第十讲NCDMA移动通信 系统
第十讲 WCDMA移动通信 系统
内容 8 WCDMA网络特点 VCDMA网络结构与接口 NCDMA的空中接口 VCDMA的空中接口物理层 VCDMA网络中的编号计划 Mobile Communication Theory 2
内容 WCDMA网络特点 WCDMA 网络结构与接口 WCDMA 的空中接口 WCDMA 的空中接口——物理层 WCDMA网络中的编号计划 Mobile Communication Theory 2
WCDMA网络特点 1.工作频段和双工方式 WARC92会议： 频分双工(FDD):1920MHz-1980MHz,2110MHz-2170MHz 时分双工（TDD):1900MHz-1920MHz,2010MHz-2025MHz WARC2000会议 800MHz频段(806-960MHz）,1.7GH频段(1710-1885MHz) 2.5GHz频段（2500-2690MHz)供MT-2000业务使用。 冬NCDMA的双工工作方式：频分双工FDD)。上行链路和下行 链路分别使用两个独立的5MHz的载频，发射和接收频率间隔分 别为190MHz或80MHz。 Mobile Communication Theory
WCDMA网络特点 1．工作频段和双工方式 WARC92会议： 频分双工（FDD）: 1920MHz-1980MHz，2110MHz-2170MHz 时分双工（TDD）: 1900MHz-1920MHz，2010MHz-2025MHz WARC2000会议 800MHz频段（806-960MHz）, 1.7GHz频段（1710-1885MHz） 2.5GHz频段（2500-2690MHz）供IMT-2000业务使用。 WCDMA的双工工作方式 的双工工作方式：频分双工( ) FDD 。上行链路和下行 链路分别使用两个独立的5MHz的载频，发射和接收频率间隔分 别为190MHz或80MHz。 Mobile Communication Theory 3
WCDMA网络特点 2.多址方式 WCDMA是一个宽带直扩码分多址(DS-CDMA)系统，通过用户数据与扩 频码相乘，从而把用户信息比特扩展到宽的带宽上去。 。WCDMA系统中，数据流用正交可变扩频因子(OVSF)码来扩频，扩频后 的码片速率为3.84 Mchip/s,OVSF码也被称作信道化码，即是用来扩频的 ,也是用来区分信道的。 扩频后的数据流使用Gold码为数据加扰，Gold码具有很好的互相关特性， 适合用来区分小区和用户。WCDMA系统中Gold码在下行链路区分小区， 在上行链路区分用户。 串并转换 1和Q 数据映射 OVSF码 I+JQ 扰码 Mobile Communication Theory 4
WCDMA网络特点 2．多址方式 WCDMA是 个宽带 一 直扩码分多址(DS-CDMA)系统，通过用户数据与扩 通过用户数据与扩 频码相乘，从而把用户信息比特扩展到宽的带宽上去。 WCDMA系统中，数据流用正交可变扩频因子 (OVSF)码来扩频，扩频后 的码片速率为3.84M hi / c p s，OVSF码也被称作信道化码，即是用来扩频的 即是用来扩频的 ，也是用来区分信道的。 扩频 数 流使用 后的数据流使用Gold码为数 加扰 据 ，Gold码具很 性 有 好的互相关特性， 适合用来区分小区和用户。WCDMA系统中Gold码在下行链路区分小区， 在上行链路区分用户。 Mobile Communication Theory 4
WCDMA网络特点 OVSF码 在WCDMA中，信道传输的码率是固定的3.84Mbit/s。在扩频过程中，不同 的业务具有不同的信息速率要求，因此需要采用不同的扩频因子(SF)。 冬在同一个小区中，多个用户可以同时发送不同的多媒体业务，为了防止多 个用相互之间的干扰，必须设计一类适合于不同速率多媒体业务和具有不 同扩频因子的正交码，这就是OVSF码。 同一层生成的各个扩频序列形成Walsh函数集合，彼此相互正交。不同层 的两个扩频序列也是正交的，只要其中的一个码序列不是另一个码序列的 子集。 C,0)=,1,1.1.1.1,1,1 C,0)=h,l,1.} C,)=. C,2=.l山.-l,-l.-l.- C(3)=,1,-1.-1,1.1,-1,- C2)=hl.-1,-} C,(4)=0,1,-1,-1-1,-1,1,1 C,)= C,(5)=.-1,1,-1,1.-1,1,-1月 C,3)=t,-1,l,-1 C,6)=,-1山-1，-11，-1， C,(2)=在.-1} C,(7)=.-1,-1.1,1,-1,-1,1} C,(d=h.-1.-1 C,(8)=.-1,-1,1,-1,1,1,-1 SF=1 5F-2 SF-4 SF-8 Mobile Communication Theory
