WCDMA培訓(xùn)教材CDMA基本原理

WCDMA培訓(xùn)教材CDMA基本原理第1頁/共111頁2無線傳輸技術(shù)和CDMA原理

CDMA無線資源管理原理

不同體制的3G技術(shù)3G無線接入網(wǎng)絡(luò)形態(tài)CDMA原理無線傳輸技術(shù)和CDMA原理

CDMA無線資源管理原理

不同體制的3G技術(shù)

3G無線接入網(wǎng)絡(luò)形態(tài)第2頁/共111頁3無線傳輸技術(shù)和CDMA原理無線傳輸環(huán)境無線傳輸技術(shù)和多址技術(shù)

CDMA原理和RAKE接收技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)無線傳輸環(huán)境無線傳輸技術(shù)和多址技術(shù)

CDMA原理和RAKE接收技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)第3頁/共111頁4多徑環(huán)境時(shí)間接收信號強(qiáng)度發(fā)射信號第4頁/共111頁5衰落發(fā)射數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)第5頁/共111頁6移動(dòng)信道的多徑特征電磁傳播－反射、散射和繞射無線環(huán)境中的信號衰減分成三部分：幅度衰減較大的路徑損耗伴隨中等幅度衰減的具有對數(shù)正態(tài)分布特性的慢變化成分－大尺度變化衰減幅度較小的快變化成分－小尺度衰落兩類典型小尺度衰落包絡(luò)分布的描述方法瑞利分布（非視距傳播）萊斯分布（視距傳播）第6頁/共111頁7移動(dòng)信道的表征時(shí)延表征平均時(shí)延（均值）時(shí)延拓展（標(biāo)準(zhǔn)差），信道相關(guān)帶寬＝1/時(shí)延拓展頻譜多普勒擴(kuò)展，運(yùn)動(dòng)引起信道變化（快、慢衰落），信道相干時(shí)間＝1/多普勒頻率多徑特性（信道帶寬），平坦衰落和頻率選擇性衰落寬帶碼分多址是頻率選擇性慢衰落信道測試信道的方法衰落的概率分布電平通過率－衰落快慢，信道衰落的深度衰落持續(xù)時(shí)間（交織深度）第7頁/共111頁8無線信道模型高斯噪聲信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重接收信號發(fā)射信號信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重第8頁/共111頁9無線信道建模方法信道模型幅度分布，瑞利、萊斯分布多普勒譜分布，經(jīng)典譜、平坦譜信道模擬濾波法諧波疊加諧波分解第9頁/共111頁10典型無線移動(dòng)信道的分類靜態(tài)信道（static）戶內(nèi)信道戶外到戶內(nèi)人行道信道車載信道移動(dòng)信道（moving）生死信道（birth-death）第10頁/共111頁11無線傳輸技術(shù)和CDMA原理無線傳輸環(huán)境無線傳輸技術(shù)和多址技術(shù)

