输信号的通信系统。扩展频谱系统必须满足以下两条准则：扩展频谱系统必须满足以下两条准则：u传输带宽远远大于被传送的原始信息的带宽传输带宽
9、远远大于被传送的原始信息的带宽u传输带宽主要由扩频函数决定，扩频函数常用伪随机编码信号传输带宽主要由扩频函数决定，扩频函数常用伪随机编码信号WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理1 1 1 1）码分多址技术）码分多址技术）码分多址技术）码分多址技术12扩频码扩频码扩频码扩频码积分合并积分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低通滤波分离信号与噪声低通滤波分离信号与噪声P(f)f CDMA宽带扩频技术宽带扩频技术WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理1 1 1 1）码分多址技术）码分多址技术）码分多址技术）码分多
10、址技术13拷贝0 00 1拷贝取反0 0 0 00 0 1 10 1 0 10 1 1 0WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理2 2 2 2）信道化码（）信道化码（）信道化码（）信道化码（OVSF)OVSF)OVSF)OVSF) OVSF CODE 的生成14 OVSF Code TreeWCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理2 2 2 2）信道化码（）信道化码（）信道化码（）信道化码（OVSF)OVSF)OVSF)OVSF)15每个码字长度是每个码字长度是2的整数次幂的整数次幂 上行上行K=2-8;下行下行K=2-9对于一定的对于一定的OVSF码组，共有码组，共有SF个长度为个
11、长度为SF的的OVSF码字。码字。长度相同的不同码字相互之间正交，互相关值为长度相同的不同码字相互之间正交，互相关值为0如果一个节点已经使用，如果一个节点已经使用，那么该节点上延伸出的其那么该节点上延伸出的其他高阶信道化序列就不能他高阶信道化序列就不能使用，同时从码树根部到使用，同时从码树根部到该节点的所有低阶信道化该节点的所有低阶信道化序列也不能使用。序列也不能使用。低阶低阶码树根码树根高阶高阶树节点树节点WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理2 2 2 2）信道化码（）信道化码（）信道化码（）信道化码（OVSF)OVSF)OVSF)OVSF)16OVSF码树码树低阶低阶高阶高阶假设：
12、假设：一个一个PS384KPS384K需要一条需要一条SFSF8 8的信道，的信道，一个一个PS64KPS64K需要一条需要一条SF=32SF=32的信道，的信道，一个一个CS12.2KCS12.2K需要一条需要一条SF=128SF=128的信道。的信道。结论：结论：进行一个进行一个PS384KPS384K业务的同时牺牲了业务的同时牺牲了4 4个个PS64KPS64K业务或业务或1616个语音业务；个语音业务；进行一个进行一个PS64KPS64K业务同时牺牲了业务同时牺牲了4 4个语音个语音业务，同时也相当与牺牲了一个业务，同时也相当与牺牲了一个PS384KPS384K业务。但同阶的其他业务。
13、但同阶的其他3 3个个PS64KPS64K业务仍然业务仍然可以开展。可以开展。WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理2 2 2 2）信道化码（）信道化码（）信道化码（）信道化码（OVSF)OVSF)OVSF)OVSF)17符号速率 扩频因子码片速率 15k2563.84M 30k1283.84M 60k643.84M 120k32 3.84M 240k163.84M 480k83.84M 960k43.84M1920k23.84M可变正交码产生技术可变正交码产生技术WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理2 2 2 2）信道化码（）信道化码（）信道化码（）信道化码（OVSF)OVSF
14、)OVSF)OVSF)18OC1, OC2OC3, OC4OC5, OC6, OC7OC1 , OC2, OC3OC1, OC2OC1, OC2, OC3, OC4下行下行: 正交码用于区分从单个基站来的多个数据信道正交码用于区分从单个基站来的多个数据信道上行上行: 正交码用于区分从单个手机来的多个数据信道正交码用于区分从单个手机来的多个数据信道WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理2 2 2 2）信道化码（）信道化码（）信道化码（）信道化码（OVSF)OVSF)OVSF)OVSF)19SC1SC2SC3WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理3 3 3 3）信道扰码）信道扰码）信道
