企业培训_3g培训资料之wcdma技术简介

WCDMA技术简介 3G培训资料之三 目录 多址技术CDMA基本原理CDMA系统的关键技术基本理论和其他技术在WCDMA系统的应用WCDMA系统基本结构 1 多址技术 多址技术 根据不同用户信号特征的不同区分用户 要求各信号的特征彼此独立 正交 即互相关为零 FDMA 不同用户使用不同的频率进行通信 频域正交 窄带传输连续发送无同步要求互调干扰频率规划 FDMA原理 TDMA 不同用户使用不同的时隙进行通信 时域正交 所有用户工作于同一个频率 无互调干扰存在 时隙分配和管理 不连续发送 系统需精确的定时和同步 用户可在工作时隙之外的时间 测量基站信号强度或检测系统信息 系统易于管理 脉冲干扰 带宽增加 峰值功率增加 TDMA原理 CDMA 不同用户使用不同的码序列进行通信 码域正交时间连续发送 带宽进一步增加 系统容量大 软容量 软切换 可以通过话音激活技术进一步提高容量 抗干扰能力强 抗多径衰落 保密性好 多址干扰 同步要求高 CDMA原理 蜂窝的概念 频率复用越区切换 频率复用 将系统中的小区分为区群 每群K个小区 将总的M个频道分为K组 分别指配给K个小区使用 频率复用 两个小区只要在地理上相隔一定的距离 同一频率组可在不同的小区中使用 频率复用的距离取决于系统对同道干扰的抑制能力 N为每小区的可用频道数 M为系统的总频道数 K为区群的小区数 C I为保证满意通信质量所需的载波功率与干扰功率比 对FDMA系统 C I一般取为18dB 对TDMA 如GSM 系统 C I可取为9dB FDMA TDMA系统 全向小区 的容量公式 CDMA系统的小区频率规划 CDMA系统的容量 对全向小区 考虑邻近小区的干扰的影响 在所有用户到达基站的功率相等且使用话音激活技术时 CDMA系统的容量公式为 这里 W为CDMA信号所占带宽 Rb为原始信息速率 Eb I0为系统的门限值 G定义为扩频系数 F为信道再用效率 其值为0 6 d为话音激活系数 取值为0 35 三种多址方式 系统容量的简单比较 考虑总频带为1 25MHz FDMA TACS 系统频道间隔为25kHz C I 18dB TDMA GSM 系统频道间隔200kHz C I 9dB 每载频8时隙 CDMA IS 95A 系统的信息传输速率为9 6kb s Eb I0 7dB 结果以每小区的可用信道数来表述 FDMA 7TDMA 16CDMA 44注 本结果仅供参考 不同条件下的容量比较结果可能不同 且差异较大 容量比较 2 CDMA基本原理 CDMA系统的基础是频谱扩展技术Shanon公式 信道容量可以利用带宽与信噪比的互换关系而保持不变 CDMA的基本类型扩频可以通过直接序列扩频 DS 跳频 FH 跳时 TH 以及前述几种方式的混合而实现 对应的CDMA多址方式有下述几种 DS的实现 DS实现图解 DS信号的解扩过程 CDMA的原理使用不同的扩频码对不同用户扩频 扩频后的用户占有相同的频带 a 使用某一用户的扩频码进行解扩 可以获得该用户的原始信息 其他用户是干扰成分 多址干扰 b 扩频技术对强干扰的抑制原理窄带强干扰和宽带的扩频信号经解扩操作后 宽带扩频信号还原为原始的窄带信号 而窄带干扰被扩频为宽带信号 通过窄带滤波器取出信号分量的同时 也取出了部分干扰信号 但其强度已大大减弱 与扩频比有关 对扩频码的基本要求 1 要有良好的伪随机性2 良好的自相关 互相关和部分相关特性 自相关尖锐 互相关和部分相关值接近零 3 序列数目足够多 以保证有足够的地址码可以分配给用户 4 易于实现 伪随机序列 扩频码 可以通过反馈移位寄存器的形式产生 典型的伪随机序列 m序列 长度为2n 1 n位移为寄存器的级数 大部分序列的互相关峰值较大 互相关峰值较小的序列很少 作为地址码数量太少 GOLD序列 由m序列优选对产生 使用两个具有良好互相关特性的m序列产生器产生两个序列 通过控制第二个发生器的相位 得到具有不同位移的m序列2 它与m序列1相加即可得到GOLD序列 GOLD序列有优良的自相关和互相关特性 产生容易 序列数多 是CDMA系统中主要使用的地址码 上行链路 3 CDMA系统的关键技术 同步技术 捕获与跟踪Rake接收 软切换 功率控制 同步技术 捕获原理 同步技术 码字跟踪环路 Rake接收 多径传播 Rake接收 原理 Rake接收 实现原理 软切换 软切换 不同基站间的切换过程 软切换 更软切换同一基站的不同扇区间的切换 软切换的信号流程 功率控制多址干扰的存在 引起远近效应 严重影响系统的性能 降低系统容量 采用功率控制技术使到达基站的所有移动台的功率相等 功率控制分为开环和闭环两种形式 功率控制 远近效应 开环功率控制 开环功率控制的实现原理 闭环功率控制 闭环功率控制的实现原理 下行链路的功率控制 4 基本理论及其他技术在WCDMA系统中的应用 扰码和信道化码AMR 自适应多速率声码器 干扰消除技术 ScramblingCodes 