移動通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)下課件

（第二專題）

移動通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)（下）

（第二專題）

移動通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)（下）提綱回顧一、移動通信系統(tǒng)的構(gòu)成二、推動移動通信技術(shù)進步的主要矛盾三、移動通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)

3.1語言編碼與壓縮

3.2多址技術(shù)

3.3信道編碼與交織

3.4射頻調(diào)制

3.5功率控制技術(shù)

3.6分集技術(shù)

3.7多用戶檢測

3.8多載波傳輸

3.9智能天線四、移動通信系統(tǒng)的運行五、兩項與移動通信密切相關(guān)的新技術(shù)

4.1軟件無線電

4.2TURBO碼

-----------信道編碼的里程碑提綱回顧一、移動通信系統(tǒng)的構(gòu)成3.4射頻調(diào)制作用:將經(jīng)交織、擴頻處理后待傳送的信息碼加載到某一指定頻道的中心頻率上。調(diào)制方式

a)模擬信號調(diào)制：AM（調(diào)幅）

FM（調(diào)頻）

b)數(shù)字信號的基本調(diào)制方式：

ASK（幅度鍵控）

FSK（移頻鍵控制）

PSK（移相鍵控制）用基本調(diào)制方式，可組合成復合調(diào)制和多進制調(diào)制。3.4射頻調(diào)制3）GSM中的射頻調(diào)制——MSK與GMSKMSK的數(shù)學表達式瞬時頻率稱符合上述參數(shù)條件的FSK為MSK3）GSM中的射頻調(diào)制——MSK與GMSKMSK的數(shù)學表b) MSK的特點在一個碼元周期內(nèi)的射頻信號包含有1/4個載波周期的整數(shù)倍在碼元轉(zhuǎn)換時，射頻信號的相位是連續(xù)的，無突變。MSK信號的功率譜密度較集中。b) MSK的特點在一個碼元周期內(nèi)的射頻信號包含有1/4個載圖14MSK與QPSK功率譜圖-60-50-40-30-20-1000.51.01.52.02.5歸一化功率譜密度歸一化頻率MSKQPSK圖14MSK與QPSK功率譜圖-60-50-40-c）GMSKGSM參數(shù)：頻道間隔=200KHZGMSK：將MSK信號，經(jīng)一高斯濾波進一步壓縮高頻分量后輸出，MSK特性不變，性能約損失1db，功率譜更集中。d）GMSK的解調(diào)——由速率為的時鐘采樣判決。c）GMSKGSM參數(shù)：頻道間隔=200KHZd）GMS4）CDMA中的調(diào)制器

CDMA的調(diào)制器包含二次調(diào)制：擴頻調(diào)制和射頻調(diào)制。BQM（平衡四相調(diào)制）在直擴（IS-95）系統(tǒng)中應用。●BQM調(diào)制器圖15BQM調(diào)制器m(t)基帶信號x(t)至功放SI(t)、SQ(t)——擴頻碼

I、Q相移90度W0——頻道中心頻率4）CDMA中的調(diào)制器圖15BQM調(diào)制器m(t)IS-95中采用BQMBQM解調(diào)器圖16BQM解調(diào)器r(t)至解交織rI(t)y(t)=x(t)+n(t)接收放大輸出低通低通rQ(t)IS-95中采用BQMBQM解調(diào)器圖16BQM解調(diào)器DQM和CQM頻譜利用效率比BQM高一倍，而SNR與Pe可保持與BQM一樣。CQM性能最優(yōu)，擬在IMT2000中采用。圖17CQM復四相調(diào)制器串/并變換m(t)x(t)+-++DQM和CQMDQM——雙四相調(diào)制CQM——復四相調(diào)制在BQM基礎的改進DQM和CQM頻譜利用效率比BQM高一倍，而SNR與Pe可保圖18CQM復四相解調(diào)器原理圖y(t)r(t)低通低通rI(t)fI(t)rQ(t)-+++fQ(t)圖18CQM復四相解調(diào)器原理圖y(t)r(t)低通低通r3.5 功率控制技術(shù)

——CDMA走向?qū)嵱没年P(guān)鍵

1)

為什么CDMA必須有功率控制

——由于所有用戶同時,且在同一頻率上工作。手機→基站（上行）距基站近→達到基站的功率強距基站遠→弱在基站接收機中產(chǎn)生遠近效應：近距離手機干擾基站對遠距離手機信號的接收。b)

基站→手機(下行）距基站近→手機接收的信號強。距基站遠→弱，在手機中臨近的基站將干擾手機對所處基站信號的接收。結(jié)論：如不對基站的發(fā)射功率與手機的發(fā)射功率實時控制，CDMA系統(tǒng)將不能正常工作。3.5 功率控制技術(shù)

——CDMA走向?qū)嵱没年P(guān)鍵1)2)

功率控制準則

功率平衡準則 信號干擾比平衡準則a)

功率平衡準則上行（手機→基站）：指令各手機（無論遠近），發(fā)射后到達基站的功率相等（調(diào)手機稱之為反向功率控制）。下行（基站→手機）：使各手機（無論遠近）接收到基站送去的信號功率相等（調(diào)基站，稱之為前向功率控制）。b)

信號干擾比平衡準則（SIR）

CDMA系統(tǒng)中，“噪聲”主要來自手機之間與基站之間產(chǎn)生的干擾。依據(jù)“信號干擾比SIR”進行控制。上行：控制目標是達到在基站中各手機的信號與其它手機對其產(chǎn)生的干擾比相等（調(diào)手機，稱反向功控）下行：使各手機收到的基站送去的信號與其它基站的干擾信號比相等（調(diào)基站前向功控）。c)

IS-95中實際使用的功率控制準則功率平衡準則易實現(xiàn)，但性能不及SIR；SIR在上行鏈路中，可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此：實際系統(tǒng)中多采用混合控制。IS—95中的功控準則：改進型的SIR即：基于SIR算法，但控制的閾值由誤幀率（FER）決定。2)

功率控制準則3）

功率控制方法

a)

集中式功控與分布式功控

●集中式功率控制在基站中進行。要求在每一時刻（時間間隔內(nèi)）要計算出一個歸一化的鏈路增益矩陣。矩陣中的各元素，對應著在基站服務區(qū)中各手機在那一時刻應有的功率增益。

問題：當小區(qū)用戶多時，如何快速計算出鏈路的增益矩陣？●分布式功率控制在手機中進行：估計SIR并依此控制手機自身的發(fā)射功率。同時，通知基站應送來的功率。

評價：在IS-95中實際應用，相當有效。問題：當對SIR估計誤差大時，系統(tǒng)性能會迅速下降。b)

開環(huán)功控與閉環(huán)功控

●開環(huán)功控僅根據(jù)接收的信號質(zhì)量（無論手機或基站）而發(fā)出相應控制指令。無反饋。問題：收、發(fā)頻率相差45MHZ，對快衰落而言，收、發(fā)信道是完全獨立的，因此開環(huán)功控對快衰落無作用,但對慢衰落（手機移動到汽車內(nèi)、房屋后等）作用良好。適應：在CDMA/TDD結(jié)合的體制中，開環(huán)功控可達到高精度。3）

