CDMA基本原理

1、0CDMA原理原理1 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态2 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术3多径环境多径环境时间接收信号强度发射信号4衰落衰落发射数据发射数据-40-35-30-25-20-15-10-50dB接收数据接收数据5移动信道的多径特征移动信道的

2、多径特征 电磁传播反射、散射和绕射电磁传播反射、散射和绕射 无线环境中的信号衰减分成三部分：无线环境中的信号衰减分成三部分： 幅度衰减较大的路径损耗幅度衰减较大的路径损耗 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分大尺度变化分大尺度变化 衰减幅度较小的快变化成分小尺度衰落衰减幅度较小的快变化成分小尺度衰落 两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法 瑞利分布（非视距传播）瑞利分布（非视距传播） 莱斯分布（视距传播）莱斯分布（视距传播）6移动信道的表征移动信道的表征 时延表征时延表征 平均时延（均值）平均时延（

3、均值） 时延拓展（标准差），信道相关带宽时延拓展（标准差），信道相关带宽1/时延拓展时延拓展 频谱频谱 多普勒扩展，运动引起信道变化（快、慢衰落），信道多普勒扩展，运动引起信道变化（快、慢衰落），信道相干时间相干时间1/多普勒频率多普勒频率 多径特性（信道带宽），平坦衰落和频率选择性衰落多径特性（信道带宽），平坦衰落和频率选择性衰落 宽带码分多址是频率选择性慢衰落信道宽带码分多址是频率选择性慢衰落信道 测试信道的方法测试信道的方法 衰落的概率分布衰落的概率分布 电平通过率衰落快慢，信道衰落的深度电平通过率衰落快慢，信道衰落的深度 衰落持续时间（交织深度）衰落持续时间（交织深度）7无线信道模型无

4、线信道模型高斯噪声高斯噪声信道模拟信道模拟当前径权重当前径权重接收信号接收信号发射信号发射信号信道模拟信道模拟当前径权重当前径权重信道模拟信道模拟当前径权重当前径权重信道模拟信道模拟当前径权重当前径权重8无线信道建模方法无线信道建模方法 信道模型信道模型 幅度分布，瑞利、莱斯分布幅度分布，瑞利、莱斯分布 多普勒谱分布，经典谱、平坦谱多普勒谱分布，经典谱、平坦谱 信道模拟信道模拟 滤波法滤波法 谐波叠加谐波叠加 谐波分解谐波分解9典型无线移动信道的分类典型无线移动信道的分类 静态信道（静态信道（static） 户内信道户内信道 户外到户内人行道信道户外到户内人行道信道 车载信道车载信道 移动信道

5、（移动信道（moving） 生死信道（生死信道（birth-death）10 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术11无线通信中的几个概念和区别无线通信中的几个概念和区别 多址技术多址技术 时分多址，频分多址和码分多址时分多址，频分多址和码分多址 双工技术双工技术 时分双工与频分双工时分双工与频分双工 窄带系统与宽带系统窄带系统与宽带系统 单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一致单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一致 一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带宽一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带宽 宽带系统通常能够带来频

6、率分集的优势宽带系统通常能够带来频率分集的优势12频分多址（频分多址（FDMA） FDMA信道每次只能传递一个电话如果一个信道每次只能传递一个电话如果一个FDMA信道没有信道没有使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户使用以增加使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户使用以增加共享容量共享容量 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射地发射 FDMA通常是窄带系统通常是窄带系统 符号时间比平均时延扩展大很多，故平均时延扩展造成的符号时间比平均时延扩展大很多，故平均时延扩展造成的符号间干扰低，无需均衡符号间干扰低，无需均衡 FDM

7、A比比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小简单，同步和组帧比特少，系统开销小 FDMA需要精确的需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）滤波器，需要双工器（单天线） 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交调频率（性会产生交调频率（IM），），产生额外的产生额外的RF辐射辐射13时分多址（时分多址（TDMA） 多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙 TDMA系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭 不连续发送，可以利用空闲时隙监

8、听其他基站，实现切换不连续发送，可以利用空闲时隙监听其他基站，实现切换处理处理 即使使用即使使用FDD也无需双工器也无需双工器 需要自适应均衡；需要保护时隙需要自适应均衡；需要保护时隙 分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同步分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同步 按照不同的用户提供不同的带宽按照不同的用户提供不同的带宽 TDMA的效率是指发射的数据中信息所占的百分比的效率是指发射的数据中信息所占的百分比 功率控制频率为功率控制频率为2Hz或更低或更低 质量控制通过频率规划来实现质量控制通过频率规划来实现14扩频多址（扩频多址（SSMA） 跳频码分多址（跳频码分多址（FHCDMA） 使用

