1、WCDMA系統(tǒng)關鍵技術,中興通訊學院,課程內容,功率控制技術 切換技術 碼資源管理 Rake接收技術 接納和負載控制,功率攀升,碼信道之間的非正交產生多址干擾，存在功率攀升現(xiàn)象。 WCDMA網(wǎng)絡 會議室 碼信道傳輸用方言交談 信道功率說話聲音 保證信道質量聽清對話 信道功率增加談話聲音提高 功率攀升大家都提高聲音 超過線性范圍崩潰喊破喉嚨，仍然聽不清 小區(qū)外的干擾房間外的干擾,信號被離基站近的UE的信號“淹沒”，無法通信,一個UE就能阻塞整個小區(qū),遠近效應,每個用戶對于其他用戶都相當于干擾，遠近效應嚴重影響系統(tǒng)容量,采用功控技術減少了用戶間的相互干擾，提高了系統(tǒng)整體容量,功率控制,三種功率控制

2、,開環(huán) 從信道中測量干擾條件，并調整發(fā)射功率,閉環(huán)內環(huán) 測量信噪比和目標信躁比比較，發(fā)送指令調整發(fā)射功率 WCDMA閉環(huán)功率控制頻率為1500Hz 若測定SIR目標SIR， 降低移動臺發(fā)射功率 若測定SIR目標SIR， 增加移動臺發(fā)射功率,閉環(huán)外環(huán) 測量誤幀率（誤塊率），調整目標信噪比,克服遠近效應和補償衰落 減小多址干擾，保證網(wǎng)絡容量 延長電池使用時間,下行功率控制,小區(qū)發(fā)射功率,上報功率控制比特,手機發(fā)射信號,功率控制命令,上行功率控制,功率控制,UE,Node B,開環(huán)功率控制的目的：提供初始發(fā)射功率的粗略估計,開環(huán)功率控制,UE,外環(huán),內環(huán),1500Hz,測量接收信號 SIR并比較,1

3、0-100Hz,設置SIRtar,測量接收數(shù)據(jù) BLER并比較,TPC,設置BLERtar,Node B,閉環(huán)功率控制,閉環(huán)功率控制,內環(huán)功率控制: 快速閉環(huán)功率控制，速度是1500次/秒 在基站與移動臺之間的物理層進行 一個時隙（0.67ms）給出一次功率控制命令 外環(huán)功率控制 業(yè)務質量是主要由誤塊率確定的，是直接的關系，與信噪比是間接的關系。 信噪比與誤碼率（誤塊率）的關系隨環(huán)境的變化而變化，是非線性的,外環(huán)功率控制是慢變化的粗調節(jié)（RNC到Node B） 內環(huán)功率控制是快變化的細調節(jié)（Node B到UE）,功率控制效果,下行鏈路功率控制目的 節(jié)約基站的功率資源，減少對其他基站的干擾 上行

4、鏈路功率控制目的 克服遠近效應 目標是在信號接收端，所有的用戶有相同的信號干擾比 SIR (Signal to Interference Ratio).,功率控制決定了WCDMA系統(tǒng)的容量,課程內容,功率控制技術 切換技術 碼資源管理 Rake接收技術 接納和負載控制,切換的概念,當移動臺慢慢走出原先的服務小區(qū)，將要進入另一個服務小區(qū)時，原基站與移動臺之間的鏈路將由新基站與移動臺之間的鏈路來取代，這就是切換的含義。 目的：為了保持終端在移動過程中跨越不同無線覆蓋區(qū)域時，業(yè)務的連續(xù)性。,切換技術,軟切換： 軟切換則在載波頻率相同的基站覆蓋小區(qū)之間的信道切換 當UE開始與一個新的小區(qū)建立聯(lián)系時并不

