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3 G 交流： WCDMA 原理部分

3 G 交流： WCDMA 原理部分. 无线传输技术和 CDMA 原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的 3 G 技术 3 G 无线接入网络形态. 无线传输技术和 CDMA 原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的 3 G 技术 3 G 无线接入网络形态. 无线传输技术和 CDMA 原理. 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA 原理和 RAKE 接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术. 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA 原理和 RAKE 接收技术 分集技术 智能天线技术

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3 G 交流： WCDMA 原理部分

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Presentation Transcript

  1. 3G交流： WCDMA原理部分

  2. 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态

  3. 无线传输技术和CDMA原理 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术

  4. 发射信号 接收信号 强度 时间 多径环境

  5. 衰落 发射数据 接收数据

  6. 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主要分成两部分： • 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

  7. 无线传输技术和CDMA原理 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术

  8. 频率 频率 时间 时间 FDMA TDMA 频率 时间 CDMA 码字 多址技术图示 传统多址技术 码分多址技术

  9. WCDMA在无线信道中传输的优势－总结 • 采用RAKE接收机，有效利用了信道相干时间形成的时间分集效应； • 宽带传输系统，利用了信道的频率分集效果 • 码字的多址传输，利用了多用户分集的效果 • 信号在信道中传输功率低，降低了干扰，提高了保密性 • 扩频因子灵活变换，又助于多媒体等多速率并发业务的传输 • 频谱效率高，优于以往的AMPS和GSM • 支持软切换和更软切换 • 支持新技术的应用，如多用户检测

  10. 无线传输技术和CDMA原理 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术

  11. 直接扩频CDMA的多址方法 • 利用OVSF码和扰码来进行减少多址干扰 • 下行是不同的用户采用不同的正交扩频码字（OVSF或Walsh码字），互相关为零，但多径时延拓展会影响互相关性，破坏正交性 • 下行同时用不同的复扰码来区分基站 • 上行是不同的用户采用自相关和互相关性都较好的复扰码序列作为扰码来降低多址干扰，同时也加大数据的随机性 • 复扰码的作用是加大随机性，降低峰值因子 • WCDMA中采用了先进的复扰码序列集合，有效降低了小区内多址干扰，同时减轻了小区间的干扰，而无需精确的网络同步

  12. RAKE接收原理 单径接收电路 单径接收电路 合并后的信号 合 并 接收机 单径接收电路 计算信号强度与时延 搜索器 s(t) s(t) t t RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能

  13. 定位方法

  14. 定位原理 • 基于网络 • 基于手机 • TDOA－Time Difference of Arrive; • GPS

  15. 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），可以采用双天线接收分集 • 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），可以选择一个所发信号不在阴影区的基站－位置选择发射分集 • 最大比值合并 • 发射分集技术还用来提高无线通信中单用户的峰值吞吐率

  16. 无线传输技术和CDMA原理 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术

  17. 智能天线 智能天线技术提高系统覆盖范围，降低发射功率

  18. 智能天线的小区配置 全向小区 三扇区小区 智能天线小区

  19. 智能天线的优点 • 高速率用户带来很大的干扰，动态调整的智能天线阵列的波束跟踪高速率用户，起到空间隔离、消除干扰的作用；动态调整的智能天线阵列的性能优于固定的多波束天线 • 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

  20. 空分多址 • 使用定向波束天线服务不同用户 • 自适应天线系统

  21. 无线传输技术和CDMA原理 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术

  22. 多用户检测 • 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 • 多用户检测可以消除远近效应问题 • 最优的多用户检测相当复杂，实际中用次优的多用户和干扰对消接收机 • 次优的接收分为二类： • 线性检测器：采用线性变换去除多址干扰，分为：解相关器、线性最小均方误差检测器（LMMSE） • 干扰对消器：估计多址干扰，然后从接收的信号中减去。分为：并行干扰抵消和串行干扰抵消

  23. CDMA原理 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态

  24. 如何才能优化网络，为最多的用户提供所需的服务质量?如何才能优化网络，为最多的用户提供所需的服务质量? 只有采用先进的 无线资源管理 才能发挥CDMA系统的卓越性能! 无线资源管理目的 CDMA是自干扰系统，提高单个用户的发射功率能改善其服务质量，但对其他用户的干扰也相应增加!

