移動(dòng)通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)下課件

（第二專題）

移動(dòng)通信中的若干關(guān)鍵技術(shù)（下）

（第二專題）

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

3.1語(yǔ)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(cè)

3.8多載波傳輸

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

4.1軟件無(wú)線電

4.2TURBO碼

-----------信道編碼的里程碑提綱回顧一、移動(dòng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成3.4射頻調(diào)制作用:將經(jīng)交織、擴(kuò)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(hào)調(diào)制：AM（調(diào)幅）

FM（調(diào)頻）

b)數(shù)字信號(hào)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(fù)合調(diào)制和多進(jìn)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(xué)表達(dá)式瞬時(shí)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(xué)表b) MSK的特點(diǎn)在一個(gè)碼元周期內(nèi)的射頻信號(hào)包含有1/4個(gè)載波周期的整數(shù)倍在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)，射頻信號(hào)的相位是連續(xù)的，無(wú)突變。MSK信號(hào)的功率譜密度較集中。b) MSK的特點(diǎn)在一個(gè)碼元周期內(nèi)的射頻信號(hào)包含有1/4個(gè)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(hào)，經(jīng)一高斯濾波進(jìn)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(shí)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(kuò)頻調(diào)制和射頻調(diào)制。BQM（平衡四相調(diào)制）在直擴(kuò)（IS-95）系統(tǒng)中應(yīng)用。●BQM調(diào)制器圖15BQM調(diào)制器m(t)基帶信號(hào)x(t)至功放SI(t)、SQ(t)——擴(kuò)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(fù)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(fù)四相調(diào)制在BQM基礎(chǔ)的改進(jìn)DQM和CQM頻譜利用效率比BQM高一倍，而SNR與Pe可保圖18CQM復(fù)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(fù)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(shí),且在同一頻率上工作。手機(jī)→基站（上行）距基站近→達(dá)到基站的功率強(qiáng)距基站遠(yuǎn)→弱在基站接收機(jī)中產(chǎn)生遠(yuǎn)近效應(yīng)：近距離手機(jī)干擾基站對(duì)遠(yuǎn)距離手機(jī)信號(hào)的接收。b)

基站→手機(jī)(下行）距基站近→手機(jī)接收的信號(hào)強(qiáng)。距基站遠(yuǎn)→弱，在手機(jī)中臨近的基站將干擾手機(jī)對(duì)所處基站信號(hào)的接收。結(jié)論：如不對(duì)基站的發(fā)射功率與手機(jī)的發(fā)射功率實(shí)時(shí)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(zhǔn)則

功率平衡準(zhǔn)則 信號(hào)干擾比平衡準(zhǔn)則a)

功率平衡準(zhǔn)則上行（手機(jī)→基站）：指令各手機(jī)（無(wú)論遠(yuǎn)近），發(fā)射后到達(dá)基站的功率相等（調(diào)手機(jī)稱之為反向功率控制）。下行（基站→手機(jī)）：使各手機(jī)（無(wú)論遠(yuǎn)近）接收到基站送去的信號(hào)功率相等（調(diào)基站，稱之為前向功率控制）。b)

信號(hào)干擾比平衡準(zhǔn)則（SIR）

CDMA系統(tǒng)中，“噪聲”主要來(lái)自手機(jī)之間與基站之間產(chǎn)生的干擾。依據(jù)“信號(hào)干擾比SIR”進(jìn)行控制。上行：控制目標(biāo)是達(dá)到在基站中各手機(jī)的信號(hào)與其它手機(jī)對(duì)其產(chǎn)生的干擾比相等（調(diào)手機(jī)，稱反向功控）下行：使各手機(jī)收到的基站送去的信號(hào)與其它基站的干擾信號(hào)比相等（調(diào)基站前向功控）。c)

IS-95中實(shí)際使用的功率控制準(zhǔn)則功率平衡準(zhǔn)則易實(shí)現(xiàn)，但性能不及SIR；SIR在上行鏈路中，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此：實(shí)際系統(tǒng)中多采用混合控制。IS—95中的功控準(zhǔn)則：改進(jìn)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(zhǔn)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(jìn)行。要求在每一時(shí)刻（時(shí)間間隔內(nèi)）要計(jì)算出一個(gè)歸一化的鏈路增益矩陣。矩陣中的各元素，對(duì)應(yīng)著在基站服務(wù)區(qū)中各手機(jī)在那一時(shí)刻應(yīng)有的功率增益。