CDMA原理和RAKE接收技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)第11頁/共111頁12無線通信中的幾個(gè)概念和區(qū)別多址技術(shù)時(shí)分多址，頻分多址和碼分多址雙工技術(shù)時(shí)分雙工與頻分雙工窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng)單個(gè)信道的帶寬與所期望信道的相干帶寬一致一個(gè)信道的發(fā)射帶寬大于這個(gè)信道的相干帶寬寬帶系統(tǒng)通常能夠帶來頻率分集的優(yōu)勢第12頁/共111頁13頻分多址（FDMA）FDMA信道每次只能傳遞一個(gè)電話如果一個(gè)FDMA信道沒有使用，并且處于空閑狀態(tài)，它不能被其他用戶使用以增加共享容量在分配成語音信道后，基站和移動(dòng)臺就會同時(shí)地連續(xù)不斷地發(fā)射FDMA通常是窄帶系統(tǒng)符號時(shí)間比平均時(shí)延擴(kuò)展大很多，故平均時(shí)延擴(kuò)展造成的符號間干擾低，無需均衡FDMA比TDMA簡單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開銷小FDMA需要精確的RF濾波器，需要雙工器（單天線）非線性效應(yīng)：許多信道共享一個(gè)天線，功率放大器的非線性會產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外的RF輻射第13頁/共111頁14時(shí)分多址（TDMA）多個(gè)用戶共享一個(gè)載波頻率，分享不同時(shí)隙TDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是不連續(xù)的，是分組發(fā)射，可以關(guān)閉不連續(xù)發(fā)送，可以利用空閑時(shí)隙監(jiān)聽其他基站，實(shí)現(xiàn)切換處理即使使用FDD也無需雙工器需要自適應(yīng)均衡；需要保護(hù)時(shí)隙分組發(fā)射需要額外的系統(tǒng)開銷，如保護(hù)數(shù)據(jù)同步按照不同的用戶提供不同的帶寬TDMA的效率是指發(fā)射的數(shù)據(jù)中信息所占的百分比功率控制頻率為2Hz或更低質(zhì)量控制通過頻率規(guī)劃來實(shí)現(xiàn)第14頁/共111頁15擴(kuò)頻多址（SSMA）跳頻碼分多址（FH－CDMA）使用窄帶FM或FSK，使用能量效率高的恒包絡(luò)調(diào)制，用廉價(jià)的接收機(jī)實(shí)現(xiàn)FHMA的非相干檢測具有安全性；使用糾錯(cuò)編碼和多徑技術(shù)來防止碰撞的影響直接擴(kuò)頻碼分多址（DS－CDMA）多用戶共享同一頻率CDMA是軟容量限制，當(dāng)用戶數(shù)目增加時(shí)，對所有用戶而言，系統(tǒng)性能下降；相應(yīng)當(dāng)用戶數(shù)目減少時(shí)，系統(tǒng)性能提高CDMA中信道數(shù)據(jù)速率小于信道的時(shí)延擴(kuò)展，故可以使用RAKE接收技術(shù)利用宏空間分集，多個(gè)基站同時(shí)監(jiān)聽，實(shí)現(xiàn)軟切換，不切換頻率；自干擾系統(tǒng)－多址干擾；遠(yuǎn)近效應(yīng)跳時(shí)碼分多址（TH－CDMA）第15頁/共111頁16多址技術(shù)圖示頻率時(shí)間TDMA時(shí)間頻率FDMA頻率時(shí)間碼字CDMA傳統(tǒng)多址技術(shù)碼分多址技術(shù)第16頁/共111頁17混合擴(kuò)頻技術(shù)（HSST）混合FDMA/CDMA（FCDMA），優(yōu)點(diǎn)是無需連續(xù)帶寬，如MC－CDMA在cdma2000中采用混合直擴(kuò)/跳頻多址（DS/FHMA），避免遠(yuǎn)近效應(yīng)，不適用軟切換（Bluetooth采用）時(shí)分CDMA（TCDMA），在每一小區(qū)內(nèi)僅分配給一個(gè)用戶一個(gè)特定的時(shí)隙，避免遠(yuǎn)近效應(yīng)時(shí)分跳頻（TDFH），在一個(gè)新的TDMA幀開始時(shí)跳到一個(gè)新的頻率，GSM第17頁/共111頁18擴(kuò)頻多址種類第18頁/共111頁19簡單的擴(kuò)頻通信發(fā)射接收機(jī)框圖（1）第19頁/共111頁20簡單的擴(kuò)頻通信發(fā)射接收機(jī)框圖（2）DS－CDMA信號發(fā)射/接收機(jī)第20頁/共111頁21各種多址的不同接收方式頻分多址，符號持續(xù)時(shí)間長，無符號間干擾，直接判決時(shí)分多址，有符號間干擾，無法區(qū)分多徑，用濾波器進(jìn)行符號間均衡自適應(yīng)均衡器，系數(shù)可以調(diào)整每個(gè)時(shí)隙有導(dǎo)頻用以訓(xùn)練系數(shù)直擴(kuò)碼分多址寬帶系統(tǒng)，可以區(qū)分多徑多徑接收機(jī)（RAKE），多徑分集第21頁/共111頁22CDMA在無線信道中傳輸?shù)膬?yōu)勢－總結(jié)采用RAKE接收機(jī)，有效利用了信道相干時(shí)間形成的時(shí)間分集效應(yīng)；寬帶傳輸系統(tǒng)，利用了信道的頻率分集效果碼字的多址傳輸，利用了多用戶分集的效果信號在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性擴(kuò)頻因子靈活變換，又助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)的傳輸頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM，頻率復(fù)用系數(shù)WCDMA為1，GSM為1～18。支持軟切換和更軟切換支持新技術(shù)的應(yīng)用，如多用戶檢測WCDMA有下行發(fā)射分集，而GSM沒有第22頁/共111頁23無線傳輸技術(shù)和CDMA原理無線傳輸環(huán)境無線傳輸技術(shù)和多址技術(shù)