15、扰码）信道扰码20扰码分为扰码分为512512个集合，每个集合有一个主扰码和个集合，每个集合有一个主扰码和1515个次扰码。个次扰码。WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理3 3 3 3）信道扰码）信道扰码）信道扰码）信道扰码21512个主扰码又进一步分为个主扰码又进一步分为64个扰码组，每组个扰码组，每组8个。个。WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理3 3 3 3）信道扰码）信道扰码）信道扰码）信道扰码22下行下行: SC码用于区分不同的基站码用于区分不同的基站上行上行: SC 码用于区分不同的手机码用于区分不同的手机SC3SC4SC5SC6SC1SC1基站基站 “1”采用采用
16、SC码码1发射发射SC2SC2基站基站 “2”采用采用SC码码2发射发射扰码（Scrambling Code）扰码主要编码类型：扰码主要编码类型：GOLD CODEWCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理3 3 3 3）信道扰码）信道扰码）信道扰码）信道扰码23WCDMA物理层最重要的两个步骤：扩频和加扰物理层最重要的两个步骤：扩频和加扰扩频：扩频操作又称信道化操作，将一个高速数字序列与数字扩频：扩频操作又称信道化操作，将一个高速数字序列与数字信号相乘，把一个一个的数据符号转换成一系列码片。信号相乘，把一个一个的数据符号转换成一系列码片。WCDMA采用采用OVSF码作为信道化码；每个符号被
17、转换成码片的码作为信道化码；每个符号被转换成码片的数目叫扩频因子数目叫扩频因子SF（Spreading Factor）加扰：用一个伪随机序列与扩频后的序列相乘，起到加密作用，加扰：用一个伪随机序列与扩频后的序列相乘，起到加密作用，扰码码片速率与已扩频的符号相同，不影响符号速率。加扰操扰码码片速率与已扩频的符号相同，不影响符号速率。加扰操作上行用来区分用户，下行区分小区。作上行用来区分用户，下行区分小区。WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理4 4 4 4）扩频加扰过程）扩频加扰过程）扩频加扰过程）扩频加扰过程24系统为每一个小区分配且仅分配一个主扰码，公共导频信道，公系统为每一个小区分配
18、且仅分配一个主扰码，公共导频信道，公共控制信道使用主扰码加扰，其他下行物理信道可以使用主扰码共控制信道使用主扰码加扰，其他下行物理信道可以使用主扰码也可使用同个集合里的次扰码。也可使用同个集合里的次扰码。一条物理信道可以由频率、信道码、扰码以及相位来描述一条物理信道可以由频率、信道码、扰码以及相位来描述频率？信道码？扰码？相位？频率？信道码？扰码？相位？频率？信道码？扰码？相位？频率？信道码？扰码？相位？WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理4 4 4 4）扩频加扰过程）扩频加扰过程）扩频加扰过程）扩频加扰过程252个数据信道个数据信道(语音, 控制)SC3 + OC1 + OC22个数
19、据信道个数据信道(14 kbps数据, 控制)SC4 + OC1 + OC23个数据信道个数据信道(话音, 视频, 控制)SC2 + OC1 + OC2 + OC33个数据信道个数据信道(voice, video, control)SC5 + OC1 + OC24个数据信道个数据信道(384 kbps数据, 话音, 视频, 控制)SC6 + OC1 + OC2 + OC3 + OC44个数据信道个数据信道(384 kbps数据,话音,视频,控制)SC2 + OC4 + OC5 + OC6 + OC72个数据信道个数据信道(语音, 控制)SC1 + OC1 + OC21个数据信道个数据信道(控制
20、)SC1 + OC3语音用户语音用户上行数据上行数据可视电话可视电话可视电话和数据可视电话和数据导频导频, 广播广播SC1 + OCP + OCB导频导频, 广播广播SC2 + OCP + OCBWCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理4 4 4 4）扩频加扰过程）扩频加扰过程）扩频加扰过程）扩频加扰过程26数据数据 0110101. CRC 校校验验 FEC 编编码码QPSK调制调制OVSF 码码生成器生成器检错检错纠错纠错正交码正交码射频射频输出输出脉冲成型交织交织编码编码复扩频复扩频(下行下行链路链路)HPSK扩频扩频(上行上行链路链路)SSMA 扩扩频频, 减小减小峰均比峰均比频谱
21、限制频谱限制 射频调制射频调制基站扰码基站扰码 (下下行链路行链路) 或或手机扰码手机扰码 (上上行链路行链路)信道码信道码扩频码扩频码(Gold 码)“扰码扰码”抗衰落抗衰落串串并并变变换换脉冲成型VF8.6 kb/secVF19.2 kb/secVF3。84McpsF3。84 McpsWCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理4 4 4 4）扩频加扰过程）扩频加扰过程）扩频加扰过程）扩频加扰过程27目目 录录WCDMAWCDMA网络结构和频率网络结构和频率WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道123WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术