功率控制方法b)

開環(huán)功控與閉環(huán)功控基站對手機進行控制，并從手機送來的信號中獲得反饋量。優(yōu)點：精度高問題：控制時延大當前研究：新的閉環(huán)功控方法（自適應、自適應+模糊，神經(jīng)網(wǎng)絡法）基站手機閉環(huán)控制圖19閉環(huán)功控

基站對手機進行控制，并從手機送來的信號中獲得反饋量?；臼謾Cc)IS-95中的功率控制參數(shù)前向功控（基站執(zhí)行）誤差源：各手機信號的誤幀率控制方式：慢速閉環(huán)方式 步長0.5db(12%),高負荷時降至6%。 調(diào)節(jié)幅值：±4db~±6db控制指令傳送信道：上行：插入（手機→基站）的功率測量報告信息段；下行：放入（基站→手機）的尋呼信道上的系統(tǒng)參數(shù)信息字段?？刂扑惴ǎ好绹咄?Quaicomm)公司專利反向功控（手機執(zhí)行）粗控：克服“陰影”、“角落”、阻檔引起的慢衰落，調(diào)整范圍大：±24db

采用開環(huán)方式。精控:閉環(huán)方式 抑制快衰落， 控制數(shù)據(jù)：800bit/s，每1.25ms調(diào)整一次 調(diào)整范圍：±24db控制算法與實現(xiàn)方案：QuaiComm專利c)IS-95中的功率控制參數(shù)d)IMT-2000中的功率控制CDMA2000由IS-95平滑過渡，故其功控方案與IS-95基本一致。WCDMA由歐洲提出，功控實現(xiàn)方案與IS-95有較大差別。d)IMT-2000中的功率控制1)主要分集方式

a)空間分集多個天線接收，用在基站中天線間距離天線數(shù)N=2～43.6分集技術(shù)

——抗衰落（抗多徑）

圖20空間分集

手機基站d12﹉N(900MHZ,波長約35cm) .1)主要分集方式3.6分集技術(shù)

圖20空b)頻率分集將發(fā)射信號調(diào)制到多個載波頻率上傳送，要求載波頻差

GSM：800~900MHZ頻段，測得

c)發(fā)送分集

2)分集的合并技術(shù)合并點： 中頻合并視頻合并2)分集的合并技術(shù)合并點：圖21空間分集合并手機G1g1G2g2GNgn同相相加檢測器合并方式：最大比值合并 增益Gi與第i路的信噪比成線性關(guān)系，合并效果最佳。等增益合并選擇式合并 圖21空間分集合并手機G1g1G2g2GNgn同相相加檢測3）Rake接收機

一種隱分集方式

a)作用

充分利用到達接收機的多徑射頻信號的各條徑的能量。

b)理論值

IS-95中擴頻信號的帶寬1.25MHZ,測得在900MHZ頻段的多徑時延，可提供Rake接收機分離的多徑

實際上只達到利用4條的效果（4重分集）

c)IS-95中的Rake接收

IS-95中 在基站中的Rake接收——非相干解調(diào)

在手機中的Rake接收——相干解調(diào)

●工作過程

搜索多徑，進行相位補償后，合并相加

●IS-95基站中的Rake接收框圖

3）Rake接收機

一種隱分集方式

a)作用

圖22IS-95基站中Rake接收總體框圖時鐘單元CPU控制單元地址單元搜索器1搜索器2解調(diào)1解調(diào)2解調(diào)4解調(diào)3多徑合并1234一個小區(qū)（三個扇區(qū)六個天線）123546地址總線數(shù)據(jù)總線解交織信道譯碼解調(diào)器1，2，…，4，相應于4條徑，采用BQM（見圖18）平衡四相解調(diào)器方案，其輸出已為視頻信號，在視頻完成多徑合并。圖22IS-95基站中Rake接收總體框圖時鐘單元C搜索器與搜索策略

——Rake接收的重要部件作用：找出4條最強的“徑”，并完成相位補償。搜索策略：相位偏移掃描試探法。4）發(fā)射分集 空間分集——效果最好——手機無法實現(xiàn)。 將手機的空間分集，移到基站→發(fā)射分集

a)發(fā)送分集研究狀況理論上證明了多天線發(fā)射在衰落信道所能獲得的增益與發(fā)射天線的數(shù)目成線性增長正研究將發(fā)射分集與編碼、調(diào)制方式有機結(jié)合，組成時空卷積碼，以最大限度地改善系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。發(fā)射分集已用在CDMA20001X中（獲3db增益）。搜索器與搜索策略b)WCDMA建議的一種發(fā)送分集方案混合發(fā)送天線1發(fā)送天線2天線1分集導頻天線2導頻天線1天線2STTP編碼時鐘混合交織信道編碼數(shù)據(jù)TPC時鐘擴頻碼調(diào)制圖23STTD發(fā)送分集原理圖TPC——功率控制指令STTD——一種將信息碼分配給天線1和天線2的編碼方案b)WCDMA建議的一種發(fā)送分集方案混5）編碼分集空時編碼分集分層空時碼分集一般與發(fā)送分集聯(lián)合使用5）編碼分集空時編碼分集分層空時碼分集一般與發(fā)送分集聯(lián)合使用3.7多用戶檢測1)多用戶檢測的作用

——減小用戶間的多址干擾在CDMA移動通信系統(tǒng)中,存在三類干擾：a)加性白噪聲干擾危害——產(chǎn)生分散獨立誤碼抵抗措施——采用有效的信道編碼糾正差錯。b)多徑干擾危害——引起突發(fā)差錯（引起成片誤碼）抵抗措施：采用分集技術(shù)抗衰落（抗多徑） 在信道中采用交織編碼技術(shù)c)用戶間的多址干擾危害——影響信道容量（用戶數(shù)量）產(chǎn)生根源——CDMA使用的擴頻碼之間的互相關(guān)系數(shù)不為零。3.7多用戶檢測2)多用戶檢測的基本原理a)多址干擾是由擴頻碼的結(jié)構(gòu)帶來的，是偽隨機信號存在一定的結(jié)構(gòu)性規(guī)律，彼此不獨立。b)擴頻碼有嚴格的數(shù)學描述規(guī)律，各碼組之間的互相關(guān)函數(shù)都是已知的。c)基于上述a，b，從理論上講，利用多址干擾規(guī)律，來構(gòu)造一種最優(yōu)的聯(lián)合檢測算法，稱算法為多用戶檢測（1986年提出）抵抗措施選擇好的擴頻碼采用同步碼分多址；采用功率控制技術(shù)，使各用戶發(fā)射功率最小采用“空間濾波”：如劃分扇區(qū),使用智能天線采用多用戶檢測技術(shù)等2)多用戶檢測的基本原理抵抗措施選擇好的擴頻碼采用同步碼分3)多用戶檢測的最優(yōu)結(jié)構(gòu)

