2TDSCDMA無(wú)線接入網(wǎng)原理

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),*,TD-SCDMA,無(wú)線接入網(wǎng)原理,日訊科技,課程內(nèi)容,雙工技術(shù)和多址技術(shù),CDMA,實(shí)現(xiàn)原理介紹,TD-SCDMA,無(wú)線基本原理,雙工技術(shù)：,時(shí)分雙工：,TDD,頻分雙工：,FDD,多址技術(shù)：,頻分多址：,FDMA,時(shí)分多址：,TDMA,碼分多址：,CDMA,多址技術(shù)與雙工技術(shù),雙工技術(shù)介紹,雙工技術(shù)介紹,頻分雙工（,FDD,）,：以不同頻率區(qū)分上行和下行,WCDMA,、,CDMA2000,使用,FDD,。,優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)：上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱時(shí)（主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）頻譜利用,效率低,雙工技術(shù)介紹,時(shí)分雙工（,TDD,）,：以不同時(shí)隙區(qū)分上行和下行,TD-SCDMA,使用,TDD,。,優(yōu)點(diǎn)：,在上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱時(shí)可以給上下行靈活分配不同數(shù)量的時(shí)隙，頻譜效率高；,上行和下行使用相同頻率載頻，便于引入智能天線，聯(lián)合檢測(cè)等新技術(shù)。,缺點(diǎn)：,實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，需要,GPS,同步；,和,CDMA,技術(shù)一起使用時(shí)，上下行之間的干擾控制難度較大。,多址技術(shù)：區(qū)分不同用戶,CDMA,實(shí)現(xiàn)原理：碼序列的相關(guān)性,(a),(b),相關(guān)（相關(guān)性,100,）,不相關(guān)（,0,相關(guān)）,+1,-1,+1,-1,+1,-1,+1,CDMA,實(shí)現(xiàn)原理：擴(kuò)頻,擴(kuò)展頻譜（簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻）通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，是碼分多址的基礎(chǔ)，是數(shù)字移動(dòng)通信中的一種多址接入方式。特別是在第三代移動(dòng)通信中，它已成為最主要的多址接入方式。,擴(kuò)頻通信在發(fā)端，采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的帶寬；在收端，采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來(lái)解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)來(lái)源于信息論和抗干擾理論。,CDMA,實(shí)現(xiàn)原理：擴(kuò)頻,擴(kuò)頻的基本方式,抗干擾,抗噪音,抗多徑衰落,功率譜密度低，具有隱蔽性和低的截獲概率,優(yōu)點(diǎn),信息的頻譜擴(kuò)展后形成寬帶傳輸,相關(guān)處理后恢復(fù)成窄帶信息數(shù)據(jù),f,S,（,f,）,f0,擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜,信號(hào),S,（,f,）,f,f0,擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜,信號(hào),CDMA,實(shí)現(xiàn)原理：擴(kuò)頻,信號(hào),突發(fā)干擾,白噪聲,信號(hào)速率的提高，意味著信號(hào)帶寬的展寬,f,S,（,f,）,擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜,信號(hào),f0,解擴(kuò)前的信號(hào)頻譜,信號(hào),噪聲,S,（,f,）,f0,f,f0,解擴(kuò)后的信號(hào)頻譜,信號(hào),噪聲,S,（,f,）,f,擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜,信號(hào),f0,S,（,f,）,f,CDMA,實(shí)現(xiàn)原理：擴(kuò)頻,CDMA,的技術(shù)特點(diǎn),抗干擾能力強(qiáng)，頻率復(fù)用度高，頻譜利用率大大提高。