WCDMA基础知识培训.ppt

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1、WCDMA 基础知识培训,WCDMA系统概述 WCDMA系统特点 WCDMA网络指标,培训提纲,WCDMA基本原理,WCDMA室内设计,最小耦合损耗MCL的考虑 室内上行Eb/No大小考虑 室内覆盖链路大小的计算 室内两网共站时干扰分析,掌握WCDMA基本常识 掌握WCDMA基本概念 掌握WCDMA基本特点 掌握最小耦合损耗影响,培训目的,通过本课程的学习,希望大家能够掌握:,WCDMA系统概述,WCDMA系统概念,UMTS（Universal Mobile Telecommunication Systems） 通用移动通信系统 是采用WCDMA空中接口的第三代移动通信系统 通常把UMTS系统

2、称为WCDMA通信系统,WCDMA系统概述,全球移动通信系统的技术演进,WCDMA系统概述,3G的核心技术CDMA,WCDMA系统概述,三种主流标准的对比,WCDMA系统概述,三种主流标准的对比,cdma2000,WCDMA,同步小区 以同一PN序列的不同 时移来区分小区 系统实现简单，易于 实现切换及小区搜索 整个系统的运行依赖 于GPS,异步小区 以不同的扰码来区 分小区 避免了对GPS的依赖 小区搜索(利用SCH) 及切换等过程的复 杂性增加,TD-SCDMA,同步小区 为了降低时隙间干扰并便于 终端对邻小区的测量，需保 证基站间同步精度（相邻小 区幀起始时间差）不超过3s 目前首选方案

3、是每个基站配 外接参考时钟口（例如GPS）,GPS,GPS,WCDMA系统概述,3G主要业务类型,WCDMA系统概述,3G主要业务类型,多媒体业务,多媒体通信类,多媒体消息类,流媒体类,信息娱乐类,可视电话、会议电视：视点通、面对面、爱心连线,Rich Voice ：带有图像、视频的呼叫,MMS：个人相册、贺卡、祝福、欢乐即时传送,IM/Presence：带有多媒体信息和状态信息的即时通信,视频直播：Mobile TV，现场直播、,视频点播：电影、精彩体育节目,娱乐下载：歌曲、铃声、游戏下载,移动游戏：在线多媒体游戏,多媒体Email：带语音、声音、图像邮件,多媒体在线浏览：多媒体新闻浏览、,

4、Web Camera、远程教学：儿童守护天使，交通监控,WCDMA系统可以提供和开展的业务种类非常丰富 ，分为两类：CS域业务和PS域业务。 CS域（电路交换域）业务主要包括：基本电信业务（语音、特服、紧急呼叫）、补充业务、点对点短消息业务、电路型承载业务、电路型多媒体业务、智能网业务。 PS域业务主要包括：PS域的短消息业务、移动QICQ、移动游戏、移动冲浪、视频点播、手机收发E-mail、智能网业务等。,WCDMA系统概述,WCDMA业务类型总体分类,WCDMA系统概述,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

5、应高达500km/h 的移动速度,WCDMA系统概述,3G的频段划分,WCDMA系统概述,WCDMA总体网络结构,WCDMA系统概述,WCDMA系统结构,WCDMA系统概述,UTRAN的基本结构,WCDMA系统概述,Node B的基本结构,WCDMA系统概述,WCDMA编码技术,WCDMA的扩频和加扰,数据,比特速率,WCDMA系统概述,WCDMA编码技术,信道化OVSF码(正交可变扩频因子码,它在3G中作为信道化码有很重要的应用,主要解决了不同用户占用不同的信道,和同一用户的不同速率传输问题 ) 基于Walsh函数，非常好的自相关性 对同步要求高，可用编码的最大数量依赖于码长 扰码Gold序

