WCDMA基本原理
WCDMA基础原理知识介绍
OVSF code 1 User 2 signal
Scrambling code 3
OVSF code 2 User 3 signal
下行
上行
－16－ －
信道化码- OVSF
SF =
TSymbol TChip
=
N Chip N Symbol
=
ChipRate 3.84 Mcps = SymbolRate SymbolRate
－5－ －
UMTS系统结构
Uu Node B USIM Node B Cu Iub Node B ME Node B RNC Iur RNC
Iu-CS MSC/ VLR Nc GMSC PLMN.PSTN ISDN.etc…
HLR
SGSN Iu-PS Gn
GGSN
Internet 外部网络
UE
UTRAN
DL UL
码复用&时分双工 码复用 时分双工
666.67 µs 频率
－9－ －
WCDMA的主要业务分类
会话类型
基本特点：对时延要求最高，具有很强的实时性，要求实时会话总是发生 基本特点 在对等的终端用户之间，业务量对称或者基本对称。要求的最大时延需满 足人主观对音频、视频的感觉（主观测量大约需小于400ms）。 典型应用：语音业务、可视电话、视频会议。 典型应用
WCDMA的主要业务分类
互动类型
基本特点：对时延的要求更低，采取终端用户请求—响应模式，要求较低 基本特点 的误码率。 典型应用：网页浏览、网络游戏。 典型应用
后台类型
基本特点：数据流类型对时延要求最低，允许有很大的时延，接收端并不 基本特点 期待数据在短时间内到来，对发送的时间也不太敏感。发送的内容不需透 明传送，但必须无差错接收。 典型应用：E-mail、短消息、彩信、电子明信片、下载服务。 典型应用
WCDMA系统基本原理华为
横向架构
通过先进的设备互联技术，将单个网络划分 为多个逻辑层，构建了分层的分布式网络结 构。
信号传输
在华为WCDMA系统中，信号传输是保证通信质量的关键环节之一。
1
调制解调器技术
使用了全新的调制解调器技术，实现了高速率和低误码率的良好平衡。
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Hale Waihona Puke 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。
华为WCDMA系统采用了全面的性能优化手段，确保网络始终保持良好的通信质量。
干扰监测调整
通过对干扰源的监测分析，迅速调整网络参数， 使用户能够无干扰地享受高品质的通信体验。
网络优化
持续对网络进行优化和调整，提高网络的覆盖率、 容量和稳定性。
WCDMA系统基本原理华 为
本次介绍华为WCDMA系统中的基本原理，包括架构、信号传输、功控、切换 漫游、容量和覆盖、最佳实践等。
概述
WCDMA是第三代移动通信标准，主要特点是高速率、高覆盖和高质量语音通信。在华为WCDMA系统 中，大量运用了软件无线电技术，提高了系统硬件利用率，为广大用户提供了更好的通信服务。
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
WCDMA基本原理 (华为)
– 幅度衰减较大的路径损耗 – 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性 的慢变化成分－大尺度变化 – 衰减幅度较小的快变化成分－小尺度衰落
• 两类典型小尺度衰落包络分布的描述方 法：
– 瑞利分布（非视距传播） – 莱斯分布（视距传播）
5
移动信道的表征
• 时延表征
– 平均时延（均值） – 时延拓展（标准差），信道相关带宽＝1/时延拓展
• 该追加方案基本上采用了2000年2月APT（亚 太电气通信共同体）提出的方案
27
3G频谱(WARC2000大会后)
800
850
900
950
1000
1700
1750
1800 1850
1900
20
U.S. Korea
Japan Europe China
ARIB ETSI(SMG 2) CWTS
无线系统的演进
1G 2G 2+G 3G
TDD/FDD
PDC
ARIB (WCDMA)
WCDMA GSM
HSCSD GPRS UTRA (WCDMA) TD-SCDMA
EDGE
(华为WCDMA系统基本原理)第1章_WCDMA系统概述
第1章WCDMA系统概述1.1 移动通信的发展现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于预商用阶段，不少厂家已经在欧洲、亚洲进行实验网的商用试运行。
第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。
时间是上世纪七十年代中期至八十年代中期。
这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。
蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。
