3G培训之3(WCDMA简介)--XXXX

WCDMA技术简介3G培训资料之三目录1.多址技术2.CDMA基本原理3.CDMA系统的关键技术4.基本理论和其他技术在WCDMA系统的应用5.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。ICMKM32NN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：00/2IEGdFIERWNbbb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)1(log2NSBC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an+L-1an+L-2-g2an+1an-gL-1-g1-gL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；功率控制相关器/检测器校验时钟装置搜索逻辑接收机DS码产生器1H1H0H0H码跟踪环路到下一单元)(tr同步技术-----捕获原理环路滤波器VCOPN码发生器)()(tntAc)(1tx)(2tx)ˆ(tc)2ˆ(cTtc)2ˆ(cTtc+-nDte)()(),(tPN序列时钟时延误差鉴相器同步技术----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TruncatedGoldcodesEachbasestationandterminalisassignedauniquescramblingcode(withinsomearea)TheperiodismuchlongerthanthesymbolperiodLowout-of-phaseauto-correlationpeaks–maximizesprobabilityofcorrectsynchronizationLowcross-correlationpeaks–minimizesinterferencebetweenMS:sandBTS:sChannelizationCodes--信道化码OrthogonalVariableSpreadingFactor(OVSF)codesUsedtoseparatedifferentlogicalchannelsthataretransmittedonthesamescramblingcodeTheperiodisequaltoonesymbolperiodMutuallyorthogonal(whenperfectlysynchronized)–theoreticallypossibletofullyseparatethelogicalchannelsatthereceiverIQ1100223344556677889917171616151514141313121211111010扰码----示例SF=1SF=2SF=4Cch,1,0=(1)Cch,2,0=(1,1)Cch,2,1=(1,-1)Cch,4,0=(1,1,1,1)Cch,4,1=(1,1,-1,-1)Cch,4,2=(1,-1,1,-1)Cch,4,3=(1,-1,-1,1)信道化码----OVSF码SpreadinginDownlink--EXAMPLEScramblingcodeRepeatedevery10ms,sameforallchannelsinonesectorTransmittedsignalModulationChannelizationcodeRepeatedeverysymbol,uniqueforeachchannel3.84Mcps3.84McpsDataonchanneli15-960kbpsWeigthingS1(t)Si(t)Sn(t)TheAMRspeechcoderconsistsofthemulti-ratespeechcoder,asourcecontrolledrateschemeincludingavoiceactivitydetectorandacomfortnoisegenerationsystem,andanerrorconcealmentmechansimtocombattheeffectsoftransmissionerrorsandlostpackets.Themulti-ratespeechcoderisasingleintegratedspeechcodecwitheightsourceratesfrom4.75kbit/sto12.2kbit/s,andalowratebackgroundnoiseencodingmode.Thespeechcoderiscapableofswitchingitsbit-rateevery20msspeechframeuponcommand.AMR8bit/A-lawto13-bituniformLPFA/D12MSsideonlyBSSsideonlyGSM06.60.AMRGSM03.50TRANSMITSIDESpeechEncoderComfortNoiseTXFunctionsVoiceActivityDetectorDTXControlandOperation364567GSM06.82.AMRGSM06.81.AMRGSM06.60.AMRGSM06.62.AMRSIDframeSpeechframeVAD13-bituniformto8bit/A-lawLPFD/A18MSsideonlyBSSsideonlyGSM06.60.AMRGSM03.50RECEIVESIDESpeechDecoderSpeechframesubstitutionDTXControlandOperation45910GSM06.61.AMRGSM06.81.AMRGSM06.60.AMRGSM06.62.AMRSIDframeSpeechframeComfortNoiseRXFunctions112SPflagInfo.bitsBFIInfo.bitsSIDTAFAMR1)8-bitA-lawor-lawPCM(ITU-TrecommendationG.711),8000samples/s–2)13-bituniformPCM,8000samples/s–3)VoiceActivityDetector(VAD)flag–4)Encodedspeechframe,50frames/s,numberofbits/framedependingontheAMRcodecmode–5)SIlenceDescriptor(SID)frame.–6)TX_TYPE,2bits,indicateswhetherinformationbitsareavailableandiftheyarespeechorSIDinformation–7)Informationbitsdeliveredtothe3GAN–8)Informationbitsreceivedfromthe3GAN–9)RX_TYPE,thetypeofframereceivedquantizedintothreebitsAMRSourcecodecbit-ratesfortheAMRcodec.CodecmodeSourcecodecbit-rateAMR_12.2012.20kbit/s(GSMEFR)AMR_10.2010.20kbit/sAMR_7.957.95kbit/sAMR_7.407.40kbit/s(IS-641)AMR_6.706.70kbit/s(PDC-EFR)AMR_5.905.90kbit/sAMR