WCDMA原理淺析

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1、 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1 1WCDMA初中級(jí)培訓(xùn)WCDMA原理原理 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2 2F提綱提綱2 2 WCDMAWCDMA物理層物理層過(guò)程過(guò)程F提綱提綱1 1 W WCDMACDMA移動(dòng)移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)通信基礎(chǔ)知識(shí) WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3 3F提綱提綱提綱提綱4 4 4 4 糾錯(cuò)糾錯(cuò)糾錯(cuò)糾錯(cuò)編碼技術(shù)編碼技術(shù)編碼技術(shù)編碼技術(shù)F提綱提綱提綱提綱2 2 2 2 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA需要解決的問(wèn)題需要解決的問(wèn)題需要解決的問(wèn)題需要解決的問(wèn)題F提綱提綱提綱提綱5 5 5 5 交織交織交織

2、交織技術(shù)技術(shù)技術(shù)技術(shù)F提綱提綱提綱提綱1 1 1 1 W W W WCDMACDMACDMACDMA移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境通信環(huán)境通信環(huán)境F提綱提綱提綱提綱8 8 8 8 分集分集分集分集技術(shù)技術(shù)技術(shù)技術(shù)F提綱提綱提綱提綱3 3 3 3 多址多址多址多址接入技術(shù)接入技術(shù)接入技術(shù)接入技術(shù)W WCDMACDMA移動(dòng)移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)通信基礎(chǔ)知識(shí)F提綱提綱提綱提綱6 6 6 6 復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)F提綱提綱提綱提綱7 7 7 7 擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù) WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4 4WCDMAWCDMA移動(dòng)移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境信道環(huán)境信道環(huán)境

3、直射反射繞射無(wú)線傳播方式無(wú)線傳播方式時(shí)間接收信號(hào)強(qiáng)度 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5 5WCDMAWCDMA移動(dòng)移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境信道環(huán)境信道環(huán)境無(wú)線傳播特性無(wú)線傳播特性無(wú)線傳播過(guò)程中，遇到的最主要問(wèn)題有：發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)0dB發(fā)送信號(hào)-25dB接收信號(hào)衰落干擾此外還有因傳播頻率的擴(kuò)散而引起的多普勒效應(yīng)等。0 +發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)時(shí)延0 2 3 +發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)抖動(dòng) WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 6 6WCDMAWCDMA移動(dòng)移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境信道環(huán)境信道環(huán)境衰落衰落無(wú)線環(huán)境中的信號(hào)衰減分成三部分：幅度衰減較大的路徑損耗伴隨中等幅度衰減的具有對(duì)數(shù)正

4、態(tài)分布特性的慢變化成分大尺度衰落，也被稱為遮蔽。衰減幅度較小的快變化成分小尺度衰落，也被稱為多徑衰落。兩類典型小尺度衰落包絡(luò)分布的描述方法瑞利（Rayleigh）分布不存在視距傳播，衰落很深。萊斯（Rician）分布存在視距主徑，衰落較淺。WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 7 7WCDMAWCDMA移動(dòng)移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境信道環(huán)境信道環(huán)境典型信道劃分典型信道劃分室內(nèi)或靜態(tài)信道室內(nèi)或靜態(tài)信道微微蜂窩很小的發(fā)射功率基站和用戶都位于室內(nèi)路徑損耗依賴于墻體、地板材料和金屬結(jié)構(gòu)的布局典型時(shí)延為50250ns WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 8 8WCDMAWCDMA移動(dòng)

5、移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境信道環(huán)境信道環(huán)境典型信道劃分典型信道劃分戶外到戶內(nèi)步行信道戶外到戶內(nèi)步行信道微蜂窩小功率低速度天線一般低于建筑物頂室內(nèi)覆蓋依靠室外基站存在穿透損耗（典型值為12dB）同時(shí)存在視距傳播和非視距傳播路徑損耗波動(dòng)較大典型時(shí)延為0.2us WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 9 9WCDMAWCDMA移動(dòng)移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境信道環(huán)境信道環(huán)境典型信道劃分典型信道劃分車速環(huán)境車速環(huán)境宏蜂窩大功率高速移動(dòng)存在陰影多路反射路徑損耗和環(huán)境有關(guān) WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1010WCDMAWCDMA移動(dòng)移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境業(yè)務(wù)環(huán)境業(yè)務(wù)環(huán)境數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占很大的