第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS，以及NMT和NTT等。
AMPS（先进的移动电话系统）使用模拟蜂窝传输的800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS（总接入通信系统）使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。
第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。
其主要弊端有：(1) 频谱利用率低(2) 业务种类有限(3) 无高速数据业务(4) 保密性差，易被窃听和盗号(5) 设备成本高(6) 体积大，重量大为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年代中期开始。
第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS-95和欧洲的GSM系统。
GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。
GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。
GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。
DAMPS （先进的数字移动电话系统）也称IS-54（北美数字蜂窝），使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA多址方式。
《WCDMA基本原理》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。
用户终端接收到信号后，将信号解析为原始语音和数据，用户也可以同时进 行通话和数据传输。
6. WCDMA的应用领域
移动通信
WCDMA广泛应用于移动电话、手机蜂窝网络和移动宽带通用于互联网接入、视频流媒体和移动办公等领域。
物联网
WCDMA可用于物联网设备的远程监控、数据收集和远程控制。
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。
核心网络
核心网络提供用户身份认证、鉴 权、数据传输和接口与其他网络 的互连功能。
5. WCDMA系统的工作原理
WCDMA系统通过将语音和数据信号分成多个码片，利用CDMA技术实现多用 户同时传输。
7. 总结和展望
WCDMA作为一种重要的无线通信技术，在移动通信、数据传输和物联网等领 域具有广泛应用前景。
随着5G技术的发展，WCDMA将逐渐演进为更高速的通信技术，为用户提供更 快、更可靠的无线通信服务。
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。
02_WCDMA基本原理
28
UTRAN体系结构
Core Network
Iu RNS
Iur RNC Iub Node B Iub Node B Iub Node B RNS
Iu
RNC Iub Node B
29
接口协议及功能
接口协议及功能
– Iu接口 – Iur接口
– Iub接口
– Uu接口
30
接口协议及功能
接口协议及功能
WCDMA基本原理
目录
第三代移动通信发展概述
WCDMA系统概述 WCDMA系统体系架构及协议 WCDMA物理层原理 WCDMA物理层过程 无线资源管理概述
2
目录
第三代移动通信发展概述
WCDMA系统概述 WCDMA系统体系架构及协议 WCDMA物理层原理 WCDMA物理层过程 无线资源管理概述
3
3G发展概述
32
Iu(CS域)接口协议栈结构
Radio Network Layer Control Plane RANAP User Plane Iu UP Protocol Layer
Transport Network Layer
Transport Network User Plane
Transport Network Control Plane
streaming
interactive
background
时延
6
3G标准化进程
1985：FPLMTS，1996更名为IMT-2000 1992：WRC92大会分配频谱230MHz 1999.3：完成IMT-2000 RTT关键参数 1999.11：完成IMT-2000 RTT技术规范 2000：完成IMT2000全部网络标准
10、WCDMA原理
交织
• 交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和 交织的作用：打乱符号间的相关性， 干扰带来的影响
移 动 通 信 原 理
一次交织： 一次交织：
B0 1 9 . B1 2 10 . . . B2 3 11 . . . B3 4 12 . . . B4 5 13 . . . B5 6 14 . . . B6 7 15 . . . B7 8 16 . . .
