1、WCDMA系統(tǒng)原理,WCDMA技術(shù)原理系列膠片,WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理 無(wú)線通訊基本原理 WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù) WCDMA關(guān)鍵技術(shù) WCDMA 物理信道 HSDPA介紹 HSUPA介紹,3,無(wú)線傳播特性 多址方式 擴(kuò)頻技術(shù) 信道編碼 交織技術(shù) 分集技術(shù),無(wú)線通訊基本原理,4,無(wú)線傳播特性,電磁傳播：直射、反射、散射和繞射 無(wú)線環(huán)境中的信號(hào)衰減分成三部分 路徑損耗：電磁波在宏觀大范圍（即公里級(jí)）空間傳播所產(chǎn)生的損耗，它反映了傳播在空間距離的接收信號(hào)電平的變化趨勢(shì)。 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(chǎn)生的陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗 快衰落：電磁波信號(hào)在數(shù)個(gè)或者數(shù)十個(gè)波長(zhǎng)范圍發(fā)生快速衰

2、落 快衰落包絡(luò)分布的描述方法 瑞利分布：非視距傳播 萊斯分布：視距傳播,5,無(wú)線傳播特性,發(fā)送信號(hào),接收信號(hào),干擾,0dB,發(fā)送信號(hào),-25dB,接收信號(hào),衰落, + ,發(fā)送信號(hào),接收信號(hào),時(shí)延,0 2 3, + ,發(fā)送信號(hào),接收信號(hào),抖動(dòng),此外還有因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)移動(dòng)而引起的頻率擴(kuò)散，即多普勒效應(yīng),2+2 3+,6,多徑效應(yīng),接收信號(hào),時(shí)間,強(qiáng) 度,0,發(fā)射信號(hào),7,無(wú)線傳播特性 多址方式 擴(kuò)頻技術(shù) 信道編碼 交織技術(shù) 分集技術(shù),無(wú)線通訊基本原理,8,多址接入技術(shù),頻分多址技術(shù) 業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同的用戶。如TACS、AMPS,時(shí)分多址技術(shù) 業(yè)務(wù)信道在不同的時(shí)間分配給不同的用戶。如GSM、

3、DAMPS,碼分多址技術(shù) 所有用戶在同一時(shí)間、同一頻段上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道。如CDMA,9,無(wú)線傳播特性 多址方式 擴(kuò)頻技術(shù) 信道編碼 交織技術(shù) 分集技術(shù),無(wú)線通訊基本原理,10,擴(kuò)頻通信原理,擴(kuò)頻通信就是將信號(hào)的頻譜展寬后進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù) 其理論解釋為Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N),11,擴(kuò)頻通信原理示意圖,f,S（f）,f0,擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜,信號(hào),S（f）,f,f0,擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜,信號(hào),S（f）,f,f0,解擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜,信號(hào),干擾噪聲,f,S（f）,f0,解擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜,信號(hào),干擾噪聲,信號(hào),脈沖干擾,白噪聲,12,擴(kuò)頻通信的特點(diǎn),抗多徑干擾能力強(qiáng)

4、 抗突發(fā)脈沖干擾 保密性高 低發(fā)射功率 易于實(shí)現(xiàn)大容量多址通信 占用頻帶寬 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜,13,無(wú)線傳播特性 多址方式 擴(kuò)頻技術(shù) 信道編碼 交織技術(shù) 分集技術(shù),無(wú)線通訊基本原理,14,信道編碼的目的,編碼目的： 在原數(shù)據(jù)流中加入冗余信息，使接收機(jī)能夠檢測(cè)和糾正由于傳輸媒介帶來(lái)的信號(hào)誤差，同時(shí)提高數(shù)據(jù)傳輸速率。,無(wú)糾錯(cuò)編碼： BER10-1 10-2,不能滿足通信需要,卷積編碼： BER10-3,滿足語(yǔ)音通信需要,Turbo 碼： BER10-6,滿足數(shù)據(jù)通信需要,15,信道編碼的原理,信道編碼 信道編碼技術(shù)是通過(guò)給原數(shù)據(jù)添加冗余信息，從而獲得糾錯(cuò)能力 目前使用較多的是卷積編碼和Turbo編碼（1/

5、2，1/3） 使用編碼增加了無(wú)效負(fù)荷和傳輸時(shí)間 適合糾正非連續(xù)的少量錯(cuò)誤,床前明月光 春眠不覺曉 白發(fā)三千丈 紅豆生南國(guó),床床前前明明月月光光 春春眠眠不不覺覺曉曉 白白發(fā)發(fā)三三千千丈丈 紅紅豆豆生生南南國(guó)國(guó),床？前前明明月月光光 春春眠眠？不覺覺曉曉 白白發(fā)發(fā)三三？千丈？ 紅紅豆豆生生南？國(guó)國(guó),16,無(wú)線傳播特性 多址方式 擴(kuò)頻技術(shù) 信道編碼 交織技術(shù) 分集技術(shù),無(wú)線通訊基本原理,17,交織技術(shù)原理,優(yōu)點(diǎn) 交織技術(shù)是改變數(shù)據(jù)流的傳輸順序，將突發(fā)的錯(cuò)誤隨機(jī)化。 提高糾錯(cuò)編碼的有效性。 缺點(diǎn)： 由于改變了數(shù)據(jù)流的傳輸順序，必須要等整個(gè)數(shù)據(jù)塊接收后才能糾錯(cuò)，加大了處理延時(shí)，因此交織深度應(yīng)根據(jù)不同的