9、窄带使用窄带FM或或FSK，使用能量效率高的恒包络调制，用廉价的接收使用能量效率高的恒包络调制，用廉价的接收机实现机实现FHMA的非相干检测的非相干检测 具有安全性；使用纠错编码和多径技术来防止碰撞的影响具有安全性；使用纠错编码和多径技术来防止碰撞的影响 直接扩频码分多址（直接扩频码分多址（DSCDMA） 多用户共享同一频率多用户共享同一频率 CDMA是是软容量限制软容量限制，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高 CDMA中信道数据速率小于信道的时延扩展，故可以使用

10、中信道数据速率小于信道的时延扩展，故可以使用RAKE接接收技术收技术 利用宏空间分集，多个基站同时监听，实现软切换，不切换频率；利用宏空间分集，多个基站同时监听，实现软切换，不切换频率；自干扰系统多址干扰；远近效应自干扰系统多址干扰；远近效应 跳时码分多址（跳时码分多址（THCDMA）15多址技术图示多址技术图示频率时间TDMA时间频率FDMA频率时间码字CDMA传统多址技术传统多址技术码分多址技术码分多址技术16混合扩频技术（混合扩频技术（HSST） 混合混合FDMA/CDMA（FCDMA），优点是无需连续），优点是无需连续带宽，如带宽，如MCCDMA在在cdma2000中采用中采用 混合直

11、扩混合直扩/跳频多址（跳频多址（DS/FHMA），避免远近效应，），避免远近效应，不适用软切换（不适用软切换（Bluetooth采用）采用） 时分时分CDMA（TCDMA），在每一小区内仅分配给），在每一小区内仅分配给一个用户一个特定的时隙，避免远近效应一个用户一个特定的时隙，避免远近效应 时分跳频（时分跳频（TDFH），在一个新的），在一个新的TDMA帧开始时帧开始时跳到一个新的频率，跳到一个新的频率，GSM17扩频多址种类扩频多址种类frequencytimeDSFHTH18简单的扩频通信发射接收机框图（简单的扩频通信发射接收机框图（1）码字产生数据数据解调码字产生数据TH-CDMA收发射

12、机慢进快出数据调制快进慢出载波产生载波产生上变频频率合成码字产生数据数据解调码字产生频率合成数据基带调制下变频同步跟踪FH-CDMA收发射机19简单的扩频通信发射接收机框图（简单的扩频通信发射接收机框图（2）宽带调制载波产生码字产生数据数据宽带调制载波产生码字同步/跟踪码字产生解扩DSCDMA信号发射信号发射/接收机接收机20各种多址的不同接收方式各种多址的不同接收方式 频分多址，符号持续时间长，无符号间干扰，直接频分多址，符号持续时间长，无符号间干扰，直接判决判决 时分多址，有符号间干扰，无法区分多径，用滤波时分多址，有符号间干扰，无法区分多径，用滤波器进行符号间均衡器进行符号间均衡 自适应

13、均衡器，系数可以调整自适应均衡器，系数可以调整 每个时隙有导频用以训练系数每个时隙有导频用以训练系数 直扩码分多址直扩码分多址 宽带系统，可以区分多径宽带系统，可以区分多径 多径接收机（多径接收机（RAKE），），多径分集多径分集21CDMA在无线信道中传输的优势总结在无线信道中传输的优势总结 采用采用RAKE接收机，有效利用了信道相干时间形成的时间分接收机，有效利用了信道相干时间形成的时间分集效应；集效应； 宽带传输系统，利用了信道的频率分集效果宽带传输系统，利用了信道的频率分集效果 码字的多址传输，利用了多用户分集的效果码字的多址传输，利用了多用户分集的效果 信号在信道中传输功率低，降低了

14、干扰，提高了保密性信号在信道中传输功率低，降低了干扰，提高了保密性 扩频因子灵活变换，又助于多媒体等多速率并发业务的传扩频因子灵活变换，又助于多媒体等多速率并发业务的传输输 频谱效率高，优于以往的频谱效率高，优于以往的AMPS和和GSM，频率复用系数频率复用系数WCDMA为为1，GSM为为118。 支持软切换和更软切换支持软切换和更软切换 支持新技术的应用，如多用户检测支持新技术的应用，如多用户检测 WCDMA有下行发射分集，而有下行发射分集，而GSM没有没有22 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术23码字的自相关和互相