22、介绍4281 1）物理层结构和功能）物理层结构和功能2 2）空中接口信道类型）空中接口信道类型3 3）下行物理信道类型）下行物理信道类型4 4）上行物理信道类型）上行物理信道类型5 5）下行公共导频介绍）下行公共导频介绍6 6）上行）上行DPCHDPCH信道介绍信道介绍7 7）下行）下行DPCHDPCH信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道29无线接口协议结构由CN下来的业务数据，我们称为逻辑信道。逻辑信道经过MAC层处理之后的信道称为传输信道。传输信道在映射到物理信道上去传输。1 1 1 1）物理层结构和功能）物理层结构和功能）物理层结构和功能）物理层结构和功能WCDM
23、AWCDMA空中接口信道空中接口信道30物理层的数据处理来自MAC层的数据（TB）信道编码与复用扩频和调制1 1 1 1）物理层结构和功能）物理层结构和功能）物理层结构和功能）物理层结构和功能WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道31MAC层（层2）物理信道扩频调制传输信道物理信道物理信道物理信道物理信道结构结构结构结构OVSFOVSF、扰码操作、扰码操作、扰码操作、扰码操作调制调制调制调制编码和复用编码和复用编码和复用编码和复用映射到物理层映射到物理层映射到物理层映射到物理层解复用解码解复用解码解复用解码解复用解码映射到映射到映射到映射到MACMAC层层层层解调解扩解调解扩解调解扩解调
24、解扩1 1 1 1）物理层结构和功能）物理层结构和功能）物理层结构和功能）物理层结构和功能WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道物理层技术实现物理层技术实现32物理层功能：物理层功能： 将编码后的信息速率匹配到物理信道，加权合并，将编码后的信息速率匹配到物理信道，加权合并，扩频扩频/解扩，加扰解扩，加扰/解扰，调制解扰，调制/解调，频率匹配，时间同步，无解调，频率匹配，时间同步，无线测量，功率控制，射频处理等。线测量，功率控制，射频处理等。物理层处理单元：帧和时隙物理层处理单元：帧和时隙帧：由帧：由15个时隙组成的处理单元，长度是个时隙组成的处理单元，长度是38400chip时隙：由一定
25、长度的比特组成的处理单元，长度为时隙：由一定长度的比特组成的处理单元，长度为2560chip时隙时隙0 0时隙时隙1 12560chip2560chip时隙时隙n n38400chip38400chip时隙时隙14141 1 1 1）物理层结构和功能）物理层结构和功能）物理层结构和功能）物理层结构和功能WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道33基站基站Node B用户终端用户终端UEP-CCPCH- 主公共控制物理信道主公共控制物理信道SCH 同步信道同步信道P-CPICH 主公共导频信道主公共导频信道S-CPICH 辅助公共导频信道辅助公共导频信道小区广播信道小区广播信道DPDCH 专
26、用物理数据信道专用物理数据信道DPCCH 专用物理控制信道专用物理控制信道PDSCH 下行共享物理信道下行共享物理信道专用连接信道专用连接信道寻呼信道寻呼信道PICH 寻呼指示信道寻呼指示信道S-CCPCH 辅助公共控制物理信道辅助公共控制物理信道PCPCH 分组公共物理信道分组公共物理信道AP-AICH 前缀获取指示信道前缀获取指示信道CD/CA-AICH 冲突检测指示信道冲突检测指示信道CSICH - CPCH 状态指示信道状态指示信道PRACH 随即接入物理信道随即接入物理信道AICH 获取指示信道获取指示信道随机接入和分组接入信道随机接入和分组接入信道2 2 2 2）空中接口信道类型）
27、空中接口信道类型）空中接口信道类型）空中接口信道类型WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道34公共下行物理信道公共下行物理信道P-CCPCH主公共控制物理信道主公共控制物理信道 - 广播小区信息广播小区信息 - 广播小区系统帧号广播小区系统帧号(SFN); 所有下行信道帧定时参考所有下行信道帧定时参考SCH同步信道同步信道 - 快速同步：主同步码用于时隙同步，辅同步码用于帧快速同步：主同步码用于时隙同步，辅同步码用于帧同步同步 与与P-CCPCH时分复用时分复用S-CCPCH辅助公共控制物理信道辅助公共控制物理信道 - 在在Idle，CELL_PCH,CELL_FACH下发送寻呼和控制下
28、发送寻呼和控制信令信令P-CPICH公共导频信道公共导频信道 S-CPICH辅助公共导频信道（用于波束成型小区）辅助公共导频信道（用于波束成型小区）PDSCH下行物理共享信道下行物理共享信道 - 多用户共享下行时分高速数据信道多用户共享下行时分高速数据信道专用下行物理信道专用下行物理信道DPDCH专用下行物理数据信道专用下行物理数据信道DPCCH专用物理下行控制信道专用物理下行控制信道 - 发送专用连接模式下物理层信令和控制信息发送专用连接模式下物理层信令和控制信息3 3 3 3）下行物理信道类型）下行物理信道类型）下行物理信道类型）下行物理信道类型WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道