6、比重不同的業(yè)務(wù)具有不同的QoS大量的突發(fā)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)在不同地理位置分布密度不同用戶業(yè)務(wù)速率相差很大存在多址干擾（MAI)WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1111WCDMAWCDMA移動(dòng)移動(dòng)通信環(huán)境通信環(huán)境基本要求基本要求 信息傳輸速率：提供多速率的業(yè)務(wù)，最高可達(dá)2 Mbps 根據(jù)帶寬需求實(shí)現(xiàn)的可變比特速率信息傳遞 一個(gè)連接中可以同時(shí)支持具有不同QoS要求的業(yè)務(wù) 滿足不同業(yè)務(wù)的延時(shí)要求（從實(shí)時(shí)要求的語(yǔ)音業(yè)務(wù)到盡力而為的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）二代、三代系統(tǒng)共存和不同系統(tǒng)之間的切換和負(fù)荷平衡 支持上行和下行非對(duì)稱業(yè)務(wù) 高的頻譜效率 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1212WCDM

7、AWCDMA需要解決的問(wèn)題需要解決的問(wèn)題提高無(wú)線資源利用率無(wú)線資源包括頻率、功率、時(shí)間、空間和特征碼等消除無(wú)線信道傳輸產(chǎn)生的不良影響，使對(duì)端盡可能收到滿足要求的信息滿足業(yè)務(wù)環(huán)境的要求，提供不同QoS要求、不同速率的多媒體業(yè)務(wù) WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1313多址接入技術(shù)多址接入技術(shù)FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA頻分多址技術(shù)頻分多址技術(shù) 業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同的用戶。如的用戶。如TACSTACS、AMPSAMPS。時(shí)分多址技術(shù)時(shí)分多址技

8、術(shù) 業(yè)務(wù)信道在不同的時(shí)間分配給不業(yè)務(wù)信道在不同的時(shí)間分配給不同的用戶。如同的用戶。如GSMGSM、DAMPSDAMPS。碼分多址技術(shù)碼分多址技術(shù) 所有用戶在同一時(shí)間、同一頻段所有用戶在同一時(shí)間、同一頻段上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道。上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道。CDMACDMA WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1414多址接入技術(shù)多址接入技術(shù) FDMA FDMA信道一次只能傳遞一個(gè)電話。如果某一信道空閑，也不能夠被其他 用戶使用以增加容量。符號(hào)時(shí)間比平均時(shí)延擴(kuò)展大很多，故平均時(shí)延擴(kuò)展造成的符號(hào)間干擾低。FDMA比TDMA簡(jiǎn)單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開(kāi)銷小。FDMA需要精確

9、的RF濾波器。非線性效應(yīng)：許多信道共享一個(gè)天線，功率放大器的非線性會(huì)產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外的RF輻射。FrequencyTimePower WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1515多址接入技術(shù)多址接入技術(shù) TDMA TDMA多個(gè)用戶共享一個(gè)載波頻率，分享不同時(shí)隙?？梢詫?shí)現(xiàn)不連續(xù)發(fā)送，利用空閑時(shí)隙監(jiān)聽(tīng)其他基站，實(shí)現(xiàn)切換處理。需要自適應(yīng)均衡；需要保護(hù)時(shí)隙。分組發(fā)射需要額外的系統(tǒng)開(kāi)銷，如保護(hù)數(shù)據(jù)同步。按照不同的用戶提供不同的帶寬。質(zhì)量控制通過(guò)頻率規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)FrequencyTimePower WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1616多址接入技術(shù)多址接入技術(shù)

