移動通信原理及WCDMA技術(shù)特點(diǎn)(無線部分)

1、移動通信基礎(chǔ)知識及WCDMA技術(shù)特點(diǎn)1 1、移、移動動通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)的的發(fā)發(fā)展展2 2、無、無線線接入原理接入原理第一代模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)第一代模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)歷史回顧：1978年，美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室成功開發(fā)了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的可以隨時(shí)隨地通信的大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)。1987年，中國首個TACS制式模擬移動電話系統(tǒng)建成商用，之后AMPS也曾被引入中國。主要標(biāo)準(zhǔn)：美國的AMPS、歐洲的TACS、英國的ETACS、歐洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS主要特點(diǎn)： 用戶的接入方式采

2、用頻分多址（FDMA），當(dāng)一個呼叫建立后，該用戶在其呼叫結(jié)束以前一直占用一個頻段 調(diào)制方式：FM 業(yè)務(wù)的種類單一，主要是話音業(yè)務(wù) 系統(tǒng)的保密性較差 頻譜效率較低，有限頻譜資源和無限用戶 容量之間的矛盾十分突出歷史回顧歷史回顧：1992年，第一個數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)歐洲的GSM（Global System for Mobile Communication）網(wǎng)絡(luò)在歐洲開始鋪設(shè)，由于其優(yōu)越的性能，在全球范圍內(nèi)以驚人的速度得以擴(kuò)張，目前已是全球最大的蜂窩通信系統(tǒng)。1993年，中國的第一個全數(shù)字移動電話年，中國的第一個全數(shù)字移動電話GSM系統(tǒng)建成開通，系統(tǒng)建成開通，之后中國電信和中國聯(lián)通都采用了之后中國

3、電信和中國聯(lián)通都采用了GSM。主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)： 微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu) 數(shù)字化技術(shù)-語音信號數(shù)字化 新的調(diào)制方式-GMSK、QPSK等 FDMA/TDMA 頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大 便于實(shí)現(xiàn)通信安全保密 3G的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)：v 1 1、支持移動多媒體業(yè)務(wù)、支持移動多媒體業(yè)務(wù) 2 2、寬帶、寬帶CDMA技術(shù)技術(shù)v 3 3、 高頻譜效率高頻譜效率 4 4、 FDMA/TDMA/CDMAv 5 5、 從電路交換到分組交換從電路交換到分組交換 6 6、 從媒體從媒體(media) 到到 多媒體多媒體(Multi-media) 7、 高保密性高保密性v 8 8、全球范圍無縫漫游系統(tǒng)、全球范圍無縫漫游系統(tǒng)

4、 9 9、 微蜂窩結(jié)構(gòu)微蜂窩結(jié)構(gòu) 3G的主流技術(shù)的主流技術(shù)：v WCDMAv cdma2000v TD-SCDMA1、無線電波的基本傳播機(jī)制2、無線電波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)及存在問題3、無線電波傳輸存在問題的解決方法4、多址技術(shù)5、蜂窩移動通信的基本概念1.2.1 無線電波的基本傳撥機(jī)制無線電波的基本傳撥機(jī)制 1.2.2無線電波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)及存在問題無線電波傳輸無線電波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)及存在問題： 1、路徑損耗 2、陰影效應(yīng) 3、多徑衰落（瑞利衰落和時(shí)間色散） 4、時(shí)間色散v 移動通信環(huán)境下場強(qiáng)變化劇烈v 場強(qiáng)變化的平均值隨距離增加而衰減v 場強(qiáng)特性曲線的中值呈慢速變化（慢衰落）v 場強(qiáng)特性曲線的瞬時(shí)值呈快速變

5、化（快衰落） 接收信道統(tǒng)計(jì)分析曲線多徑傳播導(dǎo)致瑞利衰落和時(shí)間色散采用分集接收技術(shù)和跳頻克服衰落010101 010101時(shí)間色散1.2.3 無線電波傳輸存在問題的解決方法1、信道編碼2、交織3、天線分集（空間和極化分集）4、自適應(yīng)均衡5、跳頻 作用：克服無線信道中傳輸過程的誤碼?？梢约m正隨機(jī)性的差錯 由于在GSM系統(tǒng)中的無線信道為變參信道，傳輸時(shí)的誤碼較為嚴(yán)重，采用信道編碼能夠檢出和校正接收比特流中的差錯，克服無線信道的高誤碼缺點(diǎn)。信道編碼的糾錯和檢錯原理可以從下面簡單的例子看出：發(fā) 添加比特 接收比特0 000 0001或1110 糾一位錯1 111 0011或1100 檢兩位錯信道編碼信道

