【正文】 ltiple Access（時(shí)分同步碼分多址）的簡(jiǎn)稱， 是 中國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn) （ 簡(jiǎn)稱 3G)， 也是 ITU 批準(zhǔn)的三個(gè) 3G 標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)，以我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國(guó)際上廣泛接受和認(rèn)可的無(wú)線通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 TDSCDMA 技術(shù)和美國(guó)主導(dǎo)的 CDMA2021 及歐洲主導(dǎo)的 WCDMA 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)比起來(lái)有七個(gè)方面突出的優(yōu)勢(shì) [2]： (1)技術(shù)優(yōu)勢(shì)： TDSCDMA 作為中國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，其關(guān)鍵技術(shù)有可調(diào)整上下行切換點(diǎn)的時(shí)分雙工技術(shù)、智能天線技術(shù) 、 聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)。 (2)業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)： TDSCDMA 十分適合適用互聯(lián)網(wǎng)的上下行不對(duì)稱的傳輸業(yè)務(wù)。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不對(duì)稱性，下行數(shù)據(jù)處于支配地位。而對(duì)于TDSCDMA，由于上下行的分配是通過(guò)時(shí)隙調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以可以根據(jù)業(yè)務(wù)的具體情況，動(dòng)態(tài)地分配資源，獲得較高的頻譜利用率。 ITU給 TDSCDMA劃分的頻段是 50MHZ，我國(guó)又增加了 105MHZ，所以它有很大的頻率資源 ， 有頻段的優(yōu)勢(shì)。擁有全球一致的頻率劃分是 3G 技術(shù)的一個(gè)基本初哀 ， 而一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的影響范圍必然與頻率 的劃定息息相關(guān)，由于各個(gè)國(guó)家，各個(gè)團(tuán)體的利益博弈，采用燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 FDD（ 頻分雙工 ） 模式的 WCDMA 及 CDMA2021 在頻譜的實(shí)際劃分上難免出現(xiàn)分歧，而 TDSCDMA 在這方面則具有天然的優(yōu)勢(shì)。其次， TDSCDMA 系統(tǒng)沒(méi)有呼吸效應(yīng) （ 用戶數(shù)的增加使覆蓋半徑收縮的現(xiàn)象稱之為呼吸效應(yīng) ） ， WCDMA和 CDMA2021 的呼吸效應(yīng)比較明顯。此外， TDSCDMA 在其他方面也具有成本優(yōu)勢(shì)。擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，掌握核心技術(shù) ， 使得專利費(fèi)用低和終端價(jià)格低。 (6)質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)： TDSCDMA 網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)蘊(yùn)藏在系統(tǒng)原理、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方方面面 ， 始終讓運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 、 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的各個(gè)階段擁有一個(gè)高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，解除網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的無(wú)后顧之憂。隨著TDSCDMA 的發(fā)展，對(duì) TDSCDMA 進(jìn)行關(guān)注和評(píng)估研究的國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商越來(lái)越多，同時(shí) ， 國(guó)內(nèi)外主要系統(tǒng)和終端制造商紛紛開(kāi)始 TDSCDMA 的產(chǎn)業(yè)化部局 ， 全球跨國(guó)公司的參與將進(jìn)一步推動(dòng) TDSCDMA 在全球市場(chǎng)的發(fā)展。 