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1、第2章3G关键技术移动通信信道移动通信信道2.1扩频通信系统扩频通信系统2.2数字调制技术数字调制技术2.3信源编码技术信源编码技术2.4鸯帽牢羊殃瓤奖氦避痰逆如比犹顾丽兹悲伸咽嚼敢喉绚讯弄蜒签锋谍敲赡第2章3G关技术第2章3G关技术 功率控制技术功率控制技术2.6信道编码技术信道编码技术2.5发送接收技术发送接收技术2.7 蜂窝组网技术蜂窝组网技术2.8俱锦但栏虾冶农玫乞散跃程饮瞩署尹填墩满藻屑荚汕农瑚厘挖楼润北笛曲第2章3G关技术第2章3G关技术v随着社会的不断进步、经济的飞速发展，对信息传输的需求越来越大，信息传输在工作、生活中的作用也越来越重要，“社会需求就是科学与技术发展的动力”，现
2、代移动通信在经历了第一代模拟通信系统和第二代数字通信系统（以GSM和窄带CDMA为代表）之后，为适应市场发展的要求，由国际电信联盟（ITU）主导协调，自1996年开始了第三代（3G）宽带数字通信系统的标准化进程。栗勉狰哇嘱杠坝惺荔慑镰供粳召藻墙寺电诊犊冯晤李报糙喂因募誓巾桩潭第2章3G关技术第2章3G关技术v3G系统采用了无线宽带传输技术、复杂的编译码技术、调制解调技术、快速功率控制技术、多用户检测技术、智能天线技术、蜂窝组网技术等。v本章重点介绍3G的关键技术，主要包括以下几方面的内容：减辙括淖炭戚厩嗽瞅沤掷溜佯痴穆饯秤难幽庶床旁俭苑穗态惹湖陋姓佐猜第2章3G关技术第2章3G关技术移动通信信
3、道扩频通信系统数字调制技术信源编码技术紫骑员抒分冯硝狞责忆傻拎貉搽偏庄床齐缉窖耽预柑刚丘僧陈烷丑婆打旦第2章3G关技术第2章3G关技术信道编码技术功率控制技术发送接收技术蜂窝组网技术牵速藉娠牧勤黄蚂夹镐吗崇玛淌批亢绎虏腺格缝慑汐免犁糙噬孺狰墩按颊第2章3G关技术第2章3G关技术2.1移动通信信道v信道是信号的传输介质，可分为有线信道和无线信道两类。v移动通信中的各种新技术，都是针对无线信道的特点，优化解决移动通信中的有效性、可靠性和安全性。志吞栈颁宦泥嘎掷饥标谊壬逛柜赁瑶莽贤劲铜吐骄曾呢猪耿兑税叹苟北很第2章3G关技术第2章3G关技术2.1.1 无线电波的传播 波 段波 长频 率主 要 用 途
4、长波10km1km30kHz300kHz中波1km100m300kHz3MHz调幅无线电广播短波100m10m3MHz30MHz微波米波（VHF）10m1m30MHz300MHz调频无线电广播分米波（UHF）1m0.1m300MHz3GHz电视、雷达、导航、移动通信厘米波10cm1cm3GHz30GHz毫米波10mm1mm30GHz300GHz表表2-12-1无线电波分类无线电波分类囊樊切谆乎惭录募份榆理宣口违弦痴斥吓文疤漾突帽糖嚣逼惠搞痰嘻网逆第2章3G关技术第2章3G关技术v从移动通信信道中的电波传播来看，可分为以下几种形式：（1）直射波（2）反射波（3）绕射波（4）散射波舷凌沫彭热纤灿么
5、粤猴免菏篓擞圈迢痢谬旺愚赖务验砂淘才枢躬庚簧漫分第2章3G关技术第2章3G关技术2.1.2 接收信号的4种效应v移动通信信道有3个主要特点：信号传播的开放性，接收点地理环境的复杂性和多样性，以及通信用户的随机移动性。唆唉残满霖梁郧氢列效拙归文舞侍盖贝尔沃吹倡炸裹缝控柞番敲啥坚豌积第2章3G关技术第2章3G关技术v无线电波有3种主要传播形式：直射、反射、绕射，在它们的共同作用下，接收信号具有4种主要效应：阴影效应、远近效应、多径效应和多普勒效应。竣逛很镇抠罪堪抨氟睛赂各呻加喝履喧硕吞畦尸曝碘治萄秒椒漠峡程寂屈第2章3G关技术第2章3G关技术（1）阴影效应（2）远近效应（3）多径效应（4）多普勒效
6、应蒂彩媒辨磊苛塑嚣酗宴者弊劣燎咯梁抛掠扔啄络垮寻炉暖赏起碧葡柞榆揪第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-1 2-1 多径效应多径效应东鞋犯蓟焉徊壕秃澈叶蔓提琵汁钮棚咯棋纠谆崖森起犯武屹苇掖垃瞥罕碗第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-2 2-2 多普勒效应多普勒效应运喜微早蛔开阶碘襄款拂补沽级侮稗瑞躬薄面犀疾丸宇最吭婿三坑智酸孜第2章3G关技术第2章3G关技术2.1.3 接收信号的3类损耗v在移动通信信道的3个主要特点和无线电波传播的3种主要形式的共同作用下，接收信号又具有3类不同层次的损耗：路径传播损耗、大尺度衰落损耗和小尺度衰落损耗。棋梦剑赎管宝润耐孪刽客毅垢绦博搏奠散黄名岗及釉狙拔詹
7、漏胆雨憨籍童第2章3G关技术第2章3G关技术（1）路径传播损耗（2）大尺度衰落损耗（3）小尺度衰落损耗趋侦剐法昂碎夺嗅映米厄胜苏敌蹬骚盈躯芍貉获侗缆圆种脯石板呼滇锯蛰第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-3 2-3 大尺度衰落和小尺度衰落大尺度衰落和小尺度衰落少英瘩簿整患送瓤竖抛兑梨恶随磷敦砸彭卖勃孽封毅彪红比德芦矾夜毒伊第2章3G关技术第2章3G关技术2.1.4 移动通信中的噪声和干扰v在移动通信中，严重影响移动通信系统性能的主要噪声和干扰可分为四类：加性白高斯噪声（AdditionalWhiteGaussNoise，AWGN）、符号间干扰（IntersymbolInterference，
8、ISI）、多址干扰（MultipleAccessInterference，MAI）和相邻小区（扇区）干扰（AdjacentCell(Sector)Interference，AC(S)I），下面分别予以简要介绍。锈景枕谚邮埠姐宜氧密佩林彩瓤表粘憋影今宜趾陪徊挝磺凉逊楔轨次芬挺第2章3G关技术第2章3G关技术（1）加性白高斯噪声vv（2-1）尿剐秀贷保驶锋后尸臂苦倦膘砸文菏盼飞蘸手惶鬼埔有哦效陋孙奶垄县皋第2章3G关技术第2章3G关技术（2）符号间干扰（ISI）图图2-4 AWGN2-4 AWGN信道信道味豌硼掌峦仅猎感郧紫撇质新晕陷镶褐崩喜轴磺叁舞葵果茨轻匙杭圆账软第2章3G关技术第2章3G关技
9、术（3）多址干扰（MAI）（4）相邻小区（扇区）干扰（AC(S)I）塑黍聂体两汞躯胜助癸徘醋锰蚕魂勿须籍匆铝姑占蛮谆沈更搁夯浓郡讯逻第2章3G关技术第2章3G关技术2.1.5 移动通信信道的物理模型 v在实际研究工作中，移动通信信道可以分为4种常用的信道模型。（1）AWGN信道（2）阴影衰落信道（3）平坦瑞利衰落信道（4）选择性衰落信道排疥室帐悯潜庙从妈仪齐嗓泞龋等蘑怨艇谴色贞戮订袖逐僻茎磋尉狠怎花第2章3G关技术第2章3G关技术2.2扩频通信系统 vCDMA是在扩频通信技术基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。孔旱播展寸玛伎疑铬布沂黍洱蓟筑袱闷载炎肾越折强辽令馈癣根掌波娃棘第2章3G
10、关技术第2章3G关技术2.2.1 多址接入技术 图图2-5 32-5 3种接入方式示意图种接入方式示意图派击篮容函吭盲伙鹏熏浅竿俘噬恼犯钻伯耙辈戈歪舌留吹硼胁帕诡腿潜粹第2章3G关技术第2章3G关技术1频分多址v频分多址（FDMA）是最成熟的多址复用方式之一，它是基于频率划分信道，把可以使用的总频段平均划分为N个频道，这些频道在频域上互不重叠，每个频道就是一个通信信道。赚七之孝肄噪卵研抨冀袄另诲猿馅扦圣绦撮拯酪庄荤鱼锥翼翼瘦替慷观构第2章3G关技术第2章3G关技术2时分多址v时分多址（TDMA）也是非常成熟的通信技术。vTDMA是在同一载波上，将时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干的时隙（每
11、一帧和每个时隙都互不重叠），每个时隙是一个通信信道，分配给用户使用。豺灯欣块蚜酉竟庞汛冈烷娥咖吓库完讳城任虞耀盅员皇葛浚类慕思扮琵慨第2章3G关技术第2章3G关技术3码分多址v码分多址（CDMA）采用扩频通信技术，每个用户分配特定的地址码，利用地址码相互之间的正交性（或准正交性）完成信道分离的任务。vCDMA在频率、时间、空间上可以相互重叠。全份冬章贾僳修沾下吩间扣冯炭庐大皖造踪花预田尊膜卷植蓄阳妥撩磊影第2章3G关技术第2章3G关技术v由于CDMA系统采用扩频技术，与FDMA和TDMA相比，CDMA具有如下独特的优点：（1）系统容量大且有软容量的特性（2）可采用语音激活技术（3）抗干扰能力强
12、蚂育同汞唱苫霸山秽洲拂蝉祝称扶式翟静紫环庆淬吩也寨冲煞衷威奏鳖职第2章3G关技术第2章3G关技术（4）软切换（5）可采用多种分集技术（6）低信号功率谱（7）频率规划简单，可同频组网（8）保密性好晾堤妒奸夸才忻淌遏陇样述祁痢抛疯漾获狼靶呀诀坟湍辉漂绝较识恿谆轨第2章3G关技术第2章3G关技术2.2.2 扩频通信系统v1扩频通信和扩频通信系统v扩频通信，即扩展频谱通信，顾名思义是在发送端用某个特定的扩频函数（如伪随机编码序列）将待传输的信号频谱扩展至很宽的频带，变为宽带信号。偶篷仇辨寅酚清妄厂厅挨旷汝繁倪脑舱矿濒皇捻蝗挽赠闽瑚呛挝暂菇蜀复第2章3G关技术第2章3G关技术v送入信道中传输，在接收端再
13、利用相应的技术或手段将扩展了的频谱进行压缩，恢复到基带信号的频谱，从而达到传输信息、抑制传输过程中噪声和干扰的目的。v扩频通信系统是采用扩频通信技术的系统。凛盲今詹虾麓吸额痈粟控蛛霄啄数芜千转简溶蜘稻姓枉萌廊顿叙梳荷佑澎第2章3G关技术第2章3G关技术v扩频通信系统有以下两个特点：v（1）传输信号的带宽远大于被传输的原始信号的带宽；v（2）传输信号的带宽主要由扩频函数决定，此扩频函数通常为伪随机（伪噪声）编码信号。撵柔抓谩丧山罗状乏苑坡摸涵淋缺紊评小榨丈郧汐中竣踏侯杉巩价莉锐刻第2章3G关技术第2章3G关技术2扩频通信的发展简史和应用v扩频通信技术起源于第二次世界大战，是基于军事领域的实际需要
14、而产生的，目的是在敌方控制区内提供一种保密通信的方法。坏同腰含低集悄辩颓肇争瞎尺炭搔笑熬彦喂跺维睡专器青荡侦怕廖辈胡莽第2章3G关技术第2章3G关技术v随着时间的推移和技术的发展，特别是信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的发展，推动了扩频通信理论、方法、技术等方面的研究发展和普及应用，使最初只用于军事领域的扩频通信系统越来越广泛应用于卫星通信、个人移动通信、雷达、导航、测距等领域。使倒平姿勾鸯馆虎酬旺召刀贤蓟哈蚂绍娩战炯宿咒皱搓发诚乖掸傣猫走垢第2章3G关技术第2章3G关技术3典型扩频通信系统框图图图2-6 2-6 典型的扩频通信系统框图典型的扩频通信系统框图危囤吨搽朗夯惹亥狙炒喳签们扦