• m序列的缺点：只有一个序列， 序列的缺点：只有一个序列， 序列的缺点 不同用户用不同“节拍” 相位） 不同用户用不同“节拍”（相位） 区分， 区分，对同步要求很高
1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1
0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0
0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0
OVSF码（ Walsh）的互相关为零，相互完全正交 的互相关为零，
21
扩频因子与业务速率
• 符号速率＝（业务速率＋校验码）×信道编码×重复或打孔率 符号速率＝（业务速率＋校验码） 信道编码× ＝（业务速率 • 码片速率＝符号速率×扩频因子 码片速率＝符号速率×
移 动 通 信 原 理
– WCDMA • 业务速率＝384Kbps，信道编码＝1/3Turbo码，符号速率 ＝960Ksps • 扩频因子＝4，码片速率＝3.84Mcps – Cdma2000 -1x • 业务速率9.6Kbps，信道编码＝1/3卷积码，符号速率＝ 19.2Ksps • 扩频因子＝64，码片速率＝1.2288Mcps
移 动 通 信 原 理
• 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 • 编码类型 – 语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9， 加8个尾比特 – 数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行 级联卷积码（PCCC）构成，加6个尾比特
WCDMA(空中接口)基本原理概述
三、WCDMA（空中接口）基本原理概述目标：了解扩频的基本原理（码字）、功率、功率控制、上下行链路的覆盖限制、Rake接收机、宏分集、发射分集、压缩模式及无线帧等概念。
1、扩频基本原理（码字）对于多址接入方式，WCDMA在同一载频上，多个用户通过不同的码字加以区分，为什么WCDMA还会有时间轴的定义？对于CDMA来说，物理信道的定义是频率加码字，时间概念的引入是在传输信道上基带信号处理过程的基本单位，对应用层信息，以多长时间来分块进行基带信号处理，如GSM中20ms的时间块，在UMTS中则随不同传输信道的格式，选择10ms、20ms、40ms或80ms等不同的时间块。
所以时间概念是空中接口基带信号处理中传输信道的适配，也就是传输信道上的速率适配。
时间和时隙的作用是提供时钟参考和传输信道块的处理单位。
在WCDMA中码字（Code）和功率（Power）是二个重要概念，码字是用来区分每一路通信的，而功率是对系统的干扰。
与GSM类似，在WCDMA系统中，FDD方式下空中接口的主要参数包括：带宽――5MHz（实际使用的带宽射频调制之后是4.75MHz，在频率划分上可以不留保护频带）；双工间隔――190MHz（中间值），规范规定双工间隔可以在134.8MHz～245.2MHz间取值（取决于不同国家的频谱规划）；信道栅格（channel raster）――200KHz，在中心频率选择时，每200KHz频率作为一个单位，故中心频率一定是200KHz的整数倍；绝对射频信道号（UARFCN）――用一对整数来描述空中接口的一对上下行频率，对应关系：Nul（Number UL）＝5xful；Ndl＝5xfdl，其中ful和fdl分别是上行和下行链路的绝对频率值。
该参数将作为底层的系统配置参数写入软件中，一旦获得相应的Lisence参数就不会发生变化。
在TDD方式下，会增加一个时隙参数的定义，一个TS定义为666.67us；频段从1900～1920MHz；2010～2025MHz，每5MHz构成一个中心频率。
WCDMA原理
WCDMA原理1、移动通信的基本发展过程第一代以模拟制式为代表的空中无线接口的应用主要有：NMT（北欧）、TACS（英国）、AMPS（北美）及R2000（铁路应用）等。
多种标准的存在使得彼此不兼容，不能互联互通。
第二代移动通信引入数字和调频技术，最典型的技术有：GSM（欧洲）、CDMA IS-95（北美）、D-AMPS（北美）、IS-136（北美）等。
在整个发展过程中，主要有三个分支，分别是欧洲、北美和日本的移动通信发展历程。
日本的分支由于比较独立，一般不在讨论之中。
作为欧洲第二代移动通信技术的典型代表是GSM，GSM在空中接口的主要特点：多址方式－—TDMA，采用8路时分复用的多址方式，每用户的接入是通过占用物理信道的时隙来区分。