正是由于 TDSCDMA具有技術(shù)、頻率、組網(wǎng)、業(yè)務(wù)、成本、質(zhì)量和市場(chǎng)等方面突出的優(yōu)勢(shì)，因此，中國(guó) 3G標(biāo)準(zhǔn) TDSCDMA表現(xiàn)出誘人的市場(chǎng)前景。 TDSCDMA 的長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù) TDLTE ： Time Division Long Term Evolution（ 分時(shí) 長(zhǎng)期演進(jìn)） 也在不斷趨于成熟，近年將在我國(guó)步入商用階段。 屆時(shí)， TD 技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善將會(huì)對(duì)通信市場(chǎng)帶來(lái)很大的影響和市場(chǎng)占有率 [4]。該標(biāo)準(zhǔn)草案以 智能天線 、同步碼分多址、 接力切換 、 時(shí)分雙工 為主要特點(diǎn)，于 ITU 征集 IMT2021 第三代移動(dòng)通信 無(wú)線傳輸技術(shù)候選方案的截止日 1998 年 6 月30 日提交到 ITU，從而成為 IMT2021 的 15 個(gè)候選方案之一。在 1999 年 11 月 赫爾辛基 ITURTG8/1 第 18 次會(huì)議上和 2021 年 5 月 伊斯坦布爾 的 ITUR 全會(huì)上， TDSCDMA 被正式接納為CDMATDD 制式的方案之一 [5]。 1999 年 12 月在法國(guó) 尼斯 的 3GPP 會(huì)議上，我國(guó)的提案被 3GPPTSGRAN（ 無(wú)線接入網(wǎng) ） 全會(huì)所接受，正式確定將 TDSCDMA 納入到 Release 2021（ 后拆分為 R4 和R5） 的工作計(jì)劃中，并將 TDSCDMA 簡(jiǎn)稱為 LCRTDD（ Low Code Rate，即低碼片速率 TDD 方案 ） 。 至此， TDSCDMA 不論在形式上還是在實(shí)質(zhì)上，都已在國(guó)際上被廣大運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商所認(rèn)可和接受，形成了真正的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這是我國(guó) 電信 史上重要的里程碑。 2021 年，韓國(guó)最大的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商 SK 電訊在韓國(guó)首都首爾建成了TDSCDMA 試驗(yàn)網(wǎng)。 2021 年 10 月，日本電信運(yùn)營(yíng)商 IP Mobile 原本計(jì)劃建設(shè)并運(yùn)營(yíng)TDSCDMA 網(wǎng)絡(luò)，但該公司最終受限于資金困境而破產(chǎn)。 2021 年 4 月 1 日，中國(guó)移動(dòng)在中國(guó)北京、上海、天津、沈陽(yáng)、青島、廣州、深圳、廈門(mén)、秦皇島 和保定等 10 個(gè)城市啟動(dòng) TDSCDMA 社會(huì)化業(yè)第 1章 緒論 5 務(wù)測(cè)試和試商用。 2021 年 9 月，中國(guó)普天信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)公司為意大利的一家通信公司MYWAVE 建設(shè)了 TDSCDMA 試驗(yàn)網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)于 9 月 12 日建成并開(kāi)通 。該公司計(jì)劃到 2021 年， TDSCDMA 網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋中國(guó)大陸 100%的地市 [6]。在 TDSCDMA 系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)調(diào)制技術(shù)是 QPSK，對(duì)于 2M bit/s 的業(yè)務(wù)，將使用 8PSK 調(diào)制方式 [7]。 第 3 章 本章 介紹的是 TDSCDMA 通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)調(diào)制與解調(diào)模塊 ，分為 QPSK 和 8PSK 兩部分進(jìn)行了明說(shuō)，分別說(shuō)明了這兩種調(diào)制方式的原理和實(shí)現(xiàn)方法 。 最后，對(duì)本 次 研究工作進(jìn)行了總結(jié)。 TDSCDMA 通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)部分大致可以分為 數(shù)據(jù) 調(diào)制與解調(diào)、擴(kuò)頻調(diào)制與解調(diào)和射頻調(diào)制與解調(diào) [8]，其中 數(shù)據(jù) 調(diào)制與解調(diào)為本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分，而 TDSCDMA 通信系統(tǒng)的 數(shù)據(jù) 調(diào)制與解調(diào)又分為 QPSK 和 8PSK兩種，分別針對(duì)不同的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。