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1、WR_BT01_C1_1 WCDMA无线原理中兴通讯学院无线团队课程目标学完本课程，您将能够：掌握无线基础知识了解IMT-2000的频谱规划情况掌握扩频通信原理课程内容无线基础知识3G频谱规划扩频通信原理AMPSTACSNMT其它第一代 80年代 模拟模 拟 技 术GSMCDMA IS95TDMA IS-136PDC第二代 90年代 数字需求驱动数 字 技 术语 音 业 务第三代 IMT-2000UMTS WCDMAcdma 2000需求驱动宽 带 业 务TD- SCDMA移动通信的发展历程无线基础知识双工技术lTDD方式上下行频率相同可用于任何频段适合于上下行非对称及对称业务lFDD方式上下
2、行频率配对需要成对频段适合于上下行对称业务；TDD(时分双工；如TD-SCDMA)D U D D D DDDFDD（频分双工；如WCDMA和 CDMA2000）DD D D DDDU无线基础知识 多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰. 常用的方法基本上有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA 、码分多址CDMA多址技术 无线基础知识各用户使用不同的频率各用户使用不同的频率时间频率FDMA频分多址FDMAn频分多址技术业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS。无线基础知识时间频率TDMA各用户使用不同的时隙各用户使用不同的时隙时分多址TDMAn时分多址技术业务信道
3、在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS。无线基础知识时间频率CDMA码各用户使用不同的正交化码序列各用户使用不同的正交化码序列码分多址CDMAn码分多址技术所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道。无线基础知识Freq. 1Freq. 1Code ACode BCode CBS1BS2Code DCode ECDMA码分多址应用n用户通过编码来区分n自干扰系统nCDMA系统是一个受限于干扰的系统 (GSM是一个受限于频率的系统) 无线基础知识频率复用无线基础知识无线传输技术RTT需求nData：144 kbps 高速运动384 kbps 步行运动2 Mbps 室内
4、运动nVoice4.75Kb/s - 12.2Kb/sn根据带宽需求可变速率信息传递；n满足不同业务的延时要求。无线基础知识3G业务无线基础知识课程内容无线基础知识3G频谱规划扩频通信原理IMT-2000的频谱分配18501900195020002050210021502200ITUEuropeUSAMSSPCSAD BBCDCEFAFEMSSReserveBroadcast auxiliary2165 MHz1990 MHz18501900195020002050210021502200UMTSGSM 1800DECTMSS1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 2000MS
5、SUMTSJapanMSSIMT 2000MSSIMT 2000PHSIMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSTDD WLL1980GSM 1800CDMA196019201945China18651865 1870188518901910193019451965 19701975FDD WLL CDMAFDD WLL3G频谱规划185019001950200020502100215022002250ITU1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHz1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 20002
6、170 MHzIMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSChinaMSSMSSMSSFDDFDD1920 MHzTDDTDD中国3G频谱分配（2002年11月）3G频谱规划中国的3G频率规划-招标后具体分配3G频谱规划运营商频段制式双工方式总频谱资 源中国联通1940-1955MHz 2130-2145MHzWCDMAFDD30MHz中国移动1880-1900MHz 2010-2025MHzTD-SCDMATDD35MHz中国电信1920-1935MHz 2110-2125MHzCDMA2000FDD30MHz小灵通1880-1920MHzPDCTDD频段日后将用于服务 TD
7、-SCDMA中国的3G频率规划n主要工作频段：频分双工(FDD)方式：1920-1980 MHz / 2110-2170 MHz时分双工(TDD)方式：1880-1920MHz、2010-2025 MHzn补充工作频段：频分双工(FDD)方式：1755-1785 MHz / 1850-1880 MHz时分双工(TDD)方式：2300-2400MHzn卫星移动通信系统工作频段：1980-2010 MHz / 2170-2200 MHzn目前已规划给公众移动通信系统的825 - 835 MHz / 870 - 880 MHz、 885 - 915 MHz / 930 - 960 MHz和1710
8、- 1755 MHz / 1805 - 1850 MHz频段 同时规划为第三代公众移动通信系统FDD方式的扩展频段,上、下行频率使用方式不变。 3G频谱规划IMT-2000 CDMA DSIMT-2000 CDMA MC IMT-2000 TDMA SCIMT-2000 TDMA FTIMT-2000 CDMA TDDWCDMACDMA 2000UWC136DECTTD-SCDMA无 线 接 口3G标准化历程3G频谱规划3G 标准化历程3G 标准WCDMA核心网络：基于MAPTD-SCDMA核心网络：基于MAPCDMA2000核心网络：基于ANSI-41CDMA技术是3G的主流技术3G频谱规划