10、 CDMA CDMA多用戶同時(shí)共享同一頻段無(wú)線資源。系統(tǒng)容量大，無(wú)線頻譜效率率高。自干擾性，遠(yuǎn)近效應(yīng)。不相關(guān)碼的選擇和功率控制非常重要。易于實(shí)現(xiàn)寬帶可變速率通信。支持多用戶檢測(cè)、軟件無(wú)線電等新技術(shù)。FrequencyTimePower WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1717多址接入技術(shù)多址接入技術(shù) WCDMAWCDMA系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)采用RAKE接收機(jī)，有效利用了信道相干時(shí)間形成的時(shí)間分集效應(yīng)；寬帶傳輸系統(tǒng)，利用了信道的頻率分集效果信號(hào)在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性擴(kuò)頻因子靈活變換，又助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)的傳輸頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM支

11、持軟切換和更軟切換支持新技術(shù)的應(yīng)用，如多用戶檢測(cè) WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1818糾錯(cuò)編碼技術(shù)糾錯(cuò)編碼技術(shù) 卷積碼卷積碼 糾錯(cuò)編碼技術(shù)是在發(fā)射端按一定規(guī)則引入冗余信息，從而使得即使空中傳輸引入了誤碼，也能利用冗余信息將此錯(cuò)誤糾正回來(lái)的技術(shù)。在WCDMA系統(tǒng)中主要用于話音信道和控制信道，編碼速率為1/2和1/3。卷積碼特點(diǎn)：譯碼簡(jiǎn)單，時(shí)延小，一般采用維特比算法，信道誤碼率在103，適合實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，如話音和視頻業(yè)務(wù)的傳送。Output 0 G0=557(octal)Input D D D D D D D D Output 1 G1=663(octal)Output 2 G2

12、=711(octal)(b)Rate 1/3 convolutional coder WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 1919糾錯(cuò)編碼技術(shù)糾錯(cuò)編碼技術(shù) TurboTurbo碼碼 在WCDMA系統(tǒng)中主要用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，編碼速率為1/3，分組長(zhǎng)度最大到5114比特，可以實(shí)現(xiàn)大分組，時(shí)延長(zhǎng)的業(yè)務(wù)傳送。TURBO碼的特點(diǎn)：譯碼復(fù)雜，常采用LOGMAP算法，信道誤碼率可以達(dá)到106，非常適合對(duì)誤碼率敏感，而對(duì)時(shí)延不敏感的非實(shí)時(shí)分組業(yè)務(wù)，如WWW，F(xiàn)TP，EMAIL等多媒體業(yè)務(wù)傳送。WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2020交織技術(shù)交織技術(shù)在通信系統(tǒng)中，為了減少突發(fā)干擾

13、對(duì)連續(xù)數(shù)據(jù)造成的大面積差錯(cuò)，常采用交織交織來(lái)將突發(fā)干擾造成的連續(xù)差錯(cuò)化解為隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)，使其適合于譯碼器的錯(cuò)誤糾正。交織，就是打亂原來(lái)的數(shù)據(jù)排列規(guī)則，按照一定順序重新排列。缺點(diǎn)：帶來(lái)了附加的額外延時(shí) 在特殊情況下，若干個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)有可能交織為突發(fā)差錯(cuò)。x1 x6 x11 x16 x21x2 x7 x22x3 x8 x23x4 x9 x24x5 x10 x25輸入數(shù)據(jù) A=(x1 x2 x3 x4 x5 x25)輸出數(shù)據(jù) A=(x1 x6 x11 x16 x25)舉例：WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2121交織技術(shù)（續(xù)）交織技術(shù)（續(xù)）交織器根據(jù)采用的技術(shù)不同，又可分為多種，

14、如分組交織器、隨機(jī)交織器、循環(huán)移位交織器、半隨機(jī)交織器、奇偶交織器、均勻交織器等。WCDMA系統(tǒng)采用了分組交織器（又稱矩形交織器）和均勻交織器兩種技術(shù)。分組交織器在第一次交織（幀間交織）和第二次交織（幀內(nèi)交織）中用到，特點(diǎn)是方式簡(jiǎn)單、對(duì)短序列交織效果較好，但交織后碼元的去相關(guān)不徹底。均勻交織器在Turbo編碼中用到，其特點(diǎn)是交織算法復(fù)雜，但去相關(guān)較徹底。WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2222復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)是指將具有相同或不同QoS要求的業(yè)務(wù)復(fù)用到一個(gè)物理信道中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。由于業(yè)務(wù)種類及其QoS要求千變?nèi)f化，但物理信道的能力只是有限的幾個(gè)等級(jí)。如何在保證各種業(yè)務(wù)

