【文章內容簡介】 容量的影響 上一頁 下一頁 ? 采用高質量低碼率的話音混合編碼技術：在 IS95中采用二種速率話音編碼 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 ） ? 采用話音激活技術： ? 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 下一頁 ? 用 Ks來表示采用 IS95后小區(qū)中等能量用戶的總數(shù)。下面引用 Viterbi本人分析思路與結果。 ? （ 1） IS95是一個信噪比受限系統(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 （ 即所有移動臺到達基站時功率是一樣的 ） ； ? 所有多徑干擾、多用戶干擾化為等效寬帶白噪聲。 小區(qū)用戶容量 Ks 上一頁 下一頁 ? （ 2） Ks初步定量分析 ? 這時 ， 每個用戶解調器中干擾功率為 N 則有： N=（ Ks1） Ps 其中 Ps為每用戶信號功率 而： N/F=N0為噪聲密度 （ 單位頻帶內 ） Ps/R=Eb為每比特信號能量 ， 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為擴頻碼元帶寬。 上一頁 下一頁 ? （ 3） 結論與分析 ? 由以上分析得： ? Ks∝G （ 擴頻處理增益 ） ， 即增大帶寬增大擴頻比 ， 可以提高小區(qū)容量； ? Ks∝ （ 信噪比門限值 ） 即改善系統(tǒng)抗干擾性能 ， 降低信噪比門限值 ， 也可以提高小區(qū)容量 ， 同時這一結論也指出 IS95實質上是一個信噪比受限系統(tǒng) 。 (Eb/No)1上一頁 下一頁 ? （ 1） 前面分析中認為功控特性理想即每個用戶信號功率 Ps相等； ? （ 2） 現(xiàn)可設若有一個用戶信號功率為其它用戶平均功率的 （ 1+n） 倍； ? （ 3） 這時 ， 修改后的方程為 N=（ Ks1） Ps+nPs ∴ Ks=N/Ps+1n ? 可見隨著 n的增大 ， Ks將同步下降 ? （ 4） 進一步計算機仿真指出，信號功率 1dB起伏，將使小區(qū)容量損失 。 功控誤差對小區(qū)容量的影響 上一頁 下一頁 IS95中的 RAKE接收技術 ? 基本原理 ? IS95中基站 RAKE接收機實現(xiàn)方框圖 （ 基帶 ） 上一頁 下一頁 基本原理 ? 傳播的多徑效應 ? 有效利用時延功率譜 ? Rake接收用信號矢量的直觀表示 上一頁 下一頁 傳播的多徑效應 ? 引入接收信號時延功率譜的擴散 ? 它有兩種類型 ： ? 連續(xù)時延功率譜： 繁華市區(qū)、密集建筑物反射引起。 圖 連續(xù)型時延功率譜 ? 離散型時延功率譜 ： 非繁華區(qū)建筑物較分散時。 圖 離散型時延功率譜 上一頁 下一頁 有效利用時延功率譜 ? 利用寬帶信號擴頻技術的相關理論將集中或分散的時延功率譜的擴散分量集中起來加以利用。 圖 有效利用時延功率譜 上一頁 下一頁 Rake接收用信號矢量的直觀表示 ? 從信號矢量圖上可形象表示為： ? （ 1） 無 RAKE接收 圖 多徑信號的矢量合成圖 上一頁 下一頁 Rake接收用信號矢量的直觀表示 ? （ 2） 有 RAKE接收 圖 利用 Rake接收（相干檢測）后合成矢量圖 上一頁 下一頁 圖 IS95中基站 RAKE接收機實現(xiàn)方框圖 IS95中基站 RAKE接收機實現(xiàn)方框圖 （ 基帶 ） 上一頁 下一頁 ? 偽碼 （ PN） 解擴采用復相關解調 ? 反向 （ 上行 ） 鏈路是非相干解調 ， 它通過平方相加處理 ， 必須有 PNI與 PNQ分量； ? 本地載波 PN碼必須產生 PNI與 PNQ分量； ? 復相關過程實現(xiàn)電路如下： 圖 數(shù)據(jù)解調器框圖 ? 采用長短碼一次性解擴 上一頁 下一頁 累加器 ? 累加器采用 4位累加器 ? 