1、 2007 ZTE CorporationWCDMA系統原理系統原理WCDMA技術原理系列膠片lWCDMA無線網絡原理無線網絡原理無線通訊基本原理無線通訊基本原理WCDMA相關無線技術相關無線技術lWCDMA關鍵技術關鍵技術lWCDMA 物理信道物理信道lHSDPA介紹介紹lHSUPA介紹介紹3n無線傳播特性無線傳播特性n多址方式多址方式n擴頻技術擴頻技術n信道編碼信道編碼n交織技術交織技術n分集技術分集技術無線通訊基本原理無線通訊基本原理4無線傳播特性無線傳播特性n電磁傳播：直射、反射、散射和繞射n無線環境中的信號衰減分成三部分u路徑損耗：電磁波在宏觀大范圍（即公里級）空間傳播所產生的損耗，

2、它反映了傳播在空間距離的接收信號電平的變化趨勢。u慢衰落：在電波傳播路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產生的陰影效應而產生的損耗u快衰落：電磁波信號在數個或者數十個波長范圍發生快速衰落n快衰落包絡分布的描述方法u瑞利分布：非視距傳播u萊斯分布：視距傳播5無線傳播特性無線傳播特性發送信號接收信號0dB發送信號-25dB接收信號0 + 發送信號接收信號0 2 3 + 發送信號接收信號2+2 3+6多徑效應多徑效應7n無線傳播特性無線傳播特性n多址方式多址方式n擴頻技術擴頻技術n信道編碼信道編碼n交織技術交織技術n分集技術分集技術無線通訊基本原理無線通訊基本原理8多址接入技術多址接入技術Frequen

3、cyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA頻分多址技術頻分多址技術 業務信道在不同頻段分配給不同的用戶。業務信道在不同頻段分配給不同的用戶。如如TACS、AMPS時分多址技術時分多址技術 業務信道在不同的時間分配給不同的用業務信道在不同的時間分配給不同的用戶。如戶。如GSM、DAMPS碼分多址技術碼分多址技術 所有用戶在同一時間、同一頻段上、根所有用戶在同一時間、同一頻段上、根據不同的編碼獲得業務信道。如據不同的編碼獲得業務信道。如CDMA9n無線傳播特性無線傳播特性n多址方式多址方式n擴頻技術擴頻技術n信道編碼信道編

4、碼n交織技術交織技術n分集技術分集技術無線通訊基本原理無線通訊基本原理10擴頻通信原理擴頻通信原理n擴頻通信就是將信號的頻譜展寬后進行傳輸的技術n其理論解釋為Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal11擴頻通信原理示意圖擴頻通信原理示意圖fS（f）f0擴頻前的信號頻譜信號S（f）ff0擴頻后的信號頻譜信號S（f）ff0解擴頻后的信號頻譜信號干擾噪聲fS（f）f0解擴頻前的信號頻譜信號

5、干擾噪聲信號脈沖干擾白噪聲12擴頻通信的特點擴頻通信的特點n抗多徑干擾能力強n抗突發脈沖干擾n保密性高n低發射功率n易于實現大容量多址通信n占用頻帶寬n實現復雜13n無線傳播特性無線傳播特性n多址方式多址方式n擴頻技術擴頻技術n信道編碼信道編碼n交織技術交織技術n分集技術分集技術無線通訊基本原理無線通訊基本原理14信道編碼的目的信道編碼的目的n編碼目的：u在原數據流中加入冗余信息，使接收機能夠檢測和糾正由于傳輸媒介帶來的信號誤差，同時提高數據傳輸速率。無糾錯編碼：無糾錯編碼： BER10-1 10-2不能滿足通信需要卷積編碼：卷積編碼： BER10-3滿足語音通信需要Turbo 碼：碼： BE

6、R 信道的相關時間，RAKE接收利用的多徑信號被認為是發射機多次發送過來的信號lWCDMA無線網絡原理無線網絡原理lWCDMA關鍵技術關鍵技術功率控制功率控制切換切換RAKE接收接收lWCDMA 物理信道物理信道lHSDPA介紹介紹lHSUPA介紹介紹40功率控制功率控制nCDMA通信技術并不是一種嶄新的技術n功率控制是CDMA通信技術的關鍵n實現CDMA通信的規模商用，必須解決好功率控制41遠近效應遠近效應PowerfPowerf42多址干擾多址干擾nWCDMA是一個自干擾系統u來源: 共享頻譜；沒有理想自相關和互相關特性的擴頻碼u現象: 功率攀升頻率時間碼字碼分多址自干擾示意圖相關輸出時間

7、同步43功率控制的目的功率控制的目的下行功率控制小區發射功率上報功率控制比特手機發射信號功率控制命令上行功率控制 克服遠近效應和補償衰落 減小多址干擾，保證網絡容量 延長電池使用時間44功率控制的種類功率控制的種類開環開環從信道中測量干擾條件，并調整發射功率閉環內環閉環內環測量信噪比和目標信噪比比較，并向移動臺發送指令調整它的發射功率CDMA閉環功率控制頻率為1500Hz若測定SIR目標SIR， 降低移動臺發射功率若測定SIR UE) serving cell E-HICH (ACK/NACKs) E-RGCH (relative grants) (ChCode, signature - UE