从网络侧考虑，区分上下行链路的双工方式是FDD。
在每一个频率上使用8路时分复用，微观的占用时间片来区分多路用户的个人通信。
在通信过程中，每个用户得到的物理资源是时隙，在GSM中物理信道的定义为：物理信道（Phy channel）＝频率（Frequence）+时隙号（TS number）。
由于采用电路交换方式，每用户在通信过程中，将一直占用网络分配的物理信道直至通信结束。
在空中接口，物理信道的分配是采用固定的分配方式。
一个用户对应一个时隙（TS），时隙用于传送话音时，话音的净比特速率（经过原编码后的速率）为13kbit/s(FR)或12.2kbit/s(EFR)；传送数据时，单信道最大传输速率为9.6kbit/s（限值），由于受限于该速率，所以GSM的数据业务归为承载业务，主要是通过GSM网络承载数据到外部网络。
但是，如果在软件上升级，也可以支持到14.4kbit/s的数据速率。
随着数据业务的发展，为提高空中接口上的数据传送速率，在GSM基础上提出了2.5代的GPRS技术。
GPRS提供的是一种数据服务，它不能独立于GSM存在，它的目的只是在GSM系统上提供高速有效地传递数据业务的服务。
wcdma和cdma有什么区别
wcdma和cdma有什么区别WCDMA和CDMA有什么区别引言：WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）和CDMA（Code Division Multiple Access）是两种不同的移动通信技术，它们在无线通信系统中广泛应用。
本文将探讨WCDMA和CDMA之间的区别，包括它们的原理、速度、频谱效率、覆盖范围等方面的比较。
一、原理的区别1.1 WCDMA原理WCDMA是一种采用扩频技术的移动通信标准。
它使用了名为CDMA的多址技术，即将许多用户的信息同时发送到同一个信道中。
但与传统的CDMA不同，WCDMA采用了更宽的频带，使得它能够传输更多的数据，提供更高的通信质量和速度。
1.2 CDMA原理CDMA是一种数字无线通信技术，它通过将每个用户的数据编码成一串唯一的码，并将其与其他用户的码混在一起传输，以实现多用户同时传输数据的能力。
CDMA使用了正交码分多址（Orthogonal Code Division Multiplexing，简称OCDM）技术，利用正交性质将每个用户的码分离，从而实现数据的同时传输。
二、速度的区别2.1 WCDMA速度WCDMA技术在3G网络中实现了较高的数据传输速度。
它能够提供最高达384kbps的下行速度和64kbps的上行速度，支持视频通话、多媒体消息传递、音频和视频流等多种应用。
2.2 CDMA速度CDMA技术在2G网络中的速度相对较低。
它的最高速度为14.4kbps，适用于语音通信和基本的短信传输。
在数据传输方面，CDMA相对于WCDMA来说速度较慢。
三、频谱效率的区别3.1 WCDMA频谱效率WCDMA采用了宽频带技术，使得其频谱效率相对较高。
它能够同时支持多个用户，在同一频段内进行并行传输，提高了频谱的利用率。
3.2 CDMA频谱效率CDMA的频谱效率相对较低。
由于CDMA采用了固定的扩频因子，在同一频段内只能同时支持有限数量的用户，频谱利用率较低。
WCDMA通信技术详解
WCDMA通信技术详解WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是一种无线通信技术，是目前世界上最主流的3G移动通信技术之一。
WCDMA技术主要是应用于通信业界中的移动通信以及宽带无线接入技术领域。
一、WCDMA技术原理WCDMA是一种以CDMA为基础的数字调制技术。
在WCDMA系统中，所有的信号都被转化成数字信号，而这些数字信号会以一个固定的频率被发送到接收端。
这就使得WCDMA技术可以利用CDMA技术实现多用户同时接入一个共享通道的通信方式。
WCDMA通信技术可以通过将用户数据信号通过扩频技术扩展到大带宽上，从而实现用更宽的频带来传输信息的目的。
同时，WCDMA还具有较高的误码率容忍度和高速移动性能，这使得其在实际应用中具有了广泛的用途。
二、WCDMA通信系统结构WCDMA系统结构主要由两个部分组成：基站和无线终端。
基站主要用于发送和接收信号，而无线终端则是用户使用的终端设备。
WCDMA系统采用了分布式结构，这意味着系统中有多个基站，同时每个基站中有多个单元。
WCDMA通信技术中最常用的基站是Node B，这种基站可以同时向多个用户发送和接收信号。
