【正文】 的信息與業(yè)務的接入能力大大增強。所有這一切，連同第二代系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)的平滑連續(xù)過渡，不僅為設備制造商、運營商，同時也為使用這些網(wǎng)絡的內(nèi)容和應用提供商創(chuàng)造了新的商機 [1]。在標準化論壇中，WCDMA 技術已經(jīng)成為了被廣泛采納的第三代空中接口，其規(guī)范已在 3GPP（the 3rd Generation Partnership Project,第三代移動通信伙伴計劃）中指定，3GPP 是由來自歐洲、日本、韓國、美國和中國的標準化組織組成的一個聯(lián)合標準化項目。在 3GPP 中，WCDMA 被稱作 UTRA（Universal Terrestrial Radio Access,通用地面無線接入） FDD（Frequency Division Duplex,頻分雙工） ，WCDMA 這個名字涵蓋了 FDD 和 TDD 兩種工作模式 [2]。第三代移動通信系統(tǒng)能夠提供更寬的空中接口，因此，空中接口的差異反映了第三代系統(tǒng)的新要求。例如，為支持更高的比特速率，需要 5MHz 這一更寬的帶寬。WCDMA 中采用發(fā)送分集來提高下行鏈路容量以支持具有上、下行鏈路容量非對稱特性的業(yè)務。第二代的標準并不支持發(fā)送分集。而在第三代系統(tǒng)中則要把不同比特速率、不同服務種類和不同質(zhì)量要求的業(yè)務混合在一起，這就需要有先進的無線資源管理算法來保障服務質(zhì)量和達到最大的系統(tǒng)吞吐量。還有，在新系統(tǒng)中對非實時的分組數(shù)據(jù)的有效支持也很重要。而 WCDMA 與 IS95 相比，WCDMA 系統(tǒng)中采用 片速率有助于支持更高的比特速率，能夠提供更多的多徑分集，尤其是在小的市內(nèi)小區(qū)時。分集對系統(tǒng)性能的提高具有極其重要的作用。尤其值得強調(diào)的是，多徑分集的增強會改善覆蓋。與窄帶的第二代系統(tǒng)相比，較高的碼片速率還會帶來較高的集群增益——尤其在高比特速率的情況下。WCDMA 上、下行鏈路中都采用快速閉環(huán)功率控制；而 IS95 只在上行鏈路中使用這一技術。在下行鏈路中使用快速功率控制能夠改善鏈路性能，并且增加下行鏈路的容量。同時，在 WCDMA 中，頻率見的切換很重要，這樣可以使每個基站的幾個再品得到最大化的使用。WCDMA 相比與 2G 技術的諸多優(yōu)勢，使得它的研究與發(fā)展更是當前中國移動通信走入世界的最迫在眉睫的舉動 [3][4]。 論文的主要 任務①.熟悉利用 System View 軟件設計方法；②.掌握第三代移動通信系統(tǒng) WCDMA 系統(tǒng)的原理；③.對電路交換承載業(yè)務 DTCH 上行鏈路編碼過程仿真；基帶頻分雙工寬帶 CDMA 上行鏈路仿真；導頻符號相干檢測過程的仿真；④.分析仿真結果。 整體方案設計具體過程如圖 11：了解所設計課題的基礎，理論知識設計仿真電路圖安裝 System View 系統(tǒng)仿真軟件，熟悉并且掌握應用。在 System View 軟件中仿真設計所要求的任務。在仿真電路中，設置參數(shù)，調(diào)參數(shù)，輸出仿真結果波形圖，觀察結果。說明設計的可行性。圖 11 整體方案過程圖本設計采用 3GPP：FDD 庫作為用于仿真第三代移動通信系統(tǒng)的庫資源。FDD庫提供了方便、靈活和易于使用的 System View 圖標來實現(xiàn)最新發(fā)布的頻分雙工3GPP 標準，可以很方便地對 WCDMA 系統(tǒng)進行各種信道或系統(tǒng)的仿真。