——MLSD算法證明條件：白高斯噪聲信道檢測器結(jié)構(gòu)：匹配濾波+最大似然比序列檢測（MLSD算法）仿真實驗結(jié)果：可達到與單用戶檢測幾乎相同的性能。問題：運算量隨用戶數(shù)N的增加成指數(shù)增長； 須知道所有用戶的擴頻碼、信號幅度、相位和多徑時延。評價：該最優(yōu)多用戶檢測器是無法實用的。3)多用戶檢測的最優(yōu)結(jié)構(gòu)4)多用戶檢測的一般結(jié)構(gòu)解擴匹配濾波器（用戶1）解擴匹配濾波器（用戶2）解擴匹配濾波器（用戶N）接收信號聯(lián)合檢測算法用戶1判決用戶2判決用戶N判決用戶N判決用戶2判決用戶1判決圖24多用戶檢測的一般結(jié)構(gòu)4)多用戶檢測的一般結(jié)構(gòu)解擴匹配濾波器（用戶1）解擴匹配濾3.8多載波傳輸1）多載波傳輸?shù)乃悸芳皟?yōu)缺點

a)思路交織分集技術(shù)功率控制在不改變信息碼速率情況下的抗衰落措施多載波傳輸將串行數(shù)據(jù)變并行數(shù)據(jù)，降低信息碼速率，減弱衰落影響采用多個頻率分別同時傳送，提高可靠性老技術(shù)新應用：等效于正交頻分復用OFDMb)優(yōu)點：抗脈沖干擾能力比單載波系統(tǒng)高約11db?？苟鄰絺鞑ヅc頻率選擇性衰落的能力可大大增強。可增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送能力，相當頻譜利用率可提高一倍。3.8多載波傳輸1）多載波傳輸?shù)乃悸芳皟?yōu)缺點交織在不改變信缺點對定時和載波的頻率穩(wěn)定度要求比單載波系統(tǒng)要求嚴格對前置放大器的線性要求提高。2）多載波系統(tǒng)應用情況

a) HDSL、ADSL高速數(shù)字環(huán)路、無線接入

b) 數(shù)字音頻廣播（歐洲的DBA標準OFDM)c)高清晰度電視的地面廣播系統(tǒng)3）多載波傳輸在移動通信系統(tǒng)中的應用——與碼分多址結(jié)合缺點2）多載波系統(tǒng)應用情況3）多載波傳輸在移動通信系統(tǒng)中直擴序列（DS-SS）多載波擴頻（MC-SS）跳時（TH））跳頻（FH））混合圖25擴頻系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)IS-95——DS-SS（CDMA）TD-SCDMA——利用了時分多址的部分數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)MC-SSTHFH尚待在新的移動通信體制中開發(fā)應用b)多載波與CDMA的結(jié)合方式分類

1993年開始研究，有兩類：頻域擴頻——MC-CDMA（OFDM-CDMA）時域擴頻——MC—DS-CDMAMT-CDMAa)擴頻系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)直擴序列（DS-SS）多載波擴頻（MC-SS）跳時（TH））Nc——子載波數(shù)MC-CDMA（多載波碼分多址）數(shù)據(jù)j∑f1f2fNC圖26MC-CDMA發(fā)送框圖——第j個用戶使用的擴頻碼（片碼）TjT---?載波數(shù)GMC與擴頻碼位數(shù)相等Nc——子載波數(shù)MC-CDMA（多載波碼分多址）數(shù)據(jù)j∑fMC—DS—CDMA（多載波直擴碼分多址）數(shù)據(jù)∑圖27MC-CDMA發(fā)送框圖串/并變換數(shù)據(jù)經(jīng)相同的擴頻碼擴頻后調(diào)制到各子載波上?對頻率間隔有要求MC—DS—CDMA（多載波直擴碼分多址）數(shù)據(jù)∑圖27MT——CDMA(多音頻—碼分多址數(shù)據(jù)∑圖28MT-CDMA發(fā)送框圖串/并變換MT——CDMA(多音頻—碼分多址數(shù)據(jù)∑圖28Mc)多載波CDMA的研究熱點自93年提出后研究火熱：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（降低復雜度）信號檢測信道估計同步技術(shù)降低峰值功率方法干擾消除技術(shù)等c)多載波CDMA的研究熱點3.9 智能天線——空分多址1）提出背景 在蜂窩移動通信中，采用將一個蜂房劃分為三個扇區(qū)，可使一個小區(qū)內(nèi)的用戶容量提高3倍。123智能天線——將小區(qū)內(nèi)固定式的扇區(qū)劃分，改進為將波形束跟蹤每一個（或一小群用戶），形成產(chǎn)生動態(tài)的能跟蹤用戶的天線波束（實現(xiàn)空分多址）3.9 智能天線——空分多址1）提出背景123智能天線——將2）智能天線的優(yōu)點 減小或消除多用戶干擾 增加移動通信系統(tǒng)的用戶容量 提高頻譜利用率 降低發(fā)射功率 增大天線的覆蓋范圍等。3）當前研究狀況 技術(shù)日趨成熟 尚未達到實用化階段2）智能天線的優(yōu)點3）當前研究狀況4）智能天線的基本原理a)預置多波束智能天線（多用于接收）

——預先設計了N個不同入射角方向的窄波束，根據(jù)手機發(fā)送來的電波的來波方向，從中選擇一個最適合的窄波束對準手機。b) 自適應陣列自動跟蹤式智能天線4）智能天線的基本原理圖29自適應跟蹤式智能天線原理圖（一個用戶）信號測量與處理自適應算法W1WnW2∑A/D或D/AXn(t)X2(t)X1(t)天線陣e(t)-參考信號Y(t)波束形成網(wǎng)絡Sk(t)來波入射角……

…圖29自適應跟蹤式智能天線原理圖（一個用戶）信號測量與處W1，W2，WN自適應權(quán)值系數(shù)e(t)為誤差信號自適應算法是智能天線的技術(shù)關(guān)鍵信號測量與處理計算來波的入射角圖中：W1，W2，WN自適應權(quán)值系數(shù)圖中：5）移動通信中的智能天線技術(shù)

——擬在3G中應用

智能天線←軍事技術(shù)中的自適應陣列天線（雷達、聲納、抑制敵方強干擾）

a)移動通信中智能天線的特點天線跟蹤的目標多 軍≈10個 移≧20個 移動通信信道環(huán)境惡劣：衰落信道變參信道。 移動通信中干擾（多用戶）為均勻分布（空間）,且干擾信號的強度與有用信號相比大體相當，無法用波束零點對付（而“軍事”可用此方法）。

b)智能天線的研究進展5）移動通信中的智能天線技術(shù)歐洲

1995年開始現(xiàn)場試驗

美國

ArrayCom公司，采用四單元或十二單元環(huán)形陣列，在無線本地環(huán)路上實驗。 結(jié)果：可使系統(tǒng)容量提高4倍。日本

我國

加緊研究，目標在TD-SCDMA中采用。評價：智能天線離實際應用（在移動通信中）已為期不遠，它將大大改善移動通信系統(tǒng)的性能（加大容量，減小干擾，擴大服務區(qū)，提高可靠性。歐洲1995年開始現(xiàn)場試驗四、移動通信系統(tǒng)的運行狀態(tài)待機狀態(tài)（廣州用戶在北京）：廣州用戶A開機——待機手機每1~2秒向本地基站發(fā)送SIM卡中的信息——基站接收解碼后送交換機——交換機分析號碼（知為廣州用戶，并知屬何HLR）經(jīng)七號信令網(wǎng)詢問廣州HLR，確定為合法用戶后，將該用戶數(shù)據(jù)存入VLR，同時通知HLR標記——A用戶在北京漫游，VLR中的數(shù)據(jù)隨之更新。被叫狀態(tài)；某用戶呼叫A用戶——詢問A用戶的歸屬HLR，——HLR指示A用戶的當前位置VLR——呼叫經(jīng)七號信令送達A當前的MSC——MSC經(jīng)VLR查A用戶的基站服務區(qū)并向A發(fā)出呼叫。主叫狀態(tài)：

