【正文】 WCDMA網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí) 京信通信系統(tǒng)（廣州）有限公司北京分公司 2022年 8月 WCDMA原理及關(guān)鍵技術(shù) ?WCDMA無(wú)線(xiàn)技術(shù)原理 ?WCDMA空中接口技術(shù) ?WCDMA功控與切換技術(shù) ?碼分多址技術(shù) ?調(diào)制和解調(diào) ?RAKE接收技術(shù) ?信道編碼與復(fù)用技術(shù) WCDMA無(wú)線(xiàn)技術(shù)原理 頻分多址Frequency Division Multiple Access User 1 User 2 User 3 頻率 頻率 碼分多址Code Division Multiple Access 擴(kuò)頻多接入Spread Spectrum Multiple Access Multiple Transmitters and Multiple Data Channels 時(shí)分多址Time Division Multiple Access User 1 User 2 User 3 User N 時(shí)間 每一個(gè)發(fā)射機(jī)的擾碼互不相同 每一個(gè)信道的正交碼互不相同 許多用戶(hù)共享同一頻率和時(shí)間 IS95, cdma2022, WCDMA 每一個(gè)用戶(hù)的時(shí)隙互不相同 每一個(gè)數(shù)據(jù)信道在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的位置互不相同 幾個(gè)用戶(hù)可以共享同一頻率 IS136, GSM, PDC 每一個(gè)用戶(hù)的頻率互不相同 (每一個(gè)用戶(hù)一個(gè)語(yǔ)音信道 ) 所有用戶(hù)發(fā)射機(jī)可以同時(shí)工作 AMPS, NMT, TACS 多址技術(shù) F1 F2 Fn F（ Hz） T（ ms） ?? 每一個(gè)頻率就是一個(gè)信道，每個(gè)用戶(hù)可以單獨(dú)享用該頻率資源。 小區(qū)的容量＝頻率數(shù)。 通過(guò)增加頻率，可以增加小區(qū)的容量。 用戶(hù)間通過(guò)不同的頻率進(jìn)行區(qū)分，相互干擾取決于載頻間隔。 第一代移動(dòng)通信 FDMA 多址技術(shù) 時(shí)隙 0 時(shí)隙 1 時(shí)隙 2 時(shí)隙 3 時(shí)隙 4 時(shí)隙 5 時(shí)隙 6 時(shí)隙 7 F1 F2 Fn F（ Hz） T（ ms） ?? 每一個(gè)由時(shí)間和頻率構(gòu)成的二維點(diǎn)代表一個(gè)信道，可以分配給一個(gè)用戶(hù)。 小區(qū)的容量＝頻率 時(shí)隙。 通過(guò)增加頻率，可以增加小區(qū)的容量。 用戶(hù)間通過(guò)不同的頻率和時(shí)間進(jìn)行區(qū)分，相互干擾取決于載頻間隔和時(shí)隙保護(hù)。 第二代移動(dòng)通信 TDMA 多址技術(shù) F1 F2 Fn F（ Hz） T（ ms） ?? 用戶(hù) 1 用戶(hù) 2 用戶(hù) 3 用戶(hù) 4 用戶(hù) 5 用戶(hù) 6 用戶(hù) 7 …… …… …… 用戶(hù) n 用戶(hù) 1 用戶(hù) 2 用戶(hù) 3 用戶(hù) 4 用戶(hù) 5 用戶(hù) 6 用戶(hù) 7 …… …… …… 用戶(hù) n 用戶(hù) 1 用戶(hù) 2 用戶(hù) 3 用戶(hù) 4 用戶(hù) 5 用戶(hù) 6 用戶(hù) 7 …… …… …… 用戶(hù) n 每一個(gè)由碼和頻率構(gòu)成的點(diǎn)表示一個(gè)信道，可以分配給一個(gè)用戶(hù)。 小區(qū) 理論 容量＝頻率 可分配的碼。 增加頻率，可以增加容量，不同頻率理解為不同網(wǎng)絡(luò)。 用戶(hù)間通過(guò)不同的擴(kuò)頻碼和擾碼進(jìn)行區(qū)分，相互干擾取決于不同碼的相關(guān)性。 