15、关码字的自相关和互相关 不同用户采用不同的扩频码字不同用户采用不同的扩频码字x1(t)，x2(t) 其自相关特性决定了多径干扰特性其自相关特性决定了多径干扰特性 其互相关特性决定了多址干扰特性其互相关特性决定了多址干扰特性 自相关函数自相关函数 R()= 互相关函数互相关函数 V()=24CDMA的码生成技术的码生成技术 随机序列（贝努利序列）随机序列（贝努利序列） 0和和1个数各一半个数各一半 1或者或者0连续个数的概率，连续一个为连续个数的概率，连续一个为1/2，连续两个为，连续两个为1/4，连续三个为，连续三个为1/8， 移位序列和原序列有一半相同，另一半不同移位序列和原序列有一半相同，

16、另一半不同 m序列序列 由移位寄存器生成由移位寄存器生成 是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是是最大长度的线性移位寄存器序列，周期是2n-1（n为移为移位寄存器长度）位寄存器长度） 其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均其自相关函数只有一个最大值（延迟为零处），其他均为为-1，单值性，单值性 符合贝努利序列性质符合贝努利序列性质25Gold序列序列 Gold序列序列 由两个优选的由两个优选的m序列异或而成序列异或而成 自相关函数有多值，没有自相关函数有多值，没有m序列好序列好 比比m序列多得多序列多得多 由于由于Gold序列具有良好的自相关性质，用于码分序列具有良好的自相关性质，用

17、于码分多址中区分基站和用户多址中区分基站和用户 良好的自相关性质决定了其分段序列之间互相关很小，良好的自相关性质决定了其分段序列之间互相关很小，可以用于区分用户，进行多址可以用于区分用户，进行多址26Gold序列生成序列生成clong,1,nclong,2,nMSBLSB Gold序列的随机性好，符合伪随机序列的特性序列的随机性好，符合伪随机序列的特性 0和和1发生的相对频率各为发生的相对频率各为1/2，连续出现，连续出现0或或1的概的概率小，用于加扰率小，用于加扰27Gold序列序列0 00.20.20.40.40.60.60.80.81 11.21.228Gold序列的自相关函数序列的自相

18、关函数0 00.20.20.40.40.60.60.80.81 11.21.2 自相关函数近似自相关函数近似函数，减轻多径干扰函数，减轻多径干扰 分段后各段的互相关近似为零，减轻多址干扰分段后各段的互相关近似为零，减轻多址干扰29OVSF&WalshSF = 1SF = 2SF = 4Cch,1,0 = (1)Cch,2,0 = (1,1)Cch,2,1 = (1,-1)Cch,4,0 =(1,1,1,1)Cch,4,1 = (1,1,-1,-1)Cch,4,2 = (1,-1,1,-1)Cch,4,3 = (1,-1,-1,1)OVSF码的互相关为零，相互完全正交。码的互相关为零，相

19、互完全正交。Walsh与与OVSF码一样码一样30扩频因子与业务速率扩频因子与业务速率 符号速率扩频因子码片速率符号速率扩频因子码片速率 如如WCDMA，码片速率码片速率3.84MHz，扩频因子扩频因子4，则符，则符号速率号速率960Kbps； cdma2000-1x，码片速率码片速率1.2288MHz，扩频因子扩频因子64，则符号速率则符号速率19.2Kbps； 符号速率（业务速率校验码）信道编码重符号速率（业务速率校验码）信道编码重复或打孔率复或打孔率 如如WCDMA，业务速率业务速率384Kbps，信道编码信道编码1/3Turbo码，符号速率码，符号速率960Kbps； cdma2000

20、-1x，业务速率业务速率9.6Kbps，信道编码信道编码1/3卷积卷积码，符号速率码，符号速率19.2Kbps；31不同的扩频调制方式不同的扩频调制方式 直接扩频（直接扩频（DSSS） 通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，其伪噪声序列由伪噪声生成器产生其伪噪声序列由伪噪声生成器产生 误码率受限于多址干扰和远近效应的影响误码率受限于多址干扰和远近效应的影响 用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度 跳频扩频（跳频扩频（FHSS) 数据以发射机的载波频率跳变的方式发送到表面上随机数据