29、35下行指示信道下行指示信道捕获指示信道捕获指示信道(AICH)基站向移动台指示捕获到随即接入试探基站向移动台指示捕获到随即接入试探指示方式：回应移动台随机接入签名码指示方式：回应移动台随机接入签名码寻呼指示信道寻呼指示信道(PICH)通知移动台监视下一个寻呼帧通知移动台监视下一个寻呼帧(S-CCPCH)接入前导指示信道接入前导指示信道(AP-AICH)确认基站已捕获到移动台分组接入试探确认基站已捕获到移动台分组接入试探指示方式：回应移动台随机接入签名码指示方式：回应移动台随机接入签名码冲突检测与防止指示信道冲突检测与防止指示信道(CD/CA-ICH)证实分组接入试探无冲突证实分组接入试探无冲
30、突指示方式：回应移动台分组接入冲突检测签名码指示方式：回应移动台分组接入冲突检测签名码也可以提供可用分组信道指配也可以提供可用分组信道指配 分组状态指示信道分组状态指示信道(CSICH)广播分组信道可用状态信息广播分组信道可用状态信息3 3 3 3）下行物理信道类型）下行物理信道类型）下行物理信道类型）下行物理信道类型WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道36上行物理信道上行物理信道公共上行物理信道公共上行物理信道PRACH物理随机接入信道物理随机接入信道 - 移动台发起向基站的接入信息移动台发起向基站的接入信息PCPCH物理公共分组信道物理公共分组信道 - 移动台发送无连接的分组数据移
31、动台发送无连接的分组数据专用上下物理信道专用上下物理信道DPDCH专用上行物理数据信道专用上行物理数据信道 DPCCH专用上行物理控制信道专用上行物理控制信道 - 移动台向基站发送专用连接模式下物理层信令和控移动台向基站发送专用连接模式下物理层信令和控制信息制信息4 4 4 4）上行物理信道类型）上行物理信道类型）上行物理信道类型）上行物理信道类型WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道37Pilot符号数据符号数据 (10 符号符号/时隙时隙)1 无线帧无线帧 = 15 时隙时隙 = 10 mSec1 时隙时隙 = 2560 码片码片 = 10 符号符号 = 20 bits = 666.
32、667 uSec657891011 12 131443210主公共导频信道主公共导频信道P-CPICH扩频码：信道码扩频码：信道码 Cch,256,0 主扰码主扰码每小区仅有一个并在全小区广播每小区仅有一个并在全小区广播为为SCH, P-CCPCH, AICH, PICH, AP-AICH, CD/CA-ICH, CSICH, CPCH附带的下行附带的下行DPCCH和和S-CCPCH信道提供相位参考和信道估计信道提供相位参考和信道估计主主P-CPICH作为下行作为下行DPCH及及 PDSCH信道相位参考和信道估计信道相位参考和信道估计切换测量和小区选择切换测量和小区选择/再选择再选择调节主导频
33、功率可以调节邻小区间的负载平衡调节主导频功率可以调节邻小区间的负载平衡5 5 5 5）公共导频信道（）公共导频信道（）公共导频信道（）公共导频信道（CPICH)CPICH)CPICH)CPICH)WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道38由于由于WCDMAWCDMA属于异步传输系统，必需对所传输数据的格式进属于异步传输系统，必需对所传输数据的格式进行严格的定义，所以在行严格的定义，所以在WCDMAWCDMA系统中一条信道包括数据和控系统中一条信道包括数据和控制两个部分。制两个部分。DPDCH和DPCCH一条一条DCH信道信道6 6 6 6）上行）上行）上行）上行DPCHDPCHDPCHD
34、PCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道39上行上行DPCHDPCH信道帧结构信道帧结构6 6 6 6）上行）上行）上行）上行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道40专用数据信道DPDCH专用控制信道DPCCH为DPDCH提供相位估计，功控等控制数据实现物理层实现物理层实现物理层实现物理层数据承载数据承载数据承载数据承载数据格式信息用户数据发送上行专用物理信道原理用户数据接收6 6 6 6）上行）上行）上行）上行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCD
35、MAWCDMA空中接口信道空中接口信道41上行业务信道扩频和加扰上行业务信道扩频和加扰控制部分和数据部分分别扩频后分别映射到控制部分和数据部分分别扩频后分别映射到I I、Q Q两条信道中。两条信道中。DPCH分为DPDCH和DPCCH，它们在每一个无线帧中I/Q码分复用，它们分别有各自的信道化编码和同一个扰码6 6 6 6）上行）上行）上行）上行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道42控制部分固定扩频因子控制部分固定扩频因子SFSF256256；数据部分为可变扩频因子，；数据部分为可变扩频因子，最大允许一条控制信道与最大允
36、许一条控制信道与6 6条数据信道合并使用。条数据信道合并使用。6 6 6 6）上行）上行）上行）上行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道43下行下行DCHDCH信道帧结构信道帧结构7 7 7 7）下行）下行）下行）下行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道44用户数据发送为DPCCH提供解调、功控等控制数据用户数据接收下行专用信道下行专用信道(DPCH)(DPCH)功能描述功能描述DPCCH数据格式信息DPDCHDPDCH实现物理层实现物理层实现物理层实
37、现物理层数据承载数据承载数据承载数据承载DPCCH/DPDCH时分复用7 7 7 7）下行）下行）下行）下行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道45下行多码传输的时隙结构下行多码传输的时隙结构多个DL-DPCH可以并行传送，采用相同的扩谱系数控制信息在第一个DL-DPCH上传送，其余的DPCH相应位置不连续发射（DTX）7 7 7 7）下行）下行）下行）下行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道46下行业务信道扩频和加扰：下行业务信道扩频和加扰：控制部分
38、和数据部分采用时分复用到一条信道上，经过串并转换逐比特映射到I、Q支路。然后采用相同的扩频码（扩频因子可变）扩频，最后加扰。串并转换（DEMUX）：一路输入符号数字序列被分为两路，即第0，2，4，6，8位送入”I”支路而第1，3，5，7，9. 位送入”Q”支路每支路符号速率实际降为输入符号速率的一半，最后的信息速率保持不变。7 7 7 7）下行）下行）下行）下行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道47对于速率为对于速率为60kbps的数字信号进行信道化（扩频）操作的数字信号进行信道化（扩频）操作上行需要的扩频码为上行需要的
39、扩频码为64下行需要的扩频码为下行需要的扩频码为128由于上下行信道映射方式不同由于上下行信道映射方式不同7 7 7 7）下行）下行）下行）下行DPCHDPCHDPCHDPCH信道介绍信道介绍信道介绍信道介绍WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道48目目 录录WCDMAWCDMA网络结构和频率网络结构和频率WCDMAWCDMA无线技术原理无线技术原理WCDMAWCDMA空中接口信道空中接口信道123WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍4491 1）RAKERAKE接收接收2 2）功率控制）功率控制3 3）呼吸效应）呼吸效应4 4）软容量）软容量5 5）导频污染）导频污染6 6）软
40、切换）软切换7) 7) 硬切换硬切换8 8）小区同步过程）小区同步过程WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍50衰落距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落无线传播环境无线传播环境1 1 1 1） RAKERAKERAKERAKE接收接收接收接收WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍51RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能接收机单径接收电路单径接收电路单径接收电路搜索器计算信号强度与时延合 并合并后的信号tts(t)s(t)1 1 1 1） RAKERAKERAKERAKE接
41、收接收接收接收WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍52互不相关（延迟大于一个码片延迟）的信号先后进入不同的互不相关（延迟大于一个码片延迟）的信号先后进入不同的路径，进行延迟估计、延迟均衡后，进行最大比合并。路径，进行延迟估计、延迟均衡后，进行最大比合并。只要迟来的信号能够进入只要迟来的信号能够进入RAKE接收机内的分支，并可以相接收机内的分支，并可以相加合并就可以视为有用信号，否则将视为干扰。加合并就可以视为有用信号，否则将视为干扰。RAKE接收集分支数目越多越好，但系统越复杂，造价越高接收集分支数目越多越好，但系统越复杂，造价越高1 1 1 1） RAKERAKERAKERAKE接收