6、編碼假定要發(fā)送的信息是一個“0”或是一個“1”。為了提高保護(hù)能力，以這樣簡單的方式添加3個比特，對于每一個比特（0或1），只有一個有效的編碼組（0000或1111）。如果收到的不是0000或1111，就說明傳輸期間出現(xiàn)了差錯，差錯的情況有三種，錯一個比特、錯二個比特和錯三或四個比特。由圖例可見，錯一個比特可以校正；錯二個比特時(shí)不能夠校正，但能夠檢出；錯三或四個比特才發(fā)生誤碼。所以，這個簡單的編碼方式能夠校正一個差錯和檢出二個差錯。由此例可見信道編碼可以糾錯和檢錯。 在實(shí)際應(yīng)用中，比特差錯經(jīng)常成串發(fā)生。這是由于持續(xù)時(shí)間較長的衰落谷點(diǎn)會影響到幾個連續(xù)的比特。而信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長

7、的差錯串時(shí)才是最有效的。采用交織技術(shù)，即是將碼流以非連續(xù)的方式發(fā)送出去，使成串的比特差錯能夠被間隔開來，再由信道編碼進(jìn)行糾錯和檢錯。交織可以糾正突發(fā)性差錯12341 2 3 41122 3 411121324212334313334414344413 4消息分組交織后消息分組去交織消息分組交織交織空間分集主要改善慢衰落。 GSM中的實(shí)現(xiàn)分集的方法是使用兩個接收天線，它們受到的衰落影響是不相關(guān)的。它們兩者在某一時(shí)該經(jīng)受某很深衰落點(diǎn)影響的可能性很小。利用兩付接收天線來接收信號，它們獨(dú)立接收同一信號，并因此受到衰落包絡(luò)的不同影響，兩路信號進(jìn)入接收機(jī)中，接收機(jī)對它們進(jìn)行選擇性丟棄。在900MHz頻段，

8、天線間距5米6米，可得到6dB左右的增益。在1800MHz頻段，由于波長較短，所以天線間距可以縮短?？臻g分集可以減輕衰落現(xiàn)象。天線（空間）分集接收天線（空間）分集接收極化分極：*極化天線增益=空間分集增益（有極化損耗，在室內(nèi)和車內(nèi)差不多）*在干擾限制的環(huán)境下，雙極化分集比空間分集優(yōu)越（相關(guān)性?。?+/-45度的極化比垂直極化天線要有1.5dB的額外損耗*雙極化天線的隔離度為30dB雙極化天線：雙極化天線： 用于消除時(shí)間色散，當(dāng)出現(xiàn)反射信號時(shí)，移動臺收到的可能是直射信號和反射信號，按一比特1.1公里計(jì)算，兩種信號的路徑差距是1.1公里時(shí)，移動臺收到的可能是兩個比特，如0和1，這時(shí)移動臺無法取舍。

9、 假設(shè)基站的發(fā)信序列為A（t），無線信道的規(guī)律為G（t），移動臺的接收到的序列為B（t）。如果我們知道了無線信道的規(guī)律G（t），并且知道移動臺的接收序列B（t），那么可以計(jì)算出基站的發(fā)信序列A（t）。 基站的發(fā)信序列A經(jīng)無線信道的傳輸后到達(dá)移動臺，移動臺所接收的序列為B，B序列中的26個訓(xùn)練比特被提出來后經(jīng)相關(guān)器的計(jì)算形成信道模型的控制參數(shù)去控制信道模型，使道模型與實(shí)際的無線信道相似，然后碼發(fā)生器產(chǎn)生可能出現(xiàn)的基站發(fā)信序列經(jīng)信道模型后與接收到的實(shí)際接收序列相比較，經(jīng)比較后，差值最小的碼發(fā)生器所產(chǎn)生的序列作為接收到的數(shù)據(jù)輸出。均衡器均衡器無線信道A(t)G(t)B(t)傳播模型最小值原則接收碼輸

