移動(dòng)通信概述

●常用移動(dòng)通信系統(tǒng)有哪些？●常用移動(dòng)通信系統(tǒng)所使用到的糾錯(cuò)編碼有哪些？TD-SCDMA

作為中國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱3G)，自1999年正式向ITU(國(guó)際電聯(lián))提交以來(lái)，已經(jīng)歷經(jīng)十來(lái)年的時(shí)間，完成了標(biāo)準(zhǔn)的專家組評(píng)估、ITU認(rèn)可并發(fā)布、與3GPP(第三代伙伴項(xiàng)目)體系的融合、新技術(shù)特性的引入等一系列的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，從而使TD－SCDMA[2]標(biāo)準(zhǔn)成為第一個(gè)由中國(guó)提出的，以我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國(guó)際上廣泛接受和認(rèn)可的無(wú)線通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這是我國(guó)電信史上重要的里程碑。WCDMA

Wideband

CDMA

是一種由3GPP具體制定的，基于GSM

MAP核心網(wǎng)，UTRAN(UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng))為無(wú)線接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前WCDMA有Release

99、Release

4、Release

5、Release

6等版本。W-CDMA(寬帶碼分多址)是一個(gè)ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)標(biāo)準(zhǔn)，它是從碼分多址(CDMA)演變來(lái)的，從官方看被認(rèn)為是IMT-2000的直接擴(kuò)展，與現(xiàn)在市場(chǎng)上通常提供的技術(shù)相比，它能夠?yàn)橐苿?dòng)和手提無(wú)線設(shè)備提供更高的數(shù)據(jù)速率。

中國(guó)聯(lián)通公司于2009年5月17日開(kāi)始試商用WCDMA服務(wù)，10月1日正式商用WCDMA網(wǎng)絡(luò)。CDMA2000

是一個(gè)3G移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電信聯(lián)盟ITU的IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的無(wú)線電接口，也是2G

CDMA標(biāo)準(zhǔn)(IS-95,

標(biāo)志

CDMA1X)的延伸。

根本的信令標(biāo)準(zhǔn)是IS-2000。

CDMA2000與另一個(gè)主要的3G標(biāo)準(zhǔn)W-CDMA不兼容。

即為CDMA2000

1×EV，是一種3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。分兩個(gè)階段：CDMA2000

1×EV-DO（Data

Only），采用話音分離的信道傳輸數(shù)據(jù)，和CDMA2000

1×EV-DV（Data

and

Voice），即數(shù)據(jù)信道與話音信道合一。CDMA2000也稱為CDMA

Multi-Carrier，由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、Lucent和后來(lái)加入的韓國(guó)三星都有參與，韓國(guó)現(xiàn)在成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。

中國(guó)電信公司于2009年3月開(kāi)始試商用CDMA2000服務(wù)，4月正式商用CDMA2000網(wǎng)絡(luò)。WiMAX

全稱為Worldwide

Interoperability

for

Microwave

Access,即全球微波互聯(lián)接入。WiMAX的另一個(gè)名字是802.16。WiMAX是一項(xiàng)新興的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點(diǎn)。WiMAX的技術(shù)起點(diǎn)較高，采用了代表未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，WiMAX逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化，而3G則實(shí)現(xiàn)移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會(huì)越來(lái)越高。

WiMAX是一種城域網(wǎng)(MAN)技術(shù)。服務(wù)供應(yīng)商部署一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的塔，這啟用訪問(wèn)過(guò)許多英里?；ヂ?lián)網(wǎng)連接后內(nèi)的任何地方可立即使用覆蓋區(qū)域。和希望Wi-Fi