CDMA原理和RAKE接收技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)第23頁/共111頁24碼字的自相關(guān)和互相關(guān)不同用戶采用不同的擴(kuò)頻碼字x1(t)，x2(t)…其自相關(guān)特性決定了多徑干擾特性其互相關(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)>互相關(guān)函數(shù)V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>第24頁/共111頁25CDMA的碼生成技術(shù)隨機(jī)序列（貝努利序列）0和1個(gè)數(shù)各一半1或者0連續(xù)個(gè)數(shù)的概率，連續(xù)一個(gè)為1/2，連續(xù)兩個(gè)為1/4，連續(xù)三個(gè)為1/8，…移位序列和原序列有一半相同，另一半不同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(gè)最大值（延遲為零處），其他均為-1，單值性符合貝努利序列性質(zhì)第25頁/共111頁26Gold序列Gold序列由兩個(gè)優(yōu)選的m序列異或而成自相關(guān)函數(shù)有多值，沒有m序列好比m序列多得多由于Gold序列具有良好的自相關(guān)性質(zhì)，用于碼分多址中區(qū)分基站和用戶良好的自相關(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(jìn)行多址第26頁/共111頁27Gold序列生成Gold序列的隨機(jī)性好，符合偽隨機(jī)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，用于加擾第27頁/共111頁28Gold序列第28頁/共111頁29Gold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，減輕多址干擾第29頁/共111頁30OVSF&WalshOVSF碼的互相關(guān)為零，相互完全正交。Walsh與OVSF碼一樣第30頁/共111頁31擴(kuò)頻因子與業(yè)務(wù)速率符號速率×擴(kuò)頻因子＝碼片速率如WCDMA，碼片速率＝3.84MHz，擴(kuò)頻因子＝4，則符號速率＝960Kbps；cdma2000-1x，碼片速率＝1.2288MHz，擴(kuò)頻因子＝64，則符號速率＝19.2Kbps；符號速率＝（業(yè)務(wù)速率＋校驗(yàn)碼）×信道編碼×重復(fù)或打孔率如WCDMA，業(yè)務(wù)速率＝384Kbps，信道編碼＝1/3Turbo碼，符號速率＝960Kbps；cdma2000-1x，業(yè)務(wù)速率9.6Kbps，信道編碼＝1/3卷積碼，符號速率＝19.2Kbps；第31頁/共111頁32不同的擴(kuò)頻調(diào)制方式直接擴(kuò)頻（DS－SS）通過將偽噪聲序列與基帶脈沖數(shù)據(jù)相乘來擴(kuò)展基帶數(shù)據(jù)，其偽噪聲序列由偽噪聲生成器產(chǎn)生誤碼率受限于多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響用功率控制來克服遠(yuǎn)近效應(yīng)，受限于功率檢測的精度跳頻擴(kuò)頻（FH－SS)數(shù)據(jù)以發(fā)射機(jī)的載波頻率跳變的方式發(fā)送到表面上隨機(jī)的信道中每個(gè)信道上，在發(fā)射機(jī)再次調(diào)頻之前，數(shù)據(jù)用傳統(tǒng)的窄帶調(diào)制方式發(fā)送一些小的突發(fā)無遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響，因?yàn)槎鄠€(gè)用戶不會同時(shí)使用同一頻率（Bluetooth技術(shù)、快、慢調(diào)頻）第32頁/共111頁33直接擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)擴(kuò)頻波形由擾碼序列和OVSF疊加產(chǎn)生擴(kuò)頻通信適合于無線通信環(huán)境有抗干擾能力，每個(gè)用戶唯一的擾碼序列或者唯一的OVSF碼，抗多址干擾所有用戶、基站都使用相同的頻率，可以簡化頻率規(guī)劃工作良好的抗多徑干擾特性：RAKE接收機(jī)利用多徑分量同時(shí)由于寬帶信號的頻率選擇性衰落，反映在時(shí)域上，多徑干擾導(dǎo)致傳輸延遲的PN信號和原PN序列的互相關(guān)性減弱，導(dǎo)致延遲信號對接收機(jī)的影響減弱第33頁/共111頁34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(qiáng)度強(qiáng)度大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強(qiáng)度強(qiáng)度寬帶系統(tǒng)頻率選擇性衰落第34頁/共111頁35直接擴(kuò)頻CDMA的多址方法利用OVSF碼和擾碼來進(jìn)行減少多址干擾下行是不同的用戶采用不同的正交擴(kuò)頻碼字（OVSF或Walsh碼字），互相關(guān)為零，但多徑時(shí)延拓展會影響互相關(guān)性，破壞正交性下行同時(shí)用不同的復(fù)擾碼來區(qū)分基站上行是不同的用戶采用自相關(guān)和互相關(guān)性都較好的復(fù)擾碼序列作為擾碼來降低多址干擾，同時(shí)也加大數(shù)據(jù)的隨機(jī)性復(fù)擾碼的作用是加大隨機(jī)性，降低峰值因子WCDMA中采用了先進(jìn)的復(fù)擾碼序列集合，有效降低了小區(qū)內(nèi)多址干擾，同時(shí)減輕了小區(qū)間的干擾，而無需精確的網(wǎng)絡(luò)同步第35頁/共111頁36CDMA寬帶擴(kuò)頻技術(shù)有效地利用無線信道的頻率選擇性衰落擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼信號合并CDMA擴(kuò)頻技術(shù)窄帶信號fP(f)寬帶信號P(f)f噪聲P(f)f噪聲+寬帶信號P(f)f信號與噪聲分離P(f)f第36頁/共111頁37RAKE接收技術(shù)有效地克服多徑干擾，提高接收性能RAKE接收原理接收機(jī)單徑接收電路單徑接收電路單徑接收電路搜索器計(jì)算信號強(qiáng)度與時(shí)延合并合并后的信號tts(t)s(t)第37頁/共111頁38RAKE接收機(jī)射頻和中頻結(jié)構(gòu)雙工器Rx濾波器IF去混迭濾波器ADC數(shù)字下變頻器基帶處理器下變頻器數(shù)據(jù)I/OIQIF和平滑濾波器DAC數(shù)字上變頻器IQ上變頻器本振Tx濾波器本振功放RFAGCRFAGC第38頁/共111頁39RAKE接收機(jī)基帶∑Q∑I合并相加I延遲估計(jì)帶DLL的相關(guān)器相位旋轉(zhuǎn)信道估計(jì)本地?cái)U(kuò)頻碼延遲均衡IQ第一徑第二徑第三徑基帶輸入信號時(shí)間量（徑位置）Q第39頁/共111頁40匹配濾波器（搜索器）結(jié)構(gòu)本地的擴(kuò)頻碼和擾碼NN-1…0NN-1…0∑…串行輸入的采樣數(shù)據(jù)第40頁/共111頁41多徑搜索器性能在AWGN、CASE1、CASE2信道下性能比3GPP建議好0.4dB，在CASE3信道下滿足3GPP要求第41頁/共111頁42信道估計(jì)相關(guān)器（導(dǎo)頻通道）基帶I/Q信號LPF預(yù)測的相位和幅度結(jié)果I/Q信號相關(guān)器基帶I/Q信號預(yù)測的相位和幅度結(jié)果I/Q信號DMUX數(shù)據(jù)符號導(dǎo)頻符號LPF并內(nèi)插符號判決LPF1理想信道估計(jì)2基于連續(xù)導(dǎo)頻信號的信道估計(jì)方法相關(guān)器3使用判決反饋技術(shù)的間斷導(dǎo)頻條件的信道估計(jì)方法第42頁/共111頁43信道估計(jì)性能性能優(yōu)于3GPP要求第43頁/共111頁44無糾錯(cuò)編碼：BER<10-1~