42、接收接收接收WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍53PL1PL2L1 L2 PRX,2 PRX,1PTX,2PTX,1PRX,2PRX,1每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量，基每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量，基站接收端某个用户过大的功率甚至阻碍其它用户的通信站接收端某个用户过大的功率甚至阻碍其它用户的通信采用功控技术减少了用户间的相互干扰，消除远近效应，提高了系统整采用功控技术减少了用户间的相互干扰，消除远近效应，提高了系统整体容量体容量远近效应的问题远近效应的问题WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍2 2 2 2） 功率控制
43、功率控制功率控制功率控制54由于远近效应，由于远近效应，WCDMA系统必须引入功率控制；引入功率控制系统必须引入功率控制；引入功率控制后，还能带来很多其它的好处：后，还能带来很多其它的好处：u调整发射功率，保持上下行链路的通信质量u克服阴影衰落和快衰落u降低网络干扰，提高系统质量和容量分类：分类：u开环功率控制u闭环功率控制n上下行内环功率控制n上下行外环功率控制功控的目的功控的目的2 2 2 2） 功率控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍55WCDMA系统是一个自干扰系统，各个用户之间均存在干扰，这样系统是一个自干扰系统，各个用户之间均存在干扰，这样系统必
44、须严格控制每个用户的发射功率，只要其功率能够保证通话系统必须严格控制每个用户的发射功率，只要其功率能够保证通话要求就以最低功率发射。要求就以最低功率发射。离基站远近不同的用户他们发射功率也不同，但相同的是到达基站离基站远近不同的用户他们发射功率也不同，但相同的是到达基站的信噪比是相同的。这也是功率控制的最终目的。的信噪比是相同的。这也是功率控制的最终目的。2 2 2 2） 功率控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍56内环功控的收敛过程timepowertimepower准确计算内环所需要的初始准确计算内环所需要的初始发射功率，加速其收敛时间发射功率，加速其收
45、敛时间降低对系统负载的冲击降低对系统负载的冲击开环功控对闭环功控的影响开环功控对闭环功控的影响2 2 2 2） 功率控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍57NodeBUERACHBCH: CPICH channel power UL interference level开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计。它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率的过程。UE测量CPICH的接收功率计算上行初始发射功率开环功控开环功控开环功控开环功控2 2 2 2） 功率控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍5
46、8上行随机接入初始发射功率计算上行随机接入初始发射功率计算Preamble_Init_Power = CPICH_Tx_Power CPICH_RSCP + UL_interference + UL_required_CICPICH_Tx_Power：基站导频发射功率，手机通过读取系统广播消息：基站导频发射功率，手机通过读取系统广播消息（SIB5/6-PRACH sys info list-P-CPICH Tx Power）得到）得到CPICH_RSCP: 手机实测的基站导频信号码功率手机实测的基站导频信号码功率CPICH_Tx_Power CPICH_RSCP: 链路损耗链路损耗UL_int
47、erference: 上行链路干扰功率电平，手机通过读取系统广播消息上行链路干扰功率电平，手机通过读取系统广播消息（SIB7）得到）得到UL_required_CI: 上行前导正确解调所需信噪比常数上行前导正确解调所需信噪比常数,手机通过读取系统手机通过读取系统广播消息（广播消息（SIB5/6-PRACH sys info list-Constant value）得到）得到PCPCH接入前缀传输功率设定与随机接入信道采取相同功率估算方法接入前缀传输功率设定与随机接入信道采取相同功率估算方法开环功率控制开环功率控制2 2 2 2） 功率控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍
48、关键技术介绍59内环功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar1500Hz每一个UE都有一个自己的控制环路上行内环功控上行内环功控上行内环功控上行内环功控2 2 2 2） 功率控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍60NodeBUE下发TPC测量接收信号SIR并比较内环设置SIRtar可以得到BLER稳定的业务数据测量传输信道上的BLER外环RNC测量接收数据BLER并比较设置BLERtar10-100Hz上行外环功控上行外环功控上行外环功控上行外环功控2 2 2 2） 功率