21、以发射机的载波频率跳变的方式发送到表面上随机的信道中的信道中 每个信道上，在发射机再次调频之前，数据用传统的窄每个信道上，在发射机再次调频之前，数据用传统的窄带调制方式发送一些小的突发带调制方式发送一些小的突发 无远近效应的影响，因为多个用户不会同时使用同一频无远近效应的影响，因为多个用户不会同时使用同一频率（率（Bluetooth技术、快、慢调频）技术、快、慢调频）32直接扩频调制技术直接扩频调制技术 扩频波形由扰码序列和扩频波形由扰码序列和OVSF叠加产生叠加产生 扩频通信适合于无线通信环境扩频通信适合于无线通信环境 有抗干扰能力，每个用户唯一的扰码序列或者唯一有抗干扰能力，每个用户唯一的

22、扰码序列或者唯一的的OVSF码，抗多址干扰码，抗多址干扰 所有用户、基站都使用相同的频率，可以简化频率所有用户、基站都使用相同的频率，可以简化频率规划工作规划工作 良好的抗多径干扰特性：良好的抗多径干扰特性： RAKE接收机利用多径分量接收机利用多径分量 同时由于宽带信号的频率选择性衰落，反映在时域上，同时由于宽带信号的频率选择性衰落，反映在时域上，多径干扰导致传输延迟的多径干扰导致传输延迟的PN信号和原信号和原PN序列的互相关序列的互相关性减弱，导致延迟信号对接收机的影响减弱性减弱，导致延迟信号对接收机的影响减弱33窄带系统大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度大衰落发射信号接收到的

23、衰落信号频率频率强度强度宽带系统频率选择性衰落频率选择性衰落34直接扩频直接扩频CDMA的多址方法的多址方法 利用利用OVSF码和扰码来进行减少多址干扰码和扰码来进行减少多址干扰 下行是不同的用户采用不同的正交扩频码字（下行是不同的用户采用不同的正交扩频码字（OVSF或或Walsh码字），互相关为零，但多径时延拓展会影响互码字），互相关为零，但多径时延拓展会影响互相关性，破坏正交性相关性，破坏正交性 下行同时用不同的复扰码来区分基站下行同时用不同的复扰码来区分基站 上行是不同的用户采用自相关和互相关性都较好的复扰上行是不同的用户采用自相关和互相关性都较好的复扰码序列作为扰码来降低多址干扰，同时

24、也加大数据的随码序列作为扰码来降低多址干扰，同时也加大数据的随机性机性 复扰码的作用是加大随机性，降低峰值因子复扰码的作用是加大随机性，降低峰值因子 WCDMA中采用了先进的复扰码序列集合中采用了先进的复扰码序列集合，有效降有效降低了小区内多址干扰，同时减轻了小区间的干扰，低了小区内多址干扰，同时减轻了小区间的干扰，而无需精确的网络而无需精确的网络同步同步35CDMA宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落扩频码扩频码扩频码扩频码信号合并信号合并CDMA扩频技术扩频技术窄带信号窄带信号fP(f)宽带信号宽带信号P(f)f噪声噪声P(f)f噪声

25、噪声+宽带信号宽带信号P(f)f信号与噪声分离信号与噪声分离P(f)f36RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能RAKE接收原理接收原理接收机单径接收电路单径接收电路单径接收电路搜索器计算信号强度与时延合 并合并后的信号tts(t)s(t)37RAKE接收机射频和中频结构接收机射频和中频结构双工器双工器Rx滤波器滤波器IF去混迭去混迭滤波器滤波器ADC数 字 下数 字 下变频器变频器基基带带处处理理器器下变频器下变频器数 据数 据I/OIQIF和平滑和平滑滤波器滤波器DAC数 字 上数 字 上变频器变频器IQ上变频器上变频器本振本振Tx滤波器

26、滤波器本振本振功放功放RF AGCRF AGC38RAKE接收机基带接收机基带QI合并相加合并相加I延迟估计延迟估计带带DLL的的相关器相关器相位相位旋转旋转信道信道估计估计本地本地扩频码扩频码延迟延迟均衡均衡IQ第一径第一径第二径第二径第三径第三径基带输基带输入信号入信号时间量（径位置）时间量（径位置）Q39匹配滤波器（搜索器）结构匹配滤波器（搜索器）结构本地的扩频码和扰码本地的扩频码和扰码NN-10NN-10串行输入的采样数据串行输入的采样数据40多径搜索器性能多径搜索器性能1.522.533.5高斯信道Eb/N00.00010.0010.010.11BLER理想多径搜索实际多径搜索3GP

