WCDMA原理与关键技术-ut

1LB10/10/03WCDMA原理与关键技术UT斯达康公司3G产品管理与市场部2WCDMA原理CDMA无线技术原理WCDMA功控与切换技术WCDMA空中接口技术UT斯达康系列基站3WCDMA无线技术原理码分多址技术调制与滤波技术RAKE接收技术信道编码与复用技术发射分集技术4多址技术比较频分多址FrequencyDivisionMultipleAccessUser1User2User3频率频率码分多址CodeDivisionMultipleAccess扩频多接入SpreadSpectrumMultipleAccessMultipleTransmittersandMultipleDataChannels时分多址TimeDivisionMultipleAccessUser1User2User3UserN时间每一个发射机的扰码互不相同每一个信道的正交码互不相同许多用户共享同一频率和时间IS-95,cdma2000,WCDMA每一个用户的时隙互不相同每一个数据信道在一个时隙内的位置互不相同几个用户可以共享同一频率IS-136,GSM,PDC每一个用户的频率互不相同(每一个用户一个语音信道)所有用户发射机可以同时工作AMPS,NMT,TACS5双工技术比较5MHz时间频率下行上行下行上行时间频率5MHz5MHz频分双工技术时分双工技术6WCDMA发射机数据0110101….CRC校验FEC编码QPSK调制OVSF码生成器检错纠错正交码射频输出脉冲成型交织编码复扩频(下行链路)HPSK扩频(上行链路)SSMA扩频,减小峰均比频谱限制射频调制基站扰码(下行链路)或手机扰码(上行链路)信道码扩频码(Gold码)“扰码”抗衰落串并变换脉冲成型VF8.6kb/secVF19.2kb/secVF3。84McpsF3。84Mcps7+1-1+1+1-1-1Bipolardatasequence0101BitBits/sChips/sChipCode(1-11-1)SignalChips/s直序列扩频技术－DS-CDMA8基站1基站2基站3用户1用户2如何区分基站、用户与信道?9输入数据+1-1+1+1-1+1归一化情况I:PN码自相关在相同时间偏移用相同码的发射和接收+1–1+1+1–1-1+1-1+1–1+1+1–1-1+1-1+1–1+1+1–1-1+1-1发射用PN码xxx+8-8+8积分结果积分积分积分+1–1+1+1–1-1+1-1-1+1-1-1+1+1-1+1+1–1+1+1–1-1+1-1发射序列===+1+1+1+1+1+1+1+1-1–1–1–1–1–1–1-1+1+1+1+1+1+1+1+1===+1–1+1+1–1-1+1-1+1–1+1+1–1-1+1-1+1–1+1+1–1-1+1-1接收用PN码xxx发射接收PN码相关特性10输入数据+1-1+1+1–1+1+1–1-1+1-1+1–1+1+1–1-1+1-1+1–1+1+1–1-1+1-1+1–1+1+1–1-1+1-1-1+1-1-1+1+1-1+1+1–1+1+1–1-1+1-1-1+1–1+1+1–1+1+1+1-1+1–1+1+1–1-1-1+1+1+1–1-1+1+1-1–1–1+1–1+1+1-1-1–1–1+1+1+1+1-1-1–1+1+1+1+1+1-1发射用PN码发射序列接收用PN码-102积分结果-0.12500.25归一化情况II:PN码互相关接收和发射用不同码xxx积分积分积分===xxx===发射机接收机PN码相关特性11+10-0.5归一化-1+1-1+1+1-1+1-1-1+1-1+1+1-1+1-1-1+1-1+1+1-1+1-1发射端正交码xxx-1+1-1+1+1-1+1-1-1+1-1+1-1-1+1-1-1+1-1+1+1-1+1-1发射序列===+1+1+1+1+1+1+1+1-1+1-1+1+1-1+1-1+1-1-1-1+1-1-1-180-4积分结果积分积分积分===-1+1-1+1+1-1+1-1+1+1+1+1+1+1+1+1-1-1+1-1+1+1-1+1接收端正交码xxx(a)同步的相同正交码;(b)同步的不同正交码;(c)具有非零时间偏移的相同正交码发射接收输入数据+1+1+1(a)(b)(c)正交码相关特性12码相关特性:•发射、接收在相同时间偏移用相同的码•PN码:100%相关•正交码:100%相关•发射、接收用不同的码具有相同的时间偏移•PN码:在任何时间偏移“低”(伪噪)相关，平均相关性与码长成反比•正交码:0%相关（不相关性）•发射、接收用相同的码，但时间偏移不同•PN码:对任何时间偏移大于一个码片具有低（伪噪）相关性•正交码:不确定PN码和正交码相关特性比较13正交扩频码•当用正交码发送数据时...用户1数据:101与Walsh码1010异或用户1Walsh码扩频数据:010110100101实际传送的是每一个数据比特一个正交码(e.g.,Walsh)!送“0”,发射指定Walsh码送“1”,发射指定Walsh码的反码发射码片“chips”数据正交码正交码多址技术14•正交码发射机数据信道1010数据信道2001与码1异或(1111)与码2异或(1100)异或输出(1111)(0000)(1111)输出混合发射数据:(-2-2+2-2)(-2+2+2+2)(000-4)数据信道3101与码3异或(1010)4码片正交码集1)11112)11003)10104)1001D/A映射后(----)(++++)(----)异或输出(1100)(1100)(0011)D/A映射后(--++)(--++)(++--)异或输出(0101)(1010)(0101)D/A映射后(+-+-)(-+-+)(+-+-)数据信道4000与码4异或(1001)异或输出(1001)(1001)(1001)D/A映射后(-