扰码TruncatedGoldcodesEachbasestationandterminalisassignedauniquescramblingcode withinsomearea TheperiodismuchlongerthanthesymbolperiodLowout of phaseauto correlationpeaksmaximizesprobabilityofcorrectsynchronizationLowcross correlationpeaksminimizesinterferencebetweenMS sandBTS s ChannelizationCodes 信道化码OrthogonalVariableSpreadingFactor OVSF codesUsedtoseparatedifferentlogicalchannelsthataretransmittedonthesamescramblingcodeTheperiodisequaltoonesymbolperiodMutuallyorthogonal whenperfectlysynchronized theoreticallypossibletofullyseparatethelogicalchannelsatthereceiver 扰码 示例 信道化码 OVSF码 SpreadinginDownlink EXAMPLE Scramblingcode Repeatedevery10ms sameforallchannelsinonesector Transmittedsignal Modulation Channelizationcode Repeatedeverysymbol uniqueforeachchannel 3 84Mcps 3 84Mcps Dataonchanneli 15 960kbps Weigthing S1 t Si t Sn t TheAMRspeechcoderconsistsofthemulti ratespeechcoder asourcecontrolledrateschemeincludingavoiceactivitydetectorandacomfortnoisegenerationsystem andanerrorconcealmentmechansimtocombattheeffectsoftransmissionerrorsandlostpackets Themulti ratespeechcoderisasingleintegratedspeechcodecwitheightsourceratesfrom4 75kbit sto12 2kbit s andalowratebackgroundnoiseencodingmode Thespeechcoderiscapableofswitchingitsbit rateevery20msspeechframeuponcommand AMR AMR 1 8 bitA lawor lawPCM ITU TrecommendationG 711 8000samples s2 13 bituniformPCM 8000samples s3 VoiceActivityDetector VAD flag4 Encodedspeechframe 50frames s numberofbits framedependingontheAMRcodecmode5 SIlenceDescriptor SID frame 6 TX TYPE 2bits indicateswhetherinformationbitsareavailableandiftheyarespeechorSIDinformation7 Informationbitsdeliveredtothe3GAN8 Informationbitsreceivedfromthe3GAN9 RX TYPE thetypeofframereceivedquantizedintothreebits AMR Sourcecodecbit ratesfortheAMRcodec AssumingSIDframesarecontinouslytransmitted AMR 干扰消除技术 传统接收机 干扰消除技术 多址干扰 干扰消除技术 传统接收机结构 干扰消除技术 最佳多用户接收机复杂度随用户数的增加为指数关系 不可实现 可实现的次最佳结构 简单分为线性和非线性接收机 典型的线性接收机为去相关接收机 典型的非线性接收机为串行和并行多级干扰消除器 干扰消除技术 线性多用户检测需要准确的信道估计 需要求逆矩阵 稳定性差 干扰消除技术 多级串行消除SIC信号排序 大信号先判决 再生后 从源信号中消除之 信噪比得益高 实现相对简单 延时大 功率控制精度要求低 干扰消除技术 并行消除PIC 干扰消除技术 PIC实现