WCDMA技术原理系列胶片WCDMA系统原理.ppt

WCDMA系统原理,WCDMA技术原理系列胶片,WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA 物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍,3,无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术,无线通讯基本原理,4,无线传播特性,电磁传播：直射、反射、散射和绕射无线环境中的信号衰减分成三部分路径损耗：电磁波在宏观大范围（即公里级）空间传播所产生的损耗，它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。慢衰落：在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗快衰落：电磁波信号在数个或者数十个波长范围发生快速衰落快衰落包络分布的描述方法瑞利分布：非视距传播莱斯分布：视距传播,5,无线传播特性,发送信号,接收信号,干扰,0dB,发送信号,-25dB,接收信号,衰落,+,发送信号,接收信号,时延,0 2 3,+,发送信号,接收信号,抖动,此外还有因为移动台移动而引起的频率扩散，即多普勒效应,2+2 3+,6,多径效应,接收信号,时间,强度,0,发射信号,7,无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术,无线通讯基本原理,8,多址接入技术,频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS,时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS,码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道。如CDMA,9,无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术,无线通讯基本原理,10,扩频通信原理,扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N),11,扩频通信原理示意图,f,S（f）,f0,扩频前的信号频谱,信号,S（f）,f,f0,扩频后的信号频谱,信号,S（f）,f,f0,解扩频后的信号频谱,信号,干扰噪声,f,S（f）,f0,解扩频前的信号频谱,信号,干扰噪声,信号,脉冲干扰,白噪声,12,扩频通信的特点,抗多径干扰能力强抗突发脉冲干扰保密性高低发射功率易于实现大容量多址通信占用频带宽实现复杂,13,无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术,无线通讯基本原理,14,信道编码的目的,编码目的：在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。,无纠错编码：BER10-1 10-2,不能满足通信需要,卷积编码：BER10-3,满足语音通信需要,Turbo 码：BER10-6,满足数据通信需要,15,信道编码的原理,信道编码信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）使用编码增加了无效负荷和传输时间适合纠正非连续的少量错误,床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国,床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国,床？前前明明月月光光春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国,16,无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术,无线通讯基本原理,17,交织技术原理,优点交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。提高纠错编码的有效性。缺点：由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求选择。在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。