WCDMA原理与关键技术-ut
合集下载
WCDMA基础原理知识介绍
－4－ －
WCDMA与GSM的主要区别
WCDMA 载波间隔 频率复用度 多址方式 功率控制频率 频率分集 分组数据 下行发射分集 切换 小区规划 导频覆盖的主要判 别依据 覆盖 容量 业务 5MHz 1 CDMA 次 秒 1500次/秒 频率的带宽使其可以采用Rake接收机进行 频率的带宽使其可以采用 接收机进行 MHz频率的带宽使其可以采用 多径分集， 多径分集，宽频可以更好的克服衰落的频率选 择性。 择性。 基于负载的分组调度 支持， 支持，提高下行链路的容量 硬切换、 硬切换、软切换 扰码规划 导频信道的Ec/Io 导频信道的 受负载影响 软容量， 软容量，受覆盖和干扰影响 语音（ 语音 、 、 AMR语音（4.75~12.2kbps)、CS64kbps、 最大2Mbps的分组数据业务。 的分组数据业务。 最大 的分组数据业务 200kHz ～ 1～18 TDMA 次 秒 2次/秒或更低 跳频 中基于时隙的调度 GPRS中基于时隙的调度 标准不支持 硬切换 频率规划 信号强度 不受负载影响 硬容量， 硬容量，不受覆盖和干扰的影响 语音和低速数据业务（ 语音和低速数据业务（理论最大 ，实际几十kbps） ） 171.2kbps，实际几十 GSM
码字越短，轻微不同步下正交性越差！ 码字越短，轻微不同步下正交性越差！
－18－ －
信道化码的分配
信道化码的上下行分配：动态、 信道化码的上下行分配：动态、静态
-1-10WCDMA基本知识(UT)
DSCH CPCP
物理层的专用传输信道
专用信道（DCH）用来向特定的用户传送数据信息，分为上行和下行
专用信道。
专用信道（DCH）被映射到两种物理信道上，DPCCH和DPDCH。其 中DPCCH速率是固定的，而DPDCH是可以逐帧（每10ms）改变的。
WCDMA规定，每个无线连接的专用信道最多只有一个DPCCH，但采 用多码道则最多可以支持6个DPDCH信道同时传输。
通过区分DPCCH和DPDCH信道，WCDMA的物理层能够支持可变比特 速率。
比特速率 = 码片速率(3.84MHz)/ 扩频增益；OVSF码的扩频增益取4 ，则一条DPDCH信道的比特速率为960kbps。取6个DPDCH信道并行传 输时，一条物理信道的最高传输比特率为5760kbps，若选用效率为1/3到 1/2的信道编码，可以为用户提供1.92Mbps到2.88Mbps的数据传输业务。
扩 频 方 式 DS-SS
信 道 化 码 OVSF码
扰 码 Gold序 列
下 分 开 环 集
行 发 射 集 环 、 闭 发 射 分
基 站 间 同 步 异 步
4、 8、 16、 32、 64、 128、 256 随 机 接 入 机 制 在 发 送 消 息 前 ， 逐 步 试 探 性 增 加 功 率
双 向 闭 环 功 控 1500Hz的 上 、 下 行 功 控
WCDMA无线网络原理和关键技术PPT课件
信道编码
信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力 目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码Байду номын сангаас1/2，1/3） 使用编码增加了无效负荷和传输时间 适合纠正非连续的少量错误
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国
编码目的：
在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介 带来的信号误差，同时提高数据传输速率。
无纠错编码： BER<10-1 ~ 10-2 卷积编码： BER<10-3 Turbo 码： BER<10-6
不能满足通信需要 满足语音通信需要 满足数据通信需要
16
信道编码的原理
频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同的用户。
如TACS、AMPS
FDMA
Power
时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不同的用户。
如GSM、DAMPS
TDMA
Power
码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段上、根据
不同的编码获得业务信道。如CDMA
CDMA
Power
10
无线通讯基本原理
缺点：
由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大 了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求选择。
WCDMA系统基本原理华为
3
省际漫游
有效解决了省际漫游的问题，让用户在漫游时体验更加顺畅、稳定的通信体验。
容量与覆盖
容量和覆盖是影响WCDMA系统性能的两个重要因素。
容量优化
通过无线数据压缩、节点维护和性能优化等 技术全面提高网络容量。
覆盖优化
采用多小区、宏微站优化和一致性差控等技 术，为用户提供更大、更稳定的覆盖范围。
