WCDMA无线网络规划与优化 教学课件 作者 王莹 刘宝亮 1_ 第3章-WCDMA移动通信技术.ppt

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1、第3章WCDMA移动通信技术CDMA基本原理3.1WCDMA关键技术3.2WCDMA空中接口3.3无线接入网体系结构3.4小结3.7HSDPA技术3.6全IP网络3.5本章内容CDMA的基础知识扩频通信原理多径无线信道和Rake接收WCDMA中功率控制、切换和多用户检测的基本原理物理信道的编码和调制小区搜索和同步过程物理信道的映射无线接入网体系结构全IP网络的基本知识HSDPA技术本章重点扩频通信原理基础知识功控和切换的工作原理逻辑信道及其到物理信道的映射无线接入网体系结构学习本章目的和要求了解CDMA的原理和基础知识熟悉WCDMA的关键技术熟悉扰码规

2、划原理和小区搜索过程了解WCDMA的逻辑信道和物理信道了解全IP网络基本知识了解HSDPA的关键技术及其物理层结构3.1CDMA基本原理3.1.1CDMA（码分多址无线接入）图3-1多址接入方式3.1.2扩频通信CDMA是以扩频技术为基础的，所谓扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。扩频通信属于宽带通信系统，它与传统的窄带通信系统不同，其主要特征是扩频前信源提供的消息码元带宽（或速率）远远小于扩频后信道的扩频序列信号带宽（或速率）。适用于CDMA蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩频（DS）或简称直扩。图3-2直接序列扩频扩频信号的产生包括调制和扩频两个步骤，采用扩频解扩过

3、程是为了实现CDMA多址接入，但是采用了这种方案后，因信号的扩展和增加的带宽，扩频信号将会产生如下与窄带信号相异的特性。1．抗干扰性强2．易于同频使用，提高了无线频谱利用率3．安全保密4．抗多径干扰扩频通信有两个主要的性能指标：处理增益Gp和抗干扰容限Mj。1．处理增益Gp处理增益又称为扩频增益。如果用Wc表示码片速率，用Wi表示用户数据速率，处理增益则表示为Gp=Wc/Wi2．抗干扰容限Mj抗干扰容限反映了扩频通信系统抗干扰的能力，代表了保证接收到的解调后信号能够达到系统所要求的信噪比(SNR)out时，系统可承受的干扰的最大值。定义如下Mj=Gp[(S/N)out+Ls]3.1.

4、3CDMA的软容量特性CDMA系统是一个自干扰系统；CDMA系统单载频的容量不像FDMA、TDMA那样是固定的，这也就是所谓的软容量特性。因此，功率控制在CDMA系统中起着重要作用，它直接影响着系统容量。在CDMA系统中，当系统容量达到饱和时，可以以通信质量稍有变坏作为代价来增加少量用户，这叫做软容量增加。体现软容量的另一种形式是小区呼吸功能，即各个小区的覆盖大小是动态的。当相邻两小区负荷一轻一重时，负荷重的小区通过减少导频发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度不足而切换到相邻小区，使负荷分担，即相当于增加了容量。这就是CDMA的软容量特性。3.2WCDMA关键技术3.2.1多径无线

5、信道和Rake接收1．Rake接收的基本原理Rake接收不同于传统的空间、频率与时间分集技术，它是一种典型的利用信号统计与信号处理技术将分集的作用隐含在被传输的信号之中的技术，因此又称其为隐分集或带内分集。由于移动通信传播中多径引起了接收信号时延功率谱的扩散，其中最典型的有两类：连续型时延功率谱和离散型时延功率谱。在接收端的多径传播信号可用矢量图（见图3-3）来表示（假设有3条主要的传播路径）。若采用扩频信号设计与Rake接收的信号处理后，3条路径信号矢量图可改变成如图3-4所示的形式。Rake接收就是设法将上述被扩散的信号能量充分利用起来，其主要手段是扩频信号设计与Rake接收的信号

6、处理手段。图3-3多径信号的矢量合成图图3-4利用Rake接收（相干检测）后的矢量合成图2．WCDMA中的Rake接收在CDMA扩频系统中，信道带宽远远大于信道的平坦衰落带宽。不同于传统的调制技术需要用均衡算法来消除相邻符号间的码间干扰，CDMA扩频码在选择时就要求它有很好的自相关特性，这样在无线信道中出现的时延扩展就可以被看作只是被传信号的再次传送。如果这些多径信号相互间的延时超过了一个码片的长度，那么，它们将被CDMA接收机看作是非相关的噪声而不再需要均衡了。由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。图3-5Rake接收机框图

7、从实现的角度而言，Rake接收机的处理包括码片级和符号级，码片级的处理有相关器、本地码产生器和匹配滤波器。对于多个接收天线分集接收而言，多个接收天线接收的多径可以用上面的方法同样处理。3.2.2功率控制WCDMA中采用的功率控制方案是快速闭环功率控制，如图3-6所示。在上行链路的功率控制中，基站要频繁估计接收到的信干比（SIR）值，并把它同目标SIR值相比较。图3-6CDMA中的闭环功率控制下行链路中采用同样的闭环功控技术，但是目的不一样。下行