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Caratterizzazione di trasmissioni WCDMA Laboratorio di El&Tel Mauro Biagi - Fabrizio Palma.

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Presentazione sul tema: "Caratterizzazione di trasmissioni WCDMA Laboratorio di El&Tel Mauro Biagi - Fabrizio Palma."— Transcript della presentazione:

1 Caratterizzazione di trasmissioni WCDMA Laboratorio di El&Tel Mauro Biagi - Fabrizio Palma

2 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 2 Outline Spreading del Segnale Codici di accesso Despreading e demodulazione Canali di segnalazione e controllo Downlink e Uplink Strumentazione e set-up

3 Allocazione di Banda 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 3

4 Chip period s 3840 Kcps Dal bit al Chip 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 4

5 UN BIT (0 o 1) IN FASE I Q 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 5

6 UN BIT (0 o 1) IN QUADRATURA I Q 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 6

7 Un BIT IN FASE + Un BIT IN QUADRATURA I Q 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 7

8 Spreading 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 8

9 De-Spreading 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 9

10 SF=4 SF=8 SF=16 Spreading factor (SF) =chip rate/bit rate Chip period s Codice s 950 Kb/s Codice s 475 Kb/s Codice s 240 Kb/s Variable Spreading Factor 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 10

11 orthogonal variable spreading factor (OVSF) 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 11

12 Uso di spreading factor (OVSF) variabili 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 12

13 SF=8 CODE 1: SF=8 CODE 2: Combinazione di più canali 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 13

14 MOLTIPLICAZIONE CHIP A CHIP E INTEGRAZIONE PER SINGOLO PERIODO RISULTATO: /02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 14

15 MOLTIPLICAZIONE CHIP A CHIP E INTEGRAZIONE PER SINGOLO PERIODO RISULTATO: /02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 15

16 30k*128=3840k 30k /02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 16

17 120k k*32=3840k 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 17

18 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 18 One of the major differences between W-CDMA and IS-2000 is that W-CDMA supports asynchronous base stations, whereas IS-2000 relies on synchronized base stations. With synchronized base stations, all cells (or sectors) can use shifts of the same scrambling code, so that a cell is identified by a unique code phase shift of the scrambling code. On the other hand, without time and frequency synchronization between base stations, using different phases of the same code for scrambling is not sufficient to resolve the code ambiguity in the presence of time ambiguity. Thus, in an asynchronous CDMA system, cells can only be identified by using distinct scrambling codes. W-CDMA uses 512 downlink primary scrambling codes, allowing unique cell identification in every cluster of 512 cells

19 UN BIT IN FASE + UN BIT IN QUADRATURA 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 19

20 SCRAMBLING COMPLESSO 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 20

21 Spreading factor (OVSF) e codici di scrambling (SC) permettono di distinguere stazioni radio base (BTS) e utenti (DL) 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 21

22 Spreading factor (OVSF) e codici di scrambling permettono di distinguere stazione radio base (BTS) e utente (UL) 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 22

23 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 23

24 The CPICH (Common Pilot CHannel) a continuous loop broadcast of the BTS scrambling code. As described earlier, the scrambling code provides identification of the BTS transmission. The UE uses the CPICH as a coherent reference for precise measurement of the BTS time reference, as well as to determine the signal strength of surrounding BTS before and during cell site handover. Since no additional spreading is applied to this signal, it is quite easy for the UE to acquire a lock to this reference. This must occur before any other channels can be received. 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 24

25 The Synchronization CHannel (SCH) carries two sub-channels, the Primary Synchronization Channel (P-SCH) and Secondary Synchronization Channel (S-SCH). These channels consist of two codes known as Primary Synchronization Code (PSC) and Secondary Synchronization Code (SSC). The PSC is a fixed 256-chip code broadcast by all W-CDMA BTS. During initial acquisition, the UE uses the PSC to determine if a W-CDMA BTS is present and establish the slot boundary timing of the BS. 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 25

