WCDMA基本原理
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选择性合并
在N个分集支路中选择具有最大信噪比的支路作为输出
华为机密，未经许可不得扩散
33
WCDMA的发射分集
前向链路容量是当前CDMA蜂窝系统容量的瓶颈，WCDMA 标准在发射分集上的应用上进行了深入的研究，提出了新的 发射分集方案，提高前向链路容量；
开环发射分集
基于时空块编码的发射天线分集（STTD） SCH上的时间切换传输分集（TSTD）
20
CDMA的码生成技术
随机序列（贝努利序列）
0和1个数各一半
1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连 续三个为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
是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄 存器长度）
以采用双天线接收分集 克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的
阴影区引起），可以选择一个所发信号不在阴影区的基站－ 位置选择发射分集 发射分集技术还用来提高无线通信中单用户的峰值吞吐率
华为机密，未经许可不得扩散
31
分集技术
空间分集
空间发射分集 空间接收分集
极化分集：利用水平分量和垂直分量的不相关性 频率分集：宽带信号 时间分集：以超过信道相干时间的时间间隔重复发射
华为机密，未经许可不得扩散
16
CDMA系统基本框图
信源编码
信道编码
扩频
调制
无线信道
信源译码
信道译码
解扩
解调
华为机密，未经许可不得扩散
17
CDMA原理概述
无线传播环境 多址技术和双工技术
CDMA 原 理 和 Rake 接 收机
华为机密，未经许可不得扩散
18
几个为什么
1. 为什么CDMA系统更加抗干扰？ 2. 为什么CDMA系统更加保密？ 3. 为什么CDMA手机更加环保？
w1
CPICH1
Tx
Spread/scramble
DPCH
w2
CPICH2
Rx
w1
w2
Weight Generation
Tx Rx
Ant1 Ant2
Determine FBI message from Uplink DPCCH
华为机密，未经许可不得扩散
37
BER
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
答案要点：
1. CDMA解扩过程产生扩频增益 2. 空中传输信号能量低，不易被发现；扩频码的保密作用 3. 空中传输信号能量低，对其它系统的干扰比较小。
扩频与解扩（DS-CDMA）
符号
数据
1
-1
码片
扩频
扩频码
1
-1
扩频信号
1
=数据×码字
-1
解扩
扩频码
1
-1
数据
1
=wenku.baidu.com频信号×码字
-1
华为机密，未经许可不得扩散
25
扩频与解扩（DS-CDMA）
相关接收机的基本操作
期望的扩频信号 扩频码
解扩后的数据 积分后的数据
其他扩频信号
期望信号 其他用户信号
处理增益
全向小区
三扇区小区
华为机密，未经许可不得扩散
智能天线小区
42
智能天线的优点
智能天线可以对高速率用户进行波束跟踪，起到空间 隔离、消除干扰的作用；
大大增加系统容量； 增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接
收质量； 提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量； 减少发射功率，延长移动台电池寿命； 提高系统设计时的灵活性。
华为机密，未经许可不得扩散
35
SCH上的时间切换传输分集
Slot #0
Antenna 1
acp acsi,0
Slot #1
Slot #2
acp acsi,2
Antenna 2
acp acsi,1
Slot #14 acp acsi,14
华为机密，未经许可不得扩散
36
闭环发射分集
DPCCH DPDCH
从期望的信号中减去（信号的相干特性是已知的，干扰是 确定的） 多用户检测（MUD）称为联合检测和干扰对消，降低了 多址干扰，从而提高系统的容量 多用户检测可以有效缓解远近效应问题
华为机密，未经许可不得扩散
45
本章小结
问题：
1. 为什么CDMA系统更加抗干扰？ 2. 为什么CDMA系统更加保密？ 3. 为什么CDMA手机更加环保？
第四章 WCDMA FDD的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
Training.huawei.com
29
覆盖增强技术
分集技术
智能天线技术 多用户检测技术
华为机密，未经许可不得扩散
30
分集技术
是通过自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不相关） 多径信号来实现的
相对投资低廉 克服小尺度衰落（由移动台附近物体的复杂反射引起），可
无线传播环境
多址技术和双工技术 CDMA 原 理 和 Rake 接
收机
华为机密，未经许可不得扩散
5
发射信号
多径环境
接收信号 强度
华为机密，未经许可不得扩散
时间
6
衰落 发射数据
接收数据
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
华为机密，未经许可不得扩散
7
dB
接收功率(dBm) -20 -40 -60
闭环发射分集，FBI 域
华为机密，未经许可不得扩散
34
基于时空块编码的发射天线分集
b0 b1 b2 b3 Channel bits
b 0 b 1 b 2 b 3 Antenna 1 -b 2 b 3 b 0 -b 1 Antenna 2
STTD encoded channel bits for antenna 1 and antenna 2.