性能优化
2
自适应天线阵列技术
广泛应用了自适应天线阵列技术，实现了动态的小区分配，有效提高了网络覆盖和质 量。
3
信道编码技术
通过采用多种信道编码技术，极大地提高了网络的抗干扰能力。
功控与调度
功控和调度是华为WCDMA系统中非常重要的两个环节，直接影响到网络的质量和稳定性。
动态功控
系统采用了动态功控技术，实现了小区覆盖面积 的动态调整，提高了网络稳定性。
网络拓扑结构
华为WCDMA系统采用了复杂的网络拓扑结构， 包括基站控制器、基站、SRNC、SGSN、HLR等 组成。
基站式样
华为WCDMA系统中的基站分为宏站和微站，通 过不同的分布方式提供不同的覆盖范围。
智能手机兼容性
架构
华为WCDMA系统采用了复杂的分层结构，包括用户面和控制面两个方面。
纵向架构
数据调度
采用最新的资源分配策略，根据网络状况调整业 务优先级，保证通信质量。
WCDMA无线技术介绍
WCDMA无线原理－3G标准
WCDMA无线原理－版本演进
WCDMA无线原理－系统基本结构
WCDMA无线原理－组网
WCDMA无线原理－技术参数
WCDMA: 信道带宽:5MHz 码片速率:3.84Mcps 扩频方式:DS-CDMA 双工方式:FDD 调制方式:QPSK/BPSK 功率控制:开环结合快速闭环（1.5KHz） 基站同步:同步/异步
•
克服远近效应和补偿衰落
•减小多址干扰，保证网络容量
•延长电池使用时间
WCDMA无线关键技术－功率控制
开环 从信道中测量干扰条件，并调整发射功率 闭环－内环 测量信噪比和目标信躁比比较，发送指令调整发射功率 WCDMA闭环功率控制频率为1500Hz
不同UE使用相同的频率进行通信
WCDMA无线原理－码分多址技术
GSM(GPRS) 3G(WCDMA)
WCDMA无线原理－国内3G频谱划分
WCDMA无线原理－国内3G频谱划分
主要工作频段： 频分双工(FDD)方式：1920-1980MHz/2110-2170MHz 时分双工(TDD)方式：1880-1920MHz/2010-2025MHz 补充工作频段： 频分双工(FDD)方式：1755-1785MHz/1850-1880MHz 时分双工(TDD)方式：2300-2400MHz 卫星移动通信系统工作频段： 1980-2010MHz/2170-2200MHz 目前已规划给公众移动通信系统的825-835MHz/870880MHz、885-915MHz/930-960MHz和1710-1755 MHz/1805-1850MHz频段同时规划为第三代公众移动通 信系统FDD方式的扩展频段,上、下行频率使用方式不变。
WCDMA系统关键技术
WCDMA系统关键技术
WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）广域码分多址技术，是第
三代移动通信技术中最主流的通信技术之一，具有更高的传输速率和更强的抗干扰能力。本文将重点介绍WCDMA系统的关键技术。
WCDMA系统架构
WCDMA系统的架构主要包括UE（User Equipment，用户终端）、NodeB（基
站节点B）、RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）和核心网等四个
部分。其中UE连接到NodeB上，而NodeB则连接到RNC上。RNC是整个WCDMA系统的核心，负责所有NodeB的管理和调度。
扩频技术
扩频技术是WCDMA系统最基础的技术之一，它的主要作用是将原始的信号扩
展到更宽的带宽上进行传输，以提高传输速率和信号质量。扩频技术又分为CDMA （Code Division Multiple Access，码分多址）和TD-CDMA（Time Division-Code Division Multiple Access，时分码分多址）两种。
CDMA技术是将每一个用户的数据流进行编码后，再与伪随机序列相乘后再发送，接收端通过相同的伪随机序列进行解码，获得原始的数据流。而TD-CDMA技
术则是将每个时隙划分为多个子帧，每个子帧再采用CDMA技术进行扩频传输。
信道编码
在WCDMA系统中，为了提高信号的抗干扰能力，采用了很多信道编码技术。
其中最常用的就是卷积码和Turbo码。卷积码是一种线性编码，通过简单的算法
《WCDMA基本原理》课件
《WCDMA基本原理》 PPT课件
本节介绍《WCDMA基本原理》的内容，包括WCDMA的定义、技术原理、优 点和特点、网络结构、工作原理、应用领域，以及总结和展望。
1. 什么是WCDMA
WCDMA是一种广泛应用于第三代（3G）移动通信系统的无线通信技术，通过 将语音和数据传输到移动设备，实现高速、可靠的无线通信。
2. WCDMA的技术原理
WCDMA采用CDMA（码分多址）技术，将语音和数据信号分成多个码片进行 传输，提高系统容量和抗干扰能力，实现多用户同时通信。
此外，WCDMA还利用扩频技术和智能重传机制，提高信号覆盖范围和传输速 率，支持高质量的语音和数据传输。
3. WCDMA的优点和特点
1 高速数据传输
2 广域覆盖
WCDMA支持最高达384kbps的数据传输速率，满 足用户对高速互联网和多媒体应用的需求。