第 2 章 WCDMA 的基本原理 WCDMA 主要系統(tǒng)參數(shù)WCDMA 主要系統(tǒng)參數(shù)如下：雙工方式 FDD多址方式 DSCDMA帶寬 5 MHz碼片速率 Mc/s幀長度 10ms信道化編碼 正交可變擴頻因子碼，上行鏈路 256～4，下行鏈路 512～4擾碼 下行鏈路：16 位 GOLD 碼 上行鏈路：短擾碼（取自 S(2)碼族） ，長擾碼（24 位 GOLD 碼）導頻結構 下行鏈路：公用或?qū)Ｓ脤ьl 上行鏈路：專用導頻調(diào)制 QPSK基帶濾波 平方根升余弦，滾降系數(shù) 前向糾錯編碼 卷積碼，Turbo 編碼功率控制 快速閉環(huán)、開環(huán)、外環(huán)WCDMA 采用 DSCDMA 多址方式，碼片速率為 ，載波帶寬為5MHz。系統(tǒng)不采用 GPS 精確定時，不同基站可選擇同步和不同步兩種方式。在上行鏈路中，采用導頻符號相干 RAKE 接收的方式，解決了 CDMA 上行鏈路信道容量受限的問題。WCDMA 采用精確的功率控制方式，包括快速閉環(huán)、開環(huán)和外環(huán)三種方式。功率控制速率為 1500 次/s，控制步長可變，能有效滿足抗衰落的要求。WCDMA 還可采用一些先進的技術（如自適應天線、多用戶檢測、分集接收等）來提高整個系統(tǒng)的性能 [5]。 傳輸信道和物理信道傳輸信道是由其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和傳輸方式?jīng)Q定的，一般分為專用傳輸信道（DCH）和公用傳輸信道兩類。其中公共傳輸信道包括 6 個信道，分別為廣播信道（BCH） 、前向接入信道（FACH ） 、尋呼信道（PCH） 、隨機接入信道（RACH） 、公共分組業(yè)務信道（CPCH ） 、下行鏈路共享信道（ DSCH） 。物理信道通常由無線發(fā)送幀和時隙的分層結構組成，但并不是所有物理信道都是如此。無線發(fā)送幀和時隙的結構取決于該物理信道的符號速率。基本的物理資源是通過碼分或頻分方式復用的。此外，在上行鏈路中，信息流可以通過同相和正交支路來傳輸；因此，一個物理信道與一個具體的載波速率、正交信道化編碼以及相對相位（上行鏈路中）是對應的。上行鏈路的專用物理信道包括專用物理數(shù)據(jù)信道（DPDCH）和專用物理控制信道（DPCCH） 。公用信道則有物理隨機接入信道（PRACH） 、物理公用分組業(yè)務信道（PCPCH ） 。下行鏈路的專用物理信道只有專用物理信道（DPCH） 。公共物理信道有 6 個，分別為公共導頻信道（CPICH） 、主公共控制物理信道（PCCPCH） 、次公共控制物理信道（SCCPCH ） 、同步信道（SCH ） 、物理下行鏈路共享信道（PDSCH ） 、捕獲指示信道（AICH）和尋呼知識信道（PICH） 。傳輸信道與物理信道是網(wǎng)絡中不同層次上的概念。根據(jù) 3GPP 的標準，將整個系統(tǒng)分為 3 層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層[6]。其中物理信道屬于物理層的概念，而傳輸信道則屬于數(shù)據(jù)鏈路層的概念。每個傳輸信道都由一個物理信道來具體實現(xiàn)，它們二者之間存在著映射關系。 傳輸信道編碼和復用在傳輸信道中，數(shù)據(jù)是以傳輸塊的形式傳輸?shù)骄幋a/復用單元的，其信息的處理過程如下：? 在每個傳輸塊中加上循環(huán)冗余碼校驗位（循環(huán)冗余校驗 CRC 編碼） ；? 傳輸塊串聯(lián)和編碼塊分割；? 信道編碼（包括卷積碼和 Turbo 碼，不同的傳輸信道可能有所不同） ；? 速率匹配；? 插入不連續(xù)傳輸（DTX）指示位；? 交織；? 無線幀映射；? 傳輸信道復用；? 物理信道分割；? 映射至物理信道。