Node B会将信号传送到一个控制器中，控制器会进行一系列的处理，然后将信号传送到IMS核心网中。
三、WCDMA技术的优点1.语音通信特性：WCDMA在话音方面较好，其语音质量清晰度高、容错率大、传输通道抗干扰能力强。
2.高速数据传输特性：WCDMA带宽较宽，数据传输速度快，可同时进行音频传输、视频传输和数据传输。
3.网络管理特性：WCDMA网络建设成本很低，且系统架构具有可伸缩性，可以快速进行扩展。
同时WCDMA系统还可以支持分层网络管理，这使得网络运维更加高效。
4.移动性能特性：WCDMA系统具有高速移动性能，可支持用户在高速移动的过程中进行通信，同时在跨越不同网络时区时也能够实现快速的切换。
四、WCDMA技术的应用WCDMA通信技术的应用正日益广泛。
WCDMA原理篇应知应会之一
WCDM A原理篇应知应会之一1、什么是频分双工（FDD）方式？什么时分双工（TDD）方式？各有什么特点？目前三大制式各用什么双工方式？频分双工(FDD),也称为全双工,操作时需要两个独立的信道。
一个信道用来向下传送信息,另一个信道用来向上传送信息。
两个信道之间存在一个保护频段,以防止邻近的发射机和接收机之间产生相互干扰。
时分双工(TDD),也称为半双工,只需要一个信道。
无论向下还是向上传送信息都采用这同一个信道。
因为发射机和接收机不会同时操作,它们之间不可能产生干扰。
●TDD方式－上下行频率相同❝可用于任何频段❝适合于上下行非对称及对称业务●FDD方式－上下行频率配对❝需要成对频段❝适合于上下行对称业务；中国电信：CDMA2000系统采用频分双工（FDD）方式中国联通：WCDMA系统采用频分双工（FDD）方式中国移动：TD-SCDMA系统采用时分双工（TDD）方式2、三种多址技术三种主要的多址接入技术.多址技术是指把处于不同地点的多个用户接入一个公共传输媒质实现各用户之间通信的技术。
——频分多址（FDMA）技术：是不同的移动台（或手机）占用不同的频率，即每个移动台占用一个频率的信道进行通话或通信。
因为各个用户使用不同频率的信道，所以相互没有干扰。
早期的移动通信多使用这种方式。
——时分多址（TDMA）技术：这种多址技术是不同的移动台（或手机）共同使用一个频率，但是占用的时间不同，所以相互之间不会干扰。
这样，同一个频率或同一个信道就可以供几个用户同时进行通话或通信，相互没有干扰。
显然，在相同信道数的情况下，采用时分多址（TDMA）技术就会比“频分多址”（FDMA）能容纳更多的用户。
——码分多址（CDMA）技术：这种多址技术也是不同的移动台（或手机）共同使用一个频率，但是每个移动台（或手机）都被分配带有一个独特的“码序列”，与所有别的“码序列”都不相同，所以各个用户相互之间也没有干扰。
因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台（或手机），所以叫做“码分多址”（CDMA）技术。
WCDMA的基本原理及关键技术(第一部分)
Satellite
Empty
Satellite
30 MHz
60 MHz
40 MHz
15 MHz
100 MHz
FDD
WCDMA+CDMA2000
TDD
TD-SCDMA
WCDMA标准演进
继承R99的所有业务和功 能；
电路域结构发生改变， 控制与承载分离MSC采用 MSC SERVER和MGW实现； 继承2G（GSM、GPRS ）的所有业务和功能； 继承R4的所有业务和 功能； 核心网引入IMS（IP 多媒体域）； 无线引入HSDPA。 RAN向IP发展，增强 的IP QOS。 无线引入HSUPA MBMS框架结构的研究
CDMA原理图
编码技术
信源编码
信源编码的目的是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达 到压缩码率和带宽，实现信号的有效传输；
最常用的信源编码是PCM，它采用A律波形编码。分为取样、量化 和编码三步；一路语音信号编码后的速率为64Kb/s;
移动通信中如果采用PCM编码技术，则传一路话音信号需要64K带 宽，传8路话音需要512K带宽。对于1个频点只有200KHZ带宽的 GSM系统来说，会造成频率资源的浪费，因此GSM系统中采用 GMSK编码技术，编码后的速率为13Kb/s； 第三代移动通信系统中，不仅要支持语音通信，还要支持多媒体数 据业务，因此必须采用更加先进的编码技术。在WCDMA中，采用 了自适应多速率语音编码（AMR）技术。它支持8种编码速率：12.2 、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75Kb/s.