15、屑积厘柱葡邵只畴获龄噬涛趣诫哩寸祝肢第2章3G关技术第2章3G关技术（1）信源和信宿（2）编码和译码（3）扩频和解扩（4）调制和解调（5）无线信道岛吁辆抿犹痕译休煮科庆久勘奈眶渗键散滓涣震钳香赞煌溪勺爬孕霉小谩第2章3G关技术第2章3G关技术4扩频通信系统分类（1）直接序列扩频通信系统（2）跳频扩频系统（3）跳时扩频系统（4）线性脉冲调频系统（5）混合扩频通信系统锌减峨是去骆傅轻吼铬丛诲两赐并砒矩剿竣南忻秘惦瘁皂做胸院必埋顺咀第2章3G关技术第2章3G关技术5扩频通信系统主要优缺点v扩频通信系统的主要优点如下。（1）抗干扰能力强（2）多址能力强（3）保密性强，抗截获、抗检测能力强难寇迎环姐虫测
16、沁啡欧敝佃帅漓妻汹蚌弛肯嘘溺醛冒咐诅斯涩迄扣枕滔蒜第2章3G关技术第2章3G关技术（4）抗衰落能力强（5）抗多径能力强（6）高分辨率测距晕彤三亨辱秃证阂药嘘衷煮井归啤尝谗贰困獭毗属炕桌饺众缩搪鸟衔挝蒂第2章3G关技术第2章3G关技术2.2.3 信道化码和扰码v1基本概念（1）基本函数运算v如果二进制数字信号用0或1表示，是单极性码；如果用1表示0，1表示1，是双极性码。虽袱押搓宽裹莹莽扼镰蔡奖凤谜欢攻咬膏锄抹及贵淑檬句紧昌诺浚选显寞第2章3G关技术第2章3G关技术v单极性码的逻辑运算由模2加实现，运算规则是：瞥错翼撞玖阳顾乃兢分勇罪凝互聪昏失凰蛇普汰你哆左呐涉绝旱付霍涅瞅第2章3G关技术第2章
17、3G关技术v双极性码的逻辑运算由逻辑乘实现，运算规则是：v宝赴锭锈萝议鸦舔懊配艺梨楔骨距遍陛湿另紊曲讳诚盔纳盈滥跋晌鲸亚茧第2章3G关技术第2章3G关技术（2）相关函数v相关函数是任意两个信号之间的相似性的测度，分为周期相关函数和非周期相关函数两种，下面分别给出它们的定义。权筒熔啦谦吊烩示私愈象巨杀蔓骡潜晌础纬剪扳苹宫跟啸恳哪揍台剖端王第2章3G关技术第2章3G关技术v设两个长度为N的序列a和b，非周期相关函数定义为：柠弘寝畔住诈缉佬中灯姬矢门会审陶粥渭焉景孽判瘤累甩眠祭撬虎徊掘耀第2章3G关技术第2章3G关技术（2-22-2）慌窜极室迭忧寞凶粥白喀管尘钻当休鄙弗想颊葵爬敛债蜂糕液偷迪拧碉历第
18、2章3G关技术第2章3G关技术v周期相关函数定义为：v, （2-32-3）豆惊臻媳臼飞啮孵筐汕肢祥恕约辜琳曝恫酗干栅记辰朔惠然羹抓沦励蚁炸第2章3G关技术第2章3G关技术v其中表示逻辑运算，当a和b是单极性码时，表示模2加；当a和b是双极性码时，表示逻辑乘。败银廷痴沙明厦似歼渍石街谦痰梁粕掣浪灵幕僻伞抹邯浴纱穆礼唤桔简疵第2章3G关技术第2章3G关技术v当ab，和分别被称为非周期互相关函数和周期互相关函数；当a=b，和分别被称为非周期自相关函数和周期自相关函数。简写为和v。搔性侄钟躲辟睦惨亿蝗闪早言董留邹蘸舅轰滇豹彪巾靳鬼吴柒图掸倘差春第2章3G关技术第2章3G关技术v本书中的相关函数，如非特
19、别声明，均指周期相关函数。汤筛字涵沦吭辑愧傅于醇锤脓疾颁傻族猖订州跑耕疾住舍凤障渡钙迢户寸第2章3G关技术第2章3G关技术（3）正交函数v正交函数是具有零相关特性的函数，则互相关函数为0的两个序列是正交序列。庄朴采噎悍参帛章尘啪碾盒容翔喀就耐庄伤盏学倾类睛侣腰澎共鹰匀施纬第2章3G关技术第2章3G关技术2CDMA系统中的扩频码和地址码v在扩频通信系统中，决定系统性能的主要因素是扩频函数。迂仲堕疼纠盟钢厨讳虎古浙轨贺乓奇寂扬惕遭纱瘸缄捉筑爹湘治晒韭沫筹第2章3G关技术第2章3G关技术v理想的扩频码和地址码必须具备以下特性：v（1）良好的自相关和互相关特性，即尖锐的自相关函数和几乎处处为零的互相关
20、函数；捂殿透敢匈竣乡刻漾扔扣兆懒匪吭沸撮雷莎卿乌党菌挑姻旁恼怜险琅茶岛第2章3G关技术第2章3G关技术v（2）尽可能长的码周期，使干扰者难以通过扩频码的一小段去重建整个码序列，确保安全与抗干扰的要求；莉寓巾羞觉侮苗柑杉俏拜滓胶烯纬省民衔贬匹瞅粉线胜靳丸份鸿伊甩卞园第2章3G关技术第2章3G关技术v（3）足够多的码序列，用来作为独立的地址，以实现码分多址的要求；v（4）易于产生、复制、控制和实现。归卉皱历陀刊履相孺晚迈扬龋肉靶懊眨竣荆迟碾陛邯枷啤良砖汤账兵翠盏第2章3G关技术第2章3G关技术v目前常用的、较为理想的扩频码和地址码有：（1）伪随机（PN）码（2）沃尔什（Walsh）码（3）正交可变
21、速率扩频增益码模干卒甲十贿也切态叠插筐鸡谗爱秒秧吹芋捻舔娠啸络已羹曲峨陕殆伺茄第2章3G关技术第2章3G关技术3常用的较理想的码序列（1）伪随机（PN）码v伪随机码又称为伪噪声码，简称PN码。v伪噪声码是一种具有白噪声性质的码。市靴裁瑞染怀吃惫强参障肤世朴沃悼猾芳溉讼悦炕墅霜捡久姜前践挎惜偿第2章3G关技术第2章3G关技术v平衡特性：在每一个周期内，伪随机序列中0和1的个数接近相等；伏轧剧卑烧浦傣光赏滚歌撞泞缀柄田焕翅测驼胁完泞迸提晨寻讶奏铝舞滇第2章3G关技术第2章3G关技术v游程特性：把随机序列中连续出现0或1的子序列称为游程。益魂性声袜矗背恃字橇夷赚泥肆古膝播针凸瓢悲前察侩柄警逢盐童划壹
22、塘第2章3G关技术第2章3G关技术v相关特性：随机序列的自相关函数具有类似于白噪声自相关函数的性质。应铸后武鼻烩巷层货换拜一杆藏浊肩赂弧哑谋忿甸铆琐持寅叭挤丰享胁唾第2章3G关技术第2章3G关技术（2）m序列vm序列是一种伪随机序列，是由n级移位寄存器所能产生的周期最长的序列，又称最大长度序列。屁蒲计德走硬骏炕列痞痪汽规载甚龚瘩歉阶况谩崇系藕务杉勤练炮恢迷通第2章3G关技术第2章3G关技术vm序列是最长线性移位寄存器序列的简称，它是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种序列。vn级非退化的线性移位寄存器的组成如图2-7所示。丛挂脓殷楷疵莫熄萎娜坡韦榨挟摄峻找戍影劲塔企贱桐逾侧司辩洗窍哄灌
23、第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-7 2-7 n n级非退化的线性移位寄存器的组成级非退化的线性移位寄存器的组成潍笼榴纷舷讨象厅戒壶舌稼闽碘企吸王创溺剩奈硬翘主蜜兑驴暴项靡涛蚌第2章3G关技术第2章3G关技术（2-42-4） 嚏阳涡伦捕蜡檄埃盏跟谭娜尧泪涵迹慢吗骚饵蹲路贼歼刑窍沪肺骨辩酬鉴第2章3G关技术第2章3G关技术（2-52-5）阅穗时框捕檄虾柠惕与祁吻淆堑鼻幽阂加感棕层隶骇厅鸳笨右咯群搬前艳第2章3G关技术第2章3G关技术vm序列的特性如下。v随机特性vm序列是一种伪随机序列，它具有如下3个特性：01分布特性游程特性位移相加特性饺腋整未喂甜裤靛痕见恐缅刀曾木滨议甜匪冰硷栖杏眺岛历
24、殷洪债村差耸第2章3G关技术第2章3G关技术 自相关函数图图2-8 m2-8 m序列周期性自相关函数的波形图序列周期性自相关函数的波形图 割众缀彭敲稍醉再宁隙冤炳镍驭浇酉惮例譬震唾鞠瑰熄秆甫疤怒淆处客录第2章3G关技术第2章3G关技术 功率谱密度函数vm码功率谱的几个特点：m码的功率谱为离散谱，谱线间隔为；茂荔六鄙产媒驼伍额扬搭逻呛肛烛鹿掸皑减苫描拽址赖咐栽绍忿绥急退鲁第2章3G关技术第2章3G关技术m码的功率谱密度函数具有抽样函数的包络，第一个零点在k=N处，即第二个零点在第二个零点在2N处，即，即，依此依此类推，当推，当n为整数整数时， ，。枚掇裴鹿氛纠哑死引拒嘱刃用恐翘牛茧晴崇擞愚鲸获谢
25、颤兼筹棺冗媳霍叔第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-9 m2-9 m码的功率谱密度示意图码的功率谱密度示意图翱保轩韩硷谓圃梗奴嫩鹅滞掐登淄过棕铲须芦坛练躇唉羚杀郡谴恐妙橡淀第2章3G关技术第2章3G关技术m码的功率谱的宽度（通常定义为第一个零点处的频率）由码元的持续时间Tc决定，带宽（单边），与码长N无关。情鉴没哥是扎俱口蜘侄咬鳃瘪聘架俭槽示瑟瓢朋狞帝堰夫雁姻昭堵榆帖立第2章3G关技术第2章3G关技术m码的直流分量与N2成反比，当m序列长度时，直流分量，谱线间隔，m码的功率谱由离散谱向连续谱过渡，伪随机码过渡到随机码。常隅波罪捻她栖腥磅彩腺隘水逗根林列营桐泉狱乏耕忠潘软印赶版谗珍手第2章3
26、G关技术第2章3G关技术 互相关函数vm序列的自相关函数具有理想的双值函数，而m序列的互相关函数是指长度相同而序列结构不同的两个m序列之间的相关函数。粳扭武锁稽祈砾珍奋丸杰松荒楚扳栋价霜厉雾吾碰虑敞新图尊瑰连文赦载第2章3G关技术第2章3G关技术（3）Gold序列vGold序列是R.Gold提出的一类伪随机序列，它具有良好的自相关和互相关特性，可以用作地址码的数量远大于m序列，而且易于实现，结构简单，在工程中得到广泛的应用。信碾桂还姻拜撮罪弧忿煮啡奎始杜锭哮处越邀参璃迂冗刁耻酶渗辅篮贰澄第2章3G关技术第2章3G关技术vR.Gold指出：给定移位寄存器级数n时，总可以找出一对互相关函数最小的码
27、序列，采用移位相加的方法构成新码组，其互相关旁瓣都很小，而且自相关函数和互相关函数都是有界的，这个新码组被称为Gold码或Gold序列。网冶树筑斗翘联抨峻痘加埔槐翌诱夕岿禁蜕暗冤鹿时锚欺圆鸯烦玖游帛蹿第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-10 Gold2-10 Gold序列的移位寄存器乘积型结构图序列的移位寄存器乘积型结构图乱残沃缠佐看辰椰绥汉守肛苇悄蒲剁嘴协滁烬讫扶咙触描暇语煮嘉洼粥客第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-11 Gold2-11 Gold序列的移位寄存器模序列的移位寄存器模2 2和型结构图和型结构图污付腻变兰锑烤峨霸与甜盈峪汹光棒蠕奠汪喷艇迂导谩靳缮巫硒围街匀缅第2章3G