5、中斷與原小區(qū)的聯(lián)系。在軟切換狀態(tài)下，UE與多于一個小區(qū)建立無線鏈路。 切換過程中，移動用戶可能同時與兩個基站進行通信，從一個基站到另一個基站的切換過程中，沒有通信中斷的現(xiàn)象，真正實現(xiàn)了無縫切換。 CDMA系統(tǒng)獨有的切換功能，可有效地提高切換的可靠性。 硬切換： 硬切換是當呼叫從一個小區(qū)交換到另一個小區(qū)或者從一個載波交換到另一個載波時發(fā)生，它是一個時刻只有一個業(yè)務信道可用時發(fā)生的切換。 硬切換采取的是連接之前先斷開的方式，在與新的業(yè)務信道建立連接之前先斷開與舊的業(yè)務信道的連接。 切換過程中，移動用戶僅與新舊基站其中一個連通，從一個基站切換到另一個基站過程中，通信鏈路有短暫的中斷時間（可能掉話）

6、。,切換技術,硬切換,軟切換,切換基本分類,軟切換 同一Node B下的小區(qū)軟切換（更軟切換） 不同Node B間的小區(qū)軟切換 不同RNC間的小區(qū)軟切換（涉及Iur口） 硬切換 不同載頻間的硬切換 同一載頻下的硬切換（強制性硬切換） 系統(tǒng)間硬切換（如與GSM之間） 不同模式間硬切換（如FDD與TDD之間）,切換控制中小區(qū)的關系,激活集（active set）：指與某個移動臺建立連接的小區(qū)的集合。用戶信息從這些小區(qū)發(fā)送。 監(jiān)測集（monitor set ） ：不在激活集中，但是根據(jù)UTRAN分配的相鄰節(jié)點列表而被監(jiān)測的小區(qū)，屬于監(jiān)測集。 檢測集（detected set）：UE能夠檢測到的，既不

7、在激活集中，也不在監(jiān)測集中的小區(qū)。,切換控制的一般流程（順序）,1. 測量(UE)； 2. 測量結果的報告(UE到Node B、RNC)； 3. 根據(jù)切換算法進行判決(RNC)； 4. 切換的執(zhí)行(RNC到Node B、UE)。,切換控制流程（一）,1. 測量 由RNC決定UE測量并上報哪些物理量。切換需要UE測量的參數(shù)主要是P-CPICH的Ec/N0或RSCP（Received Signal Code Power）。 一般我們用Ec/N0 ，因為Ec/N0同時體現(xiàn)了所接收信號的強度和干擾水平。 Ec/N0和RSCP之間的關系如下： Ec/N0 RSCP/RSSI 其中，RSSI（Receiv

8、ed Signal Strength Indicator）是在相關信道帶寬內的寬帶功率。,2. 測量結果的上報 周期上報的切換算法：使用測量結果 事件觸發(fā)的切換算法：使用事件判決的結果,軟切換,頻間硬切換,周期上報,事件觸發(fā),測量的結果在UE內過濾 事件判決在RNC內進行 切換判決在RNC內進行,測量的結果在UE內過濾 事件判決在UE內進行 切換判決在RNC內進行,切換控制流程（二）,3. 切換算法 無論是硬切換、軟切換、周期上報還是事件觸發(fā)，所有的切換算法都是建立在根據(jù)測量結果所進行的事件判決基礎之上的。 3GPP規(guī)范中所定義的事件： 頻內軟切換相關事件：1A1F 頻間硬切換相關事件：2A2

9、F 系統(tǒng)間切換相關事件：3A3D,切換控制流程（三）,切換事件,Event1 1A：一個主導頻信道進入報告范圍。 1B：一個主導頻信道離開報告范圍。 1C：一個不在Active Set里的主導頻信道的導頻信號強度超過一個在Active Set里主導頻信道的導頻信號強度。 1D：最好小區(qū)發(fā)生變化。 1E：一個主導頻信道的導頻信號強度超過一個絕對門限值。 1F：一個主導頻信道的導頻信號強度低于一個絕對門限值。 Event2 2A：最好的頻率發(fā)生變化，指異頻小區(qū)的信號質量高于激活集內最好小區(qū)的質量。 2B：當前載頻的信號質量低于一個值，而異頻信號的質量高于一個值。 2C：異頻信號的質量高于一個值。