15、QoS要求的前提下高效地復(fù)用到一個(gè)物理信道中傳輸是復(fù)用算法首要考慮的問(wèn)題。這就牽涉到速率匹配的問(wèn)題，它是復(fù)用技術(shù)的核心之所在，同時(shí)還牽涉到信道編碼方案等其它技術(shù)的選用問(wèn)題。業(yè)務(wù)3業(yè)務(wù)2業(yè)務(wù)1業(yè)務(wù)4 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2323擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻通信就是將信號(hào)的頻譜展寬后進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。其理論解釋為Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal WCDMAWC

16、DMAWCDMAWCDMA原理原理 2424fS（f）f0擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜信號(hào)S（f）ff0擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜信號(hào)S（f）ff0解擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜信號(hào)干擾噪聲fS（f）f0解擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜信號(hào)干擾噪聲信號(hào)脈沖干擾白噪聲擴(kuò)頻通信示意圖擴(kuò)頻通信示意圖 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2525擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)抗多徑干擾能力強(qiáng)抗突發(fā)脈沖干擾保密性高低發(fā)射功率對(duì)其他通信系統(tǒng)和人體的影響較小易于實(shí)現(xiàn)大容量多址通信占用頻帶寬實(shí)現(xiàn)復(fù)雜在時(shí)變信道中實(shí)現(xiàn)同步較為困難 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2626p直接擴(kuò)頻（DSSS）通過(guò)將偽噪聲序列與基帶脈沖數(shù)據(jù)相乘來(lái)擴(kuò)

17、展基帶數(shù)據(jù)，其偽噪聲序列由偽噪聲生成器產(chǎn)生誤碼率受限于多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響用功率控制來(lái)克服遠(yuǎn)近效應(yīng)，受限于功率檢測(cè)的精度WCDMA采用的是直接擴(kuò)頻方式p跳頻擴(kuò)頻（FHSS)數(shù)據(jù)以發(fā)射機(jī)的載波頻率跳變的方式發(fā)送到表面上隨機(jī)的信道中每個(gè)信道上，在發(fā)射機(jī)再次調(diào)頻之前，數(shù)據(jù)用傳統(tǒng)的窄帶調(diào)制方式發(fā)送一些小的突發(fā)無(wú)遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響，因?yàn)槎鄠€(gè)用戶不會(huì)同時(shí)使用同一頻率（Bluetooth技術(shù)、快、慢調(diào)頻）擴(kuò)頻的方式擴(kuò)頻的方式 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2727SymbolSpreadingDespreading 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1Data=010010Spread

18、ing codeSpread signal=Data codeSpreading code=1-1-1 1-1 1 1-1 (SF =8)Data=Spread signal codeChip直接擴(kuò)頻與解擴(kuò)示意圖直接擴(kuò)頻與解擴(kuò)示意圖 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 2828DATA信道碼OVSF擾碼Symbol rateChip rate3.84MHzChip rate3.84MHz分為擴(kuò)頻和加擾兩個(gè)步驟：符號(hào)速率 SF=3.84MbpsWCDMA中，上行信道碼的SF為：4256 下行信道碼的SF為：4512WCDMAWCDMA系統(tǒng)的擴(kuò)頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻 WCDMAWCDMAWCD

19、MAWCDMA原理原理 2929正交可變擴(kuò)頻因子正交可變擴(kuò)頻因子（OVSFOVSF）碼碼 同一級(jí)的任意兩個(gè)分支兩兩正交 某一分支被使用后，則其直系祖先級(jí)和直系子孫級(jí)分支均不能使用 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3030WCDMAWCDMA直接擴(kuò)頻方案的優(yōu)點(diǎn)直接擴(kuò)頻方案的優(yōu)點(diǎn)p采用正交可變長(zhǎng)度的擴(kuò)頻序列，支持多速率傳輸p采用自相關(guān)特性好的擾碼與互相關(guān)特性好的擴(kuò)頻碼配合使用，每個(gè)用戶有唯一的擾碼與擴(kuò)頻碼的組合，保密性高。p所有用戶、基站都使用相同的頻率，可以簡(jiǎn)化頻率規(guī)劃工作p良好的抗多徑干擾特性：RAKE接收機(jī)利用多徑分量同時(shí)由于寬帶信號(hào)的頻率選擇性衰落，反映在時(shí)域上，多徑干擾