6、列码 由两个优选的m序列异或而成 自相关函数有多值，自相关性没有m序列好 数量比m序列多很多 符合伪随机序列的特性 自相关节性的互相关性能满足抵抗多径干扰和多址干扰的要求,WCDMA系统概述,WCDMA编码技术,接收机使用正交码3来解扩，结果一个没有其他信道干扰的数据信道3完整恢复。因此，为了得到完美的互相关特性，正交码的同步是基本要求。,UTRA的扩频/信道化码基于OVSF技术,WCDMA系统概述,WCDMA编码技术,OVSF码资源（即扇区的信道资源） 部分正交的码资源需要为公共用信道和软切换预留 单载频的单扇区最大码资源： 全速率语音（SF=128）：98个信道 半速率语音7.95kbps

7、（ SF=256）：196个信道 一般情况下，码资源受限之前已经干扰受限了。,WCDMA系统概述,WCDMA编码技术,WCDMA扰码与信道化码对比,WCDMA系统概述,WCDMA物理层主要特征（FDD）,不需要全球基站同步,WCDMA系统概述,WCDMA物理层主要特征（帧结构）,3G基站承载的业务速率越高，覆盖范围越小。,WCDMA系统特点,软容量,WCDMA系统特点,多用户检测技术,基本概念：由于信道的非正交性和不同用户的扩频码字的非正 交性，导致用户间存在相互干扰。多用户检测（MUD）的作 用，就是去除多用户之间的干扰，来改进系统性能，增加系统 容量。,WCDMA系统特点,功率控制技术,功

8、控目的：对抗信道的衰落和克服远近效应。,说明：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,说明：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,WCDMA系统特点,功率控制技术,功控分类：,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,WCDMA系统特点,功率控制技术,功控分类： 开环功率控制：,WCDMA系统特点,功率控制技术,功控分类： 上行内环功率控制：,WCDMA系统特点,功率控制技

9、术,功控分类： 下行内环功率控制：,WCDMA系统特点,功率控制技术,功控分类： 上行外环功率控制：,WCDMA系统特点,功率控制技术,功控分类： 下行外环功率控制：,下行内环和外环功率控制,WCDMA系统特点,功率控制技术,功控作用： 克服“远近效应” 调整发射功率,保持上下行链路的通信质量 克服阴影衰落和快衰落 降低网络干扰,提高系统质量和容量 延长电池使用时间,WCDMA系统特点,发射分集技术,发射分集原理：如下图，图中两个天线发射的数据是不同的，天线1发射的 是偶数位置上的数据，天线2发射的是奇数位置上的数据，利用两个天线上 发射数据的不相关性，通过不同天线路径到达接收机天线的数据具备

10、了相应 的分集作用，降低了数据传输的功率。同时由于发射天线上单天线发射数据 的比特率降低，使得数据传输的可靠性增加，因此发射分集可以提高系统下 行容量。,WCDMA系统特点,RAKE接收机技术,RAKE接收机作用：有效的克服多径效应，提高接收性能。,WCDMA系统特点,负载控制,负载控制目的：将某些“热点小区”的负载分担到周围负载较 轻的小区中，提主系统容量的利用率。,小区呼吸是负载控制的主要手段,WCDMA系统特点,AMR控制,AMR控制目的：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

11、 (12.2Kbps兼容GSM语音编码),WCDMA系统特点,WCDMA切换技术,支持多种切换技术：,WCDMA系统支持 多种切换技术,WCDMA系统特点,WCDMA切换技术,更软切换：,Node B内的软切换！,WCDMA系统特点,WCDMA切换技术,软切换：,同一个RNC内的软切换！,WCDMA系统特点,WCDMA切换技术,软切换：,RNC间有Iur接口内的软切换！,WCDMA系统特点,WCDMA切换技术,硬切换：,不同频率间的硬切换！,WCDMA系统特点,WCDMA切换技术,硬切换：,不同系统间的硬切换！,WCDMA系统特点,软切换,软切换优点：改善话音质量，控制手机干扰；降低掉话率，