10-2不能滿足通信需要卷積編碼：BER<10-3滿足語音通信需要Turbo碼：BER<10-6滿足數(shù)據(jù)通信需要信道編碼WCDMA采用高性能的信道編碼，提高系統(tǒng)性能編解碼極大地降低了工作點(diǎn)的信噪比，是無線傳輸中的常用手段Turbo碼能夠使傳輸信號的信噪比接近Shannon極限第44頁/共111頁45Turbo碼Turbo編碼結(jié)構(gòu)基于兩個(gè)或多個(gè)弱差錯(cuò)控制碼組合，信息比特在兩個(gè)編碼交織器之間交織，產(chǎn)生兩個(gè)相同的信息流，然后這些信息流復(fù)用并有可能打孔。解碼時(shí)需要進(jìn)行循環(huán)疊代計(jì)算。交織器卷積編碼器1卷積編碼器2復(fù)用輸入輸出第45頁/共111頁46時(shí)分業(yè)務(wù)復(fù)用同一連接的多個(gè)業(yè)務(wù)在個(gè)DPDCH上復(fù)用復(fù)用可以發(fā)生在內(nèi)部或者外部編碼之前或之后時(shí)間復(fù)用外部編碼交織時(shí)間復(fù)用內(nèi)部編碼交織時(shí)間復(fù)用DPDCH業(yè)務(wù)#1業(yè)務(wù)#2業(yè)務(wù)#3并行業(yè)務(wù)第46頁/共111頁47碼分業(yè)務(wù)復(fù)用分離物理信道，每個(gè)業(yè)務(wù)的質(zhì)量獨(dú)立可控多碼傳輸，增加終端的復(fù)雜性和功放要求編碼和交織DPDCH#1DPDCH#2DPDCH#N業(yè)務(wù)#1業(yè)務(wù)#2業(yè)務(wù)#N并行業(yè)務(wù)編碼和交織編碼和交織第47頁/共111頁48多碼傳輸多碼技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸2Mbps384Kbps384Kbps384Kbps384Kbps384Kbps業(yè)務(wù)信道業(yè)務(wù)信道單元業(yè)務(wù)信道向物理信道映射384Kbps384Kbps384Kbps384Kbps384Kbps384Kbps384Kbps第48頁/共111頁49無線傳輸技術(shù)和CDMA原理無線傳輸環(huán)境無線傳輸技術(shù)和多址技術(shù)