6、業(yè)務(wù)要求選擇。 在特殊情況下，若干個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)有可能交織為突發(fā)差錯(cuò)。,x1 x6 x11 x16 x21 x2 x7 x22 x3 x8 x23 x4 x9 x24 x5 x10 x25,輸入數(shù)據(jù) A = (x1 x2 x3 x4 x5 x25),輸出數(shù)據(jù) A= (x1 x6 x11 x16 x25),舉例：,18,信道編碼和交織技術(shù)的結(jié)合使用,19,無(wú)線傳播特性 多址方式 擴(kuò)頻技術(shù) 信道編碼 交織技術(shù) 分集技術(shù),無(wú)線通訊基本原理,20,分集技術(shù)的概念,兩重含義：分散傳輸；集中處理 是通過(guò)利用和查找自然界無(wú)線傳播環(huán)境中的獨(dú)立（或至少高度不相關(guān)）多徑信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 可簡(jiǎn)單解釋為：如果一條路徑中的

7、信號(hào)經(jīng)歷了深度衰落，但另一條相對(duì)獨(dú)立的路徑中可能仍包含著較強(qiáng)的信號(hào) 優(yōu)點(diǎn)： 易獲得相對(duì)穩(wěn)定的信號(hào) 可獲得分集處理增益 提高信噪比,21,分集技術(shù)的分類,空間分集 又稱天線分集，如果天線間的距離大于半個(gè)波長(zhǎng)，則從不同的天線上收到的信號(hào)包絡(luò)基本上是不相關(guān)的 時(shí)間分集 以超過(guò)信道相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)送信號(hào)，以便讓再次接收到的信號(hào)具有獨(dú)立的衰落環(huán)境，從而產(chǎn)生分集效果 頻率分集 在多個(gè)頻率上傳送信號(hào)，其理論基礎(chǔ)是在信道相干帶寬之外的頻率上不會(huì)出現(xiàn)同樣的衰落 極化分集 信號(hào)在空中傳播進(jìn)行了多次反射，由于不同極化方向的反射系數(shù)不同，使得信號(hào)在不同的極化方向上是不相關(guān)的,WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理 無(wú)線通訊基

8、本原理 WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù) WCDMA關(guān)鍵技術(shù) WCDMA物理信道 HSDPA介紹 HSUPA介紹,23,WCDMA的擴(kuò)頻技術(shù) WCDMA的信道編碼 WCDMA的交織技術(shù) WCDMA的分集技術(shù),WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù),24,WCDMA系統(tǒng)的擴(kuò)頻,數(shù)據(jù) 比特,擴(kuò)頻后 碼片,符號(hào)速率 SF = 3.84Mcps WCDMA中，上行信道碼的SF為：2256 下行信道碼的SF為：4512 OVSF:正交可變擴(kuò)頻因子,25,WCDMA的擴(kuò)頻加擾和調(diào)制,下行物理信道擴(kuò)頻調(diào)制過(guò)程,實(shí)部 與 虛部 分離,脈沖 成型,脈沖 成型,串 并 轉(zhuǎn) 換,串 并 轉(zhuǎn) 換,下行物理 信道1,Cch,SF,m,j,I+j

9、Q,Sdl,n,G1,Cch,SF,m,j,I+jQ,Sdl,n,G2,下行物理 信道2,Gp,Gp,P-SCH,S-SCH,cos(wt),-sin(wt),T,T,Re(T),Im(T),26,WCDMA的擴(kuò)頻加擾和調(diào)制,上行物理信道擴(kuò)頻調(diào)制過(guò)程,實(shí)部 與 虛部 分離,脈沖 成型,脈沖 成型,cos(wt),-sin(wt),Sdpch,n,S,Re(S),Im(S),Cd,1,d,I,cc,Q,j,I+jQ,DPDCH1,Cd,3,d,DPDCH3,Cd,5,d,DPDCH5,Cd,2,d,DPDCH2,Cd,4,d,DPDCH4,Cd,6,d,DPDCH6,cc,Cc,c,DPCCH,

10、Q,27,WCDMA系統(tǒng)的解擴(kuò),解擴(kuò)的方法,28,WCDMA擴(kuò)頻與解擴(kuò)示意圖,Symbol,Spreading,Despreading,1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1,Data = 010010,Spreading code,Spread signal = Data code,Spreading code = 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 ( SF = 8 ),Data =Spread signal code,Chip,29,擴(kuò)頻增益,擴(kuò)頻定義與處理增益 處理增益PG=Wc/R Wc是碼片速率 R是信息速率 用dB表示為PG=10lg(Wc/R) 接收端進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)

11、即可恢復(fù)原始信號(hào) 擴(kuò)展倍數(shù)越多，處理增益越高，抗干擾能力越強(qiáng),30,WCDMA的擴(kuò)頻技術(shù) WCDMA的信道編碼 WCDMA的交織技術(shù) WCDMA的分集技術(shù),WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù),31,卷積碼,在WCDMA系統(tǒng)中主要用于話音信道和控制信道 編碼速率為1/2和1/3,Output 0,G,0,= 557 (octal),Input,D,D,D,D,D,D,D,D,Output 1,G,1,= 663 (octal),Output 2,G,2,= 711 (octal),Rate 1/3 convolutional coder,32,卷積碼的特點(diǎn),譯碼簡(jiǎn)單 時(shí)延小 一般采用維特比算法 信道誤碼率在

12、 10-3數(shù)量級(jí) 適合實(shí)時(shí)業(yè)務(wù) 如話音和視頻業(yè)務(wù)的傳送,33,Turbo碼,在WCDMA系統(tǒng)中主要用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道 編碼速率為1/3 可以實(shí)現(xiàn)大分組，時(shí)延長(zhǎng)的業(yè)務(wù)傳送 Turbo編碼結(jié)構(gòu)基于兩個(gè)或多個(gè)弱差錯(cuò)控制碼組合，信息比特在兩個(gè)編碼交織器之間交織，產(chǎn)生兩個(gè)相同信息流，然后這些信息流復(fù)用并有可能打孔 解碼時(shí)需要進(jìn)行循環(huán)疊代計(jì)算,34,Turbo碼的特點(diǎn),譯碼復(fù)雜 常采用LOG-MAP算法 信道誤碼率可以達(dá)到10-6數(shù)量級(jí) 非常適合對(duì)誤碼率敏感而對(duì)時(shí)延不敏感的非實(shí)時(shí)分組業(yè)務(wù)WWW，F(xiàn)TP，E-mail等多媒體業(yè)務(wù)傳送,35,WCDMA的擴(kuò)頻技術(shù) WCDMA的信道編碼 WCDMA的交織技術(shù) WC

