个人通信课件第七章new.ppt

1、2022-12-1327.1 第三代移动通信第三代移动通信7.1.1第三代移动通信系统简介第三代移动通信系统简介1 1、第三代移动通信的基本特征、第三代移动通信的基本特征 v 全球无缝漫游的系统。全球无缝漫游的系统。v 具有支持多媒体业务的能力。具有支持多媒体业务的能力。v 抗干扰能力强、保密性好。抗干扰能力强、保密性好。v 高频谱效率高频谱效率v 高服务质量高服务质量 2022-12-1332 2、第三代移动通信的基本原理、第三代移动通信的基本原理 CDMA收发系统如图所示。图中收发系统如图所示。图中d1dN分别为用户分别为用户的信息数据，各用户对应的地址码分别为的信息数据，各用户对应的地址

2、码分别为W1 WN。2022-12-134 码分多址码分多址(CDMA)系统为每个用户分配了各自特定的系统为每个用户分配了各自特定的地址码，利用同一个载频，同一频带传输信息。地址码，利用同一个载频，同一频带传输信息。CDMA系统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频系统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。系统的接收端必须有本率、时间和空间上都可能重叠。系统的接收端必须有本地地址码，用来对接收的信号进行相关检测。其他使用地地址码，用来对接收的信号进行相关检测。其他使用不同码型的用户信号因为和接收机本地产生的码型不同不同码型的用户信号因为和接收机本地产生的

3、码型不同而不能被解调。而不能被解调。2022-12-135 tPtdPPtdttctcttcttcttctPtcttctctftfRTTT1221212122d 01 1d d d BS d MS2 d MS1 1c 10 0 0lim可取出足够长当收发发例常数自相关特性2022-12-136扩频技术抗干扰原理扩频技术抗干扰原理2022-12-137扩频通信：用来传输信息的信号带宽扩频通信：用来传输信息的信号带宽BW远远远远 大于信息本身带宽大于信息本身带宽BS的一种通信。的一种通信。扩频增益：扩频增益：GP=BW/BS理论依据：理论依据：C=Blog2(1+S/N)扩频方式：扩频方式：DS（

4、直接序列扩频）（直接序列扩频）FH（跳频扩频）（跳频扩频）解扩：解扩：利用接收信号和一个与发端同步的利用接收信号和一个与发端同步的 扩频码进行相关处理完成。扩频码进行相关处理完成。多址干扰：多用户干扰多址干扰：多用户干扰2022-12-138 完善的功率控制 地址码的选择 软切换 分集技术 语音编码 多用户检测3 3、第三代移动通信的关键技术、第三代移动通信的关键技术 2022-12-139软切换软切换什么是软切换？什么是软切换？所谓软切换就是当移动台需要跟一个新的基站通信时，所谓软切换就是当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系。软切换不需改变频率，只是并不先中断与原基站的

5、联系。软切换不需改变频率，只是在短码的相位上作调整。在短码的相位上作调整。软切换使切换引起掉话的概率大大降低，从而保证了软切换使切换引起掉话的概率大大降低，从而保证了通信的可靠性。通信的可靠性。软切换类型软切换类型v软切换软切换 不同基站的小区、不同基站的扇区间不同基站的小区、不同基站的扇区间v更软切换更软切换 同一基站不同扇区之间，切换中不需要同一基站不同扇区之间，切换中不需要 MSC参与。参与。2022-12-1310什么是硬切换？什么是硬切换？移动台在不同频道间的切换，是先断后连上，若时长移动台在不同频道间的切换，是先断后连上，若时长超过超过200ms将引起掉话。将引起掉话。切换类型切换

6、类型 同一同一MSC的不同的不同CDMA频道间的切换频道间的切换 不同不同MSC的不同的不同CDMA频道间的切换频道间的切换 CDMA到模拟系统的切换到模拟系统的切换2022-12-1311分集技术分集技术 分集技术是指系统能同时接收两个或多个输入信号，分集技术是指系统能同时接收两个或多个输入信号，这些输入信号的衰落互不相关。这些输入信号的衰落互不相关。CDMA系统综合地利用系统综合地利用频率分集频率分集、空间分集空间分集和和时间分时间分集集来抵抗衰落对信号的影响，获得高质量的通信性能。来抵抗衰落对信号的影响，获得高质量的通信性能。v 频率分集：频率分集：信号使用不同的频率经历不同的路径和独立