問(wèn)題：當(dāng)小區(qū)用戶多時(shí)，如何快速計(jì)算出鏈路的增益矩陣？●分布式功率控制在手機(jī)中進(jìn)行：估計(jì)SIR并依此控制手機(jī)自身的發(fā)射功率。同時(shí)，通知基站應(yīng)送來(lái)的功率。

評(píng)價(jià)：在IS-95中實(shí)際應(yīng)用，相當(dāng)有效。問(wèn)題：當(dāng)對(duì)SIR估計(jì)誤差大時(shí)，系統(tǒng)性能會(huì)迅速下降。b)

開(kāi)環(huán)功控與閉環(huán)功控

●開(kāi)環(huán)功控僅根據(jù)接收的信號(hào)質(zhì)量（無(wú)論手機(jī)或基站）而發(fā)出相應(yīng)控制指令。無(wú)反饋。問(wèn)題：收、發(fā)頻率相差45MHZ，對(duì)快衰落而言，收、發(fā)信道是完全獨(dú)立的，因此開(kāi)環(huán)功控對(duì)快衰落無(wú)作用,但對(duì)慢衰落（手機(jī)移動(dòng)到汽車內(nèi)、房屋后等）作用良好。適應(yīng)：在CDMA/TDD結(jié)合的體制中，開(kāi)環(huán)功控可達(dá)到高精度。3）

功率控制方法b)

開(kāi)環(huán)功控與閉環(huán)功控基站對(duì)手機(jī)進(jìn)行控制，并從手機(jī)送來(lái)的信號(hào)中獲得反饋量。優(yōu)點(diǎn)：精度高問(wèn)題：控制時(shí)延大當(dāng)前研究：新的閉環(huán)功控方法（自適應(yīng)、自適應(yīng)+模糊，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法）基站手機(jī)閉環(huán)控制圖19閉環(huán)功控

基站對(duì)手機(jī)進(jìn)行控制，并從手機(jī)送來(lái)的信號(hào)中獲得反饋量?；臼謾C(jī)c)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(jī)信號(hào)的誤幀率控制方式：慢速閉環(huán)方式 步長(zhǎng)0.5db(12%),高負(fù)荷時(shí)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(jī)→基站）的功率測(cè)量報(bào)告信息段；下行：放入（基站→手機(jī)）的尋呼信道上的系統(tǒng)參數(shù)信息字段。控制算法：美國(guó)高通(Quaicomm)公司專利反向功控（手機(jī)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(kāi)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(shí)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(guò)渡，故其功控方案與IS-95基本一致。WCDMA由歐洲提出，功控實(shí)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(gè)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(jī)基站d12﹉N(900MHZ,波長(zhǎng)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(hào)調(diào)制到多個(gè)載波頻率上傳送，要求載波頻差

GSM：800~900MHZ頻段，測(cè)得

c)發(fā)送分集

2)分集的合并技術(shù)合并點(diǎn)： 中頻合并視頻合并2)分集的合并技術(shù)合并點(diǎn)：圖21空間分集合并手機(jī)G1g1G2g2GNgn同相相加檢測(cè)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(jī)G1g1G2g2GNgn同相相加檢測(cè)3）Rake接收機(jī)

一種隱分集方式

a)作用

充分利用到達(dá)接收機(jī)的多徑射頻信號(hào)的各條徑的能量。

b)理論值

IS-95中擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬1.25MHZ,測(cè)得在900MHZ頻段的多徑時(shí)延，可提供Rake接收機(jī)分離的多徑

實(shí)際上只達(dá)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(jī)中的Rake接收——相干解調(diào)

●工作過(guò)程

搜索多徑，進(jìn)行相位補(bǔ)償后，合并相加

●IS-95基站中的Rake接收框圖

3）Rake接收機(jī)