WCDMA网络覆盖范围广，能够实现无缝漫游和 全球范围的通信服务。
3 高质量通话
基于CDMA技术，WCDMA具有抗干扰能力强、 通话质量清晰的特点。
4 灵活性和可伸缩性
WCDMA网络能够支持不同规模的用户和业务需 求，具有较高的灵活性和可伸缩性。
4. WCDMA网络结构
用户终端
用户通过WCDMA终端设备接入网 络，进行语音通话和数据传输。
基站
基站负责无线信号的接收和发送， 将用户数据传输到核心网络。
本节介绍《WCDMA基本原理》的内容，包括WCDMA的定义、技术原理、优 点和特点、网络结构、工作原理、应用领域，以及总结和展望。
1. 什么是WCDMA
WCDMA是一种广泛应用于第三代（3G）移动通信系统的无线通信技术，通过 将语音和数据传输到移动设备，实现高速、可靠的无线通信。
2. WCDMA的技术原理
WCDMA采用CDMA（码分多址）技术，将语音和数据信号分成多个码片进行 传输，提高系统容量和抗干扰能力，实现多用户同时通信。
此外，WCDMA还利用扩频技术和智能重传机制，提高信号覆盖范围和传输速 率，支持高质量的语音和数据传输。
3. WCDMA的优点和特点
1 高速数据传输
2 广域覆盖
WCDMA支持最高达384kbps的数据传输速率，满 足用户对高速互联网和多媒体应用的需求。
WCDMA网络覆盖范围广，能够实现无缝漫游和 全球范围的通信服务。
3 高质量通话
基于CDMA技术，WCDMA具有抗干扰能力强、 通话质量清晰的特点。
4 灵活性和可伸缩性
WCDMA网络能够支持不同规模的用户和业务需 求，具有较高的灵活性和可伸缩性。
4. WCDMA网络结构
用户终端
用户通过WCDMA终端设备接入网 络，进行语音通话和数据传输。
基站
基站负责无线信号的接收和发送， 将用户数据传输到核心网络。
WCDMA系统原理
一、移动无线信道的特点
移动通信与固定的无线通信有很大的不同：接收机是移动的，天线接 收到的电波场强有着严重的衰落和相当大的多径时延，以及多卜勒频 移。
多径示意图
d1
d2
d3
t
t
t
二、WCDMA系统的原理
WCDMA系统是一个FDD直接序列扩频系统，码片速率3.84cMps。 扩频的理论基础：由Shanon 定理C=Wlog2(1+S/N)可知，在信道容量 一定情况下，通信带宽W与信噪比S/N可以互换。即通过扩展频带 使信噪比降低。
WCDMA系统特有的功率攀升现象
下行物理码信道之间的非正交产生了多址干扰，若没有考虑功率攀升 问题就可能失去真实性。WCDMA系统的所有用户同时在同一频段工
作，就象一间房间里有许多人在交谈，两个广东人用广东话交谈，两
个福建人用闽南语交谈，两个上海人用上海话交谈，只要讲话的声音 不是太大，可以做到互不影响。当再加一对讲客家话的人，那么别人
B(C,A)=(AC/C!)/(1+A+A2/2!+A3/3!+…+ AC/C!) 爱尔兰
可见，信道数是系统（爱尔兰）容量的主要参数。
对于分组交换（PS）业务而言，系统容量使用传统的爱尔兰容量就不是很恰
当了，比如20条64kbps的业务信道与4条384kbps业务信道相当，信道数相差
WCDMA系统原理
接收信号中值
-35dB
t
13
www.zte.com.cn
WCDMA系统原理 WCDMA系统原理
WCDMA 系 统 概 述 WCDMA系统原理 WCDMA系统原理
无线传播环境特点 WCDMA无线基本原理 WCDMA的容量 WCDMA的关键技术 ATM基本技术
网络规划与优化 网络规划与优化 对移动运营商的一些建议
23
www.zte.com.cn
WCDMA系统原理 系统原理
WCDMA系统容量特点：容量是软的。 软容量有以下含义：
一是传统的软容量概念，没有绝对固定的信道数，降低无线链路的通 信质量，可以容纳更多用户，即系统容量与通信质量可以互换； 二是不同的业务有不同的容量，比如8kbps话音的吞吐容量比144kbps分 组业务的吞吐容量低； 三是承载混合业务时，不同的业务比例和构成，有不同的容量，即针 对不同的业务模型，系统有不同的容量。
外环：测量误帧率（误块率），调整目标信噪比
30
www.zte.com.cn
功率控制效果
功率控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同（上行）；减少 对其他基站的干扰（下行）。 下行链路功率控制目的，节约基站的功率资源 上行链路功率控制目的，克服远近效应 决定了DS－CDMA系统的容量 功率控制可以补偿衰落
24
www.zte.com.cn
WCDMA结构及关键技术
WCDMA系统结构：
CN指核心网，UTRAN接入网，UE用户设备。
UTRAN中，Node B指基站，RNC指基站控制器（或者无线网络控制器）。基站和手机的接口叫Uu接口，又称空口。基站和RNC之间的接口叫lub接口，CS和RNC之间的接口叫lu-CS。PS和RNC之间的接口叫lu-PS接口。CS用来处理语音业务，PS用来处理数据业务。RNC和RNC之间的接口称为lur接口，该接口主要是跨RNC切换中使用的。
WCDMA R99/GSM网络结构：
