G培训资料之WCDMA技术简介

)
x2(t) +
(t, ) 环路 滤波器
e(t) D ( ) n
c(t
ˆ
2
Tc
)
VCO
PN码发生器
PN序列时钟
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
Weigthing
S1(t) Si(t) Sn(t)
Transmitted signal
AMR
The AMR speech coder consists of the multi-rate speech coder, a source controlled rate scheme including a voice activity detector and a comfort noise generation system, and an error concealment mechansim to combat the effects of transmission errors and lost packets. The multi-rate speech coder is a single integrated speech codec with eight source rates from 4.75 kbit/s to 12.2 kbit/s, and a low rate background noise encoding mode. The speech coder is capable of switching its bit-rate every 20 ms speech frame upon command.
Functions
BSS side only
GSM 06.60.AMR
13-bit
uniform to
1
8bit / A-law
2
D/A
LPF
MS side only
GSM 03.50
RECEIVE SIDE
AMR
1)
8-bit A-law or -law PCM (ITU-T recommendation
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：
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。
FDMA、TDMA系统（全向小区）的容量公式：
N M M
K
2 3
C I
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。
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
扰码和信道化码 AMR(自适应多速率声码器) 干扰消除技术
Scrambling Codes----扰码
Truncated Gold codes
Each base station and terminal is assigned a unique scrambling code (within some area)
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。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：
–5) SIlence Descriptor (SID) frame.
The period is equal to one symbol period
Mutually orthogonal (when perfectly synchronized)
–theoretically possible to fully separate the logical channels at the receiver
FDMA: 7 TDMA: 16 CDMA: 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：
S C B log 2(1 )
N
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
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
TAF 11
GSM 06.81.AMR
GSM 06.61.AMR
Speech frame substitution
DTX Control
and Operation
GSM 06.60.AMR
4
Speech Decoder
Speech frame
GSM 06.62.AMR
5 SID frame
Comfort Noise RX
3G培训资料之三
WCDMA技术简介
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。
G.711), 8 000 samples/s
–2) 13-bit uniform PCM, 8 000 samples/s
–3) Voice Activity Detector (VAD) flag
–4) Encoded speech frame, 50 frames/s, number of bits/frame depending on the AMR codec mode
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
-g1
-g2
an+L-1
an+L-2
-gL-1
-gL
an+1
an
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。
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
AMR
BSS side only
8bit / A-law
1
to 13-bit
uniform
GSM 06.60.AMR
2
LPF
A/D
MS side only
GSM 03.50
TRANSMIT SIDE
GSM 06.82.AMR GSM 06.81.AMR
Voice
Activity
3
Detector
VAD
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
r(t) 相关器/
H1
检测器
H0
H1
码跟踪环路
校验
H0
时钟装置
搜索逻辑
接收机 DS 码产生器
到下一单元
同步技术---码字跟踪环路
Ac (t ) n(t)
c(t ˆ)
时延误差鉴相器
x1 (t )
c(t
ˆ
2
Tc
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)
same for all channels in one sector
Scrambling code
Data on channel i
3.84 Mcps
15 - 960 kbps
Modulation
3.84 Mcps
Channelization code
Repeated every symbol, unique for each channel
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)
SF = 1
SF = 2
SF = 4
Spreading in Downlink --EXAMPLE
Repeated every 10 ms,
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：
W
N
Rb Eb
F d
2G
/
Eb I0
I0
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。
–minimizes interference between MS:s and BTS:s
Channelization Codes--信道化码
Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF) codes
Used to separate different logical channels that are transmitted on the same scrambling code
SP
flag
GSM 06.60.AMR
6 Speech Encoder
4
6
DTX Control
and Operation
7
Speech frame
GSM 06.62.AMR
Info. bits
Comfort Noise TX
Functions
5 SID frame
Info. bits
8
BFI 9
SID 10
The period is much longer than the symbol period
Low out-of-phase auto-correlation peaks
–maximizes probability of correct synchronization
Low cross-correlation peaks
扰码----示例
17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
I Q
17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
信道化码----OVSF码
Cch,1,0 = (1)
Cch,2,0 = (1,1) Cch,2,1 = (1,-1)