《WCDMA物理层介绍》课件

物理层介绍WCDMA是一种基于宽带码分WCDMAWideband CodeDivision MultipleAccess多址技术的第三代移动通信标准它在物理层采用了先进的传输技术CDMA,为用户提供了更好的通信服务质量概述WCDMA技术概述网络架构频谱分配WCDMA WCDMA WCDMA是第三代移动通信系统的标网络由用户设备、基站、基站控系统采用和WCDMA3G WCDMA WCDMA1920-1980MHz准之一在高速数据传输、大容量以及优质制器和核心网组成通过分层设计实现全面的频带为用户提供高带,,2110-2170MHz,语音服务等方面提供了明显改进的移动通信服务宽、高质量的移动通信服务物理信道WCDMA物理层定义了多个物理信道用于支持各种不同的业务需WCDMA,求和信号传输主要包括同步信道、广播信道、专用SCH BCH物理信道等这些信道通过不同的编码和调制方式实现DPCH,对应的信息传输功能物理信道设计灵活可根据业务需求动态分配资源提高了WCDMA,,系统的灵活性和可扩展性同时物理信道的设计还需考虑功率控,制、小区间切换等关键技术确保系统的性能和服务质量,码分多址CDMA频谱利用效率高动态分配资源技术能充分利用有限的可灵活动态地分配无线CDMA CDMA频谱资源提高整体系统容量和信道提高了用户使用效率,,频谱效率抗干扰能力强提供差异化服务采用扩频技术具有出色支持不同业务类型的差CDMA,CDMA的抗干扰性和抗多径传播性能异化服务满足用户多样化需求,扩频技术WCDMA采用的是直接序列扩频技术每个用户信号都会使用独特的扩WCDMA DSSS频码对其进行扩频从而将狭窄带宽的用户信号扩展到更宽的频带中这种技术,不仅可以提高系统容量还可以增强抗干扰能力和安全性,的扩频技术不仅能有效利用频谱资源还可以实现码分多址的WCDMA,CDMA技术优势如抗多径干扰等这些特性使成为移动通信系统的关键技术,WCDMA之一频率结构WCDMA

