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目标：了解扩频的基本原理（码字）、功率、功率控制、上下行链路的覆盖限制、Rake接收机、宏分集、发射分集、压缩模式及无线帧等概念。
1、扩频基本原理（码字） 对 于多址接入方式，WCDMA在同一载频上，多个用户通过不同的码字加以区分，为什么WCDMA还会有时间轴的定义？对于CDMA来说，物理信道的定义是频 率加码字，时间概念的引入是在传输信道上基带信号处理过程的基本单位，对应用层信息，以多长时间来分块进行基带信号处理，如GSM中20ms的时间块，在 UMTS中则随不同传输信道的格式，选择10ms、20ms、40ms或80ms等不同的时间块TTI。所以时间概念是空中接口基带信号处理中传输信道的 适配，也就是传输信道上的速率适配。时间和时隙的作用是提供时钟参考和传输信道块的处理单位。 在WCDMA中码字（Code）和功率（Power）是二个重要概念，码字是用来区分每一路通信的，而功率是对系统的干扰。与GSM类似，在WCDMA系统中，FDD方式下空中接口的主要参数包括： 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）； 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）； 信道栅格（channel raster）――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（Number UL）＝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（时隙）定义为666.67us；频段从1900～1920MHz；2010～2025MHz，每5MHz构成一个中心频率。 （UM10 4-7～4-8） 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，Bit Rate x SF＝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Bit Rate x SF＝Chip Rate将被修正为Symbol Rate x SF＝Chip Rate。下表所示为UMTS服务类型常见的速率对应关系，其中的Bearer Data Rate应是Symbol Rate：
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CRC Attachment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、Turbo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/速率匹配RM，分为Punctch（打孔）或 Repetation（重复）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Symbol Rate。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Chip Rate。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。 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∑SPi x SPm＝0（i≠m）时，表示完全正交。（举例见UM10 4-11） （UM10 4-12～4-13） 在 UMTS中，码字一共有二种类型的应用，第一种称为信道化码/扩频码（Channelization code，简写为CH），第二种称为扰码（Scrambling code，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单载波全向发射，从逻辑角度来说，基站的管理是一个小区（cell），这时1BTS＝1cell，基站分配 一个扰码；如果基站在发射方向是单载波三扇区定向发射，每个扇区（sector）就是一个小区（cell），故一个BTS需要3个扰码；如果载波数加倍， 小区数目也要加倍。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 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：
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（UE ID），另一个是完成位置登记时由核心网分配的临时识别符（UIA）。这里的UE ID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UE ID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。 （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） （提问：在UL方向上，不同的RNC是否存在相同的UE ID分配而发生冲突？） （UM10 4-14～4-15） 对 于WCDMA来说，选择的扩频码称为正交可变扩频因子（Orthogonal Variable Spresding Factor，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＝1 1，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：