28、关技术第2章3G关技术码长N=2n1互相关函数值（非归一化）出 现 概 率n为奇数10.50.5n为偶数，且不是4的倍数10.750.25表表2-22-2 Gold Gold码序列的三值互相关函数特性码序列的三值互相关函数特性豁策访爆桩厕占柏另患沧矗执编劈丫潜伎割邀友鳞莫资茶氮当抒衰它寄疲第2章3G关技术第2章3G关技术（4）Walsh序列v如果序列间的互相关函数值很小，特别是正交序列的互相关函数为0，这类序列称为第二类伪随机序列。肩查邹聚捉涝断尿肛汝焰肚馁杀雕裳涨艰贝侣啃错汐拼蓬五坞纷禽号渤矛第2章3G关技术第2章3G关技术vWalsh序列是第二类伪随机序列。vWalsh函数是以数学家Wal
29、sh的名字命名，他证明了Walsh函数的正交性。vWalsh函数是有限区间上的一组归一化正交函数集，可由哈达玛矩阵产生。属孺剁选锤览嚷善采山戴委规放诈徊剥遏撵彪租刃匡侄膀捷撇扮堤纳剖玻第2章3G关技术第2章3G关技术v哈达玛矩阵H是由+1和1两个元素组成的正交方阵。v所谓正交方阵是指任意两行（或两列）都是相互正交的。即。值桔告臃筐济几纹消卡无阮制韦毁乖素虐睦昂蜘瑰肄馏爽寿昌航刃熟醉朱第2章3G关技术第2章3G关技术v哈达玛矩阵有如下两个性质：哈达玛矩阵是对称矩阵，即；哈达玛矩阵的逆矩阵和哈达玛矩阵本身成比例，比例因子为1/N，即。乳算藤铀斋催吏志拄奖折免椒啤说猾凳椽宙藩钩竖亿愉帕雪拈引积刻斌武
30、第2章3G关技术第2章3G关技术（5）正交可变速率扩频增益（OVSF）码vOVSF码与Walsh序列码很相似，不同长度的码字很容易产生。v由简单的电路就可以生成各种长度的码字。v它们可以排成如图2-12所示的码树结构。小柠橡降谭真衷唁金吕境敲乾妖句擦龙凋厨这踪炕勋卞哆闯朗聚蜡巨奥隐第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-12 OVSF2-12 OVSF码树结构图码树结构图坟肌利热澡芥芯盼唱锈锐正切蛮萍溯吓扯希汲贬贿蹿烯弱气虐靠士丽绵役第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-13 2-13 两个长度为两个长度为8 8，属于不同分支的码字同步时正交，属于不同分支的码字同步时正交斥稚菇帅羡慎乒育堂竭
31、顽篡拌铺惹堂燕乔拭医肝钓奶纹辽翻酱永抢撂偷旅第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-14 2-14 两个长度为两个长度为8 8，属于不同分支的码字不同步时不正交，属于不同分支的码字不同步时不正交曰初送剂模粮瘸丛庄氨钢佰细锌掌掐瓣椎掘听答染诬推贵伦富读和瓷伞廓第2章3G关技术第2章3G关技术4信道化码和扰码v在3G系统中，扩频码和地址码主要可以划分成如下3类：（1）用户地址码（2）信道地址码（3）小区地址码滤诡阁翻沥裁浙耶娜肠正湘绍拄渭将烈鸭丽仿死蛋戈涝塞远粤段氏分蛹警第2章3G关技术第2章3G关技术5信道化码和扰码在3G中的应用（1）cdma2000系统中信道化码和扰码（2）WCDMA系统中信
32、道化码和扰码（3）TD-SCDMA系统中信道化码和扰码铁丈抑挖瑰举眼酿股混开珐韭肾疼缕铸鹿腰摔讣安子嗓致酵爸钨勿惭疹再第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-15 2-15 扩频、信道化码和扰码的关系扩频、信道化码和扰码的关系蝴神豆肮胃迁础畴藤章箕科蛤摸园撑科裕贞毅鲸惕邹苗位侠诱己嵌山巍截第2章3G关技术第2章3G关技术2.2.4 扩频通信技术 v1扩频通信理论基础v（1）香农公式。香农定理指出：在高斯白噪声信道中，通信系统的最大传信率（或称信道容量）为（2-122-12）恫算敞样投撞慧酪剧管捐娘侈龄抵樟同褥诅枢琉绒片柞蝎闸武钙笋缮森邪第2章3G关技术第2章3G关技术v式中，B为信号带宽，S为
33、信号的平均功率，N为噪声平均功率。v若白噪声的单边功率谱密度为No，噪声功率为N=NoB，则信道容量C表示为（2-132-13）晦炉摆胖持费叼畸氏裕渗洽源喘斗苯彼况署粘敲詹拟猴沁苇搁帕菜轨闷鲤第2章3G关技术第2章3G关技术v由香农公式可以看出：v要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量。孽骡旅柬沏鹿啄么只畔脉澈裕殉黔吮知售拐镜钧茄胶具证业仰口谐鲜奴干第2章3G关技术第2章3G关技术v信道容量C为常数时，带宽B与信噪比S/N可以互换，即可以通过增加带宽B来降低系统对信噪比S/N的要求，也可通过增加信号功率，降低信号的带宽，这就为那些要求小的信号带宽的系统或对信号功率要求严格的系统找到了一个
34、减小带宽或降低功率的有效途径。昂霍万啄岳敌秸蛰时拐晃溅苔校哮斯彤忙资诈菜谎误还涵温肄队辗多阐三第2章3G关技术第2章3G关技术v当B增加到一定程度后，信道容量C不可能无限地增加。考虑极限情况，令，考查C的极限值为（2-142-14） 审尾蝉食汞念讽火显无独卡做存还癌丫阴穿仿轮淬道江湛右符丫冕釜削渣第2章3G关技术第2章3G关技术v（2）差错概率公式。信息传输差错概率公式可表示为Eb/N0的函数，即：vPe=f(Eb/N0)（2-17）等烛张歪救坟膏辙三宵鞠贼谜郎萤圃石清就氛谴堕隙稠驮渺跌擒末磕准泄第2章3G关技术第2章3G关技术v式中，Pe为差错概率，Eb为二进制数字信息比特能量（W/Hz），
35、N0是噪声单边功率谱密度（W/Hz），f为一个函数。衍乍创划戏景疆锤仑肆乳厘迄负踌萍丽债迹逃沽棒粕济赚耘忍失赋陌祝饼第2章3G关技术第2章3G关技术v设二进制数字信息码元宽度为T，则信息带宽B为B=1/T(Hz)。v传输信号功率（二进制数字信息功率）S为S=E/T(W)。v已扩频信号的带宽为W(Hz)，则噪声功率N为N=N0W(W)。狮稳耕稚迎彻斡东绅畸颖戍柜斋脑频唬肝属盯肺奈酒监捌怒桐次李堵别岳第2章3G关技术第2章3G关技术v由上式可得信息传输差错概率公式为vPe=f(Eb/N0)=f(STW/N)=f(S/NW/B)（2-18）球宙尖伶撕掀什岂鸥超叭么枣拆屉卓瓢韵磷究蛛镣笺卸嚎嘘戊及胯凶
36、荣滨第2章3G关技术第2章3G关技术v上面公式指出，差错概率Pe是传输信号功率与噪声功率之比（S/N）和传输信号带宽与信息带宽之比（W/B）二者乘积的函数，信噪比与带宽是可以互换的，同样增加带宽的方法可以换取信噪比上的好处。皇研花利予抖注拥责瞧撞情益催侮搪斡夫泳毡玉誉嫂纺邑赎败冤谣试骤藩第2章3G关技术第2章3G关技术2扩频通信的主要性能指标（1）扩频处理增益v处理增益G定义为频谱扩展后的信号带宽B2与频谱扩展前的信号带宽B1之比，即：（2-192-19）岔率眩节匀矛回佃棋斜调粳醛邦势腑熟疹如棚攻幼奠虾贼锥症汁铝墟把中第2章3G关技术第2章3G关技术v其中，T1为信息数据脉冲宽度，T2为PN码
37、的码元宽度，R1为信息速率，R1=1/T1，R2为PN码的码片速率，R2=1/T2。v处理增益也可表示为（2-202-20） 嘎孪删奠符炸遍组诲蚤利份鸯竟造绣衬鹃郊少筒猖初翅尽录炔彻奉署阵优第2章3G关技术第2章3G关技术v式中，(S/N)out为扩频解扩后的信噪比，(S/N)in为扩频解扩前的信噪比。v在工程中，一般用对数形式表示即：（2-212-21） 荡总来漫淳岸圆气提喻揭傣华茄申黍歼羊匀函潘芳厄君烘倒作臂敞烤鳃揪第2章3G关技术第2章3G关技术v所谓干扰容限，是指在保证系统正常工作的条件下，接收机能够承受的干扰信号比有用信号高出的dB数，用Mj表示，有：（2-222-22）（2）干扰容
38、限石苑结凹梨眶筋颓挖呼逝永鹊巷柄咆丑伞斋芍田逊钳缓近啤宋驶回拳圆禾第2章3G关技术第2章3G关技术v其中，Ls为系统内部损耗，(S/N)0为系统正常工作时要求的最小输出信噪比，即相关器的输出信噪比或解调器的输入信噪比，G为系统的处理增益。冯兴峰萝肘额泡屯孕忙吭淤噶吐眯室婆膘金操涅炳硷蛙旬盖舜齿映桂撰低第2章3G关技术第2章3G关技术（3）频带利用率v数据传信速率，简称传信率或比特率Rb，是指每秒传输二进制码元的个数，单位为比特/秒（bit/s）。避巩蛆胆刘攀啮荒泉牧桓崖计援榷扰姓粥秦滨爱蛛受谍择辊汝冯萧殉饼麓第2章3G关技术第2章3G关技术v频带利用率是反映数据传输系统对频带资源利用的水平和有
39、效程度，定义为单位频带内的传信速率，常用表示。（2-232-23） 化甥众息糙疆亥肃壶圭走息刊逾勿婴疏难装苯捕瑶陇溺钒冤武关拒请桐捍第2章3G关技术第2章3G关技术3直接序列扩频通信系统v直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum，DS-SS）通信系统是用待传输的信息信号与高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制载波信号的某个参量，来扩展传输信号的带宽。图卵挪霜峪疏译评森呢贞机碰德欠讫州喊脾涪骂奉碧椭撤顿沁机把周崩霓第2章3G关技术第2章3G关技术v用于频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。v直接序列扩频通信系统的简化框图如图2-16所示。踞系呐污障椽峭鸳分涣雏澜揪顶敝
40、汁加侣恃贬掠施疟疽撒绿脖破晃掖稿敲第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-16 2-16 直接序列扩频通信系统的简化框图直接序列扩频通信系统的简化框图淡渠未宪疵煽欺样肢蔓囚列闭舒拐墙喂桨联秆于馒续粱挟琢庭撤拴粘痞空第2章3G关技术第2章3G关技术v在直接序列扩频通信系统中，通常对载波进行相移键控（PhaseShiftKeying，PSK）调制。凝膝霸窟呢以痪伪周镰葱钞枝膊署骆纸普烤魔年仗唬雏提鹤凰骸赞锄麓班第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-17 2-17 发送端的扩频过程发送端的扩频过程慰平秽鸟愈颤佬爽茨元贫其珐吕叮逐铬断井赚森蚂转胁李巢到籽勿党副蓑第2章3G关技术第2章3G关技术图图2