10、2D：當前載頻的質量低于一個值。 2E：異頻信號的質量低于一個值。 2F：當前載頻的質量高于一個值。,切換控制流程（四）,4.切換執(zhí)行 通過切換算法，在測量結果基礎上做出切換判決后，就轉入切換執(zhí)行階段。 與軟切換相關的三個切換操作是： 1）無線鏈路增加； 2）無線鏈路刪除； 3）無線鏈路替換（即同時進行無線鏈路的增加和刪除）。,軟切換算法流程,算法需要下列參數(shù)： AS_Th:：宏分集門檻（報告范圍） AS_Th_Hyst:：上面門檻的滯后參數(shù) AS_Rep_Hyst：替代滯后參數(shù) T:：觸發(fā)定時 AS_Max_Size:：激活集中的最大小區(qū)數(shù)目,軟切換算法的例子,課程內容,功率控制技術 切換技

11、術 碼資源管理 Rake接收技術 接納和負載控制,碼資源管理,碼資源規(guī)劃的目的: 在WCDMA系統(tǒng)中，用到兩種碼，OVSF碼和擾碼。 由于正交可變擴頻因子碼OVSF是寶貴的稀有資源，在下行一個小區(qū)對應一張碼表，為了使得系統(tǒng)既能接入盡量多的用戶，提高系統(tǒng)的容量，就必須考慮碼資源的合理使用問題，所以對于下行信道化碼資源的規(guī)化和管理就非常重要。 下行方向，由主擾碼來區(qū)分小區(qū)，至于各小區(qū)的擾碼應該怎么分，應考慮擾碼之間的互相關性，最好能保證每個小區(qū)與相鄰小區(qū)的互相關性最小。 碼資源規(guī)劃模塊在系統(tǒng)中的位置: 位于CRNC中。,Orthogonal Codes正交碼的作用,OC1, OC2,OC3, OC

12、4,OC5, OC6, OC7,OC1 , OC2, OC3,OC1, OC2,OC1, OC2, OC3, OC4,上行:正交碼用于區(qū)分從一個用戶終端發(fā)出的不同信道,下行: 正交碼用于區(qū)分從一個基站發(fā)出的不同信道,碼分配原則,OVSF碼是CDMA系統(tǒng)中比較寶貴的資源。下行只有一個碼樹給很多用戶使用（所有用戶用一個擾碼）。碼分配的目標是以盡可能低的復雜度支持盡可能多的用戶。碼分配準則考慮兩個因素： 1）利用率 就是盡量減少因碼分配而阻塞掉的低值碼的數(shù)量，使其達到碼資源最少化。比如，一個的單碼C4,1承載能力與（C8,1，C8,3）的雙碼承載能力是相等的。用一個單碼C4,1更好。多碼傳輸增加復雜

13、度，盡量避免多碼傳輸。 2）復雜度 緊挨原則：在碼的分配與管理時，盡量緊挨，以免利用率不高。,信道化碼的特點,1.分配碼的前提： 要保證其到樹根路徑上和其子樹上沒有其它碼被分配； 2.分配碼的結果： 會阻塞掉其子樹上的所有低速擴頻碼和其到根路徑上的高速擴頻碼；,三個結果中任取一個,碼分配示例,PN碼的作用,上行: PN 碼用作區(qū)分不同的用戶終端下行: PN 碼用作區(qū)分不同的基站/小區(qū),下行PN 碼的規(guī)劃,課程內容,功率控制技術 切換技術 碼資源管理 Rake接收技術 接納和負載控制,RAKE接收機,由于在多徑信號中含有可以利用的信息，所以，CDMA接收機可以通過合并多徑信號來改善接收信號的信噪

14、比。 RAKE接收機就是通過多個相關檢測器接收多徑信號中各路信號，并把它們合并在一起。,RAKE接收,多徑示意圖,d1,d2,t,t,t,d3,發(fā)射,接收,Raker合并,噪聲,在接收端，將M條相互獨立的支路進行合并后，可以得到分集增益。合并方式有三種：選擇合并、最大比合并、等增益合并。 WCDMA系統(tǒng)采用最大比合并方式，獲得最佳分集增益。,RAKE接收機工作原理,RAKE 接收技術有效地克服多徑干擾，提高接收性能,RAKE接收,接收機,單徑接收電路,單徑接收電路,單徑接收電路,搜索器,計算信號強度與時延,合 并,合并后的信號,t,t,s(t),s(t),RAKE接收,A,?,接收,A,A,發(fā)

