《G和TDSCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《G和TDSCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)課件（46頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第三課：TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù),第三課：TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù),1,3G關(guān)鍵技術(shù)概論,（1）初始同步與Rake多徑分集接收技術(shù),CDMA通信系統(tǒng)接收機(jī)的初始同步包括PN碼同步、符號(hào)同步、幀同步和擾碼同步等。,在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于信號(hào)帶寬較寬，因而在時(shí)間上可以分辨出比較細(xì)微的多徑信號(hào)。對(duì)分辨出的多徑信號(hào)分別進(jìn)行加權(quán)調(diào)整，使合成之后的信號(hào)得以增強(qiáng)，從而可在較大程度上降低多徑衰落信道所造成的負(fù)面影響。這種技術(shù)稱為Rake多徑分集接收技術(shù)。,宏分集及越區(qū)軟切換技術(shù),3G關(guān)鍵技術(shù)概論（1）初始同步

2、與Rake多徑分集接收技術(shù),2,3G關(guān)鍵技術(shù)概論,RAKE接收機(jī)框圖,3G關(guān)鍵技術(shù)概論RAKE接收機(jī)框圖,3,3G關(guān)鍵技術(shù)概論,（2）高效信道編譯碼技術(shù),在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)主要提案中（包括WCDMA和cdma2000等），除采用與IS-95 CDMA系統(tǒng)相類似的卷積編碼技術(shù)和交織技術(shù)之外，還建議采用Turbo編碼技術(shù)及RS-卷積級(jí)聯(lián)碼技術(shù)。,（3）智能天線技術(shù),從本質(zhì)上來說，智能天線技術(shù)是雷達(dá)系統(tǒng)自適應(yīng)天線陣在通信系統(tǒng)中的新應(yīng)用。,智能天線包括兩個(gè)重要組成部分，一是對(duì)來自移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的多徑電波方向進(jìn)行到達(dá)角(DOA)估計(jì)，并進(jìn)行空間濾波，抑制其它移動(dòng)臺(tái)的干擾。二是對(duì)基站發(fā)送信號(hào)進(jìn)行波束形成，使基

3、站發(fā)送信號(hào)能夠沿著移動(dòng)臺(tái)電波的到達(dá)方向發(fā)送回移動(dòng)臺(tái)，從而降低發(fā)射功率，減少對(duì)其它移動(dòng)臺(tái)的干擾。,3G關(guān)鍵技術(shù)概論（2）高效信道編譯碼技術(shù)（3）智能天線技術(shù),4,3G關(guān)鍵技術(shù)概論,（4）多用戶檢測(cè)技術(shù),在傳統(tǒng)的CDMA接收機(jī)中，各個(gè)用戶的接收是相互獨(dú)立進(jìn)行的。在多徑衰落環(huán)境下，由于各個(gè)用戶之間所用的擴(kuò)頻碼通常難以保持正交，因而造成多個(gè)用戶之間的相互干擾，并限制系統(tǒng)容量的提高。解決此問題的一個(gè)有效方法是使用多用戶檢測(cè)技術(shù)，通過測(cè)量各個(gè)用戶擴(kuò)頻碼之間的非正交性，用矩陣求逆方法或迭代方法消除多用戶之間的相互干擾。,（5）功率控制技術(shù),在CDMA系統(tǒng)中，由于用戶共用相同的頻帶，且各用戶的擴(kuò)頻碼之間存在著

4、非理想的相關(guān)特性，用戶發(fā)射功率的大小將直接影響系統(tǒng)的總?cè)萘?，從而使得功率控制技術(shù)成為CDMA系統(tǒng)中的最為重要的核心技術(shù)之一。,3G關(guān)鍵技術(shù)概論（4）多用戶檢測(cè)技術(shù)（5）功率控制技術(shù),5,主要內(nèi)容,智能天線技術(shù),多用戶檢測(cè)技術(shù),Turbo編譯碼技術(shù),接力切換,軟件無線電,同步CDMA,主要內(nèi)容智能天線技術(shù),6,主要內(nèi)容,智能天線技術(shù),多用戶檢測(cè)技術(shù),Turbo編譯碼技術(shù),接力切換,軟件無線電,同步CDMA,主要內(nèi)容智能天線技術(shù),7,智能天線的基本概念,智能天線技術(shù)是基于自適應(yīng)天線原理的一種適合于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的新技術(shù)。它利用天線陣列的波束會(huì)成和指向，而產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束，以自適應(yīng)地調(diào)整其方向

