【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 容量的影響 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 采用高質(zhì)量低碼率的話(huà)音混合編碼技術(shù)：在 IS95中采用二種速率話(huà)音編碼 8kb/s與13kb/s ? 它比通常 64kb/s PCM， 速率分別壓縮了K1=64/8=8（ 倍 ） 、 K2=64/13≈ 5（ 倍 ） ? 采用話(huà)音激活技術(shù)： ? 利用約占 3 / 8的空隙 ， 引入系統(tǒng)增益約為G= 壓縮信源碼率提高有效性 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 用 Ks來(lái)表示采用 IS95后小區(qū)中等能量用戶(hù)的總數(shù)。下面引用 Viterbi本人分析思路與結(jié)果。 ? （ 1） IS95是一個(gè)信噪比受限系統(tǒng) ， 且 ? 上 、 下行容量不相等 ， 上行是瓶頸； ? 系統(tǒng)背景噪聲為白噪聲且可忽略； ? 具有理想功率控制 （ 即所有移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站時(shí)功率是一樣的 ） ； ? 所有多徑干擾、多用戶(hù)干擾化為等效寬帶白噪聲。 小區(qū)用戶(hù)容量 Ks 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 2） Ks初步定量分析 ? 這時(shí) ， 每個(gè)用戶(hù)解調(diào)器中干擾功率為 N 則有： N=（ Ks1） Ps 其中 Ps為每用戶(hù)信號(hào)功率 而： N/F=N0為噪聲密度 （ 單位頻帶內(nèi) ） Ps/R=Eb為每比特信號(hào)能量 ， 而 R為信息速率則有： Ks1=N/Ps=N0F/REb=（ F/R） /（ Eb/Nb） 即 Ks≈ （ F/R） /（ Eb/N0） =（ F/B） /（ Eb/N0） =G/（ Eb/N0） 其中 B為信息碼元帶寬， F為擴(kuò)頻碼元帶寬。 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 3） 結(jié)論與分析 ? 由以上分析得： ? Ks∝G （ 擴(kuò)頻處理增益 ） ， 即增大帶寬增大擴(kuò)頻比 ， 可以提高小區(qū)容量； ? Ks∝ （ 信噪比門(mén)限值 ） 即改善系統(tǒng)抗干擾性能 ， 降低信噪比門(mén)限值 ， 也可以提高小區(qū)容量 ， 同時(shí)這一結(jié)論也指出 IS95實(shí)質(zhì)上是一個(gè)信噪比受限系統(tǒng) 。 (Eb/No)1上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 1） 前面分析中認(rèn)為功控特性理想即每個(gè)用戶(hù)信號(hào)功率 Ps相等； ? （ 2） 現(xiàn)可設(shè)若有一個(gè)用戶(hù)信號(hào)功率為其它用戶(hù)平均功率的 （ 1+n） 倍； ? （ 3） 這時(shí) ， 修改后的方程為 N=（ Ks1） Ps+nPs ∴ Ks=N/Ps+1n ? 可見(jiàn)隨著 n的增大 ， Ks將同步下降 ? （ 4） 進(jìn)一步計(jì)算機(jī)仿真指出，信號(hào)功率 1dB起伏，將使小區(qū)容量損失 。 功控誤差對(duì)小區(qū)容量的影響 上一頁(yè) 下一頁(yè) IS95中的 RAKE接收技術(shù) ? 基本原理 ? IS95中基站 RAKE接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方框圖 （ 基帶 ） 上一頁(yè) 下一頁(yè) 基本原理 ? 傳播的多徑效應(yīng) ? 有效利用時(shí)延功率譜 ? Rake接收用信號(hào)矢量的直觀(guān)表示 上一頁(yè) 下一頁(yè) 傳播的多徑效應(yīng) ? 引入接收信號(hào)時(shí)延功率譜的擴(kuò)散 ? 它有兩種類(lèi)型 ： ? 連續(xù)時(shí)延功率譜： 繁華市區(qū)、密集建筑物反射引起。 圖 連續(xù)型時(shí)延功率譜 ? 離散型時(shí)延功率譜 ： 非繁華區(qū)建筑物較分散時(shí)。 圖 離散型時(shí)延功率譜 上一頁(yè) 下一頁(yè) 有效利用時(shí)延功率譜 ? 利用寬帶信號(hào)擴(kuò)頻技術(shù)的相關(guān)理論將集中或分散的時(shí)延功率譜的擴(kuò)散分量集中起來(lái)加以利用。 