9、WCDMATD-SCDMACDMA2000信道带宽5MHz1.6MHzN*1.25MHz N=1,3,6,9,12码片速率3.84Mcps1.28McpsN*1.2288Mcps N=1,3,6,9,12 扩频 方式DS-CDMADS-CDMA, SF=1,2,4,8,16DS-CDMA和MC-CDMA双工方式FDDTDDFDD调制方式QPSK/BPSKQPSK/8PSKQPSK/BPSK功率控制开环结 合快速闭环 （ 1.5KHz）开环结 合快速闭环 （200Hz）开环结 合快速闭环 （ 800Hz） 基站同步同步/异步同步同步3G三种主要技术的比较3G频谱规划课程内容无线基础知识3G频谱规
10、划扩频通信原理编码 交织基带 调制扩 频加 扰射频 调制无线信道解码解 交织基带 解调解 扩解 扰射频 解调收发信机数据处理过程手机 数据手机 数据扩频通信原理无纠错编码： BER10-1 10-2不能满足通信需要卷积编码： BER10-3满足语音通信需要Turbo 码： BER10-6满足数据通信需要信道编码nWCDMA采用高性能的信道编码，提高系统性能n编解码极大地降低了工作点的信噪比，是无线传输中的常用手段nTurbo码能够使传输信号的信噪比接近Shannon极限n 编码目的：在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。扩频通信原理信
11、道编码的原理n信道编码信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错 能力目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）使用编码增加了无效负荷和传输时间适合纠正非连续的少量错误 床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床？前前明明月月光光春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国扩频通信原理x1 x6 x11 x16 x21x2 x7 x22x3 x8 x23x4 x9 x24x5 x10 x25输入数据 A = (x1 x2 x3 x4 x5 x25)输出数据 A= (x1 x
12、6 x11 x16 x25)举例：交织技术n交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。n作用：减小信道快衰落带来的影响。n缺点：带来了附加的额外延时在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错 。扩频通信原理床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床春白红床春白红前眠发豆前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床春白红？前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床？前明明月月光光春？眠不不觉觉晓晓白？发三三千千丈丈红？豆生生南南国国编码交织去交织解码突发错误信道编码和
13、交织技术的使用扩频通信原理交织技术n交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。n作用：减小信道快衰落带来的影响。n优点交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。提高纠错编码的有效性。n 缺点：由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。扩频通信原理编码 交织基带 调制扩 频加 扰射频 调制无线信道解码解 交织基带 解调解 扩解 扰射频 解调收发信机数据处理过程手机 数据手机 数据扩频通信原理 扩展频谱（SS:Spread Spectrum)通信
14、简称扩频通信。 扩频通信技术:在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。 直接序列扩展频谱DSSSCDMA采用的是直接序列扩频，即将需要传送的信号与速率远大于信 息速率的伪随机序列编码（扩频码）直接混合，这样调制信号的频 谱宽度远大于原来信息的频谱宽度。 调频FH 跳时TH扩频通信的定义扩频通信原理CDMA的几种形式n直接扩频码分多址（DS-CDMA）多用户完全同一时间、同一地点占用同一频率资源；n跳频码分多址（FH-CDMA）：单一用户单一时刻占用的频谱带宽 较窄，占用频率随时间变化按照一定规律跳变，跳变规
15、律由地址 码决定。n跳时码分多址（TH-CDMA）：单一用户不定时占用较宽的频谱， 占用的时间按照一定规律变化，时间改变的规律由地址码决定。扩频通信原理n扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。n其理论基础为Shannon定理：C=B*log2(1+S/N) C：信道容量，单位b/s B：信号频带宽度，单位HzS：信号平均功率，单位WN：噪声平均功率，单位W结论：在信道容量C不变的情况下，信号频带宽度B与信噪比S/N完全 可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信噪比的 条件下获得比较满意的传输质量.扩频通信的理论基础扩频通信原理高速扩频序列低速信号TX解调信号RX高速扩频序列
16、扩频信号扩频码速率：3.84Mc/s； 扩频码：OVSF码。直接扩频通信扩频通信原理码序列的正交累加为0表示正交码序列的正交性扩频通信原理 Walsh函数是一种非正弦波的完备正交函数系统，可用哈达玛矩 阵H通过递推关系构成。由于它仅有可能的取值是1和1（或0 和1），比较适合于用来表达和处理数字信号。 Walsh函数具有理想的互相关特性。在Walsh函数中，两两之间 的互相关函数为“0”，亦即它们之间是正交的。WCDMA系统扩频码（信道化码）nWCDMA扩频码是由Walsh函数生成，叫做OVSF码（正交可变扩频因子码），OVSF码互相关为零，相互完全正交。 扩频通信原理SF = 1 SF = 2 SF = 4