10、出接收碼輸出信道模型相關(guān)器3 57 1 26313？1 26？31比較57RBS基站發(fā)信序列 M移動臺接收序列 N移動臺碼發(fā)生器 瑞利衰落的衰落圖形是與頻率相關(guān)的，即衰落谷點(diǎn)將因頻率不同而發(fā)生在不同的地點(diǎn)。這樣如果在呼叫期間，讓載波頻率在幾個頻率點(diǎn)上變化，并假定只在一個頻率上有一衰落谷點(diǎn)，那么僅會損失呼叫的一小部分，而采用復(fù)雜的信號處理過程能重新恢復(fù)全部信息內(nèi)容。這種方法稱為跳頻。跳頻主要改善上下行快衰落。 在呼叫期間，載波頻率在幾個頻率上變化，以克服瑞利衰落。因瑞利衰落谷點(diǎn)只是對某一個頻點(diǎn)有效，對另一個頻點(diǎn)無效。結(jié)論 從用戶角度來看，跳頻改善了話音質(zhì)量，從運(yùn)營者角度看，跳頻提供以下好處： 1

11、、提供一個可靠的可預(yù)測的無線環(huán)境 2、向用戶提供更穩(wěn)定的話音質(zhì)量 3、減少小區(qū)范圍，采用更緊湊的頻率復(fù)用方案增加容量。跳頻的作用：跳頻的作用：1）克服衰落）克服衰落 2）干擾平均）干擾平均跳頻跳頻分類分類：頻分多址 (FDMA)-按頻道劃分用戶，頻帶獨(dú)享，時(shí)間共享時(shí)分多址 (TDMA)-按時(shí)隙劃分用戶，時(shí)隙獨(dú)享，頻率共享碼分多址 (CDMA)-按碼型劃分用戶，時(shí)隙/頻率共享空分多址 (SDMA)-按空間角度劃分用戶，頻率/時(shí)隙/碼型共享含義含義：每個用戶占用一個頻率 用戶識別用戶識別：頻道號特點(diǎn)特點(diǎn)：1、簡單，容易實(shí)現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字信號。2、以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，以頻帶劃分各種小區(qū)。3、需要嚴(yán)

12、格的頻率規(guī)劃，是頻率受限和干擾受限系統(tǒng)。4、以頻道區(qū)分用戶地址，一個頻道傳輸一路模擬/數(shù)字話路。5、對功控的要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置。6、基站由多部不同載波頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作。7、不適宜大容量系統(tǒng)使用應(yīng)用：應(yīng)用：模擬/數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。PowerFrequencyTimeFDMA含義含義：每個用戶占用一個時(shí)隙 用戶識別用戶識別：時(shí)隙特點(diǎn)特點(diǎn)：1、以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，小區(qū)內(nèi)以時(shí)隙區(qū)分用戶。2、每個時(shí)隙傳輸一路數(shù)字信號，軟件對時(shí)隙動態(tài)配置。3、系統(tǒng)要求嚴(yán)格的系統(tǒng)定時(shí)同步4、對功控的要求不嚴(yán)。5、是時(shí)隙受限和干擾受限系統(tǒng)。6、TDD模式下，上下型信道信息可以共享應(yīng)用：應(yīng)用：GS

13、M系統(tǒng)FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA含義含義：每個用戶使用一個碼型，頻率/時(shí)間共享用戶識別用戶識別：碼型特點(diǎn)特點(diǎn)：1、每個基站只需一個射頻系統(tǒng)。2、 每個碼傳輸一路數(shù)字信號。 3、每個用戶共享時(shí)間和頻率。4、是一個多址干擾受限系統(tǒng)。 5、需要嚴(yán)格的功率控制。6、需要定時(shí)同步。 7、軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大。8、抗衰落、抗多徑能力強(qiáng)。應(yīng)用：應(yīng)用：IS-95 CDMA系統(tǒng)、cdma2000系統(tǒng)、WCDMA系統(tǒng)FrequencyCDMAPowerTime依靠智能天線實(shí)現(xiàn)依靠智能天線實(shí)現(xiàn)v 蜂窩系統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)-“-“小區(qū)制小區(qū)制”系統(tǒng)系統(tǒng) - - 將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個小

14、區(qū)，每個小區(qū)的半徑可視用戶的分布密將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個小區(qū)，每個小區(qū)的半徑可視用戶的分布密 度在度在1-101-10kmkm左右左右, ,在每個小區(qū)設(shè)立一個基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務(wù)。在每個小區(qū)設(shè)立一個基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務(wù)。 - “ - “頻率復(fù)用頻率復(fù)用”的概念的概念 - - 特點(diǎn)：用戶容量大，服務(wù)性能較好，頻譜利用率較高，用戶終端小巧且電池使特點(diǎn)：用戶容量大，服務(wù)性能較好，頻譜利用率較高，用戶終端小巧且電池使用時(shí)間長，輻射小等用時(shí)間長，輻射小等 - - 問題：系統(tǒng)復(fù)雜，越區(qū)切換，漫游，位置登記；更新和管理以及系統(tǒng)鑒權(quán)等問題：系統(tǒng)復(fù)雜，越區(qū)切換，漫游，位置登記；更新和管理以

