移动通信中的若干关键技术(下)
更新时间:2023-08-27 20:52:01 阅读量: 教育文库 文档下载
移动通信中的若干关键技术(下)
移动通信中的若干关键技术(下)
黄载禄
移动通信中的若干关键技术(下)
上一讲主要内容回顾
推动移动通信技术进步的主要矛盾大容量 ←→ 频率资源有限 减小蜂窝尺寸 降低语音(图象)数据率 选择好的多址体制(GSM、CDMA、 LAS-CDMA) 高可靠←→信道传播环境恶劣 信道编码、交织, 其它众多技术措施
移动通信中的若干关键技术(下)
发 业务数据 交换网
接收 收
射频解调
解
解 交织
信道 解码
数
扩
据
信令
功 放
射频 调制
扩频
交 织
信道 编码
业务数据
信令
基站
移动通信中的若干关键技术(下)
发射 信令 收
语音
语音编码
信道编码
交织
扩 频
射频调制
功 放
语音 语音 解码
信道 解码
解交织
解 扩
射频
放大
解调
手机
移动通信中的若干关键技术(下)
上一讲提纲一、移动通信系统的构成 二、推动移动通信技术进步的主要矛盾 三、移动通信中的若干关键技术 3.1 语言编码与压缩 3.2 多址技术 3.3 信道编码与交织
移动通信中的若干关键技术(下)
3.4 射频调制 1) 作用: 将经交织处理后待传送的信息码加载到某一指定频道的中心频率上。
2)
调制方式a) 模拟信号调制:AM(调幅) FM(调频) b) 数字信号的基本调制方式: ASK (幅度键控) FSK (移频键控制) PSK (移相键控制)用基本调制方式,可组合成复合调制和多进制调制。
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3)a)
GSM中的射频调制——MSK与GMSKx (t ) A cos [ 0t k (t )] k t t ( k 1)T T 码元周期 k 第k个码元
MSK的数学表达式
0 某频道的中心频率d k (t ) k d , dt
k 1,
d 某一特定最小频偏小瞬时频率当 0 d
d 1 b , 4
b 2
1 T
调制数码速率
称符合上述参数条件的FSK为MSK
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b)
MSK的特点 在一个码元周期内的射频信号包含有1/4个载波周期 的整数倍 在码元转换时,射频信号的相位是连续的,无突变。 MSK信号的功率谱密度较集中。
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归 0 一 化 -10 功 率 -20 谱 密-30 度 -40 -50
MSK QPSK
-600.5 图14 1.0 1.5 2.0
2.5 归一化频率
MSK与QPSK功率谱图
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c) GMSK GSM参数:频道间隔=200KHZ
GMSK:将MSK信号,经一高斯滤波进一步压缩高 频分量后输出,MSK特性不变,性能约损失1db,功 率谱更集中。d) GMSK的解调 ——由速率为1 bT2
的时钟采样判决。
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4)CDMA中的调制器CDMA的调制器包含二次调制:扩频调制和射频调制。 a) BQM(平衡四相调制) 在直扩(DS-SS)系统中应用。 ● BQM调制器
m(t)基带信号2 S1 (t ) 2
cos 0t
x(t)至功放
2 SQ (t ) 2
sin 0t图15 BQM调制器
SI(t)、SQ(t)——扩频码 W0——频道中心频率
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BQM解调器低通
y(t)=x(t)+n(t)接收放大输出
1 T 0
T
rI(t) r(t) 至
cos 0t低通
si (t )T 1 T 0
rQ(t)
解交织
sin 0t
sQ (t )
图16 BQM解调器
IS-95中采用BQM
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b) DQM和CQMDQM——
双四相调制CQM——复四相调制 在BQM基础的改进
DQM和CQM频谱利用效率比BQM高一倍,而SNR与Pe可保持与BQM一样。 CQM性能最优,拟在IMT2000中采用。2 s1 (t ) 2
+ m(t) 串 并 变 换 cos 0t2 sQ (t ) 2
x(t)
/
sin 0t
+
+2 s1 (t ) 2
图17 CQM复四相调制器