,保密性強(qiáng)：擴(kuò)頻后的信號(hào)近似白噪聲。,占用帶寬較大：對(duì)功放要求高,自干擾系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)用戶互相干擾，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大。,課程內(nèi)容,雙工技術(shù)和多址技術(shù),CDMA,實(shí)現(xiàn)原理介紹,TD-SCDMA,無(wú)線基本原理,TD-SCDMA,通信模型,信源解碼,信源編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼,交織,去交織,信道解碼,加擾,解擾,擴(kuò)頻,解擴(kuò),調(diào)制,解調(diào),射頻發(fā)射,射頻接收,無(wú)線信道,常用術(shù)語(yǔ),比特（,Bit,）：經(jīng)過(guò)信源編碼的含有信息的數(shù)據(jù)稱為“比特”,符號(hào),(Symbol),：經(jīng)過(guò)信道編碼和交織后的數(shù)據(jù)稱為“符號(hào)”,碼片,(Chip),：經(jīng)過(guò)最終擴(kuò)頻得到的數(shù)據(jù)稱為“碼片”,碼片速率,(Chip Rate):CDMA,系統(tǒng)的基礎(chǔ)參數(shù),TD-SCDMA,系統(tǒng)碼片速率為,1.28Mcps,擴(kuò)頻因子,(Spreading Factor),：擴(kuò)頻碼的長(zhǎng)度,符號(hào)速率,x SF=,碼片速率,TD-SCDMA,通信模型,信源解碼,信源編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼,交織,去交織,信道解碼,加擾,解擾,擴(kuò)頻,解擴(kuò),調(diào)制,解調(diào),射頻發(fā)射,射頻接收,無(wú)線信道,系統(tǒng)采用,AMR,（,Adaptive Multi-Rate),語(yǔ)音編碼，屬于線性預(yù)測(cè)編碼,編碼共有,8,種，速率從,12.2Kbps4.75Kbps,與目前各種主流移動(dòng)通信系統(tǒng)使用的編碼方式兼容，有利于設(shè)計(jì)多模終端。,TD-SCDMA,的信源編碼,TD-SCDMA,通信模型,信源解碼,信源編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼,交織,去交織,信道解碼,加擾,解擾,擴(kuò)頻,解擴(kuò),調(diào)制,解調(diào),射頻發(fā)射,射頻接收,無(wú)線信道,信道編碼的作用：增加符號(hào)間的相關(guān)性，以便在受到干擾的情況下恢復(fù)信號(hào),編碼類型,語(yǔ)音業(yè)務(wù)：卷積碼（,1/2,、,1/3,）,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：,Turbo,碼（,1/2,、,1/4,、,3/4),TD-SCDMA,的信道編碼,傳輸信道類型,編碼方式,編碼率,BCH,卷積編碼,1/3,PCH,RACH,卷積編碼,1/3，1/2,DCH,DSCH,FACH,USCH,1/2,Turbo,編碼,1/3,無(wú)編碼,信道編碼方案,床前,明月光,春眠不覺(jué)曉,白發(fā)三千丈,紅豆生南國(guó),床床前前明明月月光光,春春眠眠不不覺(jué)覺(jué)曉曉,白白發(fā)發(fā)三三千千丈丈,紅紅豆豆生生南南國(guó)國(guó),床？前前明明月月光光,春春眠眠？不覺(jué)覺(jué)曉曉,白白發(fā)發(fā)三三？千丈？,紅紅豆豆生生南？國(guó)國(guó),信道編碼技術(shù)舉例,交織的優(yōu)點(diǎn),幀內(nèi)交織,:,一個(gè)幀內(nèi)部的數(shù)據(jù)比特位置的變換操作,幀間交織,:,不同幀之間數(shù)據(jù)的位置變換,Turbo,編碼的內(nèi)部交織,:Turbo,編碼的內(nèi)部交織比較復(fù)雜，它不屬于上面兩種簡(jiǎn)單的交織模式，它的算法可以看作是幀內(nèi)交織和幀間交織的復(fù)雜嵌套。,交織分類,交織技術(shù)是改變數(shù)據(jù)流的傳輸順序，將突發(fā)的錯(cuò)誤隨機(jī)化。