【文章內(nèi)容簡介】 ccess )是一個(gè) ITU(國際電信聯(lián)盟 )標(biāo)準(zhǔn)，它是從碼寬帶碼分多址分多址（ CDMA）演變來的，從官方看被認(rèn)為是 IMT2020 的直接擴(kuò)展，與現(xiàn)在市場上通常提供的技術(shù)相比，它 能夠?yàn)橐苿?dòng)和手提無線設(shè)備提供更高的數(shù)據(jù)速率。 WCDMA 采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址（ DSCDMA）、頻分雙工（ FDD）方式，碼片速率為 ，載波帶寬為 5MHz.基于 Release 99/ Release 4 版本，可在 5MHz 的帶寬內(nèi)，提供最高 384kbps 的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。 WCDMA 能夠支持移動(dòng) /手提設(shè)備之間的語音、圖象、數(shù)據(jù)以及視頻通信，速率可達(dá) 2Mb/s（對于局域網(wǎng)而言）或者 384Kb/s（對于寬帶網(wǎng)而言）。輸入信號先被數(shù)字化，然后在一個(gè)較寬的頻譜范圍內(nèi)以編碼的擴(kuò)頻模式進(jìn)行傳輸。窄帶 CDMA 使用的是 200KHz 寬度的載頻，而 WCDMA 使用的則是一個(gè) 5MHz寬度的載頻。 CDMA2020 CDMA2020（ Code Division Multiple Access 2020） 分兩個(gè)階段： CDMA2020 1 EVDO（ Data Only），采用話音分離的信道傳輸數(shù)據(jù)，和 CDMA2020 1 EVDV（ Data and Voice），即數(shù)據(jù)信道與話音信道合一。 CDMA2020 也稱為 CDMA MultiCarrier，是從窄頻 CDMA One數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來的，可以從原有 的 CDMA One結(jié)構(gòu)直接升級到 3G，建設(shè)成本低廉。但目前使用 CDMA 的地區(qū)只有日、韓和北美，所以 CDMA2020 的支持者不如 WCDMA 多。不過 CDMA2020 的研發(fā)技術(shù)卻是目前各標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)度最快的，許多 3G 手機(jī)已經(jīng)率先面世。 移動(dòng) ip 機(jī)制在 cdma2020 系統(tǒng)西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 中的應(yīng)用 CDMA2020 是一個(gè) 3G 移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn) ,國際電信聯(lián)盟 ITU 的 IMT2020 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的無線電接口，也是 2G CDMA 標(biāo)準(zhǔn) (IS95, 標(biāo)志 CDMA1X)的延伸。 根本的信令標(biāo)準(zhǔn)是 IS2020。 CDMA2020 與另一個(gè)主要的 3G標(biāo)準(zhǔn) WCDMA 不兼容。 TDSCDMA TDSCDMA（ Time DivisionSynchronous Code Division Multiple Access）第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) (3G)，自 1998 年正式向 ITU(國際電聯(lián) )提交以來，已經(jīng)歷十多年的時(shí)間，完成了標(biāo)準(zhǔn)的專家組評估、 ITU 認(rèn)可并發(fā)布、與 3GPP(第三代伙伴項(xiàng)目 )體系的融合、新技術(shù)特性的引入等一系列的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，從而使 TD－ SCDMA[3]標(biāo)準(zhǔn)成為第一個(gè)由中國提出的，以我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國際上廣泛接受和認(rèn)可的無線通 信國際標(biāo)準(zhǔn)。