49、控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍61NodeB设置SIRtar发TPC测量SIR并比较测量BLER并比较外环内环UE物理层UE层3下行内环和外环功率控制10-100Hz1500Hz下行闭环功控下行闭环功控下行闭环功控下行闭环功控2 2 2 2） 功率控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍62升升功率降降功率UE 降降低发射功率升升功率升升功率UE 发射功率升升高多小区功率控制多小区功率控制多小区功率控制多小区功率控制2 2 2 2） 功率控制功率控制功率控制功率控制WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍63呼吸效应
50、呼吸效应 WCDMA系统在没有用户时，仅发送导频、同步、和广播信息。系统在没有用户时，仅发送导频、同步、和广播信息。 随着用户的增多不断提高，加大业务信道的发射功率，用户之间的干扰也随着用户的增多不断提高，加大业务信道的发射功率，用户之间的干扰也随之加大。由于其自身又是一个干扰受限系统，这样远处的用户由于其到达随之加大。由于其自身又是一个干扰受限系统，这样远处的用户由于其到达基站上行功率弱，不能满足最低信噪比要求而被拒绝接入。覆盖范围随用户基站上行功率弱，不能满足最低信噪比要求而被拒绝接入。覆盖范围随用户的增多而缩小。即的增多而缩小。即“呼吸效应呼吸效应”3 3 3 3） 呼吸效应呼吸效应呼吸
51、效应呼吸效应WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍64系统容量与通信质量可以互换不同的业务有不同的容量不同的业务比例和构成，有不同的容量WCDMA系统在达到一定的用户数之后，再增加一个用户时，系系统在达到一定的用户数之后，再增加一个用户时，系统功率受到限制。但可以降低一些用户的信噪比，容量可以变化。统功率受到限制。但可以降低一些用户的信噪比，容量可以变化。称之为称之为“软容量软容量”4 4 4 4） 软容量软容量软容量软容量WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍65导频污染定义为：导频污染定义为：能够进入激活导频集的导频数目大于激活导频集限定的数量，频繁发生进入和退出激活导频集事件
52、。WCDMA系统将导频分为三类：系统将导频分为三类：激活导频集、侦测导频集、相邻导频集激活导频集、侦测导频集、相邻导频集导频污染后果：导频污染后果：激活导频集数目一般设为与RAKE接收集路径数相同，因此不能进入激活导频集地导频，不能进行合并形成有用信号，这样其变成一路同频干扰。加大信令开销，占用过多空中接口资源。5 5 5 5） 导频污染导频污染导频污染导频污染WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍66软切换和更软切换软切换和更软切换先建立后断开先建立后断开同一个同一个RNC的软切换，不同的软切换，不同RNC的软切换。的软切换。硬切换硬切换先断开后建立先断开后建立不同载波之间的切换，以及
53、与不同载波之间的切换，以及与GSM系统的切换。系统的切换。6 6 6 6） 软切换软切换软切换软切换WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍67AS_Th AS_Th_HystAs_Rep_HystAs_Th + As_Th_Hyst导频导频1导频导频 2导频导频 3时间时间DTDTD DTD DT导频强度导频强度Ec/Io事件事件1A增加小区增加小区2到激活集到激活集事件事件1C小区小区3替换小区替换小区1事件事件1B激活集中删除小区激活集中删除小区3激活集中只存在小区激活集中只存在小区1Note: DTDT为测量报告触发时间延时，即在为测量报告触发时间延时，即在DTDT时间内测量触发条
54、件均满足时时间内测量触发条件均满足时才发送测量报告才发送测量报告软切换测量报告软切换测量报告6 6 6 6） 软切换软切换软切换软切换WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍681A 1A （无线链路增加事件）（无线链路增加事件）: :有一个导频满足进入激活导频集门限并进入有一个导频满足进入激活导频集门限并进入激活导频集。激活导频集。1B 1B （无线链路删除事件）（无线链路删除事件） ：有一个导频满足退出激活导频集门限并推：有一个导频满足退出激活导频集门限并推出激活导频集。出激活导频集。1C 1C （无线链路替代事件（无线链路替代事件 ） ：当激活导频集内激活导频已经达到最大：当激活导频