7、的衰落，信号使用不同的频率经历不同的路径和独立的衰落，利用两个间隔较大的频率同时发射，在接收端分别接收并利用两个间隔较大的频率同时发射，在接收端分别接收并进行合并，这样产生了频率分集。进行合并，这样产生了频率分集。2022-12-1312v 空间分集：空间分集：空间位置分集空间位置分集和和空间角度分集空间角度分集。在空间角度分集中，在空间角度分集中，智能天线技术智能天线技术是一种提高移动通信是一种提高移动通信容量、抗多址干扰的一种新技术，又被称为空分容量、抗多址干扰的一种新技术，又被称为空分 多址多址SDMA，利用数字信号处理技术，产生空间定向波束，利用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天

8、线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。删除或抑制干扰信号的目的。空间位置分集包括多天线发射分集和多天线接收分集空间位置分集包括多天线发射分集和多天线接收分集，采用多个天线接收是一种经典有效的抗慢衰落的技术，采用多个天线接收是一种经典有效的抗慢衰落的技术，而多天线发射分集是近年来提出的一种提高数据传输速而多天线发射分集是近年来提出的一种提高数据传输速率和频谱效率以及抗衰落的一种新技术。率和频谱效率以及抗衰落的一种新技术。2

9、022-12-1313v 时间分集：时间分集：信道编码和交织通常可以提供时间上的分集。信道编码和交织通常可以提供时间上的分集。除此之除此之外，外，CDMA系统的时间分集主要是采用了系统的时间分集主要是采用了 Rake接收机技接收机技术。术。Rake接收机的功能接收机的功能:把多径信号分离把多径信号分离将分离后的多径信号合并获得更强的合并信号将分离后的多径信号合并获得更强的合并信号化信号干扰为信号增益化信号干扰为信号增益2022-12-1314发射分集与时空编码发射分集与时空编码q使用多个发射天线、多个使用多个发射天线、多个接收天线可以在不降低频接收天线可以在不降低频率利用率的条件下实现天率利用

10、率的条件下实现天线分集。线分集。q考虑到设备的成本、体积、考虑到设备的成本、体积、和功率等因素，和功率等因素，发射分集发射分集一般适用于下行链路一般适用于下行链路。q空时编码是多天线系统的空时编码是多天线系统的实现方式，实现方式，可以在不牺牲可以在不牺牲带宽的情况下获得明显的带宽的情况下获得明显的编码增益。编码增益。1stTx1stRx2stTx2stRxMstTxNstRxh11h12h1Nh21h22h1NhM1hM2hMN多天线收发信道多天线收发信道(MIMO)是在无线是在无线链路两端使用多元天线阵列的模链路两端使用多元天线阵列的模型。图为型。图为M根发射天线和根发射天线和N根接收根接收

11、天线的天线的MIMO信道模型。信道模型。2022-12-1315空时编码技术空时编码技术 空时编码是无线通信的一种新的编码和信号处理技术，空时编码是无线通信的一种新的编码和信号处理技术，使用多个发射和接收天线进行信息的发射与接收，可以使用多个发射和接收天线进行信息的发射与接收，可以大大改善系统的信息容量和信息率，在不牺牲带宽的情大大改善系统的信息容量和信息率，在不牺牲带宽的情况下获得更高的编码增益。空时码集多天线分集和编码况下获得更高的编码增益。空时码集多天线分集和编码于一体。目前，空时码主要分为以下几种：于一体。目前，空时码主要分为以下几种：q BLAST（Bell Labs Layered

12、 Space-Time Architecture）Bell大实验室分层空时结构，大实验室分层空时结构，由由Foschini等人提出。等人提出。q 空时格栅码（空时格栅码（STTC），由），由Tarokh等人提出。等人提出。q 空时分组码（空时分组码（STBC），由），由Alamouti等人提出。等人提出。2022-12-1316空时分组码原理空时分组码原理STBC定义为：把输入符号的分组映射到空域和时域，产生定义为：把输入符号的分组映射到空域和时域，产生正交序列，通过不同的发送天线发送。接收机由信道估计、正交序列，通过不同的发送天线发送。接收机由信道估计、合并（空域和时域）和最大似然判决。合并

13、（空域和时域）和最大似然判决。信息源映射器空时块码编码器映射器*12*21bbbb21bb2022-12-1317语音编码语音编码卷积编码：卷积编码：卷积编码率为卷积编码率为1/2，约束长度为，约束长度为9。简单的说就是输入。简单的说就是输入一个数据比特，输出二个码符号，且在输入数据比特流一个数据比特，输出二个码符号，且在输入数据比特流中相连的中相连的9 个比特是相关的。个比特是相关的。多用户检测多用户检测 多用户检测是一种从接收机端设计入手的干扰抑制方多用户检测是一种从接收机端设计入手的干扰抑制方法，它要解决的基本问题是：法，它要解决的基本问题是：如何从相互干扰的数字信息如何从相互干扰的数字