13、DMA的分集技術(shù),WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù),36,WCDMA的交織技術(shù),幀內(nèi)交織 一個(gè)幀內(nèi)部的數(shù)據(jù)比特位置的變換操作 幀間交織 不同幀之間數(shù)據(jù)的位置變換 Turbo編碼的內(nèi)部交織 Turbo編碼的內(nèi)部交織比較復(fù)雜，它不屬于上面兩種簡(jiǎn)單的交織模式，它的算法可以看作是幀內(nèi)交織和幀間交織的復(fù)雜嵌套。,37,WCDMA的擴(kuò)頻技術(shù) WCDMA的信道編碼 WCDMA的交織技術(shù) WCDMA的分集技術(shù),WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù),38,WCDMA使用的分集技術(shù),開環(huán)發(fā)射分集 使用空時(shí)編碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并從兩根天線上發(fā)射，綜合利用了時(shí)間分集和空間分集技術(shù) 閉環(huán)發(fā)射分集 由接收端反饋參數(shù)控制兩根發(fā)射天線的加權(quán)，是帶反

14、饋技術(shù)的空間分集 交織技術(shù) 是一種隱含的時(shí)間分集技術(shù)，與WCDMA系統(tǒng)選用的編碼方案配合使用 RAKE接收技術(shù) 也是一種隱含的時(shí)間分集技術(shù)。認(rèn)為：一個(gè)碼片時(shí)間 信道的相關(guān)時(shí)間，RAKE接收利用的多徑信號(hào)被認(rèn)為是發(fā)射機(jī)多次發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào),WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理 WCDMA關(guān)鍵技術(shù) 功率控制 切換 RAKE接收 WCDMA 物理信道 HSDPA介紹 HSUPA介紹,40,功率控制,CDMA通信技術(shù)并不是一種嶄新的技術(shù) 功率控制是CDMA通信技術(shù)的關(guān)鍵 實(shí)現(xiàn)CDMA通信的規(guī)模商用，必須解決好功率控制,CDMA系統(tǒng)是一個(gè)同頻自干擾系統(tǒng)，任何多余不必要的功率不允許發(fā)射，這是一個(gè)一定要遵守的總準(zhǔn)則！,41

15、,遠(yuǎn)近效應(yīng),每個(gè)用戶對(duì)于其他用戶都相當(dāng)于干擾，遠(yuǎn)近效應(yīng)嚴(yán)重影響系統(tǒng)容量,采用功控技術(shù)減少了用戶間的相互干擾，提高了系統(tǒng)整體容量,42,多址干擾,WCDMA是一個(gè)自干擾系統(tǒng) 來(lái)源: 共享頻譜；沒有理想自相關(guān)和互相關(guān)特性的擴(kuò)頻碼 現(xiàn)象: 功率攀升,頻率,時(shí)間,碼字,碼分多址自干擾示意圖,相關(guān)輸出,時(shí)間,同步,43,功率控制的目的,下行功率控制,小區(qū)發(fā)射功率,上報(bào)功率控制比特,手機(jī)發(fā)射信號(hào),功率控制命令,上行功率控制,克服遠(yuǎn)近效應(yīng)和補(bǔ)償衰落 減小多址干擾，保證網(wǎng)絡(luò)容量 延長(zhǎng)電池使用時(shí)間,44,功率控制的種類,開環(huán) 從信道中測(cè)量干擾條件，并調(diào)整發(fā)射功率,閉環(huán)內(nèi)環(huán) 測(cè)量信噪比和目標(biāo)信噪比比較，并向移動(dòng)臺(tái)

16、發(fā)送指令調(diào)整它的發(fā)射功率 CDMA閉環(huán)功率控制頻率為1500Hz 若測(cè)定SIR目標(biāo)SIR， 降低移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率 若測(cè)定SIR目標(biāo)SIR， 增加移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率,閉環(huán)外環(huán) 測(cè)量誤幀率（誤塊率），調(diào)整目標(biāo)信噪比,45,開環(huán)功率控制,開環(huán)功率控制的目的和基本原理 開環(huán)功率控制的目的在于對(duì)新請(qǐng)求業(yè)務(wù)的初始發(fā)射功率作出估計(jì)。 下行鏈路的開環(huán)功控的原理在于利用UE所測(cè)得的P-CPICH的信號(hào)質(zhì)量來(lái)對(duì)下行鏈路信道的初始發(fā)射功率作出估計(jì)，同時(shí)需要考慮業(yè)務(wù)的QoS、數(shù)據(jù)速率、品質(zhì)因素Eb/N0、下行鏈路的實(shí)時(shí)總發(fā)射功率、其他小區(qū)對(duì)本小區(qū)的干擾等因素。,46,閉環(huán)-內(nèi)環(huán)功率控制,功率控制的目的：使基站處接收到的每個(gè)

17、UE信號(hào)的bit能量相等,NodeB,UE,下發(fā)TPC,測(cè)量接收信號(hào) SIR并比較,內(nèi)環(huán),設(shè)置SIRtar,1500Hz,每一個(gè)UE都有一個(gè)自己的控制環(huán)路,47,閉環(huán)-內(nèi)環(huán)功率控制,閉環(huán)功率控制基本原理 接收方根據(jù)接收到信號(hào)的信干比與控制信道的信干比目標(biāo)值比較，然后向發(fā)送方返回一個(gè)TPC命令，發(fā)送方根據(jù)接收到的TPC命令，通過(guò)高層給定的閉環(huán)功率控制算法得出是增加發(fā)射功率還是減小發(fā)射功率，調(diào)整的幅度TPC_cmdTPC_STEP_SIZE 進(jìn)行閉環(huán)功率控制的物理信道： DPCH, PDSCH, PCPCH 不進(jìn)行閉環(huán)功率控制的物理信道： P-CPICH(S-CPICH), P-CCPCH(S-C