A用戶撥號經(jīng)基站送達拜訪MSC——MSC查詢VLR合法，經(jīng)七號信令網(wǎng)向A的被叫所在地發(fā)出呼叫——被叫查HLR指示被叫當前位置回送主叫MSC——主叫重向被叫當前位置的MSC（VLR）發(fā)出呼叫——MSC接收呼叫查VLR確定被叫所在基站——向被叫振鈴。四、移動通信系統(tǒng)的運行狀態(tài)待機狀態(tài)（廣州用戶在北京）：五、兩項與移動通信密切相關(guān)的新技術(shù)5.1 軟件無線電技術(shù)

——電子信息系統(tǒng)的整體變革

1）通信技術(shù)的三次大變革

第一次：從模擬到數(shù)字（已完成） 第二次：從固定到移動（正在完成） 第三次：從硬件主導產(chǎn)品到軟件主導產(chǎn)品（將要發(fā)生）

2）什么是軟件無線電？

a)一般定義：將標準化、模塊化的硬件功能單元以一定方式（例如通過總線）組成一個通用硬件平臺，再通過不同的軟件加載，來實現(xiàn)不同類型的電子信息系統(tǒng)。評論：硬件平臺是基礎，軟件是靈魂。五、兩項與移動通信密切相關(guān)的新技術(shù)5.1 軟件無線電技術(shù)產(chǎn)生背景軍事通信發(fā)展的需求通信產(chǎn)品研制與使用周期縮短：50~60年代，30年 目前1-2年通信產(chǎn)品的高科技含量不斷提高，軍費猛增現(xiàn)代戰(zhàn)爭為多兵種協(xié)同，不同的通信設備需互連互通。

——軟件無線電是解決上述矛盾的最佳選擇。民用通信產(chǎn)品發(fā)展的需求移動通信 第一代到第二代 10年 第二代到第三代 5~6年通信體制多，不同體制要互連互通通信業(yè)務發(fā)展更新快通信必須全球化，但統(tǒng)一體制難

——軟件無線電是解決民用通信矛盾的最佳選擇產(chǎn)生背景3）美國軍用軟件無線電系統(tǒng)“SPERAKeasyI”a)SPEAKeasyI硬件功能模塊波形綜合射頻子系統(tǒng)中頻子系統(tǒng)高速數(shù)字通預處理數(shù)字信號處理加/解密話音接口輸入/輸出圖30SPEAKeasyI硬件功能框圖波形綜合——實現(xiàn)不同調(diào)制方式高速數(shù)字預處理——實現(xiàn)不同調(diào)制信號解調(diào)數(shù)字信號處理——還原業(yè)務數(shù)據(jù)3）美國軍用軟件無線電系統(tǒng)“SPERAKeasyI”a)SSPEAKeasy的軟件系統(tǒng)

SPEAKeasyI完成多頻段、多模式現(xiàn)有15種以上美軍軍用電臺的工作，實現(xiàn)了可編程業(yè)務數(shù)據(jù)處理；實現(xiàn)的調(diào)制方式有： 單邊帶跳頻/非跳頻調(diào)制； 幅度鍵控ASK，多重正交調(diào)幅MQAM； 跳頻/非跳頻FSK、MSK、CPFSK（連續(xù)相位移動鍵控）； 多相鍵控MPSK、相對移相二相與四相鍵控DPSK、QDPSK，參差四相鍵控OQPSK等；用軟件實現(xiàn)了信息安全保密：包括傳輸過程加密，采用跳頻和擴頻技術(shù)，完成用戶數(shù)據(jù)比特流加密等。SPEAKeasy的軟件系統(tǒng)c) SPEAKeasy系統(tǒng)的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)工作站終端控制子系統(tǒng)以太網(wǎng)微處理器陣列預處理子系統(tǒng)加密子系統(tǒng)干擾控制子系統(tǒng)基帶處理子系統(tǒng)定時子系統(tǒng)波形形成子系統(tǒng)IF/RF控制子系統(tǒng)特殊發(fā)射頻圖31SPEAKeasy硬、軟件結(jié)構(gòu)圖圖中 ＝VME總線 高速數(shù)據(jù)總線時鐘50MHZ

微處理器陣列：由4片C40和5MB存儲器構(gòu)成c) SPEAKeasy系統(tǒng)的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)工作站終端控制子系統(tǒng)d)SPEAKeasyI上示范演示情況時間：1994年8月演示了四種標準無線電臺的互連操作；演示了兩種無線電臺同時工作；演示了由網(wǎng)橋連接兩個不同網(wǎng)，兩個網(wǎng)上的所有用戶可以互相通信。當前正在進行SPEAKeasyII的開發(fā)軟件無線電目前的困難在寬帶射頻評論：實現(xiàn)軟件無線電已為期不遠

3G擬采用軟件無線電部分模塊d)SPEAKeasyI上示范演示情況時間：1995.2 TURBO碼

——信道編碼的里程碑1)Turbo碼的基本結(jié)構(gòu)

a)Turbo碼的提出

1993年兩位法國教授C.Berrou,A.Glavieux和緬甸籍博士研究生P.thitimajslwa在ICC國際會議上發(fā)表了他們的論文：“Nearshannonlimiterror-correctingcodinganddecoding:Turbocodes(1)”ICC’93,P:1064-1074,1993

提出了“Turbo”編譯碼方案，介紹了模擬實驗結(jié)果。5.2 TURBO碼

——信道編碼的里程碑1)Turbo編碼器Ⅰ——又稱水平編碼編碼器Ⅱ——又稱垂直編碼圖中Turbo碼結(jié)構(gòu)為二維碼，可推廣至多維Ⅰ、Ⅱ——可為卷積編碼，或者分組碼；碼型可以相同，也可以不同；可以為單一碼，也可以為級聯(lián)碼特別之處：輸入經(jīng)交織后再送至編碼器Ⅱ交織器：256×256=65536個碼元b)Turbo編譯碼結(jié)構(gòu)

