《WCDMA内部培训资料》2-WCDMA无线原理-56

WR_BT01_C1_1WCDMA无线原理中兴通讯学院无线团队课程目标学完本课程，您将能够：掌握无线基础知识了解IMT-2000的频谱规划情况掌握扩频通信原理课程内容无线基础知识3G频谱规划扩频通信原理AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代90年代数字需求驱动数字技术语音业务第三代IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA移动通信的发展历程无线基础知识双工技术TDD方式－上下行频率相同可用于任何频段适合于上下行非对称及对称业务FDD方式－上下行频率配对需要成对频段适合于上下行对称业务；TDD(时分双工；如TD-SCDMA)DUDDDDDDFDD（频分双工；如WCDMA和CDMA2000）DDDDDDDU无线基础知识多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰.常用的方法基本上有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA多址技术无线基础知识各用户使用不同的频率时间频率FDMA频分多址FDMA频分多址技术业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS。无线基础知识时间频率TDMA各用户使用不同的时隙时分多址TDMA时分多址技术业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS。无线基础知识时间频率CDMA码各用户使用不同的正交化码序列码分多址CDMA码分多址技术所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道。无线基础知识Freq.1Freq.1BS1BS2CodeDCDMA码分多址应用用户通过编码来区分自干扰系统CDMA系统是一个受限于干扰的系统(GSM是一个受限于频率的系统)无线基础知识GSM900/1800:3G(WCDMA):频率复用无线基础知识无线传输技术－RTT需求Data：144kbps高速运动384kbps步行运动2Mbps室内运动Voice4.75Kb/s--12.2Kb/s根据带宽需求可变速率信息传递；满足不同业务的延时要求。无线基础知识3G业务无线基础知识课程内容无线基础知识3G频谱规划扩频通信原理IMT-2000的频谱分配18501900195020002050210021502200ITUEuropeUSAMSSPCSADBBCDCEFAFEMSSReserveBroadcastauxiliary2165MHz1990MHz18501900195020002050210021502200UMTSGSM1800DECTMSS1885MHz2025MHz2010MHzIMT2000MSSUMTSJapanMSSIMT2000MSSIMT2000PHSIMT20002110MHz2170MHzMSSMSSTDDWLL1980GSM1800CDMA196019201945China18651865187018851890191019301945196519701975FDDWLLCDMAFDDWLL3G频谱规划185019001950200020502100215022002250ITU1850190019502000205021002150220022501880MHz1980MHz1885MHz2025MHz2010MHzIMT20002170MHzIMT20002110MHz2170MHzMSSMSSChinaMSSMSSMSSFDDFDD1920MHzTDDTDD中国3G频谱分配（2002年11月）3G频谱规划中国的3G频率规划-招标后具体分配3G频谱规划运营商频段制式双工方式总频谱资源中国联通1940-1955MHz2130-2145MHzWCDMAFDD30MHz中国移动1880-1900MHz2010-2025MHzTD-SCDMATDD35MHz中国电信1920-1935MHz2110-2125MHzCDMA2000FDD30MHz小灵通1880-1920MHzPDCTDD频段日后将用于服务TD-SCDMA中国的3G频率规划主要工作频段：频分双工(FDD)方式：1920-1980MHz/2110-2170MHz时分双工(TDD)方式：1880-1920MHz、2010-2025MHz补充工作频段：频分双工(FDD)方式：1755-1785MHz/1850-1880MHz时分双工(TDD)方式：2300-2400MHz卫星移动通信系统工作频段：1980-2010MHz/2170-2200MHz目前已规划给公众移动通信系统的825-835MHz/870-880MHz、885-915MHz/930-960MHz和1710-1755MHz/1805-1850MHz频段同时规划为第三代公众移动通信系统FDD方式的扩展频段,上、下行频率使用方式不变。3G频谱规划IMT-2000CDMADSIMT-2000CDMAMCIMT-2000TDMASCIMT-2000TDMAFTIMT-2000CDMATDDWCDMACDMA2000UWC136DECTTD-SCDMA无线接口3G标准化历程3G频谱规划3G标准化历程3G标准WCDMA核心网络：基于MAPTD-SCDMA核心网络：基于MAPCDMA2000核心网络：基于ANSI-41CDMA技术是3G的主流技术3G频谱规划WCDMATD-SCDMACDMA2000信道带宽5MHz1.6MHzN*1.25MHzN=1,3,6,9,12码片速率3.84Mcps1.28McpsN*1.2288McpsN=1,3,6,9,12扩频方式DS-CDMADS-CDMA,SF=1,2,4,8,16DS-CDMA和MC-CDMA双工方式FDDTDDFDD调制方式QPSK/BPSKQPSK/8PSKQPSK/BPSK功率控制开环结合快速闭环（1.5KHz）开环结合快速闭环（200Hz）开环结合快速闭环（800Hz）基站同步同步/异步同步同步3G三种主要技术的比较3G频谱规划课程内容无线基础知识3G频谱规划扩频通信原理编码交织基带调制扩频加扰射频调制无线信道解码解交织基带解调解扩解扰射频解调收发信机数据处理过程手机数据手机数据扩频通信原理无纠错编码：BER10-1~10-2不能满足通信需要卷积编码：BER10-3满足语音通信需要Turbo码：BER10-6满足数据通信需要信道编码WCDMA采用高性能的信道编码，提高系统性能编解码极大地降低了工作点的信噪比，是无线传输中的常用手段Turbo码能够使传输信号的信噪比接近Shannon极限编码目的：在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。