WCDMA关键技术讲课讲稿Word下载.docx
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带宽――5MHz（实际使用的带宽射频调制之后是4.75MHz，在频率划分上可以不留保护频带）；
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双工间隔――190MHz（中间值），规范规定双工间隔可以在134.8MHz～245.2MHz间取值（取决于不同国家的频谱规划）；
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信道栅格（channelraster）――200KHz，在中心频率选择时，每200KHz频率作为一个单位，故中心频率一定是200KHz的整数倍；
绝对射频信道号（UARFCN）――用一对整数来描述空中接口的一对上下行频率，对应关系：
Nul（NumberUL）＝5xful；
Ndl＝5xfdl，其中ful和fdl分别是上行和下行链路的绝对频率值。
该参数将作为底层的系统配置参数写入软件中，一旦获得相应的Lisence参数就不会发生变化。
在TDD方式下，会增加一个时隙参数的定义，一个TS定义为666.67us；
频段从1900～1920MHz；
2010～2025MHz，每5MHz构成一个中心频率。
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（UM104-7～4-8）
在WCDMA中采用的扩频方式是直接扩频（DS），在讲述扩频原理之前，须明确几个概念，首先，时间频率的二元性指的是在传送二进制比特流时，它的周期性和在频谱上表现出来特性之间的相互关系，如要传送的比特流101101，在扩频及加扰调制之前，它要被转换成物理上高低电平的电信号，在UMTS中，电平转换采用的是NRZ编码方案。
0比特编为正相位、1比特变为负相位。
左图中每比特周期用T0表示，右图每比特周期用T1表示，T1<
T0所以右图比特流速率大于左图，速率＝1/周期。
对应于空中接口功率谱特性，横轴单位格是1/T，纵轴表示功率峰值，只考虑主瓣值为a2T，其中a代表比特本身的幅度增益。
比较二图可知，T值较小的信号，频谱特性中的峰值能量就小，也就是随比特速率增高，主瓣峰值能量降低，而占用的频谱1/T展宽。
扩频的目标就是将窄代高能量信号展宽成5MHz的宽带低能量信号，降低峰值能量。
如何将窄代高能量信号展宽成宽带低能量信号？
作为直扩的方式，就是将数据序列与高速的扩频序列进行相乘运算获得，如果是比特流的话就是进行异或运算，由于在电路扩频之前已经是＋1、－1的物理电信号，所以异或运算将转变成相乘运算，结果是一样的。
由4-8图可知，数据序列是扩频之前的序列，经过NRZ编码之后，假设每比特周期是由6个单位（虚线表示周期单位）构成，对于原始比特来说，峰值能量是a2Tbit，即Ebit＝a2Tbit。
扩频序列是幅度增益为1的单位序列，没有多余能量的引入，只是速率上有变化，扩频序列速率是数据序列速率的6倍。
经过相乘运算之后，在空中接口上发送的序列，速率与扩频序列的速率相同，原数据序列的1比特由6个比特位的序列来表示，因此，扩频后的序列抗干扰性能增加了。
扩频之后的比特能量峰值仍然是a，周期发生变化T＝Tchip，所以扩频后的峰值能量为a2Tchip。
定义Eb＝a2Tbit为扩频之前比特的峰值能量；
Ec＝a2Tchip为扩频之后在空中接口传送的码片的峰值能量。
Tb＝SFxTc，定义SF为扩频因子，指原来的1比特信息由SF个码片（chip）来表示。
因此，在Chip速率保持一定（3.84Mcps）的前提下，比特速率与扩频因子呈反比关系。
在UMTS中已定义了扩频后的Chip速率为3.84Mcps，BitRatexSF＝3.84Mcps，SF最小取值是4。
需要明确的几个概念是Bit、Symbol（码符号）和Chip（码片）。
Bit对应的是有用信息（Information），是进入物理层进行基带信号处理前的信息位，它的速率称为比特速率；
Symbol是在空中接口发送之前，对信息进行基带信号处理（信道编码）如交织、循环冗余校验位的添加、速率适配等之后，在进入扩频调制之前的信号，所以Symbol对应的是基带信号处理之后的信号，它的速率称为Symbol速率；
Chip是空中接口上经过扩频调制之后的信息单位，用于体现能量（energy）的承载。
由此，公式BitRatexSF＝ChipRate将被修正为SymbolRatexSF＝ChipRate。
下表所示为UMTS服务类型常见的速率对应关系，其中的BearerDataRate应是SymbolRate：
ServiceBitRate2zcv545%#（么K:
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（kbps）BearerDataRated5a4f8K:
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（kbps）SFModulationRate2dsfds1fK:
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Speech12.2301283.84?