12、提高容量与覆盖范围。,WCDMA系统特点,硬切换,硬切换分类：盲切换与压缩模式的切换 压缩模式 由于一般UE只有一个射频接收机，也就是同时只能接收一个 载频。 进行频间切换和系统间切换必须对目标载频或者G网目标基站 进行测量。 3G的码分多址决定了UE没有对目标小区进行测量的时间。,WCDMA系统特点,WCDMA切换原理,切换状态 Idle状态和Connected状态。 同频软切换介绍,WCDMA网络指标,主要技术指标,CPICH RSCP RSSI Ec/No Power management BLER Delay RTWP,WCDMA网络指标,主要技术指标,RSSI RSSI指标提供小区负

13、载的信息。,注：RSSI（Received Signal Strength Indicator）,Ec/No Ec/No指标测量的是公共导频信道的码片功率与总接收功率谱 密度的比值，单位是dB。若小区的CPICH Ec/Io值过低，UE将无 法选择该小区的接入该小区进行通信。,注：Ec/Io=RSCP/RSSI,WCDMA网络指标,主要技术指标,CPICH RSCP CPICH RSCP指标测量的是公共导频信道的单个码片接收功 率，单位是dBm。,注：RSCP（Received Signal Code Power（Ec）,WCDMA网络指标,主要技术指标,Power management,WC

14、DMA网络指标,主要技术指标,BLER 该指标反映了业务的通信质量，应分别对规划的各种业务 进行误块率（BLER）测量，上行BLER在基站侧记录。 BLER（Block Error Rate） BLER=（差错传输块数/总传输块数）X100%,WCDMA网络指标,主要技术指标,RTWP 名称：基站接收总宽带功率（Received Total Wide Band Power） 物理含义：表示在脉冲成形滤波器所定义的带宽范围内， 包含接收机噪声在内的接收宽带功率。在接收分集的情况 下，该值应为不同分集分支的线性平均。它的测量点应在 接收机脉冲成形滤波器的输出处，测量周期为100ms。 取值范围：R

15、eal（-112-50）dBm；步长：0.1 dBm,最小耦合损耗MCL的考虑 室内上行Eb/No大小考虑 室内覆盖链路大小的计算 室内两网共站时干扰分析,WCDMA室内设计,最小耦合损耗的考虑,基本定义：基站和手机的发射部分接收部分之间最小的耦合损耗。 英文缩写：（minimum coupling loss，MCL）最小耦合损耗 具体说明： MCL可以认为是手机在位于离天线最近时的路径损耗。由于功 率控制而使手机的发射功率可以达到最低。如果这个时候用户 的发射功率达到最低而用户还是离天线越来越近，那么就会对 其它手机造成干扰，使其他手机不得不抬高发射功率。 对于室内分布若有一副最小耦合损耗不

16、满足要求将对整个系统 的噪声造成抬高（影响整个覆盖区域和所有的链路）。 由手机最小发射功率引起的噪声取决于UE与基站之间的MCL， 因此，天线口导频功率的控制尤显重要。,最小耦合损耗的考虑,具体影响： 室内基站上行噪声增加 覆盖区UE用户接入困难 覆盖区UE发射功率增加 室内覆盖小区“上行拥塞” 室内覆盖小区“下行死区”,最小耦合损耗的考虑,具体影响： 室内基站上行噪声增加 影响公式： 影响计算：,最小耦合损耗的考虑,具体影响： 室内基站上行噪声增加 影响曲线：,说明：从曲线图来看，当MCL高于65dB,由UE最小发射功率所引起的噪声电平的抬高可忽略不计。因此，对于以宏蜂窝作信源的室内分布系统

17、建议最小耦合损耗控制在65dB。,最小耦合损耗的考虑,具体影响： 室内覆盖小区“上行拥塞” 具体说明：用户从运营商A（室外宏蜂窝）接近运营商B（室内基 站）的基站,会引起室内小区的拥塞.因为该用户处于运营商A室外 宏蜂窝小区的边缘,手机处于满发射功率状态. 影响示例：,最小耦合损耗的考虑,具体影响： 室内覆盖小区“下行死区” 具体说明：运营商B的室内基站的高发射功率会造成运营商A（宏 蜂窝)在某一区域有过多的干扰,从而在这些区域对运营商A由于噪 声提升而引起拥塞. 影响示例：,最小耦合损耗的考虑,具体影响： 室内覆盖小区“下行死区” ACLR = 邻频泄漏功率比（Adjacent Channe