从图可以看出2G和3G的接入网部分是完全不同的，但是他们是接入到相同的核心网中去的。MSC，GMSC是处理语音的，是我们的CS域；SGSN，GGSN是处理数据的，是PS 域。R99中已经将数据和语音分开了。
以打电话为例，手机的信号先到达基站上，基站再将信号送到RNC里面，RNC再将信号送到核心网，核心网起到一个交换的作用（可以将信号接入到固网中，或者其他地区的路由中）。接入端也有MSC，信号从MSC到达RNC，再到达基站，再到手机。
RAKE接收机：
快衰落是由于多径叠加引起的信号衰落，表现为信号时强时弱，RAKE接收机是一种被动的抵抗快衰落的技术，它将多径信号全部接收下来进行相位叠加后增强信号。
WCDMA的快速功率控制
远近效应：两个手机离基站的距离不一样，一个近，一个远。当这两个手机采用相同功率发射的时候，这两个手机上的信号到达基站的强度肯定是不一样的，离基站近的功率强，离基站远的功率弱，这个时候，离基站近的这个用户开始打电话后，离基站远的用户就没法打电话了。
最新3G基础知识(WCDMA无线原理与关键技术)
课程内容
概述 WCDMA无线原理 WCDMA关键技术
功率攀升
码信道之间的非正交产生多址干扰，存在功率攀升现象。
WCDMA网络
会议室
• 码信道传输——用方言交谈 • 信道功率——说话声音 • 保证信道质量——听清对话 • 信道功率增加——谈话声音提高 • 功率攀升——大家都提高声音 • 超过线性范围崩溃——喊破喉咙，仍然听不清 • 小区外的干扰——房间外的干扰
3G基础知识(WCDMA无线原 理与关键技术)
课程内容
3G概述 WCDMA无线原理 WCDMA关键技术
无线传播特性(信号衰落)
接收功率(dBm)
-20
快衰落
慢衰落
-40
-60
10
20
30
距离(m)
无线传播特性
电磁传播－直射、反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分
路径损耗：幅度衰减较大 慢衰落:由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理
功率控制
下行功率控制
小区发射功率
上行功率控制
手机发射信号
上报功率控制比特
功率控制命令
•克服远近效应和补偿衰落 • 减小多址干扰，保证网络容量 • 延长电池使用时间
三种功率控制
开环 UE从导频信道中测量RSCP，估算出路径损耗，调整发射功率至接入网络成功
WCDMA系统技术介绍
26
www.zte.com.cn
WCDMA系统原理
三、 WCDMA系统的容量
Shanon公式是：在高斯白噪声条件下， C=Wlog2(1+S/N)，这里带宽W 单位是Hz，C单位是bits/s。实际容量远达不到此理论值。
可以通过采用高效的无线传输技术（RTT）来接近理论值。
传统的CDMA系统容量是以话路信道数来衡量的，与扩频增益成正比， 与业务所需的信噪比成反比。
关处理时，不同序列之间的互相关值不为0，以上的解调表达式变成：
S(t) PN1PR1 =A1S1(t)PN1PR1 PN1PR1 + A2S2(t)PN2PR2 PN1PR1 + A3S3(t)PN3PR3 PN1PR1 +…=A1S1(t)+IAMI(t)
后面部分IAMI(t)不为0，这就是多址干扰。可用干扰抵消技术或其它技术
WCDMA系统原理
接收机接收到的信号：车速80km/hr、频率为2GHz时平均衰落持续 时间约6ms。
接 收 信 号
0dB
接收信号中值
-35dB t
16
www.zte.com.cn
WCDMA系统原理
二、WCDMA系统的原理
WCDMA系统是一个FDD直接序列扩频系统，码片速率3.84Mcps。 扩频的理论基础：由Shanon 定理C=Wlog2(1+S/N)可知，在信道容量 一定情况下，通信带宽W与信噪比S/N可以互换。即通过扩展频带使 信噪比降低。
WCDMA的基本原理及关键技术(第一部分)
上行信道导频
切换 功率控制速度
语音编码 业务信道编码
硬切换,软切换,更软切换 1500HZ
自适应多速率语音编码 AMR 卷积码,码率1/2或1/3,高 速用TURBO
硬切换,软切换, 更软切换 800HZ
可变速率 卷积码,码率1/2或1/3,高 速用TURBO
硬切换,接力切换 1400HZ
自适应多速率语音编 码AMR 卷积码,码率1/2或1/3, 高速用TURBO
R99核心网侧的主要特点和变化： 1. 逻辑上划分为CS电路域和PS分组域 2. 网络架构和GSM/GPRS保持一致，核心网和接入网之间的Iu接口引入 ATM承载; 3. 电路域基于TDM承载技术，信令是基于7号信令体系的RANAP, MAP,ISUP/TUP； 4. 分组域基于GPRS技术，GTP隧道延伸到接入网； 5. 充分考虑UMTS/GSM系统间互操作,包括系统间切换和漫游的考虑； 6. 系统安全性的增强，鉴权三元组增强到鉴权五元组，增加终端对网络 的鉴权以及内容的完整性保护等安全功能； 7. TC单元要求放置在核心网侧。
Satellite
Empty
Satellite
30 MHz
60 MHz
40 MHz
15 MHz
100 MHz
FDD
WCDMA+CDMA2000
TDD
TD-SCDMA
WCDMA关键技术详解
第一章引言
1. 演进：（图：1-7）
