WCDMA网络简述

WCDMA在创建之初保留了和GSM相似的绝大部分网络架构,这很好理解,为了节约3G的建网成本嘛(3G和2G的网络架构相似话就可以直接把部分2G的东西加以改造变成3G的东西)。那么WCDMA和GSM最大的区别在哪里呢?答案是空中接口!(记住,每一次通信革命的出现,基本上都是空口技术的变革)。

2G . . . . . . . . . . . . . 3G . . . . . . . . 4G

FDMA/TDMA . . . CDMA . . . . . .OFDM

相比于2G来说,3G的目标是容量更大,速度更快,很容易发现,想要解决这两个问题,只有一个办法,那就是加大带宽!只有带宽变大了,容纳的用户数才能越多,速度才能越快。

WCDMA首先扩大了带宽从GSM时候的200kHz变成了WCDMA的5MHz,接下来就是最核心的问题了——怎样把空中接口的资源合理分配给用户,从而让更多的用户接入或者使已经接入的用户达到更高的速率?

一开始我们会想,那就把所有的5M带宽给一个用户,这样用户的速度不就能够极大地提升了吗?但是如果每个用户都使用这5M带宽,那么怎么区分用户呢?扩频码OVSF(全称叫做正交可变扩频因子)

扩频码是一串相互正交的码字,为什么叫做扩频码而不是正交码呢?因为扩频码的传输速率远远高于基带信号的传输速率,把扩频码和基带信号相乘能够及大地提升相乘后信号(叫做码片)的速率,而所谓的“扩频”就是指通过信号相乘,扩展了原有信号的频谱带宽。在WCDMA中,扩频码的速率是恒定的,为3.84chips/s,也被成为码片速率。

由于扩频码相互正交,相乘为0,因为叫做“正交”;由于扩频码的长度不同,不同的长度的速率就不同(码字越短,速率越快),因此叫做“可变”;与扩频码相乘后能够扩展频带,因此叫做“扩频”,这就是OVSF的全部意义了。

使用OVSF的好处是什么呢?我们给每个手机分配一个OVSF码树,手机的不同业务(语音啊,上网啊)就可以占用不同的码;我们给每个基站分配一个OVSF码树,那么不同的用户就可以占用不同的码,这样就实现了对空口资源的分配!

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WCDMA存在的两个问题和其解决办法:

1、 远近效应。
远近效应就是指手机在离基站近的地方信号就好,在离基站远的地方信号就差。那么为什么GSM就不存在远近效应呢?因为GSM是通过频分和时分来区分用户的,因此距离远和距离近的信号运行在不同的时间和频率离,因此相互之间没有干扰。但是CDMA的用户都在同一个频段内,距离近的用户的信号就会把距离远的用户的信号给淹没了。

有同学又会问了,但是大家不是用OVSF码来区分了吗?没错,基站分给每个用户的OVSF是不同的,但是每个手机都有自己的OVSF码树,他们可能会产生相同的码字,这样基站就无法区分了,不干扰才怪呢!因此聪明的基站想到了用功率的大小来控制这种情况,我们根据每个手机的信噪比来衡量信号的质量,信噪比低的手机,基站就对它发送的功率强一点,信噪比高的手机,基站对它发送的功率就小一点。虽然GSM中也有功率控制,但是和CDMA的作用不同,GSM提升功率是为了防止单条链路的信号质量过差,降低功率是为了节约手机的耗电量和减少整个网络的电磁噪声。WCDMA的功控是每秒1500次,而GSM的功控是每秒2次。

2、 切换时掉话。
显然我们已经知道了3G中采用了一项技术叫做软切换,什么是软切换本人也已经在之前的博客中进行过比较清晰地阐述了:

具体参见:
https://blog.csdn.net/weixin_40228289/article/details/82657686
当手机距离正在保持连接的基站比较远时,离它近的基站就会对它产生比较强的干扰,但是由于GSM系统中相邻基站采用不同的频点,因此没有什么强干扰,但是WCDMA的基站都是一个频段,因此干扰会很强。有人会问了,为什么不直接切换到离自己近的基站呢?没错,但是切换技术发展的比较慢,一开始高通公司在推出CMDA的时候没有什么好办法来解决切换问题,后来才不得已想出了软切换的办法。

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扰码的概念
上面也说过了,因为OVSF码有限,每个手机分配了不一样的码树也可能出现相同的码字,因此除了OVSF之外,还需要一种新的码字来区分信源,这就是扰码(速率和OVSF一样,基带信号与OVSF相乘后,再与扰码相乘)。扰码的作用就是区分信源,在上行方向可以区分不同的终端,在下行方向可以区分不同的小区(注意不是基站哦,是小区,因为一个小区使用一个载波,因此一个小区才是一个信源,一个基站可以是好几个信源)。在下行方向共有512个扰码,相邻的小区不能分配相同的扰码,上行方向有数以百万计的扰码,因此给每个手机分配一个扰码不成问题。

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