1、保定联通网优中心 2011年4月,WCDMA基础知识培训,内容,WCDMA无线基本原理和网络基础知识 WCDMA通信模型,2,移动通信技术的发展,技术演进路线,4,3G三种主要技术的比较,5,3G标准发展进程WCDMA,CDMA码分多址应用,7,频率复用,8,Data： 144 kbps 高速运动 384 kbps 步行运动 2 Mbps 室内运动 Voice 4.75Kb/s - 12.2Kb/s 根据带宽需求可变速率信息传递； 满足不同业务的延时要求。,3G业务,10,3G业务,11,频段分配,根据工信部规定，中国联通可用的频段是1940MHz-1955MHz(上行)、2130MHz -2
2、145MHz(下行)，上下行各15MHz。相邻频率间隔间隔采用5MHz时，可用频率是3个 根据可用频段和绝对无线频率信道号计算公式，中国联通可用的频率号见下表：为了尽可能降低PHS对WCDMA的干扰，从高端向下顺序使用频率，即单载波基站采用9763号频率，二载波基站采用9763号、9738号频率。,12,WCDMA无线基本原理和网络基础知识 WCDMA通信模型,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道 解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,常用术语,比特（Bit），符号（Sym
3、bol） ，码片（Chip） 经过信源编码的含有信息的数据称为“比特” 经过信道编码和交织后的数据称为“符号” 经过最终扩频得到的数据称为“码片” WCDMA码片速率：3.84Mcps,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,WCDMA的信源编码,系统采用AMR（Adaptive Multi-Rate）语音编码 多速率：8种编码速率，从12.2Kbps到4.75Kbps。多种语音速率与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多
4、模终端 根据用户离基站远近，自动调整语音速率，减少切换，减少掉话 根据小区负荷，自动降低部分用户语音速率，可以节省部分功率，从而容纳更多用户,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,WCDMA的信道编码,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。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（1/2，1/3） 使
5、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,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？ 红红豆豆生生南？国国,信道编码示例,交织,交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。 作用：减小信道快衰落带来的影响。,优点 交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。 提高纠错编码的有效性。缺点： 带来了附加的额外延时 在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。,床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生
6、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,床春白红床春白红 前眠发豆前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国,床春白红？ ？前眠发豆 明不三生明不三生 月觉千南月觉千南 光晓丈国光晓丈国,床？前明明月月光光 春？眠不不觉觉晓晓 白？发三三千千丈丈 红？豆生生南南国国,编码,交织,去交织,解码,突发错误,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,扩展频谱（SS:Sprea
7、d Spectrum)通信简称扩频通信。扩频通信技术:在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。,直接序列扩展频谱DSSS CDMA采用的是直接序列扩频，即将需要传送的信号与速率远大于信息速率的伪随机序列编码（扩频码）直接混合，这样调制信号的频谱宽度远大于原来信息的频谱宽度。直接扩频码分多址（DS-CDMA） 多用户完全同一时间、同一地点占用同一频率资源； 跳频码分多址（FH-CDMA）：单一用户单一时刻占用的频谱带宽较窄，占用频率随时间变化按照一定规律跳变，跳变规律由地址码决定。 跳时码分多址（TH-CDM
8、A）：单一用户不定时占用较宽的频谱，占用的时间按照一定规律变化，时间改变的规律由地址码决定。,扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。 其理论基础为Shannon定理： C=B*log2(1+S/N),C：信道容量，单位b/s B：信号频带宽度，单位Hz S：信号平均功率，单位W N：噪声平均功率，单位W,结论：在信道容量C不变的情况下，信号频带宽度B与信噪比S/N完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量.,扩频通信示意图,28,码序列的正交性,码序列的正交累加为0表示正交,WCDMA系统扩频码,WCDMA扩频码是由Walsh函数生成，叫
9、做OVSF码（正交可变扩频因子码），OVSF码互相关为零，相互完全正交。,Walsh函数是一种非正弦波的完备正交函数系统，可用哈达玛矩阵H通过递推关系构成。由于它仅有可能的取值是1和1（或0和1），比较适合于用来表达和处理数字信号。Walsh函数具有理想的互相关特性。在Walsh函数中，两两之间的互相关函数为“0”，亦即它们之间是正交的。,OVSF-正交可变扩频因子,OVSF：Orthogonal variable spreading factor,SF = 1,SF = 2,SF = 4,C,ch,1,0,= (1),C,ch,2,0,= (1,1),C,ch,2,1,= (1,-1),C,
10、ch,4,0,=(1,1,1,1),C,ch,4,1,= (1,1,-1,-1),C,ch,4,2,= (1,-1,1,-1),C,ch,4,3,= (1,-1,-1,1),WCDMA系统的扩频,符号速率扩频因子码片速率 上行信道码的SF为：4256下行信道码的SF为：4512,OVSF码,扰码,数据 符号,扩频后 码片,WCDMA扩频示意,用户数据,-1+1-1-1+1-1,扩频码,+1-1-1+1-1+1+1-1,扩频信号,用户数据扩频码,解扩数据,用户数据扩频码,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,解扩,扩频,WCDMA的解扩,解扩的方法,扩频解扩过程举例,-1,1,-1,1,-1,
11、-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,解 扩,1,-1,1,-1,-4,4,判 断,-1,1,1,-1,1,-1,-1,1,扩频,积 分,扩频解扩过程举例,C1与C2正交：C1xC2=0,扩频通信的特点,抗干扰能力强 保密性高 低发射功率 易于实现大容量多址通信 占用频带宽,38,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,加扰就是将信号用不同的扰码加密，提高安全性，系统通信过程中每个 用户都会分配一个不同的扰码。,在上行信道，
12、扰码用于区分用户 上行有224个上行长扰码和224个上行短扰码 在下行信道，扰码用于区分小区（扇区载频） 下行有2 181262143个扰码，但目前只使用08191号扰码中的主扰码 扰码每10ms重复一次，长度是38400chips,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,WCDMA的调制,调制的作用 把需要传递的信息送上射频信道 采用不同的调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力 R99/R4：采用QPSK，下行最大数据速率2.7
13、Mbps HSDPA：采用16QAM，下行最大数据速率14.4Mbps,WCDMA通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码 交织,去交织 信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,无线通信的大敌：衰落,快衰落的类型,空间选择性衰落 在不同地点（空间）衰落特性不一样 一般是由于物体反射形成 时间选择性衰落 在不同时间衰落特性不一样 主要是快速移动用户引起的多普勒频移造成 频率选择性衰落 在不同频率衰落特性不一样 主要由宽带信号的时间色散引起,分集技术克服快衰落的主要手段,空间选择性衰落 空间分集：分集天线水平距离大于10倍波长 极化分集：两接收天线极化方向正交 发射分集：克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的阴影区引起）,克服快衰落的手段分集技术,时间选择性衰落 时间分集信道交织 频率选择性衰落 频率分集跳频、扩频 RAKE接收机,RAKE接收机,谢 谢！,