18、CPCH), PRACH等,48,閉環(huán)-外環(huán)功率控制,NodeB,UE,下發(fā)TPC,測(cè)量接收信號(hào) SIR并比較,內(nèi)環(huán),設(shè)置SIRtar,可以得到BLER穩(wěn)定的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),測(cè)量傳輸信道上的BLER,外環(huán),RNC,測(cè)量接收數(shù)據(jù) BLER并比較,設(shè)置BLERtar,10-100Hz,49,閉環(huán)-外環(huán)功率控制,外環(huán)功率控制基本原理 其主要思想是閉環(huán)功率控制測(cè)量單鏈路的SIR，與外環(huán)功率控制算法根據(jù)QoS要求設(shè)定的SIRTarget比較，控制單鏈路的SIR逼近SIRTarget ，同時(shí)根據(jù)測(cè)量上報(bào)得到的質(zhì)量信息（如CRCI）慢速調(diào)整SIRTarget，以使業(yè)務(wù)質(zhì)量不因無(wú)線環(huán)境的變化而受影響，保持相對(duì)恒定的

19、通信質(zhì)量 外環(huán)功率控制的入口參數(shù)有目標(biāo)BLER、CRC檢驗(yàn)結(jié)果以及SIRerror，出口參數(shù)為SIRTarget 一般的外環(huán)功率控制算法：周期報(bào)告FER算法、事件報(bào)告FER算法 上行鏈路的外環(huán)功率算法在RNC側(cè)進(jìn)行，下行鏈路的外環(huán)功率控制算法在UE側(cè)進(jìn)行,WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理 WCDMA關(guān)鍵技術(shù) 功率控制 切換 RAKE接收 WCDMA 物理信道 HSDPA介紹 HSUPA介紹,51,切換控制的目的,當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在通話過(guò)程中從一個(gè)基站覆蓋區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站覆蓋區(qū)，或者由于外界干擾而造成通話質(zhì)量下降時(shí)，必須改變?cè)械脑捯粜诺蓝D(zhuǎn)接到一條新的空閑話音信道上去，以繼續(xù)保持通話的過(guò)程。它是移動(dòng)通信系統(tǒng)組

20、網(wǎng)中一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。,52,切換的基本分類,軟切換 同一NodeB下的小區(qū)軟切換（更軟切換） 不同NodeB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(qiáng)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）,53,切換示意圖,硬切換,軟切換,54,軟切換/更軟切換,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,55,WCDMA切換基本過(guò)程,測(cè)量控制 UTRAN通過(guò)Measurement Control命令要求UE進(jìn)行測(cè)量。 判決算法 由各廠家自行確定。也是對(duì)系統(tǒng)的性能影

21、響較大的部分。 執(zhí)行切換 執(zhí)行不同的切換，采用不同的切換命令。,56,與切換相關(guān)的概念,激活集（active set）：指與某個(gè)移動(dòng)臺(tái)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(cè)集（monitor set ） ：不在激活集中，但是根據(jù)UTRAN分配的相鄰節(jié)點(diǎn)列表而被監(jiān)測(cè)的小區(qū)，屬于監(jiān)測(cè)集。 檢測(cè)集（detected set）：既不在激活集中，也不在監(jiān)測(cè)集中的小區(qū)。,57,軟切換舉例,Pilot Ec/Io of cell 1,time,Pilot Ec/Io,Connect to cell1 Event 1A Event 1C Event 1B （add cell2）（replace

22、cell1 with cell 3）（remove cell3）,Pilot Ec/Io of cell 2,Pilot Ec/Io of cell 3,t,t,t,WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理 WCDMA關(guān)鍵技術(shù) 功率控制 切換 RAKE接收 WCDMA 物理信道 HSDPA介紹 HSUPA介紹,59,RAKE接收的概念,由于在多徑信號(hào)中含有可以利用的信息，所以，CDMA接收機(jī)可以通過(guò)合并多徑信號(hào)來(lái)改善接收信號(hào)的信噪比 RAKE接收機(jī)就是通過(guò)多個(gè)相關(guān)檢測(cè)器接收多徑信號(hào)中各路信號(hào)，并把它們合并在一起,60,RAKE接收機(jī),WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理 無(wú)線通訊基本原理 WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù) WCDMA關(guān)

23、鍵技術(shù) WCDMA物理信道 HSDPA介紹 HSUPA介紹,62,位于RLC層與MAC層之間 按照傳輸信息的內(nèi)容劃分,Control Channel (CCH),Broadcast Control Channel (BCCH) Paging Control Channel (PCCH) Dedicated Control Channel (DCCH) Common Control Channel (CCCH),Traffic Channel (TCH),Dedicated Traffic Channel (DTCH) Common Traffic Channel (CTCH),邏輯信道,63,

24、傳輸信道,位于MAC層和物理層之間 傳輸信道的定義和分類是根據(jù)該信道使用 的組合傳輸格式或者組合傳輸格式集進(jìn)行的。 一個(gè)傳輸格式是由編碼方式、交織、比特率和映射的物理信道定義的；傳輸格式集是特定傳輸格式的集合,BCH，廣播信道 FACH，前向接入信道 PCH，尋呼信道 RACH，反向（隨機(jī)）接入信道 CPCH，公共分組信道 DSCH，下行共享信道,DCH，專用信道,公共傳輸信道,專用傳輸信道,64,傳輸信道的一些基本概念,傳輸塊Transport Block (TB)：從邏輯信道上來(lái)的需要傳送的一個(gè)比特序列， L1和MAC層之間交換的基本單元 傳輸塊大小Transport Block Size

