【資料名稱】： WCDMA系統(tǒng)原理概述（完全版－4~5小時(shí)）.ppt

【資料作者】：華為

【資料日期】：2008

【資料語(yǔ)言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡(jiǎn)介】：

WA000051 WCDMA系統(tǒng)原理概述（完全版－4~5小時(shí)）.ppt

課程目標(biāo)
了解CDMA技術(shù)相比其它多址技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
了解WCDMA技術(shù)的基本原理
了解WCDMA系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)
課程內(nèi)容

頻分雙工（FDD）：以不同頻率區(qū)分上行和下行
WCDMA、cdma2000使用FDD
優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單
缺點(diǎn)：在上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱時(shí)（主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）頻譜利用效率低
時(shí)分雙工（TDD）：以不同時(shí)隙區(qū)分上行和下行
TD-SCDMA使用TDD
優(yōu)點(diǎn)：在上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱時(shí)可以給上下行靈活分配不同數(shù)量的時(shí)隙，頻譜利用效率高
缺點(diǎn)：
實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，需要GPS同步
和CDMA技術(shù)一起使用時(shí)，上下行之間的干擾控制困難
多址技術(shù)：區(qū)分不同用戶
多址技術(shù)比較
FDMA TDMA CDMA

容量1 4～6 10～20

載干比(C/I)18dB9dB -8 ～-6dB

實(shí)現(xiàn)難度易中 難
碼分多址（CDMA）的技術(shù)特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
抗干擾能力強(qiáng)，頻率復(fù)用度高，頻譜利用率大大提高
CDMA系統(tǒng)的用戶容量是軟容量，具備一定的話務(wù)自適應(yīng)能力（小區(qū)呼吸）
保密性強(qiáng)：擴(kuò)頻后的信號(hào)近似白噪聲

缺點(diǎn)
占用帶寬較大
CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)－系統(tǒng)內(nèi)用戶互相干擾
技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大：功率控制技術(shù)、負(fù)載控制技術(shù)等
課程內(nèi)容
WCDMA通信模型
常用術(shù)語(yǔ)
比特（Bit），符號(hào)(Symbol) ，碼片 (Chip)
經(jīng)過(guò)信源編碼的含有信息的數(shù)據(jù)稱為“比特”
經(jīng)過(guò)信道編碼和交織后的數(shù)據(jù)稱為“符號(hào)”
經(jīng)過(guò)最終擴(kuò)頻得到的數(shù)據(jù)稱為“碼片”

處理增益
最終擴(kuò)頻速率和比特速率的比
在WCDMA系統(tǒng)中，根據(jù)提供業(yè)務(wù)的不同，處理增益是可變的
WCDMA通信模型

WCDMA系統(tǒng)采用AMR（Adaptive Multi-Rate）語(yǔ)音編碼
編碼共有8種，速率從12.2Kbps～4.75Kbps
多種語(yǔ)音速率與目前各種主流移動(dòng)通信系統(tǒng)使用的編碼方式兼容，有利于設(shè)計(jì)多模終端
根據(jù)用戶離基站遠(yuǎn)近，自動(dòng)調(diào)整語(yǔ)音速率，減少切換，減少掉話
根據(jù)小區(qū)負(fù)荷，自動(dòng)降低部分用戶語(yǔ)音速率，可以節(jié)省部分功率，從而容納更多用戶
WCDMA通信模型

信道編碼的作用：增加符號(hào)間的相關(guān)性，以便在受到干擾的情況下恢復(fù)信號(hào)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

編碼類型
語(yǔ)音業(yè)務(wù)：卷積碼（1/2、1/3），約束長(zhǎng)度為9，加8個(gè)尾比特
數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：Turbo碼（1/3），兩個(gè)8狀態(tài)的并行級(jí)聯(lián)卷積碼（PCCC）構(gòu)成，加6個(gè)尾比特

交織的作用：打亂符號(hào)間的相關(guān)性，減小信道快衰落和干擾帶來(lái)的影響
WCDMA通信模型
碼序列的相關(guān)性WCDMA使用的擴(kuò)頻碼：OVSF（Walsh）
擴(kuò)頻因子與業(yè)務(wù)速率
符號(hào)速率＝（業(yè)務(wù)速率＋校驗(yàn)碼）×信道編碼×重復(fù)或打孔率
碼片速率＝符號(hào)速率×擴(kuò)頻因子

WCDMA
業(yè)務(wù)速率＝384Kbps，信道編碼＝1/3Turbo碼，符號(hào)速率＝960Ksps
擴(kuò)頻因子＝4，碼片速率＝3.84Mcps

