【正文】 的信息與業(yè)務(wù)的接入能力大大增強(qiáng)。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(guò)渡，不僅為設(shè)備制造商、運(yùn)營(yíng)商，同時(shí)也為使用這些網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容和應(yīng)用提供商創(chuàng)造了新的商機(jī) [1]。在標(biāo)準(zhǔn)化論壇中，WCDMA 技術(shù)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(dòng)通信伙伴計(jì)劃）中指定，3GPP 是由來(lái)自歐洲、日本、韓國(guó)、美國(guó)和中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化組織組成的一個(gè)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目。在 3GPP 中，WCDMA 被稱作 UTRA（Universal Terrestrial Radio Access,通用地面無(wú)線接入） FDD（Frequency Division Duplex,頻分雙工） ，WCDMA 這個(gè)名字涵蓋了 FDD 和 TDD 兩種工作模式 [2]。第三代移動(dòng)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(lái)提高下行鏈路容量以支持具有上、下行鏈路容量非對(duì)稱特性的業(yè)務(wù)。第二代的標(biāo)準(zhǔn)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(wù)種類和不同質(zhì)量要求的業(yè)務(wù)混合在一起，這就需要有先進(jìn)的無(wú)線資源管理算法來(lái)保障服務(wù)質(zhì)量和達(dá)到最大的系統(tǒng)吞吐量。還有，在新系統(tǒng)中對(duì)非實(shí)時(shí)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(shí)。分集對(duì)系統(tǒng)性能的提高具有極其重要的作用。尤其值得強(qiáng)調(diào)的是，多徑分集的增強(qiáng)會(huì)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(huì)帶來(lái)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(shù)。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(shí)，在 WCDMA 中，頻率見(jiàn)的切換很重要，這樣可以使每個(gè)基站的幾個(gè)再品得到最大化的使用。WCDMA 相比與 2G 技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)，使得它的研究與發(fā)展更是當(dāng)前中國(guó)移動(dòng)通信走入世界的最迫在眉睫的舉動(dòng) [3][4]。 論文的主要 任務(wù)①.熟悉利用 System View 軟件設(shè)計(jì)方法；②.掌握第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) WCDMA 系統(tǒng)的原理；③.對(duì)電路交換承載業(yè)務(wù) DTCH 上行鏈路編碼過(guò)程仿真；基帶頻分雙工寬帶 CDMA 上行鏈路仿真；導(dǎo)頻符號(hào)相干檢測(cè)過(guò)程的仿真；④.分析仿真結(jié)果。 整體方案設(shè)計(jì)具體過(guò)程如圖 11：了解所設(shè)計(jì)課題的基礎(chǔ)，理論知識(shí)設(shè)計(jì)仿真電路圖安裝 System View 系統(tǒng)仿真軟件，熟悉并且掌握應(yīng)用。在 System View 軟件中仿真設(shè)計(jì)所要求的任務(wù)。在仿真電路中，設(shè)置參數(shù)，調(diào)參數(shù)，輸出仿真結(jié)果波形圖，觀察結(jié)果。說(shuō)明設(shè)計(jì)的可行性。圖 11 整體方案過(guò)程圖本設(shè)計(jì)采用 3GPP：FDD 庫(kù)作為用于仿真第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的庫(kù)資源。FDD庫(kù)提供了方便、靈活和易于使用的 System View 圖標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)最新發(fā)布的頻分雙工3GPP 標(biāo)準(zhǔn)，可以很方便地對(duì) WCDMA 系統(tǒng)進(jìn)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(zhǎng)度 10ms信道化編碼 正交可變擴(kuò)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(zhǎng)擾碼（24 位 GOLD 碼）導(dǎo)頻結(jié)構(gòu) 下行鏈路：公用或?qū)Ｓ脤?dǎo)頻 上行鏈路：專用導(dǎo)頻調(diào)制 QPSK基帶濾波 平方根升余弦，滾降系數(shù) 前向糾錯(cuò)編碼 卷積碼，Turbo 編碼功率控制 快速閉環(huán)、開(kāi)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(shí)，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(dǎo)頻符號(hào)相干 RAKE 接收的方式，解決了 CDMA 上行鏈路信道容量受限的問(wèn)題。WCDMA 采用精確的功率控制方式，包括快速閉環(huán)、開(kāi)環(huán)和外環(huán)三種方式。功率控制速率為 1500 次/s，控制步長(zhǎng)可變，能有效滿足抗衰落的要求。WCDMA 還可采用一些先進(jìn)的技術(shù)（如自適應(yīng)天線、多用戶檢測(cè)、分集接收等）來(lái)提高整個(gè)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(gè)信道，分別為廣播信道（BCH） 、前向接入信道（FACH ） 、尋呼信道（PCH） 、隨機(jī)接入信道（RACH） 、公共分組業(yè)務(wù)信道（CPCH ） 、下行鏈路共享信道（ DSCH） 。