第三代移动通信系统 - 图文

☆在一个正常运行的系统中，忙时呼叫被阻塞的概率，单位为Ｂrlang

☆服务等级决定于系统中同时发出的呼叫数、总话务量、信道数量、系统设计等。 ☆呼损率包括无线信道呼损和中继呼损

☆我国规定：无线信道Ｂ<＝0.05,在话务密度高的地区Ｂ<＝0.02,中继电路B应该更低。 3呼叫中断概率

·在一个小时内建立的Q次呼叫中，若N次丢失，则呼叫中断概率为N/Q，呼叫中断概率跟系统设计、严重干扰、越区切换等有关。 4 通信概率

移动通信由于受地形的影响和无线信号传播衰落影响，不可能达到覆盖范围的100%。

通信概率是指移动用户在给定服务区域进行成功通话（达到规定通话质量）的概率，它包括位置概率和时间概率。

我国公网规定：城市通话概率>=90%，农村通信概率>=50%

专网则要求较高，如铁路通信要求通信概率（在3级话音质量下）>=95%。 5特殊服务种类及QOS保证

移动通信网是否支持多种业务类型(高速数据业务,实时多媒体业务等),以及对各种业务的质量保证情况,是评价移动通信网的另一指标。 2.4 信道编码技术

2.4.1 信道编码概述 信道编码是为了降低误码率，提高数字通信的可靠性而采取的编码。

信道编码技术的基本思想是通过对信息序列作某种变换，使原来彼此独立，相关性极小的信息码元产生某种相关性，从而在接收端利用这种规律检查或纠正信息码元在信道传输中所造成的差错。 具体做法是信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。与信源编码相反，信道编码提高了可靠性。 2.4 信道编码技术

2.4.2 卷积码 卷积码在3G中得到广泛的应用,能纠正随机差错并具有一定的突发差错纠正能力。卷积码根据需要有不同的结构和相应的纠错能力，但都有类似的编码规律。

2.4.3 Turbo码 2.6 扩频通信技术 扩频调制技术有两条基本要求：

1．所传信号的带宽必须远大于信息带宽 2．所产生的射频信号的带宽与所传信息无关 扩频通信工作原理

? 发端输入的信息经信息调制形成数字信号后，由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽后的信号再调制到射频发送出去 ?接收端收到的宽带射频信号，变频至中频后，由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩。再经信息解调、恢复成原始信息输出

?可见扩频通信系统—般要进行三次调制和相应的解调。一次为信息调制，二次为扩频调制，三次为射频调制

扩频前后的频谱

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扩频与解扩

采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱—扩频码序列具有很窄的脉冲码序列，其码速率很高。扩频码序列与所传信息数据无关，仅起扩展信号频谱的作用

在接收端用相关解调来解扩—接收端采用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调，恢复所传的信息。这种相关解调起到解扩的作用，即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息

这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号，而在收端又将其解扩成窄带信息的处理过程，会带来一系列好处 扩频信号

由于扩频信号扩展了信号的频谱，所以它具有一系列不同于窄带信号的性能： ·抗干扰（窄带、宽带、人为干扰）能力

·抗噪声能力 ·抗多径衰落 ·具有保密性 ·抗人为干扰的能力 ·低的功率谱密度，具有低截获概率的性能 ·可多址复用和任意选址 抗宽带干扰能力

对于各种形式人为干扰或其他窄带或宽带干扰，只要波形、时间和码元稍有差异，解扩后仍然保持其宽带性，而有用信号将被压缩

抗窄带干扰能力

对于窄带干扰，带宽将被展宽到B，而有用信号恢复(压缩)后，保证高于干扰

抗多径干扰能力

在无线电信号传播时，衰落通常是有频率选择性的。它对窄带信号的影响很大。而对宽带的扩频信号来说，所产生局部衰落的影响是很有限的。因此，对其整体接收性能的影响不大 抗多径干扰方法

为了提高抗多径干扰能力，可采用两种方法：

一是采用分集接收技术，把最强的有用信号分离出来，排除其他路径的干扰信号

二是采用不同时延的匹配滤波器，把多径信号分离出来，类似梳状滤波器(RAKE)的作用那样，还可以变害为利，将这些多径信号在相位上对齐相加，起到增加接收信号能量的作用 因此，直扩系统是一种有效的抗多径干扰的通信系统 可以实现码分多址

扩频通信提高了抗干扰性能，但付出了占用频带宽的代价。如果让许多用户共用这一宽频带，则可大为提高频带的利用率

由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取出有用信号。这样一来，在一宽频带上许多对用户可以同时通话而互不干扰

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2.6.2 扩频通信的理论基础 1、香农公式

信息论中信息容量的仙农(Shannon)公式为：C ＝ WLog2(1十S/N) C -- 信道容量(用传输速率度量)， W -- 信号频带宽度，S -- 信号功率，N -- 白噪声功率