SF=1 SF=2 SF=4 ……
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 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Symbol Rate＝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，Bit Rate＝3 x 768＝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。 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1 1 -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。 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，规范中规定了辅扰码 （Secondary SC）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，可以通过辅扰码加以区分。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个辅扰码，即OVSF可以重复使用16次，所以码字资源是足够使用，只是现阶段考虑到主、辅扰码间的干扰 等问题仍暂不使用辅扰码。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行链路上的干扰，也就是在下行链路上允许提供多少个2M用户取决于 小区最大允许功率数。 码 字的正交性在同步前提下完全正交，非同步条件下会发生相位偏转。信号在下行链路是所有码字叠加后进行发射的，所有码字同步且正交，到达移动台后，移动台接 受来自不同小区的信号，码字会发生偏转，可以通过主扰码加以区分和过虑，从而接受本小区的信号。本小区信号由于多径产生的时延对于移动台来说，无论是有用 信号还是干扰信号都是一样的。所以对于信道化码的码字要求只是完成扩频及基本正交就可以。在上行链路，每个移动台各自发射独立的信号，传播时延及发射时间 不同，基站侧接受仍是所有信号的叠加，上行链路上的信号相关性较差，不可能同步，所以要选择相关性比扩频码要好的扰码来区分不同用户，对扰码的特性要求较 高。 对于扰码来说，系统选择的是伪随机序列（PN序列），PN序列的码字与窄代CDMA不同，窄代CDMA是m序列，WCDMA选择的是Gold序列。序列不同指的是产生的机制不同，从而会有不同的相关特性。PN序列产生的基本原理如图所示： 以三个移位寄存器为例，每一位的初始赋值称为状态值，假设为001，最后一位的状态值作为PN序列的输出，序列产生如下：
产 生的PN序列为11101001的周期性重复，循环周期称为PN序列的长度＝2n-1，其中n为移位寄存器的个数，例中n＝3，所以序列长度为7位，每7 位之后会重复一次。由于选择PN序列的长度、寄存器抽头及初始赋值各不一样，将会产生不同的PN序列。PN序列每偏移一个相位，就可以截取2n-1长的 PN序列，也就是对于周期为2n-1的PN序列可以有2n-1个。 在 UMTS中，上行链路的PN序列采用25位移位寄存器，I路Q路分开各是25位寄存器，可以看成同一个扰码。扰码周期（长度）为225-1。根据扰码产生 的机制，首先寄存器的赋值是变化的，对Q路来说，初始赋值为全“1”码，对I路来说，初始赋值的前24位有RNC动态分配，也就是RNC分配给移动台一个 24位的识别符，这个识别符将作为PN序列产生的寄存器前24位的初始赋值，再加上第25位的状态值“1”。在上行链路方向上每个移动台由于所得的状态值 不同的，所以产生的码序列是不同的，相当于在该方向上实际可以使用的扰码是224个。Gold码产生的码序列的自相关性是非常好的，但由于只是初始赋值的 不同，所以不同的PN序列不是完全正交，只是近似正交。但由于码序列长度较长，克服了正交特性的不足，因为码字越长，正交性越好。所以在UMTS中，系统 不需完全同步，只要近似同步就可以。在上行链路，还可以选择短扰码，该扰码周期是256，该技术在将来会被引入，当在上行链路上使用短扰码时，为克服码间 干扰，对Rake接受机会有较高要求，会采用多用户监测技术（MUD）来代替Rake接受机制，目前使用的还是长扰码。在实际使用中，系统会每10ms截 取PN序列中的38400chips，使扰码速率位3.84Mchip/s，所以只使用了PN序列中的一段。 在 下行方向上的扰码仍然选择的是长扰码，它的初始赋值及周期是固定的。