,x1 x6 x11 x16 x21x2 x7 x22x3 x8 x23x4 x9 x24x5 x10 x25,输入数据 A=(x1 x2 x3 x4 x5 x25),输出数据 A=(x1 x6 x11 x16 x25),举例：,18,信道编码和交织技术的结合使用,19,无线传播特性多址方式扩频技术信道编码交织技术分集技术,无线通讯基本原理,20,分集技术的概念,两重含义：分散传输；集中处理是通过利用和查找自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不相关）多径信号来实现的可简单解释为：如果一条路径中的信号经历了深度衰落，但另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号优点：易获得相对稳定的信号可获得分集处理增益提高信噪比,21,分集技术的分类,空间分集又称天线分集，如果天线间的距离大于半个波长，则从不同的天线上收到的信号包络基本上是不相关的时间分集以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次接收到的信号具有独立的衰落环境，从而产生分集效果频率分集在多个频率上传送信号，其理论基础是在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落极化分集信号在空中传播进行了多次反射，由于不同极化方向的反射系数不同，使得信号在不同的极化方向上是不相关的,WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍,23,WCDMA的扩频技术WCDMA的信道编码WCDMA的交织技术WCDMA的分集技术,WCDMA相关无线技术,24,WCDMA系统的扩频,数据比特,扩频后码片,符号速率 SF=3.84McpsWCDMA中，上行信道码的SF为：2256 下行信道码的SF为：4512OVSF:正交可变扩频因子,25,WCDMA的扩频加扰和调制,下行物理信道扩频调制过程,实部与虚部分离,脉冲成型,脉冲成型,串并转换,串并转换,下行物理 信道1,Cch,SF,m,j,I+jQ,Sdl,n,G1,Cch,SF,m,j,I+jQ,Sdl,n,G2,下行物理 信道2,Gp,Gp,P-SCH,S-SCH,cos(wt),-sin(wt),T,T,Re(T),Im(T),26,WCDMA的扩频加扰和调制,上行物理信道扩频调制过程,实部与虚部分离,脉冲成型,脉冲成型,cos(wt),-sin(wt),Sdpch,n,S,Re(S),Im(S),Cd,1,d,I,cc,Q,j,I+jQ,DPDCH1,Cd,3,d,DPDCH3,Cd,5,d,DPDCH5,Cd,2,d,DPDCH2,Cd,4,d,DPDCH4,Cd,6,d,DPDCH6,cc,Cc,c,DPCCH,Q,27,WCDMA系统的解扩,解扩的方法,28,WCDMA扩频与解扩示意图,Symbol,Spreading,Despreading,1-1 1-1 1-1 1-1 1-1,Data=010010,Spreading code,Spread signal=Data code,Spreading code=1-1-1 1-1 1 1-1(SF=8),Data=Spread signal code,Chip,29,扩频增益,扩频定义与处理增益处理增益PG=Wc/RWc是码片速率R是信息速率用dB表示为PG=10lg(Wc/R)接收端进行相关解扩即可恢复原始信号扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰能力越强,30,WCDMA的扩频技术WCDMA的信道编码WCDMA的交织技术WCDMA的分集技术,WCDMA相关无线技术,31,卷积码,在WCDMA系统中主要用于话音信道和控制信道编码速率为1/2和1/3,Output 0,G,0,=557(octal),Input,D,D,D,D,D,D,D,D,Output 1,G,1,=663(octal),Output 2,G,2,=711(octal),Rate 1/3 convolutional coder,32,卷积码的特点,译码简单时延小一般采用维特比算法信道误码率在 10-3数量级适合实时业务如话音和视频业务的传送,33,Turbo码,在WCDMA系统中主要用于数据业务信道编码速率为1/3可以实现大分组，时延长的业务传送Turbo编码结构基于两个或多个弱差错控制码组合，信息比特在两个编码交织器之间交织，产生两个相同信息流，然后这些信息流复用并有可能打孔解码时需要进行循环叠代计算,34,Turbo码的特点,译码复杂常采用LOG-MAP算法信道误码率可以达到10-6数量级非常适合对误码率敏感而对时延不敏感的非实时分组业务WWW，FTP，E-mail等多媒体业务传送,35,WCDMA的扩频技术WCDMA的信道编码WCDMA的交织技术WCDMA的分集技术,WCDMA相关无线技术,36,WCDMA的交织技术,帧内交织一个帧内部的数据比特位置的变换操作帧间交织不同帧之间数据的位置变换Turbo编码的内部交织Turbo编码的内部交织比较复杂，它不属于上面两种简单的交织模式，它的算法可以看作是帧内交织和帧间交织的复杂嵌套。