掌握CDMA技术相比其它多址技术 的优点；
了解WCDMA FDD模式的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
3
课程内容
第一章 CDMA原理概述
第二章 覆盖增强技术
第三章 无线资源管理概述
第四章 WCDMA FDD的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
Training.huawei.com
4
CDMA原理概述
华为机密，未经许可不得扩散
22
OVSF&Walsh
Cch,2,0 = (1,1) Cch,1,0 = (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)
12
CDMA原理概述
无线传播环境
多址技术和双工技术
CDMA 原 理 和 Rake 接 收机
华为机密，未经许可不得扩散
13
多址技术与双工技术
多址技术： 时分多址 频分多址 码分多址
双工技术： 时分双工 频分双工
华为机密，未经许可不得扩散
14
多址技术图示
传统多址技术 频率
幅度衰减较大的路径损耗 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分－大尺度
变化 衰减幅度较小的快变化成分－小尺度衰落
两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法
瑞利分布（非视距传播） 莱斯分布（视距传播）
华为机密，未经许可不得扩散
10
无线信道模型
当前径权重
发
射
当前径权重
信
号
华为机密，未经许可不得扩散
19
码字的自相关和互相关
不同用户采用不同的扩频码字x1(t)，x2(t)… 其自相关特性决定了多径干扰特性 其互相关特性决定了多址干扰特性
自相关函数 R(τ)=<x1(t)，x1(t+τ)>
互相关函数 V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>
华为机密，未经许可不得扩散
信号，RAKE接收机，认为：一个码片时间>信道的相 关时间
华为机密，未经许可不得扩散
32
分集接收合并技术
最大比合并
在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增 益系数，同相相加，在送入检测器进行监测
等增益合并
在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照相等的增 益系数，同相相加，在送入检测器进行监测
1 -1 1 -1 1 -1 8 -8
解扩后的其他信号
1
-1
8 积分后的其他信号
-8
华为机密，未经许可不得扩散
26
CDMA过程中的频谱变化
P(f)
扩频码
P(f)
f
窄带信号
f
宽带信号
P(f)
f
噪声
信号与噪声分离
P(f)
信号合并
噪声+宽带信号
P(f)
f
扩频码
f
CDMA宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落
WCDMA系统概述
前言
现在在移动通信领域最流行的一个词就是：3G！ 那么什么是3G？3G究竟能给我们带来什么样的精
彩生活？ 今天我们就一起来认识一下3G！
华为机密，未经许可不得扩散
2
课程目标
学习完本课程，您将能够：
了解移动通信系统的发展与演进
了解IMT-2000的一些基本知识；
衰落
快衰落 慢衰落
10 华为机密，未2经0许可不得扩散30
距离(m)
8
窄带系统 宽带系统
频率选择性衰落
强度
强度
大衰落
发射信号
频率
频率
接收到的衰落信号
强度
强度
发射信号
大衰落
频率
频率
接收到的衰落信号
华为机密，未经许可不得扩散
9
移动信道的多径特征
电磁传播－反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分：
华为机密，未经许可不得扩散
43
覆盖增强技术
分集技术 智能天线技术
多用户检测技术
华为机密，未经许可不得扩散
44
多用户检测技术
当前的CDMA接收机基于RAKE 原理，将其他用户的干扰 视为噪声
基于RAKE 的CDMA系统的容量受干扰的限制 最优接收机是联合检测所有的信号，并将其他用户的干扰
华为机密，未经许可不得扩散
27
Rake接收机
基带输 入信号
I
带 DLL 的 相关器
Q
相位 旋转
本地 扩频码
信道 估计
时间量（径位置） 延迟估计
延迟 均衡
∑I
I
第一径 第二径 第三径
∑Q
合并相加
华为机密，未经许可不得扩散
28
课程内容
第一章 CDMA原理概述
第二章 覆盖增强技术
第三章 无线资源管理概述
SF = 1
SF = 2
SF = 4
OVSF码的互相关为零，相互完全正交。Walsh与OVSF码一样
华为机密，未经许可不得扩散
23
扩频因子与业务速率
符号速率×扩频因子＝码片速率 如WCDMA，码片速率＝3.84MHz，扩频因子＝4，则符号速 率＝960Kbps； cdma2000-1x，码片速率＝1.2288MHz，扩频因子＝64，则 符号速率＝19.2Kbps；
其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为-1， 单值性
符合贝努利序列性华为质机密，未经许可不得扩散
21