26 The SSC represents a group, called a code group, of 16 sub-codes, each with a length of 256 chips. The BTS transmits these codes in an established order, one SSC sub-code in each time slot of a frame. When a UE decodes 15 consecutive SSC transmissions, it can determine the BTS frame boundary timing, as well as derive information that will aid in the identification of the BTS scrambling code. The SCH is transmitted during the first 256 chips of each time slot while the P-CCPCH (Primary Common Control Physical CHannel) is off (figure 6). 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 26

27 During the remaining 2304 chips of each slot the PCCPCH is transmitted, which contains 18 bits of broadcast data (Broadcast Transport Channel (BCH) information) at a rate of 15 kbps. Since the cells broadcast parameters message will require more than 18 bits, the broadcast information may span several frames. 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 27

28 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 28

29 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 29

30 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 30 Example measurement setting screen: Digital modulation setting screen MG3681A Digital Modulation Signal Generator

31 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 31 Example measurement setting screen: Channel 9 to 12 and Additional Channel Edit screen MG3681A Digital Modulation Signal Generator

32 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 32

33 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 33 Example measurement setting screen: Scrambling Code Edit screen (Up Link) MG3681A Digital Modulation Signal Generator

34 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 34

35 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 35

36 DEMODULAZIONE DEL SEGNALE QPSK 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 36

37 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 37

38 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 38

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40 MISURE DI CARATTERIZZAZIONE 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 40

41 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 41 Adjacent channel interference

42 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 42 Complementary cumulative distribution function

43 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 43 Complementary cumulative distribution function EFFETTO DELLA DELLAMPLIFICATORE

44 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 44 ACCURATEZZA DI MODULAZIONE error vector magnitude (EVM)

45 ACCURATEZZA DI MODULAZIONE error vector magnitude (EVM) 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 45

46 Simulazione di multipath 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 46

47 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 47 MULTIPATH un cavo coassiale, lungo 100m, simula un cammino multiplo Generatore di Segnali Analizzatore di Spettro Cavo ZN2PD2 Combinatore Tramite lAnalizzatore Vettoriale di Reti se ne sono caratterizzati i parametri, in particolare il coefficiente di trasmissione S21, pari -34 dB Att.35dB

48 Impedenza: 50 Attenuazione ad 1 GHz : 2.52 dB/10m Attenuazione a 100 MHz : 0.68 dB/10m Lunghezza : 100 m Il coefficiente di diminuzione della velocità è pari a k = Il ritardo di propagazione lungo il cavo coassiale è pari a : 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 48

49 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 49 DL senza cavo,con PCPCH e CPICH attivi a -6 dBm su Ch1 e Ch5 DL con cavo stessi canali attivi EVM più che raddoppiato DL con e senza cavo con ulteriori 2 canali attivi PN9 a -20 dBm e SF=128 Peak EVM: 18,35% Peak EVM: 7,63%

50 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 50 Misura in DL senza disturbo con 4 canali attivi i 2 canali di invio informazioni hanno SF=128. Errore per il Ch.6 molto basso,~-53 dBm Misure in DL con e senza interferenza del cavo coassiale Misura ancora in DL senza disturbo con 4 canali attivi è stato abbassato lo SF dei 2 canali di invio dati,come previsto è aumentato lerrore

51 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 51 Le misurazioni qui riportate si riferiscono alla medesima configurazione di canali, in DL, con Ch.4 e 6 con SF=32 Lerrore per lo stesso canale differisce di - 11 dBm MISURA con MULTIPATH MISURA senza MULTIPATH

52 up link 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 52

53 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 53

54 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 54 G =0,5 Costellazione in Uplink a -20 dBm senza interferenze. La rotazione di ±90° dovuta allo scrambling complesso non posiziona semplicemente i simboli sugli assi ciò dipende dalla diversa potenza sui due canali, dal valore di G diverso da 1 che non dà la nota configurazione quadrata QPSK G denota la differenza di potenza tra i due canali. La modulazione I / Q con scrambling interessa il DPDCH e il DPCCH; il ramo del DPCCH viene sfasato di 90°( in quadratura).