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Packet64kbps64120323.84
Packet384kbps38496043.84
基带信号处理的整个过程与GSM基本一样，原始信息比特流进入传输信道作处理时，首先会添加CRC冗余校验位，称为CRCAttachment过程，这一过程的选择，取决于传输信道的特性；
CRC保护之后，对信息进行编码，可以选择各种信道编码方式，如卷积、Turbe码等，效率可以是1/2、1/3各不一样，取决于服务类别；
信道编码之后，要进行速率适配，称为Punctch或Repetation过程，原始比特速率可以各不相同，而后面进行扩频时，SF的取值是有固定的如4、16、32、64、128等，所以原始速率为中间值时，需要对速率进行适配，以满足SF的取值；
速率适配之后，要完成一次交织和二次交织过程，交织过程中速率不会发生变化，只是打乱发送顺序，目的还是为了抵抗空中接口的干扰；
交织完成之后，要做时间帧的适配，即将空中接口上的信息块适配到空中接口10ms的帧上。
过程结束之后，对于上下链路，在区分I路和Q路时，处理方法各不一样，下行链路要先进行串并转换分成I路和Q路，每个I路和Q路上的速率即为SymbolRate。
同样，对于上行链路，采用并行的BPSK方式，I路和Q路不是串并转换而来，而是各是一个分支分别进行扩频和加扰调制过程。
进行扩频之后的速率为ChipRate。
再进行加扰处理和每码字功率增益的调整过程。
整个基带信号处理过程结束之后，再进行中频转换和射频调制过程，将Chip关系调制到相位关系上，即所谓的相调。
值得注意的是，对于同一类业务，系统根据不同的Qos要求，在传输信道上可能会选择不同的速率，则信号处理过程会有所区别，实行动态的处理过程，这也是与GSM系统的区别。
但从规范的角度来看，不同Qos的业务选择的处理过程是一定的，只是提供了多样的处理方式，由RNC动态分配。
3.84Mchip/s的速率值是人为确定的。
从上述的时间频率二元性上可知，频率越宽系统的抗干扰性能越好，但频率的使用率却越低。
所以3.84Mchip/s的速率值只是人为的一个折中。
WCDMA本身定义的速率值是4.096Mchip/s，为了欧洲与北美不同制式的协调，才最终选择了3.84Mchip/s的速率。
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对于接受端，接受机会将接受到的信号序列和相同的扩频序列进行同样的相乘运算而完成解扩过程。
在信号接受开始时，接受端产生的扩频序列必须完成与发射端扩频序列同步的过程，同时一直维持同步过程直到信号完全接受。
作为CDMA来说，用户工作在同一个中心频率上，所有的用户信息叠加在空中接口上发射并通过码字来区分。
所以码字的选择非常重要，系统应对码字有怎样的特性要求？
也就是怎样来区分用户？
一个重要的概念就是码字的正交。
需要明确的几个概念――自相关性和互相关性。
所谓自相关性（auto-correlation），指的是作为一个码字序列来说，它本身的相关特性，在相位同步的前提条件下，有100％的相关性。
对于二进制比特流来说，也就是自身进行异或运算后为0序列，对相乘运算来说，得到100％的+1，称为完全正相关，如得到的是100％的－1，则称为完全负相关，相位偏转；
码字选择时，要求码字要有良好的自相关性，使得相关解调器可以很容易捕捉到码字的存在。
互相关性（cross-correlation）指的是不同码字之间的相关特性，通过不同码字，系统得以实现码分复用，所以不同码字应保证不相关，简单来说，系统希望码字能完全正交。
但在实际系统中，这种完全正交的特性是比较难实现的，所以希望码字的互相关性是越低越好。
正交性的判断，在同步条件下，进行相乘运算，50％的＋1和50％的－1，则完全正交，如果是二进制比特流运算的话，应该是50％的＋1和50％的0，表示完全正交。
