WCDMA系統(tǒng)原理02課件

WCDMA系統(tǒng)原理日訊科技1課程目標(biāo)了解CDMA技術(shù)的基本原理了解CDMA技術(shù)相比其它多址技術(shù)的優(yōu)點了解WCDMA系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)學(xué)習(xí)完本課程，您將能夠：2課程內(nèi)容

T第一章 多址技術(shù)和雙工技術(shù)第二章 CDMA基本原理第三章 WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3頻率時間功率FDMA頻率時間功率TDMA多址技術(shù)：區(qū)分不同用戶功率時間CDMA頻率多址技術(shù)比較

FDMA TDMA CDMA容量 1 4～6 10～20載干比(C/I) 18dB 9dB -8～-6dB

實現(xiàn)難度 易 中 難6碼分多址（CDMA）的技術(shù)特點優(yōu)點抗干擾能力強，頻率復(fù)用度高，頻譜利用率大大提高CDMA系統(tǒng)的用戶容量是軟容量，具備一定的話務(wù)自適應(yīng)能力（小區(qū)呼吸）保密性強：擴頻后的信號近似白噪聲缺點占用帶寬較大CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)－系統(tǒng)內(nèi)用戶互相干擾技術(shù)實現(xiàn)難度大：功率控制技術(shù)、負(fù)載控制技術(shù)等7CDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道9常用術(shù)語

比特（Bit），符號(Symbol)，碼片(Chip)經(jīng)過信源編碼的含有信息的數(shù)據(jù)稱為“比特”經(jīng)過信道編碼和交織后的數(shù)據(jù)稱為“符號”經(jīng)過最終擴頻得到的數(shù)據(jù)稱為“碼片”處理增益最終擴頻速率和比特速率的比在WCDMA系統(tǒng)中，根據(jù)提供業(yè)務(wù)的不同，處理增益是可變的10CDMA通信模型信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道11信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道CDMA通信模型13信道編碼的作用：增加比特間的相關(guān)性，以便在受到干擾的情況下恢復(fù)信號編碼類型及編碼率語音業(yè)務(wù)：卷積碼（1/2、1/3），約束長度為9，加8個尾比特數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：Turbo碼（1/3），兩個8狀態(tài)的并行級聯(lián)卷積碼（PCCC）構(gòu)成，加6個尾比特WCDMA的信道編碼14交織的作用：打亂符號間的相關(guān)性，減小信道快衰落和干擾帶來的影響交織12345678... ...452453454……816...456210...450614...45419...449412...452715...455311...451513...453........B0B1B2B3B4B5B6B7{A4,B0}{A5,B1}{A6,B2}{A7,B3}{B4,C0}{B5,C1}{B6,C2}{B7,C3}一次交織：二次交織：15相關(guān)性(a)(b)相關(guān)（相關(guān)性100％）不相關(guān)（0相關(guān)）+1-1+1-1+1-1+117正交函數(shù)正交函數(shù)具有0相關(guān)性。如果兩個二進制序列的異或結(jié)果具有相同個數(shù)的0和1，那么，這兩個序列不相關(guān)000001010101101001011111不相關(guān)：相關(guān)：18擴頻與解擴（DS-CDMA）擴頻解擴碼片符號數(shù)據(jù)擴頻碼擴頻信號=數(shù)據(jù)×碼字?jǐn)U頻碼數(shù)據(jù)=擴頻信號×碼字1-11-11-11-11-119擴頻原理 ____________UE1:

＋1

－1個

_____________UE2:

－1

＋1

個c1:

＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1c2:

＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1UE1×c1： ＋1－1＋1－1－1＋1－1＋1UE2×c2： －1－1－1－1＋1＋1＋1＋1UE1×c1＋UE2×c2：