Cdma2000 -1x
業(yè)務(wù)速率9.6Kbps，信道編碼＝1/3卷積碼，符號(hào)速率＝19.2Ksps
擴(kuò)頻因子＝64，碼片速率＝1.2288Mcps
WCDMA通信模型
碼序列的自相關(guān)和互相關(guān)
不同用戶（或載波）要采用不同的碼序列區(qū)分
互相關(guān)函數(shù)
V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>
互相關(guān)特性決定了多址干擾特性
自相關(guān)函數(shù)
R(τ)=<x1(t)，x1(t+τ)>
其自相關(guān)特性決定了多徑干擾特性，比較難找！
擾碼生成技術(shù)
隨機(jī)序列（貝努利序列）
0和1個(gè)數(shù)各一半
1或者0連續(xù)個(gè)數(shù)的概率，連續(xù)一個(gè)為1/2，連續(xù)兩個(gè)為1/4，連續(xù)三個(gè)為1/8，…
m序列
由移位寄存器生成，是最大長(zhǎng)度的線性移位寄存器序列，周期是2n-1（n為移位寄存器長(zhǎng)度）
其自相關(guān)函數(shù)只有一個(gè)最大值（延遲為零處），單值性
m序列的生成
Gold序列
Gold序列
由m序列的不同相位異或而成
比m序列多得多： 2n-1個(gè)（n為移位寄存器長(zhǎng)度）
自相關(guān)函數(shù)有多值，沒(méi)有m序列好
Gold序列的自相關(guān)函數(shù)
自相關(guān)函數(shù)近似δ函數(shù)，減輕多徑干擾
分段后各段的互相關(guān)近似為零，減輕多址干擾
良好的自相關(guān)性質(zhì)決定了其分段序列之間互相關(guān)很小，可以用于區(qū)分用戶，進(jìn)行多址
Gold碼的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：不需要GPS同步，系統(tǒng)靈活性、安全性高
基站可以工作在異步模式
室內(nèi)覆蓋容易實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：碼間干擾比m序列大
擴(kuò)頻、加擾的不同作用
下行
以擾碼區(qū)分小區(qū)（扇區(qū)載頻）
以O(shè)VSF碼區(qū)分小區(qū)內(nèi)不同用戶
上行
以擾碼區(qū)分用戶
以O(shè)VSF用來(lái)區(qū)分該用戶的不同業(yè)務(wù)

上行、下行擾碼不同
WCDMA通信模型
調(diào)制的作用
把需要傳遞的信息送上射頻信道
不同的調(diào)制方式可以極大地影響空中接口提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力
GSM
GPRS采用GMSK，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率最大171.2Kbps
EDGE采用8PSK，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率最大可達(dá)到473.6Kbps
WCDMA
R99/R4采用QPSK，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率最大2.7Mbps
HSDPA采用16QAM，下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率最大可達(dá)到14.4Mbps
WCDMAR99、R4調(diào)制方式：QPSK
HSDPA（R5）調(diào)制方式：16QAM
WCDMA通信模型
無(wú)線傳播環(huán)境：多徑環(huán)境
無(wú)線通信的大敵：衰落

空間選擇性衰落
在不同地點(diǎn)（空間）衰落特性不一樣
一般是由于物體反射形成
時(shí)間選擇性衰落
在不同時(shí)間衰落特性不一樣
主要是快速移動(dòng)用戶引起的多普勒頻移造成
頻率選擇性衰落
在不同頻率衰落特性不一樣
主要由寬帶信號(hào)的時(shí)間色散引起

空間選擇性衰落
空間分集：分集天線水平距離大于10倍波長(zhǎng)
極化分集：兩接收天線極化方向正交
發(fā)射分集：克服大尺度衰落（由于周圍環(huán)境地段和地物的差別而導(dǎo)致的陰影區(qū)引起）

開環(huán)發(fā)射分集
基于時(shí)空塊編碼的發(fā)射天線分集（STTD）
SCH上的時(shí)間切換傳輸分集（TSTD）
閉環(huán)發(fā)射分集：FBTD

發(fā)射分集可以提高下行覆蓋，使WCDMA基站覆蓋與GSM 900相當(dāng)

時(shí)間選擇性衰落
時(shí)間分集－信道交織
頻率選擇性衰落
頻率分集－跳頻、擴(kuò)頻
RAKE接收機(jī)


最大比合并
在接收端由N個(gè)分集支路，經(jīng)過(guò)相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，在送入檢測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)
等增益合并
在接收端由N個(gè)分集支路，經(jīng)過(guò)相位調(diào)整后，按照相等的增益系數(shù)，同相相加，在送入檢測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)
選擇性合并
在N個(gè)分集支路中選擇具有最大信噪比的支路作為輸出


課程內(nèi)容
第三章 WCDMA后續(xù)增強(qiáng)技術(shù)




現(xiàn)有結(jié)果：(Arraycomm，京瓷)
針對(duì)DCS-1800和PHS的產(chǎn)品，提高覆蓋范圍230%
降低要求基站數(shù)目70%，平均降低成本40%
實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵：
多波束形成技術(shù)
自適應(yīng)干擾抑制技術(shù)
空時(shí)二維的RAKE接收技術(shù)
多通道的信道估計(jì)和均衡技術(shù)
對(duì)智能天線支持的分析
第三章 WCDMA后續(xù)增強(qiáng)技術(shù)

當(dāng)前的CDMA接收機(jī)基于RAKE 原理，將其他用戶的干擾視為噪聲
基于RAKE 的CDMA系統(tǒng)的容量受干擾的限制
最優(yōu)接收機(jī)是聯(lián)合檢測(cè)所有的信號(hào)，并將其他用戶的干擾從期望的信號(hào)中減去（信號(hào)的相干特性是已知的，干擾是確定的）
多用戶檢測(cè)（MUD）稱為聯(lián)合檢測(cè)和干擾對(duì)消，降低了多址干擾，從而提高系統(tǒng)的容量
多用戶檢測(cè)可以有效緩解遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題
課程總結(jié)
本課程主要是對(duì)WCDMA系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)概要的介紹
通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，大家可以對(duì)3G有個(gè)概括性的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做好鋪墊