所以良好的自相关性和较低的互相关性，是对码字的基本要求。
有用信号的提取正是由于有用信号的码字和其他信号的码字存在正交性，经过相乘运算之后，可以将其他信号屏蔽为零，而只提取出有用信号的能量。
公式∑SPixSPm＝0（i≠m）时，表示完全正交。
（举例见UM104-11）
（UM104-12～4-13）玱itre43289蜬:
在UMTS中，码字一共有二种类型的应用，第一种称为信道化码（Channelizationcode，简写为CH），第二种称为扰码（Scramblingcode，简写为SC）。
由于在上下行链路中处理方式的不同，导致二种类型码字的作用各不一样。
在下行链路（基站→移动台方向）上，基站向本小区发送信息时，基站首先将各种用户信息分别与各自的CH进行相乘运算，之后将信号叠加，再与扰码进行相乘运算，之后在空中接口上发射。
移动台侧先做解扰，然后再解出自己的有用信息。
用户信息和CH进行相乘运算时，CH就是扩频序列，通过选择CH的正交性，来区分用户信息。
所以CH无论在上行还是下行链路上，它最基本的作用就是直接扩频（Spreading），所以CH就是扩频码。
经过扩频后的速率都是3.84Mchip/s，再进行扰码加密过程，扰码的速率也是恒定的3.84Mchip/s。
CH除了作为扩频码外，还可以作为物理信道的ID。
在UMTS中，单个用户的业务类型，可以根据需要分配多个物理信道，理论上2M速率的实现是通过同时占用多个物理信道来实现的，而用户正是通过识别不同的CH来获得物理信道的服务，所以CH是用来区分在下行链路上的多个物理信道的。
空中接口资源在分配时，相当于分配给用户的就是多个CH。
而这种分配是由RNC来完成的动态分配。
作为扰码，移动台必须首先进行解扰，然后才能获得自己的有用信息，所以扰码的作用相当于小区的ID。
对移动台来说，由于工作在相同频率，所以可以收到来自不同小区的无线信号，是一个自干扰系统，但通过扰码，移动台只需要对驻扎小区进行解码，因为有用信息只有在本小区的专用信道上发送。
在下行链路上，移动台首先要区分本小区和非本小区的信号，这个区分过程就是通过解本小区扰码来实现的。
所以系统中每小区对应一个扰码。
需要强调的是cell、sector和BTS概念的不同。
对于BTS来说，可以是全向站、三扇区或六扇区定向站等，如果基站在发射方向是全向发射，从逻辑角度来说，基站的管理是一个小区（cell），1BTS＝1cell，基站分配一个扰码；
如果基站在发射方向是三扇区定向发射，每个扇区（sector）就是一个小区（cell），故一个BTS需要3个扰码。
所以cell的概念是OMCR上的概念，逻辑上是执行相关算法的最小单位。
而sector的构成是从射频角度上讲的。
在UMTS中，一个全向的BTS，可以理解为在下行链路上是全向发射，而上行方向则是3扇区定向接受的，采用3付天线，在发射方向三扇区发射相同的信号，相当于全向发射，而接受端是定向接受。
对于相邻小区的扰码在分配时码字的互相关性要低，正交性要好。
但从网络角度来说，如果二个基站处于同时发射，到达移动台后，由于所处位置不同，在接受来自二个小区的信号时，由于传播时延，信号的相位会有所偏差，形成干扰。
也就是在同步条件下，完全正交的特性，由于传播时延而遭到破坏。
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在上行链路（移动台→基站方向）上，每个移动台向基站发射自己的信息，信息由每个移动台自己处理，首先经过CH进行扩频，然后再增加各自的扰码进行加扰。
对于不同用户，如果是相同的服务类型，则可以选择相同的CH，而通过扰码来加以区分。
从扰码角度来看，在上行方向上是移动台（UE）的ID，对于每一个移动台，会有一个扰码来对应，不同UE之间的扰码应该是完全正交。
对于高速业务，UE同样可以分配多个物理信道同时进行工作，只是现阶段不作讨论。
所以在UL方向，CH的作用只是扩频。