在擴(kuò)頻通信中，帶寬的展寬是利用與被傳信息無(wú)關(guān)的函數(shù)（擴(kuò)頻函數(shù)，又稱擴(kuò)頻碼序列 ） ， 即對(duì)被傳信息進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的 ， 在接收端使用相同的擴(kuò)頻函數(shù)對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，還原出被傳信息。脈沖信號(hào)寬度與頻譜帶寬近似成反比，脈沖寬度越窄，則其頻譜就越寬。設(shè) W代表系統(tǒng)所占帶寬， B 代表原始信息帶寬，一般認(rèn)為： W/B=1~2，為窄帶通信； W/B=50,為寬帶通信； W/B=100，為擴(kuò)頻通信 [8]。一般把擴(kuò)頻信號(hào)帶寬 W 與信息帶寬 B 之比稱為處理增益 ??p，即： ??p = ??/?? (21) 它表明了擴(kuò)頻系統(tǒng)信噪比改善的程度。因此，處理增益是擴(kuò)頻系統(tǒng)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。干擾容限是在保證系統(tǒng)正常工作的條件下，接收機(jī)輸入端能承受的干擾信號(hào)與有用信號(hào)的比值，一般用分貝表示 ， 干擾容限直接燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 反映了擴(kuò)頻通信 系統(tǒng) 接收機(jī)允許的極限干擾強(qiáng)度。 由此可見(jiàn)，抗干擾容限 M 與擴(kuò)頻處理增益 ??p成正比，擴(kuò)頻處理增益提高后，抗干擾容限將大大提高，甚至信號(hào)在一定的噪聲淹沒(méi)下也能正常通信。 擴(kuò)頻通信通過(guò)擴(kuò)展帶寬 對(duì)干擾 進(jìn)行抑制，并帶來(lái)一系列的優(yōu)點(diǎn)： (1)抗干擾能力強(qiáng)； (2)保密性好； (3)抗多徑干擾； (4)可實(shí)現(xiàn)碼分多址； (5)能精確地定時(shí)和測(cè)距。有用信號(hào)的提取，正是由于有用信號(hào)和其他用戶信號(hào)所分配的碼字存在正交性，經(jīng)過(guò)相乘運(yùn)算之后，可以將其他信號(hào)屏蔽為零，而只提取出有用信號(hào)的能量。為了降低干擾，CDMA 必須通過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制來(lái)完成，而擴(kuò)頻調(diào)制并不意味著就是 CDMA，這一點(diǎn)必須記住。擴(kuò)頻碼的比特速率被稱為碼片速率，而信息數(shù)據(jù)序列的比特速率被稱為符號(hào)速率。在接收端，接收機(jī)從噪聲中濾出信號(hào)，把信號(hào)還原到原來(lái)很窄的帶寬上。如果采用二進(jìn)制符號(hào) 1 和 1 來(lái)表示消息代碼和擴(kuò)頻碼，則擴(kuò)頻過(guò)程就是信息符號(hào)與擴(kuò)頻碼逐碼片相乘。所以碼字的選擇非常重要，系統(tǒng)一般要求碼字有尖銳的自相關(guān)性和正交性。通過(guò)不同碼字的正交性，系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)碼分復(fù)用。所以良好的自相關(guān)性和較低的互相關(guān)性，是對(duì)碼字的基本要求。如正交碼，顧名思義，就是具有很低的互相關(guān)系數(shù)，但其自相關(guān)性能不理想。一般，人們同時(shí)采用兩種碼來(lái)解決這個(gè)矛盾。 m 序列、 Gold 碼是偽隨機(jī)碼，而 Wa lsh 則是正交碼。復(fù)擾碼是由一個(gè)長(zhǎng)度為 16 的二進(jìn)制實(shí)數(shù)擾碼序列產(chǎn)生的， TDSCDMA 系統(tǒng)共定義了 128 個(gè)這樣的實(shí)數(shù)序列 [7]。 正交可變擴(kuò)頻因子碼 (OVSF 碼 )用于區(qū)分不同類型速率的業(yè)務(wù)，其特色就是在相同或不同長(zhǎng)度的碼字之間相互正交，碼長(zhǎng) Q（也是擴(kuò)頻因子）是 2的整數(shù)次冪，即 ?? = 2?? 。用??2??， j?*+1， ?1+(j = 0， 1， …， 2?? ?1)表示 OVSF碼 ,它的兩個(gè)下標(biāo)集代表碼字的長(zhǎng)度和序號(hào)。那么不同長(zhǎng)度的碼字的相關(guān)運(yùn)算是什么概念呢？考慮兩個(gè)不同長(zhǎng)度的 OVSF 碼 ??2??， i， ??2??， j，首先利用長(zhǎng)度較短的碼構(gòu)造一個(gè)新的序列 C=(??2??， i,??2??， j)，顯然，這個(gè)新序列的碼長(zhǎng)等于 ??2??， j的碼長(zhǎng)，這樣，我們就可以對(duì)新序列與??2??， j進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算了。 再對(duì) ?? ??，有： (??,??)= 1 ?1 +(?1)?(?1)+1 ?1 +(?1)?(?1)= 4 可見(jiàn)， ?? ??。如??2??