CDMA原理和RAKE接收技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)第49頁/共111頁50分集技術(shù)是通過自然界無線傳播環(huán)境中的獨(dú)立（或至少高度不相關(guān)）多徑信號來實(shí)現(xiàn)的相對投資低廉克服小尺度衰落（由移動(dòng)臺附近物體的復(fù)雜反射引起），可以采用雙天線接收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），可以選擇一個(gè)所發(fā)信號不在陰影區(qū)的基站－位置選擇發(fā)射分集最大比值合并發(fā)射分集技術(shù)還用來提高無線通信中單用戶的峰值吞吐率第50頁/共111頁51實(shí)用空間分集技術(shù)選擇分集反饋分集接收分集發(fā)射分集最大比值合并等增益合并第51頁/共111頁52其他分集極化分集：利用水平分量和垂直分量的不相關(guān)性頻率分集：跳頻技術(shù)時(shí)間分集：以超過信道相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)射信號，RAKE接收機(jī)，認(rèn)為：一個(gè)碼片時(shí)間>信道的相關(guān)時(shí)間第52頁/共111頁53發(fā)射分集技術(shù)提高系統(tǒng)下行容量，適應(yīng)非對稱業(yè)務(wù)的需求天線1天線2路徑1路徑2發(fā)射分集處理數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流1數(shù)據(jù)流2恢復(fù)數(shù)據(jù)流發(fā)射分集（OTD方式）原理第53頁/共111頁54無線傳輸技術(shù)和CDMA原理無線傳輸環(huán)境無線傳輸技術(shù)和多址技術(shù)

CDMA原理和RAKE接收技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)第54頁/共111頁55智能天線智能天線技術(shù)提高系統(tǒng)覆蓋范圍，降低發(fā)射功率第55頁/共111頁56智能天線的小區(qū)配置全向小區(qū)三扇區(qū)小區(qū)智能天線小區(qū)第56頁/共111頁57智能天線的優(yōu)點(diǎn)高速率用戶帶來很大的干擾，動(dòng)態(tài)調(diào)整的智能天線陣列的波束跟蹤高速率用戶，起到空間隔離、消除干擾的作用；動(dòng)態(tài)調(diào)整的智能天線陣列的性能優(yōu)于固定的多波束天線增加系統(tǒng)容量增加覆蓋范圍，改善建筑物中和高速運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)臺電池壽命提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的靈活性第57頁/共111頁58空分多址使用定向波束天線服務(wù)不同用戶自適應(yīng)天線系統(tǒng)第58頁/共111頁59無線傳輸技術(shù)和CDMA原理無線傳輸環(huán)境無線傳輸技術(shù)和多址技術(shù)