8、) MRC MRC 1 TNL bearer per MAC-d flow Iur/Iub FP 服務RLS非服務RLSE-DCH激活集E-DCH服務小區軟切換狀態下的軟切換狀態下的HSUPA工作原理圖工作原理圖對于非軟切換狀態，只有一個小區負責E-DCH調度，就是E-DCH服務小區。101基本概念基本概念Serving E-DCH cell：E-DCH服務小區服務小區n UE接收絕對授權（Absolute Grants）的小區。UE只有一個只有一個E-DCH服務小區服務小區。Serving E-DCH RLS or Serving RLS：E-DCH服務服務RLSn 包含E-DCH服務小區的

9、一個小區集合，UE只有一個服務只有一個服務RLS，在服務，在服務RLS下，下，UE可以接收合并一個相對授權可以接收合并一個相對授權。Non-serving E-DCH RLS or Non-serving RLS：非服務：非服務E-DCH RLSn 不包含E-DCH服務小區的一個小區集合，UE可以沒有、有一個或多個非服務可以沒有、有一個或多個非服務RLS，在非服務在非服務RLS下，下，UE只可以接收一個相對授權只可以接收一個相對授權。E-DCH active set：E-DCH激活集激活集n 與UE之間有E-DCH承載的小區集合。102HARQ 快速混合快速混合ARQ技術技術n HARQ是一種

10、糾錯技術，而混合（Hybrid）即是對前向糾錯碼（FEC）和重傳（ARQ）的綜合。n HARQ功能分別位于Node B和UE的MAC-e實體中n HSUPA的快速的快速HARQ的基本原理是在的基本原理是在NodeB增加增加HARQ功能實體，如果沒有正確接功能實體，如果沒有正確接收，收，Node B將請求將請求UE重傳上行分組數據。重傳上行分組數據。n 在上行方向，HARQ采用N信道停止和等待HARQ協議（NSAW）。n 在HSUPA中，HARQ進程數與TTI有固定的對應關系：10msTTI對應4個HARQ進程，2msTTI對應8個HARQ進程。HARQ的主要作用是減小傳輸時延，提高 UE和系統

11、的吞吐率103HARQ的重傳合并方式的重傳合并方式n CC方式重傳的信息和第一次發送的內容完全一樣，這樣UE在解碼前，先把重傳的信息進行最大比合并后，再進行解碼，提高解碼增益。n IR方式的重傳支持兩種類型：l一種是重傳時發送和前次發送完全不一樣的冗余信息，該信息只有和第一次發送的信息合并后才可以解碼；l另外一種是重傳時發送和前次完全不一樣的冗余信息，但該信息是可以自解碼的。在每次HARQ重傳時，通過給定增量冗余方式，提高譯碼前向糾錯的能力。 上行HARQ的前向糾錯，可以分為CC（Chase Combining）以及IR（Incremental Redundancy）兩種方式。 Node B可

12、以使用不同方法來合并單個分組的多個重傳，從而降低各個傳輸要求的接收Ec/No。 通過HARQ，HSUPA可有效的提高數據傳輸速率和減小傳輸時延。104HSUPA HARQ重傳與重傳與R99 RLC級重傳比較級重傳比較n 通過快速HARQ，首次傳輸的目標BLER 可能明顯的高一些，這是因為與RLC級重傳相比，重傳接收出錯的分組的延遲有明顯的下降。n 更高的BLER target可以降低傳輸一定速率的數據時要求的UE傳輸功率。因此對相同的小區負荷，快速HARQ可以提高小區容量。n 在數據速率固定時，降低每個比特的能量還有助于改善覆蓋距離。105快速分組調度技術快速分組調度技術n 在R99/R4/R

13、5中，分組調度功能位于RNC中。 n 在HSUPA中，調度功能位于Node B中，且調度周期可能會較短（2ms），可以實現最新的調度決策，從而更好地利用提供的上行空中接口容量。nRNC控制的分組調度會引入一定的延時，不能快速地反映當前時變信道的狀況，因此不能進行快速的鏈路自適應和快速分組調度。n在HSUPA系統中，Node B的分組調度實體可以直接使用物理層實時測量的信息、內部的統計信息以及UE報告的信息進行調度，這樣可以及時利用不同用戶的信道狀況和衰落特性，減少系統的傳輸延時。106快速上行分組調度快速上行分組調度n 作為服務Node B為服務E-DCH小區下的UEs分配上行資源。 n 作為

14、非服務Node B檢測其他小區的干擾，并向UEs發送相對授權信息。n 在缺乏處理資源時向SRNC報告。無線分組調度是區分上下行的，但資源控制復雜度不同n 下行方向： Node B容易了解各個業務流占用緩存的情況，且下行總功率資源是集中控制的，Node B可以精確分配和回收功率資源，從而有效控制系統負荷、保證各種業務的QoS。n 上行方向：上行業務流信息需要通過無線信道報告給Node B，這樣就存在延時和不確定性。上行方向，每個UE都有自己的功率資源，由于無線信道的時變特性和碼資源的限制等因素，導致對上行系統資源即上行鏈路總功率的精確控制更為復雜，增加了上行分組調度的復雜性。Node B調度器的

15、功能：1072ms TTIE-DCH 類別類別最大最大E-DCH信道數信道數最小最小擴頻因子擴頻因子TTI類型類型最大傳輸塊大小最大傳輸塊大小(10ms TTI)最大傳輸塊大小最大傳輸塊大小(2ms TTI)Category 11SF410 ms TTI only7110-Category 2 2SF410 ms and2 ms TTI144842798Category 32SF410 ms TTI only14484-Category 42SF210 ms and2 ms TTI200005772Category 52SF210 ms TTI only20000-Category 64SF2