物理信道通常由無(wú)線發(fā)送幀和時(shí)隙的分層結(jié)構(gòu)組成，但并不是所有物理信道都是如此。無(wú)線發(fā)送幀和時(shí)隙的結(jié)構(gòu)取決于該物理信道的符號(hào)速率?；镜奈锢碣Y源是通過(guò)碼分或頻分方式復(fù)用的。此外，在上行鏈路中，信息流可以通過(guò)同相和正交支路來(lái)傳輸；因此，一個(gè)物理信道與一個(gè)具體的載波速率、正交信道化編碼以及相對(duì)相位（上行鏈路中）是對(duì)應(yīng)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(jī)接入信道（PRACH） 、物理公用分組業(yè)務(wù)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(gè)，分別為公共導(dǎo)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(shí)信道（PICH） 。傳輸信道與物理信道是網(wǎng)絡(luò)中不同層次上的概念。根據(jù) 3GPP 的標(biāo)準(zhǔn)，將整個(gè)系統(tǒng)分為 3 層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)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(gè)傳輸信道都由一個(gè)物理信道來(lái)具體實(shí)現(xiàn)，它們二者之間存在著映射關(guān)系。 傳輸信道編碼和復(fù)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(fù)用單元的，其信息的處理過(guò)程如下：? 在每個(gè)傳輸塊中加上循環(huán)冗余碼校驗(yàn)位（循環(huán)冗余校驗(yàn) 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(wú)線幀映射；? 傳輸信道復(fù)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(fù)用步驟如圖 21 所示：21 傳輸信道編碼與復(fù)用過(guò)程循環(huán)冗余碼校驗(yàn)傳輸塊串聯(lián)編碼塊分割信道編碼無(wú)線幀補(bǔ)償1st 交織無(wú)線幀分割速率匹配傳輸信道復(fù)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(guò)程循環(huán)冗余碼校驗(yàn)傳輸塊串聯(lián)編碼塊分割信道編碼速率匹配1stDTX 指示信號(hào)插入1st 交織無(wú)線幀分割速率匹配傳輸信道復(fù)用2ndDTX 指示信號(hào)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(guò)程 擴(kuò)頻與調(diào)制① 上行鏈路擴(kuò)頻與調(diào)制擴(kuò)頻是在物理層中實(shí)現(xiàn)的，它由兩個(gè)步驟組成。首先是正交碼分信道的選擇，在該過(guò)程中，每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)都被轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢〝?shù)量的碼片，擴(kuò)展了信號(hào)的帶寬（每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的碼片數(shù)稱為擴(kuò)展因子） ，然后是加擾操作，即將特定的擾碼作用于擴(kuò)展后的信號(hào)。DPCCH 和 DPDCH 的擴(kuò)頻過(guò)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(kuò)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(duì)應(yīng)的增益因子，取值范圍與 βd 相同； Slong, n 和 Sshort, n 分別代表長(zhǎng)擾碼和短擾碼。上行鏈路最多可同時(shí)傳輸 6 個(gè) DPDCH 和 1 個(gè) 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(kuò)頻過(guò)程PRACH的擴(kuò)頻過(guò)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(kuò)頻過(guò)程PCPCH的擴(kuò)頻過(guò)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(kuò)頻過(guò)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(guò)程如圖25所示。 Cos（wt） Re S擴(kuò)頻調(diào)制后的復(fù)數(shù) S 碼片序列 Im S sin（wt）實(shí)部虛部分離脈沖成形脈沖成形圖 25 上行鏈路調(diào)制過(guò)程② 下行鏈路的擴(kuò)頻與調(diào)制過(guò)程在下行鏈路中，出了同步信道 SCH 之外，其他物理信道的擴(kuò)頻過(guò)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(kuò)頻過(guò)程略。輸入的符號(hào)經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換映射到 I、Q 支路，然后用相同的信道化編碼擴(kuò)頻，再用擾碼，對(duì)擴(kuò)展后的復(fù)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(kuò)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(guò)擴(kuò)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(guò)復(fù)雜的相加組合起來(lái)[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(guò)程如圖26所示。 圖 26 下行鏈路調(diào)制過(guò)程 Cos（wt） Re S擴(kuò)頻調(diào)制后的復(fù)數(shù) S