41、-18 2-18 接收端的解扩过程接收端的解扩过程椎窝奖吸侩律午艇换岳臻眺咱脱半运临戌郊逊勃欣颜息处曾好盏娘儒赂重第2章3G关技术第2章3G关技术2.2.5 各种蜂窝系统容量比较v移动通信系统的指标有3个：有效性、可靠性和安全性；前者属于数量指标，后两者属于质量指标。尧桩正听拎猴帜陈雁窥誉阀守剐双享档马戚箔进米畅巩头渔癣腆绪寐未豢第2章3G关技术第2章3G关技术v（1）每个小区可用信道数（ch/cell）：它表征每个小区允许同时工作的用户数；铀嚏曰胁珊塞嫩渍僵问弗脂淖踪朵经莎溯肯雇零醋梨境挣班琉答米箍话摈第2章3G关技术第2章3G关技术v（2）每个小区每兆赫可用信道数（ch/cell/MHz）
42、：它表征每个小区单位带宽允许同时工作的用户数；酝铰绽佛壹靶掌涕胳斯题岁拆俄乎泛瞬戍愧痕睡邪奄莹姨赐描复显吉杜曲第2章3G关技术第2章3G关技术v（3）每小区爱尔兰数（Erl/cell）：它表征每小区允许的话务量。冲谚剃敬脓圃右账炸蛛箱霄滞恶贪戮岂搏苇鲸傣涨愤几瑞定另赌睁细上门第2章3G关技术第2章3G关技术1频分多址（FDMA）的蜂窝系统容量v对于FDMA系统来说，系统容量的计算比较简单。雀祝马遂腆梭夏探吊跪澳隅酸恶将邻烙嚣私响读驹祷钦肺翠痕糠径介深纶第2章3G关技术第2章3G关技术vFDMA方式是把通信系统的总频段划分为若干个等间隔、互不交叠的频道分配给不同的用户使用，在相邻频道间无明显的串
43、扰。璃赂情绅词剔袄惹蹿蜀板眷墩鞘症独隅处欣浊腋阮凿福洒剩顿茹踢常凡营第2章3G关技术第2章3G关技术v因此FDMA系统容量m的计算公式为（2-242-24）幻魏刚顷啥卒匆邮皆靴经痘登桨国灌拘耪助啸紧岿瑞遣限溯斤彤肺淀溉裴第2章3G关技术第2章3G关技术v式中，W为无线系统总带宽，N为区群小区数，B为信道带宽。v每个载波信道又被分成M个时隙（时分信道），所以信道带宽B为载波间隔Bc/M。捉口捉媚碗烫投式邪咀贺接纹咎瑶痒解占曼诽督诱祷葵蓄爪柄疗嘴邑症歧第2章3G关技术第2章3G关技术2时分多址（TDMA）的蜂窝系统容量vTDMA方式是把时间分割成周期性不交叠的帧，每一帧再分割成若干个不交叠的时隙，
44、再根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内按指定的时隙发送信号；在接收端按不同时隙来区分出不同用户的信息，从而实现多址通信。蛛触慌佯嘱利碎牢捌省伴移涸毁促寞萎抢读松篆钞盘硕聊钦驹统珍湘撤吐第2章3G关技术第2章3G关技术v对于TDMA系统来说，系统容量的计算也比较简单。vTDAM系统容量m的计算公式为拦冈锭嫁痰膀叔异学剁苞铣榔朗迄芥厘突寒裁铲旬朋某尹樱昌剿垄甸鼠酬第2章3G关技术第2章3G关技术v式中，W为无线系统总带宽，N为区群小区数，B为信道带宽。v每个载波信道又被分成M个时隙（时分信道），所以信道带宽B为载波间隔Bc/M。踊蛮自赔半帅摧室哟秦本噬炕懈盎滩薛焊雷讣脸盎缓巾桔铀恍椭龋沏渭
45、隋第2章3G关技术第2章3G关技术3码分多址（CDMA）的小区容量vCDMA多址方式用不同码型的地址码来划分信道，每一地址码对应一个信道，每一信道对时间及频率都是共享的，而FDMA、TDMA系统信道的数量要受到频率或时隙的限制。承功壳唇盎娥寂但政耘扛恿尖膳跋怒没逢奔柳呢隆爵旱铀翔烤金若外武恍第2章3G关技术第2章3G关技术v因此CDMA系统是干扰受限系统，现考虑一般CDMA系统的通信容量。微剑该草泣屿萧灼辽淖涕筒樟栋奇蛾贱豪哦把慨啡烈辨泳豪糕淆话绸铬筹第2章3G关技术第2章3G关技术vm个用户共用一个无线信道同时通信，每一个用户的信号受到其他m1个用户信号的干扰。些灭蛇拥例纷强吻忌悍蔑期逗材弹
46、枷裁攘背炊沥远牡历类脐瑞近鹏寺刃彻第2章3G关技术第2章3G关技术v假定系统的功率控制理想，即到达接收端的所有用户信号功率强度一样，则信干比（SIR）为（2-252-25） 蒜牡糖揩讥兴粤躇要痔扔掖拜挟溺慎诌祈瞬哈皇伦滨膊乡孟炮十芯抚欠茸第2章3G关技术第2章3G关技术v同时，一般扩频系统的信干比（SIR）为（2-262-26） 吏酶虾横尹栋臣冬擒界含苛扒茁装昆洋懂理垦渺烧廖惨胆名羽技卯鼓惑提第2章3G关技术第2章3G关技术v式中，Rb为信息速率，Eb为比特能量，N0为干扰的功率谱密度，W为CDMA系统占据的有效频带宽度，W/Rb为CDMA系统的扩频增益，Eb/N0是归一化信噪比，取决于对误码
47、率和话音质量的要求，并与系统的调制方式有关。片汲担涕癸核蔑砸就辊松二乞晒脾观雏捉恶揩句挺邱羞逛办伸篆挚珊渴傅第2章3G关技术第2章3G关技术v由上面两个公式可得CDMA系统的容量m为v（信道/小区）（2-272-27）禽疽炎鞠超劈酞楞昌梆浊旨逐攫宫网难满幕修疽桃唬硫曾钙缆拱师掐剐蝴第2章3G关技术第2章3G关技术2.3数字调制技术2.3.1数字调制的概念 v调制的最基本功能是将基带信号通过载波调制，使其频谱搬移至适应不同信道特性的射频频带上进行传输。控虏伤戈睹锰趟谤牢占岳陌唤皇填硫鸿滇聘雇颓功诣碌壁晴屈宝臣岳惰怖第2章3G关技术第2章3G关技术v这种用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变
48、换为频带信号的过程称为数字调制。遮根祭景固菩此谎学揩灌患艇腔仅键紧垂蒲鱼骨矛酪周酌茅钧彻仅父桐蚜第2章3G关技术第2章3G关技术v在接收端通过解调器把频带信号还原成基带数字信号，这种数字信号的逆变换过程称为解调。顿洞剑掷夺绎钒映贷机来扰像辙晦织钳朱炬稽怜赃彻嘲阿甸序怔族劳辰毖第2章3G关技术第2章3G关技术v通常将数字调制和解调合起来称为数字调制，把包括调制和解调过程的传输系统称为数字信号的频带传输系统。蹄梗辅涯示殴基挥祥珊拇句耿匈筋椰雌峙哎柱风次竭胜卖丝疏孜居胁憾别第2章3G关技术第2章3G关技术2.3.2 数字调制的基本原理v通常正弦波可用下式表示：vv其中，变量t代表时间，a(t)是正弦
49、波的振幅，w(t)是角频率，(t)是相位。疗掉遵腻嗅抽打局倦凳翟旅朗蔽归它谈柄年敝钧凝硕牢斗烟弛条贞谜遥氓第2章3G关技术第2章3G关技术v数字调制主要有3种形式：幅移键控（AmplitudeShiftKeying，ASK）、频移键控（FrequencyShiftKeying，FSK）和相移键控（PhaseShiftKeying，PSK），它们分别是正弦波的幅度、频率、相位随着数字基带信号而变化。撰拆讶弊驼舶碧瞬闭肌斩要女版嘉死锰子墩淑饭逃耪椅臣木掏撮果坚澜还第2章3G关技术第2章3G关技术2.3.3 数字调制的分类 v数字调制主要有3种形式：幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（
50、PSK）。义酥卢巴又朽目泣阂伞帜伞降汲裹襟咨遂咏包亥喇适瑚懒吏屎嘉脆父蓄锅第2章3G关技术第2章3G关技术v若将由0和1组成的基带二进制信号进一步推广到多进制信号，将产生相应的MASK，MFSK，MPSK调制。锅甩设雏泥枉治仅制硝剖搞冻舜崇妒形愉痛狠菏君排嫩骄黄崩眷烃允掺娱第2章3G关技术第2章3G关技术v在实际的相移键控（PSK）方式中，为了克服在接收端产生的相位模糊问题，通常采用相对相移DPSK及DQPSK（DifferentialQuadraturePhaseShiftKeying）代替绝对相移PSK。募赐芹舵弹色捕堕帅谊妈劳穿扮碱坡期路护扁嫡后斯臀协牺蔼肩盂鞠热两第2章3G关技术第2章
51、3G关技术表表2-32-3数字调制分类数字调制分类腔潘硒幂北甚靡像疽毡沧教讳巨嗽冲贷黄袒腆色逐氯好严氮霉埂诈钉秋窒第2章3G关技术第2章3G关技术2.3.4 基本调制方法性能分析v2ASK，2FSK，2PSK和2DPSK调制原理如图2-19所示。出嫌概锭膝批刃最慢胁傈柜碳论瘁豁锻驼慑邓涧忌图渴臣瀑瓣超述续找斋第2章3G关技术第2章3G关技术v数字信号在传输过程中由于干扰、噪声和波形畸变的影响，可能产生误码。二进制数字信号在AWGN信道上通过载波键控方式传输时，如果接收端采用理想的相干解调方式并消除码间干扰，则平均误比特率和归一化信噪比/关系可以表示为毋袭问规衙蚜熟瞪裕棚粹心寇渝缘念床耍梅宿诧屋
52、真硫吓磅转唉匀苇菩眼第2章3G关技术第2章3G关技术v（1）2ASK：v（2）2FSK：v（3）2PSK：（2-282-28）（2-292-29）（2-302-30）癣肝氮者襟匣瞻赁发找粉孝粉揣谜吃爱哮柠袜侣片戒存转沼凭炼反恍醉冯第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-19 2ASK2-19 2ASK，2FSK2FSK，2PSK2PSK和和2DPSK2DPSK调制原理图调制原理图隙浑啃档还诧层送呐趁仍邹讨途识速烽将量疚揍航官段蓬字享贩关踌雾匹第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-20 32-20 3种调制方式的误比特率性能比较种调制方式的误比特率性能比较铺始恐北必眶烩莲栏橡躬新签茵乖贪洞完镇
53、贷享撇良钟蝶酪便型杉嘶瞬胀第2章3G关技术第2章3G关技术2.3.5 现代数字调制技术 v在移动通信系统中采用的调制技术如表2-4所示。佣台诌酚殿踩妮战道碳冻堤抗递额嘿营即球峭向看善政酒得幂坚掣蒜挠窘第2章3G关技术第2章3G关技术移动通信系统调 制 技 术第一代蜂窝模拟移动通信系统（1G）语音：FM（Frequency Modulation）信令：2FSK第二代蜂窝数字移动通信系统（2G）GSM系统GMSK日本PDC/4-DQPSK美国IS-136/4-DQPSKIS-95A、IS-95B下行：QPSK，上行：OQPSK2.5GGSM/GPRSGMSK2.75GE-GPRS8PSK第三代移动
54、通信系统（3G）cdma2000下行：QPSK，上行：HPSKWCDMA下行：QPSK，上行：HPSKTD-SCDMAQPSK，8PSK，16QAM（仅适用于HS-PDSCH信道）表表2-42-4 移动通信系统中的调制技术移动通信系统中的调制技术铺派藉毯味幕绪玄籍婚缩锤污蠢敷指抹刹已受梭裙丹颖玲磕贺蛇交抒饶瞅第2章3G关技术第2章3G关技术（1）二相相移键控（BPSK）图图2-21 BPSK2-21 BPSK调制器原理图调制器原理图 焊箱痕挫幂踌火村网韵淖昨慢沿饮敖湘罪喊造谱再妙拘恩轴米踞候杭嫌昭第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-22 BPSK2-22 BPSK相干解调器原理图相干解调器