第三代移動(dòng)通信 CDMA 多址技術(shù) 碼分多址技術(shù) 多址技術(shù) 碼分多址 是各發(fā)送端用各不相同的、相互（準(zhǔn)）正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號(hào)。在接收端利用碼型的（準(zhǔn)）正交性，通過(guò)地址識(shí)別（相關(guān)檢測(cè)）從混合信號(hào)中選出相應(yīng)的信號(hào)。 碼分多址特點(diǎn)： 網(wǎng)內(nèi)所有用戶(hù)使用同一載波，占用相同的帶寬 各個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)發(fā)送或接收信號(hào) 雙工技術(shù)比較 5MHz 時(shí)間 頻率 下 行 上 行 下 行 上 行 時(shí)間 頻率 5MHz 5MHz 頻分雙工技術(shù) 時(shí)分雙工技術(shù) 碼分多址技術(shù) 擴(kuò)頻技術(shù) 碼分多址技術(shù) 擴(kuò)展頻譜通信概念： 簡(jiǎn)稱(chēng)擴(kuò)譜或擴(kuò)頻，是指需要傳輸信號(hào)的頻譜用某個(gè)特定的擴(kuò)頻函數(shù)后成為寬帶信號(hào)，送入信道中傳輸；接收時(shí)，再利用一定技術(shù)將其還原。從而獲取高質(zhì)量傳輸信號(hào)的通信系統(tǒng)。 擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)必須滿(mǎn)足以下兩條準(zhǔn)則： ?傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被傳送的原始信息的帶寬 ?傳輸帶寬主要由擴(kuò)頻函數(shù)決定，擴(kuò)頻函數(shù)常用偽隨機(jī)編碼信號(hào) 擴(kuò)頻碼 擴(kuò)頻碼 積分合并 窄帶信號(hào) f P(f) 寬帶信號(hào) P(f) f 噪聲 P(f) f 噪聲 +寬帶信號(hào) P(f) f 低通濾波分離信號(hào)與噪聲 P(f) f CDMA寬帶擴(kuò)頻技術(shù) 擴(kuò)頻技術(shù) 碼分多址技術(shù) CDMA的幾種不同形式 ? 直接擴(kuò)頻碼分多址（ DS－ CDMA） – 多用戶(hù)完全同一時(shí)間、同一地點(diǎn)占用同一頻率資源 – 可以使用 RAKE接收技術(shù)； – 利用宏空間分集，多個(gè)基站同時(shí)監(jiān)聽(tīng)； – 實(shí)現(xiàn)軟切換，大大降低切換掉話(huà)率，提升服務(wù)質(zhì)量。 ? 跳頻碼分多址（ FH－ CDMA） – 單一用戶(hù)單一時(shí)刻占用的頻譜帶寬較窄，占用頻率隨時(shí)間變化按一定規(guī)律跳變，跳變規(guī)律由地址碼確定。 ? 跳時(shí)碼分多址（ TH－ CDMA） – 單一用戶(hù)不定時(shí)占用較寬的頻譜，占用的時(shí)間按一定規(guī)律改變，時(shí)間改變的規(guī)律由地址碼確定。 擴(kuò)頻技術(shù) 碼分多址技術(shù) CDMA示意圖 f r equ en cyt i m eDSFHTH擴(kuò)頻技術(shù) 碼分多址技術(shù) CDMA系統(tǒng)基本框圖 信源編碼 信道編碼 擴(kuò)頻 調(diào)制 信源譯碼 信道譯碼 解擴(kuò) 解調(diào) 無(wú)線(xiàn)信道 擴(kuò)頻技術(shù) 碼分多址技術(shù) +1 1 +1 +1 1 1 Bipolar data sequence 0 1 0 1 Bit Bits/s Chips/s Chip Code (1 1 1 1) Signal Chips/s 直序列擴(kuò)頻技術(shù)－ DSCDMA 碼分多址技術(shù) 簡(jiǎn)單的 CDMA發(fā)射接收機(jī)框圖 