這是我國電信史上重要的里程碑。 (注 :3G共有 4個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn) ,另外 3 個(gè)是美國主導(dǎo)的 CDMA20 WiMAX 和歐洲主導(dǎo)的WCDMA.) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 第四章 TDSCDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù) TDD 對于數(shù)字移動(dòng)通信而言，雙向通信可以以頻率或時(shí)間分開，前者稱為 FDD（頻分雙工），后者稱為 TDD（時(shí)分雙工）。對于 FDD，上下行用不同的頻帶，一般上下行的帶寬是一致的；而對于 TDD，上下行用相同的頻帶，在一個(gè) 頻帶內(nèi)上下行占用的時(shí)間可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且一般將上下行占用的時(shí)間按固定的間隔分為若干個(gè)時(shí)間段，稱之為時(shí)隙。 TDSCDMA 系統(tǒng)采用的雙工方式是 TDD。 TDD 技術(shù)相對于 FDD 方式來說，有如下優(yōu)點(diǎn)： 1． 易于使用非對稱頻段，無需具有特定雙工間隔的成對頻段。 TDD 技術(shù)不需要成對的頻譜，可以利用 FDD 無法利用的不對稱頻譜，結(jié)合TDSCDMA 低碼片速率的特點(diǎn)，在頻譜利用上可以做到“見縫插針”。只要有一個(gè)載波的頻段就可以使用，從而能夠靈活地利用現(xiàn)有的頻率資源。目前移動(dòng)通信系統(tǒng)面臨的一個(gè)重大問題就是頻譜資源的極 度緊張，在這種條件下，要找到符合要求的對稱頻段非常困難，因此 TDD 模式在頻率資源緊張的今天受到特別的重視。 2． 適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)需求，靈活配置時(shí)隙，優(yōu)化頻譜效率 。 TDD 技術(shù)調(diào)整上下行切換點(diǎn)來自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)資源從而增加系統(tǒng)下行容量，使系統(tǒng)更適于開展不對稱業(yè)務(wù)。 3． 上行和下行使用同個(gè)載頻，故無線傳播是對稱的 ,有利于智能天線技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 。 時(shí)分雙工 TDD 技術(shù)是指上下行在相同的頻帶內(nèi)傳輸，也就是說具有上下行信道的互易性，即上下行信道的傳播特性一致。因此可以利用通過上行信道估計(jì)的信道參數(shù)，使智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測技 術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)。通過上行信道估計(jì)參數(shù)用于下行波束賦形，有利于智能天線技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。通過信道估計(jì)得出系統(tǒng)矩陣An，用于聯(lián)合檢測區(qū)分不同用戶的干擾。 4． 無需笨重的射頻雙工器，小巧的基站，降低成本 。 由于 TDD 技術(shù)上下行的頻帶相同，無需進(jìn)行收發(fā)隔離，可以使用單片 IC 實(shí)現(xiàn)收發(fā)信機(jī)，降低了系統(tǒng)成本。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 智能天線 智能天線的作用 智能天線的基本思想是： 天線以多個(gè)高增益窄波束動(dòng)態(tài)地跟蹤多個(gè)期望用戶，接收模式 下，來自 窄 波束之外的信號被抑制，發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，同時(shí)使窄波束照射范 圍以外的非期望用戶受到的干擾最小 。 在移動(dòng)通信發(fā)展的早期，運(yùn)營商為節(jié)約投資，總是希望用盡可能少的基站覆蓋盡可能大的區(qū)域。這就意味著用戶的信號在到達(dá)基站收發(fā)信設(shè)備前可能經(jīng)歷了較長的傳播路徑，有較大的路徑損耗，為使接收到的有用信號不至于低于門限值，可能增加移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，或者增加基站天線的接收增益。