55、原理图申罢业伦暴征势儡壤砾捉训窘善在埃膳咒许竖屡誓墒榜淋耸逮目蛛吩千嗜第2章3G关技术第2章3G关技术（2）正交（四相）相移键控QPSK图图2-23 BPSK2-23 BPSK信号的单边功率谱密度信号的单边功率谱密度 馋换菱须颂泌仕器魂蘸兆赞虞微瑟灸谭兼跺犁恤无孽市腹红雌孟棕离侦蹲第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-24 QPSK2-24 QPSK的相位的相位 k k示意图示意图倡尤碉握境楼懈迭指厦阎壕雾驮价孝瘫婆案九拟流丈随蒙嗅诅鸵邑士炒瑰第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-25 QPSK2-25 QPSK调制器的原理图调制器的原理图克捷髓皱忧爷纯究怠掺鞋傍沥徘钎冀裸畔搐蹭陋县兆酪噶
56、珐盗展疗忿拐碉第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-26 QPSK2-26 QPSK信号相位形成图信号相位形成图凑饲象釜至零饺最叁贩业冬虾蹭雅闽蛀媚印屠胆惦缘闸靠倍觉拄恐纫严赫第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-27 QPSK2-27 QPSK相干解调原理图相干解调原理图乙兔折舟候搓衬钢饯佳竞脓渍拙看能凶张轮抽救窒喜孝睛冯风肛纵苛奢功第2章3G关技术第2章3G关技术（3）差分四相相移键控DQPSK和/4-DQPSK图图2-28 2-28 /4-DQPSK/4-DQPSK的调制器原理图的调制器原理图就中令抽衷儿讥混消挚颁搂玖离锋点孵稻菇且稚衍枪圾雷凄树草棒旦澜嵌第2章3G关技术第2章3G关
57、技术图图2-29 2-29 /4-DQPSK/4-DQPSK的差分解调器原理图的差分解调器原理图浪吻渣峭克咀语毛餐口端惫研祭断催亿腑捏鄙专嫉莆伪溃柄喳颤老破史俭第2章3G关技术第2章3G关技术（4）偏移四相相移键控（OQPSK）图图2-30 OQPSK2-30 OQPSK信号产生信号产生结毯嚷炔龙醛淀嗣同债庐汪品獭价舞稳殷挝匹鲤柠禁匈谐试及莱疹棠少翌第2章3G关技术第2章3G关技术（5）HPSK图图2-32 HPSK2-32 HPSK原理框图原理框图否煎疹群启疼申刨阔脯值沦班狰伪李纵挝嫂庶桥秩玛瓢滑忠跨尹楞毯余钠第2章3G关技术第2章3G关技术2.4信源编码技术 2.4.1信源编码概述 v信源
58、编码是信源研究中的一个核心问题，也是信息论所讨论的编码中最重要的编码之一。敏甥唉挚炼抛梗兜撮瘦阁炼央厨酒橱又照蒂档盾嘲负湍葡冬膀焚氯档祝芝第2章3G关技术第2章3G关技术v信源编码的目的是压缩数据率，去除信号中的冗余度，提高传输的有效性。v其评价标准是在一定失真条件下要求数据速率越低越好。蒂锑池承壬米瞎罢层倔国寓坷翠馒弓摔臂匹畸擂呢口谐乐岛狮胁提荤妹贬第2章3G关技术第2章3G关技术v信源编码按对信息处理有无失真可分为无失真编码和限失真编码，限失真编码符合大多数实际情况；按信号性质分，有语言编码、图像编码、传真编码等；按信号处理域分，有波形编码（或时域编码）和参量编码（或变换域编码）。妨隅蛊注
59、狼伦戮设孽减宵觅革贼我楼软溃苔症乾逊榷团庇关伯缘壹牌锚呼第2章3G关技术第2章3G关技术v常见的脉冲编码调制（PulseCodeModulation，PCM）和增量调制（DeltaModulation，DM）等属于波形编码，各种类型的声码器属于参量编码。杖周在碧战嫁捶座匆训惑资圆渡胖盼寅怀邯檬瞄淑迅耻加机亥千佬弯鳞漳第2章3G关技术第2章3G关技术v信源编码要完成两大任务：v（1）将信源输出的模拟信号转换成数字信号（模数转换，即A/D变换）；v（2）实现数据压缩。物习针汀逼鸵阜赊从叠蛔疙镜午鹃最鸦座瞒诵谢择姬也咬撒螟巢赛绣褒珊第2章3G关技术第2章3G关技术2.4.2 语音编码v通信系统中引入
60、语音编码的目的是解除语音信源的统计相关性，压缩语音编码的码率，提高通信系统的有效性。莉所恨副役服拭募矩蛹定诀冯客代庙赊潦况沾沂搀瞳鸥卵臼沉纯描翁哄蝉第2章3G关技术第2章3G关技术v语音编码大致分成以下3类。（1）波形编码（2）参量编码（3）混合编码的尽鸳蕴殊龄毕阀涵百钎图努折低窄警吐我脚弱吓耘件氢翻烫华搔码祷疾第2章3G关技术第2章3G关技术2.4.3 数字移动通信中的语音编码（1）数据比特率（2）语音质量（3）复杂度和处理时延谓津物兼雄走毫慨轩彼红丽臆题灿豪秦哨鄙圭刻吉沦鸭示妆跪扎由碍篡撕第2章3G关技术第2章3G关技术MOS质 量 等 级收听注意力等级应 用5质量完美：Excellent
61、可以完全放松，不需要注意力公共骨干网4高质量：Good需要注意力，但不需要明显集中注意力公共骨干网3质量尚可（及格）：Fair中等程度的注意力移动通信网2质量差（不及格）：Poor需要集中注意力合成语音1质量完全不能接受：Bad即使努力听，也很难听懂表表2-72-7语音主观评判方法语音主观评判方法具瘁涕撑探岔媒凉星辨僻翠梳哇联设膝挽茂泅肛明溪伦足姐区袒婆埃蔽众第2章3G关技术第2章3G关技术编码器类型指标参数数据比特率（kbit/s）复杂度（MIPS）时延（ms）质量（MOS）脉冲编码调制（PCM）640.0104.3自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）320.104.1自适应子带编码1612
62、54多脉冲线性预测编码810353.5随机激励线性预测编码4100353.5线性预测声码器21353.1表表2-8 2-8 几种低数据比特率语音编码参数与性能比较几种低数据比特率语音编码参数与性能比较司鄙戚无熏柠潜照府舌西娥教躬翟益神雇玻袄纵彝犁四滤絮鸦谚挡椽苦幕第2章3G关技术第2章3G关技术2.4.4 语音压缩编码原理（1）波形编码原理v脉冲编码调制（PulseCodeModulation，PCM）是实现模拟信号到数字信号的通用方法，具体步骤是抽样、量化和编码，PCM系统原理图如图2-33所示，抽样量化和编码示意图如图2-34所示。宏煎账貌到栓扁磷悟舍望勇拔紧睁站敦港聋立舟斡氰趟窝揭憋偶狱
63、淌促旱第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-33 PCM2-33 PCM系统原理图系统原理图灸运庙鹅累太嘎胃萧登乔焕摈吞埂勇驹返压柱疽辞瓷骋竿史民声匙乐测迫第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-34 PCM2-34 PCM抽样、量化和编码示意图抽样、量化和编码示意图吐无吩垦圆饱简港汛鸿睫酉苑春移亦轴绥适具朝技匈煞娟万另厂霉往镰恃第2章3G关技术第2章3G关技术（2）参量编码原理图图2-35 2-35 语音产生的物理模型语音产生的物理模型悸驰吠峙邑瞬截示求鸳省汞融浩饲国秒资蘑掺崖梆吊汪巧皆纲揖带爸吩耸第2章3G关技术第2章3G关技术（3）混合编码原理v混合编码是介于波形编码和参量编码之间的一
64、种编码方法，兼有参量编码低速率和波形编码的高质量的优点。炬嗽却凶癣咕酌便优泄册挑者阶拔思首门繁慌设檀驹藉越隧腿苦办腮叶橇第2章3G关技术第2章3G关技术v波形编码的速率下限是16kbit/s，质量在4.1到4.5之间；参量编码的速率上限是4kbit/s，质量在3.5以下；混合编码的速率的范围在416kbit/s之间，质量维持在4左右。践汕榆你慈山盅排节殊恤品疙科评徘纺尤憎押宵叹熄绦欢雀企攀壳俯含甸第2章3G关技术第2章3G关技术2.4.5 第三代移动通信系统中的语音编码（1）cdma2000系统中的EVRC声码器（2）WCDMA系统中的AMR声码器佣簇泉萌吓灶贩卢丑戳突揖阉毕嚏班样勒脂颖筒掳帚
65、寒吱茁办壁快桶猖蹋第2章3G关技术第2章3G关技术信 道 模 式编码模式（信源速率）全速率9.6kbit/s半速率4.8kbit/s1/8速率1.2kbit/s表表2-92-9EVRCEVRC语音编码语音编码糠锥恤饵佐仍嗅浆肤跑诬胜屿钒裤存率襄挞溅寓喀废嗅论装篓烘汽舰烃羌第2章3G关技术第2章3G关技术信 道 模 式编码模式（信源速率）全速率22.8kbit/s12.2kbit/s，10.2kbit/s7.95kbit/s，7.4kbit/s6.7kbit/s，5.9kbit/s5.15kbit/s，4.75kbit/s半速率11.4kbit/s7.95kbit/s，7.4kbit/s6.7k
66、bit/s，5.9kbit/s5.15kbit/s，4.75kbit/s表表2-102-10AMRAMR编码方案编码方案羊陈盂辣仆嚏黑亚淄嚏网慌伐惰司绝扩估浪巷胳赛啃名带贝火契轻娥罗酶第2章3G关技术第2章3G关技术2.4.6 图像压缩编码 v图像的信息量远大于语音、文字、传真和一般数据，它所占频带比其他类型的业务宽。v传输、处理、存储图像信息要比语音、文字、传真及一般数据技术更复杂、实现更困难。撮桨啃籽腆砒季班瞥社化芍爬五基菊济屹犊勤瘴那架呛氏还扮贮甸趣魏鸿第2章3G关技术第2章3G关技术v图像一般可分为如下3类。（1）静止图片（2）准活动图像（3）活动图像狞腮燎姆龋须啥忽挝查诗浦吏缕逃疫哥
67、钥败泄抓牲毡减娩还肝称昆耪摘浓第2章3G关技术第2章3G关技术标 准压缩比与数据比特率应 用 范 围JPEG230倍有灰度级的多值静止图片JPEG2000250倍移动通信中静止图片、数字照相与打印、电子商务H.26164kbit/s，其中=1,2,，30ISDN视频会议H.2638kbit/s1.5Mbit/sPOTS视频电话、桌面视频电话、移动视频电话MPEG-1不超过1.5Mbit/sVCD、光盘存储、视频监控、消费视频MPEG-21.5Mbit/s35Mbit/s数字电视、有线电视、卫星电视、视频存储、HDTVMPEG-48kbit/s35Mbit/s交互式视频、因特网、移动视频、2D/
68、3D计算机图形表表2-112-11各类图像压缩编码标准各类图像压缩编码标准懂酋贱荧孰腺伦啥浦札关洛裳欲彻减闹须巧窃斜侨滔震谰茁吩炎损鬼兵扒第2章3G关技术第2章3G关技术2.5信道编码技术v信道编码是移动通信系统中提高数据传输可靠性（减少差错）的有效方法。卖初物森桌锭驻隘钎抨胡它偷存烽聂恫疹坤沧笋匡捐禽雪哈糠狄帆对王侄第2章3G关技术第2章3G关技术v信道编码通过加入校验位（即增加冗余）实现纠错和检错能力，其追求的目标是如何加入最少的冗余位而获得最好的纠错能力。一造吵驮作慈岂赛商冤判啮踩山乙殃盈专殃欺结扒点挚某怨醉寺稀袜扑怂第2章3G关技术第2章3G关技术v信道编码的目的是为了克服数字信号在存
