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WCDMA基本原理(华为).pdf

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WCDMA基本原理 CDMA原理 IMT-2000介绍 WCDMA的FDD模式 目前3G的运营方向 2 多径环境 发射信号 接收信号 强度 时间 3 衰落 发射数据 接收数据 0 -5 -10 -15 dB-20 -25 -30 -35 -40 4 移动信道的多径特性 •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： –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） 5 移动信道的表征 •时延表征 –平均时延（均值） –时延拓展（标准差），信道相关带宽＝1/时延拓展 •频谱 –多普勒扩展，运动引起信道变化（快、慢衰落）， 信道相干时间＝1/多普勒频率 –多径特性（信道带宽），平坦衰落和频率选择性衰 落 –宽带码分多址是频率选择性慢衰落信道 •测试信道的方法 –衰落的概率分布 –电平通过率－衰落快慢，信道衰落的深度 –衰落持续时间（交织深度） 6 典型无线信道分类 •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） 7 无线通信中的几个基本概念和区别 •多址技术： –时分多址，频分多址和码分多址 •双工技术： –时分双工与频分双工 •窄带系统与宽带系统： –单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一 致 –一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带 宽 –宽带系统通常能够带来频率分集的优势 8 频分多址(FDMA) •FDMA信道每次只能传递一个电话如果一个FDMA信 道没有使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户 使用以增加共享容量 •在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续 不断地发射 •FDMA通常是窄带系统 •符号时间比平均时延扩展大很多，故平均时延扩展造 成的符号间干扰低，无需均衡 •FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销 小 •FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线） •非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的 非线性会产生交调频率（IM），产生额外的RF辐射 9 时分多址(TDMA) •多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙 •TDMA系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可 以关闭 •不连续发送，可以利用空闲时隙监听其他基站，实现 切换处理 •即使使用FDD也无需双工器 •需要自适应均衡；需要保护时隙 •分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同步 •按照不同的用户提供不同的带宽 •TDMA的效率是指发射的数据中信息所占的百分比 •功率控制频率为2Hz或更低 •质量控制通过频率规划来实现 10 扩频多址(SSMA) •跳频码分多址（FH－CDMA） –使用窄带FM或FSK，使用能量效率高的恒包络调制，用廉价 的接收机实现FHMA的非相干检测 –具有安全性；使用纠错编码和多径技术来防止碰撞的影响 •直接扩频码分多址（DS－CDMA） –多用户共享同一频率 –CDMA是软容量限制，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 –CDMA中信道数据速率小于信道的时延扩展，故可以使用 RAKE接收技术 –利用宏空间分集，多个基站同时监听，实现软切换，不切换 频率； –自干扰系统－多址干扰； –远近效应 •跳时码分多址（TH－CDMA） 11 多址技术图示 频率 传统多址技术频率 时间时间 FDMATDMA 频率 码分多址技术 时间 CDMA 码字 12 各种多址的不同接收方式 •频分多址，符号持续时间长，无符号间 干扰，直接判决 •时分多址，有符号间干扰，无法区分多 径，用滤波器进行符号间均衡 –自适应均衡器，系数可以调整 –每个时隙有导频用以训练系数 •直扩码分多址 –宽带系统，可以区分多径 –多径接收机（RAKE），多径分集 13 CDMA在无线信道中传输的优势 •采用RAKE接收机，有效利用了信道相干时间形成的时 间分集效应； •宽带传输系统，利用了信道的频率分集效果 •码字的多址传输，利用了多用户分集的效果 •信号在信道中传输功率低，降低了干扰，提高了保密 性 •扩频因子灵活变换，又助于多媒体等多速率并发业务 的传输 •频谱效率高，优于以往的AMPS和GSM，频率复用系 数WCDMA为1，GSM为1～18。 •支持软切换和更软切换 •支持新技术的应用，如多用户检测 •WCDMA有下行发射分集，而GSM没有 14 CDMA原理 IMT-2000介绍 WCDM