15、及系統(tǒng)鑒權(quán)等v 蜂窩分類蜂窩分類 - - 宏蜂窩宏蜂窩 ( (Macro-cell) 2-20kmMacro-cell) 2-20km - - 微蜂窩微蜂窩 ( (Micro-cell) 0.4Micro-cell) 0.42 km2 km - - 微微蜂窩微微蜂窩 ( (Pico-cell) 400mPico-cell) 400m - - 分層蜂窩分層蜂窩 ( (由多種蜂窩組成由多種蜂窩組成) )1、天線的概念2、振子3、帶寬4、極化5、隔離6、定向7、饋線1、把從導(dǎo)線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間、把從導(dǎo)線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間2、收集無線電波并產(chǎn)生電信號、收集無線

16、電波并產(chǎn)生電信號將傳輸線中的高頻電磁能將傳輸線中的高頻電磁能 轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波，轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線中的高頻或反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線中的高頻電磁能。電磁能。天線的概念：天線的概念： 導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān)力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān). .如果導(dǎo)線位置如由于兩導(dǎo)線的距離如果導(dǎo)線位置如由于兩導(dǎo)線的距離很近，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢幾乎可以抵消，因而輻射很很近，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線張開，這

17、時(shí)由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由微弱。如果將兩導(dǎo)線張開，這時(shí)由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長度遠(yuǎn)小于波長時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱長度遠(yuǎn)小于波長時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱. . 當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。射的直導(dǎo)線稱為振子。 無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率無論

18、是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的。通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最范圍內(nèi)工作的。通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。的頻率帶寬。 在移動通信系統(tǒng)中，指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻在移動通信系統(tǒng)中，指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比帶寬度。具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比1.51.5時(shí)，天線的時(shí)，天線的工作帶寬。工作帶寬。 當(dāng)天線的工作波長不是最佳時(shí)天線性能要下降，在天線當(dāng)天線的工作波長不是最佳時(shí)天

19、線性能要下降，在天線工作頻帶內(nèi)工作頻帶內(nèi),天線性能下降不多天線性能下降不多,仍然是可以接受的。仍然是可以接受的。無線電波在空間傳播時(shí)，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，無線電波在空間傳播時(shí)，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平極化波極化波。 如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉(zhuǎn)

20、的，就叫作橢圓極如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過程中，如果電場的幅度，即大小保持不變，我們就化波。旋轉(zhuǎn)過程中，如果電場的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波?；?，反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。 垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收；水平極化垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收；波要用具有水平極化特性的天線來接收； 右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收；

21、而左右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；即只能接收到來波的一半能量； 當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致

22、時(shí)，在接當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量； 當(dāng)接收天線的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來波當(dāng)接收天線的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線也就完全接收不到來波

23、的能量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔也就完全接收不到來波的能量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔離的。離的。形成定向輻射的原理：形成定向輻射的原理：反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線。反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線。 “全向陣全向陣” 例如在接收機(jī)中為例如在接收機(jī)中為4mW功率功率 (頂視)天線天線“扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線 ”將在接收機(jī)中有將在接收機(jī)中有8mW功率功率 連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線稱連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號能量。為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號能量。 因此它應(yīng)能將

24、天線接收的信號以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸因此它應(yīng)能將天線接收的信號以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號。這樣，就要求入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或平衡。傳輸線必須屏蔽或平衡。 2.2 智能天線原名自適應(yīng)天線陣列（Adaptive Antenna Array）最初應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、軍事方面，主要用來完成空間濾波和定位，相控陣?yán)走_(dá)就是一種較簡單的自適應(yīng)天線陣。移動通信研究者給應(yīng)用于移動通信的自適應(yīng)天線陣起了一個較吸