27、P 要求67891011户内信道（CASE1）Eb/N0(dB)0.0010.010.11BLER理想多径搜索实际多径搜索3GPP 要求45678户内到户外以及步行信道（CASE2）Eb/N0(dB)0.0010.010.11BLER理想多径搜索实际多径搜索3GPP 要求33.544.555.5车载信道（CASE3）Eb/N0(dB)0.00010.0010.010.11BLER理想多径搜索实际多径搜索3GPP 要求在在AWGN、CASE1、CASE2信道下性能比信道下性能比3GPP建议好建议好0.4dB，在在CASE3信道下满足信道下满足3GPP要求要求41信道估计信道估计相关器相关器（导频

28、通道）（导频通道）基带基带I/Q信号信号LPF预测的相位和幅预测的相位和幅度结果度结果I/Q信号信号相关器相关器基带基带I/Q信号信号预测的相位和幅预测的相位和幅度结果度结果I/Q信号信号DMUX数据符号数据符号导频符号导频符号LPF并内插并内插符号判决符号判决LPF1 理想信道估计理想信道估计2 基于连续导频信号的信道估计方法相关器基于连续导频信号的信道估计方法相关器3 使用判决反馈技术的间断导频条件的信道估计方法使用判决反馈技术的间断导频条件的信道估计方法42信道估计性能信道估计性能1.522.533.5高斯信道Eb/N0(dB)0.00010.0010.010.11BERHuaweiId

29、eal3GPP7891011CASE1 信道Eb/N0(dB)0.0010.010.11BERHuaweiIdeal3GPP66.577.588.59CASE2 信道Eb/N0(dB)0.00010.0010.010.11BERIdealHuawei3GPP3.544.55 CSAE3 信道Eb/N0(dB)0.00010.0010.010.11BERHuaweiIdeal3GPP性能优于性能优于3GPP要求要求43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： BER信信道的相关时间道的相关时间52发射分集技术提高系统下行容量

30、，适应非对称业务的需求发射分集技术提高系统下行容量，适应非对称业务的需求天线 1天线2路径 1路径 2发射分集处理数据流数据流数据流数据流 1数据流数据流 2恢复数据流恢复数据流发射分集（发射分集（OTD方式）原理方式）原理53 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术54智能天线智能天线智能天线技术提高系统覆盖范围，降低发射功率智能天线技术提高系统覆盖范围，降低发射功率55智能天线的小区配置智能天线的小区配置全向小区三扇区小区智能天线小区智能天线小区56智能天线的优点智能天线的优点 高速率用户带来很大的干扰，动态调整的智能天

31、线阵列的高速率用户带来很大的干扰，动态调整的智能天线阵列的波束跟踪高速率用户，起到空间隔离、消除干扰的作用；波束跟踪高速率用户，起到空间隔离、消除干扰的作用；动态调整的智能天线阵列的性能优于固定的多波束天线动态调整的智能天线阵列的性能优于固定的多波束天线 增加系统容量增加系统容量 增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接收质增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量量 提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量 减少发射功率，延长移动台电池寿命减少发射功率，延长移动台电池寿命 提高系统设计时的灵活性提高系统设计时的灵活性57空分多址空分

32、多址 使用定向波束天线服务不同用户使用定向波束天线服务不同用户 自适应天线系统自适应天线系统58 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术59多用户检测原理多用户检测原理BPSKOrth. codeBPSKNon-OrthonomalChannelcorrelatorcorrelator 1 rr 1R = S1S2Whiten FilterS1 + N1S2 + N2 aR-1S1 + N1S2 + N2Project lineN1 and N2 correlatedPartition boundaryProject lin

33、ePartition boundaryS2S160多用户检测多用户检测当前的当前的CDMA接收机基于接收机基于RAKE 原理，将其他用户的干扰视为噪声原理，将其他用户的干扰视为噪声基于基于RAKE 的的CDMA系统的容量受干扰的限制系统的容量受干扰的限制最优接收机是联合检测所有的信号，并将其他用户的干扰从期望的信号最优接收机是联合检测所有的信号，并将其他用户的干扰从期望的信号中减去（信号的相干特性是已知的，干扰是确定的）中减去（信号的相干特性是已知的，干扰是确定的）多用户检测（多用户检测（MUD）称为联合检测和干扰对消，降低了多址干扰，从称为联合检测和干扰对消，降低了多址干扰，从而提高系统的容

34、量而提高系统的容量多用户检测可以消除远近效应问题多用户检测可以消除远近效应问题最优的多用户检测相当复杂，实际中用次优的多用户和干扰对消接收机最优的多用户检测相当复杂，实际中用次优的多用户和干扰对消接收机次优的接收分为二类：次优的接收分为二类： 线性检测器：采用线性变换去除多址干扰，分为：解相关器、线性最小均线性检测器：采用线性变换去除多址干扰，分为：解相关器、线性最小均方误差检测器（方误差检测器（LMMSE） 干扰对消器：估计多址干扰，然后从接收的信号中减去。分为：并行干扰干扰对消器：估计多址干扰，然后从接收的信号中减去。分为：并行干扰抵消和串行干扰抵消抵消和串行干扰抵消61多用户检测串行干扰

