西安电子科技大学：《移动通信系统》课程教学课件（讲稿）第十讲 WCDMA移动通信系统

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