15、射,coding,A,直射信號,反射信號,如果時間差 1 碼片長度,A,A,A,A,A,decoding,直射信號,反射信號,發(fā)射,接收r,如果時間差 1 碼片長度,coding,decoding,課程內容,功率控制技術 切換技術 碼資源管理 Rake接收技術 接納和負載控制,接納控制,在用戶發(fā)起呼叫時，RRM根據(jù)系統(tǒng)資源的可用情況決定接納還是拒絕用戶。 當系統(tǒng)剩余的資源足夠用戶使用時，接納呼叫的用戶，并分配相應的資源（如擾碼、信道碼等）給呼叫用戶。,接納控制過程,當用戶發(fā)起接入呼叫申請資源時，RNC進行呼叫接納控制,負載控制,系統(tǒng)不斷在實時測量系統(tǒng)小區(qū)的負荷，當負荷平均值在一個設定的時間內超

16、越某一個門限值時就有必要進行負荷控制。,負荷控制的核心思想是保證系統(tǒng)在穩(wěn)定運行的前提下，最大限度地接入盡可能多的業(yè)務，以達到高效運行的目的。,負荷控制,負荷控制就是在系統(tǒng)負荷過高時通過各種方法降低系統(tǒng)的負荷，使系統(tǒng)負荷限制在一定的范圍內，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。,移動終端速度和位置的變化造成無線傳輸環(huán)境的惡化,發(fā)射功率的上升，使系統(tǒng)負荷增大,負荷控制的目的,開始,判斷負荷情況,（1）允許切入、接入,（2）允許增加功率,（3）提高速率,（4）其它,負荷偏低,負荷,偏高,負荷,正常,（1）允許切入、接入,（2）允許增加功率,（1）停止切入、接入 （2）停止增加功率 （3）速率降低 （4）切換（切出）

17、（5）執(zhí)行掉話,負載控制流程,上行鏈路的負荷控制,觸發(fā)條件： 實時測量的上行鏈路總的接收功率（RTWP）超過了門限值； 由于高優(yōu)先級業(yè)務在接納控制模塊所觸發(fā) 降低負荷的措施： 上行鏈路快速負荷控制：減小上行鏈路快速功率控制的Eb/N0的目標值； 減小非實時分組業(yè)務數(shù)據(jù)的吞吐量； 切換到另一個載頻； 切換到GSM系統(tǒng)； 減小實時業(yè)務的比特率：例如ARM語音編碼； 在受控條件下掉話。 增加負荷的措施： 主動增加PS域業(yè)務的負荷和提高AMR語音編碼的速率。,下行鏈路的負荷控制,觸發(fā)條件： 實時測量的下行鏈路的總發(fā)射功率超過目標門限值； 由于高優(yōu)先級業(yè)務在接納控制模塊所觸發(fā) 降低負荷的措施： 下行鏈路快速負荷控制：減小下行鏈路快速功率控制的Eb/N0的目標值； 減小非實時分組業(yè)務數(shù)據(jù)的吞吐量； 切換到另一個載頻； 切換到GSM系統(tǒng)； 減小實時業(yè)務的比特率：例如.ARM語音編碼； 在受控條件下掉話。 增加負荷的措施： 主動增加PS域業(yè)務的負荷和提高AMR語音編碼的速率。,小區(qū)呼吸是負載控制的一個手段,小區(qū)呼吸的主要目的是將某些“熱點小區(qū)”的負載分擔到周圍負載較輕的小區(qū)中，提高系統(tǒng)容量的利用率,小區(qū)呼吸,上行容量干擾受限,下行容量功率受限,WCDMA的容量,WCDMA容量特點,WCDMA系統(tǒng)容