編碼器Ⅰ編碼器Ⅱ交織器開關(guān)單元復接器編碼輸出Yi數(shù)據(jù)輸入Xk圖32Turbo編碼框圖編碼器編碼器Ⅰ——又稱水平編碼編碼器Ⅱ——又稱垂直編碼圖中Turb譯碼器軟輸出譯碼器Ⅰ軟輸出譯碼器Ⅱ判決器譯碼輸出解交織解交織檢驗序列Y1k譯碼輸入Xk似然值L2k交織外信息Z2k檢驗序列Y2k似然值L1k圖33Turbo譯碼框圖外信息Z2k判決器——采用最大似然判決軟輸出譯碼器——計算似然比，采用軟輸入/軟輸出反饋的外信息Z1k、Z2k聯(lián)系。仿真實驗結(jié)果：Eb/N≥0.7db，256×256交織，經(jīng)18次迭代以后得Pe≤10-5。譯碼器軟輸出譯碼器Ⅰ軟輸出譯碼器Ⅱ判決器譯碼輸出解交織解交織2）Turbo碼優(yōu)異性能的理論解譯a)完整的理論解釋至今還是個迷

Turbo發(fā)明人未從理論的角度去探討Turbo碼而是從工程角度，從計算機仿真得出優(yōu)異的接近Shannon極限的性能結(jié)論。b)Turbo碼的優(yōu)異性能絕非巧合，經(jīng)后人無數(shù)重復性研究結(jié)論又獲一再證明，并發(fā)現(xiàn)其巨大潛力。c)目前的初步解釋山農(nóng)第二定理的證明條件： ① 采用隨機編、譯碼方式； ② 編碼長度L→∞ ③譯碼采用最佳的最大似然譯碼

2）Turbo碼優(yōu)異性能的理論解譯a)完整的理論解釋至今還“Turbo”只遵照②③的指引，去尋求最佳的信道編碼，認為①只是山農(nóng)證明定理的數(shù)學手段。用交織和二維實現(xiàn)了編碼，譯碼的隨機性能：全面實現(xiàn)了山農(nóng)定理的①②③“Turbo”只遵照②③的指引，去尋求最佳的信道編碼，認為①3）Turbo碼的應用使信道編碼的理論與工程應用是入了新階段在第三代移動通信系統(tǒng)標準3GPP中，已將Turbo碼列入標準（確定了編譯碼電路的具體結(jié)構(gòu)），用于傳送數(shù)據(jù)。隨著Turbo碼的改進，實時傳送語音的Turbo即將產(chǎn)生。3）Turbo碼的應用使信道編碼的理論與工程應用是入了新階段結(jié)束語1）從移動通信技術(shù)的提出到克服各種技術(shù)困難，到成熟應用、普及，可體察到科學技術(shù)的無窮生命力。其中，正確的理論是技術(shù)設備項目研發(fā)方向的指針。2）第三代移動通信設備的研究仍處在技術(shù)和各方利益競爭的高峰期，LAS-CDMA上海實驗的成功，對通信理論的發(fā)展是一個重大貢獻，并對今后產(chǎn)品研制帶來重大影響。3）移動通信取代固定通信已成為了通信的主戰(zhàn)場，而且還正處在興旺發(fā)展的上升時期，3G尚未完成，又開始了4G的概念研究，無線接入、移動互聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展走向值得關(guān)注。4）移動通信系統(tǒng)的技術(shù)復雜，其設備幾乎涵蓋電子信息技術(shù)的所有方面。5）軟件無線電”技術(shù)與網(wǎng)絡的結(jié)合，將帶來通信技術(shù)的又一次大變革。結(jié)束語1）從移動通信技術(shù)的提出到克服各種技術(shù)困難，到第二專題結(jié)束謝謝！第二專題結(jié)束

（第二專題）

移動通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)（下）

（第二專題）

移動通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)（下）提綱回顧一、移動通信系統(tǒng)的構(gòu)成二、推動移動通信技術(shù)進步的主要矛盾三、移動通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)

3.1語言編碼與壓縮

3.2多址技術(shù)

3.3信道編碼與交織

3.4射頻調(diào)制

3.5功率控制技術(shù)

3.6分集技術(shù)

3.7多用戶檢測

3.8多載波傳輸

3.9智能天線四、移動通信系統(tǒng)的運行五、兩項與移動通信密切相關(guān)的新技術(shù)

4.1軟件無線電

4.2TURBO碼

-----------信道編碼的里程碑提綱回顧一、移動通信系統(tǒng)的構(gòu)成3.4射頻調(diào)制作用:將經(jīng)交織、擴頻處理后待傳送的信息碼加載到某一指定頻道的中心頻率上。調(diào)制方式

a)模擬信號調(diào)制：AM（調(diào)幅）

FM（調(diào)頻）

b)數(shù)字信號的基本調(diào)制方式：

ASK（幅度鍵控）

FSK（移頻鍵控制）

PSK（移相鍵控制）用基本調(diào)制方式，可組合成復合調(diào)制和多進制調(diào)制。3.4射頻調(diào)制3）GSM中的射頻調(diào)制——MSK與GMSKMSK的數(shù)學表達式瞬時頻率稱符合上述參數(shù)條件的FSK為MSK3）GSM中的射頻調(diào)制——MSK與GMSKMSK的數(shù)學表b) MSK的特點在一個碼元周期內(nèi)的射頻信號包含有1/4個載波周期的整數(shù)倍在碼元轉(zhuǎn)換時，射頻信號的相位是連續(xù)的，無突變。MSK信號的功率譜密度較集中。b) MSK的特點在一個碼元周期內(nèi)的射頻信號包含有1/4個載圖14MSK與QPSK功率譜圖-60-50-40-30-20-1000.51.01.52.02.5歸一化功率譜密度歸一化頻率MSKQPSK圖14MSK與QPSK功率譜圖-60-50-40-c）GMSKGSM參數(shù)：頻道間隔=200KHZGMSK：將MSK信號，經(jīng)一高斯濾波進一步壓縮高頻分量后輸出，MSK特性不變，性能約損失1db，功率譜更集中。d）GMSK的解調(diào)——由速率為的時鐘采樣判決。c）GMSKGSM參數(shù)：頻道間隔=200KHZd）GMS4）CDMA中的調(diào)制器

CDMA的調(diào)制器包含二次調(diào)制：擴頻調(diào)制和射頻調(diào)制。BQM（平衡四相調(diào)制）在直擴（IS-95）系統(tǒng)中應用。●BQM調(diào)制器圖15BQM調(diào)制器m(t)基帶信號x(t)至功放SI(t)、SQ(t)——擴頻碼

I、Q相移90度W0——頻道中心頻率4）CDMA中的調(diào)制器圖15BQM調(diào)制器m(t)IS-95中采用BQMBQM解調(diào)器圖16BQM解調(diào)器r(t)至解交織rI(t)y(t)=x(t)+n(t)接收放大輸出低通低通rQ(t)IS-95中采用BQMBQM解調(diào)器圖16BQM解調(diào)器DQM和CQM頻譜利用效率比BQM高一倍，而SNR與Pe可保持與BQM一樣。CQM性能最優(yōu)，擬在IMT2000中采用。圖17CQM復四相調(diào)制器串/并變換m(t)x(t)+-++DQM和CQMDQM——雙四相調(diào)制CQM——復四相調(diào)制在BQM基礎的改進DQM和CQM頻譜利用效率比BQM高一倍，而SNR與Pe可保圖18CQM復四相解調(diào)器原理圖y(t)r(t)低通低通rI(t)fI(t)rQ(t)-+++fQ(t)圖18CQM復四相解調(diào)器原理圖y(t)r(t)低通低通r3.5 功率控制技術(shù)