,37,WCDMA的扩频技术WCDMA的信道编码WCDMA的交织技术WCDMA的分集技术,WCDMA相关无线技术,38,WCDMA使用的分集技术,开环发射分集使用空时编码对信号进行处理，并从两根天线上发射，综合利用了时间分集和空间分集技术闭环发射分集由接收端反馈参数控制两根发射天线的加权，是带反馈技术的空间分集交织技术是一种隐含的时间分集技术，与WCDMA系统选用的编码方案配合使用RAKE接收技术也是一种隐含的时间分集技术。认为：一个码片时间 信道的相关时间，RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号,WCDMA无线网络原理WCDMA关键技术功率控制切换RAKE接收WCDMA 物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍,40,功率控制,CDMA通信技术并不是一种崭新的技术功率控制是CDMA通信技术的关键实现CDMA通信的规模商用，必须解决好功率控制,CDMA系统是一个同频自干扰系统，任何多余不必要的功率不允许发射，这是一个一定要遵守的总准则！,41,远近效应,每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量,采用功控技术减少了用户间的相互干扰，提高了系统整体容量,42,多址干扰,WCDMA是一个自干扰系统来源:共享频谱；没有理想自相关和互相关特性的扩频码现象:功率攀升,频率,时间,码字,码分多址自干扰示意图,相关输出,时间,同步,43,功率控制的目的,下行功率控制,小区发射功率,上报功率控制比特,手机发射信号,功率控制命令,上行功率控制,克服远近效应和补偿衰落 减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间,44,功率控制的种类,开环从信道中测量干扰条件，并调整发射功率,闭环内环测量信噪比和目标信噪比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功率CDMA闭环功率控制频率为1500Hz若测定SIR目标SIR，降低移动台发射功率若测定SIR目标SIR，增加移动台发射功率,闭环外环测量误帧率（误块率），调整目标信噪比,45,开环功率控制,开环功率控制的目的和基本原理开环功率控制的目的在于对新请求业务的初始发射功率作出估计。下行链路的开环功控的原理在于利用UE所测得的P-CPICH的信号质量来对下行链路信道的初始发射功率作出估计，同时需要考虑业务的QoS、数据速率、品质因素Eb/N0、下行链路的实时总发射功率、其他小区对本小区的干扰等因素。,46,闭环-内环功率控制,功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等,NodeB,UE,下发TPC,测量接收信号SIR并比较,内环,设置SIRtar,1500Hz,每一个UE都有一个自己的控制环路,47,闭环-内环功率控制,闭环功率控制基本原理接收方根据接收到信号的信干比与控制信道的信干比目标值比较，然后向发送方返回一个TPC命令，发送方根据接收到的TPC命令，通过高层给定的闭环功率控制算法得出是增加发射功率还是减小发射功率，调整的幅度TPC_cmdTPC_STEP_SIZE进行闭环功率控制的物理信道：DPCH,PDSCH,PCPCH不进行闭环功率控制的物理信道：P-CPICH(S-CPICH),P-CCPCH(S-CCPCH),PRACH等,48,闭环-外环功率控制,NodeB,UE,下发TPC,测量接收信号SIR并比较,内环,设置SIRtar,可以得到BLER稳定的业务数据,测量传输信道上的BLER,外环,RNC,测量接收数据BLER并比较,设置BLERtar,10-100Hz,49,闭环-外环功率控制,外环功率控制基本原理其主要思想是闭环功率控制测量单链路的SIR，与外环功率控制算法根据QoS要求设定的SIRTarget比较，控制单链路的SIR逼近SIRTarget，同时根据测量上报得到的质量信息（如CRCI）慢速调整SIRTarget，以使业务质量不因无线环境的变化而受影响，保持相对恒定的通信质量外环功率控制的入口参数有目标BLER、CRC检验结果以及SIRerror，出口参数为SIRTarget 