一種隱分集方式

a)作用

圖22IS-95基站中Rake接收總體框圖時(shí)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(gè)小區(qū)（三個(gè)扇區(qū)六個(gè)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(yīng)于4條徑，采用BQM（見(jiàn)圖18）平衡四相解調(diào)器方案，其輸出已為視頻信號(hào)，在視頻完成多徑合并。圖22IS-95基站中Rake接收總體框圖時(shí)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(qiáng)的“徑”，并完成相位補(bǔ)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(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 將手機(jī)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(zhǎng)正研究將發(fā)射分集與編碼、調(diào)制方式有機(jī)結(jié)合，組成時(shí)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(dǎo)頻天線2導(dǎo)頻天線1天線2STTP編碼時(shí)鐘混合交織信道編碼數(shù)據(jù)TPC時(shí)鐘擴(kuò)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(shí)編碼分集分層空時(shí)碼分集一般與發(fā)送分集聯(lián)合使用5）編碼分集空時(shí)編碼分集分層空時(shí)碼分集一般與發(fā)送分集聯(lián)合使用3.7多用戶檢測(cè)1)多用戶檢測(cè)的作用

——減小用戶間的多址干擾在CDMA移動(dòng)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(dú)立誤碼抵抗措施——采用有效的信道編碼糾正差錯(cuò)。b)多徑干擾危害——引起突發(fā)差錯(cuò)（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(kuò)頻碼之間的互相關(guān)系數(shù)不為零。3.7多用戶檢測(cè)2)多用戶檢測(cè)的基本原理a)多址干擾是由擴(kuò)頻碼的結(jié)構(gòu)帶來(lái)的，是偽隨機(jī)信號(hào)存在一定的結(jié)構(gòu)性規(guī)律，彼此不獨(dú)立。b)擴(kuò)頻碼有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)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(lái)構(gòu)造一種最優(yōu)的聯(lián)合檢測(cè)算法，稱算法為多用戶檢測(cè)（1986年提出）抵抗措施選擇好的擴(kuò)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(cè)技術(shù)等2)多用戶檢測(cè)的基本原理抵抗措施選擇好的擴(kuò)頻碼采用同步碼分3)多用戶檢測(cè)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)

——MLSD算法證明條件：白高斯噪聲信道檢測(cè)器結(jié)構(gòu)：匹配濾波+最大似然比序列檢測(cè)（MLSD算法）仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果：可達(dá)到與單用戶檢測(cè)幾乎相同的性能。問(wèn)題：運(yùn)算量隨用戶數(shù)N的增加成指數(shù)增長(zhǎng)； 須知道所有用戶的擴(kuò)頻碼、信號(hào)幅度、相位和多徑時(shí)延。評(píng)價(jià)：該最優(yōu)多用戶檢測(cè)器是無(wú)法實(shí)用的。3)多用戶檢測(cè)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)4)多用戶檢測(cè)的一般結(jié)構(gòu)解擴(kuò)匹配濾波器（用戶1）解擴(kuò)匹配濾波器（用戶2）解擴(kuò)匹配濾波器（用戶N）接收信號(hào)聯(lián)合檢測(cè)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(cè)的一般結(jié)構(gòu)4)多用戶檢測(cè)的一般結(jié)構(gòu)解擴(kuò)匹配濾波器（用戶1）解擴(kuò)匹配濾3.8多載波傳輸1）多載波傳輸?shù)乃悸芳皟?yōu)缺點(diǎn)

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(gè)頻率分別同時(shí)傳送，提高可靠性老技術(shù)新應(yīng)用：等效于正交頻分復(fù)用OFDMb)優(yōu)點(diǎn)：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(qiáng)?？稍黾酉到y(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送能力，相當(dāng)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(diǎn)交織在不改變信缺點(diǎn)對(duì)定時(shí)和載波的頻率穩(wěn)定度要求比單載波系統(tǒng)要求嚴(yán)格對(duì)前置放大器的線性要求提高。2）多載波系統(tǒng)應(yīng)用情況

a) HDSL、ADSL高速數(shù)字環(huán)路、無(wú)線接入

b) 數(shù)字音頻廣播（歐洲的DBA標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用——與碼分多址結(jié)合缺點(diǎn)2）多載波系統(tǒng)應(yīng)用情況3）多載波傳輸在移動(dòng)通信系統(tǒng)中直擴(kuò)序列（DS-SS）多載波擴(kuò)頻（MC-SS）跳時(shí)（TH））跳頻（FH））混合圖25擴(kuò)頻系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)IS-95——DS-SS（CDMA）TD-SCDMA——利用了時(shí)分多址的部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)MC-SSTHFH尚待在新的移動(dòng)通信體制中開(kāi)發(fā)應(yīng)用b)多載波與CDMA的結(jié)合方式分類

