G基础知识PPT演示文稿

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1、1,京信通信技术有限公司,2004.11.1 v2.0,2,常见通信术语解释（一）,Eb/N0（每比特能量噪声比）：CDMA系统中除信噪比外另一表示信号与噪声间强弱关系的参数。Eb代表平均到每个比特上的功率密度，N0代表噪声的功率密度。 远近效应：主要发生在上行链路。离基站近的移动台的路径损耗比远方移动台的路径损耗低，如果所有的移动台都使用相同的发射功率，与基站间距离近的移动台的强信号将压制与基站间距离远的移动台的弱信号，这就是远近效应。 码间干扰(ISI)：设有基站发射一个数字信号，其码元顺序为1，2，3,.，接收器收到的则有从不同路径来的信号，由于路径长短不同，到达接收器就有先后顺序的不同

2、。为简单起见，可以只考虑经两条路径的信号，若它的路径相对时延为r，则当r=Tb/2时，前后码元将在大部分的码元周期中发生重叠，假设两个信号的强度相差不多，则接收时将会发生误判而错码，这就是码间干扰。,3,常见通信术语解释（二）,多普勒效应：由于移动体的运动速度和方向引起，多径条件下将引起多普勒频谱展宽。 多址干扰(MAI)：在CDMA 系统中，用户传输信息所用的信号是用各自不同的编码序列来区分的。从时域或频域来看，多个CDMA 信号是互相重叠的。在不同用户的接收机上采用相关器（匹配滤波器）来选出自己预定码型的信号，而其他不能被接收的码型就形成了对特定用户的干扰，这就是多址干扰。 上行链路的多址

3、干扰: 基站在接收某个移动台的信号时，受到本小区和临近小区其他移动台所发信号的干扰，称为上行链路的多址干扰。 下行链路的多址干扰:移动台在接收所属基站信号时，会受到所属基站和临近其他基站发给其他移动台的信号干扰，称为下行链路的多址干扰。,4,常见通信术语解释（三）,多址干扰,5,3G关键技术,调制和扩频技术 分集接收技术 信道均衡技术 编译码技术 多用户检测技术 智能天线技术 功率控制技术,软切换技术 同步技术 移动IP技术 软件无线电技术 高速下行链路数据传输技术 OFDM技术,6,调制和扩频技术调制（一）,数字调制是指用基带信号对正弦载波信号的幅度、频率、相位等进行控制，使其随基带信号的变

4、化而变化。数字调制主要分为: 调幅幅度键控（ASK） 调频频移键控（FSK） 调相相移键控（PSK） 选择调制方式时，应采取抗干扰能力强的调制方式，能适用于快衰落信道，占有较小的带宽以提高频谱利用率，带外辐射要小以减弱对邻近波道的干扰。,7,调制和扩频技术调制（二）,线性数字调制技术是指传输信号的幅度随调制数字信号的变化而变化。其带宽效率高，适合于在有限频带内要求容纳用户多的无线通信系统。但它在传输中必须使用效率低的线性功率放大器，否则会造成严重的相邻信道干扰。 线性数字调制方式有： 二进制相移键控 BPSK 差分相移键控 DPSK 四相相移键控 QPSK,8,调制和扩频技术调制（三）,未来的

5、移动通信系统的一个标志是提供极大的系统容量，而无线资源非常有限，需要研究使带宽效率和功率效率都高的新的调制方式，这就是自适应信道编码调制。,3G移动通信主要调制方式,9,调制和扩频技术调制（四）,自适应调制是指随着无线信道衰落的快慢自行调整调制信号的电平即在快衰落时，瞬时比特率BER（Bit Error Rate）近似不变，而减少数据速率；在慢衰落时，增加数据速率。 自适应调制方式有双向和单向两种： 双向自适应方式是允许接收端和发射端的各种传输状态都变化。如传播环境的改变、数据速率和要求的传输质量的改变都可以通过反馈自适应地改变调制方式； 单向自适应方式是只允许发射端根据要传输业务的状态（速率