一般的外环功率控制算法：周期报告FER算法、事件报告FER算法上行链路的外环功率算法在RNC侧进行，下行链路的外环功率控制算法在UE侧进行,WCDMA无线网络原理WCDMA关键技术功率控制切换RAKE接收WCDMA 物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍,51,切换控制的目的,当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成通话质量下降时，必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上去，以继续保持通话的过程。它是移动通信系统组网中一项非常重要的技术。,52,切换的基本分类,软切换 同一NodeB下的小区软切换（更软切换）不同NodeB间的小区软切换 不同RNC间的小区软切换（涉及Iur口）硬切换 不同载频间的硬切换 同一载频下的硬切换（强制性硬切换）系统间硬切换（如与GSM之间）不同模式间硬切换（如FDD与TDD之间）,53,切换示意图,硬切换,软切换,54,软切换/更软切换,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,55,WCDMA切换基本过程,测量控制UTRAN通过Measurement Control命令要求UE进行测量。判决算法由各厂家自行确定。也是对系统的性能影响较大的部分。执行切换执行不同的切换，采用不同的切换命令。,56,与切换相关的概念,激活集（active set）：指与某个移动台建立连接的小区的集合。用户信息从这些小区发送。监测集（monitor set）：不在激活集中，但是根据UTRAN分配的相邻节点列表而被监测的小区，属于监测集。检测集（detected set）：既不在激活集中，也不在监测集中的小区。,57,软切换举例,Pilot Ec/Io of cell 1,time,PilotEc/Io,Connect to cell1 Event 1A Event 1C Event 1B（add cell2）（replace cell1 with cell 3）（remove cell3）,Pilot Ec/Io of cell 2,Pilot Ec/Io of cell 3,t,t,t,WCDMA无线网络原理WCDMA关键技术功率控制切换RAKE接收WCDMA 物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍,59,RAKE接收的概念,由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以，CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比RAKE接收机就是通过多个相关检测器接收多径信号中各路信号，并把它们合并在一起,60,RAKE接收机,WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍,62,位于RLC层与MAC层之间按照传输信息的内容划分,Control Channel(CCH),Broadcast Control Channel(BCCH)Paging Control Channel(PCCH)Dedicated Control Channel(DCCH)Common Control Channel(CCCH),Traffic Channel(TCH),Dedicated Traffic Channel(DTCH)Common Traffic Channel(CTCH),逻辑信道,63,传输信道,位于MAC层和物理层之间传输信道的定义和分类是根据该信道使用 的组合传输格式或者组合传输格式集进行的。一个传输格式是由编码方式、交织、比特率和映射的物理信道定义的；传输格式集是特定传输格式的集合,BCH，广播信道FACH，前向接入信道PCH，寻呼信道RACH，反向（随机）接入信道CPCH，公共分组信道DSCH，下行共享信道,DCH，专用信道,公共传输信道,专用传输信道,64,传输信道的一些基本概念,传输块Transport Block(TB)：从逻辑信道上来的需要传送的一个比特序列，L1和MAC层之间交换的基本单元传输块大小Transport Block Size：TB的大小传输块集Transport Block Set：在一个TTI中传送的一组TB(从逻辑信道上复用)传输块集大小Transport Block Set Size：TBS中包含所有的比特长度传输时间间隔TTI(Transmission Time Interval)：定义为一个传输块集合到达的时间间隔，等于在无线接口上物理层传送一个传输块集所需的时间。