25、引人的名字：智能天線，英文名為smart antenna或intelligent antenna。智能天線的概念由多個天線單元組成，每一個天線后接一個加權(quán)器（即乘以某一個系數(shù)，這個系數(shù)通常是復(fù)數(shù)，既調(diào)節(jié)幅度又調(diào)節(jié)相位，），最后用相加器進(jìn)行合并。這種結(jié)構(gòu)的智能天線只能完成空域處理，同時(shí)具有空域、時(shí)域處理能力的智能天線在結(jié)構(gòu)上相對復(fù)雜些，每個天線后接的是一個延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)（結(jié)構(gòu)上與時(shí)域FIR均衡器相同）。自適應(yīng)或智能的主要含義是指這些加權(quán)系數(shù)可以恰當(dāng)改變、自適應(yīng)調(diào)整。智能天線的基本結(jié)構(gòu)智能天線智能天線。1）不僅能同時(shí)形成多個窄波束。2）每個波束可以自動跟蹤每個用戶。3）對于干擾信號天線自動形成零陷

26、點(diǎn)，使干擾信號、 不能被天線所接收。4）每個獨(dú)立波束相互不相干，彼此正交?？臻g譜就是指信號的空間來向角，智能天線具有空間譜管理功能。 空間譜管理的含義：對空間譜進(jìn)行濾波，對某些來向角的信空間譜管理的含義：對空間譜進(jìn)行濾波，對某些來向角的信號進(jìn)行加強(qiáng)，而對某些來向角的信號進(jìn)行抑制號進(jìn)行加強(qiáng)，而對某些來向角的信號進(jìn)行抑制1. SMART antenna能夠更有效地利用頻率資源。 移動通信目前急待解決的問題：移動通信目前急待解決的問題： 用戶數(shù)量的急增。業(yè)務(wù)內(nèi)容的擴(kuò)充， 解決此問題的辦法：解決此問題的辦法： 開發(fā)新的頻率資源 提高現(xiàn)用頻率的利用效率 蜂窩狀小區(qū)結(jié)構(gòu)解決空間頻率復(fù)用蜂窩狀小區(qū)結(jié)構(gòu)解決空

27、間頻率復(fù)用 TD、CD、FD也都是為解決提高頻率利用效率的措施， 現(xiàn)在再加上一個SD技術(shù)。. SD技術(shù)對FDMA系統(tǒng)就是為每個載頻提供一個波束；. SD技術(shù)對TDMA系統(tǒng)就是為每個時(shí)隙提供一個波束：. SD技術(shù)對CDMA系統(tǒng)就是為每個碼道提供一個波束。 據(jù)初步估計(jì)，據(jù)初步估計(jì)，SDSD技術(shù)可使網(wǎng)絡(luò)容量提高技術(shù)可使網(wǎng)絡(luò)容量提高4 46 6倍。倍。智能天線的特點(diǎn)智能天線的特點(diǎn)2. 改善通信信號質(zhì)量，降低整個移動通信系統(tǒng)的成本。 改善了信干比，改善了通信質(zhì)量。 降低了收、發(fā)功率。 減少了總臺服務(wù)當(dāng)中基站的數(shù)目。 基于上述因素，國際電聯(lián)確定SD技術(shù)為第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)中的可選技術(shù)。 1、 3G 概述

28、2、WCDMA無線部分的關(guān)鍵技術(shù) 3、 WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃3G 概述頻道的劃分 我國3G頻道的劃分： 主要工作頻段： FDD方式：19201980MHZ/21102170MHZ TDD方式：18801920MHZ/20102025MHZ 補(bǔ)充工作頻段： FDD方式：17551785MHZ/18501880MHZ TDD方式：23002400MHZ3G 的主流技術(shù) WCDMA CDMA2000 TD-SCDMAWCDMA的優(yōu)點(diǎn)WCDMA的優(yōu)點(diǎn)： 1、 規(guī)模效應(yīng)大，獲得3G牌照的大多數(shù)運(yùn)營商選擇了WCDMA。 2、WCDMA核心網(wǎng)部分已有R4軟交換的商用產(chǎn)品，向全I(xiàn)P網(wǎng) 絡(luò)演進(jìn)的路線明確。 3

29、、WCDMA可以采用異步或同步方式，風(fēng)險(xiǎn)小。1、多址技術(shù)2、調(diào)制、糾錯編碼技術(shù)3、功率控制技術(shù)4、軟切換技術(shù)5、RAKE接受機(jī)6、智能天線7、軟件無線電3G技術(shù)方案已基本統(tǒng)一到CDMA技術(shù)上。在CDMA系統(tǒng)中，移動臺和基站之間采用碼分多址方式進(jìn)行連接。完全區(qū)別于傳統(tǒng)的信號調(diào)制方式，信號可以在頻率、時(shí)間和空間上互相疊加。3G用碼字區(qū)分信道，碼字長度不同，信道提供的速率就不同，所需的功率也不同。WCDMA 碼分復(fù)用碼分復(fù)用11111111113626221457WCDMA 頻率復(fù)用頻率復(fù)用調(diào)制、糾錯編碼技術(shù)大容量和高質(zhì)量是無線通信的兩個主要目標(biāo)，選用的調(diào)制制度和信道編碼方法非常重要。WCDMA中采