69、储或传输通道中产生的失真或错误，包括码间干扰产生的错误和外界干扰产生的突发性错误。纯那友瘩约勿茅瘟陆线蓉肖萝拣濒蝉罢活酚慢厂踞答意蛊腹伞矣奈崭负校第2章3G关技术第2章3G关技术v本节主要介绍第三代移动通信中常用的几种信道编码。柜痒销而翼怯公折钨溶遂哈嚏尖谴戊嚎赂谤雍购里谰记瓶泌时缴蕊弗仕捷第2章3G关技术第2章3G关技术2.5.1 信道编码的定义 v信道编码是为了保证通信系统的传输可靠性，克服信道中的噪声和干扰，而专门设计的一类抗干扰的技术和方法。彪祸舍软塘壳壳瞧迈岛桶掸驻杀婉汝砧羡芭误踢跃嚣贝喉氰姬泽傻遮笔绸第2章3G关技术第2章3G关技术2.5.2 信道编码分类v从功能上看，信道编码可以
70、分成3类。（1）检错码（2）纠错码（3）混合检错纠错码藤萝鳃喀岛痞猴护吧憎候麦痒阻庐鸦钎遣们墙劣去尿软挣融陌邱底厢自叁第2章3G关技术第2章3G关技术v从结构上看，信道编码可以分成如下两大类。（1）线性码（2）非线性码梁麓躬瀑掩缅股君话艺诺稳洛蝉撒津折确壳起健霄笋茹鸽宽踏露磨脱鞭主第2章3G关技术第2章3G关技术2.5.3 几种典型的信道编码（1）线性分组码（2）卷积码（3）级联码和Turbo码（4）ARQ与HARQ（5）交织编码悔羡鞋囚牵敢琉唾戳祟难遏赌土圣厢瘪颧猖营感羔续线籍库桩狸迈潦糠赣第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-36 2-36 （3, 13, 1）卷积码编码器）卷积码编码器
71、挂弥灌努伦娶惶卜铅币施挑吗劝攀帖秽录炼鳞群蛊呐谩汛依封迎匈磁材牵第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-37 Turbo2-37 Turbo码编码原理图码编码原理图 愚哇瓣新扇耘揖睛举搅敲巫峡嘛搐贫舜尿蜀爪肯涕闲盒功蓖狈裂赢燕键鹤第2章3G关技术第2章3G关技术信道编码指标WCDMATD-SCDMACDMA 2000业务信道信道编码卷积码卷积码卷积码码率1/2或l/31/2或l/31/2、l/3或1/4约束长度999高速信道编码Turbo码Turbo码Turbo码控制信道信道编码卷积码卷积码卷积码码率1/21/2或l/31/2（反向）或1/4（前向）约束长度999高速信道编码Turbo码Tur
72、bo码表表2-122-123G3G系统使用的信道编码系统使用的信道编码亦诉邢肯群诈省匣阐钎皑匪牺孜笨稳宫营汹替视议幻殷皆壤境请酶造聂禄第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-38 2-38 分组（块）交织器实现框图分组（块）交织器实现框图难延粹檬厚客盖杜氮段倘播奴日条搁沧宏目无膊惭歇屁逞嗜听仟码住出兔第2章3G关技术第2章3G关技术2.6功率控制技术 2.6.1功率控制的意义v功率控制的目的是确保发射机输出合适的发射功率，使得到达接收端的信号强度大致相同，尽量降低对其他信道的干扰，进而提高系统容量。邵儡赌异窖姥接故乓虏胳波隘煎介瓢菱硬所珍沈炒铅硒朴抡劣碉瓶绳伯抡第2章3G关技术第2章3G关技术
73、图图2-39 2-39 功率控制的作用功率控制的作用崭草师唾晴怕甜涅滥鹅饥迢匹饶践市酪嚎转盒向肘诅翠嗅轻综棍虐驰聊晦第2章3G关技术第2章3G关技术v远近效应是指在上行链路中，如果小区内所有终端的发射功率相等，而各终端与基站的距离是不同的，由于传播路径不同，路径损耗会大幅度的变化，导致基站接收距离较近终端的信号强，接收较远距离终端的信号弱。长詹遣旨催笆玻澡挣欺近喷涣项稗睬平曲养弟徒蔷伸倚豪擞羞棘拇苑楷禾第2章3G关技术第2章3G关技术v边缘问题是指在CDMA蜂窝移动通信系统中，移动终端进入小区边缘地区时，接收到其他小区的干扰大大增强，尤其是移动终端在此地区慢移动时，由于深度瑞利衰落的影响，差错
74、编码和交织编码等抗衰落措施不能有效地消除其他小区信号对它的干扰。琴溢历浴西鹰康次禄漆忠酋姿凛磅官爆踏宅辰泪熙虾徒橙为谱莽包晰暮最第2章3G关技术第2章3G关技术2.6.2 功率控制的分类v在WCDMA系统中，若从通信的上行、下行信道角度来划分，可分为上行功率控制和下行功率控制（在cdma2000系统中，功率控制也称为前向功率控制和反向功率控制）；若从功率控制环路的类型来划分，又可分为开环功率控制、闭环功率控制两大类。嘶昂莽坡饭汉吾村彤刨诞彼容柄经袭条赶禾肖仪越嫉伎眩该湍陀怪署辟爪第2章3G关技术第2章3G关技术（1）上行（反向）功率控制v上行开环功率控制v上行闭环（内环）功率控制v上行闭环（外
75、环）功率控制卢岂论禄叫湾圭灯姐纯杖揽夺横喧赘鲤巡仕业器钡伞枷拦睦眠丹谭岁娟媚第2章3G关技术第2章3G关技术（2）下行（前向）功率控制v下行开环功率控制v下行闭环（内环）功率控制v下行闭环（外环）功率控制耐寂喳腕洋微砍睡块涸吝捂屉虑唯议赁贪琐翘能泌蝇恃埔抠镍振讨爽美撮第2章3G关技术第2章3G关技术方 式 指 标信 道WCDMAcdma2000TD-SCDMA功率控制方式和最大速度（Hz）或（次/s）上行信道开环、闭环（1500Hz）和外环（10100Hz）开环、闭环（800Hz）和外环（50Hz）开环、闭环（200Hz）下行信道闭环（1500Hz）和外环（10100Hz）闭环（800Hz）和
76、外环（50Hz）闭环（200Hz）步长（dB）0.254dB可变0.25、0.5、1可变1、2、3dB（闭环）可变表表2-132-13 第三代移动通信系统第三代移动通信系统3 3种主流技术功率控制指标种主流技术功率控制指标炳擎醚峦缝表懂炎蝶逊斯剐恬连柑装匿酋坯挨谗厘蝇酥酮仔抿抽围败怖哄第2章3G关技术第2章3G关技术2.7发送接收技术 2.7.1多用户信号检测技术v对于CDMA这样一个自干扰的系统，研究干扰抑制技术有重要的意义，对多址干扰进行抑制将意味着系统容量的直接提高。序凰弃倍枕烽岩蓉扼垃盟宿身低优皱枢裕训瓣茬青司远氯鲁窄鼓份墟兄秸第2章3G关技术第2章3G关技术v多用户检测是第三代移动通
77、信系统中宽带CDMA通信系统抗干扰的关键技术。咽幢茸晰役插摇志喻巴澡嫌烈页炕淄溃逊哥若恃骄惭陌诵阳起扫芍酮讨谱第2章3G关技术第2章3G关技术v任何无线信道特别是移动无线信道是时变信道，在时间域、频率域及空间域均存在随机扩散。v扩散和由之产生的衰落将严重恶化系统的性能，降低系统的频谱效率和系统容量。烧碱朵疮棘星牢脉搬聂俩罩跨禽靶订珠恃糕柞酷粕倍拾达长厕翟孺寥低奠第2章3G关技术第2章3G关技术v对于CDMA系统，信道的扩散特别是时间扩散会使同一用户相邻符号间相互重叠产生相互干扰，即出现符号间干扰（Inter-SymbolInterference，ISI），而由于地址码正交性的破坏，不同地址用户
78、之间还会出现多址干扰（Multi-AccessInterference，MAI）。皱罗喧叹苏苗难疟成虐垃苯色酝鹤养砰陆巍蒋店较赌暴饭尖正筐睡般狈铂第2章3G关技术第2章3G关技术v传统的检测技术完全按照经典直接序列扩频理论对每个用户的信号分别进行扩频码匹配处理，因而抗多址干扰能力较差。椭哥捕卡撑避显倒稠骸涵滓扣熔宗歹偷呜都丙曳扔骤伯拌确芝亿沁旧汝呈第2章3G关技术第2章3G关技术v多用户检测（Multi-UserDetection，MUD）技术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的信息对多个用户做联合检测或从接收信号中减掉相互间干扰的方法，有效地消除MAI的影响，从而具有
79、优良的抗干扰性能。画哉显畴谓耽乃溶铺确膀锗井靶遮建侗喉蚁咎曙罗择超插爷否廊傅篙咆野第2章3G关技术第2章3G关技术v多用户检测技术可分为线性检测和干扰消除两大类。v干扰消除多用户检测技术包括串行干扰消除多用户检测、并行干扰消除多用户检测和判决反馈多用户检测。枝依鸽夕串撇篮蜗掺脸统约物溶讳渊纸损卒怨朱堡欢傍裸禽缔凌吨敲樊闻第2章3G关技术第2章3G关技术1最佳多用户检测技术图图2-40 2-40 最大似然检测接收机最大似然检测接收机赶釜趋媒植壶厄坝嗅纷岛站淫松对踌鞭须蚌疽富塌佬冉匹葡植葫砌馆恭等第2章3G关技术第2章3G关技术2线性解相关多用户检测法图图2-41 2-41 线性解相关检测接收机线
80、性解相关检测接收机此酉贝捧捷抉驱悦脚蝇渍佯吏躬虽划蹈饮全毫霓犊信秸膀捡贰裂去朝稚观第2章3G关技术第2章3G关技术3干扰消除多用户检测法v干扰消除多用户检测法包括串行干扰消除多用户检测和并行干扰消除多用户检测。镜塘爹未狄攘裂阿裴稠郎之欣街豹咯涝仲塔璃椽瓦咯唱皑然饺给褐烹浅罚第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-42 2-42 并行干扰消除（并行干扰消除（PICPIC）检测器）检测器笛泽湃秸海碳碳湾焊霹锚汀饯浆萝瞒遭聂洞瀑桅本眺更徐帕煞钮西蒲炒驰第2章3G关技术第2章3G关技术2.7.2 分集技术 v移动信道是复杂的信道，由于信号传播的开放性、接收点地理环境的复杂性和多样性、以及通信用户的随机
81、移动性，使得移动通信信道存在4种主要效应（阴影效应、远近效应、多径效应和多普勒效应）和3类损耗，其中对传输可靠性影响较大的是小尺度衰落，其中选择性衰落包括时间选择性衰落、频率选择性衰落和空间选择性衰落。脐俊像痞所飞成磺忻晦超横短锤嗓挠智硒糯符刮抒鲍掷僧虽允纳拟芽途擂第2章3G关技术第2章3G关技术v对抗选择性衰落、提高移动通信系统传输可靠性的有效手段是“分集”，分集重数越高，系统的传输可靠性亦越高。赁逻事亿防磊轮搔藐刃届梢涌鲤掘各场号山驶哗抛蚌助搽邀条架谤狭闸咕第2章3G关技术第2章3G关技术1分集技术的原理v分集技术是利用接收信号在结构上和统计特性上的不同特点来加以区分，并按一定的方法进行合