采用18位的移位寄存器，周期是218-1＝262143，而实际在下行链路上可以使 用的扰码规范只定义了8192个，作为Cell ID，规范只定义了8192个扰码，并分配到512个小区，每个小区可以使用16个扰码，包括1个主扰码和15个辅扰码。15个辅扰码完成对OVSF的复 用。相当于可用码字是16 x 512＝8192个。也就是每512个小区会重复使用8192个码字。对于下行链路上的主扰码，规范中同时又将512个主扰码分成了64组，每组由8个主 扰码构成，而辅扰码与主扰码是绑定的。下行链路扰码采用静态分配。也就是下行链路的扰码是利用同一PN序列的不同偏置（offset）来区分，并完成每 10ms 38400chips的截取而获得的。下行链路的扰码具有非常好的自相关性，在同步的前提下，100％相关，在非同步条件下，也能满足近似正交。而不同码 字之间也有较好的互相关性，在同步的前提下，100％相关，在非同步条件下，也能满足近似正交。为使相邻小区间码字的相关性最好，所以在网络建设时对 512个码字要进行码字规划。
2、WCDMA的覆盖、容量及功率控制（功率） （UM10 4-24~4-25） 在 通常的无线系统（AMPS、TDMA、GSM）中，有用信号能量总是要求足够的强以超过干扰能量。作为衡量能量的指标值，载干比C/I值就是有用信号能量 与同信道干扰能量的比值。在GSM系统中，要求同频干扰C/I值大于＋9dB，只有大于＋9dB，接受机才能解调有用信号。作为CDMA来说，本身是一个 自干扰系统，在空中接口上传送的是每用户的chip，空中接口上体现的能量是Ec值，除用户信号能量外，所有其他信号的叠加能量将成为该用户的干扰能量， 每用户的Ec总是淹没在干扰能量中，所以从空中接口来看，Ec/Io总是负值。表示空中接口上的每Chip能量是低于空中接口上其他干扰的能量。到达接受 机解扩之后，会将有用信号提取出来，此时有用信号的能量将大于接受机解扩后接受下来的干扰能量，否则信号将无法被读取。Eb/No代表接口后信号的比特能 量与噪声能量的比值，为正值。在常用的无线系统中有Eb/No的概念，但在WCDMA中一般不提及。在窄代CDMA中，Eb代表每比特能量＝S/R= （Signal Power/Bit Rate），No代表噪声的功率谱密度＝N/W＝（Noise Power/Bandwith），所以Eb/No＝S/R x W/N＝S/N x W/R。其中S/N即为信噪比，W/R是由于扩频引起的处理器增益。在WCDMA中，当考虑空中接口上的干扰和噪声源时，同频干扰会是主要的干扰源，除此 之外，还有处理器内的热噪声、白噪声等等。通常在空中接口上会用Ec/Io作为衡量指标值。实际系统的报告测量都会采用Ec/Io值。处理器增益 （processing gain）是指解扩前的Ec/Io值与解扩之后的Eb/No值之间的比值。用dB表示时，Eb/No＝Ec/Io＋PG。图4-25描述的Eb/No是系 统正常工作时必须满足的最小值，Echip能量称为有用信号能量，不同用户chip能量的叠加必须小于允许最大噪声能量值，允许噪声能量与chip能量的 差值即为多用户可共享分配的能量。相关概念的举例说明如下：
图 中横轴代表带宽B（Bandwith），竖轴代表功率P（Power），取单位数值，假设原始发送一个B＝1、P＝18的窄代高能量信号，经扩频后变为宽 带低能量信号（B＝18、P＝1），信号在空中接口上与其他同频干扰信号叠加之后再传输发送。假设在空中接口上Ec＝1，干扰信号能量有6个单位，传输数 据的载干比为1/6＝0.167，Ec/Io＝10log(1/6)＝-8dB。信号到达接受端进行解扩过程，将宽带低能量信号转换成窄代高能量信号 （B＝1、P＝18），提取有用信号P＝18，同频干扰信号功率仍为6，则载干比＝18/6＝3，Eb/No＝10log(18 /6)＝5dB；PG＝Eb/No-Ec/Io＝13dB。随着扩频因子的加大，处理器增益PG会提高。 用 户信号经解扩之后，所需要的比值变为Eb/No，解扩之前的比值是Ec/Io。Eb与实际系统中所能容纳的最大噪声门限的比值会出现一个目标值，称为Eb /No required。该指标衡量的是当前接受机的最低性能，也就是当Eb/No小于目标值时，有用信号将不能被恢复出来。Eb/No required值是最差情况下的最低门限。Eb能量与最大噪声电平的比值大于目标值就可以被接收机恢复出有用信号，所以系统对用户Eb的控制成为可能。 触发功率控制功能，每用户的Eb就会降低。功率下降、干扰下降则系统的用户容量就增加，用户数增加，噪声平台会提高，每用户的Eb也会要求升高。所以功率 控制是CDMA中用来克服同频自干扰现象最有效的手段。功率控制执行的程度上是一个循环，有下调的可能性，意味着可容纳的用户将增加。合理的功率控制可以 减少上下行链路的干扰。 功 率控制过程是一个动态持续调整的过程，由于所有用户功率都在随时变化，导致噪声平台的随时变化。与GSM相比，在GSM中功率控制周期是2次/s，每 480ms会完成一次完整的功率控制过程；在窄代CDMA中启动了上下行链路上的开环和闭环功率控制，闭环功率控制周期是800次/s，而在WCDMA中 内环的闭环功率控制周期为1500次/s。 （UM10 4-27～4-28） 在 WCDMA中，功率控制被分为开环和闭环功率控制，上下行链路上都有开环和闭环的功控。以上行链路为例，开环功率控制是指在公共信道上的功率控制，是在 RLC连接建立过程中所执行的功率控制。一旦RLC连接建立成功，获得专用信道，将转入闭环功率控制。在UE进入专用状态之前，执行的都是开环功控。上行 RLC建立过程涉及到的信道是随机接入信道。作为开环功控指的是移动台以尝试性方式来发出功率控制值，而GSM中移动台是根据参数定义的最大功率值开始发 送的。在CDMA中移动台在发出随机接入请求之前，在上行方向上发出一个Preamble，称为前导部分。Preamble会以初始功率值Po向基站发 送，但基站并不一定会侦听到该信息，间隔一定周期，移动台没有收到在下行方向上基站相应的应答时，移动台将递增△P的功率值再次发送Preamble，依 此类推，直至移动台收到下行方向上基站的应答信号，移动台将以该功率值发起随机接入请求信号，整个开环功率控制过程结束。这与窄代CDMA和 CDMA2000中的开环功控过程不同，WCDMA的开环功控是将Preamble和随机接入请求信号分开发送的。而CDMA和CDMA2000中的开环 功控是同时发射的，基站直接对随机接入请求信号作出相应。对于初始功率值Po的取值，根据移动台距离基站远近位置的不同，要满足一定的算法，移动台首先要 在基站下行方向上解码系统信息参数，获取相应的参数设置，通过参数设置及对公共导频信道Ec/Io的测量，来估算Po值。而递增功率△P值由参数定义，是 统一的。Preamble是在物理层上传递的一个序列，规范中定义为签名序列，定义的签名序列共有16种且完全正交。移动台随机产生签名序列并发送，在下 行方向，移动台只针对该序列进行相应的运算，监测该序列是无响应、被允许还是不接受。基站对Preamble的应答分三种情况，＋1表示响应、0表示无响 应，-1表示拒绝。 移 动台一旦获得专用信道，系统将触发闭环功控过程。在上行方向，闭环功控分为内环和外环，内环指的是移动台和基站之间的功控、外环指的是移动台或基站和 RNC之间的功控。上行链路的闭环功控，首先由基站完成对上行链路的测量，由RNC根据服务类型Qos的不同要求，向基站设置执行功率控制的门限值。门限 值（SIR）的大小是动态变化的，SIR（Signal to Interference Ratio）目标值由RNC根据Iub接口上统计的块差错率（BLER），进行一定的算法而确定的值。基站根据SIR目标值来命令移动台完成功率控制，由 基站对上行链路进行测量，并与SIR目标值比较，从而决定移动台的发射功率升或降。所以内环功率控制指的是基站根据SIR目标值执行功控，调整周期是 1500次/s，即每10ms帧中出现15次功率控制比特位（TPC）。功率控制比特位（TPC）规范规定是1位或2位，表示的含义只有二种，增加或减 少。增加或减少的步进值是由参数设置定义的。所以闭环功控相当于GSM中的步进制功率控制算法，只不过内环是由基站命令移动台来完成的，而基站要根据 RNC设定的SIR目标值来作参考。SIR所反应的只不过是空中接口上行链路上用户受干扰的情况，所以作为RNC来说，它也是在时刻改变SIR值，也就是 外环功控的周期。外环功控周期也就是SIR值更新周期，RNC根据基站上传的统计新的BLER值，推算出新的SIR目标值。新旧SIR目标值的更新周期为 TTI的整数倍。在上行链路上的功控是针对每用户来执行的（for UE），RNC必须根据用户申请服务的Qos值，确定不同BLER的要求，根据BLER来设置SIR目标值。在下行链路上的闭环功控，由移动台控制基站执 行功率调整，RNC设置目标值并发往移动台，作为移动台的参考门限，移动台根据下行链路的测量值与门限值比较，在上行链路上发送功率控制比特位 （TPC），命令基站调整功率，基站完成基于每码字的功率调整（for code），在码字上通过调整基带信号上的功率增益，影响在下行链路上功率的百分比，从而完成功率控制。在上行链路上尽管收到每个不同用户的测量报告，并 据此报告会产生各个目标值，但最终送往基站的目标值则是一个平均值，是所有业务的均衡体现值，该值对小区内的所有用户都起作用，所考虑的因素主要是 Ec/Io。在下行链路上目标值的设定是根据移动台的位置而取不同的值，是基于物理信道的目标值，考虑的因素主要是功率。所以上行功控的目的是抗干扰，而 下行功控的目的是克服功率受限。 （UM10 4-29～4-30） 关 于系统的覆盖（Coverage）和容量（Capacity）的限制问题，在UMTS中须分上下行链路分别进行描述。在上行链路上，存在3个推论，第一个 推论：在chip速率恒定（3.84M）的前提下，为计算方便假设为100，chip rate＝bit rate x SF，SF＝1时bit rate＝100；SF＝2则bit rate＝50；SF＝4则bit rate＝25；另Ec＝Eb/SF，假设所有用户不论业务类型Eb一致，随着Bit速率增加，SF值的下降，在空中接口上所引入的Ec逐渐增大，所以推 论是在空中接口上，如果业务速率越高，在上行链路方向上，扩频后所造成的干扰Ec也就越大。第二个推论：用户的速率越高，该用户要求距离基站的实际可操作 的范围越小，也就是用户速率与覆盖之间的关系。