2. UMTS接入技术（UTRA=UMTS Terrestrial Radio Access）要紧分为2类：
a) FDD（频分双工）：上下行利用不同的频率。GSM/CDMA/WCDMA都是FDD系统。
b) TDD（时分双工）：上下行利用相同的频率，但利用不同的时隙。频带利用率高，但覆盖能力比较弱。TD-SCDMA属于此类。
还有SDD（空分双工，废弃）。
3. 于1999年确信的IMT-2000所包括的5种技术标准：
a)CDMA DS (WCDMA)
b)CDMA TDD (TD-SCDMA 和 UTRA TDD)
c)CDMA MC (CDMA2000)
d) TDMA SC (UWC-136)
e) TDMA/FDMA (DECT)
4. 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 工作主若是将IMT-2000中多个基于宽带CDMA技术的3G技术融合在一路。3GPP2那么是将基于IS-95的CDMA2000做标准化。
5. 数字无线通信的覆盖是通过小区来实现的，小区一样来讲是基站中天线簇上某个天线所覆盖的扇形区域。按覆盖范围分可分为3种：宏小区、微小区和微微小区。宏小区可提
供大的覆盖和高速移动的支持，发射功率也比较大。微微小区那么可提供大的业务容量，发射功率比较小。3种小区配合利用（覆盖区域可重叠），再配合智能的小区测量、切换机制能够实现不同的业务需求。
6. 无线多址技术：
a) FDMA：频分，第一代模拟通信
b) TDMA：时分，GSM
WCDMA基本知识(UT)
无线资源的物理要素
频率 时间 扩频码道 空间 信号功率 信号相位
在有限的频谱内，如何用尽可能低的成本实现尽量高的QoS和 在有限的频谱内，如何用尽可能低的成本实现尽量高的QoS和 QoS 系统容量，是对当前无线移动通信技术的挑战。 系统容量，是对当前无线移动通信技术的挑战。
UTStarcom Confidential Proprietary
UTStarcom Confidential Proprietary
信道编码
功能： 功能：为移动通信传输数据提供差错控制方案
WCDMA为信道提供前向纠错FEC和自动重发请求ARQ两类纠错方式； WCDMA建议了3种前向信道纠错编码： • 卷积码 误码率要求不高，实时业务，码型与GSM相同，编码效率1/3； • Turbo码 码 误码率指标高，非实时业务，两递归系统卷积码级联，编码效率1/3 ； • 业务专用编码 WCDMA允许业务数据自带特殊的编码方式而不经过标准信道编码的 处理，为物理层提供更大的灵活性。
WCDMA对不同业务的数据采用不同的信道编码策略以最佳地适应业务特征 对不同业务的数据采用不同的信道编码策略以最佳地适应业务特征
UTStarcom Confidential Proprietary
分集技术
功能： 功能：为移动通信系统提供信道衰落抵抗方案
• 交织编码——时间分集：用交织将信号比特在时间上扩散，使得由于 信道突发脉冲干扰造成的连串错误比特被离散开来，得以逐个纠正。 • 发射分集——空间分集：WCDMA的基站在发射时采用两根正交天线 发送信息信号的不同调制版本。发射分集减少了下行信道之间的干扰、 有利移动台的RAKE分集接收。 • RAKE接收——多路径分集：采用滑动相关器来搜索若干条路径信号以 合并输出，大幅提高接收机信噪比指标，降低差错率。相比其它3G系统 而言，WCDMA的码片速率最高，RAKE接收的分辨率更好，多径传播 路径差仅78米就可以被分集。
WCDMA的关键技术及基本原理
信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得 纠错能力 目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3） 使用编码增加了无效负荷和传输时间 适合纠正非连续的少量错误
编码技术
• 信道编码
床前明月光 春眠不觉晓 床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？
3.84MChip/S 3.84MChip/S
• 扩频码的产生（OVSF码树型结构图）
码分多址技术
•
码分多址技术 分配码的前提：
– 要保证其到树根路径上和其子树上没有其它码被分 配； 分配码的结果： – 分配的OVSF码如果不合理，则会阻塞掉其子树上 的所有低速扩频码和其到根路径上的高速扩频码；
PN2
PN5
码分多址技术
组别
• 扰码规划
SC0 SC8 SC16 … SC505
宏蜂窝
SC1 SC9 SC17 … SC506 SC2 SC10 SC18 … SC507 SC3 SC11 SC19 … SC508
微蜂窝
SC4 SC12 SC20 … SC509 SC5 SC13 SC21 … SC510
基站 “1”采用PN码1发射
PN1 PN1
PN 码用于区分不同的小区 PN 码用于区分不同的手机
PN3
编码技术
• 信道编码
床前明月光 春眠不觉晓 床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？
3.84MChip/S 3.84MChip/S