Gold序列
Gold序列 由两个优选的m序列异或而成 自相关函数有多值，没有m序列好 比m序列多得多
由于Gold序列具有良好的自相关性质，用于码分多址中区分基站 和用户 良好的自相关性质决定了其分段序列之间互相关很小，可以 用于区分用户，进行多址
频率
FDMA
时间
频率
码分多址技术 （直接扩频方式）
码字
华为机密，未经许可不得扩散
TDMA
时间
时间 CDMA
15
码分多址（CDMA）
多用户共享同一频率，频谱利用率大大提高； CDMA系统是自干扰系统－系统内用户存在互相之
间的干扰； CDMA系统的用户容量是软容量，当用户数目增加
时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户 数目减少时，系统性能提高；
不同多径分集的接收效果
1径瑞利 2径瑞利 5径瑞利 无衰落
5
10
SNR（dB)
华为机密，未经许可不得扩散
15
38
覆盖增强技术
分集技术
智能天线技术
多用户检测技术
华为机密，未经许可不得扩散
39
智能天线研究
现有结果：(Arraycomm，京瓷)
针对DCS-1800和PHS的产品，提高覆盖范围230% 降低要求基站数目70%，平均降低成本40%
实现关键：
多波束形成技术 自适应干扰抑制技术 空时二维的RAKE接收技术 多通道的信道估计和均衡技术
华为机密，未经许可不得扩散
40
智能天线原理
降低来自其他方向的干扰，提高所需信号方向的接收灵敏度 扩大基站的覆盖范围，改善信号的传输质量
华为机密，未经许可不得扩散
41
智能天线的小区配置
信当道前模径拟权重
信当道前模径拟权重
信道模拟
信道模拟
华为机密，未经许可不得扩散
高斯噪声 接 收 信 号
11
典型无线移动信道的分类
静态信道（static） 户内信道 户外到户内人行道信道 车载信道 移动信道（moving） 生死信道（birth-death）
华为机密，未经许可不得扩散
符号速率＝（业务速率＋校验码）×信道编码×重复或打孔率 如WCDMA，业务速率＝384Kbps，信道编码＝1/3Turbo码， 符号速率＝960Kbps； cdma2000-1x，业务速率9.6Kbps，信道编码＝1/3卷积码， 符号速率＝19.2Kbps；
华为机密，未经许可不得扩散
24
在N个分集支路中选择具有最大信噪比的支路作为输出
华为机密，未经许可不得扩散
33
WCDMA的发射分集
前向链路容量是当前CDMA蜂窝系统容量的瓶颈，WCDMA 标准在发射分集上的应用上进行了深入的研究，提出了新的 发射分集方案，提高前向链路容量；
开环发射分集
基于时空块编码的发射天线分集（STTD） SCH上的时间切换传输分集（TSTD）
20
CDMA的码生成技术
随机序列（贝努利序列）
0和1个数各一半
1或者0连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为1/4，连 续三个为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
是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移位寄 存器长度）
以采用双天线接收分集 克服大尺度衰落（由于周围环境地段和地物的差别而导致的
阴影区引起），可以选择一个所发信号不在阴影区的基站－ 位置选择发射分集 发射分集技术还用来提高无线通信中单用户的峰值吞吐率
华为机密，未经许可不得扩散
31
分集技术
空间分集
空间发射分集 空间接收分集
极化分集：利用水平分量和垂直分量的不相关性 频率分集：宽带信号 时间分集：以超过信道相干时间的时间间隔重复发射
华为机密，未经许可不得扩散
16
CDMA系统基本框图
信源编码
信道编码
扩频
调制
无线信道
信源译码
信道译码
解扩
解调
华为机密，未经许可不得扩散
17
CDMA原理概述
无线传播环境 多址技术和双工技术
CDMA 原 理 和 Rake 接 收机
华为机密，未经许可不得扩散
18
几个为什么
1. 为什么CDMA系统更加抗干扰？ 2. 为什么CDMA系统更加保密？ 3. 为什么CDMA手机更加环保？
w1
CPICH1
Tx
Spread/scramble
DPCH
w2
CPICH2
Rx
w1
w2
Weight Generation
Tx Rx
Ant1 Ant2
Determine FBI message from Uplink DPCCH
华为机密，未经许可不得扩散
37
BER
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
答案要点：
1. CDMA解扩过程产生扩频增益 2. 空中传输信号能量低，不易被发现；扩频码的保密作用 3. 空中传输信号能量低，对其它系统的干扰比较小。
扩频与解扩（DS-CDMA）
符号
数据
1
-1
码片
扩频
扩频码
1
-1
扩频信号
1
=数据×码字
-1
解扩
扩频码
1
-1
数据
1
=wenku.baidu.com频信号×码字
-1
华为机密，未经许可不得扩散
25
扩频与解扩（DS-CDMA）
相关接收机的基本操作
期望的扩频信号 扩频码
解扩后的数据 积分后的数据
其他扩频信号
期望信号 其他用户信号
处理增益
全向小区
三扇区小区
华为机密，未经许可不得扩散
智能天线小区
42
智能天线的优点
