【正文】 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ① 多載波正交振幅調(diào)制 (MCQAM)。由于在多載波調(diào)制的子信道中，碼元速率低，碼元周期長(zhǎng)，因而對(duì)傳輸信道中的時(shí)延擴(kuò)展和選擇性衰落不敏感，或者說(shuō)在滿足一定條件下，多載波調(diào)制具有抗多徑擴(kuò)展和選擇性衰落的能力。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3G的關(guān)鍵技術(shù) 新型調(diào)制技術(shù) (1) 多載波調(diào)制 多載波調(diào)制是指將一個(gè)信道帶寬分成 N個(gè)載波作自適應(yīng)多進(jìn)制調(diào)制，載波數(shù)隨信道速率增減，進(jìn)制數(shù)隨信道衰落和忙閑調(diào)節(jié)。各模塊間的連接， ITU定義了 4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，它們是 UIM和 MT之間的 UIM接口、 UNI無(wú)線接口、無(wú)線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的 RANCN接口、 NNI網(wǎng)間接口。 TDSCDMA同時(shí)滿足 Iub、 A、 Gb、 Iu、 IuR多種接口的要求，所以 TDSCDMA的基站子系統(tǒng)既可作為 2G和 GSM基站的擴(kuò)容，又可作為 3G網(wǎng)中的基站子系統(tǒng)，能同時(shí)兼顧現(xiàn)在的需求和未來(lái)的發(fā)展。主要因?yàn)橛啥嗵炀€陣、相干收發(fā)信機(jī)和 DSP算法組成的智能天線具有降低多址干擾、提高容量和接收靈敏度以及降低發(fā)射功率和天線基站成本等優(yōu)點(diǎn)。在使用相同頻帶寬度時(shí)， TDSCDMA可支持多一倍的用戶。若帶寬為 5MHz則支持 3個(gè)載波，在一個(gè)地區(qū)可組成蜂窩網(wǎng)，支持移動(dòng)業(yè)務(wù)，并可通過(guò)動(dòng)態(tài)信道分配 (DCA)技術(shù)提供不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 TDSCDMA的技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 (1) 頻譜靈活性和支持蜂窩網(wǎng)的能力高。目前，這兩種技術(shù)已完成了融合，統(tǒng)一命名為 TDSCDMA。其他的技術(shù)特點(diǎn)還包括：可以更加有效地使用無(wú)線資源；可實(shí)現(xiàn)CDMAone向 CDMA2022系統(tǒng)平滑過(guò)渡；核心網(wǎng)協(xié)議可使用 IS4 GSMMAP以及 IP骨干網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；前向發(fā)送分集；快速前向功率控制；使用 Turbo碼；輔助導(dǎo)頻信道；靈活幀長(zhǎng)；反向鏈路相干解調(diào)。當(dāng)采用多載波方式時(shí)，能支持多種射頻帶寬，即射頻帶寬可為N (N= 9或 12)。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 CDMA2022的技術(shù)特點(diǎn)是具有多種信道帶寬。其中 1x EVDO系統(tǒng)重點(diǎn)提高了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的性能，將用戶的最大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送速率提高到。其中 1x系統(tǒng)使用 ，提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率最高只能達(dá)到 307Kbps。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 CDMA2022 CDMA2022是從窄頻 CDMAone數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來(lái)的，可從原有的 CDMAone結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到 3G，建設(shè)成本低廉。雙模終端將在 GSM網(wǎng)絡(luò)和 UMTS/ IMT2022網(wǎng)絡(luò)之間提供無(wú)縫的切換和漫游，在兩個(gè)接入系統(tǒng)之間有盡可能大的業(yè)務(wù)映像。每個(gè) WCDMA終端能夠同時(shí)接入多達(dá) 6種不同業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)可以是話音或傳真、電子郵件和視頻等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的組合。 (4) 每個(gè)連接可提供多種業(yè)務(wù)。每個(gè)射頻載波可處理 80個(gè)同時(shí)話音呼叫或者 50個(gè)同時(shí)的 Inter數(shù)據(jù)用戶。 (3) 容量和覆蓋范圍大。采用單小區(qū)復(fù)用，不需要頻率規(guī)劃?？梢灾С植煌|(zhì)量要求的業(yè)務(wù) (例如話音和分組數(shù)據(jù) )并保證高質(zhì)量和完美的覆蓋。 WCDMA允許每個(gè) 5MHz載波處理從 8Kbps到2Mbps的混合業(yè)務(wù)。它是目前技術(shù)最成熟商用最廣泛的一種標(biāo)準(zhǔn)。于是5種無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)際上變成 3GPP的 WCDMA、 TDCDMA和 3GPP2的 CDMA2022兩大陣營(yíng)、三大標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)，特別是 WCDMA和 CDMA2022的競(jìng)爭(zhēng)。