1993年開(kāi)始研究，有兩類：頻域擴(kuò)頻——MC-CDMA（OFDM-CDMA）時(shí)域擴(kuò)頻——MC—DS-CDMAMT-CDMAa)擴(kuò)頻系統(tǒng)的理想結(jié)構(gòu)直擴(kuò)序列（DS-SS）多載波擴(kuò)頻（MC-SS）跳時(shí)（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(gè)用戶使用的擴(kuò)頻碼（片碼）TjT---?載波數(shù)GMC與擴(kuò)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(kuò)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(kuò)頻碼擴(kuò)頻后調(diào)制到各子載波上?對(duì)頻率間隔有要求MC—DS—CDMA（多載波直擴(kuò)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(diǎn)自93年提出后研究火熱：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（降低復(fù)雜度）信號(hào)檢測(cè)信道估計(jì)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(diǎn)3.9 智能天線——空分多址1）提出背景 在蜂窩移動(dòng)通信中，采用將一個(gè)蜂房劃分為三個(gè)扇區(qū)，可使一個(gè)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(jìn)為將波形束跟蹤每一個(gè)（或一小群用戶），形成產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的能跟蹤用戶的天線波束（實(shí)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(diǎn) 減小或消除多用戶干擾 增加移動(dòng)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(dāng)前研究狀況 技術(shù)日趨成熟 尚未達(dá)到實(shí)用化階段2）智能天線的優(yōu)點(diǎn)3）當(dāng)前研究狀況4）智能天線的基本原理a)預(yù)置多波束智能天線（多用于接收）

——預(yù)先設(shè)計(jì)了N個(gè)不同入射角方向的窄波束，根據(jù)手機(jī)發(fā)送來(lái)的電波的來(lái)波方向，從中選擇一個(gè)最適合的窄波束對(duì)準(zhǔn)手機(jī)。b) 自適應(yīng)陣列自動(dòng)跟蹤式智能天線4）智能天線的基本原理圖29自適應(yīng)跟蹤式智能天線原理圖（一個(gè)用戶）信號(hào)測(cè)量與處理自適應(yīng)算法W1WnW2∑A/D或D/AXn(t)X2(t)X1(t)天線陣e(t)-參考信號(hào)Y(t)波束形成網(wǎng)絡(luò)Sk(t)來(lái)波入射角……

…圖29自適應(yīng)跟蹤式智能天線原理圖（一個(gè)用戶）信號(hào)測(cè)量與處W1，W2，WN自適應(yīng)權(quán)值系數(shù)e(t)為誤差信號(hào)自適應(yīng)算法是智能天線的技術(shù)關(guān)鍵信號(hào)測(cè)量與處理計(jì)算來(lái)波的入射角圖中：W1，W2，WN自適應(yīng)權(quán)值系數(shù)圖中：5）移動(dòng)通信中的智能天線技術(shù)

——擬在3G中應(yīng)用

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

a)移動(dòng)通信中智能天線的特點(diǎn)天線跟蹤的目標(biāo)多 軍≈10個(gè) 移≧20個(gè) 移動(dòng)通信信道環(huán)境惡劣：衰落信道變參信道。 移動(dòng)通信中干擾（多用戶）為均勻分布（空間）,且干擾信號(hào)的強(qiáng)度與有用信號(hào)相比大體相當(dāng)，無(wú)法用波束零點(diǎn)對(duì)付（而“軍事”可用此方法）。

b)智能天線的研究進(jìn)展5）移動(dòng)通信中的智能天線技術(shù)歐洲

1995年開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

美國(guó)

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

我國(guó)

