关键技术

图17 CQM复四相调制器
si (t )
低通
fI(t)
T 1 T 0

+ +
rI(t) r(t)
cos 0t
T 1 T 0

y(t)
sQ (t )
T 1 T 0

低通
fQ(t)
sin 0t
1 T 0

T
-
rQ(t)
+
sI (t )
图18 CQM复四相解调器原理图
3.5 功率控制技术
1) 为什么CDMA必须有功率控制
kt t ( k 1)T T 码元周期 k 第k个码元 x (t ) A cos[ 0t k (t )]
0 某频道的中心频率
d k (t ) k d , dt
k 1,
d 某一特定最小频偏小
瞬时频率
当 0 d
d 1 4 b ,
1 b 2 T
调制数码速率
称符合上述参数条件的FSK为MSK
b) 点
MSK的特
•在一个码元周期内的射频信号包含有1/4个载波周期 的整数倍 •在码元转换时，射频信号的相位是连续的，无突变。 •MSK信号的功率谱密度较集中。
归 0 一 化 -10 功 率 -20 谱 密-30 度 -40 -50
上一讲主要内容回顾
• 推动移动通信技术进步的主要矛盾
大容量 ←→ 频率资源有限 减小蜂窝尺寸 降低语音（图象）数据率 选择好的多址体制（GSM、CDMA、 LAS-CDMA) 高可靠←→信道传播环境恶劣 信道编码、交织, 其它众多技术措施
发 业务数据 交换网
接
收 收
射频
解调
解
解 交织
信道 解码
数
扩
– 上行：控制目标是达到在基站中各手机的信号与其它手机对其产 生的干扰比相等（调手机，称反向功控） – 下行：使各手机收到的基站送去的信号与其它基站的干扰信号比 相等（调基站前向功控）。
IS-95中实际使用的功率控制准则 – 功率平衡准则易实现，但性能不及SIR；
c)
– SIR 在上行链路中，可能导致系统不稳定，因此：实际系统中多 采用混合控制。
DQM——双四相调制
CQM——复四相调制 在BQM基础的改进
•DQM和CQM频谱利用效率比BQM高一倍，而SNR与Pe可保持与BQM一样。 •CQM性能最优，拟在IMT2000中采用。
2 s1 (t ) 2
+ cos 0t
m(t)
串 并 变 换
x(t)
/
2 sQ (t ) 2
+
sin 0t
+
2 s1 (t ) 2
据
信令
功 放
射频 调制
扩
频
交 织
信道 编码
业务数据
信令
基站
发射 信令 收
语音
语音
编码
信道
编码
交
织
扩 频
射频
调制
功 放
语音 语音 解码
信道 解码
解
交织
解 扩
射频
放
大
解调
手机
上一讲提纲
一、移动通信中的若干关键技术 3.1 语言编码与压缩 3.2 多址技术 3.3 信道编码与交织
3.2 射频调制 1) 作用: 将经交织处理后待传送的信息码加载到某一
2) 调制方式
指定频道的中心频率上。
a) 模拟信号调制：AM（调幅） FM（调频） b) 数字信号的基本调制方式： ASK （幅度键控） FSK （移频键控制） PSK （移相键控制）
用基本调制方式，可组合成复合调制和多进制调制。
3） GSM中的射频调制——MSK与 GMSK
a) MSK的数学表达式
a) 手机→基站（上行）
——CDMA走向实用化的关键
——由于所有用户同时,且在同一频率上工作。
距基站近→达到基站的功率强 距基站远→弱 在基站接收机中产生远近效应：近距离手机干扰基站对远距离 手机信号的接收。
距基站近→手机接收的信号强。 距基站远→弱，在手机中临近的基站将干扰手机对所处基站信 号的接收。
3） 功率控制方法
3） 功率控制方法
开环功控与闭环功控 ● 开环功控 仅根据接收的信号质量（无论手机或基站）而发出相应控 制指令。 无反馈。 问题：收、发频率相差45MHZ，对快衰落而言，收、发信 道是完全独立的，因此 开环功控对快衰落无作用,但对慢衰落（手机移动到汽车内 、房屋后面等） 作用良好。 适应：在CDMA/TDD结合的体制中，开环功控可达到高 精度。 b)
MSK QPSK
-60
0.5 图14 1.0 1.5 2.0 MSK与QPSK功率谱图
2.5 归一化频率
c） GMSK •GSM参数：频道间隔=200KHZ
•GMSK：将MSK信号，经一高斯滤波进一步压缩高 频分量后输出，MSK特性不变，性能约损失1db，功 率谱更集中。
d） GMSK的解调 ——由速率为
1 bT2
源自文库
的时钟采样判决。
4）CDMA中的调制器
CDMA的调制器包含二次调制：扩频调制和射频调制。 a) BQM（平衡四相调制） 在直扩（DS-SS）系统中应用。 ● BQM调制器
m(t)
基带信号
2 S1 (t ) 2
cos 0t
x(t)
至功放
2 SQ (t ) 2
sin 0t
图15 BQM调制器
– IS—95中的功控准则：改进型的SIR即：基于SIR算法，但控制的阈值 由误帧率（FER）决定。
a) 集中式功控与分布式功控 ● 集中式功率控制 在基站中进行。要求在每一时刻（时间间隔内）要计算出一 个归一化的链路增益矩阵。矩阵中的各元素，对应着在基站 服务区中各手机在那一时刻应有的功率增益。 问题：当小区用户多时，如何快速计算出链路的增益矩阵？ ● 分布式功率控制 在手机中进行：估计SIR并依此控制手机自身的发射功率。同 时，通知基站应送来的功率。 评价：在IS-95中实际应用，相当有效。 问题：当对SIR估计误差大时，系统性能会迅速下降。
b) 基站→手机(下行）
结论：如不对基站的发射功率与手机的发射功率实时控制，CDMA系统
将不能正常工作。
2)
功率控制准则
功率平衡准则 信号干扰比平衡准则 a) 功率平衡准则 – 上行（手机→基站）：指令各手机（无论远近），发射后到达基站的功 率相等（调手机称之为反向功率控制）。 – 下行（基站→手机）：使各手机（无论远近）接收到基站送去的信号功 率相等（调基站，称之为前向功率控制）。 b) 信号干扰比平衡准则（SIR） CDMA系统中，“噪声”主要来自手机之间与基站之间产生的干扰。依 据“信号干扰比SIR”进行控制。
SI(t)、SQ(t)——扩频码 W0——频道中心频率
•BQM解调器
低通
y(t)=x(t)+n(t)
接收放大输出
1 T 0

T
rI(t) r(t) 至
cos 0t
低通
si (t )
T 1 T 0

rQ(t)
解交织
sin 0t
sQ (t )
图16 BQM解调器
IS-95中采用BQM
b) DQM和CQM