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 表 IMT2022無(wú)線傳輸技術(shù)方案 UTRA是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) (ETSI)針對(duì) IMT2022提出的解決方案和歐洲的 3G無(wú)線多媒體標(biāo)準(zhǔn)，與 TDCDMA和 WCDMA接近。 ⑤ IMT2022 FDMA/TDMA(簡(jiǎn)稱 IMTFT)： DECT。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 5個(gè)無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)名稱： ① IMT2022 CDMADS(簡(jiǎn)稱 IMTDS)： UTRA FDD/WCDMA； ② IMT2022 CDMATTD(簡(jiǎn)稱 IMTTD)：TDCDMA/TDSCDMA/UTRATDD。最后， IMT2022無(wú)線接口規(guī)范 ()接納了 5個(gè)無(wú)線接口，即 WCDMA、CDMA202 TDSCDMA、 UWC136 和 EPDECT。因此， IMT2022技術(shù)方案基本上統(tǒng)一以寬帶碼分多址技術(shù)為核心。 CDMA技術(shù)使用單一的頻率，并在整個(gè)系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)可重復(fù)使用，各個(gè)用戶采用一組正交碼來(lái)區(qū)分，頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單，頻譜利用率高，容量大。 IMT2022數(shù)據(jù)傳輸速率要求在室內(nèi)環(huán)境達(dá)到 2Mbps，室外步行環(huán)境達(dá)到384Kbps，室外車輛中達(dá)到 144Kbps，衛(wèi)星移動(dòng)環(huán)境中達(dá)到 96Kbps，能提供目前 PSTN/ISDN和其它公網(wǎng)的大多數(shù)業(yè)務(wù)和有移動(dòng)通信附加業(yè)務(wù)以及通用個(gè)人電信 (UPT)業(yè)務(wù)。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 (1) 全球性標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng) ，全球普及和全球無(wú)縫漫游； (2) 業(yè)務(wù)多樣性 (話音、數(shù)據(jù)、圖象、 Inter接入、多媒體等 )和可變性 (按需分配帶寬 ),具有支持多媒體業(yè)務(wù)特別是支持 Inter的能力； (3) 能與各種移動(dòng)通信系統(tǒng)融合，互連互通，便于過(guò)渡和演進(jìn)； (4) 高頻譜利用率； (5) 高比特率分組數(shù)據(jù)傳輸，能夠傳送高達(dá) 2Mbps 的高質(zhì)量圖象。所有的 GSM手機(jī)都可以以 2dB為一等級(jí)來(lái)調(diào)整它們的發(fā)送功率，GSM900移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是 8W(規(guī)范中最大允許功率是 20W，但現(xiàn)在還沒(méi)有 20W的移動(dòng)臺(tái)存在 )。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 功率控制技術(shù)： 當(dāng)手機(jī)在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，它的發(fā)射功率需要進(jìn)行調(diào)整。由于移動(dòng)衰落信道具有隨機(jī)性和時(shí)變性，這就要求均衡器是時(shí)域的，且能實(shí)時(shí)跟蹤移動(dòng)信道的時(shí)變特性，因此這種均衡器又稱為自適應(yīng)均衡器。時(shí)域均衡是直接從時(shí)間響應(yīng)考慮，使包括均衡器在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無(wú)碼間串?dāng)_的條件。若減小天線間距，即使小到 λ /4，也能起到相當(dāng)好的分集效果。這里所提相關(guān)性是個(gè)統(tǒng)計(jì)術(shù)語(yǔ)，表明信號(hào)間相似的程度，因此必須確定必要的空間距離。當(dāng)使用兩個(gè)接收信道時(shí)，它們受到的衰落影響是不相關(guān)的，且二者在同一時(shí)刻經(jīng)受深衰落谷點(diǎn)影響的可能性也很小，這一設(shè)想引出了利用兩付接收天線的方案，獨(dú)立地接收同一信號(hào)，再合并輸出，衰落的程度能被大大地減小，這就是空間分集。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 基帶跳頻原理： 將話音信號(hào)隨著時(shí)間的變換使用不同頻率發(fā)射機(jī)發(fā)射。 GSM系統(tǒng)中的跳頻分為 基帶跳頻 和 射頻跳頻 兩種。但是對(duì)于數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，對(duì)信號(hào)帶外輻射功率的限制十分嚴(yán)格，如帶外衰減要求在 70~80 dB以上，再采用 MSK就不能滿足要求了，改進(jìn)的方法是在 MSK調(diào)制之前增加一個(gè)高斯低通濾波器 (亦稱高斯前置濾波器 )，以進(jìn)一步壓縮頻譜，防止信號(hào)能量擴(kuò)散到鄰近信道頻譜中去。實(shí)際上 MSK中，“ 1”僅比“ 0”多半個(gè)波形。 