25、：TB的大小 傳輸塊集Transport Block Set：在一個(gè)TTI中傳送的一組TB(從邏輯信道上復(fù)用) 傳輸塊集大小Transport Block Set Size：TBS中包含所有的比特長(zhǎng)度 傳輸時(shí)間間隔TTI (Transmission Time Interval )：定義為一個(gè)傳輸塊集合到達(dá)的時(shí)間間隔，等于在無(wú)線接口上物理層傳送一個(gè)傳輸塊集所需的時(shí)間。它總是最小交織周期（10ms，無(wú)線幀長(zhǎng)度）的倍數(shù)。在每一個(gè)TTI內(nèi)，MAC傳送一個(gè)傳輸塊集到物理層。,65,傳輸信道的一些基本概念（續(xù)）,傳輸格式Transport Format （TF）：定義為在一個(gè)TTI內(nèi)，一個(gè)傳輸信道上傳送傳

26、輸塊集的格式，這些格式是由L1提供給 MAC層(或MAC提供給L1)的。傳輸格式由兩部分組成：動(dòng)態(tài)部分和準(zhǔn)靜態(tài)部分。 傳輸格式集Transport Format Set （TFS）：一個(gè)傳輸信道可能的TF集合。,傳輸格式組合Transport Format Combination （TFC）： 每個(gè)TTI 不同傳輸信道選定的TF的集合。 傳輸格式組合集 Transport Format Combination Set （TFCS）： 定義所有TFC可能的組合情況，定義為碼組合傳送信道（CCTrCH）上傳輸格式組合的集合。,66,物理信道,物理信道可以由某一載波頻率、碼（信道碼和擾碼）、相位確定

27、。 在采用擾碼與擴(kuò)頻碼的信道里，擾碼或擴(kuò)頻碼任何一種不同，都可以確定為不同的信道。 多數(shù)信道是由無(wú)線幀和時(shí)隙組成，每一無(wú)線幀包括15個(gè)時(shí)隙。 物理信道分為上行物理信道和下行物理信道。,頻率、碼、相位,物理信道,67,專用物理信道(DPCH),下行物理信道,上行物理信道,公用物理信道,物理隨機(jī)接入信道(PRACH),物理公共分組信道(PCPCH),主公共控制物理信道(P-CCPCH),捕獲指示信道(AICH),尋呼指示信道(PICH),物理下行共享信道(PDSCH),專用物理信道(DPCH),公用物理信道,物理信道,輔助公共控制物理信道(S-CCPCH),CPCH狀態(tài)信道(CSICH),同步信道

28、(SCH),接入前綴捕獲指示信道(AP-AICH),碰撞檢測(cè)/信道指配指示信道(CD/CA-ICH),公用導(dǎo)頻信道(CPICH),物理信道分類,68,主要物理信道介紹,DPDCH(專用物理數(shù)據(jù)信道)和DPCCH(專用物理控制信道) DPDCH承載專用傳輸信道上的數(shù)據(jù) DPCCH承載針對(duì)DPDCH的L1產(chǎn)生的控制信息，包括已知的導(dǎo)頻信息、發(fā)射功率命令TPC、回饋信息FBI（上行）和可選的TFCI 下行方向上，DPDCH和DPCCH是時(shí)分復(fù)用的 上行方向上，DPDCH和DPCCH是I、Q復(fù)用的,69,主要物理信道介紹,PRACH（物理隨機(jī)接入信道） 承載RACH 用來(lái)傳輸信令：開機(jī)后的注冊(cè)、對(duì)呼叫

29、進(jìn)行初始化或者跨區(qū)移動(dòng)后進(jìn)行位置更新。 傳送低速率非連續(xù)分組數(shù)據(jù) PCPCH（物理公共分組信道） 承載CPCH 用于移動(dòng)臺(tái)傳送快速頻繁的數(shù)據(jù)和控制信息,70,主要物理信道介紹,CPICH（公共導(dǎo)頻信道） 不編碼信道 分為主公共導(dǎo)頻信道(P-CPICH)和輔公共導(dǎo)頻信道（S-CPICH) P-CPICH使用固定的擴(kuò)頻因子、具有固定的比特速率30kbit/s 每個(gè)小區(qū)有且只有個(gè)P-CPICH，它使用主擾碼 用來(lái)輔助UE對(duì)下行的專用或者公共信道進(jìn)行信道估計(jì) P-CPICH主要用于切換和小區(qū)選擇、小區(qū)重選時(shí)進(jìn)行測(cè)量 P-CCPCH(主公共控制物理信道) 承載BCH 固定的比特率、使用固定的擴(kuò)頻因子（S

30、F256）、使用主擾碼 S-CCPCH(輔公共控制物理信道) 承載FACH和PCH,71,主要物理信道介紹,SCH（同步信道） 不擴(kuò)頻、不加擾信道 分為主同步信道（P-SCH）和輔同步信道（S-SCH） 用于小區(qū)搜索，為用戶提供碼片同步、時(shí)隙同步和幀同步。 通過(guò)P-SCH的基本同步碼（PSC），可以實(shí)現(xiàn)時(shí)隙同步 通過(guò)S-SCH，可以實(shí)現(xiàn)幀同步，并且識(shí)別小區(qū)的擾碼碼組 PDSCH（物理下行鏈路共享信道） 用于給多個(gè)手機(jī)提供數(shù)據(jù)傳送通道 一個(gè)PDSCH可以分配給多個(gè)手機(jī)使用； 可以多個(gè)PDSCH同時(shí)給一個(gè)手機(jī)使用，此時(shí)同時(shí)傳送的幀必須采用相同的SF AICH（接入指示信道） 與隨機(jī)接入信道相對(duì)應(yīng)