反向信道中一個 WALSH碼片（ CHIP）包含四個 PN碼的碼片； ? 它將相繼 4個 PN碼的碼片進行累加； ? 輸入是四位 ； ? 輸出是 ； 上一頁 下一頁 64進制 WALSH函數(shù)解調器 ? 解調器是將 64個數(shù)據(jù)與 64階 WALSH符號分別作相關； ? 上述相關過程用類似與 FFT的蝶形塊速算法即快速哈達變換取代（ FHT） ? 以八階 FHT為例 ： 圖 8階 FHT流程圖 上一頁 下一頁 64進制 WALSH函數(shù)解調器 （續(xù)） ? 其中每個蝶形運算為： 圖 蝶形運算 ? 本系統(tǒng)中進行 64階 FHT運算則有： ? 4log264=384次加減運算代替了原來多次相乘、相加過程。 ? 從而大大簡化運算過程。 上一頁 下一頁 路徑分集合并 ? 路徑合并過程即為多徑分集合并過程； ? 將 4個路徑的符號能量對應相加； ? 合并按最大比合并（最佳）即： ? 其中 為噪聲功率， 為 支路信號強度。 ? 實現(xiàn)框圖如下： 圖 分集路徑合并原理框圖 2?上一頁 下一頁 ∑∑ 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公司的具體實現(xiàn)方案） ? 閉環(huán)功控調節(jié)步驟 ? 反向功率控制比特的傳輸 上一頁 下一頁 IS95中功率控制的必要性與功控方案 ? 必要性 ? IS95是一類采用碼分多址 CDMA實現(xiàn)移動通信的系統(tǒng)。 ? IS95從實驗室走向商用化，主要歸功于功率控制技術，它可以抵抗和減少 IS95中多種類型干擾，提高 IS95中的系統(tǒng)容量。 上一頁 下一頁 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”效應而產生的慢衰落。 ? 功率控制可以有效的克服由于用戶隨機移動性引起的“遠近”效應和“角落”效應。 ? 它是減少多址干擾的主要手段之一，這類多址干擾在碼分多址 CDMA中尤為嚴重。這是由于同時通信的各用戶共用同一頻段和同一時隙而引起的。 ? 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)內的用戶容量。 上一頁 下一頁 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，它可以采用較簡單的慢速率閉環(huán)功控方案。 上一頁 下一頁 ? （ 2） 反向 （ 上行 ） 功率控制 ? 反向功控是 IS95系統(tǒng)中功控的重點； ? 反向功控由粗控 、 精控與外環(huán)控制三部分組成； ? 粗控 ：由移動臺完成的開環(huán)功率控制實現(xiàn)粗控功能； ? 精控 ：由移動臺與基站相配合共同完成閉環(huán)功率修正的精控過程 。 采用精控是由于在 IS95中采用頻率雙向雙工的FDD體制；這時前向 、 反向傳輸頻段相差 45MHz， 遠遠大于相關帶寬 ， 因而前 、 反向的衰落是獨立的 ， 僅僅采用單向的開環(huán)是實現(xiàn)不了精確功率控制的 。 ? 外環(huán)控制 ：確定閉環(huán)精控中的門限閾值 。 上一頁 下一頁 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 ） ：各移動臺的誤幀率 。 ? 功控方式：慢速閉環(huán)功率控制 ? 調節(jié)步長：一般為 （ 12%） ， 當負荷接近容量時 ， 步長降為 6%。 ? 調節(jié)范圍： 177。 4～ 177。 6dB。 ? 功控信息執(zhí)行信道 ? 上行通過反向業(yè)務信道的 “ 功率測量報告信息 ” 段進行 。 ? 下行起始功控指令是通過尋呼信道上“系統(tǒng)參數(shù)信息”段或前向（下行）業(yè)務信道上的“功控參數(shù)信息”段傳遞。 上一頁 下一頁 前向（下行）功率控制（續(xù)） ? 