WiMAX是一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，它會(huì)解放打開(kāi)的優(yōu)勢(shì)市場(chǎng)和全球經(jīng)濟(jì)規(guī)模，可以提供設(shè)備和服務(wù)消費(fèi)者希望?！癯Ｓ靡苿?dòng)通信系統(tǒng)有哪些？●常用移動(dòng)通信系統(tǒng)所使用到的糾錯(cuò)編碼有哪些？糾錯(cuò)編碼技術(shù)的運(yùn)用能夠提高移動(dòng)通信信道的抗衰落和干擾的能力。從早期的分組碼、代數(shù)碼，到RS碼,到后來(lái)的卷積碼，交織碼，以及今天的Turbo

,LDPC碼，所能達(dá)到的性能和Shannon限間的距離被不斷縮小。糾錯(cuò)編碼在移動(dòng)通信發(fā)展歷程中起著重要作用。模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)中數(shù)字信令的BCH編碼GSM的FEC編碼窄帶CDMA系統(tǒng)(IS-95)中的FEC編碼3G中的Turbo碼模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)中數(shù)字信令的BCH編碼模擬蜂窩系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)信道主要是傳輸模擬FM電話以及少量模擬信令，因此未應(yīng)用數(shù)字處理技術(shù)。而控制信道均傳輸數(shù)字信令，并進(jìn)行了數(shù)字調(diào)制和糾錯(cuò)編碼。以英國(guó)系統(tǒng)為例，采用FSK調(diào)制，傳輸速率為8kb/s?；静捎玫氖荁CH（40，28）編碼，漢明距離d

=5,

具有糾正2位隨機(jī)錯(cuò)碼的能力。之后重發(fā)5次，以提高抗衰落、抗干擾能力；移動(dòng)臺(tái)采用了BCH（48，36）進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，漢明距離d

=5，可糾正2個(gè)隨機(jī)差錯(cuò)或糾正1個(gè)及檢測(cè)2個(gè)差錯(cuò),然后也是重復(fù)5次發(fā)送。上述糾錯(cuò)編碼是提高數(shù)字信令傳輸可靠性必需的，也是行之有效的。GSM的FEC編碼GSM系統(tǒng)仍是目前使用最廣泛的移動(dòng)通信系統(tǒng)，也是糾錯(cuò)編碼最重要的應(yīng)用之一。GSM標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用多種FEC編碼，包括BCH編碼，F(xiàn)IRE碼，CRC碼（錯(cuò)誤檢測(cè)，碼同步和接入，數(shù)據(jù)信道）。這些碼都作為級(jí)聯(lián)碼的外碼，我們這里主要側(cè)重于級(jí)聯(lián)碼的內(nèi)碼方案，最初用于全速率語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道。語(yǔ)音編碼后的13kb/s信息，一個(gè)時(shí)隙20ms包括260bit，分成三個(gè)敏感類(lèi)：78bit對(duì)錯(cuò)誤不敏感類(lèi)不加編碼保護(hù)；50bit特別敏感類(lèi)加3bit奇偶校驗(yàn)，4bit格圖終結(jié)尾比特,與其余的132bit，一共189bit用（2，1，5）的非系統(tǒng)卷積碼進(jìn)行編碼。所以一共有378bit，加上未編碼78bit，一共456bit，每20ms，總的速率為22.8。再加上相鄰另外1個(gè)語(yǔ)音編碼塊的456bit一起，每組各占57bit*2進(jìn)行（8*114）交織，分布到TDMA的8個(gè)突發(fā)中，在移動(dòng)信道中使用GMSK調(diào)制。這些突發(fā)里還包括2bit業(yè)務(wù)/控制標(biāo)識(shí)比特

,

6bit尾比特,8.25bit保護(hù)比特，還有26bit訓(xùn)練序列，提供給接收端的使用Viterbi算法的MMSE均衡器輸出每塊456軟或硬判決值。

