3g移動通信(文件)

　

【正文】 路自適應技術 差錯控制技術是為了實現高速數據傳輸下的低誤碼率性能。發送端根據這個應答信號來決定是否重發數據幀，知道收到 ACK或者發送次數超過預先設定的最大發送次數后再發下一個數據幀。 HARQ HARQ是把這兩種方式結合起來的一種差錯控制技術，它能夠使兩者優勢互補，提高鏈路性能。 小容量的大區制 大區制是指一個基站覆蓋整個服務區。 小容量的大區制 為解決這個問題，可以在服務區內設若干分集接收點與基站相連，利用分集接收來保證上行鏈路的通信質量；也可以在基站采用全向輻射天線和定向接收天線，從而改善上行鏈路的通信條件。 考慮 一個共有 S個可用的雙向信道的蜂窩系統，如果每個小區都分配 K個信道（ KS），并且 S個信道在 N個小區中分為各不相同的、各自獨立的信道組，而且每個信道組有相同的信道數目，那么可用無線信道的總數為 S=K〃N 大容量的小區制 共同使用全部可用頻率的 N個小區叫做一簇。 大容量的小區制 頻率復用距離 D是指最近的兩個頻點小區中心之間的距離。 大容量的小區制 假定 小區的大小相同，移動臺的接收功率門限按小區的大小調節。 大容量的小區制 為了 找到某一特定小區的相距的同頻相鄰小區，必須按照以下步驟進行 ： ① 沿著任何一條六邊形鏈移動 i個小區 ； ② 逆時針旋轉 60o再移動 j個小區。 FDMA方式 在 頻率軸上，前向信道占有較高的頻帶，反向信道占有較低的頻帶，中間為保護頻帶。 TDMA方式 系統根據一定的時隙分配原則，使各個移動臺在每幀內只能按指定的時隙向基站發射信號（突發信號），在滿足定時和同步的條件下，基站可以在各時隙中接收到各移動臺的信號而互不干擾。 CDMA方式 系統的接收端必須有完全一致的本地地址碼，用來對接收信號進行相關檢測。 SDMA方式 SDMA方式通過空間的分割來區別不同的用戶 。 擴頻通信基礎 擴頻通信 技術的理論基礎是香農定理。 擴頻通信基礎 ?擴展頻譜的方法有： ? 直接序列擴頻，簡稱直接擴頻或直擴（ DS） ? 跳變頻率擴頻，簡稱跳頻（ FH） ? 跳變時間擴頻，簡稱跳時 ? 寬帶線性調頻，簡稱 Chirp 直接序列擴頻 直接序列擴頻 就是 直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發送端去擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。在一幀內哪個時片發射信號由擴頻碼序列去進行控制 。目前擴展頻譜的帶寬常在 1~100MHz的范圍，因此系統的抗干擾性能非常好。擴展頻譜的特性取決于所采用的編碼序列的碼型和速率。 直擴系統 由于無用的干擾信號為寬帶譜而有用信號為窄帶譜，我們可以用一個窄帶濾波器排除帶外的干擾電平。但是考慮到網內用戶移動的情況對直擴系統將產生遠近效應 。 跳頻系統 慢 跳變比較容易實現，但抗干擾性能也較差，跳變的速率遠比信號速率低。移動通信中采用調頻調制系統雖然不能完全避免遠近效應帶來的干擾，但是能大大減少它的影響，這是因為跳頻系統的載波頻率是隨機改變的。 地址碼技術 在 擴頻通信系統中，偽隨機序列和正交編碼是十分重要的技術 。 地址碼技術 CDMA2022系統下行鏈路，短的偽隨機碼用于區分基站； Walsh碼用以區分用戶，他們統一構成地址碼。而正交編碼通常采用 Walsh碼。 Gold碼 m序列，尤其是 m序列優選對，是特性很好的偽隨機序列。 Walsh碼 Walsh碼（又稱 Walsh函數）有著良好的互相關和較好的自相關特性。 擴頻碼的同步 在碼分系統中相關接收要求本地地址碼（偽碼）與收到的（發送來的）地址碼同步。粗同步又稱為捕獲，細同步又稱為跟蹤。 蜂窩移動通信系統的 容量分析 蜂窩 系統的無線容量可定義 為 其中 ， m是無線容量的大小； Bt是分配給系統的總的頻譜； Bc是信道帶寬； N是頻率復用的小區數。在總頻帶寬度為 ，CDMA數字蜂窩移動通信系統的容量是模擬 FDMA（ TACS）系統容量的約 16倍，是數字時分 GSM系統容量的約 9倍。干擾的增加會導致系統容量的降低，通信質量的下降。 