5、圖以跟蹤信號(hào)的變化；同時(shí)對(duì)干擾方向調(diào)零以減少甚至抵消干擾信號(hào)，以提高接收信號(hào)的載于比，增加系統(tǒng)的容量和頻譜效率。,智能天線采用空分多址（SDMA）技術(shù)，利用信號(hào)在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時(shí)隙、同碼道的信號(hào)區(qū)分開來，最大限度地利用有限的信道資源。同無方向性天線相比較，其上、下行鏈路的天線增益大大提高，降低了發(fā)射功率電平，提高了信噪比，有效地克服了信道傳輸衰落的影響。,同時(shí)，由于天線波瓣直接指向用戶，減小了與本小區(qū)內(nèi)其它用戶之間，以及與相鄰小區(qū)用戶之間的干擾，而且也減少了移動(dòng)通信信道的多徑效應(yīng)。CDMA系統(tǒng)是個(gè)功率受限系統(tǒng)，智能天線的應(yīng)用達(dá)到了提高天線增益和減少系統(tǒng)干擾兩大目的，從而顯著地?cái)U(kuò)

6、大了系統(tǒng)容量，提高了頻譜利用率。,智能天線的基本概念 智能天線技術(shù)是基于自適應(yīng)天線原理的一種適,8,智能天線的基本概念,TD-SCDMA系統(tǒng)充分利用了CDMA、TDMA、FDMA和SDMA這四種多址方式的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)性能最佳化。,智能天線的核心在于數(shù)字信號(hào)處理部分，它根據(jù)一定的準(zhǔn)則，使天線陣產(chǎn)生定向波束指向用戶，并自動(dòng)地調(diào)整系數(shù)以實(shí)現(xiàn)所需的空間濾波。,智能天線須要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問題,辨識(shí)信號(hào)的方向,數(shù)字賦形的實(shí)現(xiàn)。,智能無線的特點(diǎn)：,能夠以較低的代價(jià)換得無線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、抗阻 塞和掉后等性能的提高。在干擾和噪聲環(huán)境下，通過其自身的反饋控制系統(tǒng)改變輻射單元的輻射方向圖、頻率響

7、應(yīng)以及其它參數(shù)，使接收機(jī)輸出端有最大的信噪比。,智能天線的基本概念TD-SCDMA系統(tǒng)充分利用了CDMA、T,9,智能天線的主要功能,在CDMA系統(tǒng)（無論是TDD或FDD方式）中，采用智能天線和波束賦形技術(shù)，能夠在多個(gè)方面大大改善通信系統(tǒng)的性能，概括地講主要有：,提高了基站接收機(jī)的靈敏度，,提高了基站發(fā)射機(jī)的等效發(fā)射功率，降低了系統(tǒng)的干擾，,增加了CDMA系統(tǒng)的容量，改進(jìn)了小區(qū)的覆蓋，降低了無線基站的成本。,智能天線的主要功能在CDMA系統(tǒng)（無論是TDD或FDD方式）,10,智能天線的基本原理,傳統(tǒng)系統(tǒng)的天線發(fā)射無線射頻信號(hào)時(shí)具有各向等效性，大多數(shù)發(fā)射能量被浪費(fèi)，而且造成用戶間干擾,CDMA技

8、術(shù)中，這種用戶之間干擾是使系統(tǒng)性能和容量下降的主要原因。,裝備有自適應(yīng)天線陣列IntelliCell的基站能夠把大部分發(fā)射能量集中給目標(biāo)用戶，通過凹陷點(diǎn)抑制達(dá)到干擾抑制的目的，減少多徑衰落的影響，提高信號(hào)增益。,智能天線的基本原理傳統(tǒng)系統(tǒng)的天線發(fā)射無線射頻信號(hào)時(shí)具有各向等,11,智能天線的基本原理,被動(dòng)干擾抑制,Passive Interference Mitigation,主動(dòng)干擾抑制,Active Interference Mitigation,有效信號(hào)的增強(qiáng),干擾信號(hào)的抑制,智能天線的基本原理被動(dòng)干擾抑制 主動(dòng)干擾抑制有效信號(hào)的增強(qiáng),12,天線陣列的選擇,天線陣元分布方式有直線型，平面型