， i和 ??2??+1， 2i， ??2??+2， 4i（ i = 0， 1， …， 2?? ?1） 均存在直通路徑，則有： C2n+1， 2i = .C2n， i， C2n， i/， ??2??+2， 4i = .??2??+1， 2i， ??2??+1， 2i/= （ ??2??， i， ??2??， i， ??2??， i， ??2??， i） 構(gòu)造一個(gè)新序列 C = .??2??， i， ??2??， i/，則 ??2??， i和 ??2??+1， 2i之間的相關(guān)運(yùn)算可表示為： .??2??， i， ??2??+1， 2i/= .C， ??2??+1， 2i/= .??2??， i， ??2??， i/+.??2??， i， ??2??， i/ = 2??+1 可見(jiàn)， ??2??， i和 ??2??+1， 2i是相關(guān)的。 ??2??， i和 ??2??， 2j(i ≠ j,且 i,j =0,1,… , 2?? ?1)之間不存在直通路徑，這兩個(gè)碼字之間的相關(guān)運(yùn)算可表示為： .??2??， i， ??2??， 2j/ = .??2??， i， ??2??， j/+.??2??， i， ??2??， j/= 0 可見(jiàn)， ??2??， i和 ??2??， j是正交的。 TDSCDMA 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 在 TDSCDMA 中數(shù)據(jù)的調(diào)制與解調(diào)可以采用 QPSK 或者 8PSK 的方式。數(shù)據(jù)調(diào)制后的復(fù)數(shù)符號(hào)再進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制。擴(kuò)頻操作位于第 2章 TDSCDMA系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)基本原理 11 調(diào)制之后和脈沖成形之前。首先用擴(kuò)頻碼對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)頻，其擴(kuò)頻系數(shù)在 1~16 之間。 TDSCDMA 所采用的擴(kuò)頻碼是 OVSF 碼，這可以保證在同一個(gè)時(shí)隙上不同擴(kuò)頻因子的擴(kuò)頻碼是正交的。為了降低多碼傳輸 時(shí)的峰均值比，對(duì)于每一個(gè)信道化碼，都有一個(gè)相關(guān)的相位系數(shù) ??????(??),即信道化特征乘法算子，也叫加權(quán)因子。 表 21 每個(gè)信道化碼所對(duì)應(yīng)的相位系數(shù)值 k ????1(??) ????2(??) ????4(??) ????8(??) ????16(??) 1 1 1 j +j j 2 +j 1 +j j 3 +j +j 1 4 1 1 1 5 j +j 6 1 1 7 j 1 8 1 1 9 j 10 +j 11 1 12 +j 13 j 14 j 15 +j 16 1 數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度為 Q??的實(shí)值序列即信道化碼 c(??） 擴(kuò)頻后，還要由一個(gè)小區(qū)特定的復(fù)值序列即擾碼 v = (??1， ??2， …， ??16)進(jìn)行加 擾。復(fù)值序列 v 由長(zhǎng)度為 16 的二進(jìn)制實(shí)數(shù)擾碼序列 v = (??1， ??2， …， ??16)生成，擾碼 v 的元燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 素是虛實(shí)交替的，即： ????‘ = （ j） ?? ?????， ?????{1， ? 1}， i = 1~16 (23) TDSCDMA 系統(tǒng)共定義了 128 個(gè)這樣的實(shí)數(shù)序列。脈沖成形濾波器使用的是滾降系數(shù) α = 平方根升余弦濾波器，此濾波器在發(fā)射和接收方均要使用。 首先介紹的是 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，主要包括擴(kuò)頻調(diào)制與解調(diào)的基本概念和擴(kuò)頻調(diào)制與解調(diào)的存在意義， 然后介紹了碼分多址的基本原理和常使用的編碼方式， 接著 介紹了 TDSCDMA 系統(tǒng) 中擴(kuò)頻調(diào)制與解調(diào)使用的可變擴(kuò)頻比正交碼即 OVSF 碼，大致 說(shuō)明 了 OVSF 碼的基本概念和使用方法，最后從整體上介紹了 TDSCDMA 系統(tǒng)中調(diào)制與解調(diào)，其中 數(shù)據(jù) 調(diào)制與解調(diào)在第 三章有詳細(xì)介紹 。調(diào)制過(guò)程用于通信系統(tǒng)的發(fā)端 ， 在接受端需將已調(diào)信號(hào)還原成要傳輸?shù)脑夹盘?hào)，該過(guò)程稱為解調(diào) [9]。模擬調(diào)制指利用輸入的模擬信號(hào)直接調(diào)制載波（正弦波）的振幅 、 頻率或相位，從而得到調(diào)幅（ AM）、調(diào)頻（ FM）或調(diào)相（ PM）信號(hào)。 移動(dòng)通信信道