20、導(dǎo)致傳輸延遲的PN信號(hào)和原PN序列的互相關(guān)性減弱，導(dǎo)致延遲信號(hào)對(duì)接收機(jī)的影響減弱 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3131分集技術(shù)分集技術(shù)是通過(guò)利用和查找自然界無(wú)線傳播環(huán)境中的獨(dú)立（或至少高度不相關(guān)）多徑信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的可簡(jiǎn)單解釋為：如果一條路徑中的信號(hào)經(jīng)歷了深度衰落，而另一條相對(duì)獨(dú)立的路徑中可能仍包含著較強(qiáng)的信號(hào)。兩重含義：分散傳輸；集中處理優(yōu)點(diǎn)：易獲得相對(duì)穩(wěn)定的信號(hào)可獲得分集處理增益，提高信噪比投資低廉 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3232假設(shè)輸入的分集信號(hào)分別為：r1(t),r2(t),r3(t),rk(t),rm(t)則，合并后的輸出為：其中K 為第

21、 k 個(gè)分量的權(quán)重。選擇不同的加權(quán)系數(shù)，就構(gòu)成不同的合并方式。通常所用的方法有三種：選擇合并、最大比合并和等增益合并。分集原理分集原理 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3333空間分集空間分集又稱天線分集，如果天線間的距離大于半個(gè)波長(zhǎng)，則從不同的天線上收到的信號(hào)包絡(luò)基本上是不相關(guān)的時(shí)間分集時(shí)間分集以超過(guò)信道相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)送信號(hào)，以便讓再次接收到的信號(hào)具有獨(dú)立的衰落環(huán)境，從而產(chǎn)生分集效果頻率分集頻率分集在多個(gè)頻率上傳送信號(hào)，其理論基礎(chǔ)是在信道相干帶寬之外的頻率上不會(huì)出現(xiàn)同樣的衰落極化分集極化分集信號(hào)在空中傳播進(jìn)行了多次反射，由于不同極化方向的反射系數(shù)不同，使得信號(hào)在不

22、同的極化方向上是不相關(guān)的分集的分類分集的分類 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3434開(kāi)環(huán)發(fā)射分集開(kāi)環(huán)發(fā)射分集使用空時(shí)編碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并從兩根天線上發(fā)射，綜合利用了時(shí)間分集和空間分集技術(shù)閉環(huán)發(fā)射分集閉環(huán)發(fā)射分集由接收端反饋參數(shù)控制兩根發(fā)射天線的加權(quán)，是帶反饋技術(shù)的空間分集交織技術(shù)交織技術(shù)是一種隱含的時(shí)間分集技術(shù)，與WCDMA系統(tǒng)選用的編碼方案配合使用。RAKE接收技術(shù)接收技術(shù)也是一種隱含的時(shí)間分集技術(shù)。認(rèn)為：一個(gè)碼片時(shí)間 信道的相關(guān)時(shí)間，RAKE接收利用的多徑信號(hào)被認(rèn)為是發(fā)射機(jī)多次發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)WCDMAWCDMA使用的分集技術(shù)使用的分集技術(shù) WCDMAWCDMAWCDM