9、，圓環(huán)型和立體型。立體型天線陣列由于復(fù)雜程度和校準(zhǔn)難度以及部署難度較大，所以實(shí)用的場(chǎng)合較少。一般來說，直線型和平面型更容易實(shí)現(xiàn)基站的定向覆蓋。而且，在基站選址的問題上也更加靈活，直線型和平面型天線陣列可以很容易安置于高大建筑物的側(cè)面，也可以安置于桿狀建筑物如電線桿上。而圓環(huán)型天線陣列更適于安置于鐵塔或樓房頂部，這樣更方便提供全向覆蓋。需要指出的是，圓環(huán)型天線陣列的天線校準(zhǔn)難度比直線型和平面型要大。,天線陣列的選擇天線陣元分布方式有直線型，平面型，圓環(huán)型和立體,13,TD-SCDMA的智能天線,TD-SCDMA的智能天線使用一個(gè)環(huán)形天線陣，由,8個(gè)完全相同的天線元素,均勻地分布在一個(gè),直徑為25

10、cm,的圓上所組成。智能天線的功能是由天線陣及與其相連接的基帶數(shù)字信號(hào)處理部分共同完成的。該智能天線的仰角方向輻射圖形與每個(gè)天線元相同。在方位角的方向圖由基帶處理器控制，可同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束，按照通信用戶的分布，在360的范圍內(nèi)任意賦形。為了消除干擾，波束賦形時(shí)還可以在有干擾的地方設(shè)置零點(diǎn)，該零點(diǎn)處的天線輻射電平要比最大輻射方向低約40dB。,TD-SCDMA使用的智能天線N8時(shí)，比無方向性的單振子天線的增益分別大9dB（對(duì)接收）和18dB（對(duì)發(fā)射）。,每個(gè)振子的增益為8dB,，則該天線的,最大接收增益為17dB,，,最大發(fā)射增益為26dB,。由于基站智能天線的發(fā)射增益要比接收增益大得多，對(duì)于傳

11、輸非對(duì)稱的IP等數(shù)據(jù)、下載較大業(yè)務(wù)信息是非常適合的。,TD-SCDMA的智能天線 TD-SCDMA的智能天線使用一,14,TD-SCDMA中智能天線方案的要點(diǎn),（1）采用TDD工作方式，上下行信道對(duì)稱，從上行接收信號(hào)中獲取的加權(quán)矢量估計(jì)值可以直接用于下行波束賦形，不需轉(zhuǎn)換；,（2）依靠接收信號(hào)來對(duì)下行波束賦形；,（3）采用低碼片速率；,（4）專用的下行導(dǎo)頻時(shí)隙；,（5）專用的上行導(dǎo)頻時(shí)隙；,（6）采用同步CDMA技術(shù)和嚴(yán)格的功率控制技術(shù)；,TD-SCDMA中智能天線方案的要點(diǎn)（1）采用TDD工作方式,15,智能天線與聯(lián)合檢測(cè)算法的結(jié)合,智能天線與聯(lián)合檢測(cè)算法相結(jié)合的結(jié)構(gòu)原理圖,智能天線并不能完

12、全消除干擾，必須與其他抗干擾技術(shù)相結(jié)合。,智能天線與聯(lián)合檢測(cè)算法的結(jié)合智能天線與聯(lián)合檢測(cè)算法相結(jié)合的結(jié),16,主要內(nèi)容,智能天線技術(shù),多用戶檢測(cè)技術(shù),Turbo編譯碼技術(shù),接力切換,軟件無線電,同步CDMA,主要內(nèi)容智能天線技術(shù),17,多用戶檢測(cè)（MUD）的意義,所謂多用戶檢測(cè)接收即將多址用戶的信息共同用來更好的檢測(cè)單個(gè)用戶的信號(hào)。,多址干擾MAI（Multiple Access Interference）,“遠(yuǎn)近效應(yīng)”,傳統(tǒng)的CDMA檢測(cè)器分別對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行擴(kuò)頻碼的相關(guān)運(yùn)算，這種做法沒有考慮MAI和普通白噪聲的差異。MUD則充分利用各個(gè)用戶的擴(kuò)頻序列、時(shí)延、幅度和相位信息對(duì)各用戶進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)

13、，從總體上提高各個(gè)用戶的性能。,TDSCDMA已決定采用多用戶檢測(cè)（聯(lián)合檢測(cè)）方案，而在WCDMA和cdma2000等RTT方案中，雖然目前沒有采用MUD，但均表示將適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，在以后支持該項(xiàng)技術(shù)。,多用戶檢測(cè)（MUD）的意義所謂多用戶檢測(cè)接收即將多址用戶的信,18,多用戶檢測(cè)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),1986年，Verdu首先設(shè)計(jì)出了,最大似然序列（MSL）,檢測(cè)器，結(jié)構(gòu)上由匹配濾波器組加上Viterbi譯碼器組成。,最大似然檢測(cè)MSL雖然是一種最佳的檢測(cè)器，但由于復(fù)雜度與用戶數(shù)呈指數(shù)關(guān)系，硬件實(shí)現(xiàn)十分困難。,次佳（sub-optimal）MUD,，它們雖然性能上略差于MSL檢測(cè)器，但復(fù)雜度