假设Eb/No为恒定值2，即No＝0（在不考虑上行链路的噪声干扰的前提下），Eb＝2。这是最差情况 下，基站可以容忍的门限值，也就是解扩后的Eb/No必须大于2，若小于2则基站就无法恢复信号。所以每用户到达基站时，Eb值必须大于2。比较SF＝4 时，用户的Ec＝Eb/SF＝2/4＝0.5dB，表示该用户信号到达基站时空中接口上的能量必须大于0.5dB；当SF＝8时，用户的Ec＝Eb /SF＝2/8＝0.25dB。假设移动台初始发射功率都是30dB，对SF＝4的用户来说，上行链路允许空中损耗为 30-0.5＝29.5dB，SF＝8时，允许空中损耗为30-0.25＝29.75dB，换言之，基站允许SF＝8的用户，可以距基站的距离更远。因 此，用户速率越高，Cellrange的范围越小。第三个推论：在用户速率恒定的前提下（假设SF=8），随着噪声功率的增加（假设 No＝6），Cellrange的范围将减小。由于在推论二中，Eb/No＝2，所以Eb＝8，Ec＝Eb/SF＝8/8＝1dB，允许空中损耗变为为 30-1＝29dB，所以对于同一个用户（SF＝8），随着噪声加剧，基站要求移动台的距离更近。所以推论是Eb/No恒定，No增 加，Cellrange的范围减小。也就是CDMA系统中呼吸效应的体现。结论是小区负荷越重，上行干扰也就越大，小区覆盖半径（实际可操作范围）减小。 当小区范围减小，对于小区边缘的用户处理大致有几种方案可供选择，如不启动Cell Breathing，直接拒绝新用户的接入（一旦启动CB功能，小区会出现覆盖空洞）；但对UMTS来说，如果根据Qos新用户是高优先级别用户，系统必 须满足用户接入，可以选择将原小区内处于边缘的低级别用户切换出本小区，再允许该高级别用户接入；如果基站周围无可用小区可作切换时，基站可以选择减小 Eb/No的门限，降低服务质量来允许新的用户接入；这种方法是牺牲所有用户的服务质量门限来满足容量的需求，在建网初期一般不作考虑，也就是不允许用户 质量的下降，因此，可以通过降低用户的业务速率（有效比特速率），减少每用户发射功率，来满足新用户接入，这一方案是在R4版本，真正启动Qos时才会使 用，低端用户会仍满足保证速率的要求；最极端的处理方法是直接拒绝低级别用户，释放功率。满足高级别用户接入。 在 下行链路方向上，系统是功率受限。在CDMA中，无论时全向还是定向站，每小区与GSM一样都有功率放大器（PA），这个PA称为多载波PA。PA的最大 能力，也就是下行链路的资源受限。作为CDMA来说，所有用户同时在PA上信号的叠加来进行发送，而GSM中每个接收和发送都对应一个PA。如当前小区实 际可用的POWER能力时50W，假设用户1以Ec1能量发射，UE2发射能量Ec2，UE3发射能量Ec3，用户能量叠加Ec1＋Ec2＋Ec3，假设 有第四个用户UE4要求通信，叠加能量可能会大于50W。在考虑功控过程已完成且上行方向系统已允许UE4接入的前提下，系统会强制命令小区边缘的用户 UE1（但尚未满足切换门限的用户）作切换出小区处理，使UE4获得下行通路，满足叠加能量小于50W。当无法切出时，系统会拒绝新用户的接入。所以在下 行方向上是功率受限。一旦业务种类确定，在下行方向传输信道上的chip能量是恒定的，移动台根据用户数的增减来执行下行链路的功控。如果在下行方向，用 户叠加后的能量小于50W时，PA不会以50W功率发送，下行方向的功控是每码字的功控，PA发射功率是动态变化的。关于Qos的体现，都是在信道分配之 前体现的。用户提出接入请求，RNC通过NBAP协议咨询Node B是否有合适的资源（POWER），如果没有，RNC将与用户协商，降低Qos要求，否则拒绝接入分配资源。
3、WCDMA的移动性管理、切换和Rake接收机 （UM10 4-36~4-38） Rake 接收机完成的是整个基带信号的逆处理过程，包括解扰、解扩等等。在物理结构上，Rake接收机不是一个类似于板卡的实体，只是一个芯片，通过CPU芯片来 实现的，实际是硬件上体现的配置，也就是最大可以配置几个。作为Rake接收机来说，一个Rake接收机对应一路通信，对应的是通信而不是多径。它可以同 时处理空中接口, 上的多路信号，但每个Rake接收机对应的是一路通信。每个Rake接收机可以由多个finger组成，在接收时，接收的是多个路径（finger）的信 号，也就是一路通信上的多路多径信号，通过解扩，解扰，时延调整之后进行叠加，最终合并为一路，送往基带信号的逆处理过程。Rake接收机所带来的优势就 是多径分集。Rake接收机配置的最大数量将是基站上硬容量的限制，也就是决定了基站同时能够处理多少路的通信。Rake接收机内部可以有多个 finger，一般上行链路最大是4个，下行链路最大6个，每个finger都将接收来自不同路径的一路信号，在进行合并时一定要对不同路径信号的时延进 行补偿，需要有时延电路，时延电路进行选择时是动态发生变化的。也就是每个finger都在动态调整时延电路的参考，这种动态的调整是通过Rake接收机 中所配置的搜索窗来进行控制，调整搜索窗相关点的大小，根据相关点大小来估算时延。经finger处理后的信号要实现多径合并，可能会采用最大比值合并的 合并算法，最终合并成一路信号，送往基带信号处理。 