——CDMA走向?qū)嵱没年P(guān)鍵

1)

為什么CDMA必須有功率控制

——由于所有用戶同時,且在同一頻率上工作。手機→基站（上行）距基站近→達到基站的功率強距基站遠→弱在基站接收機中產(chǎn)生遠近效應：近距離手機干擾基站對遠距離手機信號的接收。b)

基站→手機(下行）距基站近→手機接收的信號強。距基站遠→弱，在手機中臨近的基站將干擾手機對所處基站信號的接收。結(jié)論：如不對基站的發(fā)射功率與手機的發(fā)射功率實時控制，CDMA系統(tǒng)將不能正常工作。3.5 功率控制技術(shù)

——CDMA走向?qū)嵱没年P(guān)鍵1)2)

功率控制準則

功率平衡準則 信號干擾比平衡準則a)

功率平衡準則上行（手機→基站）：指令各手機（無論遠近），發(fā)射后到達基站的功率相等（調(diào)手機稱之為反向功率控制）。下行（基站→手機）：使各手機（無論遠近）接收到基站送去的信號功率相等（調(diào)基站，稱之為前向功率控制）。b)

信號干擾比平衡準則（SIR）

CDMA系統(tǒng)中，“噪聲”主要來自手機之間與基站之間產(chǎn)生的干擾。依據(jù)“信號干擾比SIR”進行控制。上行：控制目標是達到在基站中各手機的信號與其它手機對其產(chǎn)生的干擾比相等（調(diào)手機，稱反向功控）下行：使各手機收到的基站送去的信號與其它基站的干擾信號比相等（調(diào)基站前向功控）。c)

IS-95中實際使用的功率控制準則功率平衡準則易實現(xiàn)，但性能不及SIR；SIR在上行鏈路中，可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此：實際系統(tǒng)中多采用混合控制。IS—95中的功控準則：改進型的SIR即：基于SIR算法，但控制的閾值由誤幀率（FER）決定。2)

功率控制準則3）

功率控制方法

a)

集中式功控與分布式功控

●集中式功率控制在基站中進行。要求在每一時刻（時間間隔內(nèi)）要計算出一個歸一化的鏈路增益矩陣。矩陣中的各元素，對應著在基站服務區(qū)中各手機在那一時刻應有的功率增益。

問題：當小區(qū)用戶多時，如何快速計算出鏈路的增益矩陣？●分布式功率控制在手機中進行：估計SIR并依此控制手機自身的發(fā)射功率。同時，通知基站應送來的功率。

評價：在IS-95中實際應用，相當有效。問題：當對SIR估計誤差大時，系統(tǒng)性能會迅速下降。b)

開環(huán)功控與閉環(huán)功控

●開環(huán)功控僅根據(jù)接收的信號質(zhì)量（無論手機或基站）而發(fā)出相應控制指令。無反饋。問題：收、發(fā)頻率相差45MHZ，對快衰落而言，收、發(fā)信道是完全獨立的，因此開環(huán)功控對快衰落無作用,但對慢衰落（手機移動到汽車內(nèi)、房屋后等）作用良好。適應：在CDMA/TDD結(jié)合的體制中，開環(huán)功控可達到高精度。3）

功率控制方法b)

開環(huán)功控與閉環(huán)功控基站對手機進行控制，并從手機送來的信號中獲得反饋量。優(yōu)點：精度高問題：控制時延大當前研究：新的閉環(huán)功控方法（自適應、自適應+模糊，神經(jīng)網(wǎng)絡法）基站手機閉環(huán)控制圖19閉環(huán)功控

基站對手機進行控制，并從手機送來的信號中獲得反饋量?；臼謾Cc)IS-95中的功率控制參數(shù)前向功控（基站執(zhí)行）誤差源：各手機信號的誤幀率控制方式：慢速閉環(huán)方式 步長0.5db(12%),高負荷時降至6%。 調(diào)節(jié)幅值：±4db~±6db控制指令傳送信道：上行：插入（手機→基站）的功率測量報告信息段；下行：放入（基站→手機）的尋呼信道上的系統(tǒng)參數(shù)信息字段?？刂扑惴ǎ好绹咄?Quaicomm)公司專利反向功控（手機執(zhí)行）粗控：克服“陰影”、“角落”、阻檔引起的慢衰落，調(diào)整范圍大：±24db

采用開環(huán)方式。精控:閉環(huán)方式 抑制快衰落， 控制數(shù)據(jù)：800bit/s，每1.25ms調(diào)整一次 調(diào)整范圍：±24db控制算法與實現(xiàn)方案：QuaiComm專利c)IS-95中的功率控制參數(shù)d)IMT-2000中的功率控制CDMA2000由IS-95平滑過渡，故其功控方案與IS-95基本一致。WCDMA由歐洲提出，功控實現(xiàn)方案與IS-95有較大差別。d)IMT-2000中的功率控制1)主要分集方式

a)空間分集多個天線接收，用在基站中天線間距離天線數(shù)N=2～43.6分集技術(shù)

——抗衰落（抗多徑）

圖20空間分集

手機基站d12﹉N(900MHZ,波長約35cm) .1)主要分集方式3.6分集技術(shù)

圖20空b)頻率分集將發(fā)射信號調(diào)制到多個載波頻率上傳送，要求載波頻差

GSM：800~900MHZ頻段，測得

c)發(fā)送分集

2)分集的合并技術(shù)合并點： 中頻合并視頻合并2)分集的合并技術(shù)合并點：圖21空間分集合并手機G1g1G2g2GNgn同相相加檢測器合并方式：最大比值合并 增益Gi與第i路的信噪比成線性關(guān)系，合并效果最佳。等增益合并選擇式合并 圖21空間分集合并手機G1g1G2g2GNgn同相相加檢測3）Rake接收機

一種隱分集方式

a)作用

充分利用到達接收機的多徑射頻信號的各條徑的能量。

b)理論值

IS-95中擴頻信號的帶寬1.25MHZ,測得在900MHZ頻段的多徑時延，可提供Rake接收機分離的多徑

實際上只達到利用4條的效果（4重分集）

c)IS-95中的Rake接收

IS-95中 在基站中的Rake接收——非相干解調(diào)

在手機中的Rake接收——相干解調(diào)

●工作過程

搜索多徑，進行相位補償后，合并相加

●IS-95基站中的Rake接收框圖

3）Rake接收機

一種隱分集方式

a)作用

圖22IS-95基站中Rake接收總體框圖時鐘單元CPU控制單元地址單元搜索器1搜索器2解調(diào)1解調(diào)2解調(diào)4解調(diào)3多徑合并1234一個小區(qū)（三個扇區(qū)六個天線）123546地址總線數(shù)據(jù)總線解交織信道譯碼解調(diào)器1，2，…，4，相應于4條徑，采用BQM（見圖18）平衡四相解調(diào)器方案，其輸出已為視頻信號，在視頻完成多徑合并。圖22IS-95基站中Rake接收總體框圖時鐘單元C搜索器與搜索策略