14、卻大大降低了。,次佳MUD大體可歸為,線性MUD,和,非線性MUD,兩大類。,多用戶檢測(cè)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1986年，Verdu首先設(shè),19,線性MUD,所謂線性MUD，是指先對(duì)匹配濾波器的輸出進(jìn)行一次線性變換，然后再判決。,線性多用戶檢測(cè)主要有三種，解相關(guān)、最小均方誤差檢測(cè)器和多項(xiàng)式擴(kuò)展檢測(cè)器。這種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：,1.不需要估計(jì)接收幅度。需要幅度估計(jì)的檢測(cè)器通常對(duì)于估計(jì)錯(cuò)誤十分敏感。,2.計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于最大似然檢測(cè)器。每比特檢測(cè)的復(fù)雜度是用戶數(shù)的線性函數(shù)，除去計(jì)算求逆的代價(jià)。,3.在對(duì)抗遠(yuǎn)近效應(yīng)方面得到最優(yōu)值。,4.能夠每次解相關(guān)一個(gè)比特。,缺點(diǎn)是：,1.這種檢測(cè)器的缺點(diǎn)是它引起了

15、噪聲的增加。,2.解相關(guān)檢測(cè)器更大的缺點(diǎn)是需要計(jì)算矩陣R的逆，這是很難實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的。,線性MUD所謂線性MUD，是指先對(duì)匹配濾波器的輸出進(jìn)行一次線,20,非線性MUD,非線性MUD的基本思想：,在接收端重構(gòu)各個(gè)用戶的MAI，并讓它們和包含MAI的混合接收信號(hào)相減，使得MAI剛好抵消。在原理和結(jié)構(gòu)上，非線性MUD與克服碼間干擾（ISI）所用的判決反饋均衡器類似，故又稱為判決反饋抵消器。常用的有兩種：串行干擾抵消SIC和并行干擾抵消PIC。,SIC先對(duì)所有用戶按接收功率由大到小進(jìn)行排序，然后對(duì)各用戶逐一進(jìn)行判決、MAI的重構(gòu)和抵消。SIC在性能上比傳統(tǒng)檢測(cè)器有較大提高，而且硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但

16、是SIC每一級(jí)都有一個(gè)字符的時(shí)延，用戶越多，時(shí)延越大；另外當(dāng)信號(hào)功率強(qiáng)度順序發(fā)生變化時(shí)要重新排序；如果初始數(shù)據(jù)判決不可靠的話，將對(duì)下級(jí)產(chǎn)生較大的干擾。,PIC與SIC不同的是，PIC每一級(jí)都同時(shí)估計(jì)和去除所有用戶造成的MAI，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的判決。由于它并行處理，克服了SIC時(shí)延大的缺點(diǎn)，而且無需在情況發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行重新排序，在各種MUD中具有較高的實(shí)用價(jià)值。,非線性MUD非線性MUD的基本思想：,21,多用戶檢測(cè)技術(shù)的局限性,用戶檢測(cè)不能夠消除其它小區(qū)的MAI干擾對(duì)本小區(qū)的影響,多用戶檢測(cè)技術(shù)不能直接用于下行鏈路的接收,半盲和盲檢測(cè)技術(shù),所謂半盲檢測(cè)就是干擾用戶特征序列部分已知部分未知條件下的檢測(cè)，適用于小區(qū)基站；,所謂盲檢測(cè)就是不知道所有干擾用戶特征序列條件下的檢測(cè)，適用于移動(dòng)臺(tái)。兩者的主要思想都是通過子空間跟蹤技術(shù)獲得信號(hào)子空間并利用它來消除未知用戶造成的干擾。,半盲檢測(cè)器的代表有混合型半盲檢測(cè)器，它采用了解相關(guān)和最小均分誤差相結(jié)合的方法。盲檢測(cè)器有基于信號(hào)子空間的MMSE盲檢測(cè)器和基于正交投影的盲檢測(cè)器。信號(hào)子空間跟蹤結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響了盲和半盲檢測(cè)器的性能。,多用戶檢測(cè)技術(shù)