35、对消多用户检测串行干扰对消SS1S2SKSSS1 + r12S2 + r13 S3 + + r1K SKS2 + r12S1 + r23 S3 + + r2K SKSk + rk2S1 + rk3 S3 + + r1K S1SINRSK-1+_SkSS2S+_S2+_S1S1S62多用户检测并行干扰对消多用户检测并行干扰对消多用户检测技术降低多址干扰，提高系统容量多用户检测技术降低多址干扰，提高系统容量干扰消除后的干净信号 多次迭代式干扰消除器多次迭代式干扰消除器接收/重建信号 1接收/重建信号 2接收信号接收/解码信号 1接收/解码信号 2减去干扰干扰消除后的干净信号63 无线传输技术和CD

36、MA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态64无线资源管理目的无线资源管理目的CDMA是自干扰系统，是自干扰系统，提高单个用户的发射功率能改善其提高单个用户的发射功率能改善其服务质量，但对其他用户的干扰也相应增加服务质量，但对其他用户的干扰也相应增加! !如何才能优化网络，为最多的如何才能优化网络，为最多的用户提供所需的服务质量用户提供所需的服务质量? ?只有采用先进的只有采用先进的无线资源管理无线资源管理 才能发挥才能发挥CDMA系统的卓越性能系统的卓越性能!65无线资源管理策略的主要内容无线资源管理策略的主要内容n功率控制功率控制n负载控制负载控制nAMR

37、控制控制n小区切换小区切换n信道分配信道分配66每个用户对于其他用户都每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严相当于干扰，远近效应严重影响系统容量重影响系统容量Powerf采用功控技术减少了用采用功控技术减少了用户间的相互干扰，提高户间的相互干扰，提高了系统整体容量了系统整体容量远近效应远近效应Powerf67前向功率控制前向功率控制小区发射功率小区发射功率上报功率控制比特上报功率控制比特手机发射信号手机发射信号功率控制命令功率控制命令反向功率控制反向功率控制 克服远近效应和多径衰落克服远近效应和多径衰落 减小多址干扰，保证网络容量减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间延长电池使用时

38、间 功率控制功率控制68功率控制效果功率控制效果 决定了决定了DSCDMA系统的容量；系统的容量； 多址干扰远近效应多址干扰远近效应 功率控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同功率控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同（上行）；减少对其他基站的干扰（下行）（上行）；减少对其他基站的干扰（下行） 功率控制可以补偿衰落功率控制可以补偿衰落 有三种功率控制原理：开环、闭环和外环有三种功率控制原理：开环、闭环和外环 开环：从信道中测量干扰条件，并调整发射功率，以达开环：从信道中测量干扰条件，并调整发射功率，以达到期望的误帧率（误块率）到期望的误帧率（误块率） 闭环：闭环： 测量信噪比，并向移动台发

39、送指令调整它的发射测量信噪比，并向移动台发送指令调整它的发射功率功率 外环：测量误帧率（误块率），调整目标信噪比外环：测量误帧率（误块率），调整目标信噪比69负载控制负载控制小区呼吸是负载控制的主要手段负载控制的主要目的是将某些负载控制的主要目的是将某些“热点小区热点小区”的负载分担到的负载分担到周围负载较轻的小区中，提高系统容量的利用率周围负载较轻的小区中，提高系统容量的利用率70AMR控制控制AMR语音的变化范围：4.75Kbps 12.2Kbps(12.2Kbps兼容GSM语音编码)通过动态调整AMR语音的速率，保证了在相同系统容量情况下，尽可能的保证UE的通话质量71AMR语音编解码语

40、音编解码 64Kbps律律PCM语音编码转化为语音编码转化为AMR编码编码 降低降低UE功耗，减少干扰功耗，减少干扰 TrFO（Transcoder Free Operation）,提高网络提高网络传输效率和语音质量传输效率和语音质量72AMR编解码协商编解码协商MSNode-BRNCCNAMR Speech CodecAMR Speech CodecAMR 模式控制UuIubIu下行AMR模式命令符合AMR模式的下行语音数据上行AMR模式命令符合AMR模式的上行语音数据73切换类型切换类型n 不同基站NodeB间切换n 不同RNC间切换 软切换：软切换：n 同基站不同扇区间切换 更软切换：更