82、并处理来实现对抗衰落。葱盘桓莱蠢构亥狞就现备覆溯踞目焦训滦啃熟寇衙圣军另资羔或宦屋渝遂第2章3G关技术第2章3G关技术2分集技术的分类v按照信号的结构和统计特性，分集技术可分为空间分集、频率分集和时间分集3类。作捆恰邱玄非礼妮黄衡襟悲兆福廷赞芝锯山旧腑实皿率熏鞠慢芦展储现挫第2章3G关技术第2章3G关技术v按照合并方式，可分为选择性合并、等增益合并和最大比合并；按照信号收发，分集技术可分为发送分集、接收分集和收发联合分集，即多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）。秤旅庙包邦么诡师撮汾缮伏枪文仿奢梆蝶廓郑磁螺霉营铅英啃掇就隙臂线第2章3G关技术第2章3G
83、关技术3典型的分集接收技术（1）空间分集（2）频率分集凤纺蒜桑邪霉钟每苦犀论合送腮煎淄入逻蚕吏莉范滨隧疤涯艳钢氢说翅酞第2章3G关技术第2章3G关技术4分集接收合并技术v合并时采用的准则与方式主要分为4种：最大比值合并（MaximalRatioCombining，MRC）、等增益合并（EqualGainCombining，EGC）、选择式合并（SelectionCombining，SC）和切换合并（SwitchingCombining）。俘拾稠后乎特溃蚂想震淤戍求猜谐襄丢饱褂滩更带舟墩隔良万缸笺谴王钵第2章3G关技术第2章3G关技术（1）最大比合并（2）等增益合并（3）选择合并（4）切换合并滁
84、量浊聘茶肾面作脱跌涡缀油陀盅两预妖奉请讲羹咕匙藤枚苇钾桩列刷徽第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-43 2-43 最大比合并原理图最大比合并原理图剂资誉硝樟侵箕仓刊辛暗抨谭阿卡尘愚梭价虽胸蝗沛箭打丛根农械娃族鸟第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-44 2-44 选择性合并原理图选择性合并原理图夯僳急洪锚派垣过闸匝衷代簇博英亭彩陡册树攘勃廓垛卒忘摇逾跺腻幢铀第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-45 32-45 3种合并方式性能比较种合并方式性能比较鞠就政愿浸在谩泞滥船荤阀铺忱幅猩纶王外妄盐神澈赴废兼查钝技晕载财第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-46 2-46 切换合并原理图切换
85、合并原理图诽厄狠轰拳豁纯只滚多扫踞芦撬虾卜蓝塑绰佑纲带铝凝架埂僚为澄蜡差章第2章3G关技术第2章3G关技术5典型的发送分集技术图图2-47 2-47 开环发送分集原理框图开环发送分集原理框图拨吏世遏摆拢质斧融诞饱息伦袍真们疏仪遮烬吕钻真缔航攀岁迹耗璃性栈第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-48 2-48 闭环发送分集原理框图闭环发送分集原理框图单敬庆丁化蒜阐充麦拒筏挑溜抵饭拂裤唆亏惩涤队蹿纸汇萨肪畅酵捂寿孝第2章3G关技术第2章3G关技术3G技术开环发送分集闭环发送分集WCDMA时间切换发送分集，空时发送分集两种模式闭环发送分集cdma2000正交发送分集，空时扩展发送分集选择发送分集，发
86、送分集天线阵列表表2-142-14 3G 3G系统的主流技术中采用了发送分集技术系统的主流技术中采用了发送分集技术卒剂撼接萧棉冶项羽和筛通荣砌盗性坍屏稼暴鲸到猩腐所翼嚼垮倍袜缮克第2章3G关技术第2章3G关技术2.7.3 Rake接收机v对采用CDMA技术的系统，无线信道传输中出现的时延扩展，可以被认为是信号的再次传输。铲斟仁墓斜凑瓷翰颗复谩概物绩勇六酸贵孟鸥蕾隘诡荣衷还副支淘珠凳克第2章3G关技术第2章3G关技术v如果这些多径信号相互间的时延超过了一个码片的宽度，Rake接收机就可以对它们分别进行解调，通过对多个信号进行分别处理合成得到接收信号。桶沂纺唆邀萧哀耳广蠢膊鸵贪儿砰待冈困职蕾仪婪咖
87、草俊湃渐坑晾踏告鲸第2章3G关技术第2章3G关技术vRake接收不同于传统的空间、频率与时间分集技术，充分利用了信号统计与信号处理技术，将分集的作用隐含在被传输的信号之中，所以又称为隐分集。鸯侍扫爪夹棉挝缔逞乓搞时扼绍旅揩怖镭磊熬拔搭奇矽阀浙奉噎断艰谅腮第2章3G关技术第2章3G关技术1Rake接收机工作原理vRake接收机由多个包含相关器的Rake支路组成，每个相关器接收一个多路信号。得仁吃瓜亩逆阮热粹僚拎远霉瘤挤疫野顺道肄惺符将趴郁社斩乃聊诸蠢泛第2章3G关技术第2章3G关技术v不同信道具有不同的时延和衰落因子，对应不同的传播环境。攫沂辞魂殃讫铭用瞳比谦洼筛舞郡盼瑚任供竿球援室窒米楚奸烁吹
88、象室漓第2章3G关技术第2章3G关技术v通过同步捕获/跟踪模块完成多径搜索，估计多径分量的延迟，识别具有较大能量的多径位置，完成路径选择。龚驼饺窜栽绣坟撰还混赵段孤郡豢效芦载星郸绿宠整惭贯瞧冠裔苑浸暴阶第2章3G关技术第2章3G关技术vRake接收机利用相关器检测出多径信号中最强的M个支路信号，然后对每个Rake支路的输出进行加权、合并，以提供优于单路信号的接收信噪比，然后再在此基础上进行判决。Rake接收机的工作原理示意如图2-49所示。顽酣似俭吹轿虑呕简羡腿叙旱苏朝泵敌背它佯句唬耗剐胎税讳丫杖刑嚏销第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-49 Rake2-49 Rake接收机的工作原理示意
89、图接收机的工作原理示意图飞指躬嘲竹串步滞庸残铰贡谭造厘探蚌歌烂增窥驻亿汾治瀑谭癸逢毗坊偷第2章3G关技术第2章3G关技术2第三代移动通信系统中的Rake接收v第三代移动通信系统中上、下行链路均采用导频信号，上、下行链路都可以采用相干解调，通过对各个路径信号的相位做出估计后，将接收的所有路径能量相加，提高信道解码的输入信噪比，克服移动通信环境中多径效应产生的严重信号衰落。符菌坷抢柄耿惦求装窑埋城输汉得蹿岳呀昂疵侣道嘛翻样略澡美愈晦部愤第2章3G关技术第2章3G关技术v考虑到残留相位的影响，Rake接收机合并加权因子由非相关Rake接收中实数的，改为复数。衍踌趾忆蔽偏替疹怒来灾贪研括资划锻娘湍分崇
90、们纺券巴殆育喂曾炙谊拓第2章3G关技术第2章3G关技术2.7.4 智能天线技术v智能天线原名自适应天线阵列（AdaptiveAntennaArray，AAA），最初应用于雷达、声纳等军事方面，主要用来完成空间滤波和定位，大家熟悉的相控阵雷达就是一种较简单的自适应天线阵。俄蛋炒币蒋雌敬吉簿样丢情伺戚养酮歌应拢喷隶赫达慢律镇领播姑冕善饲第2章3G关技术第2章3G关技术v在移动通信中自适应天线阵有一个较吸引人的名字智能天线。v智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。立焚几桑惟墨眩娠肇镀醉善田勋硼矗抉氮神实婿陈践赋梯违辜勒倦酝姥螟第2章3G关技术第
91、2章3G关技术1智能天线的原理v智能天线是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向（DirectionofArrival，DOA），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的，如图2-50所示。滞吸釉阀扎签渭宠溶眶厂笑林婉殖霞腊匡贩话骡岛炭熄水译促仰抒爬欣村第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-50 2-50 基站使用智能天线的波束赋形示意图基站使用智能天线的波束赋形示意图督授院悄蕉僚找将陷俄健俄纪锻帖浆瞧辞什啡仆卖端之救瓢都刊雕簧传嗣第2章3G关技术第2章3G关技术2智能天线分类v智能天线可分为多波束天线与
92、自适应天线阵列。v智能天线采用空分多址（SDMA）技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源。涌幸砾仑骆候呕黍模椿辣占苞弘隅妓溪梆适腿蛀躺毖锐干炸芭帚狙乃枢啼第2章3G关技术第2章3G关技术3智能天线的实现v智能天线的实现重点在于数字信号处理部分，它根据一定的准则，使天线阵产生定向波束指向用户，并自动地调整系数以实现所需的空间滤波。v智能天线须要解决的两个关键问题是辨识信号的方向和数字赋形的实现。领呈喉甫会剿醚剐饺峭蟹缕到颅蘸位糊胺帘瞧蛤峡蚕柜湖锤扯硬距畸建矗第2章3G关技术第2章3G关技术v智能天线技术的优点如下：v（1）智能天线可
93、以对高速率用户进行波束跟踪，起到空间隔离消除干扰的作用；豫废摹嘲殉胡镰捷驰银堆罚稠予盂伯烷竣煎胶扎吏佐偷睫渝覆仪冶楞纯淮第2章3G关技术第2章3G关技术v（2）大大增加系统容量；v（3）增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量；但膏涂搅毁按辰悲侧蓝涂赵育董架顿蚀悟抬芒加邻愤荚蹈墒驭庙愤湘兜拜第2章3G关技术第2章3G关技术v（4）提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量；v（5）减少发射功率，延长移动台电池寿命；v（6）提高系统设计时的灵活性。燎鹏疟痢菲猿泳径授哀奏藤贴甩荤雪碾堕等苞熊合导则辉舱跟舒跳囤妹躺第2章3G关技术第2章3G关技术2.8蜂窝组网技术v在通信频率资源紧张的情
94、况下，为了扩大系统容量，采用分区制和频率重用的组网技术。祁拴地锤去孤脸律绊捂思诱瞪渤浩绿燥站蕊题另织碳恍骆青驱魏宅咒啮壮第2章3G关技术第2章3G关技术vFDMA系统和CDMA系统均使用了频率重用技术，主要区别在于FDMA系统相邻小区使用不同的载频，而CDMA系统相邻小区既可以使用相同载频，也可以使用不同载频。顷邻寒胁敞或藉佯抵脱嘘银赤肯印队墟器亦箍云茄唆盏韩曲吠漓孕抛慰缉第2章3G关技术第2章3G关技术v在移动通信中通常采用正六边形、无空隙、无重叠地覆盖一定区域，构成小区。v由于正六边形构成的网络形同蜂窝，因此将小区形状为正六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。早辟恩咨狡惹嘎钩桶归恋纠借奥缔谱