• 扩频码的产生（OVSF码树型结构图）
码分多址技术
•
码分多址技术 分配码的前提：
– 要保证其到树根路径上和其子树上没有其它码被分 配； 分配码的结果： – 分配的OVSF码如果不合理，则会阻塞掉其子树上 的所有低速扩频码和其到根路径上的高速扩频码；
PN2
PN5
码分多址技术
组别
• 扰码规划
SC0 SC8 SC16 … SC505
宏蜂窝
SC1 SC9 SC17 … SC506 SC2 SC10 SC18 … SC507 SC3 SC11 SC19 … SC508
微蜂窝
SC4 SC12 SC20 … SC509 SC5 SC13 SC21 … SC510
基站 “1”采用PN码1发射
PN1 PN1
PN 码用于区分不同的小区 PN 码用于区分不同的手机
PN3
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
=
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
x
接收用PN 码
-1 +1 –1 +1 +1 –1 +1 +1
x
+1 -1 +1 –1 +1 +1 –1 -1
x
-1 +1 +1 +1 –1 -1 +1 +1
=
-1 –1 –1 +1 –1 +1 +1 -1
=
-1 –1 –1 +1 +1 +1 +1 -1
发射分集技术
3
多址技术比较
频分多址 Frequency Division Multiple Access 时分多址 Time Division Multiple Access 扩频多接入 Spread Spectrum Multiple Access 码分多址 Code Division Multiple Access
与码2异或
(1111)(0000)(1111)
异或输出
(----)(++++)(----)
D/A 映射后
0 0 1
数据信道 3
( 1100 )
与码3 异或
(1100)(1100)(0011)
异或输出
(--++)(--++)(++--)
D/A 映射后
1 0 1
数据信道 4
( 1010 )
与码4 异或
与码1 异或
积分 &归一化
结果: 1 -1 1
Map AD 0 1 0
(-1 -1 -1 -1)
与码2 异或
积分 &归一化 1 积分 &归一化 -1 积分 &归一化
结果: 1 -1 结果: 1 结果: 1 1 1 -1
Map AD 0 0 1 Map AD 1 0 1
(-1 -1 +1 +1)
0101 1010 0101
实际传送的是每一个数据比特一个正交码 (e.g., Walsh) ! 送 “0”, 发射指定 Walsh 码
送 “1”, 发射指定 Walsh 码的反码
13
正交码多址技术
• 正交码发射机
数据信道 1 与码1异或 异或输出 D/A 映射后
0 1 0
数据信道 2
( 1111 )
10101010
10100101
10011001
10010110
480 kb/s
480 kb/s
480 kb/s
480 kb/s
480 kb/s
480 kb/s
480 kb/s
480 kb/s
19
可变正交码产生技术
• OVSF码空间: 5个用户; 其中一个用户具有4倍数据速率
1
4倍数据速率的用户
码片速率 = 3.840 Mcps
(-2 -2 +2 -2) (-2 +2 +2 +2) (0 0 0 -4)
14
正交码多址技术
• 正交码接收机
4-码片正交码集 1) 2) 3) 4) “相关” -1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 -1
混合接收数据:
(-2 -2 +2 -2)(-2 +2 +2 +2)(0 0 0 -4)
• 发射、接收用相同的码，但时间偏移不同
• PN 码: 相关性 • 正交码: 对任何时间偏移大于一个码片具有低（伪噪） 不确定
12
正交码多址技术
正交扩频码
• 当用正交码发送数据时...
正交码
发射码片 “chips” 数据
用户 1 数据:
1 0 1
与Walsh码1010 异或
用户 1 Walsh码扩频数据:
例如 一个32-bit (25) PN 码:
0110100011010100101001101010011
23
PN码分多址技术
• PN 码: 用移位寄存器产生
1
2
3
N
D
D
D
D
1010010010001110101...
时钟
• n 是0 或 1 由生成多项式决定 • 最大长度有（ 2N － 1 ) bits重复周期 • 一个具有 32,768 bits 的码可由一个 15-bit “键”表示
+1
x
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
发射用PN 码
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
发射
=
发射序列
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
=
-1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 +1