18、l Leakage Power Ratio）指发射功率和其所接收到的邻频的功率比值. ACS = 邻频选择性（Adjacent channel selectivity）指上下行在 多载波情况下对于接收机的选择性. UE和基站对于第一邻频的要求: BS Selectivity ACS UL 45 dB UE Leakage ACLR UL 33 dB UE Selectivity ACS DL 33 dB BS Leakage ACLR DL 45 dB ACI 和ACLR可以合并考虑 （下行也是一样的）,最小耦合损耗的考虑,具体影响： 室内覆盖小区“上行拥塞” 计算实例 室外宏蜂窝的UE对于室

19、内基站的上行干扰： UEmaxPwr-MCL-ACIR = 21 dBm - 63 dB 32.7 dB = -74.7 dBm! (I1) 当一个室外宏基站的用户进入另一个运营商的室内基站时，如果背景噪 声为-103dBm，那么室内基站将有28.3 dB 的噪声提升值.该用户有可能对 室内基站造成拥塞；对于下行，UE在邻频所接收到的干扰功率为： BSmaxPwr MCL - ACIR = 42 dBm-63 dB 32.7 dB = -53.7 dBm (I2) 假设对于话音业务,宏蜂窝所需要的Eb/No= 5 dB ,而宏蜂窝所允许的噪声 提升值为6dB,上行最大允许的传播损耗为: Lp=

20、UEmaxPwr+processing gain-(noise+noise rise)-Eb/No =21 dBm+25dB-(-103+6)-5 dB = 134 dB,最小耦合损耗的考虑,具体影响： 室内覆盖小区“上行拥塞” 计算实例 对于下行,一个用户所需要的下行发射功率至少为: Ptx = Eb/No+l2+ Lp - processing gain =6.5 dB 53.7 dBm + 134 dB - 25 dB = 61.8 dBm! 微蜂窝不可能对每个用户提供如此大的下行功率,当用户离室内天线越 来越近时,会引起用户的掉话.,室内上行Eb/No大小考虑,基本定义：Eb/No是在

21、解扩频后的信号的信噪比，它取决于所使用的 业务、比特率、多径的衰落信道、天线的分集接收、移动用户的运动 速度等。 室内所需的Eb/No：,室内覆盖链路大小的计算,WCDMA室内链路计算：,室内覆盖链路大小的计算,WCDMA室内链路计算： 最大允许的空间损耗（dB）=移动台总的ERP（dBm）-人体损耗（dB） +基站接收天线增益（dBi）-基站馈线总计（dB）+软切换增益（dB）- 衰落余量（dB）-干扰余量（dB）-基站灵敏度（dBm）-功控余量（dB） 最大允许的路径损耗 （dB）=最大允许的空间损耗（dB）-建筑物或车体 穿透损耗（dB） 上、下行链路预算中引起最大允许路径损耗差别的主要参数。,室内覆盖链路大小的计算,WCDMA室内链路相关参数： 干扰余量 不同的负载水平对应不同的干扰提升。 移动台、基站灵敏度 接收机灵敏度=KTBW+NF+Eb/No-PG+干扰余量 KTB为热噪声电平dBm/Hz；W为WCDMA载频带宽Hz；NF为噪声系 数dB；Eb/No为解调门限dB；PG为处理器增益dB（W/R） 阴影衰落补偿 为了保证一定的覆盖概念（譬如：75%），需要留出一空的余量， 即阴影衰落余量。,室内覆盖链路大小的计算,WCDMA室内链路计算：（NOKIA）,室内两网共站的干扰分析,详见文档：,谢谢！,