23、AWCDMA原理原理 3535技術(shù)的選用是圍繞要克服的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行的技術(shù)的選用是圍繞要克服的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行的WCDMA多址接入方式糾錯(cuò)編碼技術(shù)交織技術(shù)復(fù)用技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù)分集技術(shù)高速率、大容量無(wú)線傳播中的干擾深衰落多媒體業(yè)務(wù)抗干擾提高系統(tǒng)容量 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3636F提綱提綱提綱提綱3 3 3 3 同步過(guò)程同步過(guò)程同步過(guò)程同步過(guò)程F提綱提綱提綱提綱2 2 2 2 編碼編碼編碼編碼與復(fù)用與復(fù)用與復(fù)用與復(fù)用F提綱提綱提綱提綱4 4 4 4 隨機(jī)接入過(guò)程隨機(jī)接入過(guò)程隨機(jī)接入過(guò)程隨機(jī)接入過(guò)程W WCDMACDMA物理層過(guò)程物理層過(guò)程F提綱提綱提綱提綱1 1 1 1 物理信道特

24、征與幀結(jié)構(gòu)物理信道特征與幀結(jié)構(gòu)物理信道特征與幀結(jié)構(gòu)物理信道特征與幀結(jié)構(gòu) WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3737專用物理信道(DPCH)下行物理信道上行物理信道公用物理信道物理隨機(jī)接入信道(PRACH)物理公共分組信道(PCPCH)主公共控制物理信道(P-CCPCH)捕獲指示信道(AICH)尋呼指示信道(PICH)物理下行共享信道(PDSCH)專用物理信道(DPCH)公用物理信道物理信道物理信道分類物理信道分類輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)CPCH狀態(tài)信道(CSICH)同步信道(SCH)接入前綴捕獲指示信道(AP-AICH)碰撞檢測(cè)/信道指配指示信道(CD/CA-IC

25、H)公用導(dǎo)頻信道(CPICH)WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3838上行專用物理信道幀結(jié)構(gòu)（上行專用物理信道幀結(jié)構(gòu)（DPCHDPCH）WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 3939物理隨機(jī)接入信道（物理隨機(jī)接入信道（PRACHPRACH）WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4040下行專用物理信道幀結(jié)構(gòu)（下行專用物理信道幀結(jié)構(gòu)（DPCHDPCH）WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4141下行下行DPCHDPCH的多碼傳輸?shù)亩啻a傳輸 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4242發(fā)射預(yù)先定義好的已知序列，A1j固定傳輸速率

26、30Kbps，SF=256發(fā)射分集時(shí)，兩根天線上發(fā)射的信號(hào)使用相同的擴(kuò)頻碼和擾碼，但傳送序列有所不同。主要用于信道估計(jì)公共導(dǎo)頻信道（公共導(dǎo)頻信道（CPICHCPICH）WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4343主CPICH使用相同的信道碼,即Cch,256,0擾碼為主擾碼一個(gè)小區(qū)只有一個(gè)主CPICH在整個(gè)小區(qū)廣播輔助CPICH可以使用任意信道碼，只要滿足 SF=256擾碼可以使用主擾碼，也可以使用輔助擾碼一個(gè)小區(qū)可以有0、1或幾個(gè)輔助擾碼可以在小區(qū)內(nèi)部分發(fā)射主主CPICHCPICH與輔助與輔助CPICHCPICH的的區(qū)別區(qū)別 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4

27、444主公共控制物理信道（主公共控制物理信道（P-CCPCHP-CCPCH）固定為30Kbps（SF=256）的傳輸速率，用于承載BCH。每個(gè)時(shí)隙的頭256chips為空，到時(shí)候由SCH填充；或者說(shuō)P-CCPCH與SCH時(shí)分復(fù)用。WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4545輔助公共控制物理信道（輔助公共控制物理信道（S-CCPCHS-CCPCH）用于承載FACH和PCH，可分別承載FACH和PCH，也可兩者同時(shí)承載。TFCI可有可無(wú)，由上層決定；沒(méi)有TPC，采用開(kāi)環(huán)功控；導(dǎo)頻為8或16比特。傳輸能力比下行DPCH稍遜，SF為2564。WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原