圖 有效利用時(shí)延功率譜 上一頁(yè) 下一頁(yè) Rake接收用信號(hào)矢量的直觀(guān)表示 ? 從信號(hào)矢量圖上可形象表示為： ? （ 1） 無(wú) RAKE接收 圖 多徑信號(hào)的矢量合成圖 上一頁(yè) 下一頁(yè) Rake接收用信號(hào)矢量的直觀(guān)表示 ? （ 2） 有 RAKE接收 圖 利用 Rake接收（相干檢測(cè)）后合成矢量圖 上一頁(yè) 下一頁(yè) 圖 IS95中基站 RAKE接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方框圖 IS95中基站 RAKE接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方框圖 （ 基帶 ） 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 偽碼 （ PN） 解擴(kuò)采用復(fù)相關(guān)解調(diào) ? 反向 （ 上行 ） 鏈路是非相干解調(diào) ， 它通過(guò)平方相加處理 ， 必須有 PNI與 PNQ分量； ? 本地載波 PN碼必須產(chǎn)生 PNI與 PNQ分量； ? 復(fù)相關(guān)過(guò)程實(shí)現(xiàn)電路如下： 圖 數(shù)據(jù)解調(diào)器框圖 ? 采用長(zhǎng)短碼一次性解擴(kuò) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 累加器 ? 累加器采用 4位累加器 ? 反向信道中一個(gè) WALSH碼片（ CHIP）包含四個(gè) PN碼的碼片； ? 它將相繼 4個(gè) PN碼的碼片進(jìn)行累加； ? 輸入是四位 ； ? 輸出是 ； 上一頁(yè) 下一頁(yè) 64進(jìn)制 WALSH函數(shù)解調(diào)器 ? 解調(diào)器是將 64個(gè)數(shù)據(jù)與 64階 WALSH符號(hào)分別作相關(guān)； ? 上述相關(guān)過(guò)程用類(lèi)似與 FFT的蝶形塊速算法即快速哈達(dá)變換取代（ FHT） ? 以八階 FHT為例 ： 圖 8階 FHT流程圖 上一頁(yè) 下一頁(yè) 64進(jìn)制 WALSH函數(shù)解調(diào)器 （續(xù)） ? 其中每個(gè)蝶形運(yùn)算為： 圖 蝶形運(yùn)算 ? 本系統(tǒng)中進(jìn)行 64階 FHT運(yùn)算則有： ? 4log264=384次加減運(yùn)算代替了原來(lái)多次相乘、相加過(guò)程。 ? 從而大大簡(jiǎn)化運(yùn)算過(guò)程。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 路徑分集合并 ? 路徑合并過(guò)程即為多徑分集合并過(guò)程； ? 將 4個(gè)路徑的符號(hào)能量對(duì)應(yīng)相加； ? 合并按最大比合并（最佳）即： ? 其中 為噪聲功率， 為 支路信號(hào)強(qiáng)度。 ? 實(shí)現(xiàn)框圖如下： 圖 分集路徑合并原理框圖 2?上一頁(yè) 下一頁(yè) ∑∑ 4 214 222llσlσS s=S= lls IS95中的功率控制 ? IS95中功率控制的必要性與功控方案 ? IS95中功率控制的必要性 ? IS95中功率控制方案 ? 前向 （ 下行 ） 功率控制 ? 反向 （ 上行 ） 功率控制 ? 開(kāi)環(huán)功率控制粗估 ? 閉環(huán)功率控制 ? 反向功控（ QUALCOMM公司的具體實(shí)現(xiàn)方案） ? 閉環(huán)功控調(diào)節(jié)步驟 ? 反向功率控制比特的傳輸 上一頁(yè) 下一頁(yè) IS95中功率控制的必要性與功控方案 ? 必要性 ? IS95是一類(lèi)采用碼分多址 CDMA實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信的系統(tǒng)。 ? IS95從實(shí)驗(yàn)室走向商用化，主要?dú)w功于功率控制技術(shù)，它可以抵抗和減少 IS95中多種類(lèi)型干擾，提高 IS95中的系統(tǒng)容量。 上一頁(yè) 下一頁(yè) IS95中功率控制的必要性 ? 具體表現(xiàn)在： ? 功率控制可以有效的克服由于電波傳播的“陰影”效應(yīng)而產(chǎn)生的慢衰落。 ? 功率控制可以有效的克服由于用戶(hù)隨機(jī)移動(dòng)性引起的“遠(yuǎn)近”效應(yīng)和“角落”效應(yīng)。 ? 它是減少多址干擾的主要手段之一，這類(lèi)多址干擾在碼分多址 CDMA中尤為嚴(yán)重。這是由于同時(shí)通信的各用戶(hù)共用同一頻段和同一時(shí)隙而引起的。 ? 由于 CDMA是信噪比受限系統(tǒng)，降低干擾可以增加信噪比，提高小區(qū)內(nèi)的用戶(hù)容量。 上一頁(yè) 下一頁(yè) IS95中功率控制方案 ? （ 1） 前向功率控制 ? IS95中前向 （ 下行 ） 鏈路優(yōu)于反向 （ 上行 ）鏈路 ， 即前向同步碼分優(yōu)于反向異步碼分； ? 前向功控在系統(tǒng)中是非重點(diǎn)，它可以采用較簡(jiǎn)單的慢速率閉環(huán)功控方案。 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 2） 反向 （ 上行 ） 功率控制 ? 反向功控是 IS95系統(tǒng)中功控的重點(diǎn)； ? 反向功控由粗控 、 精控與外環(huán)控制三部分組成； ? 粗控 ：由移動(dòng)臺(tái)完成的開(kāi)環(huán)功率控制實(shí)現(xiàn)粗控功能； ? 精控 ：由移動(dòng)臺(tái)與基站相配合共同完成閉環(huán)功率修正的精控過(guò)程 。 采用精控是由于在 IS95中采用頻率雙向雙工的FDD體制；這時(shí)前向 、 反向傳輸頻段相差 45MHz， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相關(guān)帶寬 ， 因而前 、 反向的衰落是獨(dú)立的 ， 僅僅采用單向的開(kāi)環(huán)是實(shí)現(xiàn)不了精確功率控制的 。 ? 外環(huán)控制 ：確定閉環(huán)精控中的門(mén)限閾值 。 上一頁(yè) 下一頁(yè) IS95中功率控制方案 前向（下行）功率控制 ? 功控依據(jù) （ 即誤差源的提取 ） ：各移動(dòng)臺(tái)的誤幀率 。 ? 功控方式：慢速閉環(huán)功率控制 ? 調(diào)節(jié)步長(zhǎng)：一般為 （ 12%） ， 當(dāng)負(fù)荷接近容量時(shí) ， 步長(zhǎng)降為 6%。 ? 調(diào)節(jié)范圍： 177。 4～ 177。 6dB。 ? 功控信息執(zhí)行信道 ? 上行通過(guò)反向業(yè)務(wù)信道的 “ 功率測(cè)量報(bào)告信息 ” 段進(jìn)行 。 ? 下行起始功控指令是通過(guò)尋呼信道上“系統(tǒng)參數(shù)信息”段或前向（下行）業(yè)務(wù)信道上的“功控參數(shù)信息”段傳遞。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 前向（下行）功率控制（續(xù)） ? 功控調(diào)節(jié)算法 ? 具體算法在 IS95中無(wú)明確定義 ， 而高通 （ QUAICOMM） 公司有專(zhuān)利 。 ? 前向總功率分配如下： ? 導(dǎo)頻信道占 20%； ? 同步信道占 3%； ? 每個(gè)尋呼信道占 6%； ? 剩下來(lái)的功率分配給各業(yè)務(wù)信道 。 ? 為了克服 “ 角落 ” 效應(yīng) ， 基站必須控制發(fā)射給每個(gè)不同用戶(hù)的功率 ， 稱(chēng)它為前向功控 。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 前向（下行）功率控制（續(xù)） ? 功控調(diào)節(jié)算法（續(xù)） ? 基站根據(jù) 接入到的 各移動(dòng)臺(tái)的誤幀率，控制給各移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，即根據(jù)各移動(dòng)臺(tái)的誤幀率與一個(gè)給定的閾值進(jìn)行比較以決定是增加還是減小各個(gè)對(duì)應(yīng)前向信道的功率。 ? 除了按照一定周期接收的誤幀率以外，各移動(dòng)臺(tái)當(dāng)接收到的壞幀數(shù)超過(guò)一定閾值時(shí)，也會(huì)自動(dòng)向基站匯報(bào)，經(jīng)基站判斷后，亦可決定是增加還是減少其前向功率。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 反向（上行）功率控制 ? 開(kāi)環(huán)功率控制粗估 ? 閉環(huán)功率控制 ? 反向功控 （ QUALCOMM公司的具體實(shí)現(xiàn)方案 ） ? 