31、用來(lái)指示基站接收到的隨機(jī)接入信道的前導(dǎo)序列 PICH(尋呼指示信道) 伴隨著S-CCPCH上的PCH信道 輔助PCH信道完成尋呼,72,邏輯信道和傳輸信道之間映射（UTRAN側(cè)）,BCCH映射到BCH或FACH PCCH映射到PCH DCCH和DTCH可以連接到RACH和FACH、CPCH和FACH、RACH和DSCH、DCH和DSCH或者DCH和DCH CCCH映射到RACH和FACH CTCH映射到FACH,73,Common Pilot Channel (CPICH),Synchronisation Channel (SCH),Acquisition Indication Channel

32、 (AICH),Page Indication Channel (PICH),CPCH Status Indicator Channel (CSICH),Collision-Detection/Channel-Assignment Indicator Channel (CD/CA-ICH),傳輸信道和物理信道的映射關(guān)系,Transport Channels,DCH,RACH,CPCH,BCH,FACH,PCH,DSCH,Physical Channels,Dedicated Physical Data Channel (DPDCH),Dedicated Physical Control Cha

33、nnel (DPCCH),Physical Random Access Channel (PRACH),Physical Common Packet Channel (PCPCH),Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH),Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH),Physical Downlink Shared Channel (PDSCH),Access Preamble Acquisition Indicator Channel (AP-AICH),不承載任何傳輸信道的

34、數(shù)據(jù)傳輸，只作為物理層的控制使用,WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理 無(wú)線通訊基本原理 WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù) WCDMA關(guān)鍵技術(shù) WCDMA物理信道 HSDPA介紹 HSUPA介紹,75,HSDPA High Speed Downlink Packet Access,HSDPA是在R5中引入的一種新技術(shù) 要目標(biāo)是為WCDMA提供一種高性價(jià)比、高下行帶寬、低延遲的面向分組的無(wú)線寬帶接入業(yè)務(wù) 3GPP R5規(guī)范在2002年6月凍結(jié),對(duì)R99/R4結(jié)構(gòu)作了較小的修改 HSDPA堅(jiān)持平滑演進(jìn)的理念，HSDPA是R99結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，新增MAC-hs層實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)重傳、調(diào)度以及自適應(yīng)調(diào)制和編碼，并在物理層新增3個(gè)專用

35、信道,應(yīng)用新技術(shù)提高系統(tǒng)容量 共享信道傳輸- 快速調(diào)度 更短的TTI - 快速重傳和軟合并 采用鏈路自適應(yīng)技術(shù) - 允許高階調(diào)制,HSDPA 高性價(jià)比 單小區(qū)下行峰值速率：14.4Mbps 單小區(qū)多用戶共享，理論230個(gè)用戶 低成本：對(duì)R99結(jié)構(gòu)的微小修改,充分體現(xiàn)了WCDMA良好的技術(shù)演進(jìn)性！,76,HSDPA協(xié)議棧結(jié)構(gòu),R99/R4,PHY,MAC,RLC,PHY,L1,L2,DSCH FP,L1,L2,DSCHFP,MAC-c/sh,L1,L2,DSCH FP,L1,L2,DSCH FP,MAC-d,RLC,Uu,Iub,Iur,UE,Node B,CRNC,SRNC,MAC-hs,PH

36、Y (3 new CHs),Uu口： 新增3個(gè)物理信道： HS-PDSCH (Downlink Data) HS-SCCH (Downlink Control Signalling) HS-DPCCH (Uplink Control Signalling),在Node B側(cè)新增MAC-hs 實(shí)體，用于實(shí)現(xiàn)基于Node B的H-ARQ, AMC和快速調(diào)度功能。,77,HSDPA新增物理信道,HS-PDSCH：承載HS-DSCH，傳輸HSDPA用戶數(shù)據(jù)（下行） 它是2ms的子幀，3個(gè)slot，擴(kuò)頻因子固定為16，允許多碼。HS-PDSCH可以采用 QPSK和16QAM兩種調(diào)制方式。 HS-SCCH

37、：承載用于解調(diào)HS-PDSCH信道的信令信息（下行） 它是2ms的子幀，3個(gè)slot，擴(kuò)頻因子固定為128。HS-SCCH包含以下信息：調(diào)制方 法，傳輸塊大小，UE標(biāo)識(shí)等，采用QPSK調(diào)制方式。 HS-DPCCH：承載下行HS-DSCH發(fā)射的反饋信息（上行） 包括Hybrid-ARQ ACK/NACK和Channel-Quality Indication (CQI)，它是2ms的子幀， 3個(gè)slot，第一個(gè)slot為ACK/NACK，后兩個(gè)slot為CQI，擴(kuò)頻因子固定為256。,HS,-,DPCCH,HS,-,PDSCH,H,S,-,S,C,C,H,UE,DPCH,DCCH,（,信令,）,U

38、L DTCH,（,PS,業(yè)務(wù),）,DL DTCH,(,P,S,業(yè)務(wù),),CN,UTRAN,78,HS-PDSCH物理信道結(jié)構(gòu),HS-PDSCH可以使用QPSK或者16QAM來(lái)進(jìn)行調(diào)制，M是每個(gè)調(diào)制符號(hào)代表的bit。例如M=2是QPSK，M=4是16QAM。 所有層1信令都由附屬的HS-SCCH傳遞，HS-PDSCH不攜帶任何層1信令。,HS-PDSCH幀格式,物理信道時(shí)隙格式,79,HS-SCCH物理信道結(jié)構(gòu),HS-SCCH采用固定碼率（60 kbps, SF=128），承載解調(diào)HS-PDSCH信道的相關(guān)下行信令。,HS-SCCH幀格式,HS-SCCH與HS-PDSCH時(shí)隙關(guān)系,HS-PDSC