智能天线可以对高速率用户进行波束跟踪，起到空间 隔离、消除干扰的作用；
大大增加系统容量； 增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接
收质量； 提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量； 减少发射功率，延长移动台电池寿命； 提高系统设计时的灵活性。
华为机密，未经许可不得扩散
35
SCH上的时间切换传输分集
Slot #0
Antenna 1
acp acsi,0
Slot #1
Slot #2
acp acsi,2
Antenna 2
acp acsi,1
Slot #14 acp acsi,14
华为机密，未经许可不得扩散
36
闭环发射分集
DPCCH DPDCH
从期望的信号中减去（信号的相干特性是已知的，干扰是 确定的） 多用户检测（MUD）称为联合检测和干扰对消，降低了 多址干扰，从而提高系统的容量 多用户检测可以有效缓解远近效应问题
华为机密，未经许可不得扩散
45
本章小结
问题：
1. 为什么CDMA系统更加抗干扰？ 2. 为什么CDMA系统更加保密？ 3. 为什么CDMA手机更加环保？
第四章 WCDMA FDD的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
Training.huawei.com
29
覆盖增强技术
分集技术
智能天线技术 多用户检测技术
华为机密，未经许可不得扩散
30
分集技术
是通过自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不相关） 多径信号来实现的
相对投资低廉 克服小尺度衰落（由移动台附近物体的复杂反射引起），可
无线传播环境
多址技术和双工技术 CDMA 原 理 和 Rake 接
收机
华为机密，未经许可不得扩散
5
发射信号
多径环境
接收信号 强度
华为机密，未经许可不得扩散
时间
6
衰落 发射数据
接收数据
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
华为机密，未经许可不得扩散
7
dB
接收功率(dBm) -20 -40 -60
闭环发射分集，FBI 域
华为机密，未经许可不得扩散
34
基于时空块编码的发射天线分集
b0 b1 b2 b3 Channel bits
b 0 b 1 b 2 b 3 Antenna 1 -b 2 b 3 b 0 -b 1 Antenna 2
STTD encoded channel bits for antenna 1 and antenna 2.
掌握CDMA技术相比其它多址技术 的优点；
了解WCDMA FDD模式的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
3
课程内容
第一章 CDMA原理概述
第二章 覆盖增强技术
第三章 无线资源管理概述
第四章 WCDMA FDD的技术特点
华为机密，未经许可不得扩散
Training.huawei.com
4
CDMA原理概述
华为机密，未经许可不得扩散
22
OVSF&Walsh
Cch,2,0 = (1,1) Cch,1,0 = (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)
12
CDMA原理概述
无线传播环境
多址技术和双工技术
CDMA 原 理 和 Rake 接 收机
华为机密，未经许可不得扩散
13
多址技术与双工技术
多址技术： 时分多址 频分多址 码分多址
双工技术： 时分双工 频分双工
华为机密，未经许可不得扩散
14
多址技术图示
传统多址技术 频率
幅度衰减较大的路径损耗 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分－大尺度
变化 衰减幅度较小的快变化成分－小尺度衰落
两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法
瑞利分布（非视距传播） 莱斯分布（视距传播）
华为机密，未经许可不得扩散
10
无线信道模型
当前径权重
发
射
当前径权重
信
号
华为机密，未经许可不得扩散
19
码字的自相关和互相关
不同用户采用不同的扩频码字x1(t)，x2(t)… 其自相关特性决定了多径干扰特性 其互相关特性决定了多址干扰特性
自相关函数 R(τ)=<x1(t)，x1(t+τ)>
互相关函数 V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>
华为机密，未经许可不得扩散
信号，RAKE接收机，认为：一个码片时间>信道的相 关时间
华为机密，未经许可不得扩散
32
分集接收合并技术
最大比合并
在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增 益系数，同相相加，在送入检测器进行监测
等增益合并
在接收端由N个分集支路，经过相位调整后，按照相等的增 益系数，同相相加，在送入检测器进行监测
1 -1 1 -1 1 -1 8 -8
解扩后的其他信号
1
-1
8 积分后的其他信号
-8
华为机密，未经许可不得扩散
26
CDMA过程中的频谱变化
P(f)
扩频码
P(f)
f