白发三千丈
红豆生南国
红红豆豆生生南南国国
红红豆豆生生南？国国
编码技术
卷积码
资料3：WCDMA基本原理
4
码分多址接入
Code 1
发信机1
Code 1
无线信道
Code 2
接收机1
发信机2
此接收机1只能处理发信机1发送的信号,它们有相同的地址码
5
码分多址接入
1
发信机1
无线信道
Code 1
Code 2
接收机1 发信机2
此接收机1不能处理发信机2发送的信号,它没有对应的地址码
6
宽带扩展
扩频
无线信道 Noise
18
多径接收机原理
传统情况 多码信号 • 多径信号被视为干扰 多径接收机 • 多径接受机能同时处理多路信号 • 有效地克服多径干扰 • 合并多路信号,提高接收性能 多径接收机作用于： • 多径分集 • 多业务（一个手机几个业务同时进行） • 软切换
1st Finger
Delay 1 Code Sequence 1
P
Processing Gain Despreading
Processing
Gain
W R
b
W
Rb
f
扩频增益 Pg=W/R (W=3.84Mchips/s) • 收发信设备在扩频/解扩处理后得到的增益 • 使发射信号能量可以远远低于干扰和噪声 • 原始信号R带宽越窄,扩频增益Pg越大,即增加的冗余比特越多,越 安全
Code length 8
+1 +1 +1 -1
Code length 4 Code length 2
+1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1
WCDMA基本原理
MSC
SGSN
UTRAN
RNS RNC Node B Node B RNC Node B Node B RNS
UMTS网络组件
•核心网（CN）： –核心网-电路交换(CN-CS: Core Network-Circuit Switched) •GMSC/MSC/VLR/IWF/EC –核心网-分组交换(CN-PS: Core Network-Packet Switched) •GGSN/SGSN –CN-CS与CN-PS共享部分 •HLR/AUC/EIR
2 WCDMA 基本原理
RAKE 接收机简介 • WCDMA 切换简介 • WCDMA 功率控制简介 • 介绍WCDMA中使用的基本编码方式 －前向纠错编码(FEC) – 信道化编码(Channelisation Coding)扩频 – 扰码（扩谱）
•
RAKE 接收机的基本原理
• ——发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山岗等 各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟， 形成多径信号。如果不同路径信号的延迟超过一个伪码的码片的时延， 多径信号实际上可被看作是互不相关的，则在接收端可将不同的波束 区别开来。将这些不同波束分别经过不同的延迟线，对齐以及合并在 一起，则可达到变害为利，把原来是干扰的信号变成有用信号组合在 一起。这就是RAKE接收机的基本原理
网络结构简单介绍
• 无线网络控制器(RNC) RNC逻辑上相当于GSM的BSC，负责控制UTRAN无线资源，并且负责终止 定义移动设备和UTRAN之间的消息和进程的无线资源协议(RRC)。 如果用户设备连接到多个RNC，将涉及到RNC的另外两个独立的逻辑功能SRNC和D-RNC. 与CN有连接，为UE提供资源的RNC叫SRNC； 与CN没有连接，为UE提供资源的RNC叫DRNC（DRIFT RNC）
WCDMA的关键技术及基本原理
TDMA是采用时分的多址技术。业务信道在 不同的时间片段分配给不同的用户。
CDMA是采用扩频的码分多址技术。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。
码分多址技术
• WCDMA系统
–PN码（扰码）
Spread Spectrum Multiple Access Code Division Multiple Access
扰码规划应该考虑因素
地域分布：处于同一地域内的小区 按纵列分配； 主扰码复用距离：应在码资源允许 的情况下尽量大，以确保分配原则 根据网络发展情况适当预留2-3组 主扰码以备网络扩容； 根据地形、地貌特点，合理划分 区域以节约扰码资源； 结合地域特点合理确定主扰码 复用距离
PN4
• 通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，其伪 噪声序列由伪噪声生成器产生 • 误码率受限于多址干扰和远近效应的影响 • 用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度 • WCDMA采用的是直接扩频方式