WCDMA 的切换共分成三种类型，分别称为软切换、更软切换和硬切换。软切换和硬切换是以移动台在空中接口上切换时是否占用多条通路来区分切换的，如果同时占用多条 链路则称为软切换，反之任何时刻，都只占用一条链路则称为硬切换。不同系统之间、不同载频之间的切换都是硬切换，或者说在同一系统下，不支持Iur接口时 也执行的是硬切换。软切换是发生在基站（不论是否归属同一个RNC）之间的切换，而更软切换是发生在同一基站的不同小区间的切换。从宏分集角度来看，宏分 集功能是否放在RNC来执行的，如果RNC执行了宏分集功能，肯定执行的是软切换，如果没有宏分集则执行的是更软切换。在软切换过程中，SRNC是指为当 前用户提供到核心网的Iu端口的RNC，DRNC是指用户选定的新的目标小区所在的RNC。从物理实体上，二者都是RNC，只是针对某特定用户来说的逻辑 和功能上的不同概念。同一个RNC对UE1来说是SRNC，而对UE2来说可能是DRNC。 WCDMA 的宏分集功能是与软切换直接相关的。在软切换过程中，需要在空中接口上建立多条链路，在上行链路上，移动台信号被二个Node B（例图）接收下来，并通过二条Iub链路送往RNC，由DRNC接收的信息将通过Iur接口送往SRNC，在SRNC里将执行宏分集功能，并将信号通过 Iu接口送往核心网。在上行链路，SRNC执行宏分集功能也就是对多路信号根据BLER等多个判决条件进行选择（Selecting），向核心网提供一路 最佳信号。在下行链路，来自核心网的信息首先到达SRNC，SRNC会将信息在二条链路上向移动台传递，所以由SRNC在下行链路上执行宏分集，也就是将 一路信息分裂（Splitting）成二路，分别在Iub和Iur接口传递至不同的Node B。在更软切换过程中，基站会将收到的多路信号合路（Combined）成一路信号送往SRNC，在下行链路，基站会将一路信息分裂成二路信号分别发送。 这也是软切换和更软切换的区别。（提问：在同一个RNC下二个Node B之间的切换是什么切换？） 在 软切换过程中，由SRNC根据测量报告选择合适的小区，由SRNC找到DRNC，通过信令通知DRNC添加无线链路，DRNC要核实自己的Node B是否有合适的资源，给出响应并添加无线链路，无线链路的添加无非是码字的分配。在下行链路需要分配新的扰码和信道化码，扰码代表Cell ID，由于占用了新的小区，所以SCN（新扰码）≠SCO（原扰码）；信道化码CH，由于是相同业务，可以保证是同一子树的码字，但不一定相同，取决于 DRNC的可用资源，也就是用户可能占用二个信道。在上行链路，SCN（新扰码）＝SCO（原扰码），CHN（新信道化码）＝CHO（原信道化码）。所以 软切换过程中码字的分配表明，上行相当于相同的信息同时被二个Node B确认，解码并处理。下行完全是提供了二个不同的物理信道。结合宏分集和软切换的概念，规范中规定了三个集合的概念。分别是激活集（Active Set）、监视集（Monitor Set）和邻区集（Neighbour Set）。进入激活集列表的小区是已经完成与移动台之间建立RRC连接的小区，空中信道已完成分配，移动台同时维持在多个小区的无线信道上。进入监视集的 小区是指当前移动台可以测到Ec/Io的小区，但还没有建立RRC连接可以进入激活集的小区。邻区集的小区是指在系统消息广播中预定义的相邻小区的集合， 与GSM一样，某个服务小区会定义它的相邻小区集，在系统消息中会发布相邻小区的码字特性及相关参数。邻区集里小区由OMC定义，监视集里的小区是移动台 通过对邻区集小区的测量，对能够获得Ec/Io的小区上报给RNC，由RNC对监视集里的小区根据Ec/Io启动判决算法，一旦符合门限，小区会升级到激 活集，所以监视集和激活集里小区的更新都是由RNC判决后通过信令消息来控制移动台。规范中规定激活集里小区最大6个，也就是同时允许6路无线链路接入。 通常情况厂家会提供2～3个，因为过多的无线链路接入只能增加对系统的干扰和资源浪费。软切换过程结束，RNC拆除原无线链路时，会将激活集中对应的小区 降级到监视集中，直至最终退出监视集。激活集和监视集中的小区更新都是由RNC来控制完成，进入到激活集的小区还会有区分，区分为参考小区 （Primary Cell）和激活小区。举例假设开始用户在一个小区驻扎，与小区建立了一条链路的连接，此时激活集中只有这个小区，称为Primary Cell，由该小区所属的RNC为用户建立Iu接口。移动台同时会对该小区的邻区集小区进行测量，并形成监视集中的小区，对监视集小区通过对Ec/Io的 判决，一旦超过门限值，就会建立RRC连接，并将小区升级到激活集中。作为软切换的判决原则，始终以参考小区的Ec/Io为参考值，监视集小区的Ec /Io与该参考值进行比较，其差值作为参数与门限值比较，当达到软切换的门限值时，就会触发软切换，也就是监视集中达到门限值要求的小区升级成为激活集小 区，建立链路。但被激活小区能否成为Primary Cell并不一定，Primary Cell的更新过程将触发二级的判决门限。