窄带信号
f
宽带信号
P(f)
f
噪声
信号与噪声分离
P(f)
信号合并
噪声+宽带信号
P(f)
f
扩频码
f
CDMA宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落
WCDMA系统概述
前言
现在在移动通信领域最流行的一个词就是：3G！ 那么什么是3G？3G究竟能给我们带来什么样的精
彩生活？ 今天我们就一起来认识一下3G！
华为机密，未经许可不得扩散
2
课程目标
学习完本课程，您将能够：
了解移动通信系统的发展与演进
了解IMT-2000的一些基本知识；
衰落
快衰落 慢衰落
10 华为机密，未2经0许可不得扩散30
距离(m)
8
窄带系统 宽带系统
频率选择性衰落
强度
强度
大衰落
发射信号
频率
频率
接收到的衰落信号
强度
强度
发射信号
大衰落
频率
频率
接收到的衰落信号
华为机密，未经许可不得扩散
9
移动信道的多径特征
电磁传播－反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分：
华为机密，未经许可不得扩散
43
覆盖增强技术
分集技术 智能天线技术
多用户检测技术
华为机密，未经许可不得扩散
44
多用户检测技术
当前的CDMA接收机基于RAKE 原理，将其他用户的干扰 视为噪声
基于RAKE 的CDMA系统的容量受干扰的限制 最优接收机是联合检测所有的信号，并将其他用户的干扰
华为机密，未经许可不得扩散
27
Rake接收机
基带输 入信号
I
带 DLL 的 相关器
Q
相位 旋转
本地 扩频码
信道 估计
时间量（径位置） 延迟估计
延迟 均衡
∑I
I
第一径 第二径 第三径
∑Q
合并相加
华为机密，未经许可不得扩散
28
课程内容
第一章 CDMA原理概述
第二章 覆盖增强技术
第三章 无线资源管理概述
SF = 1
SF = 2
SF = 4
OVSF码的互相关为零，相互完全正交。Walsh与OVSF码一样
华为机密，未经许可不得扩散
23
扩频因子与业务速率
符号速率×扩频因子＝码片速率 如WCDMA，码片速率＝3.84MHz，扩频因子＝4，则符号速 率＝960Kbps； cdma2000-1x，码片速率＝1.2288MHz，扩频因子＝64，则 符号速率＝19.2Kbps；
其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为-1， 单值性
符合贝努利序列性华为质机密，未经许可不得扩散
21
Gold序列
Gold序列 由两个优选的m序列异或而成 自相关函数有多值，没有m序列好 比m序列多得多
由于Gold序列具有良好的自相关性质，用于码分多址中区分基站 和用户 良好的自相关性质决定了其分段序列之间互相关很小，可以 用于区分用户，进行多址
频率
FDMA
时间
频率
码分多址技术 （直接扩频方式）
码字
华为机密，未经许可不得扩散
TDMA
时间
时间 CDMA
15
码分多址（CDMA）
多用户共享同一频率，频谱利用率大大提高； CDMA系统是自干扰系统－系统内用户存在互相之
间的干扰； CDMA系统的用户容量是软容量，当用户数目增加
时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户 数目减少时，系统性能提高；
不同多径分集的接收效果
1径瑞利 2径瑞利 5径瑞利 无衰落
5
10
SNR（dB)
华为机密，未经许可不得扩散
15
38
覆盖增强技术
分集技术
智能天线技术
多用户检测技术
华为机密，未经许可不得扩散
39
智能天线研究
现有结果：(Arraycomm，京瓷)
针对DCS-1800和PHS的产品，提高覆盖范围230% 降低要求基站数目70%，平均降低成本40%
实现关键：
多波束形成技术 自适应干扰抑制技术 空时二维的RAKE接收技术 多通道的信道估计和均衡技术
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智能天线原理
降低来自其他方向的干扰，提高所需信号方向的接收灵敏度 扩大基站的覆盖范围，改善信号的传输质量
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智能天线的小区配置
信当道前模径拟权重
信当道前模径拟权重
信道模拟
信道模拟
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高斯噪声 接 收 信 号
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典型无线移动信道的分类
静态信道（static） 户内信道 户外到户内人行道信道 车载信道 移动信道（moving） 生死信道（birth-death）
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符号速率＝（业务速率＋校验码）×信道编码×重复或打孔率 如WCDMA，业务速率＝384Kbps，信道编码＝1/3Turbo码， 符号速率＝960Kbps； cdma2000-1x，业务速率9.6Kbps，信道编码＝1/3卷积码， 符号速率＝19.2Kbps；
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