加緊研究，目標(biāo)在TD-SCDMA中采用。評(píng)價(jià)：智能天線離實(shí)際應(yīng)用（在移動(dòng)通信中）已為期不遠(yuǎn)，它將大大改善移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能（加大容量，減小干擾，擴(kuò)大服務(wù)區(qū)，提高可靠性。歐洲1995年開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)四、移動(dòng)通信系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)待機(jī)狀態(tài)（廣州用戶在北京）：廣州用戶A開(kāi)機(jī)——待機(jī)手機(jī)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(jī)——交換機(jī)分析號(hào)碼（知為廣州用戶，并知屬何HLR）經(jīng)七號(hào)信令網(wǎng)詢問(wèn)廣州HLR，確定為合法用戶后，將該用戶數(shù)據(jù)存入VLR，同時(shí)通知HLR標(biāo)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(wèn)A用戶的歸屬HLR，——HLR指示A用戶的當(dāng)前位置VLR——呼叫經(jīng)七號(hào)信令送達(dá)A當(dāng)前的MSC——MSC經(jīng)VLR查A用戶的基站服務(wù)區(qū)并向A發(fā)出呼叫。主叫狀態(tài)：

A用戶撥號(hào)經(jīng)基站送達(dá)拜訪MSC——MSC查詢VLR合法，經(jīng)七號(hào)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(dāng)前位置回送主叫MSC——主叫重向被叫當(dāng)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(dòng)通信系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)待機(jī)狀態(tài)（廣州用戶在北京）：五、兩項(xiàng)與移動(dòng)通信密切相關(guān)的新技術(shù)5.1 軟件無(wú)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(dòng)（正在完成） 第三次：從硬件主導(dǎo)產(chǎn)品到軟件主導(dǎo)產(chǎn)品（將要發(fā)生）

2）什么是軟件無(wú)線電？

a)一般定義：將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元以一定方式（例如通過(guò)總線）組成一個(gè)通用硬件平臺(tái)，再通過(guò)不同的軟件加載，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類型的電子信息系統(tǒng)。評(píng)論：硬件平臺(tái)是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。五、兩項(xiàng)與移動(dòng)通信密切相關(guān)的新技術(shù)5.1 軟件無(wú)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(fèi)猛增現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)為多兵種協(xié)同，不同的通信設(shè)備需互連互通。

——軟件無(wú)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(dòng)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(wù)發(fā)展更新快通信必須全球化，但統(tǒng)一體制難

——軟件無(wú)線電是解決民用通信矛盾的最佳選擇產(chǎn)生背景3）美國(guó)軍用軟件無(wú)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(yù)處理數(shù)字信號(hào)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(shí)現(xiàn)不同調(diào)制方式高速數(shù)字預(yù)處理——實(shí)現(xiàn)不同調(diào)制信號(hào)解調(diào)數(shù)字信號(hào)處理——還原業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)3）美國(guó)軍用軟件無(wú)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(tái)的工作，實(shí)現(xiàn)了可編程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理；實(shí)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(dòng)鍵控）； 多相鍵控MPSK、相對(duì)移相二相與四相鍵控DPSK、QDPSK，參差四相鍵控OQPSK等；用軟件實(shí)現(xiàn)了信息安全保密：包括傳輸過(guò)程加密，采用跳頻和擴(kuò)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(shí)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(yù)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(shí)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(shí)鐘50MHZ

微處理器陣列：由4片C40和5MB存儲(chǔ)器構(gòu)成c) SPEAKeasy系統(tǒng)的實(shí)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(shí)間：1994年8月演示了四種標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電臺(tái)的互連操作；演示了兩種無(wú)線電臺(tái)同時(shí)工作；演示了由網(wǎng)橋連接兩個(gè)不同網(wǎng)，兩個(gè)網(wǎng)上的所有用戶可以互相通信。當(dāng)前正在進(jìn)行SPEAKeasyII的開(kāi)發(fā)軟件無(wú)線電目前的困難在寬帶射頻評(píng)論：實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電已為期不遠(yuǎn)

3G擬采用軟件無(wú)線電部分模塊d)SPEAKeasyI上示范演示情況時(shí)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(guó)教授C.Berrou,A.Glavieux和緬甸籍博士研究生P.thitimajslwa在ICC國(guó)際會(huì)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(shí)驗(yàn)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(jí)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(gè)碼元b)Turbo編譯碼結(jié)構(gòu)