寬帶調(diào)制載波產(chǎn)生碼字產(chǎn)生數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寬帶調(diào)制載波產(chǎn)生碼字同步 / 跟蹤 碼字產(chǎn)生解擴(kuò)DS－ CDMA信號(hào)發(fā)射 /接收機(jī) 直序列擴(kuò)頻技術(shù)－ DSCDMA 碼分多址技術(shù) 窄帶系統(tǒng) 發(fā)射信號(hào) 接收到的衰落信號(hào) 頻率 頻率 強(qiáng)度 強(qiáng)度 深衰落 發(fā)射信號(hào) 接收到的衰落信號(hào) 頻率 頻率 強(qiáng)度 強(qiáng)度 寬帶系統(tǒng) ?窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng) –窄帶：?jiǎn)蝹€(gè)信道的帶寬與所期望信道的相干帶寬一致 –寬帶：一個(gè)信道的發(fā)射帶寬大于這個(gè)信道的相干帶寬 –寬帶優(yōu)勢(shì)：寬帶系統(tǒng)通常能夠帶來(lái)頻率分集的優(yōu)勢(shì) 優(yōu)勢(shì)：寬帶系統(tǒng)有效克服頻率選擇性衰落 頻率選擇性衰落 深衰落 寬帶與窄帶系統(tǒng)比較 碼分多址技術(shù) 當(dāng)用正交碼發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) ... 用戶(hù) 1 數(shù)據(jù) : 1 0 1 與 OVSF碼 1010 異或 用戶(hù) 1OVSF碼擴(kuò)頻數(shù)據(jù) : 0101 1010 0101 實(shí)際傳送的是每一個(gè)數(shù)據(jù)比特一個(gè)正交碼 (., OVSF) ! 送 “ 0”, 發(fā)射指定 OVSF 碼 送 “ 1”, 發(fā)射指定 OVSF 碼的反碼 發(fā)射碼片 “ chips” 數(shù)據(jù) 正交碼 正交碼多址技術(shù) 碼分多址技術(shù) ? 正交碼發(fā)射機(jī) 數(shù)據(jù)信道 1 0 1 0 數(shù)據(jù)信道 2 0 0 1 與碼 1異或 ( 1111 ) 與碼 2異或 ( 1100 ) 異或輸出 (1111)(0000)(1111) ? 輸出混合發(fā)射數(shù)據(jù) : (2 2 +2 2) (2 +2 +2 +2) (0 0 0 4) 數(shù)據(jù)信道 3 1 0 1 與碼 3 異或 ( 1010 ) 4碼片 正交碼集 1) 1 1 1 1 2) 1 1 0 0 3) 1 0 1 0 4) 1 0 0 1 D/A 映射后 ()(++++)() 異或輸出 (1100)(1100)(0011) D/A 映射后 (++)(++)(++) 異或輸出 (0101)(1010)(0101) D/A 映射后 (++)(++)(++) 數(shù)據(jù)信道 4 0 0 0 與碼 4 異或 ( 1001 ) 異或輸出 (1001)(1001)(1001) D/A 映射后 (++)(++)(++) 正交碼多址技術(shù) 碼分多址技術(shù) ? 正交碼接收機(jī) 積分 amp。歸一化 積分 amp。歸一化 積分 amp。歸一化 積分 amp。歸一化 結(jié)果 : 1 1 1 結(jié)果 : 1 1 1 結(jié)果 : 1 1 1 結(jié)果 : 1 1 1 “相關(guān)” 混合接收數(shù)據(jù) : (2 2 +2 2)(2 +2 +2 +2)(0 0 0 4) 與碼 1 異或 (1 1 1 1) 與碼 2 異或 (1 1 +1 +1) 與碼 3異或 (1 +1 1 +1) 與碼 4 異或 (1 +1 +1 1) 4碼片正交碼集 1) 1 1 1 1 2) 1 1 +1 +1 3) 1 +1 1 +1 4) 1 +1 +1 1 Map A?D 0 1 0 Map A?D 0 0 1 Map A?D 1 0 1 Map A?D 0 0 0 正交碼多址技術(shù) 碼分多址技術(shù) OC 4 OC 3 OC 2 OC 1 RF 調(diào)制 RF 解調(diào) OC 3