WCDMA网络特点 OVSF码 在WCDMA中，信道传输的码率是固定的3.84Mbit/s。在扩频过程中，不同 的业务具有不同的信息速率要求，因此需要采用不同的扩频因子（SF）。 在同一个小区中，多个用户可以同时发送不同的多媒体业务，为了防止多 个用相互之间的干扰 必须设计 个用相互之间的干扰，必须设计 类适合于不同速率多媒体业务和具有不 一类适合于不同速率多媒体业务和具有不 同扩频因子的正交码，这就是OVSF码。 同一层生成的各个扩频序列形成Walsh函数集合，彼此相互正交。不同层 的两个扩频序列也是正交的 只要其中的 个码序列不是另 个码序列的 的两个扩频序列也是正交的，只要其中的一个码序列不是另一个码序列的 子集。 Mobile Communication Theory 5
WCDMA网络特点 3.语音编码 多 3G移动通信系统采用了自适应多速率(AMR)语音编码器，AMR的概念 是以更智能的方式解决信源编码的速率匹配问题，即实际的语音编码 速率取决于信道条件，它是信道质量的函数，AMR编码器采用自适应 算法选择最佳的语音编码速率。 WCDMA系统中的AMR语音编码器集成了8种信源编码速率，分别是 :12.2kbit/s、10.2kbit/s、7.95kbit/s、7.40kbit/s、6.70kbit/s、5.90kbit/s 、5.15 kbit/s和4.75kbit/s。 根据空中接口的负荷以及话音连接的质量，无线接入网控制AMR话音 连接的比特速率。在高负荷期间，就有可能采用较低的AMR速率，在 保证略低的话音质量的同时提供较高的容量。如果移动终端离开了小 区覆盖范围，并且已经达到了它的最大发射功率，可以利用较低的 AMR速率来扩展小区的覆盖范围。 合理地利用AMR声码器，就有可能在网络容量、覆盖范围以及话音质 量间按运营商的要求进行折中。 Mobile Communication Theory 6
WCDMA网络特点 3．语音编码 3G移动通信系统采用了 移动通信系统采用了自适应多速率(AMR)语音编码器，AMR的概念 是以更智能的方式解决信源编码的速率匹配问题，即实际的语音编码 速率取决于信道条件，它是信道质量的函数，AMR编码器采用自适应 算法选择最佳的语音编码速率。 WCDMA系统中的AMR语音编码器集成了8种信源编码速率，分别是 ：12.2kbit/s、10.2kbit/s、7.95kbit/s、7.40kbit/s、6.70kbit/s、5.90kbit/s 、5.15kbit/s 和 4.75kbit/s。 根据空中接口的负荷以及话音连接的质量，无线接入网控制AMR话音 连接的比特速率 连接的比特速率。在高负荷期间，就有可能采用较低的 就有可能采用较低的AMR速率，在 保证略低的话音质量的同时提供较高的容量。如果移动终端离开了小 区覆盖范围，并且已经达到了它的最大发射功率，可以利用较低的 AMR速率来扩展小区的覆盖范围。 合理地利用AMR声码器，就有可能在网络容量、覆盖范围以及话音质 量间按运营商的要求进行折中。 Mobile Communication Theory 6
WCDMA网络特点 4.信道编码 WCDMA系统中使用的信道编码类型有两种：卷积编码和Tubo码 ?卷积码已经被广泛使用长达几十年，很多移动通信系统均采用卷积 码作为信道编码，比如GSM系统、IS95系统以及第三代移动通信 系统。 Tubo码始于上世纪90年代初期，目前已经获得广泛应用。Turbo码 在低信噪比下具有优越的纠错性能，适于高速率、对译码延迟要求 不高的分组数据业务。在第三代移动通信系统中，Tubo码被广泛 的应用于数据业务。 WCDMA系统中，当业务信道的数据传输速率小于或等于32kbit/s时 ,采用卷积编码，码率1/2或13，约束长度K=9;数据传输速率大 于或等于64kbit/s时，采用Turbo码。 Mobile Communication Theory
WCDMA网络特点 4．信道编码 WCDMA系统中使用的信道编码类型有两种： 系统中使用的信道编码类型有两种：卷积编码和Turbo码 。 卷积码已经被广泛使用长达几十年，很多移动通信系统均采用卷积 码作为信道编码，比如GSM系统、IS-95系统以及第三代移动通信 系统。 T b ur o码始于上世纪90年代初期，目前已经获得广泛应用 目前已经获得广泛应用。T b ur o码 在低信噪比下具有优越的纠错性能，适于高速率、对译码延迟要求 不高的分组数据业务。在第三代移动通信系统中，Turbo码被广泛 的应用于数据业务。 WCDMA系统中，当业务信道的数据传输速率小于或等于32kbit/s时 ，采用卷积编码，码率1/2或1/3，约束长度K=9；数据传输速率大 ；数据传输速率大 于或等于64kbit/s时，采用Turbo码。 Mobile Communication Theory 7