- 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)。
华为机密，未经许可不得扩散
24
华为机密，未经许可不得扩散
43
覆盖增强技术
分集技术 智能天线技术
多用户检测技术
华为机密，未经许可不得扩散
44
多用户检测技术
当前的CDMA接收机基于RAKE 原理，将其他用户的干扰 视为噪声
基于RAKE 的CDMA系统的容量受干扰的限制 最优接收机是联合检测所有的信号，并将其他用户的干扰
12
CDMA原理概述
无线传播环境
多址技术和双工技术
CDMA 原 理 和 Rake 接 收机
华为机密，未经许可不得扩散
13
多址技术与双工技术
多址技术： 时分多址 频分多址 码分多址
双工技术： 时分双工 频分双工
华为机密，未经许可不得扩散
14
多址技术图示
传统多址技术 频率
1 -1 1 -1 1 -1 8 -8
解扩后的其他信号
1
-1
8 积分后的其他信号
-8
华为机密，未经许可不得扩散
26
CDMA过程中的频谱变化
P(f)
扩频码
P(f)
f
窄带信号
f
宽带信号
P(f)
f
噪声
信号与噪声分离
P(f)
信号合并
噪声+宽带信号
P(f)
f
扩频码
f
CDMA宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落
其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为-1， 单值性
符合贝努利序列性华为质机密，未经许可不得扩散
21
Gold序列
Gold序列 由两个优选的m序列异或而成 自相关函数有多值，没有m序列好 比m序列多得多
由于Gold序列具有良好的自相关性质，用于码分多址中区分基站 和用户 良好的自相关性质决定了其分段序列之间互相关很小，可以 用于区分用户，进行多址
信号，RAKE接收机，认为：一个码片时间>信道的相 关时间
华为机密，未经许可不得扩散
32
分集接收合并技术
最大比合并
在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增 益系数，同相相加，在送入检测器进行监测
等增益合并
在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照相等的增 益系数，同相相加，在送入检测器进行监测
答案要点：
1. CDMA解扩过程产生扩频增益 2. 空中传输信号能量低，不易被发现；扩频码的保密作用 3. 空中传输信号能量低，对其它系统的干扰比较小。
扩频与解扩（DS-CDMA）
符号
数据
1
-1
码片
扩频
扩频码
1
-1
扩频信号
1
=数据×码字
-1
解扩
扩频码
1
-1
数据
1
=扩频信号×码字
-1
华为机密，未经许可不得扩散
25
扩频与解扩（DS-CDMA）
相关接收机的基本操作
期望的扩频信号 扩频码
解扩后的数据 积分后的数据
其他扩频信号
期望信号 其他用户信号
处理增益
第四章 WCDMA FDD的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
29
覆盖增强技术
分集技术
智能天线技术 多用户检测技术
华为机密，未经许可不得扩散
30
分集技术
是通过自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不相关） 多径信号来实现的
相对投资低廉 克服小尺度衰落（由移动台附近物体的复杂反射引起），可
从期望的信号中减去（信号的相干特性是已知的，干扰是 确定的） 多用户检测（MUD）称为联合检测和干扰对消，降低了 多址干扰，从而提高系统的容量 多用户检测可以有效缓解远近效应问题
华为机密，未经许可不得扩散
45
本章小结
问题：
1. 为什么CDMA系统更加抗干扰？ 2. 为什么CDMA系统更加保密？ 3. 为什么CDMA手机更加环保？
华为机密，未经许可不得扩散
27
Rake接收机
基带输 入信号
I
带 DLL 的 相关器
Q
相位 旋转
本地 扩频码
信道 估计
时间量（径位置） 延迟估计
延迟 均衡
∑I
I
第一径 第二径 第三径
∑Q
合并相加
华为机密，未经许可不得扩散
28
课程内容
第一章 CDMA原理概述
第二章 覆盖增强技术
第三章 无线资源管理概述
