WCDMA概述与基本原理

WCDMA概述与基本原理目录WCDMA概述WCDMA基本原理蜂窝移动通信系统发展历程移动通信的发展❑第一代：模拟移动通信系统✓1979: 芝加哥AMPS(Advance Mobile Phone Service)✓1981: 北欧NMT(Nordic Mobile T elephone)✓1985: 英国T ACS(T otal Access Communication System)❑业务✓语音❑缺点✓频谱利用率低✓终端笨重且昂贵✓漫游范围小✓安全性低移动通信的发展❑第二代：数字移动通信系统✓1992: 欧洲GSM (Global System for Mobile communication)✓1995: 美国IS95 即CDMA (Code Division Multiple Access)✓美国IS-136 即D-AMPS(Digital- Advance Mobile Phone Service)✓日本PDC (Personal Digital Cellular)❑业务✓语音和低速率数据业务❑缺点✓容量不大→提高系统容量✓多种制式不兼容→全球标准✓数据传输速率低→多媒体应用移动通信的发展❑第三代移动通信系统- IMT2000 (3G统称-代名词)✓1985年ITU(国际电联)提出FPLMTS(未来公众陆地移动通信系统)✓1996年正式更名为IMT2000❑IMT2000 International Mobile T elecommunications-2000✓工作频段: 2000 MHz左右✓业务速率: 2000 Kbit/s✓商用市场: 2000 年左右定义：第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信的通信系统4G网络：基于共同属性的技术创立欧洲: ETSI(欧洲电信标准化协会)日本: ARIB (日本无线工业及商贸联合会)美国: TIA(电信工业协会)韩国: TT A(韩国电信技术协会)中国: CWTS(中国无线通信标准组织)ITU:国际电联International T elecommunication Uniont UMTS也是由分层小区构成的t UMTS采用的是码分多址技术t初始“IMT2000 核心波段”在 2 GHzt分为平衡与非平衡模式t FDD 频分双工(W-CDMA) 用于平衡模式t TDD 时分双工(TD-CDMA) 可用平衡或是非平衡模式t上行: 1920-1980 MHzt下行: 2110-2170 MHz工作频率：2GHz信道带宽：5MHz码片速率：3.84Mcps编码方式：QPSK帧长：10 ms增长点－数据业务t始终在线应用p移动办公：文件传输，收发E-mail，数据库访问p纵向应用：交通管理，安全和监测(家庭…)，健康t媒体应用p消息：目录服务(黄页),新闻服务(财经, 体育),位置服务(餐饮, 泊车)p娱乐：音乐(下载音乐,视频剪辑),游戏(下载游戏,在线游戏) t电子商务应用p在线购物, 预订服务p在线银行, 票务, 航班t四种类型业务定义p会话/对话级t语音业务,可视电话, 电话会议p数据流t音频流,视频流(新闻, 体育)p交互式t网页浏览,LCS,在线游戏, 交互式会谈p后台式t收发e-mail, 短消息, 资料库下载...t位置信息服务取决于运营商和内容提供商的策略t位置服务可以帮助用户检索适当的位置信息p信息：本地交通流量，天气，航班等p位置：搜寻宾馆，餐饮, 影视剧院, 泊车点等t UMTS定位信息精确到50米左右t位置服务可能涉及他人隐私t CellID+RTT/OTDOA/A-GPSt RNS: Radio Network Subsystemp RNS由一个RNC和至少一个Node组成t RNC: Radio Network Controllerp控制Node Bp无线资源管理p软切换处理p连接核心网t Node-B:p无线传输p无线信号处理t CN 核心网p Circuit Switched (CS) 电路域p Packet Switched(PS) 分组域t UTRAN UMTS地面无线接入网p新的无线接口: CDMAp新的传输技术: ATMt CN 核心网与RAN无线接入网是独立分开的p无线接入网对核心网应是透明无关的,即无线接入对于核心网是不可见的p手机终端UE无线移动性管理是由UTRAN控制的,并由它连接至核心网t与GSM系统的对照:网络单元: 接口:CN NSS Uu UmUTRAN BSS Iub A-bisRNC BSC Iur no equivalentNode-B BTS Iu-CS AUE MS Iu-PS Gb多径环境是指无线电波的到达是由多个径组成的，这是由于有直线传播、有建筑物等物体反射从到达时间上看，到达最早的径和到达最晚的径会有时延拓展，有个时间差，这个时间差根据环境的不同而不同，如果说是一个室外开阔的环境宏蜂窝，这个时延可能会长些，如果是室内覆盖，这个时延会短些，这个时延可能会达到几毫秒甚至10几毫秒。