55、集内激活导频已经达到最大数目，但又有一个导频数目，但又有一个导频G G的强度比当前激活导频集内最差导频的强度比当前激活导频集内最差导频W W强度强，强度强，并且时间大于定时器时间，导频并且时间大于定时器时间，导频G G将进入，导频将进入，导频W W将被剔出。将被剔出。1D1D：激活导频集内有一个导频强度比当前最佳导频强度强过一个：激活导频集内有一个导频强度比当前最佳导频强度强过一个定时器时间，则发生参考导频更替。定时器时间，则发生参考导频更替。1E1E ：一个主导频信道的导频信号强度超过绝对门限值：一个主导频信道的导频信号强度超过绝对门限值1F1F：一个主导频信道的导频信号强度低于绝对门限值一
56、个主导频信道的导频信号强度低于绝对门限值6 6 6 6） 软切换软切换软切换软切换WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍69软切换合并软切换合并上行在上行在RNCRNC中进行选择中进行选择性合并；性合并；下行在手机处通过下行在手机处通过RAKERAKE接收机进行最大接收机进行最大比合并。比合并。6 6 6 6） 软切换软切换软切换软切换WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍70硬切换的测量对移动台设备的要求更复杂。如果是不同频率的硬切换，需要测量其他频点的信号WCDMA采用压缩模式的方式来实现频间小区信号的测量7 7 7 7） 硬切换硬切换硬切换硬切换WCDMAWCDMA关键技术介
57、绍关键技术介绍71压缩模式压缩模式压缩模式压缩模式压缩模式的目的：用于异频切换和系统间切换时UE对目标小区的测量和同步7 7 7 7） 硬切换硬切换硬切换硬切换WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍72压缩模式（压缩模式（Compressed Mode）u由于一般的UE只有一个射频接收机，也就是同时只能接收一个载频u而进行频间切换和系统间切换时必须对目标载频或者目标基站（GSM）进行测量uCDMA所特有的码分多址决定了UE没有对目标小区进行测量的时间u压缩模式可以有效解决这个问题压缩模式的引入压缩模式的引入压缩模式的引入压缩模式的引入7 7 7 7） 硬切换硬切换硬切换硬切换WCDMAW
58、CDMA关键技术介绍关键技术介绍73压缩模式的特点压缩模式的特点u拥有两个射频接收机的UE在频间切换和系统间切换时不需要压缩模式u压缩模式的所有参数由网络进行配置u压缩模式的使用会带来系统性能的下降u应该尽量减少压缩模式的使用需要比较复杂的算法判决进入压缩模式的时机需要复杂的算法来决定压缩模式的各种参数7 7 7 7） 硬切换硬切换硬切换硬切换WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍74开机搜索网络开机搜索网络通过捕获同步信道与网络同步，时隙同步、帧同步通过捕获同步信道与网络同步，时隙同步、帧同步通过同步信道获得的主扰码组和导频信道计算，得出小区使用的主扰通过同步信道获得的主扰码组和导频信
59、道计算，得出小区使用的主扰码码用得到的扰码对接收信道进行解扰，得到广播信息用得到的扰码对接收信道进行解扰，得到广播信息8 8 8 8） 小区同步过程小区同步过程小区同步过程小区同步过程WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍75主同步信道（主同步信道（P-SCHP-SCH）：由）：由1 1个长度为个长度为256chip256chip的格雷码构成，具有良好的的格雷码构成，具有良好的自相关性，每个时隙均发射，所有小区使用同一个码。自相关性，每个时隙均发射，所有小区使用同一个码。从同步信道（从同步信道（S-SCHS-SCH）：由长度为）：由长度为256chip256chip的辅同步码构成，辅同步
60、码共的辅同步码构成，辅同步码共1616个，经过排列组合生成个，经过排列组合生成6464组每组组每组1515个，分别对应且唯一对应个，分别对应且唯一对应6464个主扰码个主扰码组。组。辅同步码特点：一个码序列循环位移结果位移，辅同步码特点：一个码序列循环位移结果位移，6464个序列中任何一个进行个序列中任何一个进行小于小于1515次的循环位移，都不会与其他序列的循环位移相同，也不会与自己次的循环位移，都不会与其他序列的循环位移相同，也不会与自己的任何其他循环序列相同；实际上，不同的小区选用不同的序列，不同的的任何其他循环序列相同；实际上，不同的小区选用不同的序列，不同的时隙选用不同的辅同步码。时
61、隙选用不同的辅同步码。8 8 8 8） 小区同步过程小区同步过程小区同步过程小区同步过程WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍76n时隙同步：时隙同步：移动台搜索主同步信道的主同步码。主同步码以时隙为周期。n帧同步：帧同步：由于辅同步码以帧为周期，所以可以实现桢同步。然后通过识别同步码可以找出对应的扰码组。n扰码识别：扰码识别：当基站所属的扰码组确定后，将扰码组内的8 个主扰码与捕获的导频信道进行相关计算，得到小区所使用的下行扰码。n获取信息：获取信息：扰码识别后，通过解扰、解扩即可得到网络信息。小区发射的CCPCH信道的SFN，作为其他信道的SFN。8 8 8 8） 小区同步过程小区同步过程小区同步过程小区同步过程WCDMAWCDMA关键技术介绍关键技术介绍77谢谢！谢谢！78