41、软切换：n 异频切换n 不同系统间切换 硬切换：硬切换：WCDMA系统支持多种切换技术74切换过程和效果切换过程和效果当邻近小区的强度超过本小区信号强度一个给定的门限时，移动台执行当邻近小区的强度超过本小区信号强度一个给定的门限时，移动台执行切换，硬切换（切换，硬切换（FDMA、TDMA）CDMA系统小区的频率一致，软切换时，移动台同时与多个基站相连接系统小区的频率一致，软切换时，移动台同时与多个基站相连接软切换是为了降低对其他小区的干扰，并通过宏分集来改善性能软切换是为了降低对其他小区的干扰，并通过宏分集来改善性能当邻近小区的信号强度超过一个门限，但仍然低于当前小区基站的强度当邻近小区的信号

42、强度超过一个门限，但仍然低于当前小区基站的强度时，则进入软切换状态时，则进入软切换状态在上行链路，二个或多个基站可以接收同样的信号，在下行链路移动台在上行链路，二个或多个基站可以接收同样的信号，在下行链路移动台可以相干地合并来自不同基站的信号，即宏分集可以相干地合并来自不同基站的信号，即宏分集由于新基站发射额外的信号给移动台，而由于由于新基站发射额外的信号给移动台，而由于RAKE的的Finger数目有限，数目有限，移动台不能合并所有的能量。在下行链路，移动台不能合并所有的能量。在下行链路， 软切换增加了对系统的干软切换增加了对系统的干扰扰软切换的增益决定于宏分集增益和由于增加的干扰引起的性能损

43、失软切换的增益决定于宏分集增益和由于增加的干扰引起的性能损失75软切换软切换上行软切换在上行软切换在RNCRNC中进行多径中进行多径合并；合并；上行更软切换在上行更软切换在NodeBNodeB中进行中进行多径合并；多径合并；下行的软切换都在下行的软切换都在UEUE中合并中合并移动台合并功率移动台合并功率各自小区的接收能量各自小区的接收能量76软切换软切换/更软切换更软切换 改善话音质量；控制手机干扰改善话音质量；控制手机干扰 降低掉话率；提高容量与覆盖范围降低掉话率；提高容量与覆盖范围ABCABCABCABCABCABC77直接重试直接重试容量充裕小区容量充裕小区容量非饱和小区容量非饱和小区减

44、少呼损，合理分布用户负载减少呼损，合理分布用户负载充分利用网络资源充分利用网络资源充分满足用户动态调整带宽需求充分满足用户动态调整带宽需求78RNS迁移迁移RNSRNS迁移能够：迁移能够：有效减少Iur接口的流量增强系统的适应能力核心网核心网核心网核心网源源RNS目标目标RNS源源RNS目标目标RNSIuIuIurRNS无线网络子系统无线网络子系统79信道分配信道分配n3G业务速率变化大，传统信道分配方式利用率低业务速率变化大，传统信道分配方式利用率低n3G采用统计复用的信道分配方式采用统计复用的信道分配方式u分配的信道带宽总与实际需求接近分配的信道带宽总与实际需求接近u节约系统资源，提高系统

45、容量节约系统资源，提高系统容量系统容量传统信道配置业务源速率动态信道配置80 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态81不同时期，不同需求不同时期，不同需求早期需求当前需求新的需求保证语音质量大容量更大容量提供基本通话能力提供低速率数据更高的频谱利用率一定的保密性高速数据接入提高语音服务质量更高服务质量更安全的服务更低的运营成本82早期业务早期业务当前业务当前业务新的业务新的业务更高质量语音用户用户业务单一高质量语音高速移动接入服务质量不高简单低速数据业务定位业务保密性差短消息多媒体,电子商务个性化服务运营成本更低运营商运营商运营成本高运

46、营成本降低频谱利用率更高频谱利用率低频谱利用率提高多种业务业务单一少量增值业务提高服务质量提高市场竞争力不同需求，不同业务不同需求，不同业务83不同业务，不同技术不同业务，不同技术AMPSTACSNMT其它GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第一代 80年代模拟第二代 90年代数字第三代 IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驱动需求驱动需求驱动需求驱动模拟技术数数字字技技术术语音业务宽带带业务TD-SCDMA3G为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案843G体制体制 WCDMA核心网络：基于MAP和GPRS无线传输技