在不同方向上码字的作用归纳如下：
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信道化码（CH）扩频（spreading）
物理信道标识（phychannelID）扩频（spreading）f12zcv54K:
扰码（SC）小区标识（cellID）移动台标识（UEID）$#@3221a3ds襅:
值得注意的是，码字作为空中接口的资源是按序分配的。
在DL方向，CH是由RNC根据业务类型进行动态分配，对于相同业务类型则分配正交的码字；
SC是在OMC上确定的，相当于GSM中频率规划，在UMTS中需要做码字规划（512个主扰码），一旦确定，则是由OMC静态管理。
在UL方向，现阶段的CH是由RNC以半静态方式分配的，对于相同业务速率，CH是唯一的，规范中规定在将来可以是动态分配；
SC的分配，首先要区分二个ID，一个是RNC所分配的临时识别符（UEID），另一个是完成位置登记时由核心网分配的临时识鸱║IA）。
这里的UEID仍然是由RNC动态分配的，如果是属于同一个RNC，UE的ID是不会出现重复的，由UEID来触发上行链路上扰码的产生，所以上行链路上的扰码是RNC根据用户的每一次RRC连接建立请求动态分配的，上行SC是针对每用户分配，而不是针对每业务类型。
所谓的RNC无线资源的管理功能，就是RNC对码字的管理。
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（注上述码字均为用户专用信道上的码字，非公共信道上的码字）道h$#$#&
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（提问：
在UL方向上，不同的RNC是否存在相同的UEID分配而发生冲突？
）
（UM104-14～4-15）#什21fK:
对于WCDMA来说，选择的扩频码称为正交可变扩频因子（OrthogonalVariableSpresdingFactor，简称OVSF）。
该码字的产生机制与Walsh码的产生机制没有太大区别，Walsh码用矩阵结构而OVSF采用树形结构来描述。
最初的根赋值是Cch,1,0＝1，由SF＝1升至SF＝2时，第1个子树的第一比特位保留，第二比特位进行复制，Cch,2,0＝11，第2个子树的第一比特位保留，第二比特位进行相位偏转，Cch,2,1＝1－1，依此类推，SF=4时子树的产生机制与SF=2时相同，码树结构如图：
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在OVSF码树结构中，每一阶对应一个SF值，如SF=2时，位于同阶的可用码字是2个，SF=4时，可用码字是4个，依此类推，SF=8时，有8个可用码字。
码字的标识是Cch,SF,no不21fds3aK:
其中，SF为扩频因子，No从上至下按序编号。
SF值代表原来的一个比特用SF个码片来表示，如SF＝4，一个比特位用4个码片来表示。
每个码字的长度与SF值相关，SF＝4表示码字长度为4。
码字的取值范围，在上行方向，SF＝4、8、16、32、64、128、256；
在下行方向，SF＝4、8、16、32、64、128、256、512。
使用位于同一阶的码字，表示原始用户的业务速率是一致的，才会选择到相同的SF值。
同一阶码字之间是完全正交的。
当位于不同阶的码字间存在父子关系时，码字之间具有相关性，在DL方向也就不能被同时分配使用。
当位于不同阶的码字间不存在父子关系时，码字之间仍是正交关系。
由于父子关系的码字具有相关性，所以在选择码序列时数量会受限。
在DL方向不考虑公共信道和功率受限，假设所有码字都可以被分配用来通信，在最大情况下允许同时使用的用户数应当是512个。
在DL方向所能支持的最大速率，SF越小，速率越高，所以在SF＝4时，速率是最大。
但在SF＝4是，只能用Cch,4,1、Cch,4,2、、Cch,4,3三个码字，这是因为Cch,4,0产生的子码字序列要被分配给公共信道使用。