30、用LGMSK調(diào)制技術(shù)。WCDMA中采用Turbo編碼進(jìn)行卷積。Turbo碼是一種比較新的信道編碼技術(shù)，這種編碼方式具有接近理論極限的優(yōu)越性能。Turbo編碼具有優(yōu)越的糾錯性能，對發(fā)射功率的要求不高，增加系統(tǒng)的容量?；镜母采w范圍隨著用戶的變化而變化。Mpole Path loss語音業(yè)務(wù)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)WCDMA支持從64Kb/s到384Kb/s不同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不同速率的連接需要消耗不同的大小的功率，這就導(dǎo)致了系統(tǒng)中不同速率業(yè)務(wù)的覆蓋范圍是不一樣的。一般來講，速率越大，其覆蓋范圍越小，速率越小，覆蓋范圍越大。低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)目的：為了克服WCDMA系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效應(yīng)，需要動態(tài)范圍很高dB的功率控制?；?/p>

31、本原則：在可接受的信號質(zhì)量下，功率控制到最小。上行鏈路功率控制方式分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。開環(huán)功率控制主要用于克服距離衰減。閉環(huán)功率控制主要用于克服多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的衰減，以保證基站接受到的移動臺信號具有相同的功率。下行鏈路主要采用插入功率子信道實(shí)現(xiàn)前向的閉環(huán)功控。開環(huán)功控：從信道中測量干擾條件并調(diào)整發(fā)射功率，以達(dá)到期望的誤幀率。當(dāng)手機(jī)首次接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要估計(jì)一個初始發(fā)射功率。通過比較受到的CPICH功率和從BCH信道解碼后得到的數(shù)值，手機(jī)就可以計(jì)算出路徑損耗，從而得到估計(jì)發(fā)射電平。CPICH：公共導(dǎo)頻信道。BCH：廣播信道。RACH/FACH：接入信道。閉環(huán)功控-內(nèi)環(huán)：目的是調(diào)整UE的發(fā)射功率，使

32、基站接受到的上行鏈路的SIR值保持在一個給定的目標(biāo)值SIR附近。內(nèi)環(huán)功率控制的具體過程是基站對上行鏈路進(jìn)行測量，得到信噪比估計(jì)值SIRest，然后根據(jù)以下規(guī)則產(chǎn)生TPC命令：如果SIRest 大于SIRtarget，則要求增加發(fā)射功率；反之，要求降低發(fā)射功率。閉環(huán)功控-外環(huán)： 由于實(shí)際的環(huán)境在不斷變化，能滿足鏈路質(zhì)量要求的最低SIR門限會在一定范圍內(nèi)不斷變化，因此需要加入外環(huán)功控來自適應(yīng)地調(diào)整SIR門限值。RNC外環(huán)功率控制IF quality target增加SIR目標(biāo)值快速功率控制IF SIR SIR目標(biāo)值發(fā)射“功率上升”命令切換硬切換：移動臺在不同頻率或不同系統(tǒng)間的切換。先斷后連。軟切換：移動臺在同一頻率不同基站間的切換。先連后斷。更軟切換：移動臺在同一基站不同小區(qū)間的切換。更軟切換軟切換在無線系統(tǒng)中，系統(tǒng)的性能和容量很大程度上取決所使用的接受機(jī)算法。RAKE接受機(jī)是CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分集相干擴(kuò)頻接受器?？蓪Χ鄠€攜帶相同信息且衰落特性相互獨(dú)立的單經(jīng)信號進(jìn)行相位校正并進(jìn)行最大比合并處理，從而達(dá)到克服多經(jīng)衰落，提高接受信號與干擾比的目的。實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中的信道估計(jì)是根據(jù)發(fā)射信號中攜帶的導(dǎo)頻符號完成的。通過接受帶有確知信息的導(dǎo)頻信號，可以對多經(jīng)信號的幅度和相位進(jìn)行估計(jì)，從而使多經(jīng)分析和相干接受成為可能。 智能天線配合功率控制技術(shù)，可大大提高網(wǎng)絡(luò)容量和減少系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效