WCDMA网络特点 5.功率控制 ·为使小区内所有移动台到达基站时信号电平基本维持在相等水平、通 信质量维持在一个可接收水平，对移动台功率进行的控制。 ?功率控制分为前向与反向功率控制，反向功率控制又分为开环功率控 制和闭环功率控制，闭环功率控制细分为外环闭环功率控制和内环闭 环功率控制。 》1 前向功率控制指基站周期性地调低其发射到用户终端的功率值，用户 终端测量误帧率，当误帧率超过预定值时，用户终端要求基站对它的 发射功率增加1%。每隔一定时间进行一次调整，用户终端的报告分为 定期报告和门限报告。 冬反向功率控制在没有基站参与的时候为开环功率控制。 用户终端根据它接收到的基站发射功率，用其内置的DSP数据信号处 理器计算EL,,进而估算出下行链路的损耗以调整自己的发射功率。 Mobile Communication Theory
WCDMA网络特点 5．功率控制 为使小区内所有移动台到达基站时信号电平基本维持在相等水平、通 信质量维持在一个可接收水平，对移动台功率进行的控制。 功率控制分为前向与反向功率控制，反向功率控制又分为开环功率控 制和闭 功率控制 制和闭环功率控制，闭 功率控制细分为外 闭 功率控制和内 闭 闭环功率控制细分为外环闭环功率控制和内环闭 环功率控制。 前向功率控制指基站周期性地调低其发射到用户终端的功率值，用户 终端测量误帧率，当误帧率超过预定值时，用户终端要求基站对它的 发射功率增加1%。每隔 定时间进行 次调整 一定时间进行一次调整，用户终端的报告分为 用户终端的报告分为 定期报告和门限报告。 反向功率控制在没有基站参与的时候为开环功率控制。 用户终端根据它接收到的基站发射功率，用其内置的DSP数据信号处 理器计算Eb/I0，进而估算出下行链路的损耗以调整自己的发射功率。 8 理器计算Eb/I0，进而估算出下行链路的损耗以调整自己的发射功率。 Mobile Communication Theory
WCDMA网络特点 冬反向功率控制在有基站参与的时候为闭环功率控制： 8 在内环闭环功率控制中，基站每隔一定时间比较一次反向信道的E 和目标E,,,然后指示移动台降低或增加发射功率，这样就可以达到 目标E,I。 内环功率控制是快速功率控制，在基站与移动台之间的物理层进行。 WCDMA系统采用的内环功率控制速率为1500次/秒，控制步长0.25~ 4dB可变。 冬在外环闭环功率控制中，基站每隔一定时间为接收器的一帧数据规定 一个目标E,1(从用户终端到基站)，当出现误帧时，该目标EL自动按 0.2~0.3dB为单位逐步减少或增加。在该功率控制只有基站参与。 外环功率控制的周期一般为TTI(10ms、20ms、40ms、80ms)的量级 即10~100次秒。外环功率控制可以间接影响系统容量和通信质量。 Mobile Communication Theory
WCDMA网络特点 反向功率控制在有基站参与的时候为闭环功率控制。 在内环闭环功率控制中，基站每隔一定时间比较一次反向信道的Eb/I0 和目标Eb/I0 ，然后指示移动台降低或增加发射功率，这样就可以达到 目标E /I b 0 。 内环功率控制是快速功率控制，在基站与移动台之间的物理层进行。 WCDMA系统采用的内环功率控制速率为 系统采用的内环功率控制速率为1500次/秒，控制步长0.25～ 4dB可变。 在外环闭环功率控制中，基站每隔一定时间为接收器的一帧数据规定 基站每隔一定时间为接收器的一帧数据规定 一个目标Eb/I0(从用户终端到基站)，当出现误帧时，该目标Eb/I0自动按 0.2～0.3dB为单位逐步减少或增加。在该功率控制只有基站参与。 外环功率控制的周期一般为TTI（10ms、20ms、40ms、80ms）的量级 ，即10~100次/秒。外环功率控制可以间接影响系统容量和通信质量。 Mobile Communication Theory 9
WCDMA网络特点 6.切换 切换的目的是为了当用户终端在网络中移动时保持无线链路的 连续性和无线链路的质量。 WCDMA系统支持软切换、更软切换、硬切换和无线接入系统 间切换，也可以表述为同频小区间的软切换、同频小区内扇区 间的更软切换、同一无线接入系统内不同载频间的硬切换和不 同无线接入系统间的切换。 WCDMA系统支持与GSM系统之间的切换，WCDMA系统能与 GSM系统协同工作，能够在引入WCDMA后达到增加GSM覆盖 的目的。 Mobile Communication Theory 10
WCDMA网络特点 6．切换 切换的目的是为了当用户终端在网络中移动时保持无线链路的 连续性和无线链路的质量。 WCDMA系统支持软切换、更软切换、硬切换和无线接入系统 和无线接入系统 间切换，也可以表述为同频小区间的软切换、同频小区内扇区 间的更软切换、同一无线接入系统内不同载频间的硬切换和不 同无线接入系统间的切换。 WCDMA系统支持与GSM系统之间的切换，WCDMA系统能与 GSM系统协同工作 能够在引入 系统协同工作，能够在引入WCDMA后达到增加GSM覆盖 的目的。 Mobile Communication Theory 10