幅度衰减较大的路径损耗 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分－大尺度
变化 衰减幅度较小的快变化成分－小尺度衰落
两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法
瑞利分布（非视距传播） 莱斯分布（视距传播）
华为机密，未经许可不得扩散
10
无线信道模型
当前径权重
发
射
当前径权重
信
号
掌握CDMA技术相比其它多址技术 的优点；
了解WCDMA FDD模式的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
3
课程内容
第一章 CDMA原理概述
第二章 覆盖增强技术
第三章 无线资源管理概述
第四章 WCDMA FDD的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
4
CDMA原理概述
华为机密，未经许可不得扩散
22
,1) Cch,1,0 = (1)
Cch,2,1 = (1,-1)
Cch,4,0 =(1,1,1,1) Cch,4,1 = (1,1,-1,-1) Cch,4,2 = (1,-1,1,-1) Cch,4,3 = (1,-1,-1,1)
实现关键：
多波束形成技术 自适应干扰抑制技术 空时二维的RAKE接收技术 多通道的信道估计和均衡技术
华为机密，未经许可不得扩散
40
智能天线原理
降低来自其他方向的干扰，提高所需信号方向的接收灵敏度 扩大基站的覆盖范围，改善信号的传输质量
华为机密，未经许可不得扩散
41
智能天线的小区配置
全向小区
三扇区小区
华为机密，未经许可不得扩散
智能天线小区
42
智能天线的优点
智能天线可以对高速率用户进行波束跟踪，起到空间 隔离、消除干扰的作用；
大大增加系统容量； 增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接
收质量； 提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量； 减少发射功率，延长移动台电池寿命； 提高系统设计时的灵活性。
无线传播环境
多址技术和双工技术 CDMA 原 理 和 Rake 接
收机
华为机密，未经许可不得扩散
5
发射信号
多径环境
接收信号 强度
华为机密，未经许可不得扩散
时间
6
衰落 发射数据
接收数据
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
华为机密，未经许可不得扩散
7
dB
接收功率(dBm) -20 -40 -60
华为机密，未经许可不得扩散
16
CDMA系统基本框图
信源编码
信道编码
扩频
调制
无线信道
信源译码
信道译码
解扩
解调
华为机密，未经许可不得扩散
17
CDMA原理概述
无线传播环境 多址技术和双工技术
CDMA 原 理 和 Rake 接 收机
华为机密，未经许可不得扩散
18
几个为什么
1. 为什么CDMA系统更加抗干扰？ 2. 为什么CDMA系统更加保密？ 3. 为什么CDMA手机更加环保？
信当道前模径拟权重
信当道前模径拟权重
信道模拟
信道模拟
华为机密，未经许可不得扩散
高斯噪声 接 收 信 号
11
典型无线移动信道的分类
静态信道（static） 户内信道 户外到户内人行道信道 车载信道 移动信道（moving） 生死信道（birth-death）
华为机密，未经许可不得扩散
闭环发射分集，FBI 域
华为机密，未经许可不得扩散
34
基于时空块编码的发射天线分集
b0 b1 b2 b3 Channel bits
b 0 b 1 b 2 b 3 Antenna 1 -b 2 b 3 b 0 -b 1 Antenna 2
STTD encoded channel bits for antenna 1 and antenna 2.
衰落
快衰落 慢衰落
10 华为机密，未2经0许可不得扩散30
距离(m)
8
窄带系统 宽带系统
频率选择性衰落
强度
强度
大衰落
发射信号
频率
频率
接收到的衰落信号
强度
强度
发射信号
大衰落
频率
频率
接收到的衰落信号
华为机密，未经许可不得扩散
9
移动信道的多径特征
电磁传播－反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分：
20
CDMA的码生成技术
随机序列（贝努利序列）
0和1个数各一半
1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连 续三个为1/8，…