它总是最小交织周期（10ms，无线帧长度）的倍数。在每一个TTI内，MAC传送一个传输块集到物理层。,65,传输信道的一些基本概念（续）,传输格式Transport Format（TF）：定义为在一个TTI内，一个传输信道上传送传输块集的格式，这些格式是由L1提供给 MAC层(或MAC提供给L1)的。传输格式由两部分组成：动态部分和准静态部分。传输格式集Transport Format Set（TFS）：一个传输信道可能的TF集合。,传输格式组合Transport Format Combination（TFC）：每个TTI 不同传输信道选定的TF的集合。传输格式组合集 Transport Format Combination Set（TFCS）：定义所有TFC可能的组合情况，定义为码组合传送信道（CCTrCH）上传输格式组合的集合。,66,物理信道,物理信道可以由某一载波频率、码（信道码和扰码）、相位确定。在采用扰码与扩频码的信道里，扰码或扩频码任何一种不同，都可以确定为不同的信道。多数信道是由无线帧和时隙组成，每一无线帧包括15个时隙。物理信道分为上行物理信道和下行物理信道。,频率、码、相位,物理信道,67,专用物理信道(DPCH),下行物理信道,上行物理信道,公用物理信道,物理随机接入信道(PRACH),物理公共分组信道(PCPCH),主公共控制物理信道(P-CCPCH),捕获指示信道(AICH),寻呼指示信道(PICH),物理下行共享信道(PDSCH),专用物理信道(DPCH),公用物理信道,物理信道,辅助公共控制物理信道(S-CCPCH),CPCH状态信道(CSICH),同步信道(SCH),接入前缀捕获指示信道(AP-AICH),碰撞检测/信道指配指示信道(CD/CA-ICH),公用导频信道(CPICH),物理信道分类,68,主要物理信道介绍,DPDCH(专用物理数据信道)和DPCCH(专用物理控制信道)DPDCH承载专用传输信道上的数据DPCCH承载针对DPDCH的L1产生的控制信息，包括已知的导频信息、发射功率命令TPC、回馈信息FBI（上行）和可选的TFCI下行方向上，DPDCH和DPCCH是时分复用的上行方向上，DPDCH和DPCCH是I、Q复用的,69,主要物理信道介绍,PRACH（物理随机接入信道）承载RACH用来传输信令：开机后的注册、对呼叫进行初始化或者跨区移动后进行位置更新。传送低速率非连续分组数据PCPCH（物理公共分组信道）承载CPCH用于移动台传送快速频繁的数据和控制信息,70,主要物理信道介绍,CPICH（公共导频信道）不编码信道分为主公共导频信道(P-CPICH)和辅公共导频信道（S-CPICH)P-CPICH使用固定的扩频因子、具有固定的比特速率30kbit/s每个小区有且只有个P-CPICH，它使用主扰码用来辅助UE对下行的专用或者公共信道进行信道估计P-CPICH主要用于切换和小区选择、小区重选时进行测量P-CCPCH(主公共控制物理信道)承载BCH固定的比特率、使用固定的扩频因子（SF256）、使用主扰码S-CCPCH(辅公共控制物理信道)承载FACH和PCH,71,主要物理信道介绍,SCH（同步信道）不扩频、不加扰信道分为主同步信道（P-SCH）和辅同步信道（S-SCH）用于小区搜索，为用户提供码片同步、时隙同步和帧同步。通过P-SCH的基本同步码（PSC），可以实现时隙同步通过S-SCH，可以实现帧同步，并且识别小区的扰码码组PDSCH（物理下行链路共享信道）用于给多个手机提供数据传送通道 一个PDSCH可以分配给多个手机使用；可以多个PDSCH同时给一个手机使用，此时同时传送的帧必须采用相同的SF AICH（接入指示信道）与随机接入信道相对应用来指示基站接收到的随机接入信道的前导序列PICH(寻呼指示信道)伴随着S-CCPCH上的PCH信道辅助PCH信道完成寻呼,72,逻辑信道和传输信道之间映射（UTRAN侧）,BCCH映射到BCH或FACHPCCH映射到PCHDCCH和DTCH可以连接到RACH和FACH、CPCH和FACH、RACH和DSCH、DCH和DSCH或者DCH和DCHCCCH映射到RACH和FACHCTCH映射到FACH,73,Common Pilot Channel(CPICH),Synchronisation Channel(SCH),Acquisition Indication Channel(AICH),Page Indication Channel(PICH),CPCH