——Rake接收的重要部件作用：找出4條最強的“徑”，并完成相位補償。搜索策略：相位偏移掃描試探法。4）發(fā)射分集 空間分集——效果最好——手機無法實現(xiàn)。 將手機的空間分集，移到基站→發(fā)射分集

a)發(fā)送分集研究狀況理論上證明了多天線發(fā)射在衰落信道所能獲得的增益與發(fā)射天線的數(shù)目成線性增長正研究將發(fā)射分集與編碼、調(diào)制方式有機結(jié)合，組成時空卷積碼，以最大限度地改善系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。發(fā)射分集已用在CDMA20001X中（獲3db增益）。搜索器與搜索策略b)WCDMA建議的一種發(fā)送分集方案混合發(fā)送天線1發(fā)送天線2天線1分集導頻天線2導頻天線1天線2STTP編碼時鐘混合交織信道編碼數(shù)據(jù)TPC時鐘擴頻碼調(diào)制圖23STTD發(fā)送分集原理圖TPC——功率控制指令STTD——一種將信息碼分配給天線1和天線2的編碼方案b)WCDMA建議的一種發(fā)送分集方案混5）編碼分集空時編碼分集分層空時碼分集一般與發(fā)送分集聯(lián)合使用5）編碼分集空時編碼分集分層空時碼分集一般與發(fā)送分集聯(lián)合使用3.7多用戶檢測1)多用戶檢測的作用

——減小用戶間的多址干擾在CDMA移動通信系統(tǒng)中,存在三類干擾：a)加性白噪聲干擾危害——產(chǎn)生分散獨立誤碼抵抗措施——采用有效的信道編碼糾正差錯。b)多徑干擾危害——引起突發(fā)差錯（引起成片誤碼）抵抗措施：采用分集技術(shù)抗衰落（抗多徑） 在信道中采用交織編碼技術(shù)c)用戶間的多址干擾危害——影響信道容量（用戶數(shù)量）產(chǎn)生根源——CDMA使用的擴頻碼之間的互相關(guān)系數(shù)不為零。3.7多用戶檢測2)多用戶檢測的基本原理a)多址干擾是由擴頻碼的結(jié)構(gòu)帶來的，是偽隨機信號存在一定的結(jié)構(gòu)性規(guī)律，彼此不獨立。b)擴頻碼有嚴格的數(shù)學描述規(guī)律，各碼組之間的互相關(guān)函數(shù)都是已知的。c)基于上述a，b，從理論上講，利用多址干擾規(guī)律，來構(gòu)造一種最優(yōu)的聯(lián)合檢測算法，稱算法為多用戶檢測（1986年提出）抵抗措施選擇好的擴頻碼采用同步碼分多址；采用功率控制技術(shù)，使各用戶發(fā)射功率最小采用“空間濾波”：如劃分扇區(qū),使用智能天線采用多用戶檢測技術(shù)等2)多用戶檢測的基本原理抵抗措施選擇好的擴頻碼采用同步碼分3)多用戶檢測的最優(yōu)結(jié)構(gòu)

——MLSD算法證明條件：白高斯噪聲信道檢測器結(jié)構(gòu)：匹配濾波+最大似然比序列檢測（MLSD算法）仿真實驗結(jié)果：可達到與單用戶檢測幾乎相同的性能。問題：運算量隨用戶數(shù)N的增加成指數(shù)增長； 須知道所有用戶的擴頻碼、信號幅度、相位和多徑時延。評價：該最優(yōu)多用戶檢測器是無法實用的。3)多用戶檢測的最優(yōu)結(jié)構(gòu)4)多用戶檢測的一般結(jié)構(gòu)解擴匹配濾波器（用戶1）解擴匹配濾波器（用戶2）解擴匹配濾波器（用戶N）接收信號聯(lián)合檢測算法用戶1判決用戶2判決用戶N判決用戶N判決用戶2判決用戶1判決圖24多用戶檢測的一般結(jié)構(gòu)4)多用戶檢測的一般結(jié)構(gòu)解擴匹配濾波器（用戶1）解擴匹配濾3.8多載波傳輸1）多載波傳輸?shù)乃悸芳皟?yōu)缺點

a)思路交織分集技術(shù)功率控制在不改變信息碼速率情況下的抗衰落措施多載波傳輸將串行數(shù)據(jù)變并行數(shù)據(jù)，降低信息碼速率，減弱衰落影響采用多個頻率分別同時傳送，提高可靠性老技術(shù)新應用：等效于正交頻分復用OFDMb)優(yōu)點：抗脈沖干擾能力比單載波系統(tǒng)高約11db?？苟鄰絺鞑ヅc頻率選擇性衰落的能力可大大增強?？稍黾酉到y(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送能力，相當頻譜利用率可提高一倍。3.8多載波傳輸1）多載波傳輸?shù)乃悸芳皟?yōu)缺點交織在不改變信缺點對定時和載波的頻率穩(wěn)定度要求比單載波系統(tǒng)要求嚴格對前置放大器的線性要求提高。2）多載波系統(tǒng)應用情況

a) HDSL、ADSL高速數(shù)字環(huán)路、無線接入

b) 數(shù)字音頻廣播（歐洲的DBA標準OFDM)c)高清晰度電視的地面廣播系統(tǒng)3）多載波傳輸在移動通信系統(tǒng)中的應用——與碼分多址結(jié)合缺點2）多載波系統(tǒng)應用情況3）多載波傳輸在移動通信系統(tǒng)中直擴序列（DS-SS）多載波擴頻（MC-SS）跳時（TH））跳頻（FH））混合圖25擴頻系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)IS-95——DS-SS（CDMA）TD-SCDMA——利用了時分多址的部分數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)MC-SSTHFH尚待在新的移動通信體制中開發(fā)應用b)多載波與CDMA的結(jié)合方式分類