功控調節(jié)算法 ? 具體算法在 IS95中無明確定義 ， 而高通 （ QUAICOMM） 公司有專利 。 ? 前向總功率分配如下： ? 導頻信道占 20%； ? 同步信道占 3%； ? 每個尋呼信道占 6%； ? 剩下來的功率分配給各業(yè)務信道 。 ? 為了克服 “ 角落 ” 效應 ， 基站必須控制發(fā)射給每個不同用戶的功率 ， 稱它為前向功控 。 上一頁 下一頁 前向（下行）功率控制（續(xù)） ? 功控調節(jié)算法（續(xù)） ? 基站根據(jù) 接入到的 各移動臺的誤幀率，控制給各移動臺的發(fā)射功率，即根據(jù)各移動臺的誤幀率與一個給定的閾值進行比較以決定是增加還是減小各個對應前向信道的功率。 ? 除了按照一定周期接收的誤幀率以外，各移動臺當接收到的壞幀數(shù)超過一定閾值時，也會自動向基站匯報，經基站判斷后，亦可決定是增加還是減少其前向功率。 上一頁 下一頁 反向（上行）功率控制 ? 開環(huán)功率控制粗估 ? 閉環(huán)功率控制 ? 反向功控 （ QUALCOMM公司的具體實現(xiàn)方案 ） ? 閉環(huán)功控調節(jié)步驟 ? 反向功率控制比特的傳輸 上一頁 下一頁 開環(huán)功率控制粗估 ? 各移動臺測量其總接收功率（未解調前）并對發(fā)射電平作粗略估計。 ? 為了補償傳播中產生的“陰影”效應、“遠近”效應，需要有較大的動態(tài)變化范圍：177。 32dB。 ? 這一過程完全由移動臺獨立完成。 ? 具體實現(xiàn)是由移動臺按照在一定含義下計算平均輸出功率，發(fā)射開環(huán)探測序列，并以一定功率遞增值（步長177。 ） 增加發(fā)射功率，一直到接收到一個響應時才停止。 上一頁 下一頁 閉環(huán)功率控制 ? 必要性 ： IS95中前向、反向雙工頻率間隔為 45MHz，它遠遠大于信號的相關帶寬，使前向與反向衰落特性不相關，這使開環(huán)粗控根本無法完成精控的任務。 ? 在 IS95中僅定義了以下兩點： ? 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)話音幀長ms上一頁 下一頁 反向功控 （ QUALCOMM公司的具體實現(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 下一頁 閉環(huán)功控調節(jié)步驟 ? （ 1）基站測量移動臺發(fā)射信號功率 P1 ? 在偽碼（ PN碼）解擴和快速哈達碼變換以后進行； ? 功率值按照一個功率控制組 ； ? 對每個接收到的 Walsh符號作功率測量，取 64個解調值中的最大值，然后將每個功控組中 6個 Walsh符號的最大值相加并取其平均。 ? （ 2）哈達碼變換器另一端送至用戶數(shù)據(jù)譯碼器，產生用戶數(shù)據(jù)與譯碼差錯度量值。 上一頁 下一頁 閉環(huán)功控調節(jié)步驟（續(xù)） ? （ 3）速率判定根據(jù)用戶數(shù)據(jù)與譯碼差錯確定移動臺的發(fā)送速率。 ? （ 4）根據(jù)判定的幀速率由外環(huán)功控處理器計算預定接收功率的 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 下一頁 ? （ 6）再將功率調整指令插入到經過擾碼后的前向業(yè)務數(shù)據(jù)中。 ? （ 7）移動臺接收前向業(yè)務數(shù)據(jù)，并從中提取功率調整指令。 ? （ 8）根據(jù)功率調整指令，調整其發(fā)射功率。 ? （ 9）反向功率控制比特要產生兩個功率控制組的時延。 上一頁 下一頁 閉環(huán)功控調節(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 下一頁 下一頁反向功率控制比特的傳輸（續(xù)） ?