所以Cch,4,0树不能使用，用户的2M速率就是同时占用SF＝4的三个码字获得的。
SF＝4时单信道的SymbolRate＝3.84/4＝960ksymbol/s，这只是其中一路（I或Q路）上的速率，两路信号在DL方向是通过串并转换之后获得的，奇偶比特分开，速率减半。
所以在恢复到原始比特时，首先要经过串并转换的逆过程，将I路960k信号和Q路960k信号叠加，成为2x960＝1920kbps速率的信号，这才是经过信道编码、交织等基带信号处理过程之后的信号速率。
在1920kbps中有用信息只占768kbps，这是进行基带信号处理前的有效速率，相当于用户单信道上的原始信息速率只有768kbps，只有同时得到DL方向上三个信道的物理链路，BitRate＝3x768＝2.1Mbps，才能满足最大2M的业务。
所以2M速率指的是用户的比特速率，在规范中被归为2048业务。
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OVSF的分配原则：
在DL方向，根据用户的业务请求由RNC动态分配，在同一阶情况下，初始状态时，是按由上到下的原则分配，在使用状态下，对空闲资源，也是从上到下按序分配。
从RNC的动态资源管理来说，假设在SF＝8层，已有5个用户分别占用5个码字信道（0、2、6码字未用），在不考虑上行链路的干扰受限和下行链路的功率受限时，有第6个用户（业务速配要求SF＝4）申请接入时，RNC允许接入，分配码字时可以采用二种方案，第一种称为Auto－Patching（打补丁）方案，所谓补丁现象，是指由于码字资源的按序分配，个别用户在放弃码字时，会出现不相邻码字被分别占用的现象，如3、7码字占用而2、6码字未占用。
所以当第6个用户申请接入时，可以将占用码字3的用户重新配置，使占用码字6信道，将2、3码字的父码字（SF＝4）分配给用户6，这个过程即为Auto－Patching过程；
第二种称为Self－Splitting（自我分裂）方案，将申请SF＝4的用户分裂，使分别占用2个SF＝8的信道来实现。
二种方案优选第二种，因为无线链路重建需要涉及相应的信令过程，同时，二个SF＝8的功率和一个SF＝4的功率是不等效的。
在速率适配时，RNC会优先选择SF值高的物理信道，以降低功率。
在UL方向的码字分配，现阶段在专用的信令和业务信道上，只能分配每阶中的一个码字，即Cch,SF,SF/4的码字，如Cch,4,1、Cch,8,2等。
该码字是11－1－1的重复，只是根据速率不同SF值的不同而重复的次数不同。
这是针对单业务单信道情况的码字分配方案，将来如果一个移动台支持多个业务，码字分配就会发生变化，该原则不再发生作用。
一般认为在上行链路上所要求的速率不是很高，区分用户是通过扰码来区分的，不同用户之间无需通过扩频码来区分用户，所以可以简化码字的分配方式，现阶段无需通过扩频码来区分物理信道，对相同速率的业务可以分配相同的扩频码字，而只通过扰码来区分用户。
RNC的这种分配方式称为半静态分配方式。
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根据上述的分配原则，一个小区在DL方向码字最多只能分配一个2M业务的承载，这称为码字缺陷（Shortage）。
为了弥补缺陷，规范中规定了付扰码（SecondarySC）的概念，对相同的扩频码，为了达到重复使用的目的，以满足多用户的业务需求，可以通过付扰码加以区分。
在同一个扰码下，OVSF码树只能使用一次，对同一个小区来说，最多可以分配1个主扰码和15个付扰码，即OVSF可以重复使用16次，所以码字资源是足够使用，只是现阶段仍暂不使用付扰码。
从码字角度考虑容量是不受限的，受限的是下行链路上的功率和上
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