Status Indicator Channel(CSICH),Collision-Detection/Channel-Assignment Indicator Channel(CD/CA-ICH),传输信道和物理信道的映射关系,Transport Channels,DCH,RACH,CPCH,BCH,FACH,PCH,DSCH,Physical Channels,Dedicated Physical Data Channel(DPDCH),Dedicated Physical Control Channel(DPCCH),Physical Random Access Channel(PRACH),Physical Common Packet Channel(PCPCH),Primary Common Control Physical Channel(P-CCPCH),Secondary Common Control Physical Channel(S-CCPCH),Physical Downlink Shared Channel(PDSCH),Access Preamble Acquisition Indicator Channel(AP-AICH),不承载任何传输信道的数据传输，只作为物理层的控制使用,WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍,75,HSDPA High Speed Downlink Packet Access,HSDPA是在R5中引入的一种新技术要目标是为WCDMA提供一种高性价比、高下行带宽、低延迟的面向分组的无线宽带接入业务3GPP R5规范在2002年6月冻结,对R99/R4结构作了较小的修改HSDPA坚持平滑演进的理念，HSDPA是R99结构的增强，新增MAC-hs层实现快速自动重传、调度以及自适应调制和编码，并在物理层新增3个专用信道,应用新技术提高系统容量共享信道传输-快速调度更短的TTI-快速重传和软合并采用链路自适应技术-允许高阶调制,HSDPA 高性价比单小区下行峰值速率：14.4Mbps单小区多用户共享，理论230个用户低成本：对R99结构的微小修改,充分体现了WCDMA良好的技术演进性！,76,HSDPA协议栈结构,R99/R4,PHY,MAC,RLC,PHY,L1,L2,DSCHFP,L1,L2,DSCHFP,MAC-c/sh,L1,L2,DSCHFP,L1,L2,DSCHFP,MAC-d,RLC,Uu,Iub,Iur,UE,Node B,CRNC,SRNC,MAC-hs,PHY(3 new CHs),Uu口：新增3个物理信道：HS-PDSCH(Downlink Data)HS-SCCH(Downlink Control Signalling)HS-DPCCH(Uplink Control Signalling),在Node B侧新增MAC-hs 实体，用于实现基于Node B的H-ARQ,AMC和快速调度功能。,77,HSDPA新增物理信道,HS-PDSCH：承载HS-DSCH，传输HSDPA用户数据（下行）它是2ms的子帧，3个slot，扩频因子固定为16，允许多码。HS-PDSCH可以采用 QPSK和16QAM两种调制方式。HS-SCCH：承载用于解调HS-PDSCH信道的信令信息（下行）它是2ms的子帧，3个slot，扩频因子固定为128。HS-SCCH包含以下信息：调制方 法，传输块大小，UE标识等，采用QPSK调制方式。HS-DPCCH：承载下行HS-DSCH发射的反馈信息（上行）包括Hybrid-ARQ ACK/NACK和Channel-Quality Indication(CQI)，它是2ms的子帧，3个slot，第一个slot为ACK/NACK，后两个slot为CQI，扩频因子固定为256。,HS,-,DPCCH,HS,-,PDSCH,H,S,-,S,C,C,H,UE,DPCH,DCCH,（,信令,）,UL DTCH,（,PS,业务,）,DL DTCH,(,P,S,业务,),CN,UTRAN,78,HS-PDSCH物理信道结构,HS-PDSCH可以使用QPSK或者16QAM来进行调制，M是每个调制符号代表的bit。例如M=2是QPSK，M=4是16QAM。所有层1信令都由附属的HS-SCCH传递，HS-PDSCH不携带任何层1信令。,HS-PDSCH帧格式,物理信道时隙格式,79,HS-SCCH物理信道结构,HS-SCCH采用固定码率（60 kbps,SF=128），承载解调HS-PDSCH信道的相关下行信令。,HS-SCCH帧格式,HS-SCCH与HS-PDSCH时隙关系,HS-PDSCH在HS-SCCH开始位置后2Tslot=5120 chips后开始。