1-WCDMA无线技术-45

WCDMA无线技术课程目标：●掌握3G移动通信的基本概念●掌握3G的标准化过程●掌握WCDMA的基本网络结构以及各网元功能●掌握无线通信原理●掌握WCDMA的关键技术参考资料：●《3G概述与概况》●《中兴通讯WCDMA基本原理》●《ZXWR RNC（V3.0）技术手册》●《ZXWR NB09技术手册》目录第1章WCDMA关键技术 (1)1.1 WCDMA系统的技术特点 (1)1.2 功率控制 (3)1.2.1 开环功率控制 (3)1.2.2 闭环功率控制 (4)1.3 RAKE接收 (7)1.4 分集技术 (9)第2章WCDMA无线资源管理 (13)2.1 切换 (13)2.1.1 切换概述 (13)2.1.2 切换算法 (19)2.1.3 基于负荷控制原因触发的切换 (19)2.1.4 基于覆盖原因触发的切换 (20)2.1.5 基于负荷均衡原因触发的切换 (23)2.1.6 基于移动台移动速度的切换 (25)2.2 码资源管理 (26)2.2.1 上行扰码 (26)2.2.2 上行信道化码 (29)2.2.3 下行扰码 (30)2.2.4 下行信道化码 (31)2.3 接纳控制 (35)2.4 负荷控制 (41)i第1章WCDMA关键技术知识点● WCDMA关键技术，如功率控制、RAKE接收、多用户检测等作为第三代移动通信的WCDMA的设计目标是不仅能够提供比第二代移动通信系统更大的系统容量和更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好的实现无缝漫游和为用户提供包括语音、数据和移动多媒体业务。

与第二代移动通信相比，WCDMA系统应用了许多关键技术，如功率控制、RAKE接收、多用户检测、智能天线。

以下分别进行介绍。

1.1 WCDMA系统的技术特点WCDMA由于技术的先进性，所以与以前的GSM等移动通信方式相比，具有以下的技术特点。

更大的系统容量WCDMA由于自身的带宽较宽，抗衰落性能好，上下行链路实现相干解调，大幅度提高链路容量。

WCDMA系统采用快速功率技术，使发射机的发射功率总是处于最小的水平，从而减少了多址干扰。

这些技术都提高了系统容量。

系统容量大，单用户设备成本降低，建设WCDMA 网络的投资要比2G低。

更多的业务种类WCDMA系统可以提供和开展的业务种类非常丰富，分为两大类：CS域业务和PS域业务。

其中，CS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。

更高的数据速率具有支持多媒体业务的能力，特别是支持Internet业务。

现有的移动通信系统主要以提供语音业务为主，一般能提供100~200Kbit/s的数据业务，GSM演进到最高阶段能提供384Kbit/s的数据业务。

而第三代移动通信的1WR_BT02_C1_0 WCDMA 无线关键技术2业务能力将比第二代有明显的改进，支持话音、数据和多媒体业务，并且可根据需要提供宽带。

第三代移动通信无线传输技术满足以下三种要求。

即：快速移动环境：最高速率达144Kbit/s室外到室内或步行环境：最高速率达384Kbit/s室内环境：最高速率达2Mbit/s更好的无线传输无线信道是一种较恶劣的通信介质。

由于它的特性难以预测，因此一般根据实际测量的数据，以统计的方法来表征无线信道的模型。

通常认为其具有莱斯或瑞利特性，其中瑞利衰落信道是最恶劣的移动无线信道。

要在衰落信道中实现良好的性能，采用分集技术非常关键。

在WCDMA 中，仿真结果表明，衰落信道情况下，发射分集可以改善性能1~2dB ，因此通过采用发射分集技术，可以更有效地保证无线传输的质量。

在无线传输中，频率选择性衰落和多径是一种普遍现象。

WCDMA 是宽带信号，信号带宽是5MHz 。

宽带信号可以更好地抗频率选择性衰落，保证传输性能。

另外，如果发射信号带宽比信道的相干带宽更宽，那么接收机就能分离多径分量。

由于WCDMA 的带宽更宽，因此它具有更好的多径接收处理能力。

更高的语音质量采用AMR 语音编码技术，语音传输速率最高达到12.2Kbit/s （R99）。

WCDMA 的带宽达到5MHz ，使得其具有更大的扩频因子，从而带来更大的处理增益。

同时宽带使其具有更强的多径分辨能力，改善RAKE 接收机性能。

另外，WCDMA 采用发射分集技术，有效改善下行链路的接收性能。

并通过交织和卷积编码技术来有效保证传输误码率。

通过采用这些技术，使得WCDMA 网络语音质量接近固定网的语音质量。

更低的传送功率采用CDMA 技术，通过扩频将窄带信号转换为宽带信号后再进行发射。

由于WCDMA 的带宽达到5MHz ，使得其扩频因子可以更高带来更大的接收机处理增益，使得WCDMA 系统具有更高的接收灵敏度，终端需要的发射功率可以很低。

另外，通过采用快速功率控制技术，可以降低发射功率，软切换提高提高业务信道接收增益，也可以降低终端发射功率的要求。

第1章 WCDMA 关键技术3一般地，WCDMA 终端的发射功率在室内为20mW ，室外300mW ，电磁辐射少，对人身体影响很小，是一种绿色手机。

同时，由于发射功率低，使得其待机时间很长。

1.2 功率控制功率控制是WCDMA 系统中的一个重要方面，假设一个小区的用户都以相同的功率发射，则靠近基站的移动台到达基站的信号强，远离基站的移动台到达基站的信号弱，这样就会导致强信号掩盖弱信号，这就是所谓的“远近效应”。