39、H在HS-SCCH開始位置后2Tslot = 5120 chips后開始。,80,HS-DPCCH物理信道結(jié)構(gòu),HS-DPCCH攜帶了有關(guān)下行HS-DSCH傳輸?shù)姆答佇帕?，反饋信令包括混合ARQ確認(rèn)（HARQ-ACK）和信道質(zhì)量指示（CQI） 每個(gè)子幀2ms含3個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙2560碼片，與普通DPCCH相同。HARQ-ACK在HS-DPCCH子幀的第1個(gè)時(shí)隙，CQI在第2和第3個(gè)時(shí)隙。 HS-DPCCH的擴(kuò)頻因子為256，每個(gè)時(shí)隙有10bits。 一般一條無(wú)線鏈路上有一條HS-DPCCH，必須與某個(gè)上行DPCCH同時(shí)存在。,HS-DPCCH幀格式,HS-DPCCH時(shí)隙格式,81,HSDPA

40、新增物理信道定時(shí)關(guān)系,第一個(gè)HS-SCCH子幀的起點(diǎn)對(duì)齊到P-CCPCH（亦即對(duì)齊到導(dǎo)頻）,82,HSDPA工作過(guò)程,HS-DSCH采用固定的SF16的擴(kuò)頻因子，Node B根據(jù)UE上報(bào)的CQI信道質(zhì)量，決定使用的數(shù)據(jù)塊大小、調(diào)制方式、編碼速率、HS-DSCH的碼道數(shù)等，使得Node 能夠在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)快速適應(yīng)傳播損耗和信道衰落。,83,HSDPA引入的關(guān)鍵技術(shù),采用2ms短幀，固定擴(kuò)頻因子，用戶間在實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用的同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)碼分復(fù)用。 引入16QAM高階調(diào)制，提供更高的調(diào)制效率。 AMC可使數(shù)據(jù)傳輸很好的適應(yīng)無(wú)線信道的變化。 快速調(diào)度可以使無(wú)線資源在多用戶間實(shí)現(xiàn)共享。 HARQ可以根據(jù)無(wú)線鏈路

41、的狀況快速調(diào)整信道速率，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)和重傳。 共享信道技術(shù)使得接入用戶不受碼資源數(shù)量限制。,84,關(guān)鍵技術(shù)12ms無(wú)線幀,共享的信道資源每2ms TTI進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)分配。 基于2ms TTI的HARQ快速反饋重傳。 2ms TTI使得調(diào)度響應(yīng)更為迅速及時(shí)。,有效減少了環(huán)路時(shí)間，極大提高了鏈路適配能力。,85,關(guān)鍵技術(shù)216QAM,HSDPA Modulation QPSK 16QAM,86,關(guān)鍵技術(shù)3AMC自適應(yīng)編碼調(diào)制,Adaptive Modulation and Coding（AMC）技術(shù)的原理是根據(jù)信道情況的變化而改變調(diào)制、編碼方式、碼塊大小的模式（TFRC），從而使得數(shù)據(jù)傳輸能及時(shí)

42、地跟上信道的變化狀況。這是一種較好的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。 AMC技術(shù)的特點(diǎn)是通過(guò)改變TFRC，而不是通過(guò)傳輸功率的改變來(lái)適應(yīng)干擾和衰落的變化。,87,關(guān)鍵技術(shù)3AMC自適應(yīng)編碼調(diào)制,調(diào)制方式自適應(yīng) 信道條件好：16QAM 信道條件壞：QPSK,編碼效率自適應(yīng) 信道條件好：3/4編碼率 信道條件壞：1/3編碼率,碼道數(shù)目自適應(yīng) 信道條件好：多碼道 信道條件壞：少碼道,充分利用信道條件有效發(fā)送用戶數(shù)據(jù) 信道條件好：高速率傳送用戶數(shù)據(jù) 信道條件壞：低速率傳送用戶數(shù)據(jù),調(diào)制方式、編碼方式、碼道數(shù)目、傳輸塊大小、RV匹配參數(shù)等各項(xiàng)參數(shù)組合，有數(shù)千種配置選擇，使得AMC技術(shù)更加高效、靈活,88,關(guān)鍵技術(shù)4快速

43、分組調(diào)度,基于時(shí)間和碼道的調(diào)度示意,調(diào)度原則 公平調(diào)度算法 Round Robin(RR) 最大C/I調(diào)度算法 (Max C/I) 部分公平調(diào)度算法 (PF),89,關(guān)鍵技術(shù)5HARQ,ACK,ACK,錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包A,數(shù)據(jù)包A,數(shù)據(jù)包A,錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包A1,數(shù)據(jù)包A1,數(shù)據(jù)包A2,數(shù)據(jù)包A1,數(shù)據(jù)包A,丟棄,保留,完全重傳,僅重傳冗余信息,軟合并,NACK,NACK,數(shù)據(jù)包B,數(shù)據(jù)包B,Node B,UE,Node B,UE,數(shù)據(jù)包A2,傳統(tǒng)的ARQ，重傳機(jī)制位于RNC中 效率低、時(shí)延長(zhǎng),HARQ，重傳機(jī)制位于Node B中 效率高、時(shí)延短,90,關(guān)鍵技術(shù)6共享信道,91,HSDPA與R99/R4優(yōu)

44、勢(shì)比較,WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理 無(wú)線通訊基本原理 WCDMA相關(guān)無(wú)線技術(shù) WCDMA關(guān)鍵技術(shù) WCDMA物理信道 HSDPA介紹 HSUPA介紹,93,HSUPA協(xié)議架構(gòu),UE側(cè)：引入新的Mac實(shí)體MAC-es/MAC-e，位于MAC-d之下，主要負(fù)責(zé)快速重傳HARQ ，調(diào)度信息與數(shù)據(jù)復(fù)用，E-TFC（E-DCH TFC）選擇功能。 Node B側(cè)：引入新的MAC實(shí)體MAC-e，負(fù)責(zé)HARQ重傳，資源調(diào)度，MAC-e解復(fù)用。 SRNC側(cè)：引入新的MAC實(shí)體MAC-es，負(fù)責(zé)重排序，宏分集合并。,94,HSUPA關(guān)鍵技術(shù)特性,HSUPA主要是了增加針對(duì)UE的上行專用數(shù)據(jù)信道E-DPDCH（每個(gè)U