14、信息串中可靠地解调出某个特定用户的信号串中可靠地解调出某个特定用户的信号。通常用估计算法。通常用估计算法得到各个信号之间的互相关系数、用户功率等信息，充分得到各个信号之间的互相关系数、用户功率等信息，充分利用这些信息估计出其它用户带来的多址干扰，从而消除利用这些信息估计出其它用户带来的多址干扰，从而消除这种干扰，实现多用户检测。这种干扰，实现多用户检测。2022-12-1318多用户检测器的主要优点多用户检测器的主要优点优点优点q 消除或减弱多址干扰、多径干扰、远近效应消除或减弱多址干扰、多径干扰、远近效应q 简化功率控制，降低功率控制精度简化功率控制，降低功率控制精度q 弥补正交扩频码互相关

15、性不理想所带来的消极影响弥补正交扩频码互相关性不理想所带来的消极影响q 改善系统性能、提高系统容量、增大小区覆盖范围改善系统性能、提高系统容量、增大小区覆盖范围q 更高效的上行频谱利用率更高效的上行频谱利用率 q 更高效的使用功率更高效的使用功率 2022-12-13192022-12-1320系统模型系统模型空时编码空时译码判决输出w多用户检测空时编码knb2knb12 knb2,2knb1,12 knb2,12 ks1ks21Tx2TxRxbknb1,22022-12-1321 3G于于1997年开始征集年开始征集RTT（无线传输标准）候选技（无线传输标准）候选技术，术，ITU-R 200

16、0年全会上最终批准年全会上最终批准3种为目前公认的主流种为目前公认的主流技术，它包括频分双工（技术，它包括频分双工（FDD）方式：）方式：CDMA2000和和WCDMA；时分双工（；时分双工（TDD）方式：）方式：TD-SCDMA。WCDMA和和TD-SCDMA相关标准主要由相关标准主要由3GPP（3G伙伴计划）制定，伙伴计划）制定，CDMA2000的相关标准主要由的相关标准主要由3GPP2制定。制定。7.2 CDMA的三大主流接口技术的三大主流接口技术 2022-12-13221CDMA2000 北美电信标准化组织北美电信标准化组织TIAEIA向向ITU提出的提出的RTT方方案称为案称为CD

17、MA2000，其核心是由，其核心是由Lucent、Motorola、Nortel和和Qualcomm联合提出的联合提出的Wideband CDMA one技技术。术。CDMA 2000包括包括1X和和3X两部分，也可扩展到两部分，也可扩展到6X、9X、12X。对于射频带宽为。对于射频带宽为N1.25MHz的的CDMA 2000系统，采用多个载波来利用整个频带。系统，采用多个载波来利用整个频带。2022-12-1323CDMA 2000-1X的主要技术特点的主要技术特点n n CMDA 2000-1X信号带宽为信号带宽为1.25MHz，码片速率，码片速率1.2288Mchips；采用单载波直接序

18、列扩频；采用单载波直接序列扩频CDMA多多址接入方式；帧长址接入方式；帧长20ms；调制方式为：；调制方式为：QPSK（下（下行）、行）、BPSK（上行）；（上行）；CDMA 2000-1X容量是容量是IS-95A系统的两倍，可支持系统的两倍，可支持144kbit/s的数据传输；兼容的数据传输；兼容IS95A/B。2022-12-1324n n CDMA 2000-1X引入了分组交换方式。引入了分组交换方式。n n CDMA 2000-1X采用开环、闭环功率控制，速率采用开环、闭环功率控制，速率为为800次次/秒。秒。n n CDMA 2000-1X上下行同时采用导频辅助相干解上下行同时采用导

19、频辅助相干解调。调。n n 网络采用全球定位系统网络采用全球定位系统GPS同步，给组网带来一同步，给组网带来一定的复杂性。定的复杂性。n n CDMA 2000-1X的信道编码采用卷积码和的信道编码采用卷积码和Turbo码。码。n n 支持软切换、频间切换与支持软切换、频间切换与IS-95B间切换。间切换。2022-12-13252WCDMA 主要技术特点：主要技术特点：n n 基站同步方式：支持异步和同步的基站运行方式基站同步方式：支持异步和同步的基站运行方式n n 信号带宽：信号带宽：5MHz；码片速率：；码片速率：3.84Mcps n n 发射分集方式：发射分集方式：TSTD（时间切换发