28、理 4646同步信道（同步信道（SCHSCH）SCH用于小區(qū)搜索，分成主同步信道（P-SCH）和輔助同步信道（S-SCH），兩者并行發(fā)射。SCH占用每個(gè)無(wú)線幀的前256個(gè)碼片，與P-CCPCH時(shí)分復(fù)用。主同步碼(PSC)以時(shí)隙為周期發(fā)射，用于時(shí)隙同步；輔助同步碼以無(wú)線幀為周期發(fā)射，用于幀同步，并指出小區(qū)主擾碼的組號(hào)。a為一個(gè)指示調(diào)制信號(hào)，用于指示P-CCPCH是否采用了STTD。WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4747PDSCH承載 DSCH,被多個(gè)碼分用戶分時(shí)共享。PDSCH 總是與一個(gè) DPCH相伴隨，所需控制信息在所伴隨的DPCH的DPCCH上傳輸。DSCH上傳的是純數(shù)

29、據(jù)，效率很高，適合處理短時(shí)高速率突發(fā)業(yè)務(wù)，是特殊形式的多碼傳輸，但高層控制起來(lái)比較復(fù)雜。物理下行共享信道（物理下行共享信道（PDSCHPDSCH）WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 4848捕獲指示信道（捕獲指示信道（AICHAICH）n AICH每一幀為20 ms，分成15個(gè)接入時(shí)隙AS,每個(gè)時(shí)隙有20個(gè)符號(hào)(5120碼片)。每個(gè)時(shí)隙包括兩部分，捕獲指示AI部分（4096碼片）和空部分（1024碼片）。n 16個(gè)AI分別對(duì)16種簽名進(jìn)行應(yīng)答，AI1、1和0分別代表同意接入、不同意接入和沒(méi)有聽(tīng)到請(qǐng)求。n aj是由16個(gè)AI和16個(gè)簽名進(jìn)行矩陣運(yùn)算得到。WCDMAWCDMAWCDM

30、AWCDMA原理原理 4949尋呼指示信道（尋呼指示信道（PICHPICH）n PICH為固定速率(SF=256)的物理信道，用于承載尋呼指示(PI).n PICH 總是與S-CCPCH 相伴隨，如果某一幀中的 PIi 被置為1，說(shuō)明Pii所對(duì)應(yīng)的UE應(yīng)對(duì)S-CCPCH的對(duì)應(yīng)幀進(jìn)行解調(diào)。n PICH一幀為10ms，包括300bits。其中，288 比特用于傳送 PI，其余12 比特尚未定義，不發(fā)射。n 一幀內(nèi)傳送N 個(gè)尋呼指示PI，N=18,36,72,or 144。WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5050各各物理信道之間的時(shí)序關(guān)系物理信道之間的時(shí)序關(guān)系 WCDMAWCDMA

31、WCDMAWCDMA原理原理 515110、20、40 or 80msdatadatadataTrCH-idataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCdataCRCd a t aCBLCBLCBL0、8、12、16 or 24bits塊長(zhǎng) Z504，卷積碼5114，Turbo碼CedBLCedBLCedBLCoded data卷積碼 或 Turbo碼Rate matched dataRate matched dataDTXororData before 1st interleavingData after 1st interleaved交織器列數(shù)：1、2、4 或 8無(wú)

32、線幀無(wú)線幀無(wú)線幀無(wú)線幀數(shù)目：1、2、4 或 8TrCH-1TrCH-2TrCH-ICCTrCHTrCH-1 TrCH-2TrCH-IDTXCCTrCHPh-1Ph-2Ph-P10ms時(shí)間內(nèi)10ms時(shí)間內(nèi)Ph-1Ph-2Ph-PTPC TFCIpilot擴(kuò)頻、加擾擴(kuò)頻、加擾擴(kuò)頻、加擾TrCH-i+1data1data2data1data2data1data2下下行行信信道道編編碼碼與與復(fù)復(fù)用用 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5252同步過(guò)程同步過(guò)程小小 區(qū)區(qū) 搜搜 索索三步搜索法三步搜索法第一步第一步 時(shí)隙同步：時(shí)隙同步：搜索P-SCH的主同步碼，與信號(hào)最強(qiáng)的基站取得時(shí)隙同步