CDMA原理和RAKE接收技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)第59頁/共111頁60多用戶檢測原理BPSKOrth.codeBPSKNon-OrthonomalChannelcorrelatorcorrelator

[1rr1]R=S1S2WhitenFilterS1+N1S2+N2

aR-1S1+N1S2+N2ProjectlineN1andN2correlatedPartitionboundaryProjectlinePartitionboundaryS2S1第60頁/共111頁61多用戶檢測當(dāng)前的CDMA接收機(jī)基于RAKE原理，將其他用戶的干擾視為噪聲基于RAKE的CDMA系統(tǒng)的容量受干擾的限制最優(yōu)接收機(jī)是聯(lián)合檢測所有的信號，并將其他用戶的干擾從期望的信號中減去（信號的相干特性是已知的，干擾是確定的）多用戶檢測（MUD）稱為聯(lián)合檢測和干擾對消，降低了多址干擾，從而提高系統(tǒng)的容量多用戶檢測可以消除遠(yuǎn)近效應(yīng)問題最優(yōu)的多用戶檢測相當(dāng)復(fù)雜，實(shí)際中用次優(yōu)的多用戶和干擾對消接收機(jī)次優(yōu)的接收分為二類：線性檢測器：采用線性變換去除多址干擾，分為：解相關(guān)器、線性最小均方誤差檢測器（LMMSE）干擾對消器：估計(jì)多址干擾，然后從接收的信號中減去。分為：并行干擾抵消和串行干擾抵消第61頁/共111頁62多用戶檢測－串行干擾對消SS1S2SKSSS1+r12S2+r13S3+…+r1KSKS2+r12S1+r23S3+…+r2KSKSk+rk2S1+rk3S3+…+r1KS1SINRSK-1+_SkSS2S+_S2+_S1S1S第62頁/共111頁63多用戶檢測－并行干擾對消多用戶檢測技術(shù)降低多址干擾，提高系統(tǒng)容量干擾消除后的干凈信號

多次迭代式干擾消除器接收/重建信號1接收/重建信號2接收信號接收/解碼信號1接收/解碼信號2減去干擾干擾消除后的干凈信號第63頁/共111頁64無線傳輸技術(shù)和CDMA原理

CDMA無線資源管理原理

不同體制的3G技術(shù)

3G無線接入網(wǎng)絡(luò)形態(tài)CDMA原理第64頁/共111頁65無線資源管理目的CDMA是自干擾系統(tǒng)，提高單個(gè)用戶的發(fā)射功率能改善其服務(wù)質(zhì)量，但對其他用戶的干擾也相應(yīng)增加!如何才能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，為最多的用戶提供所需的服務(wù)質(zhì)量?只有采用先進(jìn)的無線資源管理

才能發(fā)揮CDMA系統(tǒng)的卓越性能!第65頁/共111頁66無線資源管理策略的主要內(nèi)容功率控制負(fù)載控制AMR控制小區(qū)切換信道分配第66頁/共111頁67每個(gè)用戶對于其他用戶都相當(dāng)于干擾，遠(yuǎn)近效應(yīng)嚴(yán)重影響系統(tǒng)容量Powerf采用功控技術(shù)減少了用戶間的相互干擾，提高了系統(tǒng)整體容量遠(yuǎn)近效應(yīng)Powerf第67頁/共111頁68前向功率控制小區(qū)發(fā)射功率上報(bào)功率控制比特手機(jī)發(fā)射信號功率控制命令反向功率控制克服遠(yuǎn)近效應(yīng)和多徑衰落減小多址干擾，保證網(wǎng)絡(luò)容量延長電池使用時(shí)間功率控制第68頁/共111頁69功率控制效果決定了DS－CDMA系統(tǒng)的容量；多址干擾－遠(yuǎn)近效應(yīng)功率控制的目標(biāo)：所有的信號到達(dá)基站的功率相同（上行）；減少對其他基站的干擾（下行）功率控制可以補(bǔ)償衰落有三種功率控制原理：開環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)開環(huán)：從信道中測量干擾條件，并調(diào)整發(fā)射功率，以達(dá)到期望的誤幀率（誤塊率）閉環(huán)：測量信噪比，并向移動(dòng)臺發(fā)送指令調(diào)整它的發(fā)射功率外環(huán)：測量誤幀率（誤塊率），調(diào)整目標(biāo)信噪比第69頁/共111頁70負(fù)載控制小區(qū)呼吸是負(fù)載控制的主要手段負(fù)載控制的主要目的是將某些“熱點(diǎn)小區(qū)”的負(fù)載分擔(dān)到周圍負(fù)載較輕的小區(qū)中，提高系統(tǒng)容量的利用率第70頁/共111頁71AMR控制AMR語音的變化范圍：4.75Kbps～12.2Kbps(12.2Kbps兼容GSM語音編碼)通過動(dòng)態(tài)調(diào)整AMR語音的速率，保證了在相同系統(tǒng)容量情況下，盡可能的保證UE的通話質(zhì)量第71頁/共111頁72AMR語音編解碼64Kbpsμ律PCM語音編碼轉(zhuǎn)化為AMR編碼降低UE功耗，減少干擾TrFO（TranscoderFreeOperation）,提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率和語音質(zhì)量第72頁/共111頁73AMR編解碼協(xié)商MSNode-BRNCCNAMRSpeechCodecAMRSpeechCodecAMR模式控制UuIubIu下行AMR模式命令符合AMR模式的下行語音數(shù)據(jù)上行AMR模式命令符合AMR模式的上行語音數(shù)據(jù)第73頁/共111頁74切換類型不同基站NodeB間切換不同RNC間切換軟切換：