上行鏈路和下行鏈路的編碼/復用步驟如圖 21 所示：21 傳輸信道編碼與復用過程循環(huán)冗余碼校驗傳輸塊串聯(lián)編碼塊分割信道編碼無線幀補償1st 交織無線幀分割速率匹配傳輸信道復用速率匹配物理信道分割2nd 交織物理信道映射PhCH2PhCH1(a)上行鏈路處理過程循環(huán)冗余碼校驗傳輸塊串聯(lián)編碼塊分割信道編碼速率匹配1stDTX 指示信號插入1st 交織無線幀分割速率匹配傳輸信道復用2ndDTX 指示信號插入物理信道分割2nd 交織 物理信道映射PhCH1PhCH2（b）下行鏈路處理過程 擴頻與調(diào)制① 上行鏈路擴頻與調(diào)制擴頻是在物理層中實現(xiàn)的，它由兩個步驟組成。首先是正交碼分信道的選擇，在該過程中，每個數(shù)據(jù)符號都被轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢〝?shù)量的碼片，擴展了信號的帶寬（每個數(shù)據(jù)符號的碼片數(shù)稱為擴展因子） ，然后是加擾操作，即將特定的擾碼作用于擴展后的信號。DPCCH 和 DPDCH 的擴頻過程如圖 22 所示。圖中 cd,n 代表不同專用物理數(shù)據(jù)信道的信道化編碼（即正交可變擴頻因子碼） ，βd 代表增益因子，取值為N/15(0=N=15)；C c 代表專用物理控制信道的信道化編碼； βc 是 cc 對應的增益因子，取值范圍與 βd 相同； Slong, n 和 Sshort, n 分別代表長擾碼和短擾碼。上行鏈路最多可同時傳輸 6 個 DPDCH 和 1 個 DPCCH。 βdSlong, n 或 Sshort, nΣ ΣDPDCH1DPDCH3DPDCH6DPDCH4DPDCH2DPDCH5DPCCHcd,3cd,6cd,4cd,2cd,5CcβdβdΒcβdβdβdIQjI+jQcd,1圖 22 上行鏈路 DPDCH 和 DPCCH 的擴頻過程PRACH的擴頻過程如圖23所示。其中Srmsg, n表示PRACH 的擾碼。cd βdCc Βc jIQI+jQ Srmsg, nPRACH 信息數(shù)據(jù)部分PRACH 信息控制部分圖 23 上行鏈路 PRACH 的擴頻過程PCPCH的擴頻過程如圖 24所示。其中Scmsg, n為PCPCH的擾碼。cd βdCc Βc jIQI+jQ Scmsg, nPCPCH 信息數(shù)據(jù)部分PCPCH 信息控制部分圖 24 上行鏈路 PCPCH 的擴頻過程在上行鏈路中，脈沖成形濾波器為根升余弦濾波器， ，載波調(diào)制的方式為 QPSK，調(diào)制過程如圖25所示。 Cos（wt） Re S擴頻調(diào)制后的復數(shù) S 碼片序列 Im S sin（wt）實部虛部分離脈沖成形脈沖成形圖 25 上行鏈路調(diào)制過程② 下行鏈路的擴頻與調(diào)制過程在下行鏈路中，出了同步信道 SCH 之外，其他物理信道的擴頻過程是一樣的，只是正交信道編碼和擾碼上有所區(qū)別。同步信道以外物理信道的擴頻過程略。輸入的符號經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換映射到 I、Q 支路，然后用相同的信道化編碼擴頻，再用擾碼，對擴展后的復數(shù)序列加擾。同步信道包括主同步信道（PSCH）和次同步信道（SSCH） ，不需要用信道化編碼擴展，分別乘上各自的增益因子 和 。除 SCH 以外的物理信道經(jīng)過擴展和加擾后，也分別乘上各自的增益因子 。然后所有下行鏈路的物理信道經(jīng)過復雜的相加組合起來[9 ][10]。，脈沖成形濾波器為根升余弦濾波器，滾降因子，載波調(diào)制采用 QPSK調(diào)制。調(diào)制過程如圖26所示。 圖 26 下行鏈路調(diào)制過程 Cos（wt） Re S擴頻調(diào)制后的復數(shù) S