由于WCDMA 是一个自干扰系统，所有用户使用同一个频率，远近效应更加严重。

同时对于WCDMA 系统来说，基站的下行是属于功率受限的。

为了在发射功率小的情况下确保满足要求的通话质量，这就要求基站和移动台都能够根据通信距离的不同、链路质量的好坏，实时地调整发射机所需的功率，这就是“功率控制”。

从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。

比如若从通信的上向、下向链路角度来考虑，一般可以分为上行链路功率控制和下行链路功率控制。

下行链路功率控制目的是节约基站的功率资源，而上行链路功率控制目的是克服远近效应，上行链路功率控制算法最具代表性。

从功率控制环路的类型来划分，功率控制可分为开环功控、闭环功控（外环功控和内环功控）、功率平衡。

在WCDMA 系统中功率控制主要包括以下几个部分：●开环功率控制 ●闭环功率控制 ●功率平衡 ● 压缩模式下的功率控制1.2.1 开环功率控制当移动台发起呼叫时，需要进行开环功率控制，从广播信道得到导频信道的发射功率，再测量自己收到的功率，相减后得到下行路损值。

根据互易原理，由下行路损值近似估计上行的路损值，计算移动台的发射功率。

计算发射功率时，需要考虑业务的信噪比要求（业务质量要求）、扩频增益和上行路损值。

由于上下行频率相差190 MHz ，比相关带宽（200 kHz 左右）大得多，因此，开环估计是近似的。

WR_BT02_C1_0 WCDMA 无线关键技术41.2.2 闭环功率控制开环功率控制仅仅在起呼的时候需要，在建立链路后，则需要在专用信道进行精确的闭环功率控制，尤其在上行链路（多对一模式）中，使相同业务到达基站的接收功率完全相同，无论移动台离基站的距离远近。

这就是克服远近效应的过程。

闭环功控还分内环功率控制和外环功率控制。

1． 内环功率控制内环功率控制是快速闭环功率控制，最快速度可达1500次/秒，在基站与移动台之间的物理层进行，当物理层测量接收的信噪比低于目标值时，就发出增加功率的命令；当物理层测量接收的信噪比高于目标值时，就发出降低功率的命令；当信噪比与目标值相差不多时，就发出不调整功率的命令；一个时隙（0.67 ms ）给出一次功率控制命令，功率控制命令分3个状态：增加功率、降低功率、保持功率。

一次增减功率的步长一般为1 dB 。

2． 外环功率控制外环功率控制是慢速闭环功率控制，一般在一个TTI （10 ms 、20 ms 、40 ms 、80 ms ）的量级。

外环功率控制是在物理层之上的功率控制，通过CRC 检验是否出错，统计接收的数据误块率BLER （对应误码率BER ），改变内环功率控制的信噪比目标值，使接收信号质量满足业务质量的要求。

3． 内、外环功率控制的关系外环功率控制是慢变化的粗调节（RNC 到Node B ）；内环功率控制是快变化的细调节（Node B 到UE ）。

为什么需要分内环功率控制和外环功率控制呢？原因是信噪比测量中，很难精确测量信噪比的绝对值。

且信噪比与误码率（误块率）的关系随环境的变化而变化，是非线性的。

比如，在一种多径的传播环境时，要求百分之一的误块率，信噪比是5dB ，在另外一种多径环境下，同样要求百分之一的误块率，可能需要5.5dB 的信噪比。

而业务质量是主要由误块率确定的，是直接的关系，与信噪比是间接的关系。

1.2.2.1 下行功率平衡在软切换或宏分集的情况，一个UE 可以和激活集中的所有小区进行通信。

在进行下行内环功控时UE 给激活集中的小区发送同样的TPC 命令，但由于每条无线链路的传播路径不同，可能导致TPC 命令传送中出现误码，使有的小区收到错误第1章 WCDMA 关键技术5的TPC 命令，这样就导致有的小区增加下行发射功率，而有的小区减少下行发射功率，从而出现了功率漂移。

解决功率漂移的方法有：●增加DPCCH 的发射功率。

● 采用下行功率平衡。

下行功率平衡的实现方法：通过专用测量报告得到各条链路上的专用TCP 值，根据上报值计算得到所需要的DL Reference Power 。

然后通过信令“DL Power Control Request ”消息发送给Node B 。

Node B 利用这个值，通过内环功控算法完成链路平衡的效果。

下行功率平衡的相关测量是专用TCP （发射码功率）的测量：●测量上报方式：周期上报 ● 测量相关：和业务相关1.2.2.2 压缩模式功率控制方法由于频间、系统间切换时需要进行测量，3GPP 协议采用压缩模式以产生传输间隔用于测量任务。

3GPP R6最新协议规定有两种压缩方法：●扩频因子减半。

● 高层指定。

扩频因子减半的方法，是通过把一个TTI 内要传输的数据比特在除去传输间隔的时隙内发送出去（数据比特没有丢失，是一种无损压缩方法），也就是相当于发送数据的速率提高了。

要达到这样的目的，就必须重新选择适合于此种压缩模式方法的时隙格式，时隙格式的改变使得导频比特个数也发生了改变，因此功率控制必须考虑导频比特的变化所带来的影响。

正是由于压缩模式的一些特殊实现机制，使得压缩模式的功率控制方法与正常模式的功率控制方法有很大的区别。