6、、服务质量等）自适应地改变调制方式。这种方式接收端比较简单而又能提供最合适的有效传输系统。,10,调制和扩频技术调制（五）,在3G乃至未来的移动系统需要提供越来越高速率的分组数据业务，如果采用上述的自适应调制方式需要增加星座图上信号点的数量，造成系统BER性能下降。为此提出自适应信道编码调制，它将信道编码技术和数字调制技术相结合，提供更好的系统性能。 网格（Trellis）编码加上自适应调制可以将编码效益提高 5dB左右。 将Turbo编码与自适应调制相结合的自适应Turbo编码调制方法，比传统的Turbo编码调制的增益高 3dB。,11,调制和扩频技术扩频（一）,为了克服用户之间的多址干扰，

7、CDMA系统采用扩频技术。 系统分配给每个用户一个码序列，这个码序列的比特率远远高于用户要传送的信息的比特率。用户传送的信号被这个码序列调制在接收端，接收机寻找到应的码序列。一旦从其它信号（以噪声的形式出现）中分离出相应的码序列，就可以分离出该用户发送的信号。 扩频信号在传输信息过程中所使用的带宽比实际要传输的信息的带宽更宽。,12,调制和扩频技术扩频（二）,扩频技术的主要优点： 抗天线干扰和阻塞。 降低被别人来意侦听的概率。 抗来自多径传播信号分支的信号干扰。 通过复用提供多址接入功能。 支持两点之间的区域测量或距离测量。 可利用分集技术，包括多径分集、频分和时分技术。 任意时间都可以接入系

8、统-在系统可接收的干扰范围内不用等待空闲信道就可直接接入系统。,13,调制和扩频技术扩频（三）,按照扩展频谱方式的不同，系统扩频通信可分为： 直接序列（DS）扩频 跳频（FH）扩频 跳时（TH）扩频 线性调频（CHIRP）扩频 混合方式扩频 码分多址（CDMA）就是使用直接序列扩频技术的一种多址方式，又称之为扩频多址（SSMA）。,14,调制和扩频技术扩频（四）,直接序列扩频(DSSS)：就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端扩展信号的频谱。而在收端用相同的扩频码序列进行解扩把展宽的信号还原成原始的信号。 主要原理：假定无线信号从基站向移动台发射。在基站端，发射信号通过宽带扩频信号以速率R进行

9、传输，产生带宽W的扩频信号。在移动台中，接收信号通过同一扩频使信号成倍增加。如果在移动台本地产生的扩频信号与扩频码/扩频信号同步，结果产生的信号实际上是原始信号再加上一些伪高频信号，这些信号不是原始信息的组成部分，因此它们很容易被过滤掉。另一方面，如果移动台出现任何干扰信号，扩频信号将对它进行扩频，就和在基站的原始信号的处理方式一样，把它扩展到扩频信号的带宽中去。,15,调制和扩频技术扩频（五）,基本DS扩频技术框图：,16,调制和扩频技术扩频（六）,跳频扩频(FHSS)：所谓跳频就是通信收发双方同步用扩频码序列频移键控调制，使载波频率不断跳变。跳频系统有几十个甚至上千个频率由所传信息与扩频码

10、的组合去进行选择控制，不断跳变。其抗多径的原理是：若发射的信号载波频率为f0，当存在多径传播环境时，因多径延迟的不同，信号到达接收端的时间有先有后。若接收器在收到最先到达的信号之后立即将载波频率跳变到另一频率f1上，则可避开由于多径延迟对接收信号的干扰。要求跳频信号驻留时间小于多径延迟时间差，即跳频速率足够快。,17,调制和扩频技术扩频（七）,跳频扩频与直接序列扩频,18,分集接收技术（一）,移动通信信道是一种多径衰落信道，分集接收技术就是分别接收每一路的信号进行解调，再叠加输出以增强接收效果，这时多径信号变成一个可供利用的有利因素。系统内的分集越多，在困难传输环境中的性能越好。 分集有两重含

11、义： 一是分散传输，使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号； 二是集中处理，接收器把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并，以降低衰落的影响。 分集主要包括：时间分集、频率分集、空间（路径）分集。凡是能够提高传输符号速率，使所需的纠错程序生效的数字式系统，都可以实行时间分集。但只有CDMA系统能够轻易地实现其他的分集方法。,19,分集接收技术（二）,依信号的传输方式分为： 显分集：显分集最通用的分集技术是空间分集，即几个天线被分隔开来，并被连到一个公共的接收系统中。接收器选择接收到的最佳信号作为输入。其他显分集技术包括天线极化分集、频率分集和时间分集等。 隐分集：隐分集主要是指把分