当UE在移动过程中，目标小区的强度大于Primary Cell时，SRNC将触发二级的判决门限，决定目标小区是否取代原来的Primary Cell，一旦更新成功，原来的Primary Cell将成为激活集中的普通小区，Primary Cell更新后RNC将通知移动台及时根据新的Primary Cell定义的邻区集小区。至于门限值的定义，进入监视集小区的门限值是由系统参数设定的Ec/Io绝对值，而进入激活集小区的门限值是与参考小区Ec /Io比较后的差值，是相对值门限。进入激活小区也就是启动了软切换过程。软切换完成的标志是激活集中只有一个服务小区，多于一个以上都被视为软切换过程 中。激活集小区降为监视集小区同样要触发另外一个降级的门限值。多个门限值的设定正是为了有效防止移动台由于频繁移动所造成的震荡效应。在没有任何可切换 小区的前提下，规范规定在激活集中必须保留一个Primary Cell，无论该小区是否已满足降级门限的要求，都不会触发降级算法。
4、无线资源管理 （UM12 3-23） 在 空中接口上完成无线资源分配和管理时，由RNC作为无线管理的控制核心。RNC的管理是基于服务类型的管理，根据不同业务对不同Qos的要求。图3-23 给出了根据不同业务和用户对Qos的定义，也可以作为用户的特性参数。纵轴给出了用户的分类，将用户分成金、银、铜等不同的等级，每一类用户都可以申请规 范中规定的各类业务，如交互类业务、流业务、背景业务和会话业务。每一类业务都是由Qos的参数来构成的，作为Qos参数主要包括业务类别 （Traffic class）、业务的最大比特速率（Maximum bit rate）、保证比特速率（Guaranteed bit rate）也称为承诺比特速率、业务是否强调发送顺序、能够发送的SDU（业务包的字节数）的最大尺寸、SDU差错率、冗余比特差错率、传输时延、可变时 延、是否使用排队功能等等。所有这些构成了Qos的一组参数，这组参数将在HLR中对不同业务作出定义。作为一个用户在发起业务请求消息到达网络侧 时，RNC将如何根据用户的不同业务请求来分配空中接口的无线信道？首先RNC不会对用户的业务请求信令消息作出响应，当移动台发出服务请求的时候，消息 属于CC层，即移动台和核心网之间的对话。消息将送往核心网，由核心网通过对用户的鉴权，查询用户在HLR中的业务参数，并将参数送往VLR，MSC根据 用户的特性参数，向RNC提出分配资源的请求消息。由于WCDMA引入了CAC算法（呼叫允许控制算法），MSC向RNC发出RAB分配请求消息，在该请 求消息中包含了用户申请业务的Qos参数。由核心网将分配请求消息送到RNC之后，RNC首先要完成RAB的无线访问承载（Matching）过程，这一 过程是一个逻辑概念，并不是物理上的含义，RAB是上层的逻辑概念，与Qos有关。RNC对RAB请求消息判决是否能匹配到自己的RAB请求模板上来，如 果没有合适的业务匹配模板，RNC将直接拒绝来自核心网的RAB分配请求消息。反之，RNC将根据模板给空中接口的移动台分配无线资源及Iub接口上的资 源，无线接口上资源的分配称为RB承载，Iub接口上的资源分配称为Iub承载。所以第二步是从RAB到RB完成无线承载的映射。之所以需要这样的映射过 程，是因为在核心网里，只有用户的类别和服务的等级以及每种服务的特性要求，而作为RNC来说，还需要监控整个无线小区的负荷和其它无线方面的因素，一旦 负荷过重就无非满足用户的业务请求，所以需要完成RAB和RB之间的匹配过程。匹配完成RNC将分配的资源包括Iub、Iur、Iu接口上的传输资源、下 行链路上的Power、OVSF码字、扰码、RNC接口节点的处理过程、基站资源及上行链路的干扰等等。所以在整个呼叫允许控制算法中，由核心网完成总 控，由RNC根据当前的无线资源、网络负荷和空中接口的无线质量来选择合适的空中接口信道分配给用户，信道不单是物理信道上码字资源和Power资源的分 配，还包含了对用户信息的传输信道的分配。图3-23所反映的就是在RNC里无线资源管理的一个模板图，左端是业务的等级，业务分四类，根据上下行链路所 能承受的最大比特速率的不同，每一类业务又分成不同的等级，如同样是背景类业务，最大比特速率有384、144或者64等，定义多种不同级别业务取决于用 户的申请。在每一类业务等级下，用户又分成三类用户，有金、银、铜卡用户的等级，三类用户在吞吐量上速率的保证又与小区的负荷有关，小区负荷较轻时，可以 达到最大384kbps的速率，小区负荷加重，速率降级或只能达到64kbps，在小区负荷非常严重的情况下，金卡用户仍能保证16kbps的速率。同样 在图中也表明了对于384kbps的业务银卡和铜卡用户无权申请。