閉環(huán)功控調(diào)節(jié)步驟 ? 反向功率控制比特的傳輸 上一頁(yè) 下一頁(yè) 開(kāi)環(huán)功率控制粗估 ? 各移動(dòng)臺(tái)測(cè)量其總接收功率（未解調(diào)前）并對(duì)發(fā)射電平作粗略估計(jì)。 ? 為了補(bǔ)償傳播中產(chǎn)生的“陰影”效應(yīng)、“遠(yuǎn)近”效應(yīng)，需要有較大的動(dòng)態(tài)變化范圍：177。 32dB。 ? 這一過(guò)程完全由移動(dòng)臺(tái)獨(dú)立完成。 ? 具體實(shí)現(xiàn)是由移動(dòng)臺(tái)按照在一定含義下計(jì)算平均輸出功率，發(fā)射開(kāi)環(huán)探測(cè)序列，并以一定功率遞增值（步長(zhǎng)177。 ） 增加發(fā)射功率，一直到接收到一個(gè)響應(yīng)時(shí)才停止。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 閉環(huán)功率控制 ? 必要性 ： IS95中前向、反向雙工頻率間隔為 45MHz，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)的相關(guān)帶寬，使前向與反向衰落特性不相關(guān)，這使開(kāi)環(huán)粗控根本無(wú)法完成精控的任務(wù)。 ? 在 IS95中僅定義了以下兩點(diǎn)： ? 控制比特的含義：“ 0”表示增加，“ 1”表示減少； ? 控制比特率： 1bit/=800bit/s，然而 = ? 閉環(huán)功率控制范圍：177。 24dB。 )(16)(20功控組數(shù)話(huà)音幀長(zhǎng)ms上一頁(yè) 下一頁(yè) 反向功控 （ QUALCOMM公司的具體實(shí)現(xiàn)方案 ） ? QUALCOMM公司的功控方案原理如圖： 圖 QUALCOMM功控方案原理框圖 上一頁(yè) 下一頁(yè) 閉環(huán)功控調(diào)節(jié)步驟 ? （ 1）基站測(cè)量移動(dòng)臺(tái)發(fā)射信號(hào)功率 P1 ? 在偽碼（ PN碼）解擴(kuò)和快速哈達(dá)碼變換以后進(jìn)行； ? 功率值按照一個(gè)功率控制組 ； ? 對(duì)每個(gè)接收到的 Walsh符號(hào)作功率測(cè)量，取 64個(gè)解調(diào)值中的最大值，然后將每個(gè)功控組中 6個(gè) Walsh符號(hào)的最大值相加并取其平均。 ? （ 2）哈達(dá)碼變換器另一端送至用戶(hù)數(shù)據(jù)譯碼器，產(chǎn)生用戶(hù)數(shù)據(jù)與譯碼差錯(cuò)度量值。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 閉環(huán)功控調(diào)節(jié)步驟（續(xù)） ? （ 3）速率判定根據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)與譯碼差錯(cuò)確定移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送速率。 ? （ 4）根據(jù)判定的幀速率由外環(huán)功控處理器計(jì)算預(yù)定接收功率的 P0值。 ? （ 5）比較 P0與 P1值： ? 若 P1＞ P0， 發(fā)出減小指令 “ 1” ； ? 若 P1＜ P0，發(fā)出增加指令“ 0”。 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 6）再將功率調(diào)整指令插入到經(jīng)過(guò)擾碼后的前向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中。 ? （ 7）移動(dòng)臺(tái)接收前向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并從中提取功率調(diào)整指令。 ? （ 8）根據(jù)功率調(diào)整指令，調(diào)整其發(fā)射功率。 ? （ 9）反向功率控制比特要產(chǎn)生兩個(gè)功率控制組的時(shí)延。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 閉環(huán)功控調(diào)節(jié)步驟（續(xù)） 反向功率控制比特的傳輸 ? 反向功控比特傳輸?shù)脑硎疽鈭D如圖 所示： 圖 反向功控比特傳輸示意圖 上一頁(yè) 下一頁(yè) 下一頁(yè)反向功率控制比特的傳輸（續(xù)） ?