,80,HS-DPCCH物理信道结构,HS-DPCCH携带了有关下行HS-DSCH传输的反馈信令，反馈信令包括混合ARQ确认（HARQ-ACK）和信道质量指示（CQI）每个子帧2ms含3个时隙，每个时隙2560码片，与普通DPCCH相同。HARQ-ACK在HS-DPCCH子帧的第1个时隙，CQI在第2和第3个时隙。HS-DPCCH的扩频因子为256，每个时隙有10bits。一般一条无线链路上有一条HS-DPCCH，必须与某个上行DPCCH同时存在。,HS-DPCCH帧格式,HS-DPCCH时隙格式,81,HSDPA新增物理信道定时关系,第一个HS-SCCH子帧的起点对齐到P-CCPCH（亦即对齐到导频）,82,HSDPA工作过程,HS-DSCH采用固定的SF16的扩频因子，Node B根据UE上报的CQI信道质量，决定使用的数据块大小、调制方式、编码速率、HS-DSCH的码道数等，使得Node 能够在数据传输时快速适应传播损耗和信道衰落。,83,HSDPA引入的关键技术,采用2ms短帧，固定扩频因子，用户间在实现时分复用的同时还可实现码分复用。引入16QAM高阶调制，提供更高的调制效率。AMC可使数据传输很好的适应无线信道的变化。快速调度可以使无线资源在多用户间实现共享。HARQ可以根据无线链路的状况快速调整信道速率，实现数据的纠错和重传。共享信道技术使得接入用户不受码资源数量限制。,84,关键技术12ms无线帧,共享的信道资源每2ms TTI进行一次动态分配。基于2ms TTI的HARQ快速反馈重传。2ms TTI使得调度响应更为迅速及时。,有效减少了环路时间，极大提高了链路适配能力。,85,关键技术216QAM,HSDPA ModulationQPSK16QAM,86,关键技术3AMC自适应编码调制,Adaptive Modulation and Coding（AMC）技术的原理是根据信道情况的变化而改变调制、编码方式、码块大小的模式（TFRC），从而使得数据传输能及时地跟上信道的变化状况。这是一种较好的链路自适应技术。AMC技术的特点是通过改变TFRC，而不是通过传输功率的改变来适应干扰和衰落的变化。,87,关键技术3AMC自适应编码调制,调制方式自适应信道条件好：16QAM信道条件坏：QPSK,编码效率自适应信道条件好：3/4编码率信道条件坏：1/3编码率,码道数目自适应信道条件好：多码道信道条件坏：少码道,充分利用信道条件有效发送用户数据信道条件好：高速率传送用户数据信道条件坏：低速率传送用户数据,调制方式、编码方式、码道数目、传输块大小、RV匹配参数等各项参数组合，有数千种配置选择，使得AMC技术更加高效、灵活,88,关键技术4快速分组调度,基于时间和码道的调度示意,调度原则 公平调度算法 Round Robin(RR)最大C/I调度算法(Max C/I)部分公平调度算法(PF),89,关键技术5HARQ,ACK,ACK,错误数据包A,数据包A,数据包A,错误数据包A1,数据包A1,数据包A2,数据包A1,数据包A,丢弃,保留,完全重传,仅重传冗余信息,软合并,NACK,NACK,数据包B,数据包B,Node B,UE,Node B,UE,数据包A2,传统的ARQ，重传机制位于RNC中效率低、时延长,HARQ，重传机制位于Node B中效率高、时延短,90,关键技术6共享信道,91,HSDPA与R99/R4优势比较,WCDMA无线网络原理无线通讯基本原理WCDMA相关无线技术WCDMA关键技术WCDMA物理信道HSDPA介绍HSUPA介绍,93,HSUPA协议架构,UE侧：引入新的Mac实体MAC-es/MAC-e，位于MAC-d之下，主要负责快速重传HARQ，调度信息与数据复用，E-TFC（E-DCH TFC）选择功能。Node B侧：引入新的MAC实体MAC-e，负责HARQ重传，资源调度，MAC-e解复用。SRNC侧：引入新的MAC实体MAC-es，负责重排序，宏分集合并。,94,HSUPA关键技术特性,HSUPA主要是了增加针对UE的上行专用数据信道E-DPDCH（每个UE最多4条）和一条专用控制信道E-DPCCH；增加下行的公共物理信道E-HICH、E-AGCH、E-RGCH。E-DPDCH承载上行数据，最小扩频因子为2或4，调制方式QPSK；该信道引入2ms TTI，同时也保留10ms TTI。HSUPA的专用上行E-DPCCH信道和公共的E-HICH、E-AGCH、E-RGCH联合完成HARQ和过程中的信息交互（包括ACK/NACK、上行授权、以及与E-DCH相关的控制信令等）。