提高糾錯(cuò)編碼的有效性,提高糾錯(cuò)編碼的有效性,交織的缺點(diǎn),由于改變了數(shù)據(jù)流的傳輸順序，必須要等整個(gè)數(shù)據(jù)塊接收后才能糾錯(cuò)，加大了處理延時(shí)，因此交織深度應(yīng)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)要求有不同的選擇,特殊情況下，若干個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)有可能交織為突發(fā)差錯(cuò),交織技術(shù),交織的作用：打亂符號(hào)間的相關(guān)性，減小信道快衰落和干擾帶來(lái)的影響,床春白紅？,？前眠發(fā)豆,明不三生明不三生,月覺(jué)千南月覺(jué)千南,光曉丈國(guó)光曉丈國(guó),床前,明月光,春眠不覺(jué)曉,白發(fā)三千丈,紅豆生南國(guó),床床前前明明月月光光,春春眠眠不不覺(jué)覺(jué)曉曉,白白發(fā)發(fā)三三千千丈丈,紅紅豆豆生生南南國(guó)國(guó),床春白紅床春白紅,前眠發(fā)豆前眠發(fā)豆,明不三生明不三生,月覺(jué)千南月覺(jué)千南,光曉丈國(guó)光曉丈國(guó),床？前明明月月光光,春？眠不不覺(jué)覺(jué)曉曉,白？發(fā)三三千千丈丈,紅？豆生生南南國(guó)國(guó),編碼,交織,去交織,解碼,突發(fā)錯(cuò)誤,交織技術(shù)舉例,TD-SCDMA,通信模型,信源解碼,信源編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼,交織,去交織,信道解碼,加擾,解擾,擴(kuò)頻,解擴(kuò),調(diào)制,解調(diào),射頻發(fā)射,射頻接收,無(wú)線信道,調(diào)制的作用,所謂數(shù)據(jù)調(diào)制就是把,2,個(gè)（,QPSK,調(diào)制）或,3,個(gè)（,8PSK,調(diào)制）,連續(xù)的二進(jìn)制比特映射成一個(gè)復(fù)數(shù)值的數(shù)據(jù)符號(hào)，,不同的,調(diào)制方式可以極大地影響空中接口提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力。,2PSK(BPSK):,定義,2,個(gè)相位，每個(gè)相位需要,1,個(gè)比特表示,4PSK(QPSK):,定義,4,個(gè)相位，每個(gè)相位需要,2,個(gè)比特表示,8PSK(EDGE,采用,),：定義,8,個(gè)相位，每個(gè)相位需要,3,個(gè)比特表示,TD-SCDMA,的調(diào)制方式：,QPSK,QPSK,（,4PSK,）,:,4,相移鍵控,連續(xù)二進(jìn)制比特,復(fù)數(shù)符號(hào),00,+,j,01,+1,10,-1,11,-,j,TD-SCDMA,通信模型,信源解碼,信源編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼,交織,去交織,信道解碼,加擾,解擾,擴(kuò)頻,解擴(kuò),調(diào)制,解調(diào),射頻發(fā)射,射頻接收,無(wú)線信道,TD-SCDMA,的擴(kuò)頻,由于,TD-SCDMA,與 其它,3G,一樣，均采用寬帶,CDMA,的多址,接入技術(shù)，所以擴(kuò)頻是其物理層很重要的一個(gè)步驟。擴(kuò)頻調(diào)制,主要分為擴(kuò)頻和加擾（,Scrambling,）兩步。首先用擴(kuò)頻碼對(duì),數(shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)頻，其擴(kuò)頻系數(shù)在,1,至,16,之間。第二步操作是加,擾碼，將擾碼加到擴(kuò)頻后的信號(hào)中。,TD-SCDMA,所采用的擴(kuò)頻碼是一種正交可變擴(kuò)頻因子,-,（,OVSF,）碼，這可以保證在同一個(gè)時(shí)隙上不同擴(kuò)頻因子的擴(kuò),頻碼是正交的。擴(kuò)頻碼的作用是用來(lái)區(qū)分同一時(shí)隙中的不同用,戶。,TD-SCDMA,使用的擴(kuò)頻碼：,OVSF,OVSF,：正交可變擴(kuò)頻因子，由,Walsh,矩陣生成,碼道定義：,Cch,SF,k,其中,SF,為擴(kuò)頻因子，,k,為碼道號(hào)，,0,k,SF-1,擴(kuò)頻,解擴(kuò),1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,碼片,信息數(shù)據(jù),擴(kuò)頻碼,擴(kuò)頻數(shù)據(jù),擴(kuò)頻碼,還原信息,舉例,擴(kuò)頻調(diào)制,TD-SCDMA,通信模型,信源解碼,信源編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼,交織,去交織,信道解碼,加擾,解擾,擴(kuò)頻,解擴(kuò),調(diào)制,解調(diào),射頻發(fā)射,射頻接收,無(wú)線信道,TD-SCDMA,的加擾,加擾和擴(kuò)頻類似，也是一個(gè)用一個(gè)數(shù)字序列與擴(kuò)頻處理后的數(shù)據(jù)相乘。