由于移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率通常是有限的，真正可行的是增加天線增益，相對而言用智能天線實(shí)現(xiàn)較大增益比用單天線容易。 在移動(dòng)通信發(fā)展的中晚期，為增加容量、支持更多用戶，需要收縮小區(qū)范圍、降低頻率復(fù)用系數(shù)來提高頻率利用率，通常 采用的是小區(qū)分裂和扇區(qū)化，隨之而來的是干擾增加，利用 智能天線 可在很大程度上抑制 CCI 和 MAI 干擾。 智能天線的原理 智能天線技術(shù)的原理是使一組天線和對應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖。如果使用數(shù)字信號處理方法在基帶進(jìn)行處理，使得輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)地指向用戶來波方向，就能達(dá)到提高信號的載干比，降低發(fā)射功率，提高系統(tǒng)覆蓋范圍的目的。 Δ x 陣元 1 陣元 M 2 ... θ Δ d 陣元 M 1 陣元 0 u 0 (t) u 1 (t) u M 1 (t) u M 2 (t) Δ x 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 圖 41 智能天線陣元波束接收 設(shè)以 M 元直線等距天線陣列為例：（第 m 個(gè)陣元） 則空域上入射波距離相差為： ?d = m ? ?x ? cos? 時(shí)域上入射波相位相差為：（ (2???) ? ?d 可見，空間上距離的差別導(dǎo)致了各個(gè)陣元上接收信號相位的不同。經(jīng)過加權(quán)后陣列輸出端的信號為： ???????? ????10c o s210 )()()(MmxmjmMm mm ewtsAtuwtz??? (41) 其中， A為增益常數(shù)， s(t)是復(fù)包絡(luò)信號， wm 是陣列的權(quán)因子。 根據(jù)正弦波的疊加效果，假設(shè)第 m個(gè)陣元的加權(quán)因子： 0c o s2 ??? xmjm ew ?? (42) 則 ????????? 10)c o s( c o s2 0)()( MmxmjetsAtz ???? (43) 結(jié)論：選擇不同的Φ 0，將改變波束所對的角度，所以可以通過改變權(quán)值來選擇合適的方向。針對不同的陣元賦予不同權(quán)值，最后將所有陣元的信號進(jìn)行同向合并，達(dá)到使天線輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)地指向用戶來波方向的目的。 這里涉及到上行波束賦行（接收）和下行波束賦行（發(fā)射）兩個(gè)概念 。 上行波束賦形：借助有用信號和干擾信號在入射角度上的差異（ DOA 估計(jì)），選擇恰當(dāng)?shù)暮喜?quán)值（賦形權(quán)值計(jì)算 ），形成正確的天線接收模式，即將主瓣對準(zhǔn)有用信號，低增益旁瓣對準(zhǔn)干擾信號。 下行波束賦形：在 TDD 方式工用的系統(tǒng)中，由于其上下行電波傳播條件相同，則可以直接將此上行波束賦形用于下行波束賦形，形成正確的天線發(fā)射模式，即西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 將主瓣對準(zhǔn)有用信號，低增益旁瓣對準(zhǔn)干擾信號。 聯(lián)合檢測 聯(lián)合檢測的介紹 聯(lián)合檢測技術(shù)是多用戶檢測（ Multiuser Detection）技術(shù)的一種。 CDMA系統(tǒng)中多個(gè)用戶的信號在時(shí)域和頻域上是混疊的，接收時(shí)需要在數(shù)字域上用一定的信號分離方法把各個(gè)用戶的信號分離開來。信 號分離的方法大致可以分為單用戶檢測和多用戶檢測技術(shù)兩種。 CDMA 系統(tǒng)中的主要干擾是同頻干擾，它可以分為兩部分，一種是小區(qū)內(nèi)部干擾，指的是同小區(qū)內(nèi)部其他用戶信號造成的干擾，又稱多址干擾（ Multiple Access Interference， MAI）；另一種是小區(qū)間干擾 ，指的是其他同頻小區(qū)信號造成的干擾，這部分干擾可以通過合理的小區(qū)配置來減小其影響。 