0－20－20＋20＋221解擴原理UE1×c1＋UE2×c2：

0－20－20＋20＋2UE1使用c1解擴：c1

＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1解擴結(jié)果：

0＋20＋20－20－2積分判決： ＋4（表示＋1） －4（表示－1）UE2使用c2解擴：c2

＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1＋1解擴結(jié)果：

0－20－20＋20＋2積分判決： －4（表示－1） ＋4（表示＋1）22信號突發(fā)干擾白噪聲信號速率的提高，意味著信號帶寬的展寬fS（f）擴頻前的信號頻譜信號f0解擴前的信號頻譜信號噪聲S（f）f0ff0解擴后的信號頻譜信號噪聲S（f）f擴頻后的信號頻譜信號f0S（f）f擴頻與解擴（DS-CDMA）23碼字的自相關(guān)和互相關(guān)不同用戶采用不同的擴頻碼字x1(t)，x2(t)…互相關(guān)函數(shù)V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>互相關(guān)特性決定了多址干擾特性自相關(guān)函數(shù)R(τ)=<x1(t)，x1(t+τ)>其自相關(guān)特性決定了多徑干擾特性，比較難找！25CDMA的碼生成技術(shù)隨機序列（貝努利序列）0和1個數(shù)各一半1或者0連續(xù)個數(shù)的概率，連續(xù)一個為1/2，連續(xù)兩個為1/4，連續(xù)三個為1/8，…m序列由移位寄存器生成，是最大長度的線性移位寄存器序列，周期是2n-1（n為移位寄存器長度）其自相關(guān)函數(shù)只有一個最大值（延遲為零處），其他均為-1，單值性26Gold序列的自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)近似δ函數(shù)，減輕多徑干擾分段后各段的互相關(guān)近似為零，減輕多址干擾良好的自相關(guān)性質(zhì)決定了其分段序列之間互相關(guān)很小，可以用于區(qū)分用戶，進行多址29Gold序列生成Gold序列的隨機性好，符合偽隨機序列的特性0和1發(fā)生的相對頻率各為1/2，連續(xù)出現(xiàn)0或1的概率小，用于加擾30信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道CDMA通信模型31OVSF&WalshOVSF碼（Walsh與OVSF）的互相關(guān)為零，相互完全正交32擴頻因子與業(yè)務(wù)速率符號速率＝（業(yè)務(wù)速率＋校驗碼）×信道編碼×重復(fù)或打孔率碼片速率＝符號速率×擴頻因子如WCDMA業(yè)務(wù)速率＝384Kbps，信道編碼＝1/3Turbo碼，符號速率＝960Kbps擴頻因子＝4，碼片速率＝3.84MHz如cdma2000-1x業(yè)務(wù)速率9.6Kbps，信道編碼＝1/2卷積碼，符號速率＝19.2Kbps擴頻因子＝64，碼片速率＝1.2288MHz33信源解碼信源編碼Interleavingdeinterleaving信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收無線信道CDMA通信模型34WCDMA的調(diào)制方式：QPSKQPSK（4PSK）:QuaternaryPhaseShiftKeying3(1,1)2(1,0)1(0,1)0(0,0)SymbolparameterlModulatingbits35課程內(nèi)容

T第一章 多址技術(shù)和雙工技術(shù)第二章 CDMA基本原理第三章 WCDMA關(guān)鍵技術(shù)36第三章WCDMA關(guān)鍵技術(shù)無線傳播環(huán)境分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)37多徑環(huán)境時間接收信號強度發(fā)射信號38衰落發(fā)射數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)39衰落距離(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落40空間選擇性衰落在不同地點（空間）衰落特性不一樣一般是由于物體反射形成時間選擇性衰落在不同時間衰落特性不一樣主要是快速移動用戶引起的多普勒頻移造成頻率選擇性衰落在不同頻率衰落特性不一樣主要由寬帶信號的時間色散引起快衰落的類型41第三章WCDMA關(guān)鍵技術(shù)無線傳播環(huán)境分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)42空間選擇性衰落空間分集：分集天線水平距離大于10倍波長極化分集：兩接收天線極化方向正交發(fā)射分集：克服大尺度衰落（由于周圍環(huán)境地段和地物的差別而導(dǎo)致的陰影區(qū)引起）時間選擇性衰落時間分集－信道交織頻率選擇性衰落頻率分集－跳頻、擴頻RAKE接收機分集技術(shù)

-------克服快衰落（和干擾）的手段43前向鏈路容量是當(dāng)前CDMA蜂窩系統(tǒng)容量的瓶頸，WCDMA標(biāo)準(zhǔn)在發(fā)射分集上的應(yīng)用上進行了深入的研究，提出了新的發(fā)射分集方案，提高前向鏈路容量；開環(huán)發(fā)射分集基于時空塊編碼的發(fā)射天線分集（STTD）SCH上的時間切換傳輸分集（TSTD）閉環(huán)發(fā)射分集，F(xiàn)BI域WCDMA的發(fā)射分集44頻率選擇性衰落窄帶系統(tǒng)大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強度強度大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強度強度寬帶系統(tǒng)45Rake接收機46最大比合并在接收端由N個分集支路，經(jīng)過相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，在送入檢測器進行監(jiān)測等增益合并在接收端由N個分集支路，經(jīng)過相位調(diào)整后，按照相等的增益系數(shù)，同相相加，在送入檢測器進行監(jiān)測選擇性合并在N個分集支路中選擇具有最大信噪比的支路作為輸出分集接收合并技術(shù)47不同多徑分集的接收效果48第三章WCDMA關(guān)鍵技術(shù)無線傳播環(huán)境分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)49降低來自其他方向的干擾，提高所需信號方向的接收靈敏度擴大基站的覆蓋范圍，改善信號的傳輸質(zhì)量智能天線原理50全向小區(qū)三扇區(qū)小區(qū)智能天線小區(qū)智能天線的小區(qū)配置51智能天線兩種算法切換多波束自適應(yīng)波束52智能天線53智能天線可以對高速率用戶進行波束跟蹤，起到空間隔離、消除干擾的作用大大增加系統(tǒng)容量增加覆蓋范圍，改善建筑物中和高速運動時的信號接收質(zhì)量提高信號接收質(zhì)量，降低掉話率，提高語音質(zhì)量減少發(fā)射功率，延長移動臺電池壽命提高系統(tǒng)設(shè)計時的靈活性智能天線的優(yōu)點54現(xiàn)有結(jié)果：(Arraycomm，京瓷)針對DCS-1800和PHS的產(chǎn)品，提高覆蓋范圍230%降低要求基站數(shù)目70%，平均降低成本40%實現(xiàn)關(guān)鍵：多波束形成技術(shù)自適應(yīng)干擾抑制技術(shù)空時二維的RAKE接收技術(shù)多通道的信道估計和均衡技術(shù)智能天線研究55對智能天線支持的分析WCDMA標(biāo)準(zhǔn)能夠更好的支持智能天線技術(shù)56第三章WCDMA關(guān)鍵技術(shù)無線傳播環(huán)境分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)57當(dāng)前的C