但是，與擴(kuò)頻不同的是，擾碼用的數(shù)字序列與擴(kuò)頻后的信號(hào)序列具有相同的碼片速率，所做的乘法運(yùn)算是一種逐碼片相乘的運(yùn)算。,TD-SCDMA,的擾碼,擾碼的目的是為了標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的小區(qū)屬性，將不同的小區(qū)區(qū)分開來(lái)。擾碼是在擴(kuò)頻之后使用的，因此它不會(huì)改變信號(hào)的帶寬，而只是將來(lái)自不同信源的信號(hào)區(qū)分開來(lái)，這樣，即使多個(gè)發(fā)射機(jī)使用相同的碼字?jǐn)U頻也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。,在,TD-SCDMA,系統(tǒng)中，擾碼序列的長(zhǎng)度固定為,16,碼片，系統(tǒng)共定義了,128,個(gè)擾碼，每個(gè)小區(qū)配置,4,個(gè)。,擾碼生成技術(shù),理想擾碼序列：隨機(jī)序列（貝努利序列）,0,和,1,個(gè)數(shù)各一半,1,或者,0,連續(xù)個(gè)數(shù)的概率，連續(xù)一個(gè)為,1/2,，連續(xù)兩個(gè)為,1/4,，連續(xù)三個(gè)為,1/8,，,m,序列,由移位寄存器生成，是最大長(zhǎng)度的線性移位寄存器序列，周期是,2,n,-1,（,n,為移位寄存器長(zhǎng)度）,其自相關(guān)函數(shù)只有一個(gè)最大值（延遲為零處），其他均為,-1,，單值性,m,序列的生成,移位節(jié)拍,a0,a1,a2,a3,反饋值,a4,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,2,0,0,1,0,0,3,0,1,0,0,1,4,1,0,0,1,1,5,0,0,1,1,0,6,0,1,1,0,1,7,1,1,0,1,0,8,1,0,1,0,1,9,0,1,0,1,1,10,1,0,1,1,1,11,0,1,1,1,1,12,1,1,1,0,0,13,1,1,1,1,0,14,1,1,0,0,0,15,1,0,0,0,1,D,D,D,D,+,a1,a0,a2,a3,a4,m,序列的缺點(diǎn)：只有一個(gè)序列，不同用戶用不同“節(jié)拍”（相位）區(qū)分，對(duì)同步要求很高,TD-SCDMA,使用的擾碼序列：,Gold,序列,Gold,序列,由,m,序列的不同相位異或而成,碼間干擾比,m,序列稍大,比,m,序列多得多：,2,n,-1,個(gè)（,n,為移位寄存器長(zhǎng)度）,TD-SCDMA,的擾碼長(zhǎng)度固定為,16chips,，共有,128,個(gè),TD-SCDMA,系統(tǒng)擴(kuò)頻碼、擾碼的區(qū)別,區(qū)別,1,：作用不同,擴(kuò)頻碼用于區(qū)分同一個(gè)小區(qū)相同時(shí)隙內(nèi)的不同用戶。,擾碼用于區(qū)分不同小區(qū)，相鄰小區(qū)需要分配不同的擾碼。,區(qū)別,2,：對(duì)碼序列的相關(guān)性的要求不同,擴(kuò)頻碼只需要關(guān)注碼間互相關(guān)特性。,擾碼不但關(guān)注碼間互相關(guān)特性，還要考慮碼本身的自相關(guān)特性。,碼字的自相關(guān)和互相關(guān),不同用戶采用不同的擴(kuò)頻碼字,x1(t),，,x2(t),互相關(guān)函數(shù),V(,)=,互相關(guān)特性決定了,多址干擾,特性,自相關(guān)函數(shù),R()=,其自相關(guān)特性決定了,多徑干擾,特性，比較難找！,TD-SCDMA,通信模型,信源解碼,信源編碼,Interleaving,deinterleaving,信道編碼,交織,去交織,信道解碼,加擾,解擾,擴(kuò)頻,解擴(kuò),調(diào)制,解調(diào),射頻發(fā)射,射頻接收,無(wú)線信道,請(qǐng)思考,說(shuō)明,TDD,技術(shù)的特點(diǎn)。,說(shuō)明,CDMA,技術(shù)的特點(diǎn)。,TD-SCDMA,采用的哪種語(yǔ)音編碼？,在,TD-SCDMA,系統(tǒng)中，區(qū)分用戶、區(qū)分小區(qū)分別采用哪種碼？,TD-SCDMA,采用那種