47、术： WCDMAFDD/TDD TD-SCDMA核心网络：基于MAP无线传输技术：TD-SCDMA cdma2000核心网络：基于ANSI 41和MIP无线传输技术：cdma2000CDMA技术是技术是3G的核心的核心3G的核心的核心-CDMA技术技术85cdma2000技术体制技术体制-网络特点网络特点86IS-95 的技术特点的技术特点 基站用基站用215长度的短扰码来区分，不同的基站用不长度的短扰码来区分，不同的基站用不同的相位；同的相位； 上行用非相干解调，采用上行用非相干解调，采用Walsh调制（调制（6-64符号变符号变换），性能低于相干解调换），性能低于相干解调 各个用户用各个用

48、户用242长度的长扰码区分，不同的用户采长度的长扰码区分，不同的用户采用不同的扰码用不同的扰码 下行快速功控比特在数据比特中打孔传输下行快速功控比特在数据比特中打孔传输 IS-95A支持语音业务，支持语音业务，IS-95B开始支持数据业务，开始支持数据业务，采用补充码分信道，是多码传输的方式采用补充码分信道，是多码传输的方式87cdma2000 RTT技术特点技术特点88cdma2000 1X技术特点技术特点IS-95A/B是是cdma2000的子集的子集码片速率码片速率1.2288 Mcps扩频调制：前向扩频调制：前向QPSK，反向反向HPSK反向导频，相干解调反向导频，相干解调快速前向和反

49、向功率控制快速前向和反向功率控制前向发射分集：前向发射分集：OTD、STS信道编码增加信道编码增加Turbo码码可变帧长，可变帧长，5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms支持支持F-QPCH，延长手机待机时间延长手机待机时间速率最大可达速率最大可达307.2kbps支持支持QoS协商协商支持多媒体业务支持多媒体业务支持支持8K/13K QCELP 8 kbps EVRC信道容量是信道容量是IS-95A/B的的2倍倍 89cdma2000 1X候选增强技术候选增强技术 高通提出的高通提出的HDR，支持最高速率为，支持最高速率为2.4Mbps的数据的数据业务业务 摩托罗拉和诺基亚公

50、司联合提出的摩托罗拉和诺基亚公司联合提出的1XTREME 中国提出的中国提出的LAS-CDMA 目前目前3GPP2已经完成基于已经完成基于HDR的的1X-EV-DO版本，版本，正在根据摩托罗拉、朗讯和正在根据摩托罗拉、朗讯和LAS-CDMA的提案技的提案技术讨论术讨论1X-EV-DV版本版本90cdma2000 3X技术特点技术特点01MHz2 MHz3 MHz4 MHz5 MHz01MHz2 MHz3 MHz4 MHz5 MHz1.25 MHzForwardLinkReverseLink01MHz2 MHz01MHz2 MHz1.25 MHzForwardLinkReverseLink码片速

51、率码片速率3 3* *1.2288 1.2288 McpsMcps，接入速率最大可达接入速率最大可达2 2MbpsMbps91cdma2000过渡过渡1 IS-95A/B载频cdma2000 1X载频cdma2000兼容兼容IS-95A/B。增加增加SCH以支持分组业务。以支持分组业务。可以通过增加可以通过增加cdma2000 1X BSC和和cdma2000 BTS的方式的方式平滑过渡。即业务可以平滑升级，但设备需增加。平滑过渡。即业务可以平滑升级，但设备需增加。1 IS-95A/B载频+ 2 cdma2000 1X载频92TDSCDMA发展历程发展历程开始开始TD-SCDMATD-SCDM

52、A方面的研究方面的研究TD-SCDMATD-SCDMA提案形成提案形成TD-SCDMATD-SCDMA在3GPP会议在3GPP会议上通过，作为上通过，作为3GPP的提案3GPP的提案之一之一199019981999TD-SCDMATD-SCDMA与WCDMA 与WCDMA TDD技术融TDD技术融合合200093TD-SCDMA技术体制技术体制-网络特点网络特点1、核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与GSM/GPRS网络的兼容性 4、UTRAN基于ATM技术，统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展3、核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务 2、核心网络可基于TDM、ATM和IP技术，并向全IP的网络结构演进 5、MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制的移动性管理机制的核心TD-SCDMA技术体制将采用WCDMA制式的核心网络结构。94TD-SCDMA技术特点技术特点95WCDMA发展历程发展历程GSMGSM1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005GSM + GPRSGSM + GPRSWCDMAWCDMA演进与发展演进与发展96WCDMA技术体制技术体制-网络特点网络特点97WCDMA基本内容基本内容调制方式：上行：调制方式：上行：BPSK；下行：下行：QPSK语音编码：