同基站不同扇區(qū)間切換

更軟切換：

異頻切換不同系統(tǒng)間切換

硬切換：WCDMA系統(tǒng)支持多種切換技術(shù)第74頁/共111頁75切換過程和效果當(dāng)鄰近小區(qū)的強(qiáng)度超過本小區(qū)信號強(qiáng)度一個(gè)給定的門限時(shí)，移動(dòng)臺執(zhí)行切換，－硬切換（FDMA、TDMA）CDMA系統(tǒng)小區(qū)的頻率一致，軟切換時(shí)，移動(dòng)臺同時(shí)與多個(gè)基站相連接軟切換是為了降低對其他小區(qū)的干擾，并通過宏分集來改善性能當(dāng)鄰近小區(qū)的信號強(qiáng)度超過一個(gè)門限，但仍然低于當(dāng)前小區(qū)基站的強(qiáng)度時(shí)，則進(jìn)入軟切換狀態(tài)在上行鏈路，二個(gè)或多個(gè)基站可以接收同樣的信號，在下行鏈路移動(dòng)臺可以相干地合并來自不同基站的信號，即宏分集由于新基站發(fā)射額外的信號給移動(dòng)臺，而由于RAKE的Finger數(shù)目有限，移動(dòng)臺不能合并所有的能量。在下行鏈路，軟切換增加了對系統(tǒng)的干擾軟切換的增益決定于宏分集增益和由于增加的干擾引起的性能損失第75頁/共111頁76軟切換上行軟切換在RNC中進(jìn)行多徑合并；上行更軟切換在NodeB中進(jìn)行多徑合并；下行的軟切換都在UE中合并移動(dòng)臺合并功率各自小區(qū)的接收能量第76頁/共111頁77軟切換/更軟切換改善話音質(zhì)量；控制手機(jī)干擾

降低掉話率；提高容量與覆蓋范圍ABCABCABCABCABCABC第77頁/共111頁78直接重試容量充裕小區(qū)容量非飽和小區(qū)減少呼損，合理分布用戶負(fù)載充分利用網(wǎng)絡(luò)資源充分滿足用戶動(dòng)態(tài)調(diào)整帶寬需求第78頁/共111頁79RNS遷移RNS遷移能夠：有效減少Iur接口的流量增強(qiáng)系統(tǒng)的適應(yīng)能力核心網(wǎng)核心網(wǎng)源RNS目標(biāo)RNS源RNS目標(biāo)RNSIuIuIurRNS無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)第79頁/共111頁80信道分配3G業(yè)務(wù)速率變化大，傳統(tǒng)信道分配方式利用率低3G采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用的信道分配方式分配的信道帶寬總與實(shí)際需求接近節(jié)約系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)容量系統(tǒng)容量傳統(tǒng)信道配置業(yè)務(wù)源速率動(dòng)態(tài)信道配置第80頁/共111頁81CDMA原理無線傳輸技術(shù)和CDMA原理

CDMA無線資源管理原理

不同體制的3G技術(shù)

