WCDMA移动通信技术：02-1 无线环境特点及数据处理过程

无线环境特点及数据处理过程课程内容无线环境特点数据处理过程空中关键技术无线通信的困难由于移动通信是通过无线空间这一介质作为传播路径，这就决定了传播路径的开放性，但是也使得移动通信的无线电传播环境比有线通信更加恶劣。原因：1.无线通信的传输介质是电磁波，它的传输是扩散的2.地理环境复杂多变3.用户移动随机不可预测直射反射绕射无线传播方式时间接收信号强度WCDMA移动通信环境——信道环境移动无线信道的特点传播的开放性接收环境的复杂性通信用户的随机移动性电磁波的传播方式直射波多径反射波绕射波散射波三种损耗路径传播损耗，又称衰耗，主要由空间传播损耗引起大尺度衰落损耗，也称慢衰落，主要由阴影效应引起；小尺度衰落损耗，也称快衰落，主要由多径效应引起；空间选择性衰落（平坦瑞利衰落）频率选择性衰落（多径效应）时间选择性衰落（多普勒频移）电磁传播的分析电磁波传播的3种基本机制：发射、绕射、散射克服3类选择性衰落的方法空间选择性衰落：采用空间分集接收技术，分集接收机

间的间隔要满足大于基本条件要求。频率选择性衰落：采用RAKE接收方式，设计RAKE接收

时，必须满足其频率相关区间间隔要求时间选择性衰落：采用交织技术，交织区间一定要满足要

求。三种效应阴影效应：由大型建筑物和其它物体的阻挡而形成在传播接收区域上的半盲区；远近效应；多普勒效应；课程内容无线环境分析数据处理过程空口关键技术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无纠错编码：BER<10-1~

10-2不能满足通信需要卷积编码：BER<10-3满足语音通信需要Turbo码：BER<10-6满足数据通信需要信道编码编码目的：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。WCDMA中的编码方法：WCDMA采用高性能的信道编码，提高系统性能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Turbo码能够使传输信号的信噪比接近香农极限信道编码的原理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x1x6x11x16x21x2x7…x22x3x8…x23x4x9…x24x5x10…x25输入数据

A=(x1x2x3x4x5…x25)输出数据

A’=(x1x6x11x16…x25)举例：交织技术交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。作用：减小信道快衰落带来的影响。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。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。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交织技术的使用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技术信息时代三大通信传输方式：光纤通信卫星通信扩展频谱通信直序扩频（DSSS）：使用高速伪随机码对要传输的低速数据进行扩频调制。跳频（FH）：利用伪随机码控制载波频率在一个更宽的频带内变化。跳时（TH）：数据的传输时隙是伪随机的。

扩展频谱（SS:SpreadSpectrum)通信简称扩频通信。

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。扩频通信的定义扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。其理论基础为香农定理：C=B*log2(1+S/N)C：信道容量，单位b/sB：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高速扩频序列低速信号TX解调信号RX高速扩频序列扩频信号扩频码速率：3.84Mc/s；扩频码：OVSF码。直接扩频通信用户数据＝-1+1-1-1+1-1扩频码＝+1-1-1+1-1+1+1-1扩频信号＝用户数据×扩频码解扩数据＝扩频信号×扩频码＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1＋1－1解扩扩频WCDMA扩频示意扩频码与扰码扩频码需要有区分度，也就是所谓的正交。扩频码的特性互相关特性：用自身的扩频码可以解扩出信号，而其他

的扩频码不可以解扩出信号。自相关特性：自身的时延不影响解扩出的信号。易于产生具有随机性具有尽可能长的周期以对抗干扰码序列的正交－累加为0表示正交码序列的正交性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）WCDMA系统中，每个用户配不同的扩频码，可以区分不同的用户/信道。WCDMA扩频码是由Walsh函数生成，叫做OVSF码（正交可变扩频因子码）简称SF，可以区分不同的信道（也叫信道化码），OVSF码互相关为零，相互完全正交。SF分为上下行。上行用于区分不同用户；下行用于区分同一用户的不同业务。

SF=1

SF=2

SF=4

Cch,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：OrthogonalvariablespreadingfactorOVSF-正交可变扩频因子符号速率×扩频因子＝码片速率上行信道码的SF为：4~256下行信道码的SF为：4~512OVSF码扰码数据符号扩频后码片WCDMA系统的扩频如WCDMA，码片速率＝3.84Mcps，扩频因子＝4，则符号速率＝960波特/sfS（f）f0扩频前的信号频谱信号S（f）ff0扩频后的信号频谱信号S（f）ff0解扩频后的信号频谱信号干扰噪声fS（f）f0解扩频前的信号频谱信号干扰噪声信号窄带干扰宽带干扰扩频通信示意图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OVSF码扰码数据比特扩频后码片扰码介绍扰码使用户信息伪随机化，加强保密性WCDMA扰码是两个m序列（最大长度线性移位寄存器序列）的叠加，成为Gold码序列。扰码分为上行扰码和下行扰码，作用不一样WCDMA系统中的扰码WCDMA的扰码是由GOLD序列生成的Gold序列具有良好的自相关性质，其分段序列之间互相关很小，用于码分多址中区分小区和用户，进行多址。WCDMA系统中的扰码是一种伪随机序列(PN码)它具有类似噪声序列的性质，是一种貌似随机但实际上有规律的周期性二进制序列。通过扰码可以使用户数据进一步随机化，增强了保密性能，同时便于进行多址通信。上/下行扰码作用上行扰码共224个，用于区分同一小区的不同用户上行扰码分为长扰码和短扰码，其中短扰码用于多用户检测下行扰码共218-1个，用于区分不同的小区常用扰码是0，1，……，8191，分为512个集合，每个集合包括一个主扰码和15个次级扰码。512个主扰码又可以分为64个扰码组，每组由8个主扰码组成

码资源管理码资源规划的目的:在WCDMA系统中，用到两种码，OVSF码和扰码由于正交可变扩频因子码OVSF是宝贵的稀有资源，在下行一个小区对应一张码表，为了使得系统既能接入尽量多的用户，提高系统的容量，就必须考虑码资源的合理使用问题，所以对于下行信道化码资源的规化和