20、射分集）、（时间切换发射分集）、STTD（时空编码发射分集）、（时空编码发射分集）、FBTD（反馈发（反馈发射分集）射分集）n n 信道编码：卷积码和信道编码：卷积码和Turbo码，支持码，支持2M速率数速率数据业务据业务n n 调制方式：上行：调制方式：上行：BPSK；下行：；下行：QPSK n n 功率控制：上下行闭环功率控制，外环功率控制功率控制：上下行闭环功率控制，外环功率控制 2022-12-1326n n 解调方式：导频辅助的相干解调解调方式：导频辅助的相干解调 n n 语音编码：语音编码：AMR，与，与GSM兼容兼容n n 核心网络基于核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保

21、持网络的演进，并保持与与GSM/GPRS网络的兼容性网络的兼容性 n n 支持软切换和更软切换支持软切换和更软切换 扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换。扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换。n n MAP技术和技术和GPRS隧道技术是隧道技术是WCDMA体制的体制的移动性管理机制的核心，保持与移动性管理机制的核心，保持与GPRS网络的兼网络的兼容性容性 2022-12-1327WCDMA的技术优势主要有以下几点：的技术优势主要有以下几点：(1)业务灵活。业务灵活。(2)频谱效率高。采用单小区复用，因此不需要频率规划。利频谱效率高。采用单小区复用，因此不需要频率规划。利用分层小区结构、

22、自适应天线阵列和相干解调（双向）等用分层小区结构、自适应天线阵列和相干解调（双向）等技术，网络容量可以得到大幅提高。技术，网络容量可以得到大幅提高。(3)容量和覆盖范围大。容量和覆盖范围大。WCDMA射频收发信机能够处理的射频收发信机能够处理的话音用户是典型窄带收发信机的话音用户是典型窄带收发信机的8倍。每个射频载波可处倍。每个射频载波可处理理80个同时话音呼叫或者个同时话音呼叫或者50个同时的个同时的Internet数据用户。数据用户。WCDMA的容量差不多是窄带的容量差不多是窄带CDMA的两倍。的两倍。(4)每个连接可提供多种业务。分组和电路交换业务可在不同每个连接可提供多种业务。分组和电

23、路交换业务可在不同的带宽内自由地混合，并可同时向同一用户提供。每个的带宽内自由地混合，并可同时向同一用户提供。每个WCDMA终端能够同时接入终端能够同时接入6个不同业务。个不同业务。2022-12-1328(5)无缝的无缝的GSM/UMTS接入。双模终端将在接入。双模终端将在GSM网络和网络和UMTS/IMT-2000网络之间提供无缝的切换和漫游，在网络之间提供无缝的切换和漫游，在两个接入系统之间有尽可能大的业务映像。两个接入系统之间有尽可能大的业务映像。(6)(6)终端的经济性和简单性。终端的经济性和简单性。WCDMAWCDMA手机所要求的信号处手机所要求的信号处理大约是复合理大约是复合TD

24、/CDMATD/CDMA技术的技术的1/101/10。更简单、更经济的。更简单、更经济的终端易于进行大量生产，从而也就带来了更高的规模终端易于进行大量生产，从而也就带来了更高的规模经济、更多的竞争，网络运营公司和用户也将获得更经济、更多的竞争，网络运营公司和用户也将获得更大的选择余地。大的选择余地。2022-12-1329WCDMA技术的进一步发展：技术的进一步发展：Release 99(R99)版本版本：1999年年12月起，每三个月更新一次，月起，每三个月更新一次，2000年年6月版本基本稳定，可供开发。无线接入网络的主要接口月版本基本稳定，可供开发。无线接入网络的主要接口Iu、Iub、I

25、ur接口均采用接口均采用ATM和和IP方式，网络是基于方式，网络是基于ATM的网络；核心网的网络；核心网基于演进的基于演进的GSM MSC和和GPRS GSN；电路与分组交换节点逻辑；电路与分组交换节点逻辑上分开。上分开。Release 2000(R00)版本版本：主要是引入：主要是引入“全全IP网络网络”，目前初步提出，目前初步提出了基于了基于IP的核心网结构，真正的的核心网结构，真正的“全全IP”标准预计在标准预计在2002完成，完成，在网络结构上将实现传输、控制和业务分离，同时在网络结构上将实现传输、控制和业务分离，同时IP化也将从核化也将从核心网心网(CN)逐步延伸到无线接入网逐步延伸