=
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
x
接收用PN 码
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
x
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
x
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
=
+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1
=
-1 –1 –1 –1 –1 –1 –1 -1
=
+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1
接收
积分 积分结果
+8
积分
-8
积分
+8
归一化
+1
-1
+1
9
PN码相关特性
Multiple Transmitters User N User 2 User 1 User 3 User 2 User 1 User 3 and Multiple Data Channels
频率
频率
时间
每一个用户的频率互不相同
每一个用户的时隙互不相同
每一个发射机的扰码互不相同
(每一个用户一个语音信道)
+1 x
-1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 -1
+1 x
-1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 -1
发射端正交码 发射序列
发射
=
-1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 -1
=
-1 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1
=
-1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 -1
x
接收端正交码 -1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 -1
Frequency
Code Division Multiple Access
数据 1 数据 2 数据 3 ...
每个数据流拥有一个唯一的
正交信道码
各个用户共享一个频率和 时间资源 IS-95, cdma2000, WCDMA
• 码空间可以迅速重分配以适应用户数 据速率要求 • CDMA优势在实际应用中受限因素
WCDMA原理与关键技术
UT斯达康公司3G产品管理与市场部
LB 1 10/10/03
WCDMA原理
CDMA无线技术原理 WCDMA功控与切换技术 WCDMA空中接口技术 UT斯达康系列基站
2
WCDMA无线技术原理
码分多址技术 调制与滤波技术 RAKE接收技术
信道编码与复用技术
x
+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1
x
-1 -1 +1 -1 +1 +1 -1 +1
=
+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1+1 积分 积分结果 8
=
-1+1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 积分 0
=
+1 -1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 积分 -4
接收
归一化
+1
0
-0.5
11
PN码和正交码相关特性比较
码相关特性:
• 发射、接收在相同时间偏移用相同的码
• PN 码: • 正交码: 100% 相关 100% 相关
• 发射、接收用不同的码具有相同的时间偏移
• PN 码: 在任何时间偏移“低” (伪噪) 相关，平均相关 性与码长成反比 • 正交码: 0% 相关（不相关性）
logic 0 logic 1
analog +1 analog - 1
18
可变正交码产生技术
• OVSF码空间: 8个用户; 每个用户一个8-bit码字
1
码片速率 = 3.840 Mcps
11
10
1111
1100
1010
1001
11111111
11110000
11001100
11000011
为了实现这个完全的正交性，各个 正交码必须具有严格地时间同步
16
正交码多址技术
下行: 正交码用于区分从单个基站来的多个数据信道
OC3, OC4 OC1, OC2 OC5, OC6, OC7
上行: 正交码用于区分从单个手机来的多个数据信道
OC1, OC2 OC1 , OC2, OC3 OC1, OC2, OC3, OC4
扩频因子 256 128 64 32 16 8 4 2
码片速率 3.84M 3.84M 3.84M 3.84M 3.84M 3.84M 3.84M 3.84M
21
正交码分多址技术总结
• CDMA允许多个数据流在同一个射频载 波中发送