12、集作用隐蔽于传输信号之中（如交织编码、直接序列扩频技术等），在接收端利用信号处理技术实现分集。隐分集只需一副天线来接收信号。例如，CDMA系统通常使用RAKE接收器，它能够通过分集来改善链路性能。,20,分集接收技术（三）,依分集的目的可分为 宏分集：宏分集也称为多基站分集，主要用于蜂窝移动通信系统中，用于减少慢衰落的影响。即把多个基站设备在不同的地理位置上和在不同方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信，接收器可选择其中一个信号最好的基站进行通信。 微分集：微分集主要用于减少快衰落，依获得方法不同可分为空间分集、频率分集、极化分集、场分集、角度分集和时间分集等。,21,分集接收技术（四）,分

13、集的接收合并方式主要有： 选择性合并：在多支路（子信道）接收信号中，选择信噪比最高的支路的信号作为输出信号。 最大比合并：每一支路都有一个加权（放大器增益），依各支路信噪比来分配权重，信噪比大的支路权重大，信噪比小的支路权重小。 等增益合并：当最大比合并中的加权系数为1时，就是等增益合并。 性能比较：最大比合并等增益合并选择性合并,22,分集接收技术（五）,多径分集的RAKE接收技术原理框图:,23,分集接收技术（六）,由于信道中快速衰落和噪声的影响，实际接收的各径的相位与原来发射信号的相位有很大的变化，因此在合并以前要按照信道估计的结果进行相位的旋转，实际的CDMA系统中的信道估计是根据发射

14、信号中携带的导频符号完成的。根据发射信号中是否携带有连续导频，可以分别采用基于连续导频的相位预测和基于判决反馈技术的相位预测方法。,24,信道均衡技术,均衡是指对信道特性的均衡，即接收端的均衡器产生与信道相反的特性用来抵消信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。也即通过均衡器消除信道的频率和时间的选择性。 自适应均衡：无线信道是时变的，具有未知性和多变性，要求均衡器的特性能够自动适应信道的变化而均衡。 均衡技术基本分为两类线性与非线性均衡。在数字移动通信中通常不用线性均衡器，而在恶劣的多径信道中非线性均衡器有良好的性能，被广泛采用。,25,编译码技术,信道编译码主要是降低信号传播功率和解决信号在

15、无线传播环境中不可避免的衰落问题。分为差错控制编码和纠错控制编码。 WCDMA和CDMA2000采用交织技术、卷积编码技术、Turbo编码技术和RS卷积级联码技术。 卷积码主要是用于低数据速率的语音和信令。编解码技术结合交织技术的使用可以提高误码率性能，在IS-95CDMA系统已经有应用。 RS编码是一种多进制编码技术，适合于存在突发错误的通信系统。RS解码技术相对比较成熟，但由RS码和卷积码构成的级联码在性能上与传统的卷积码相比较，提高不多，故在未来第三代移动通信系统中被采用的可能性不大。 与无编码情况相比，Turbo码可以将误码率提高到10E-6。Turbo码因为编解码性能能够逼近Shan

16、non极限而最后被采用作为3G的数据编解码技术。,26,多用户检测技术,多用户检测（MUD）是宽带CDMA通信系统中抗干扰的关键技术。其在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对单个用户的信号分别进行检测，从而具有优良的抗干扰性能，解决了远近效应问题，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行链路频谱资源，显著提高系统容量。 基本原理：通过去除小区内用户受到的多址干扰来改进系统性能，增加系统容量。 基本思想：把所有用户的信号都当作有用信号，而不是当作干扰信号。 其实现难点主要是基带处理的复杂度很高。,27,智能天线技术（一）,目标： 将目标用户的能量最大化 将其他用户的干扰最小化 智能天线技术是利用自适应的波束赋形技术，提高用户波达方向的方向图增益，同时利用方向图的零点降低空间上大功率用户的干扰。 利用智能天线，将主瓣对准有用信号，低增益副瓣对准主要的干扰信号，从而