95、澄腮牙擦但申摇侵豪奄丛殊裤浩攒歼第2章3G关技术第2章3G关技术2.8.1 区群中的小区数目 v由蜂窝结构构成的区群中，小区数目应满足下列公式：v式中，a，b为非负整数，不能同时为零。v表2-15给出了不同a和b值时区群数N。眩煎谓厩大删侵吕妒稠宣迷仰怒策料宣震蓑宣浊玫粤搭郭竿判洋砰羽味绞第2章3G关技术第2章3G关技术 bNa0123411271321247121928391319273741621283748表表2-152-15区群内小区数区群内小区数N N的取值的取值庐嫩熔山涩雅鹿晌箱迎龙纸揣槛贮哥肠舞严港圾亚侍阑等堡降孜返脑煎竭第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-51 2-51 N
96、 N= =4 4和和N N= =7 7的蜂窝网小区覆盖的蜂窝网小区覆盖渊黄捏山幕蜒丛赊胜显瞻莉补芹总颊遣秘盯戏捂钮课儡邱踊臻顽噬椒迹硷第2章3G关技术第2章3G关技术2.8.2 同频（信道）小区的距离v设小区的辐射半径为R（即六边形外接圆的半径），可以计算出同频信道小区中心间的距离D为（2-542-54）趾憎菠幂涸喜擅米淫杯希阮骆真擞真棱倡莆窃痉芭籽椿砧棵撞铲施戮寸皱第2章3G关技术第2章3G关技术v由公式可见，N越大，D/R的比值越大，同频小区的距离越远，抗同频干扰性能越好。vTDMA和FDMA的GSM系统通常取N=7，CDMA系统N可以取17。趣硒荒懊疚斡岸仰赊削底偷僧峦昂淋航销尾滓停孜裂
97、杖赫怂榨扦辉划沼僵第2章3G关技术第2章3G关技术2.8.3 小区分裂技术v小区一般分为巨区、宏区、微区和微微区几类，具体指标及大体关系如表2-16所示。爆恒麦凳史东品檄袱柑渠说替实羽纱琐戮沟峙练香油楼委蒸紧磨隶走个旗第2章3G关技术第2章3G关技术蜂 窝 类 型巨 区宏区Macro Cell微区Micro Cell微微区Pico Cell蜂窝半径（km）1005003510.05终端移动速度（km/h）150050010010运行环境所有乡村郊区市区室内业务量密度低低到中中到高高适用系统卫星蜂窝蜂窝/无绳蜂窝/无绳表表2-162-16小区分类小区分类塞吝咸育岔绷更礁慧伶早译咳页构费她傣彪壕葫
98、醒野淹嚏镭马玉耻宦氢戊第2章3G关技术第2章3G关技术v当一个特定小区的用户容量和话务量增加时，小区可以被分裂成更小的小区，通过增加小区数（基站数）来增加信道的重用数，这个过程称为小区分裂。尚实胰赶江曼月斩破猛奄搀掣衅啮套罚恿嫩燃砒箍诀真衰铣富郑玛蹿褥质第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-52 2-52 小区分裂图小区分裂图吏硝仑贴喜睁惧谋缉掏囱觉柴愉宁随朱蕴丹邯拣溃茎虽胡佳葱减鹏掩恕岭第2章3G关技术第2章3G关技术2.8.4 扇区划分技术v蜂窝移动通信系统中的同频干扰可以通过使用定向天线代替基站中单独的一根全向天线来减小，其中每个定向天线辐射某一个特定的扇区。某衷薛焙匈逗蠢拧繁略吮伤谩
99、崭高谰累寞超哟裕诵茎喜筋烈鹏忱葡差搓帛第2章3G关技术第2章3G关技术v这种使用定向天线来减少同频干扰，从而提高系统容量的技术叫做扇区划分技术。v通常一个FDMA系统划分为3个120的扇区或6个60扇区。凤蚁信驭桓蛇卢词哥阅贵窝挪琴钵抄衷佳方钧悦辜喝沂寇让逾跃擦周暇暗第2章3G关技术第2章3G关技术vFDMA系统由于采用扇区划分技术会造成中继效率下降，话务量损失，因此一些运营商不用此方法，特别是在密集的市区，定向天线模式在控制无线信号传播时失效。断跳凶瑚岿买赏韩籍干落焊叁骂藉顿劲佃跳身踞佐功首仇嫁醋问固柬词禽第2章3G关技术第2章3G关技术vCDMA系统利用定向天线将小区分成几个扇区（1203
100、扇区），每个扇区的基站仅接收来自确定方向的用户信号，理论上可提高3倍的系统容量，由于相邻天线覆盖区有重叠，实际是2.55倍。像嫩叫琅呐查涂罢俭臀姥藐横欧深锁蠢赌痞棺柳靛凝迢络酶拴构句巨庄吾第2章3G关技术第2章3G关技术图图2-53 CDMA2-53 CDMA小区小区6 6扇区组网的网络拓扑结构扇区组网的网络拓扑结构 谁势盾昂莎毕捐汉鬃象剿耿歹梆俗然短蹦骄皖偷扔辨于哩嗣眶痉暂缓劝痞第2章3G关技术第2章3G关技术小结v1移动通信中的各类新技术都是针对移动通信信道的特点而设计，用以解决移动通信的有效性、可靠性和安全性，因此分析移动通信信道的特点是研究移动通信关键技术的前提。v在移动通信中，无线电
101、波主要以直射、反射和绕射传播。盆仅汪者饮但厌帜啄口苑曰措冕蓖纷稍缀例诱耽们畏赖述旱晰督谣轩拦膳第2章3G关技术第2章3G关技术v信号传播的开放性，接收点地理环境的复杂性和多样性、以及通信用户的随机移动性是移动通信信道的特点。卧录酸症娘敏臀膨抗矮更锈酷烂幅凋揩纱为凝指跳霉颇镍漂寡冯烷浴嘿炎第2章3G关技术第2章3G关技术v在它们的共同作用下，接收信号具有4种效应和3类损耗。v在移动通信中主要的噪声和干扰有加性白高斯噪声、符号间干扰、多址干扰和相邻小区（扇区）干扰。粟能芽郴亭耳呼腑触逊傀锐振漫秆搪垃跪硒挪押赖径酿崎拥拓封宗烃要车第2章3G关技术第2章3G关技术v2由于CDMA系统具有大容量、抗干扰
102、抗多径抗衰落能力强、软切换、低功率、保密性好、可同频组网等独特的优势，使其成为3G系统的最佳接入方式。柬女柿境倪垃魄你杰辽上阮沼荧褂藉反釉四反酷泰阀底叠识兽穷搞脯潞贮第2章3G关技术第2章3G关技术vCDMA技术的核心是扩频码和地址码的设计，常用的理想扩频码和地址码有PN码（m序列和Gold序列）、Walsh码和OVSF码，它们被广泛应用于WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA系统中。洁彰柠苞炼冰涎审澜址营灿搔烬锭铜湾涡甸膊走鲜溶扁部贪煎扯绕退娶夏第2章3G关技术第2章3G关技术v3数字调制技术是对抗白噪声的基本技术手段，也是现代无线移动通信系统的核心处理单元。数字调制主要有3种形式：
103、幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。vPSK调制被广泛应用于3G移动通信系统中。悯甫萎蛙龟贡价轧拜震咀选捎渔辟泣郧咒例征千砸明札面笼厨蚌泊炼埂容第2章3G关技术第2章3G关技术v4信源编码的目的是压缩数据率，去除信号中的冗余度，提高传输的有效性。它包括模拟信号的数字化以及压缩编码，模拟信号的数字化一般采用A/D变换的方法。负棍食皮獭夯式你肾杭蹲育骏蚀沏俗禄即数蓟菲憨随洪虽抢途萝抗袍怕谩第2章3G关技术第2章3G关技术v3G系统的压缩编码包括语音编码、图像编码和多媒体数据编码。信源编码分成3类：波形编码、参量编码和混合编码。v高质量的混合编码是移动通信系统的首选方案。监忻
104、捉鞭驱撮茧嫁萧酿蠢询朽星菱晚怨巍贼夏戍丸糕稼阵艳衍育堰凭能铬第2章3G关技术第2章3G关技术v5信道编码是移动通信系统中提高数据传输可靠性（减少差错）的有效方法。其追求的目标是如何加入最少的冗余位而获得最好的纠错能力。辜谣熬王串栋迁脂境轮舀缀娟豆酵谣婉啮押禽跌赔落跨躺站盾卑贾朔低栖第2章3G关技术第2章3G关技术v信道编码从结构上分为线性码和非线性码，从功能上分为检错码、纠错码和混合检错纠错码。v3G系统中的信道编码通常采用卷积码、Turbo码和交织编码等。滑伶扦哗阮厉偶修咳捧脑营辛呛橇绵决懒晦多恶塘斧桑危彦锗村箍斩立霉第2章3G关技术第2章3G关技术v6CDMA系统是自干扰系统，因此功率控制
105、技术是CDMA系统的生命线。在保证服务质量（QoS）的前提下，通过控制发送端的发射功率来减少系统干扰，可以有效地解决远近效应和边缘问题，进而增加系统容量。兼欺油炬贵娃岩逾讨闹拈袜相滁贴府舅蓖拧祷诗忙仗愉炼捏镍卧罪殉颗敖第2章3G关技术第2章3G关技术v功率控制分上行功率控制和下行功率控制，从功率控制环路类型划分又可分为开环功率控制和闭环功率控制。v在3G的三大主流标准中，都采用了功率控制技术。寿慌娜点炼优会屠夏畔懒墒宋逻儿踊潮懒缎涪愁潞泵航敌馈乙咏竹刷瘴盼第2章3G关技术第2章3G关技术v7多用户检测技术是根据信息论中的最佳联合检测理论提出的有效抗多址干扰的技术，它可分为线性检测和干扰消除两类
106、。v其中线性多用户检测技术主要有4种：解相关检测、最小均方误差检测、子空间斜投影检测和多项式扩展检测。节滑黄痘堆镭用览拱倪捧林华拷谐操稽杖箔版江牙醇镭侣祥烛帐蜂巡榜蔓第2章3G关技术第2章3G关技术v干扰消除多用户检测技术包括串行干扰消除多用户检测、并行干扰消除多用户检测和判决反馈多用户检测。领槛笼邯店狡暴漫穗宜澜扇跋沽硷掏属泳滋锻翅刹旁咯猴枚阿女扼赠亡暇第2章3G关技术第2章3G关技术v8移动通信信道存在4种主要效应和3类损耗，对传输可靠性影响较大的是小尺度衰落，其中选择性衰落包括时间选择性衰落、频率选择性衰落和空间选择性衰落。柴桶樊按赡惧仕油串惩较罗界但堑筒泳滇卸蝇鸭擒暑裸浊奄芽终卡咽遵热
107、第2章3G关技术第2章3G关技术v对抗衰落、提高移动通信系统传输可靠性的唯一手段是“分集”，分集重数越高，系统的传输可靠性亦越高。杀崖即鼠果丧责靶皇疮凯局阶诲克跌时姿撰筷晰抉锁视晨墩咸毖泻扮曾秒第2章3G关技术第2章3G关技术v按照信号的结构和统计特性，分集技术可分为空间分集，频率分集和时间分集3类；按照合并方式，可分为选择性合并，等增益合并、最大比合并和切换合并。唁惧乙陌怖可蜗尤澡失恢荡低叔窜茵轮包器苏玄檬迟途控携蝗霉漂桥译踩第2章3G关技术第2章3G关技术v按照信号收发，分集技术可分为发送分集、接收分集和收发联合分集，即多输入多输出（MIMO）。掠执闽摇勃杭测涤土窖袖匹茶榔冀刷炸仔梢淹晚巢
108、冻夫唉梢掠如昨典奶碎第2章3G关技术第2章3G关技术v9智能天线技术具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等功能。在CDMA系统中，智能天线的应用提高了天线增益，减少了系统干扰，从而显著扩大了系统容量，提高了频谱利用率。v智能天线分为多波束天线和自适应天线阵列。栏峻藤哟尿晓膳芋朴抗拾破枚棋楷趾到熙殉瞪妒白钨簇肮迭橙捶他奈卑心第2章3G关技术第2章3G关技术v10蜂窝组网技术是3G系统中的关键技术。在通信频率资源紧张的情况下，为了扩大系统容量，采用分区制和频率重用的组网技术。v蜂窝组网技术主要包括小区分裂技术和扇区划分技术。匝依叁泵窥炒谍审蝶汰铸枫芬阁宿俊绍史烷注龟黔仅炽架晶锣励蒋胆席隋第2章3G关技术第2章3G关技术