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si (t )低通
fI(t)
T 1 T 0
+ +
rI(t) r(t)
cos 0t
T 1 T 0
y(t)
sQ (t )
T 1 T 0
低通
fQ(t)sin 0ts I (t )图18 CQM复四相解调器原理图
1 T 0
T
-
rQ(t)
+
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3.5 功率控制技术——CDMA走向实用化的关键1) 为什么CDMA必须有功率控制——由于所有用户同时,且在同一频率上工作。a)
距基站近→达到基站的功率强 距基站远→弱 在基站接收机中产生远近效应:近距离手机干扰基站对远距 离手机信号的接收。b) 基站→手机(下行)
手机→基站(上行)
距基站近→手机接收的信号强。 距基站远→弱,在手机中临近的基站将干扰手机对所处基站 信号的接收。
结论:如不对基站的发射功率与手机的发射功率实时控制,CDMA系统将不能正常工作。
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2) 功率控制准则功率平衡准则 信号干扰比平衡准则 a) 功率平衡准则 – 上行(手机→基站):指令各手机(无论远近),发射后到达基站 的功率相等(调手机称之为反向功率控制)。 – 下行(基站→手机):使各手机(无论远近)接收到基站送去的信 号功率相等(调基站,称之为前向功率控制)。 b) 信号干扰比平衡准则(SIR) CDMA系统中,“噪声”主要来自手机之间与基站之间产生的干扰。 依据“信号干扰比SIR”进行控制。 – 上行:控制目标是达到在基站中各手机的信号与其它手机对
其产生的干扰比相等(调手机,称反向功控) – 下行:使各手机收到的基站送去的信号与其它基站的干扰信 号比相等(调基站前向功控)。IS-95中实际使用的功率控制准则 – 功率平衡准则易实现,但性能不及SIR; – SIR在上行链路中,可能导致系统不稳定,因此:实际系统中
c)
多采用混合控制。– IS—95中的功控准则:改进型的SIR即:基于SIR算法,但控制的阈
值由误帧率(FER)决定。
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3) 功率控制方法a)
集中式功控与分布式功控 ● 集中式功率控制 在基站中进行。要求在每一时刻(时间间隔内)要计算出一个归一化的链 路增益矩阵。矩阵中的各元素,对应着在基站服务区中各手机在那一时刻 应有的功率增益。 问题:当小区用户多时,如何快速计算出链路的增益矩阵? ● 分布式功率控制 在手机中进行:估计SIR并依此控制手机自身的发射功率。同时,通知基站 应送来的功率。 评价:在IS-95中实际应用,相当有效。 问题:当对SIR估计误差大时,系统性能会迅速下
降。 b) 开环功控与闭环功控 ● 开环功控 仅根据接收的信号质量(无论手机或基站)而发出相应控制指令。 无反馈。 问题:收、发频率相差45MHZ,对快衰落而言,收、发信道是完全独立的,因 开环功控对快衰落无作用,但对慢衰落(手机移动到汽车内、房屋后面等 作用良好。 适应:在CDMA/TDD结合的体制中,开环功控可达到高精度。
此
)
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闭环控制基站 手机
图19闭环功控
基站对手机进行控制,并从手机送来的信号中获得反馈量。 优 问 点:精度高 题:控制时延大
当前研究:新的闭环功控方法(自适应、自适应+模糊,神经网
络法)
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c) IS-95中的功率控制参数
前向功控(基站执行)
误差源:各手机信号的误帧率 控制方式:慢速闭环方式 步长0.5db(12%), 高负荷时降至6%。 调节幅值: ± 4db~ ± 6db 控制指令传送信道: 上行:插入(手机→基站)的功率测量报告信息段; 下行:放入(基站→手机)的寻呼信道上的系统参数信息字段。 控制算法:美国高通(Quaicomm)公司专利 反向功控(手机执行) 粗控:克服“阴影”、“角落”、阻档引起的慢衰落, 调整范围大: ± 24db 采用开环方式。 精控: 闭环方式 抑制快衰落, 控制数据:800bit/s,每1.25ms调整一次 调整范围:±24db 控制算法与实现方案:QuaiComm专利
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