– 数据流间完全分隔 – 数据流间定时必须严格同步 – 最大数据信道数=正交码长度 • 码字越长,数据速率越低
11
1.92 Mb/s
10
1111
1100
1010
1001
11111111
11110000
11001100
11000011
10101010
10100101
10011001
10010110
480 kb/s
480 kb/s
480 kb/s
480 kb/s
= 不能使用的码空间
20
可变正交码产生技术
符号速率 15k 30k 60k 120k 240k 480k 960k 1920k
所有用户发射机可以同时工作 AMPS, NMT, TACS
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
4
双工技术比较
频分双工技术
时分双工技术
频率
5MHz
(0101)(1010)(0101)
异或输出
(+-+-)(-+-+)(+-+-)
D/A 映射后
0 0 0
( 1001 )
(1001)(1001)(1001)
(-++-)(-++-)(-++-) 输出混合发射数据:
4码片 正交码集 1) 2) 3) 4) 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1
– 多径、小的时间偏差、移动相关的效果 使得可用码空间减小
22
PN码分多址技术
• PN 码: 特点
– PN 码可以由线性反馈移位寄存器产生 – PN 码以确定长度的0和1块进行周期性重复
• 1和0出现的次数基本相等
• 块内出现位置随机，所以称为伪噪声序列
– 具有良好的自相关和互相关特性
• PN 码的互相关性不依赖于码间的时间一致性
脉冲成型 射频
QPSK
调制 脉冲成型
输出
检错
V
纠错
V
抗衰落
正交码
V 3。84Mcps
SSMA 扩频, 减小峰均比
频谱限制
3。84 Mcps
射频调制
8.6 kb/sec F
19.2 kb/sec
F
F
F
6
直序列扩频技术－DS-CDMA
1 Bit
0 Bipபைடு நூலகம்lar data sequence -1
+1
1
24
PN码分多址技术
情况 II: PN码互相关 接收和发射用不同码
输入数据
+1 x
-1 x
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
+1
x
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
发射用PN 码
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
发射机
=
发射序列
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
=
-1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 +1
与码3异或
(-1 +1 -1 +1)
与码4 异或
Map AD 0 0 0
(-1 +1 +1 -1)
15
正交码多址技术
发射机
数据信道1
OC 1
数据信道 2
OC 2
接收机
OC 3
线性
数据信道 3
OC 3
相加
RF 调制
RF 解调
数据信道 4
OC 4
本例中接收机采用正交码3与复合 信号进行相关操作 结果是可以完全无干扰地重建信道 3的数据
=
-1 –1 +1 +1 +1 +1 +1 -1
接收机
积分 积分结果
-1
积分
0
积分
2
归一化
-0.125
0
0.25
10
正交码相关特性
(a) 同步的相同正交码;
(a) 输入数据
(b)同步的不同正交码;
(b)
(c) 具有非零时间偏移的相同正交码
(c)
+1 x
-1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 -1
0 Bits/s
+1
Code
(1 -1 1 -1)
Chips/s
-1
+1
Signal
-1
Chips/s
Chip
7
如何区分基站、用户与信道?
用户2 基站1 基站2
用户1
基站3
8
PN码相关特性
情况 I: PN码自相关 在相同时间偏移用相同码的发射和接收
输入数据
+1 x
-1 x
+1 –1 +1 +1 –1 -1 +1 -1
17
可变正交码产生技术
• Walsh正交码的产生
1
11
10
1111
1100
1010
1001
11111111
11110000
11001100
11000011
10101010
10100101
10011001
10010110
1100110011001100
1100110000110011
Digital/Analog Mapping
频率
5MHz 下 行 上 行 下 行 上 行
5MHz
时间
时间
5
WCDMA发射机
基站扰码 (下行链路) 或 手机扰码 (上行链路) OVSF 码 生成器
扩频码 (Gold 码)
“扰码”
信道码
复扩频 数据 011010 1…. CRC 校验 FEC 编码 交织 编码 串并 变换 (下行链路) HPSK 扩频 (上行链路)