2.1G5M工作频率每个载波带宽

12.5M10M频道间隔双工间隔系统的工作频率为左右，每个载波带宽为，相邻频道WCDMA

2.1GHz5MHz间隔为，上下行频谱间隔为这种频率结构提供了充足的频

12.5MHz10MHz谱资源来支持的高速数据传输和庞大的用户容量WCDMA帧结构WCDMA帧10ms1使用毫秒为基本帧长度WCDMA10个时隙152每个毫秒帧被分为个时隙1015个芯片25603每个时隙包含个芯片2560数据速率灵活4通过灵活分配时隙来调整数据速率系统采用了灵活的帧结构设计以满足不同应用场景的需求每个毫秒的基本帧被划分为个时隙每个时隙包含个芯片通过灵WCDMA,1015,2560活分配时隙资源可以实现从几到几的灵活数据速率,kbps Mbps同步信道SCH时间同步频率同步信号检测同步信道用于提供时间同步和帧同步信同步信道还承担频率同步的作用确保移动设备通过接收同步信道信号检测到,息确保移动设备与基站保持高度同步移动设备和基站的载波频率保持一致基站的存在并开始建立连接,,同步信道编码与调制编码扩频同步信道使用卷积编码来提高抗噪性和信道编码效率通过设计合理的卷应用的扩频技术，可以对同步信道的信号进行扩频处理，提高抗干CDMA积码生成多态，可以有效减少码间干扰扰能力和频谱利用率123调制同步信道采用调制技术，将二进制信号变换为正交相移键控的载波QPSK信号，提高信号传输效率广播信道BCH广播信道概述信道结构编码与调制BCH BCH广播信道是信道采用固定的物理信信道采用特定的信道编BCH WCDMABCH BCH物理层中的一种重要信道负道结构包括同步序列、广播码方式和调制方式以确保信,,,责向手机终端广播系统信息和信息和导频符号它为终端提息能可靠地传输至终端这些同步信息它为所有用户提供供必要的同步和系统信息确编码和调制技术确保了系统信,关键的系统参数和同步参考保终端能够成功接入网络息的及时和准确发送广播信道编码与调制码源编码1采用卷积编码确保广播信号可靠性扩频编码2使用正交扩频码实现高度抗干扰幅度调制3采用调制提高频谱利用率QPSK的广播信道采用了卷积编码、正交扩频码和调制等技术以确保信号传输的可靠性、抗干扰性和频谱效率这些组合技术WCDMA QPSK,确保了广播信道能够高效、稳定地完成系统同步、业务参数广播等关键功能共用信道CPCH共享信道随机接入功率控制是一种用于上行链路的共享信道允使用随机接入机制用户可以在需要采用功率控制机制以确保信号传输CPCH,CPCH,CPCH,许多个用户共享同一信道资源它提供了灵时随时进行信道请求而不需要预先分配时的质量并减少对其他用户的干扰,活高效的随机接入机制隙专用物理信道DPCH结构编码与调制功率控制DPCH包含数据信道、控制信道和共享信道采用复杂的编码和调制方案包括扰采用上行下行功率控制可以动态调DPCH DPCH,DPCH/,这些信道携带用户数据、行政信息和共享码、信道编码、速率匹配、调制等确保传整发射功率减少干扰并提高频谱利用率,,资源结构确保了高效利用网络资源输过程中的数据完整性和服务质量功率控制是系统核心技术之一DPCH WCDMA编码与调制DPCH码道结构设置采用灵活的码道结构设计可根据业务需求灵活配置包括物理信道、传输格式、编码率等DPCH,调制QPSK采用数字调制技术将比特流调制为符号流提高了信号带宽利用率DPCH QPSK,,扩频与调制先进行扩频再进行调制提高了抗干扰性和频谱利用率DPCH,QPSK,功率控制功率控制概念功率控制是物理层的核心技术之一用于动态调整用户终端的发射功率以最大化系WCDMA,,统容量功率控制类型包括开环功率控制和闭环功率控制两种方式前者由终端自主控制后者由基站控制WCDMA,,功率控制目标功率控制旨在最小化终端功耗同时保证系统容量和服务质量实现平衡,,小区间切换测量邻区1持续监测当前小区及其邻小区的状况上报测量结果2将监测结果定期上报到基站切换决策3基站根据测量结果确定是否需要切换小区切换执行4完成切换小区的连接过程小区间切换是移动用户在不同小区之间连续获得无缝服务的关键过程它包括测量邻区信号强度、上报测量结果、做出切换决策以及执行切换等步骤这个过程确保了用户在移动过程中能够始终保持良好的通信质量天线技术WCDMA系统采用先进的天线技术实现高效的信号传输和接收包括指向性天WCDMA线、分集天线和智能天线等提高了系统的容量和覆盖能力同时还采用了相位,阵列天线和波束赋形技术进一步提高了系统性能,天线技术的发展不仅提高了系统的整体性能也带来了更高的能源效率WCDMA,和更小的尺寸为终端设备的设计和部署带来了便利,接收机结构多天线结构信道估计接收机通常采用多天线结构可以提高信号接收性能减少接收机需要对信道特性进行实时估计以补偿信号在传输过程中的失WCDMA,,,接收端的信号衰弱和干扰真和相位漂移多径合成码间干扰消除接收机可以利用多径信号的相位和功率关系进行有效组合接收机需要采用先进的信号处理算法如均衡器和检测器抑制码间WCDMA,,,提高接收灵敏度干扰的影响信道估计信道参数确定1系统需要确定信道参数如多径信号的幅度、相位和时WCDMA,延以便接收机进行有效的信号检测,导频信号检测2系统使用训练序列作为导频信号接收机可通过这些已WCDMA,知信号来估计信道参数自适应滤波3接收机可采用自适应滤波算法不断跟踪并更新信道参数以适,,应信道的时变特性多径信号处理波束赋形利用阵列天线技术，可以对接收信号进行波束赋形，提高接收效率并抑制多径干扰信道估计与等化通过对多径信道进行精准估计和等化处理，可以有效补偿多径效应造成的信号失真相位锁定循环相位锁定循环可以快速跟踪多径信号的相位变化，稳定接收信号PLL接收机RAKE接收机通过合并多径信号的能量，提高了信号接收的性能RAKE码间干扰消除信号失真问题码间干扰消除技术在系统中由于用户信号的扩频带宽很大容易受到多径效采用了时域均衡、频域均衡等多种码间干扰消除技术WCDMA,,WCDMA,应的影响造成码间干扰问题这种干扰会严重影响系统的性有效抑制了信号失真提高了系统的抗多径性能,ISI,能和容量符号检测检测软判决1根据信号电平判断符号检测硬判决2比较信号电平后量化为或01判决MLSE3利用最大似然序列估计算法找到最优符号序列符号检测是物理层的关键步骤之一通过对接收信号进行软判决、硬判决或最大似然序列估计等方法得到最终的数字信WCDMA,MLSE,号其中算法可以最大限度地提高接收性能MLSE综合性能分析覆盖范围系统通过采用软切换技术WCDMA可实现更广泛的小区覆盖范围为,,用户提供更稳定可靠的服务容量分析系统利用码分多址技术WCDMA,可支持更多用户接入并提供高速传输系统容量得到大幅提升,功率效率采用技术以及动WCDMA CDMA态功率控制用户设备功耗明显降低,电池续航时间大大延长,系统容量分析基站覆盖分析信号覆盖范围基站的覆盖范围一般为WCDMA公里可为城区和郊区提供高2-5,质量信号覆盖基站密度为提高网络容量需要增加基站密度,在城市区域最佳基站间距,layout一般为米500-2000传播特性信号会受地形、建筑物等的影响产生阴影、多径效应需要优化天线参,数和基站位置业务质量分析5%吞吐量提升通过优化物理层技术可以提升系统整体的业务吞吐量WCDMA,1%误码率下降采用先进的编码和调制方式可以大幅降低误码率提高业务质量,,