反向功率控制 反向功率控制可以將移動臺的發射功率調整至最合理的電平，從而延長電池的壽命，用于用戶的移動性。在理想情況下，移動臺解調時，本小區內其他用戶的干擾可以通過 Walsh碼的正交性完全除去。因此，前向鏈路的質量要遠好于反向鏈路。 開環功率控制 開環功率控制的前提條件是假設前向和反向鏈路的衰落情況是一致的。這使得開環功率控制的精度收到影響，只能起到粗控的作用。 閉環功率控制 但是 從功率控制指令的發出到執行，存在一定的時延。 閉環功率控制 外環功率控制是為了適應無線信道的變化，動態調整內環功率控制中的信噪比門限。關鍵是要使移動臺的發射功率接近于目標值。其基本原則是如果測量到的反向信道質量低于一定的門限，命令移動臺增加發射功率；反之命令移動臺降低發射功率。 反向閉環功率控制 前向鏈路功率控制 前向功率控制是基站根據移動臺提供的測量結果，調整對每個移動臺得發射功率。 從這個意義上說，前向功率控制采用的也是閉環的形式。切換操作不僅包括識別新的小區，而且需要分配給移動臺在新小區的話音信道和控制信道。 信道切換的原理 在第一代模擬蜂窩系統中，信號能量的檢測是由基站來完成的，由 MSC來管理的；在使用 TDMA技術的第二代系統中，是否切換的決定是由移動臺來輔助完成的，在移動臺輔助切換（ MAHO）中，每個移動臺檢測從周圍基站中接收信號能連個，并且將這些檢測數據連續地送回給當前為它服務的基站。 信道切換的原理 切換分類 根據 切換發生時，移動臺與原基站以及目標基站連接方式的不同，可以將切換 分為 ： ?硬切換 ?軟切換 硬切換（ HHO） 。使切換具有優先權的一種方法叫做信道監視方法，即保留小區中所有可用信道的一小部分，專門為那些可能要切換到該小區的通話發出切換請求服務。 ? 由于某小區業務信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時移動臺被切換到業務信道容量較空閑的相鄰小區 信道切換的原理 呼叫 在一個小區內沒有經過切換的通話時間，叫做駐留時間。 這種將正處于通話狀態的 MS轉移到新的業務信道上（新的小區）的過程稱為切換。 前向鏈路功率控制 在保證一定通信質量的前提下，盡量減少業務信道的發射功率，從而降低干擾。 反向閉環功率控制在開環功率控制的基礎上，能夠提供 24dB的動態范圍。 根據 空中接口標準，它至少應該達到 32dB的動態范圍。 反向鏈路功率控制 ?反向鏈路功率控制包括 ： ? 開環功率控制 ? 反向閉環功率控制 反向開環功率控制 ?反向開環功率控制主要有兩個功能： ? 調整移動臺初始接入時的發射功率 ? 彌補由于路徑損耗而造成的衰減的變化 反向開環功率控制 在開環功率控制中，移動臺根據整個頻段內接收到的前向鏈路總功率，然后結合已知的一些參數采用一定的算法計算得出接入時的發射功率大小。 閉環功率控制又可以分為兩部分 ： ? 內環 功率 控制 ? 外環 功率 控制 閉環功率控制 外環功率控制的作用是對內環門限進行調整，這種調整是根據接收信號質量指標（如誤幀率）的變化來進行的。閉環功率控制可以部分降低信道快衰落的影響。 開環功率控制 開環功率控制對降低慢衰落的影響是比較有效的。 開環功率控制 開環功率控制指移動臺（或基站）根據接收到的前向（或反向）鏈路信號功率大小來調整自己的發射功率。 前向功率控制 因此，在前向鏈路的解調中，干擾主要是相鄰小區的干擾和多徑引入的干擾。 前向功率控制 前向功率控制用來調整基站對每個移動臺的發射功率，對信道衰落小和解調信噪比較高的移動臺分配相對較小的前向發射功率，而對那些衰落較大和解調信噪比較低的移動臺分配較大的前向發射功率，使信號到達移動臺接收機時，信號電平剛剛達到保證通信質量的最小信噪比門限。 CDMA系統中的功率控制 因此，功率控制的總體目標就是 ： 在保證鏈路質量的前提下使發射信號的功率最小，以減少多址干擾。 因為 CDMA系統容量的理論值是在理想功率控制條件下得到的。 其中 ， Pr是系統中所有用戶接收到的總能量； Rb是每個用戶未編碼比特率； Eb/N0是單位比特能量與噪聲譜密度比。 