每个E-DPDCH最大的物理信道速率为1.92Mbps（2ms TTI、QPSK、最大SF=2）；每个UE的最大业务速率为5.76Mbps。,95,HSUPA新增物理信道,E-DPDCH：E-DCH专用物理数据信道（上行）；E-DPCCH：E-DCH专用物理控制信道（上行）；E-HICH：E-DCH HARQ确认指示信道（下行）；E-AGCH：E-DCH绝对授权信道（下行）；E-RGCH：E-DCH相对授权信道（下行）；,空中接口上新增五种物理信道来支持物理层快速重传、软合并以及NodeB分布调度。该五种物理信道都支持10ms TTI和2ms TTI。,96,上行E-DPDCH和E-DPCCH专用物理信道,承载HSUPA上行数据；扩频因子可变：SF2256；采用QPSK调制；支持10ms TTI和2ms TTI；每条无线链路可以有1条或多条E-DPDCH信道；,E-DPDCH用于承载E-DCH数据的上行专用物理数据信道,E-DPCCH用于承载E-DCH相关控制信息的上行专用物理控制信道,承载HSUPA上行控制信息；扩频因子固定：SF256；采用QPSK调制；支持10ms TTI和2ms TTI；每条无线链路至多有1条E-DPCCH信道；,97,下行E-AGCH公共物理信道,采用固定扩频因子SF=256，信道速率为30kbps；E-AGCH信道只存在于E-DCH服务小区；E-DCH的 Absolute Grant授权只在服务E-DCH小区内发射；绝对授权可以在一个子帧（2ms TTI）或一个无线帧（10ms TTI）上发送；,E-AGCH是用于承载E-DCH绝对授权（absolute grant）的下行公共物理信道,98,下行E-RGCH专用物理信道,E-RGCH是用于承载E-DCH相对授权（relative grant）的下行专用物理信道,采用固定扩频因子SF=128；一个相对授权可以用3个、12个或15个连续的时隙发送，其中3和12分别对应E-DCH服务小区下的2ms TTI和10ms TTI，15则用于非E-DCH服务小区；,99,下行E-HICH专用物理信道,E-HICH是用于承载E-DCH的HARQ确认指示的下行专用物理信道,采用固定扩频因子SF=128；一个HARQ确认指示可以用3个、12个连续的时隙发送，分别对应2ms TTI和10ms TTI；E-HICH与E-RGCH采用相同的扩频因子，无线帧结构也相同，两者通过不同的签名序列加以区分；,100,HSUPA基本原理,E-DCH服务小区,软切换状态下的HSUPA工作原理图,对于非软切换状态，只有一个小区负责E-DCH调度，就是E-DCH服务小区。,101,基本概念,Serving E-DCH cell：E-DCH服务小区,UE接收绝对授权（Absolute Grants）的小区。UE只有一个E-DCH服务小区。,Serving E-DCH RLS or Serving RLS：E-DCH服务RLS,包含E-DCH服务小区的一个小区集合，UE只有一个服务RLS，在服务RLS下，UE可以接收合并一个相对授权。,Non-serving E-DCH RLS or Non-serving RLS：非服务E-DCH RLS,不包含E-DCH服务小区的一个小区集合，UE可以没有、有一个或多个非服务RLS，在非服务RLS下，UE只可以接收一个相对授权。,E-DCH active set：E-DCH激活集,与UE之间有E-DCH承载的小区集合。,102,HARQ 快速混合ARQ技术,HARQ是一种纠错技术，而混合（Hybrid）即是对前向纠错码（FEC）和重传（ARQ）的综合。HARQ功能分别位于Node B和UE的MAC-e实体中HSUPA的快速HARQ的基本原理是在NodeB增加HARQ功能实体，如果没有正确接收，Node B将请求UE重传上行分组数据。在上行方向，HARQ采用N信道停止和等待HARQ协议（NSAW）。在HSUPA中，HARQ进程数与TTI有固定的对应关系：10msTTI对应4个HARQ进程，2msTTI对应8个HARQ进程。,HARQ的主要作用是减小传输时延，提高 UE和系统的吞吐率,103,HARQ的重传合并方式,CC方式重传的信息和第一次发送的内容完全一样，这样UE在解码前，先把重传的信息进行最大比合并后，再进行解码，提高解码增益。IR方式的重传支持两种类型：一种是重传时发送和前次发送完全不一样的冗余信息，该信息只有和第一次发送的信息合并后才可以解码；另外一种是重传时发送和前次完全不一样的冗余信息，但该信息是可以自解码的。在每次HARQ重传时，通过给定增量冗余方式，提高译码前向纠错的能力。,上行HARQ的前向纠错，可以分为CC（Chase Combining）以及IR（Incremental Redundancy