99.9%可靠性提高细致的网络规划和优化可确保网络的高可靠性和稳定性,WCDMA手机终端分析手机终端的关键性能指标包括电池续航、显示屏质量、处理器性能、相机成像、音频品质等厂商需要在这些方面进行全面平衡和优化才,能提供出色的用户体验同时还需要关注手机的硬件设计和工艺制造确保终端质量稳定可靠,针对不同细分市场和用户需求手机终端还应集成相应的功能和特性例如高清影音、快速充电、支付等只有全方位满足用户需求手,,NFC,机终端才能在激烈的市场竞争中脱颖而出物理层总结WCDMA灵活的扩频技术完善的信道设计12采用码分多址物理层包括同步信道WCDMAWCDMA扩频技术可以灵活地、广播信道、共用信道及专用CDMA,利用多个码道来满足不同业务信道提供全面的信道支持,的传输需求强大的抗干扰能力丰富的业务支持34物理层采用多径信号物理层可支持包括语WCDMAWCDMA处理及码间干扰消除等技术具音、数据、视频等多种类型的,有出色的抗干扰性能业务满足多样化的用户需求,总结与展望技术发展移动通信发展趋势技术持续创新5G随着技术的不断完善和商用部署从到再到即将到来的移动物理层技术的研究与创新将继续5G WCDMA4G,5G,WCDMA物理层技术将继续在移动通信领通信技术正不断演进以满足各类智能设备推动移动通信行业的发展满足未来更多复,WCDMA,,域发挥重要作用为未来的高速、低延迟、和应用的需求推动移动互联网时代的发展杂应用场景的需求,,大连接的网络奠定基础5G。