2TDSCDMA无线接入网原理

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,TD-SCDMA,无线接入网原理,日讯科技,课程内容,双工技术和多址技术,CDMA,实现原理介绍,TD-SCDMA,无线基本原理,双工技术：,时分双工：,TDD,频分双工：,FDD,多址技术：,频分多址：,FDMA,时分多址：,TDMA,码分多址：,CDMA,多址技术与双工技术,双工技术介绍,双工技术介绍,频分双工（,FDD,）,：以不同频率区分上行和下行,WCDMA,、,CDMA2000,使用,FDD,。,优点：实现简单,缺点：上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用,效率低,双工技术介绍,时分双工（

2、,TDD,）,：以不同时隙区分上行和下行,TD-SCDMA,使用,TDD,。,优点：,在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱效率高；,上行和下行使用相同频率载频，便于引入智能天线，联合检测等新技术。,缺点：,实现较复杂，需要,GPS,同步；,和,CDMA,技术一起使用时，上下行之间的干扰控制难度较大。,多址技术：区分不同用户,CDMA,实现原理：码序列的相关性,(a),(b),相关（相关性,100,）,不相关（,0,相关）,+1,-1,+1,-1,+1,-1,+1,CDMA,实现原理：扩频,扩展频谱（简称扩频）通信技术是一种信息传输方式，是码分多址的基础，是数字移动通信中

3、的一种多址接入方式。特别是在第三代移动通信中，它已成为最主要的多址接入方式。,扩频通信在发端，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需的带宽；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。扩频通信的理论基础来源于信息论和抗干扰理论。,CDMA,实现原理：扩频,扩频的基本方式,抗干扰,抗噪音,抗多径衰落,功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率,优点,信息的频谱扩展后形成宽带传输,相关处理后恢复成窄带信息数据,f,S,（,f,）,f0,扩频前的信号频谱,信号,S,（,f,）,f,f0,扩频后的信号频谱,信号,CDMA,实现原理：扩频,信号,突发干扰,白噪声,信号速率的

4、提高，意味着信号带宽的展宽,f,S,（,f,）,扩频前的信号频谱,信号,f0,解扩前的信号频谱,信号,噪声,S,（,f,）,f0,f,f0,解扩后的信号频谱,信号,噪声,S,（,f,）,f,扩频后的信号频谱,信号,f0,S,（,f,）,f,CDMA,实现原理：扩频,CDMA,的技术特点,抗干扰能力强，频率复用度高，频谱利用率大大提高。,保密性强：扩频后的信号近似白噪声。,占用带宽较大：对功放要求高,自干扰系统：系统内用户互相干扰，技术实现难度大。,课程内容,双工技术和多址技术,CDMA,实现原理介绍,TD-SCDMA,无线基本原理,TD-SCDMA,通信模型,信源解码,信源编码,Interle

5、aving,deinterleaving,信道编码,交织,去交织,信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,常用术语,比特（,Bit,）：经过信源编码的含有信息的数据称为“比特”,符号,(Symbol),：经过信道编码和交织后的数据称为“符号”,码片,(Chip),：经过最终扩频得到的数据称为“码片”,码片速率,(Chip Rate):CDMA,系统的基础参数,TD-SCDMA,系统码片速率为,1.28Mcps,扩频因子,(Spreading Factor),：扩频码的长度,符号速率,x SF=,码片速率,TD-SCDMA,通信模型,信源解码,信源编码,Int

6、erleaving,deinterleaving,信道编码,交织,去交织,信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,系统采用,AMR,（,Adaptive Multi-Rate),语音编码，属于线性预测编码,编码共有,8,种，速率从,12.2Kbps4.75Kbps,与目前各种主流移动通信系统使用的编码方式兼容，有利于设计多模终端。,TD-SCDMA,的信源编码,TD-SCDMA,通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码,交织,去交织,信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信

7、道,信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号,编码类型,语音业务：卷积码（,1/2,、,1/3,）,数据业务：,Turbo,码（,1/2,、,1/4,、,3/4),TD-SCDMA,的信道编码,传输信道类型,编码方式,编码率,BCH,卷积编码,1/3,PCH,RACH,卷积编码,1/3，1/2,DCH,DSCH,FACH,USCH,1/2,Turbo,编码,1/3,无编码,信道编码方案,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

8、白发发三三？千丈？,红红豆豆生生南？国国,信道编码技术举例,交织的优点,帧内交织,:,一个帧内部的数据比特位置的变换操作,帧间交织,:,不同帧之间数据的位置变换,Turbo,编码的内部交织,:Turbo,编码的内部交织比较复杂，它不属于上面两种简单的交织模式，它的算法可以看作是帧内交织和帧间交织的复杂嵌套。,交织分类,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,提高纠错编码的有效性,交织的缺点,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,特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差

9、错,交织技术,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,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？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,交织技术举例,TD-SCDMA,通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinte

10、rleaving,信道编码,交织,去交织,信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,调制的作用,所谓数据调制就是把,2,个（,QPSK,调制）或,3,个（,8PSK,调制）,连续的二进制比特映射成一个复数值的数据符号，,不同的,调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力。,2PSK(BPSK):,定义,2,个相位，每个相位需要,1,个比特表示,4PSK(QPSK):,定义,4,个相位，每个相位需要,2,个比特表示,8PSK(EDGE,采用,),：定义,8,个相位，每个相位需要,3,个比特表示,TD-SCDMA,的调制方式：,QPSK,QPSK,（,4PS

11、K,）,:,4,相移键控,连续二进制比特,复数符号,00,+,j,01,+1,10,-1,11,-,j,TD-SCDMA,通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码,交织,去交织,信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,TD-SCDMA,的扩频,由于,TD-SCDMA,与 其它,3G,一样，均采用宽带,CDMA,的多址,接入技术，所以扩频是其物理层很重要的一个步骤。扩频调制,主要分为扩频和加扰（,Scrambling,）两步。首先用扩频码对,数据信号扩频，其扩频系数在,1,至,16,之间。第二步操作是加,扰

12、码，将扰码加到扩频后的信号中。,TD-SCDMA,所采用的扩频码是一种正交可变扩频因子,-,（,OVSF,）码，这可以保证在同一个时隙上不同扩频因子的扩,频码是正交的。扩频码的作用是用来区分同一时隙中的不同用,户。,TD-SCDMA,使用的扩频码：,OVSF,OVSF,：正交可变扩频因子，由,Walsh,矩阵生成,码道定义：,Cch,SF,k,其中,SF,为扩频因子，,k,为码道号，,0,k,SF-1,扩频,解扩,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,码片,信息数据,扩频码,扩频数据,扩频码,还原信息,举例,扩频调制,TD-SCDMA,通信模型,信源解码,信源编码,Interlea

13、ving,deinterleaving,信道编码,交织,去交织,信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,TD-SCDMA,的加扰,加扰和扩频类似，也是一个用一个数字序列与扩频处理后的数据相乘。但是，与扩频不同的是，扰码用的数字序列与扩频后的信号序列具有相同的码片速率，所做的乘法运算是一种逐码片相乘的运算。,TD-SCDMA,的扰码,扰码的目的是为了标识数据的小区属性，将不同的小区区分开来。扰码是在扩频之后使用的，因此它不会改变信号的带宽，而只是将来自不同信源的信号区分开来，这样，即使多个发射机使用相同的码字扩频也不会出现问题。,在,TD-SCDMA,系统中，

14、扰码序列的长度固定为,16,码片，系统共定义了,128,个扰码，每个小区配置,4,个。,扰码生成技术,理想扰码序列：随机序列（贝努利序列）,0,和,1,个数各一半,1,或者,0,连续个数的概率，连续一个为,1/2,，连续两个为,1/4,，连续三个为,1/8,，,m,序列,由移位寄存器生成，是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是,2,n,-1,（,n,为移位寄存器长度）,其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为,-1,，单值性,m,序列的生成,移位节拍,a0,a1,a2,a3,反馈值,a4,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,2,0,0,1,0,0,3,0,1,0,0,1,

15、4,1,0,0,1,1,5,0,0,1,1,0,6,0,1,1,0,1,7,1,1,0,1,0,8,1,0,1,0,1,9,0,1,0,1,1,10,1,0,1,1,1,11,0,1,1,1,1,12,1,1,1,0,0,13,1,1,1,1,0,14,1,1,0,0,0,15,1,0,0,0,1,D,D,D,D,+,a1,a0,a2,a3,a4,m,序列的缺点：只有一个序列，不同用户用不同“节拍”（相位）区分，对同步要求很高,TD-SCDMA,使用的扰码序列：,Gold,序列,Gold,序列,由,m,序列的不同相位异或而成,码间干扰比,m,序列稍大,比,m,序列多得多：,2,n,-1,个（,

16、n,为移位寄存器长度）,TD-SCDMA,的扰码长度固定为,16chips,，共有,128,个,TD-SCDMA,系统扩频码、扰码的区别,区别,1,：作用不同,扩频码用于区分同一个小区相同时隙内的不同用户。,扰码用于区分不同小区，相邻小区需要分配不同的扰码。,区别,2,：对码序列的相关性的要求不同,扩频码只需要关注码间互相关特性。,扰码不但关注码间互相关特性，还要考虑码本身的自相关特性。,码字的自相关和互相关,不同用户采用不同的扩频码字,x1(t),，,x2(t),互相关函数,V(,)=,互相关特性决定了,多址干扰,特性,自相关函数,R()=,其自相关特性决定了,多径干扰,特性，比较难找！,TD-SCDMA,通信模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,信道编码,交织,去交织,信道解码,加扰,解扰,扩频,解扩,调制,解调,射频发射,射频接收,无线信道,请思考,说明,TDD,技术的特点。,说明,CDMA,技术的特点。,TD-SCDMA,采用的哪种语音编码？,在,TD-SCDMA,系统中，区分用户、区分小区分别采用哪种码？,TD-SCDMA,采用那种