MSK是恒定包絡(luò)連續(xù)相位調(diào)制，稱調(diào)制指數(shù)為 FSK為最小移頻鍵控 MSK，意味著 MSK在一個(gè)碼元周期內(nèi)，能用最小的信號(hào)頻差產(chǎn)生最大的相位差，在一個(gè)碼元內(nèi)相位變化是直線。圖 GSM系統(tǒng)第一次交織及脈沖串形成 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 A 1 1263 3A 1 1263 3A 1 1263 3A 1 1263 3B 1 A1263 3B 1 A1263 3B 1 A1263 3B 1 A1263 3C 1 B1263 3C 1 B1263 3C 1 B1263 3C 1 B1263 3D 1 C1263 3D 1 C1263 3D 1 C1263 3D 1 C1263 3圖 GSM系統(tǒng)第二次交織原理示意 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 S w d e tv h e □ t h e a□ a i i n l h □ n s i lo m g □ n □ l e □ e g( b )( d )S h a l l □ w e □ h o l d □ a□ m e e t i n g □ t h i s □ e v e n i n g( e )( c )組 1 ： S h a l l □組 2 ： w e □ h o l組 3 ： d □ a □ m e組 4 ： e t i n g □組 5 ： t h i s □ e組 6 ： v e n i n g組 1 ： S w d e t v組 2 ： h e □ t h e組 3 ： a □ a i i n組 4 ： l h □ n s i組 5 ： l o m g □ n組 6 ： □ l e □ e g( a )S h a l l □ w e □ h o l d □ a □ m e et i n g □ t h i s □ e v e n i n g交織過(guò)程示意圖 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 調(diào)制技術(shù)： GSM系統(tǒng)采用了 GMSK 調(diào)制。第一次交織： 比特分成 幀，不是按順序排放，而是如左所示順序。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1917254 49?2104 50?3114 5 1?4124 52?5134 5 3?6144 54?7154 5 5?8164 56?? ? ? ? ?? ?5 7 b i t s8 b i t s57 1 571263 3第一次交織： 456 比特分成 8 幀，不是按順序排放，而是如左所示順序。 GSM系統(tǒng)采用二次交織方法。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 交織的基本思想是把碼字的 b個(gè)比特分散到 n個(gè)突發(fā)脈沖序列中，以改變比特間的鄰近關(guān)系。這樣，在傳輸過(guò)程中即使發(fā)生了成串差錯(cuò)，恢復(fù)成一條相繼比特串的消息時(shí)，差錯(cuò)也就變成單個(gè) (或長(zhǎng)度很短 )，這時(shí)再用信道編碼糾錯(cuò)功能糾正差錯(cuò)，恢復(fù)原消息。然而，信道編碼僅在檢測(cè)和校正單個(gè)差錯(cuò)和不太長(zhǎng)的差錯(cuò)串時(shí)才有效。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 交織技術(shù)： 在陸地移動(dòng)通信這種變參信道上，比特差錯(cuò)經(jīng)常是成串發(fā)生的。采用“兩次”編碼的好處是：在有差錯(cuò)時(shí)，能校正的校正 (利用卷積編碼特性 )，能檢測(cè)的檢測(cè) (利用分組編碼特性 )。首先對(duì)一些信息比特進(jìn)行分組編碼，構(gòu)成一個(gè)“信息分組十奇偶 (檢驗(yàn) )比特”的形式，然后對(duì)全部比特做卷積編碼，從而形成編碼比特。差錯(cuò)控制編碼可以分為 分組編碼 和 卷積編碼 兩類?；蛘哒f(shuō)，一個(gè)碼元產(chǎn)生錯(cuò)誤，則后面幾個(gè)碼元都可能發(fā)生錯(cuò)誤。 隨機(jī)錯(cuò)誤的特點(diǎn)是碼元間的錯(cuò)誤互相獨(dú)立，即每個(gè)碼元的錯(cuò)誤概率與它前后碼元的錯(cuò)誤與否無(wú)關(guān)。 清 華 大 學(xué) 出 版 第 10章 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3 個(gè)起始比特正常突發(fā)序列58 個(gè)加密數(shù)據(jù)比特26 個(gè)訓(xùn)練比特58 個(gè)加密數(shù)據(jù)比特3 個(gè)停止比特8 . 2 5 個(gè)保護(hù)時(shí)間比特F C C H 突發(fā)序列3 個(gè)起始比特142 個(gè)固定零比特3 個(gè)停止比特8 . 2 5 個(gè)保護(hù)時(shí)間比特3 個(gè)起始比特S C H 突發(fā)序列39 個(gè)加密數(shù)據(jù)比特64 個(gè)訓(xùn)練比特39 個(gè)加密數(shù)據(jù)比特3 個(gè)停止比特8 . 2 5 個(gè)保護(hù)時(shí)間比特R A C H 突發(fā)序列8 個(gè)起始比特41 個(gè)同步比特36 個(gè)加密數(shù)據(jù)比特3 個(gè)停止比特6 8 . 2 5 個(gè)擴(kuò)展保護(hù)時(shí)間比特偽突發(fā)序列3 個(gè)起始比特58 個(gè)混合比特26 個(gè)訓(xùn)練比特58 個(gè)混合比特3 個(gè)停止比特8 . 2 5 個(gè)保護(hù)時(shí)間比特 577 μ s ， 1 5 6 . 2 5 b i ts 圖 突發(fā)脈沖序列數(shù)據(jù)格式 清 華 大