扩频通信原理信道编码的原理信道编码信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）使用编码增加了无效负荷和传输时间适合纠正非连续的少量错误床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床？前前明明月月光光春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国扩频通信原理x1x6x11x16x21x2x7…x22x3x8…x23x4x9…x24x5x10…x25输入数据A=(x1x2x3x4x5…x25)输出数据A’=(x1x6x11x16…x25)举例：交织技术交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。作用：减小信道快衰落带来的影响。缺点：带来了附加的额外延时在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。扩频通信原理床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床春白红床春白红前眠发豆前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床春白红？？？？？？？？前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床？？前明明月月光光春？？眠不不觉觉晓晓白？？发三三千千丈丈红？？豆生生南南国国编码交织去交织解码突发错误信道编码和交织技术的使用扩频通信原理交织技术交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。作用：减小信道快衰落带来的影响。优点交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。提高纠错编码的有效性。缺点：由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。扩频通信原理编码交织基带调制扩频加扰射频调制无线信道解码解交织基带解调解扩解扰射频解调收发信机数据处理过程手机数据手机数据扩频通信原理扩展频谱（SS:SpreadSpectrum)通信简称扩频通信。扩频通信技术:在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。直接序列扩展频谱DSSSCDMA采用的是直接序列扩频，即将需要传送的信号与速率远大于信息速率的伪随机序列编码（扩频码）直接混合，这样调制信号的频谱宽度远大于原来信息的频谱宽度。调频FH跳时TH扩频通信的定义扩频通信原理CDMA的几种形式直接扩频码分多址（DS-CDMA）多用户完全同一时间、同一地点占用同一频率资源；跳频码分多址（FH-CDMA）：单一用户单一时刻占用的频谱带宽较窄，占用频率随时间变化按照一定规律跳变，跳变规律由地址码决定。跳时码分多址（TH-CDMA）：单一用户不定时占用较宽的频谱，占用的时间按照一定规律变化，时间改变的规律由地址码决定。扩频通信原理扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。其理论基础为Shannon定理：C=B*log2(1+S/N)C：信道容量，单位b/sB：信号频带宽度，单位HzS：信号平均功率，单位WN：噪声平均功率，单位W结论：在信道容量C不变的情况下，信号频带宽度B与信噪比S/N完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量.扩频通信的理论基础扩频通信原理高速扩频序列低速信号TX解调信号RX高速扩频序列扩频信号扩频码速率：3.84Mc/s；扩频码：OVSF码。直接扩频通信扩频通信原理码序列的正交－累加为0表示正交码序列的正交性扩频通信原理Walsh函数是一种非正弦波的完备正交函数系统，可用哈达玛矩阵H通过递推关系构成。由于它仅有可能的取值是＋1和－1（或0和1），比较适合于用来表达和处理数字信号。Walsh函数具有理想的互相关特性。在Walsh函数中，两两之间的互相关函数为“0”，亦即它们之间是正交的。WCDMA系统扩频码（信道化码）WCDMA扩频码是由Walsh函数生成，叫做OVSF码（正交可变扩频因子码），OVSF码互相关为零，相互完全正交。扩频通信原理SF=1SF=2SF=4Cch,1,0=(1)Cch,2,0=(1,1)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)OVSF：OrthogonalvariablespreadingfactorOVSF-正交可变扩频因子扩频通信原理符号速率×扩频因子＝码片速率上行信道码的SF为：4~256下行信道码的SF为：4~512OVSF码扰码数据符号扩频后码片WCDMA系统的扩频扩频通信原理用户数据＝-1+1-1-1+1-1扩频码＝+1-1-1+1-1+1+1-1扩频信号＝用户数据×扩频码解扩数据＝用户数据×扩频码＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1解扩扩频WCDMA扩频示意扩频通信原理解扩的方法输入信号本地PN码在T=Ts时刻判决解扩输出积分0Ts(*)dtWCDMA的解扩扩频通信原理-11-11-1-1