  25. 无线资源管理策略的主要内容 • 功率控制 • 负载控制 • AMR控制 • 小区切换 • 信道分配

  26. Power Power f f 远近效应 每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量 采用功控技术减少了用户间的相互干扰，提高了系统整体容量

  27. 功率控制 前向功率控制 反向功率控制 小区发射功率 手机发射信号 功率控制命令 上报功率控制比特 克服远近效应和多径衰落 减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间

  28. 功率控制效果 • 决定了WCDMA系统的容量； • 多址干扰－远近效应 • 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） • 功率控制可以补偿衰落 • 有三种功率控制原理：开环、闭环和外环 • 开环：从信道中测量干扰条件，并调整发射功率，以达到期望的误帧率（误块率） • 闭环： 测量信噪比，并向移动台发送指令调整它的发射功率 • 外环：测量误帧率（误块率），调整目标信噪比

  29. 负载控制 小区呼吸是负载控制的主要手段 负载控制的主要目的是将某些“热点小区”的负载分担到周围负载较轻的小区中，提高系统容量的利用率

  30. AMR控制 通过动态调整AMR语音的速率，保证了在相同系统容量情况下，尽可能的保证UE的通话质量 AMR语音的变化范围： 4.75Kbps ～ 12.2Kbps (12.2Kbps兼容GSM语音编码)

  31. 软切换： • 不同基站NodeB间切换 • 不同RNC间切换 • 更软切换： • 同基站不同扇区间切换 • 硬切换： • 异频切换 • 不同系统间切换 切换类型 WCDMA系统支持 多种切换技术

  32. 切换过程和效果 • 当邻近小区的强度超过本小区信号强度一个给定的门限时，移动台执行切换，－硬切换（FDMA、TDMA） • CDMA系统小区的频率一致，软切换时，移动台同时与多个基站相连接 • 软切换是为了降低对其他小区的干扰，并通过宏分集来改善性能 • 当邻近小区的信号强度超过一个门限，但仍然低于当前小区基站的强度时，则进入软切换状态 • 在上行链路，二个或多个基站可以接收同样的信号，在下行链路移动台可以相干地合并来自不同基站的信号，即宏分集 • 由于新基站发射额外的信号给移动台，而由于RAKE的Finger数目有限，移动台不能合并所有的能量。在下行链路， 软切换增加了对系统的干扰 • 软切换的增益决定于宏分集增益和由于增加的干扰引起的性能损失

  33. 软切换 上行软切换在RNC中进行多径合并； 上行更软切换在NodeB中进行多径合并； 下行的软切换都在UE中合并 各自小区的接收能量 移动台合并功率

  34. C C A A B B C C A A B B C C A A B B 软切换/更软切换 改善话音质量；控制手机干扰 降低掉话率；提高容量与覆盖范围

  35. CDMA原理 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态

  36. 不同时期，不同需求

  37. 不同需求，不同业务

  38. 不同业务，不同技术 第二代 90年代 第三代 第一代 80年代 数字 IMT-2000 模拟 AMPS GSM UMTS 宽 语 数 CDMA 模 WCDMA 带 TACS 音 IS95 字 拟 需求驱动 需求驱动 业 业 cdma 技 技 务 TDMA 务 2000 NMT 术 术 IS-136 TD- SCDMA 其它 PDC 3G为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案

  39. 3G的核心-CDMA技术 WCDMA 核心网络：基于MAP和GPRS 无线传输技术： WCDMA－FDD/TDD 3G cdma2000 TD-SCDMA 体制 核心网络：基于ANSI 41和MIP 核心网络：基于MAP 无线传输技术：TD-SCDMA 无线传输技术：cdma2000 CDMA技术是3G的核心

  40. WCDMA发展历程

  41. WCDMA技术体制-网络特点

  42. WCDMA基本内容 基站同步方式：支持异步和同步的基站运行 信号带宽：5MHz；码片速率：3.84Mcps 发射分集方式：TSTD、STTD、FBTD 信道编码：卷积码和Turbo码 调制方式：上行：BPSK；下行：QPSK 功率控制：上下行闭环功率控制，外环功率控制 解调方式：导频辅助的相干解调 语音编码：AMR

  43. WCDMA技术优势 • 更大的系统容量 • 更优的话音质量 • 更高的频谱效率 • 更快的数据速率 • 更强的抗衰落能力 • 更好的抗多径性 • 适应高达500km/h的移动速度

  44. CDMA原理 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态

  45. MSC/VLR GMSC RNC Iub PSTN Iu -CS NodeB HLR/ AuC SS7 Iur SCP SGSN GGSN Iub Iu -PS GPRS IP骨干网 NodeB RNC CGF BG Inter-PLMN 网络 WCDMA R99网络结构

  46. Payload CN AAL2/5 Iu PHY Iur RNC RNC Iub NodeB NodeB Payload NodeB Payload NodeB AAL2/5 AAL2/5 PHY PHY WCDMA R99接入网络结构

  47. 系列化基站 大容量基站 微蜂窝基站 室内型基站 室外型基站 系列化的基站产品适应用户不同需求

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