一般第一个径是直线到达，也就是我们常说的视距传输，有一个很强的成分，其他的都是辅助的成分，那么其他径就不一样了，没有主要成分，都差不多。

有一个主要径就是视距传播，没有的就是非视距传播.❑传统情况✓多径信号被视为干扰❑多径接收机的原理✓多径信号经过相关处理被合并✓多径时延须大于0.26us=>78m❑多用户共享同一频率，频谱利用率大大提高；❑CDMA系统是自干扰系统－系统内用户存在互相之间的干扰；❑CDMA系统的用户容量是软容量，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高——呼吸效应小区的呼吸效应❑随着激活终端的增多,干扰增加❑高速业务增加,干扰增加❑ ⇒总的干扰↑，服务质量↓❑小区覆盖范围收缩❑产生覆盖盲点❑用户在小区边缘地带会产生掉话❑❑❑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＝1.2288MHz，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＝1/3T urbo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；呼吸效应❑多用户共享同一频率，频谱利用率大大提高；❑CDMA系统是自干扰系统－系统内用户存在互相之间的干扰；❑CDMA系统的用户容量是软容量，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高——呼吸效应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＝1.2288MHz，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＝1/3T urbo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；❑为了保证CN所请求的QoS，需要将QoS映射成接入层的一些特性，从而利用接入层的资源为本条连接服务-----信道配置❑在保证CN所请求的QoS的前提下，使用户的发射功率最小，从而减少该UE对于整个系统的干扰，提高系统的容量和覆盖-----功率控制❑需要确保UE移动到其他小区（系统）后，能够继续得到服务，以保证QoS-----切换控制❑接入一定数量的UE后，需要确保整个系统的负载保持在稳定的水平，以保证系统中每条连接的QoS -----负载控制❑DCCC（Dynamic Channel Configuration Control）动态信道配置❑DCCC针对的对象: Best Effort（BE）业务❑DCCC的目的◆最大限度的满足用户对带宽的需求◆实现空中接口资源的最有效利用◆满足用户变动的数据传输速率需求◆节省下行信道码（OVSF码）资源❑WCDMA系统是自干扰系统，存在远近效应✓远近效应：离基站很近的手机上行信号可能会屏蔽其他手机的信号✓上图中，若MS2不采用功控，MS1信号很难被接受到❑功率控制的目的✓维持高质量通信,减少无线干扰,提高系统整体容量✓所有到达基站的信号功率相同(上行),减少对其他基站的干扰(下行) ❑开环功率控制❑移动台根据下行信号强度，调整上行发射功率❑上下行信号强度不平衡❑闭环功率控制✓内环功控（1500Hz）❑根据接收到的信号强度，估算SIR值，与SIRtarget比较❑基站利用功率控制比特指示移动台调整输出功率❑快速功控，防止瑞利衰落✓外环功控（10-100Hz）❑RNC根据接收到的测量信号强度，调整SIRtarget值❑SIRtarget初始化值由RNC给出外环和闭环功控的定义。

开环功率控制的原理是根据接收到的链路的信号衰落情况，估计自身发射链路的衰落情况，从而确定发射功率。

开环控制的主要特点是不需要反馈信息，因此，在无线信道突然变化时，它可以快速响应变化，此外，它的功率调整动态范围大。

但开环功率控制的准确度不会很高，只能起到粗略控制的作用，必须使用闭环功率控制达到相当精度的控制效果。

WCDMA协议中要求开环功率控制的控制方差在10dB内就可以接受。

闭环功控是发方根据收方链路质量测量结果的反馈信息，进行增加或减少（降低）发射功率。

可见闭环功控需要一个反馈通道。

内环功率控制和外环功率控制的结合体现信干比平衡准则和质量平衡准则的结合。

内环功率控制是通信本端通过接收通信对端发出的功率控制命令来控制本端的发射功率的。

闭环功率控制的调整永远落后于测量时的状态。

外环功率控制在CDMA通讯系统中，其目的是使每条链路的通讯质量基本保持在设定值。

外环功率控制通过闭环功率控制间接影响系统的用户容量和通讯质量。

闭环功率控制是快速功控内环：Node-B根据SIR估算，控制UE的发射功率SIR测量估算每0.66ms执行一次(1500Hz 控制指令速率)外环：RNC根据SIR测量估算，控制调整SIRtarget值❑软切换（Soft Hand-off）：指在导频信道的载波频率相同时小区之间的信道切换。