擴頻碼的同步 粗 同步的方法包括并行相關檢測、串行相關檢測以及匹配濾波捕獲法。所謂兩個擴頻碼同步，就是保持其時差（相位差）為 0狀態。 Walsh碼 利用 Walsh函數矩陣的遞推關系，可得到 64 64陣列的 Walsh序列。 Gold序列 是 m序列的組合碼，由優選對的兩個 m序列逐位模 2加得到，當改變其中一個 m序列的相位（向后移位）時，可得到一個新的 Gold序列。 m序列 在所有的偽隨機序列中個， m序列 是 最重要、最基本的一種偽隨機序列，在定時嚴格的系統中，我們可以采用 m序列作為地址碼，利用它的不同相位來區分不同用戶。 地址碼技術 通常采用的偽碼有 m序列、 Gold序列等多種偽隨機序列。偽碼的碼型將影響序列的相關性，序列的碼元長度決定寬展頻譜的寬度。網內同時工作的用戶數與業務覆蓋區的大小無關。快跳的抗干擾和隱蔽性能較好，但是實現能快速跳變而又有高穩定度的頻率合成器比較困難。 跳頻系統 跳頻系統的抗干擾原理與直擴系統不同：直擴是靠頻譜的擴展和解擴處理來提高信噪比的，跳頻是靠躲避干擾來提高信噪比的。為了提高抗干擾性，希望擴展帶寬對信息帶寬的比例越大越好。 寬帶無用信號與本地偽碼不相關，因此不能解擴仍為寬帶譜。 直擴系統 直接 序列調制系統亦稱直接擴頻系統，或偽噪聲系統，記作 DS系統 。簡單的跳時抗干擾性不強，很少單獨使用。 跳變時間擴頻 與 跳頻相似，跳時是使發射信號在時間軸上跳變。 擴頻通信基礎 決定信道容量的 C的參數有 3個：信道帶寬 W、持續時間 T以及信噪比 S/N。 擴頻通信基礎 擴頻通信技術是一種信息傳輸方式，用來傳輸信息的信號帶寬遠遠大于信息本身的帶寬；頻帶的擴展由獨立于信息的擴頻碼來實現，并與所傳輸的信息數據無關；在接收端則用相同的擴頻碼進行相關解調，實現解擴和恢復所傳的信息數據。 它們的存在類似于在信道中引入了噪聲或干擾，通常稱之為多址干擾。 CDMA方式 碼分多址系統為每個用戶分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來傳輸信息。 前 向與反向信道的頻帶分割是實現頻分雙工通信的要求；頻道間隔是保證頻道之間不重疊的條件 。 FDMA方式 在 FDD系統中，分配給用戶一個信道，即一對頻譜；一個頻譜用作前向信道即基站向移動臺方向的信道，另一個則用作反向信道即移動臺向基站方向的信道 。 大容量的小區制 一般用同頻干擾因子 Q來表示載干比和小區簇的關系 一般模擬移動系統要求 C/I18dB，假設 n取值為4，簇 N最小為 ，故一般取簇 N為 7。 大容量的小區制 因此 N值大時，頻率復用距離 D就大，但頻率利用就降低，因為他需要 N個不同的頻點組。 大容量的小區制 N的值表現了移動臺或基站可以承受的干擾，同時保持令人滿意的通信質量。 大容量的小區制 小區 制移動通信系統的頻率復用和覆蓋有兩種 ： ?帶狀 服務覆蓋 區 ?面 狀服務覆蓋區。但是這只能保證移動臺可以接收到基站的信號。 頻率復用和蜂窩小區 頻率 復用和蜂窩小區的設計是與移動網的區域覆蓋和容量需求緊密相連 。 這種方式不需要反饋信道，直接根據編碼的冗余就能糾正部分錯誤，也不需要發送端和接收端配合處理，傳輸時延小，效率高，控制電路也比較簡單。差錯控制技術一般分為 3類：重傳反饋方式（ ARQ）、前向糾錯方式（ FEC）、混合自動重傳請求方式（ HARQ）。 鏈路自適應技術 在 3G系統中廣泛采用的連路自適應技術是功率控制技術，在 B3G、 4G中則主要采用 AMC和 HARQ。 ? 最常見的一些發送參數包括速率、功率、編碼率以及它們的結合 。 鏈路自適應技術 自適應技術是通過在接收端進行信道估計，并把信道的情況反饋到發送端。自適應技術在 物理 層、鏈路層和網絡層都使用。 空 時格碼比空時分組碼有更好的性能，編譯碼的復雜度也高。 空時分組碼（ STBC） 空 時分組碼是通過采用兩個發射天線和一個接收天線的系統得到采用一個發射天線兩個接收天線系統同樣的分集增益。 ? 發射分集技術指的是在不同的天線上發射包含同樣信息的信號，達到空間分集的效果，從而跟分集接收一樣能夠起到抗衰落的作用。 多天線技術