++-)(-++-)(-++-)正交码多址技术15•正交码接收机积分&归一化积分&归一化积分&归一化积分&归一化结果:1-11结果:11-1结果:-11-1结果:111“相关”混合接收数据:(-2-2+2-2)(-2+2+2+2)(000-4)与码1异或(-1-1-1-1)与码2异或(-1-1+1+1)与码3异或(-1+1-1+1)与码4异或(-1+1+1-1)4-码片正交码集1)-1-1-1-12)-1-1+1+13)-1+1-1+14)-1+1+1-1MapAD010MapAD001MapAD101MapAD000正交码多址技术16OC4OC3OC2OC1RF调制RF解调OC3数据信道1数据信道2数据信道3数据信道4接收机本例中接收机采用正交码3与复合信号进行相关操作结果是可以完全无干扰地重建信道3的数据为了实现这个完全的正交性，各个正交码必须具有严格地时间同步线性相加发射机正交码多址技术17OC1,OC2OC3,OC4OC5,OC6,OC7OC1,OC2,OC3OC1,OC2OC1,OC2,OC3,OC4下行:正交码用于区分从单个基站来的多个数据信道上行:正交码用于区分从单个手机来的多个数据信道正交码多址技术18•Walsh正交码的产生11110111111001010100111111111111100001100110011000011101010101010010110011001100101101100110000110011Digital/AnalogMappinglogic0analog+1logic1analog-11100110011001100可变正交码产生技术19•OVSF码空间:8个用户;每个用户一个8-bit码字码片速率=3.840Mcps480kb/s480kb/s480kb/s480kb/s480kb/s480kb/s480kb/s480kb/s1111011111100101010011111111111110000110011001100001110101010101001011001100110010110可变正交码产生技术20•OVSF码空间:5个用户;其中一个用户具有4倍数据速率4倍数据速率的用户=不能使用的码空间480kb/s480kb/s480kb/s480kb/s1.92Mb/s1111011111100101010011111111111110000110011001100001110101010101001011001100110010110码片速率=3.840Mcps可变正交码产生技术21符号速率扩频因子码片速率15k2563.84M30k1283.84M60k643.84M120k323.84M240k163.84M480k83.84M960k43.84M1920k23.84M可变正交码产生技术22•CDMA允许多个数据流在同一个射频载波中发送–数据流间完全分隔–数据流间定时必须严格同步–最大数据信道数=正交码长度•码字越长,数据速率越低•码空间可以迅速重分配以适应用户数据速率要求•CDMA优势在实际应用中受限因素–多径、小的时间偏差、移动相关的效果使得可用码空间减小每个数据流拥有一个唯一的正交信道码各个用户共享一个频率和时间资源IS-95,cdma2000,WCDMAFrequencyCodeDivisionMultipleAccess数据1数据2数据3...正交码分多址技术总结23•PN码:特点–PN码可以由线性反馈移位寄存器产生–PN码以确定长度的0和1块进行周期性重复•1和0出现的次数基本相等•块内出现位置随机，所以称为伪噪声序列–具有良好的自相关和互相关特性•PN码的互相关性不依赖于码间的时间一致性例如一个32-bit(25)PN码:0110100011010100101001101010011PN码分多址技术24•PN码:用移位寄存器产生DD时钟DD123N•n是0或1由生成多项式决定•最大长度有（2N－1)bits重复周期•一个具有32,768bits的码可由一个15-bit“键”表示1010010010001110101...PN码分多址技术25PN码相关图2000-bitPN码序列的自相关-800-600-400-20002004006008001000-1000100200300400500600唯一中心相关峰为两个相同码在零时间偏移时相关的结果两个不同PN码的互相关-800-600-400-20002004006008001000-1000100200300400500600PN码分多址技术26PN1RF调制发射机1PN2RF调制发射机2PN3RF调制发射机3PN4RF调制发射机4RF解调PN3接收机在例中,接收机用PN码3与混合接收信号相关。结果是发射机3发射的信号加发射机1、2、4的干扰。PN码分多址技术27PN3PN4PN5PN6PN1PN1基站“1”采用PN码1发射PN2PN2基站“2”采用PN码2发射下行:PN码用于区分不同的基站上行:PN码用于区分不同的手机PN码分多址技术28PN码规划PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5PN1PN2PN3PN7PN6PN4PN5NSWEPN码分多址技术29•PN码的使用–在CDMA系统中用于区分发射源(基站或手机)•在同一个地理区域同频下，可用很好地区分多个发射机–对时间延时无要求–码规划代替了频率规划•频率重用率=1•PN码的局限性–非完全的信号区分–不适用于在同一个发射机中区分不同的数据流每个发射机拥有一个唯一的PN码几个发射机共享时间和频率FrequencySpreadSpectrumMultipleAccessTx1Tx2Tx3...PN码分多址技术总结30•CDMA系统(IS-95,cdma2000,WCDMA)–PN码•上行用于区分手机•下行用