如果按GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用了跳頻，那么我們可合理將信道視為統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的Rayleigh信道。這種情況下，如果使用CSI和軟值，r=1/2的編碼可得到3.1dB的增益。窄帶CDMA系統(tǒng)(IS-95)中的FEC編碼CDMA系統(tǒng)是個(gè)自干擾的系統(tǒng)，因此FEC編碼在對(duì)抗多用戶干擾（MUI）和多徑衰落非常重要。CDMA（IS-95）系統(tǒng)的糾錯(cuò)編碼是分別按反向鏈路和前向鏈路來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，主要包括卷積編碼、交織、CRC校驗(yàn)等。現(xiàn)分述如下：

前向鏈路中除導(dǎo)頻信道外，同步信道、尋呼信道和前向業(yè)務(wù)信道中的信息在傳輸前都要先進(jìn)行（2，1，9）的卷積編碼，卷積碼的生成函數(shù)為go=（111101011）和g1=（101110001）；接著，同步信道的符號(hào)流要經(jīng)過(guò)1次重發(fā)，然后進(jìn)行16*8的塊交織；業(yè)務(wù)和尋呼信道的速率為4.8kbps/2.4kbps/1.2kbps符號(hào)流，分別進(jìn)行1/3/7次重發(fā)（9.6kbps數(shù)據(jù)流不必重發(fā)），然后再進(jìn)行24*16的塊交織。

反向鏈路包括業(yè)務(wù)信道和接入信道，考慮到移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)傳播環(huán)境，增加編碼長(zhǎng)度，對(duì)信息進(jìn)行（3，1，9）的卷積碼。其生成函數(shù)為：g0=（101101111），g1=（110110011）和g2=（111001001）。然后，接入信道經(jīng)過(guò)一次重發(fā)后，進(jìn)行32*18交織；反向業(yè)務(wù)信道以同前向一樣的方式進(jìn)行重發(fā)，再進(jìn)行32*18的交織。

如果整體考慮糾錯(cuò)編碼和擴(kuò)頻調(diào)制，則可把擴(kuò)頻看作內(nèi)碼，而信道編碼視作外碼。以后向鏈路為例，編碼交織后是64階正交Walsh函數(shù)擴(kuò)頻，然后是被周期為2

-1的長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)頻。

接收端經(jīng)相干或不相干Rake接受機(jī)進(jìn)行分集接收后，系統(tǒng)碼字（信息比特）就可以用相關(guān)的最大值或相關(guān)矢量的最大值表示。接著送到解交織器和外部SOVA

Viterbi譯碼器。3G中的Turbo碼3G與2G最重要的不同是要提供更高速率、更多形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以對(duì)其中的糾錯(cuò)編碼體制提出了更高的要求（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的差錯(cuò)率要小于10

）。語(yǔ)音和短消息等業(yè)務(wù)仍然采用與GSM

和CDMA相似的卷積碼，而對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)3GPP協(xié)議中已經(jīng)確定Turbo碼為其糾錯(cuò)編碼方案。

Turbo碼又叫并行級(jí)聯(lián)卷積碼，由Berrou,Glavieux

和Thtimajshima

1993年首次提出。Turbo碼編碼器通過(guò)交織器把兩個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積碼并行級(jí)聯(lián)，譯碼器在兩個(gè)分量碼譯碼器之間進(jìn)行迭代譯碼，譯碼之間傳遞去掉正反饋的外信息，整個(gè)譯碼過(guò)程類(lèi)似渦輪（turbo）工作，所以又形象的稱為T(mén)urbo碼。

編碼器的輸出端包括信息位和兩個(gè)校驗(yàn)位，這樣代表編碼速率1/3。輪流刪除兩個(gè)校驗(yàn)位就可以得到碼率是1/2的碼。用不同的校驗(yàn)位生成器或者不同的刪除方式就可以得到各種不同速率的Turbo碼。偽隨機(jī)交織器對(duì)信息系列進(jìn)入第二個(gè)校驗(yàn)位生成器之前進(jìn)行了重排列。迭代譯碼是Turbo碼性能優(yōu)異的一個(gè)關(guān)鍵因素，如上圖所示，DEC1和DEC2分量譯碼器分別采用MAP或