33、。第二步第二步 擾碼碼組識(shí)別和幀同步：擾碼碼組識(shí)別和幀同步：利用S-SCH的輔助同步碼碼組實(shí)現(xiàn)幀同步，并識(shí)別擾碼碼組號(hào)。WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5353第三步第三步 擾碼識(shí)別：擾碼識(shí)別：利用擾碼碼組中的8個(gè)主擾碼與捕獲的P-CPICH的主擾碼比較，得到該小區(qū)的主擾碼。根據(jù)主擾碼可以檢測(cè)出P-CCPCH，從而可以收到系統(tǒng)及小區(qū)的廣播信息。同步過(guò)程同步過(guò)程小小 區(qū)區(qū) 搜搜 索（續(xù)）索（續(xù)）WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5454通過(guò)小區(qū)搜索，可獲得SCH幀同步和幀頭的位置。根據(jù)下行物理信道時(shí)序關(guān)系，有下述信道與SCH幀頭對(duì)齊：P-CPICHS-CPICH

34、P-CCPCHPDSCHS-CCPCH和PICH等信道的幀頭與上述信道的幀頭的時(shí)間差由高層配置參數(shù)確定。同步過(guò)程同步過(guò)程公共信道同步公共信道同步 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5555專用信道DPCH同步定時(shí)關(guān)系：不同下行DPCH定時(shí)可以不同，由高層參數(shù)配置決定，但其與P-CCPCH的幀定時(shí)的偏置將是256碼片的整數(shù)倍，即有tDPCH,n=Tn*256碼片，其中Tn=0,1,.149；在UE側(cè)上行鏈路DPCCH/DPDCH幀發(fā)射大概在接收到對(duì)應(yīng)的下行DPCCH/DPDCH幀的第一個(gè)檢測(cè)徑后T0(1024碼片)處；同一UE的所有UL DPCCH/DPDCHs有相同的幀定時(shí)。同

35、步過(guò)程同步過(guò)程專用信道同步專用信道同步 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5656對(duì)專用物理信道，采用同步原語(yǔ)指示上下行無(wú)線鏈路的同步狀態(tài)，一般采用基于接收到的DPCCH質(zhì)量或CRC校驗(yàn)確定。下行同步原語(yǔ)：UE的層1將測(cè)量下行專用信道的每一物理幀的同步狀態(tài)，并向高層報(bào)告。上行同步原語(yǔ)：Node B的層1將測(cè)量所有無(wú)線鏈路集合的每一物理幀的同步狀態(tài)，并向RL失敗/恢復(fù)觸發(fā)函數(shù)指示，因此在每一個(gè)鏈路集中只有一個(gè)同步狀態(tài)指示。同步過(guò)程同步過(guò)程專用信道同步（續(xù)一）專用信道同步（續(xù)一）WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5757Node B無(wú)線鏈路同步狀態(tài)圖如下，每一個(gè)無(wú)線

36、鏈路可以存在3種不同的狀態(tài)：初始狀態(tài)、非同步狀態(tài)和同步狀態(tài)。初始狀態(tài)到同步狀態(tài)的轉(zhuǎn)移可通過(guò)“同步過(guò)程A”和“同步狀態(tài)B”兩個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)。同步狀態(tài)到非同步狀態(tài)的轉(zhuǎn)移可通過(guò)“RL失敗”和“RL恢復(fù)”兩個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。同步過(guò)程同步過(guò)程專用信道同步（續(xù)二）專用信道同步（續(xù)二）WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5858R RA AC CH H隨隨機(jī)機(jī)接接入入過(guò)過(guò)程程MMA AC C傳傳輸輸控控制制 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 5959R RA AC CH H隨隨機(jī)機(jī)接接入入過(guò)過(guò)程程層層一一接接收收參參數(shù)數(shù)前導(dǎo)擾碼消息長(zhǎng)度（10或20ms）AICH發(fā)射時(shí)序參數(shù)各ASC的可用簽名集與可用RACH子信道集功率爬坡因子前導(dǎo)最大重傳次數(shù)前導(dǎo)初始功率前導(dǎo)與消息控制部分的功率差傳輸格式集傳輸格式ASC待傳數(shù)據(jù) WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 6060R RA AC CH H隨隨機(jī)機(jī)接接入入過(guò)過(guò)程程層層一一前前導(dǎo)導(dǎo)接接入入 WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA原理原理 6161