45、E最多4條）和一條專用控制信道E-DPCCH；增加下行的公共物理信道E-HICH、E-AGCH、E-RGCH。 E-DPDCH承載上行數(shù)據(jù)，最小擴(kuò)頻因子為2或4，調(diào)制方式QPSK；該信道引入2ms TTI，同時(shí)也保留10ms TTI。 HSUPA的專用上行E-DPCCH信道和公共的E-HICH、E-AGCH、E-RGCH聯(lián)合完成HARQ和過(guò)程中的信息交互（包括ACK/NACK、上行授權(quán)、以及與E-DCH相關(guān)的控制信令等）。 每個(gè)E-DPDCH最大的物理信道速率為1.92Mbps（2ms TTI、QPSK、最大SF=2）；每個(gè)UE的最大業(yè)務(wù)速率為5.76Mbps。,95,HSUPA新增物理信道,

46、E-DPDCH：E-DCH專用物理數(shù)據(jù)信道（上行）； E-DPCCH：E-DCH專用物理控制信道（上行） ； E-HICH：E-DCH HARQ確認(rèn)指示信道（下行） ； E-AGCH：E-DCH絕對(duì)授權(quán)信道（下行） ； E-RGCH：E-DCH相對(duì)授權(quán)信道（下行） ；,空中接口上新增五種物理信道來(lái)支持物理層快速重傳、軟合并以及NodeB 分布調(diào)度。該五種物理信道都支持10ms TTI和2ms TTI。,96,上行E-DPDCH和E-DPCCH專用物理信道,承載HSUPA上行數(shù)據(jù)； 擴(kuò)頻因子可變：SF2256； 采用QPSK調(diào)制； 支持10ms TTI和2ms TTI； 每條無(wú)線鏈路可以有1條或

47、多條E-DPDCH信道；,E-DPDCH用于承載E-DCH數(shù)據(jù)的上行專用物理數(shù)據(jù)信道,E-DPCCH用于承載E-DCH相關(guān)控制信息的上行專用物理控制信道,承載HSUPA上行控制信息； 擴(kuò)頻因子固定：SF256； 采用QPSK調(diào)制； 支持10ms TTI和2ms TTI； 每條無(wú)線鏈路至多有1條E-DPCCH信道；,97,下行E-AGCH公共物理信道,采用固定擴(kuò)頻因子SF=256，信道速率為30kbps； E-AGCH信道只存在于E-DCH服務(wù)小區(qū)； E-DCH的 Absolute Grant授權(quán)只在服務(wù)E-DCH小區(qū)內(nèi)發(fā)射； 絕對(duì)授權(quán)可以在一個(gè)子幀（2ms TTI）或一個(gè)無(wú)線幀（10ms TT

48、I）上發(fā)送；,E-AGCH是用于承載E-DCH絕對(duì)授權(quán)（absolute grant）的下行公共物理信道,98,下行E-RGCH專用物理信道,E-RGCH是用于承載E-DCH相對(duì)授權(quán)（relative grant）的下行專用物理信道,采用固定擴(kuò)頻因子SF=128； 一個(gè)相對(duì)授權(quán)可以用3個(gè)、12個(gè)或15個(gè)連續(xù)的時(shí)隙發(fā)送，其中3和12分別對(duì)應(yīng)E-DCH服務(wù)小區(qū)下的2ms TTI和10ms TTI，15則用于非E-DCH服務(wù)小區(qū)；,99,下行E-HICH專用物理信道,E-HICH是用于承載E-DCH的HARQ確認(rèn)指示的下行專用物理信道,采用固定擴(kuò)頻因子SF=128； 一個(gè)HARQ確認(rèn)指示可以用3個(gè)、

49、12個(gè)連續(xù)的時(shí)隙發(fā)送，分別對(duì)應(yīng)2ms TTI和10ms TTI； E-HICH與E-RGCH采用相同的擴(kuò)頻因子，無(wú)線幀結(jié)構(gòu)也相同，兩者通過(guò)不同的簽名序列加以區(qū)分；,100,HSUPA基本原理,E-DCH服務(wù)小區(qū),軟切換狀態(tài)下的HSUPA工作原理圖,對(duì)于非軟切換狀態(tài)，只有一個(gè)小區(qū)負(fù)責(zé)E-DCH調(diào)度，就是E-DCH服務(wù)小區(qū)。,101,基本概念,Serving E-DCH cell：E-DCH服務(wù)小區(qū),UE接收絕對(duì)授權(quán)（Absolute Grants）的小區(qū)。UE只有一個(gè)E-DCH服務(wù)小區(qū)。,Serving E-DCH RLS or Serving RLS：E-DCH服務(wù)RLS,包含E-DCH服務(wù)小區(qū)的一個(gè)小區(qū)集合，UE只有一個(gè)服務(wù)RLS，在服務(wù)RLS下，UE可以接收合并一個(gè)相對(duì)授權(quán)。,Non-serving E-DCH RLS or Non-serving RLS：非服務(wù)E-DCH RLS,不包含E-DCH服務(wù)小區(qū)的一個(gè)小區(qū)集合，UE可以沒有、有一個(gè)或多個(gè)非服務(wù)RLS，在非服務(wù)RLS下，UE只可以接收一個(gè)相對(duì)授權(quán)。,E-DCH active set：E-DCH激活集,與UE之間有E-DCH承載的小區(qū)集合。,102,HARQ