3G無線接入網(wǎng)絡(luò)形態(tài)第81頁/共111頁82不同時(shí)期，不同需求第82頁/共111頁83不同需求，不同業(yè)務(wù)第83頁/共111頁84不同業(yè)務(wù)，不同技術(shù)AMPSTACSNMT其它GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第一代80年代模擬第二代90年代數(shù)字第三代IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驅(qū)動(dòng)需求驅(qū)動(dòng)模擬技術(shù)數(shù)字技術(shù)語音業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù)TD-SCDMA3G為用戶與運(yùn)營商提供了完整的綜合業(yè)務(wù)解決方案第84頁/共111頁853G體制

WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)：基于MAP和GPRS無線傳輸技術(shù)：WCDMA－FDD/TDD

TD-SCDMA核心網(wǎng)絡(luò)：基于MAP無線傳輸技術(shù)：TD-SCDMA

cdma2000核心網(wǎng)絡(luò)：基于ANSI41和MIP無線傳輸技術(shù)：cdma2000CDMA技術(shù)是3G的核心3G的核心-CDMA技術(shù)第85頁/共111頁86cdma2000技術(shù)體制-網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)第86頁/共111頁87IS-95的技術(shù)特點(diǎn)基站用215長度的短擾碼來區(qū)分，不同的基站用不同的相位；上行用非相干解調(diào)，采用Walsh調(diào)制（6-64符號變換），性能低于相干解調(diào)各個(gè)用戶用242長度的長擾碼區(qū)分，不同的用戶采用不同的擾碼下行快速功控比特在數(shù)據(jù)比特中打孔傳輸IS-95A支持語音業(yè)務(wù)，IS-95B開始支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用補(bǔ)充碼分信道，是多碼傳輸?shù)姆绞降?7頁/共111頁88cdma2000RTT技術(shù)特點(diǎn)第88頁/共111頁89cdma20001X技術(shù)特點(diǎn)IS-95A/B是cdma2000的子集碼片速率1.2288Mcps擴(kuò)頻調(diào)制：前向QPSK，反向HPSK反向?qū)ьl，相干解調(diào)快速前向和反向功率控制前向發(fā)射分集：OTD、STS信道編碼增加Turbo碼可變幀長，5ms,10ms,20ms,40ms,80ms支持F-QPCH，延長手機(jī)待機(jī)時(shí)間速率最大可達(dá)307.2kbps支持QoS協(xié)商支持多媒體業(yè)務(wù)支持8K/13KQCELP8kbpsEVRC信道容量是IS-95A/B的2倍

第89頁/共111頁90cdma20001X候選增強(qiáng)技術(shù)高通提出的HDR，支持最高速率為2.4Mbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)摩托羅拉和諾基亞公司聯(lián)合提出的1XTREME中國提出的LAS-CDMA目前3GPP2已經(jīng)完成基于HDR的1X-EV-DO版本，正在根據(jù)摩托羅拉、朗訊和LAS-CDMA的提案技術(shù)討論1X-EV-DV版本第90頁/共111頁91cdma20003X技術(shù)特點(diǎn)碼片速率3*1.2288Mcps，接入速率最大可達(dá)2Mbps第91頁/共111頁92cdma2000過渡1IS-95A/B載頻cdma20001X載頻cdma2000兼容IS-95A/B。增加SCH以支持分組業(yè)務(wù)?？梢酝ㄟ^增加cdma20001XBSC和cdma2000BTS的方式平滑過渡。即業(yè)務(wù)可以平滑升級，但設(shè)備需增加。1IS-95A/B載頻+2cdma20001X載頻第92頁/共111頁93TD－SCDMA發(fā)展歷程第93頁/共111頁94TD-SCDMA技術(shù)體制-網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)第94頁/共111頁95TD-SCDMA技術(shù)特點(diǎn)第95頁/共111頁96WCDMA發(fā)展歷程第96頁/共111頁97WCDMA技術(shù)體制-網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)第97頁/共111頁98WCDMA基本內(nèi)容調(diào)制方式：上行：BPSK；下行：QPSK語音編碼：AMR信道編碼：卷積碼和Turbo碼解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)發(fā)射分集方式：TSTD、STTD、FBTD功率控制：上下行閉環(huán)功率控制，外環(huán)功率控制基站同步方式：支持異步和同步的基站運(yùn)行信號帶寬：5MHz；碼片速率：3.84Mcps