5、压缩模式 （UM12 3-28） 所 谓压缩模式是和移动台作测量有关的一种工作模式。当移动台触发硬切换（在不同的载频之间、不同系统之间的切换）时，移动台必须启动压缩模式完成测量。在 GSM中，移动台作测量时要有一定的空闲期可以将电路调整到新的载频上，对新的载频信号进行测量。对CDMA来说，在同频的前提下，移动台可以实时完成测 量，而无须电路上的调整，也就无须空闲期。但在硬切换时，不同频率之间，移动台同样需要这样的空闲期来进行频率的调整，进行锁频、解码等过程。空闲期的产 生就是通过压缩模式来实现。在空中接口上，移动台在通信过程中信号是连续的，信号在连续的发射过程，要完成对不同载频或系统的相邻小区的测量必须使连续信 号中断，这也就是压缩模式目的，产生时间间隔Gap。产生时间间隔的方式一共有三种：第一种方式只针对数据业务发射过程中有效，利用可选的协议分组数据汇 聚协议（PDCP）来完成。该协议位于数据业务的用户平面，属于业务平面。它对原来需要发送的数据包的包头和数据包字段来进行压缩。换言之，原来需要整的 10ms来传送数据包，经过压缩后可能只要5ms完成传送，另外5ms就形成了传输间隔Gap。这种方法在规范中是可选的。第二种方式是所谓的丢弃策略 （Puncturing），也就是原来要发送10ms的数据包，只发送部分，而另一部分将被丢弃，从而节省发送时间，产生时间间隔，这一过程数据的速率、 扩频因子等都不会发生变化，只是在空中接口发送的部分chip位被系统丢弃而产生发送间隔。第三种方式比较直观，假设用户初始速率SF＝32，按传输间隔 每10ms一个块的发送方式发送数据，如果此时用户需要时间间隔对相邻小区测量，它会提高数据的传输速率使SF＝16，可以在5ms时间内完成原来 10ms的数据包的发送，从而获得时间间隔。比较后二种方法，第三种方式没有信息的损失，其BLER值没有因为时间间隔的出现而受影响，但对整个系统来 说，由于速率的提供，对系统空中接口的干扰有所增加。同样第二种方式正好相反，干扰没增加但BLER会增加。所以二种方法各有利弊。
6、发射分集功能 （UM12 3-29） 在 WCDMA中，系统会有多种分集功能，如Rake接收机的使用克服多径效应，在网络侧是否还需要保留在GSM中使用的空间分集接收？资料显示可以不考虑使 用，但在实际网络中仍然会考虑二者并用。除此之外，虽然在内部的传输信道上也已选择了交织（时间分集）来抗干扰，但为了增加空中接口的传输效果选择使用了 在下行链路方向的发射分集功能，又称传输分集。对移动台来说，基站会将同样的信号通过二条路径发送给移动台，产生多径。发射分集的启动依赖系统的激活以及 发射分集的方式。发射分集有二种方式，一种称为空时发射分集（STTD），另一种称为时间交换发射分集（TSTD）。作为STTD算法来说，可以应用于除 同步信道（SCH）外的所有物理信道，而TSTD专门用于同步信道的发射分集。STTD方式又分为开环和闭环二种，开环方式是指基站将信号分二路直接发 射，移动台作为多径信号加以接收，并不知道是发射分集的作用。闭环方式是指网络端执行发射分集之后将信号送往移动台，移动台通过上行链路的一个特殊域 FBI比特位（反馈指示位）来通知网络端进行发射分集的微调。这种发射分集可以为系统增加最多5dB的增益。启动发射分集在硬件上射频部分的配置需要加 倍，即每小区二个功放、二个双工模块等。
7、UMTS无线帧结构 （UM12 3-9） 对 WCDMA来说除了码字和Power，还存在着时间轴，即空中接口上信息发送周期的定义。时间轴是物理层的概念，是已经经过传输信道的处理之后，完成了从 传输信道的数据块到物理信道的适配。此时在空中接口上传送的是chip位，对于不同业务在空中接口上传送的chip速率是恒定为3.84Mcps。从逻辑 的角度，规范规定每10ms来划分无线帧，1个无线帧＝10ms x 3.84 Mcps＝38400chips。再将1个帧划分为15个time slot，每个slot所能传送的chip数为2560chips＝0.667ms，而这个周期实际上没有太大意义。时间概念的引入是由于不同业务空间接 口上处理方式的不同，可能会引入多种物理信道使用的时间复用关系，每个物理信道不是并行的发送关系，不同物理信道分别占用不同的slot来传送chip。 确定了slot和帧的概念，也就确定了时钟同步的过程，也就是给出了搜索相关窗的周期。规范同时还规定了一个复帧结构，这个复帧结构不再是GSM中用于逻 辑信道向物理信道的映射，它纯粹是一个时间周期的概念，人为规定了4096个帧组成一个系统帧SFN（system frame），包含从0到4095的帧号。SFN在空中接口上以系统消息广播给移动台用于时钟同步。除此之外，在基站和RNC之间也会发送帧，这个帧不是 无线帧而是帧协议FP（frame protocol），所以基站和RNC之间也需要完成相应的同步过程，通过帧号如BFN、CFN等来完成，这些帧号用于完成基站与RNC或核心网之间数据 传送的同步过程。无线帧周期与实际周期是近似的，SFN将作为系统信息广播给移动台。 在 空中接口上本身定义的无线帧是10ms，但对于公共随机接入信道来说，系统却定义了特殊的帧结构，称为接入帧（access frame）或访问帧，该帧仅适用于随机接入信道。它的帧周期是普通无线帧的二倍，即20ms，而速率仍然是3.84Mcps。由于帧周期的扩大，它的接 入slot也变为无线slot的二倍。所以在后续章节中提及的物理信道随机接入的控制过程时，有关于接入slot公共控制选择算法仍然属于网络优化的一个 重要部分。也就是如何通过算法来控制在随机接入信道上的冲突、碰撞及识别不同的用户。尽管有帧的概念，但在物理实现上对每个移动台来说，信号始终是连续发 射、并行传送的。已不是GSM中物理信道的概念，只是空中接口上的一个发送机制。 |
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