55 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 55 Sul Generatore di Segnali è stato impostato come Pattern Selected UL_AMR#(.), un modello in uplink che simula linvio del DPDCH e del DPCCH Costellazione di Simboli in UL, misura effettuata senza banco di lavoro (toni interferenti) Costellazione di Simboli in UL, misura effettuata con il tono interferente del cavo coassiale EVM significativamente maggiore nel secondo caso

56 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 56 Random Access Channel ( RACH ) è un canale di trasporto in uplink; è sempre completamente ricevuto dalla cella complessiva. In addizione al canale dedicato in UL, i dati utente possono essere inviati tramite il RACH che è mappato sul Physical Random Access Channel PRACH. Il PRACH ha come caratteristica principale linvio di preamboli, che precedono la trasmissione dati vera e propria. Tali preamboli usano uno SF pari a 256 e una signature sequence di 16 simboli, con una lunghezza complessiva di 4096 chips/preambolo. Loperazione RACH non comprende il controllo di potenza si ricorrerà all Open Loop Power Control Una volta che il preambolo è stato intercettato e riconosciuto dalla BTS, tramite l Acquisition Indicator Channel (AICH), dall unità mobile è possibile linvio della parte del messaggio, di lunghezza pari a 10 msec o 20 msec. Lo SF per la parte del messaggio può variare da un valore max di 256 a 32, dipendendo dalle esigenze di trasmissione, ma è prima oggetto di approvazione della UTRA network

57 PROCEDURA DEL RANDOM ACCESS CHANNEL sulla BTS Il terminale decodifica il BCH (canale di broadcasting) per trovare i sub- canali RACH accessibili, il loro SC e signature. Il terminale seleziona random uno dei sub-canali del gruppo RACH che la sua classe di accesso può usare. Anche la signature è selezionata in modo random fra tutte le signatures possibili. Viene misurato il livello di potenza in DL, ed in base ad esso viene settato il livello di potenza del RACH, con un margine appropriato, dovuto al livello di inaccuracy del controllo ad anello aperto Quando la tx dellAICH avviene dalla BTS,si trasmette il messaggio

58 PROCEDURA DEL RANDOM ACCESS CHANNEL sulla BTS Il preambolo del RACH inviato in 1 msec con la signature selezionata Il terminale decodifica AICH per capire quale BTS ha intercettato il preambolo Nel caso in cui AICH non venga intercettato, il terminale aumenta la potenza del preambolo in trasmissione, con step dato dalla BTS, come multipli di 1 dB Quando la tx dellAICH avviene dalla BTS,si trasmette il messaggio

59 Il protocollo PRE, impostato come Pattern Selected evidenzia linvio di preamboli senza la presenza di alcun pacchetto dati I pattern simulano linvio dei preamboli e lattribuzione della signature allutentevirtuale Down-load settato al canale 4

60 Con i pattern del tipo R168 e R360 si visualizza la reale trasmissione in UL del RACH Preamble + message Il protocollo di trasmissione è stabilito dalle normative 3GPP Con i Pattern del tipo C168 e C360 si visualizza la trasmissione in UL del CPCH [Preambolo Accesso]+[CD Preambolo]+[mex]

61 INVIO di PREAMBOLI Expand waveform di un singolo preambolo Total Waveform PATTERN PRE PATTERN C168/C360 Il motivo della presenza dei due preamboli sta nel fatto che il generatore di segnali simula una comunicazione con linvio di un preambolo di accesso, seguito da un preambolo di individuazione di collisione, il quale precederà la trasmissione delleffettivo messaggio CPCH. 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 61

62 04/02/2014Caratterizzazione trasmissioni WCDMAPagina 62 PREAMBOLO RACH Messaggio (20 msec) SPETTRO del SEGNALE Costellazione non agganciata PATTERN R168/R30 invio del RACH


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