傳統(tǒng)的 CDMA 系統(tǒng)信號分離方法是把多址干擾（ MAI）看作熱噪聲一樣的干擾，當(dāng)用戶數(shù)量上升時(shí)，其它用戶的干擾也會(huì)隨著加重，導(dǎo)致檢測到的信號剛剛大于MAI，使 信噪比惡化，系統(tǒng)容量也隨之下降。這種將單個(gè)用戶的信號分離看作是各自獨(dú)立的過程的信號分離技術(shù)稱為單用戶檢測（ Singleuser Detection）。 為了進(jìn)一步提高 CDMA 系統(tǒng)容量，人們探索將其他用戶的信息聯(lián)合加以利用，也就是多個(gè)用戶同時(shí)檢測的技術(shù)，即多用戶檢測。多用戶檢測是利用 MAI 中包含的許多先驗(yàn)信息，如確知的用戶信道碼，各用戶的信道估計(jì)等等將所有用戶信號統(tǒng)一分離的方法。 因此聯(lián)合檢測可以降低干擾、提高系統(tǒng)容量和降低功控要求。 聯(lián)合檢測的原理 一個(gè) CDMA 系統(tǒng)的離散模型可以用下式來表示 ： e = A?d + n 其中， d是發(fā)射的數(shù)據(jù)符號序列， e是接收的數(shù)據(jù)序列， n是噪聲， A是與擴(kuò)頻碼 c和信道沖激響應(yīng) h有關(guān)的矩陣。只要接收端知道 A（擴(kuò)頻碼 c 和信道沖激西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 響應(yīng) h） ，就可以估計(jì)出符號序列 d? 。對于擴(kuò)頻碼 c，系統(tǒng)是已知的，信道沖激響應(yīng) h 可以利用突發(fā)結(jié)構(gòu)中的訓(xùn)練序列 midamble 求解出。這樣就可以達(dá)到估計(jì)用戶原始信號 d的目的。 c(1)c(k)c(K)...h(1)h(k)h(K).........ned(1)d(k)d(K)濾波器......d(1)^d(k)^^d(K)b(1)b(k)b(K) 圖 42 聯(lián)合檢測原理示意 圖 聯(lián)合檢測 +智能天線 單獨(dú)采用聯(lián)合檢測會(huì)遇到以下問題： （ 1） 對小區(qū)間的干擾沒有辦 法解決。 （ 2） 信道估計(jì)的不準(zhǔn)確性將影響到干擾消除的效果。 （ 3） 當(dāng)用戶增多或信道增多時(shí)，算法的計(jì)算量回非常大，難于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。 單獨(dú)采用智能天線也存在下列問題： （ 1） 組成智能天線的陣元數(shù)有限，所形成的指向用戶的波束有一定的寬度（副瓣），對其他用戶而言仍然是干擾。 （ 2） 在 TDD 模式下，上、下行波束賦行采用的同樣空間參數(shù)，由于用戶的移動(dòng)，其傳播環(huán)境是隨機(jī)變化的，這樣波束賦行有偏差，特別是用戶高速移動(dòng)時(shí)更為顯著。 （ 3） 當(dāng)用戶都在同一方向時(shí)，智能天線作用有限。 （ 4） 對時(shí)延超過一個(gè)碼片寬度的多徑造 成的 ISI 沒有簡單有效的辦法。 這樣，無論是智能天線還是聯(lián)合檢測技術(shù)，單獨(dú)使用它們都難以滿足第三代西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 移動(dòng)通信系統(tǒng)的要求，必須揚(yáng)長避短，將這兩種技術(shù)結(jié)合使用。 智能天線和聯(lián)合檢測兩種技術(shù)相合，不等于將兩者簡單地相加。 TDSCDMA系統(tǒng)中智能天線技術(shù)和聯(lián)合檢測技術(shù)相結(jié)合的方法使得在計(jì)算量未大幅增加的情況下，上行能獲得分集接收的好處，下行能實(shí)現(xiàn)波束賦形。 圖 43說明了TDSCDMA 系統(tǒng)智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)相結(jié)合的方法。 信道估計(jì)h1信道估計(jì)h2信道估計(jì)hN天線1e1天線2e2天線NeN系統(tǒng)矩陣A1系統(tǒng)矩陣A2系統(tǒng)矩陣AN生成賦形參數(shù)下形賦形生成總系統(tǒng)矩陣A聯(lián)合檢測 圖 43 智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)結(jié)合流程示意圖