1993年開始研究，有兩類：頻域擴頻——MC-CDMA（OFDM-CDMA）時域擴頻——MC—DS-CDMAMT-CDMAa)擴頻系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)直擴序列（DS-SS）多載波擴頻（MC-SS）跳時（TH））Nc——子載波數(shù)MC-CDMA（多載波碼分多址）數(shù)據(jù)j∑f1f2fNC圖26MC-CDMA發(fā)送框圖——第j個用戶使用的擴頻碼（片碼）TjT---?載波數(shù)GMC與擴頻碼位數(shù)相等Nc——子載波數(shù)MC-CDMA（多載波碼分多址）數(shù)據(jù)j∑fMC—DS—CDMA（多載波直擴碼分多址）數(shù)據(jù)∑圖27MC-CDMA發(fā)送框圖串/并變換數(shù)據(jù)經(jīng)相同的擴頻碼擴頻后調(diào)制到各子載波上?對頻率間隔有要求MC—DS—CDMA（多載波直擴碼分多址）數(shù)據(jù)∑圖27MT——CDMA(多音頻—碼分多址數(shù)據(jù)∑圖28MT-CDMA發(fā)送框圖串/并變換MT——CDMA(多音頻—碼分多址數(shù)據(jù)∑圖28Mc)多載波CDMA的研究熱點自93年提出后研究火熱：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（降低復雜度）信號檢測信道估計同步技術(shù)降低峰值功率方法干擾消除技術(shù)等c)多載波CDMA的研究熱點3.9 智能天線——空分多址1）提出背景 在蜂窩移動通信中，采用將一個蜂房劃分為三個扇區(qū)，可使一個小區(qū)內(nèi)的用戶容量提高3倍。123智能天線——將小區(qū)內(nèi)固定式的扇區(qū)劃分，改進為將波形束跟蹤每一個（或一小群用戶），形成產(chǎn)生動態(tài)的能跟蹤用戶的天線波束（實現(xiàn)空分多址）3.9 智能天線——空分多址1）提出背景123智能天線——將2）智能天線的優(yōu)點 減小或消除多用戶干擾 增加移動通信系統(tǒng)的用戶容量 提高頻譜利用率 降低發(fā)射功率 增大天線的覆蓋范圍等。3）當前研究狀況 技術(shù)日趨成熟 尚未達到實用化階段2）智能天線的優(yōu)點3）當前研究狀況4）智能天線的基本原理a)預置多波束智能天線（多用于接收）

——預先設計了N個不同入射角方向的窄波束，根據(jù)手機發(fā)送來的電波的來波方向，從中選擇一個最適合的窄波束對準手機。b) 自適應陣列自動跟蹤式智能天線4）智能天線的基本原理圖29自適應跟蹤式智能天線原理圖（一個用戶）信號測量與處理自適應算法W1WnW2∑A/D或D/AXn(t)X2(t)X1(t)天線陣e(t)-參考信號Y(t)波束形成網(wǎng)絡Sk(t)來波入射角……

…圖29自適應跟蹤式智能天線原理圖（一個用戶）信號測量與處W1，W2，WN自適應權(quán)值系數(shù)e(t)為誤差信號自適應算法是智能天線的技術(shù)關(guān)鍵信號測量與處理計算來波的入射角圖中：W1，W2，WN自適應權(quán)值系數(shù)圖中：5）移動通信中的智能天線技術(shù)

——擬在3G中應用

智能天線←軍事技術(shù)中的自適應陣列天線（雷達、聲納、抑制敵方強干擾）

a)移動通信中智能天線的特點天線跟蹤的目標多 軍≈10個 移≧20個 移動通信信道環(huán)境惡劣：衰落信道變參信道。 移動通信中干擾（多用戶）為均勻分布（空間）,且干擾信號的強度與有用信號相比大體相當，無法用波束零點對付（而“軍事”可用此方法）。

b)智能天線的研究進展5）移動通信中的智能天線技術(shù)歐洲

1995年開始現(xiàn)場試驗

美國

ArrayCom公司，采用四單元或十二單元環(huán)形陣列，在無線本地環(huán)路上實驗。 結(jié)果：可使系統(tǒng)容量提高4倍。日本

我國

加緊研究，目標在TD-SCDMA中采用。評價：智能天線離實際應用（在移動通信中）已為期不遠，它將大大改善移動通信系統(tǒng)的性能（加大容量，減小干擾，擴大服務區(qū)，提高可靠性。歐洲1995年開始現(xiàn)場試驗四、移動通信系統(tǒng)的運行狀態(tài)待機狀態(tài)（廣州用戶在北京）：廣州用戶A開機——待機手機每1~2秒向本地基站發(fā)送SIM卡中的信息——基站接收解碼后送交換機——交換機分析號碼（知為廣州用戶，并知屬何HLR）經(jīng)七號信令網(wǎng)詢問廣州HLR，確定為合法用戶后，將該用戶數(shù)據(jù)存入VLR，同時通知HLR標記——A用戶在北京漫游，VLR中的數(shù)據(jù)隨之更新。被叫狀態(tài)；某用戶呼叫A用戶——詢問A用戶的歸屬HLR，——HLR指示A用戶的當前位置VLR——呼叫經(jīng)七號信令送達A當前的MSC——MSC經(jīng)VLR查A用戶的基站服務區(qū)并向A發(fā)出呼叫。主叫狀態(tài)：

A用戶撥號經(jīng)基站送達拜訪MSC——MSC查詢VLR合法，經(jīng)七號信令網(wǎng)向A的被叫所在地發(fā)出呼叫——被叫查HLR指示被叫當前位置回送主叫MSC——主叫重向被叫當前位置的MSC（VLR）發(fā)出呼叫——MSC接收呼叫查VLR確定被叫所在基站——向被叫振鈴。四、移動通信系統(tǒng)的運行狀態(tài)待機狀態(tài)（廣州用戶在北京）：五、兩項與移動通信密切相關(guān)的新技術(shù)5.1 軟件無線電技術(shù)

——電子信息系統(tǒng)的整體變革

1）通信技術(shù)的三次大變革

第一次：從模擬到數(shù)字（已完成） 第二次：從固定到移動（正在完成） 第三次：從硬件主導產(chǎn)品到軟件主導產(chǎn)品（將要發(fā)生）

2）什么是軟件無線電？

a)一般定義：將標準化、模塊化的硬件功能單元以一定方式（例如通過總線）組成一個通用硬件平臺，再通過不同的軟件加載，來實現(xiàn)不同類型的電子信息系統(tǒng)。評論：硬件平臺是基礎，軟件是靈魂。五、兩項與移動通信密切相關(guān)的新技術(shù)5.1 軟件無線電技術(shù)產(chǎn)生背景軍事通信發(fā)展的需求通信產(chǎn)品研制與使用周期縮短：50~60年代，30年 目前1-2年通信產(chǎn)品的高科技含量不斷提高，軍費猛增現(xiàn)代戰(zhàn)爭為多兵種協(xié)同，不同的通信設備需互連互通。

——軟件無線電是解決上述矛盾的最佳選擇。民用通信產(chǎn)品發(fā)展的需求移動通信 第一代到第二代 10年 第二代到第三代 5~6年通信體制多，不同體制要互連互通通信業(yè)務發(fā)展更新快通信必須全球化，但統(tǒng)一體制難

——軟件無線電是解決民用通信矛盾的最佳選擇產(chǎn)生背景3）美國軍用軟件無線電系統(tǒng)“SPERAKeasyI”a)SPEAKeasyI硬件功能模塊波形綜合射頻子系統(tǒng)中頻子系統(tǒng)高速數(shù)字通預處理數(shù)字信號處理加/解密話音接口輸入/輸出圖30SPEAKeasyI硬件功能框圖波形綜合——實現(xiàn)不同調(diào)制方式高速數(shù)字預處理——實現(xiàn)不同調(diào)制信號解調(diào)數(shù)字信號處理——還原業(yè)務數(shù)據(jù)3）美國軍用軟件無線電系統(tǒng)“SPERAKeasyI”a)