上式说明，在给定的传输速率C下，可以增加频带宽度，在较低的信噪比P/N下传输信息 2.6.3 扩频通信的主要性能指标 1、扩频通信的处理增益

所传输信号的带宽Bt与信息(有效)带宽Bi之比称为扩频系统的处理增益 Gp=Bt／Bi 扩频通信的Gp值，高达数百，故称为宽带通信(P61 例题) 2.6.3 扩频通信的主要性能指标 2、抗干扰容限

·是指扩频通信系统能在多大干扰环境下可以正常工作的能力，抗干扰容限定义为：Mj = G － [(S/N)o + Ls] G --处理增益，(S/N)o -- 信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比，Ls -- 接收系统损耗

·如一个扩频系统的处理增益G为35dB．要求误码率小于l0－5的信息数据解调的最小的输出信噪比(S/N)o =10 dB，系统损耗 Ls＝3dB，则干扰容限为 Mj ＝35－(10 +3) ＝22dB

·这说明系统能在接收输入信噪比为－22dB的环境下正常工作。在目前商用的通信系统中，扩频通信是唯一能够工作于负信噪比条件下的通信方式 2.6.4 扩频通信系统

CDMA按照其采用的扩频调制方式的不同，可以分为直接序列扩频(DS)/跳频扩频(FH)跳时扩频(TH)和复合式扩频

直接序列扩频

?直接序列(DS-Direct Sequence)扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息 ?例如用扩频码序列采用平衡调制器，对某一载波进行二相相移键控调制，调制展宽了输出频谱宽度

?在接收端应用相同的平衡调制器作为解扩器。可将已扩频的信号，用相同的码序列进行再调制，将其恢复成原始信号

CDMA蜂窝移动的特点

·CDMA系统具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，在多个小区内可重复使用相同频率 ·系统容量大—比模拟网大10倍，比GSM要大4-5倍

·通话质量好— 声码器可以动态地调整数据传输速率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射

·采用软切换技术，克服了硬切换易掉话的缺点

·频率规划简单—用户按不同序列码区分，相同CDMA载波可在相邻的小区内使用 ·手机耗电节省—采用功率控制和可变速率声码器，手机电池使用寿命延长 GSM与CDMA蜂窝小区

GSM Cell CDMA Cell 2.4.2 扩频编码的设计

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·CDMA个人通信系统的扩频编码采用3层结构：

①底层是正交扩频编码，提供CDMA信道，不同的正交码作为不同的信道

②第2层是基站码，也是扩频编码，不同的基站使用具有不同相位状态的扩频码 ③第3层是移动用户码，它是由相当长的扩频码加上移动用户自身代码复合而成的

·IS-95标准给出Walsh正交码，它生成容易，应用方便，但其自相关特性有较大的自相关旁瓣，且分布不均匀。如采用较好自相关特性的正交Gold序列，有利于扩频通信的同步捕捉和跟踪稳定 2.7 数字调制技术 2.7.1 数字调制概述

1.数字调制的概念 用基带数字信号控制高频载波,把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制。

2. 数字调制的功能和要求 1)频谱搬移 2)抗干扰,即功率有效性 3)提高系统有效性,即频谱有效性。

3. 数字调制的基本原理 （见P68） 4.数字调制的分类 1)振幅键控ASK 2)移频键控FSK 3)移相键控PSK

2.7.2多进制移相键控MPSK M值越大,频谱利用率越高,但误码率将上升。

1）二相移相键控（BPSK） 2）差分二相移相键控（DBPSK） 3）正交（四相）移相键控（QPSK） 4）交错四相移相键控（OQPSK） 5）1/4差分四相移相键控（/4-DQPSK） 6）八相移相键控（8PSK）

2.7.3 数字调制技术在移动通信中的应用 在1G蜂窝模拟移动通信系统中采用的是模拟调制传输模拟语音,但其信令系统却是数字的,采用2FSK调制技术.在2G蜂窝数字移动通信系统中,传送的语音都是经过数字语音编码和信道编码后的数字信号

GSM: GMSK IS-136 PDC: /4DQPSK IS-95A IS-95B：QPSK（下行）OQPSK（上行）

2.5G蜂窝数字移动通信系统: GSM/GPRS: GMSK cdma2000-1X：QPSK（下行）; BPSK（上行） 2.75G蜂窝数字移动通信系统: EDGE: 8PSK 3G蜂窝移动通信系统:

WCDMA：QPSK（下行）; BPSK（上行） cdma2000-1X-EV-DO和1X-EV-DV:

QPSK（下行）; BPSK（上行） TD-SCDMA:接入信道调制:OPSK,对2Mbit/s业务:8PSK

第3章 CDMA移动通信网络技术基础

◆多址接入技术 ◆功率控制技术 ◆多用户检测技术 ◆分集接收技术 ◆智能天线技术 ◆软件无线电技术 ◆蜂窝组网技术 ◆CDMA蜂窝系统容量比较 3G关键技术

–多址技术＊ –编码技术＊ –RAKE 接收机* –智能天线* –软件无线电*

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