26、到无线接入网(RAN)和终端和终端(UE)。2022-12-1330Release 99初期网络结构（与初期网络结构（与GSM共存）共存）2022-12-13313TD SCDMA（时分同步码分多址接入时分同步码分多址接入）2000年年5月，月，ITU正式批准中国提交的正式批准中国提交的TD-SCDMA为为国际第三代移动通信标准（国际第三代移动通信标准（IMT-2000）之一。）之一。（1）TD-SCDMA的技术特点的技术特点 信号带宽：信号带宽：系统采用系统采用1.28Mchip/s的低码片速率的低码片速率,扩扩频因子有频因子有1、2、4、8、16五种选择五种选择。与与CDMA 2000和和

27、WCDMA采用频分双工（采用频分双工（FDD）模）模式不同，式不同，TD-SCDMA采用时分双工（采用时分双工（TDD）模式，）模式，这使它具有独特的优势。这使它具有独特的优势。2022-12-1332优点：优点：TDD模式是基于在无线信道时域里的周期地重复模式是基于在无线信道时域里的周期地重复TDMA帧结构实现的。这个帧结构被再分为几个时隙。帧结构实现的。这个帧结构被再分为几个时隙。在在TDD模式下，可以方便地实现上模式下，可以方便地实现上/下行链路间地灵活切下行链路间地灵活切换。这一模式的突出的优势是，在上换。这一模式的突出的优势是，在上/下行链路间的时隙下行链路间的时隙分配可以被一个灵活

28、的转换点改变，以满足不同的业务分配可以被一个灵活的转换点改变，以满足不同的业务要求。这样，运用要求。这样，运用TD-SCDMA这一技术，这一技术，通过灵活地改通过灵活地改变上变上/下行链路的转换点就可以实现所有下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称对称和非对称业务业务。合适的。合适的TD-SCDMA时域操作模式可自行解决所有时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源下行链路资源分配的问题。分配的问题。2022-12-1333缺点：缺点：受终端的移动速度和覆盖距离的制约：受终端的移动速度和覆盖距离的制约：（1 1）采用

29、多时隙不连续传输方式，抗快衰落和多普）采用多时隙不连续传输方式，抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的勒效应能力比连续传输的FDDFDD方式差，因此方式差，因此ITUITU要求要求TDDTDD系统用户终端移动速度为系统用户终端移动速度为120km/h120km/h，FDDFDD系统为系统为500km/h500km/h；（2 2）TDDTDD系统平均功率与峰值功率之比随时隙数增加系统平均功率与峰值功率之比随时隙数增加而增加，考虑到耗电和成本因素，用户终端的发射功而增加，考虑到耗电和成本因素，用户终端的发射功率不可能很大，故通信距离（小区半径）较小，一般率不可能很大，故通信距离（小区半径）较小，一般

30、不超过不超过10km10km，而，而FDDFDD系统的小区半径可达数系统的小区半径可达数10km10km。2022-12-1334 TD-SCDMA采用同步采用同步CDMA（Synchronous CDMA）技术，降低上行用户间的干扰和保护时隙的宽度；技术，降低上行用户间的干扰和保护时隙的宽度；TDD的上行链路和下行链路是根据时间而不是频率来的上行链路和下行链路是根据时间而不是频率来区分的，因此它需要同步化的基站来管理哪一个链路进区分的，因此它需要同步化的基站来管理哪一个链路进行发射以及何时进行发射的问题，否则的话将导致严重行发射以及何时进行发射的问题，否则的话将导致严重的干扰。的干扰。TD-

31、SCDMA中，对多个低比特率信号并行传输的情况，中，对多个低比特率信号并行传输的情况，如多个语音信号同时传输，采用如多个语音信号同时传输，采用CDMA传输方式。传输方式。TD-SCDMA采用接力切换技术（采用接力切换技术（baton handover）。）。接力切换不同于传统的硬切换和软切换，其出发点是利接力切换不同于传统的硬切换和软切换，其出发点是利用移动台的位置信息，结合切换算法和上行同步技术，用移动台的位置信息，结合切换算法和上行同步技术，准确地将需要切换的移动台切换到新的小区。准确地将需要切换的移动台切换到新的小区。2022-12-1335 多用户联合检测技术（多用户联合检测技术（mu

32、lti-user joint detection）。）。在在TD-SCDMA系统中，每个时隙最多由系统中，每个时隙最多由16 个不同个不同的资源用户（的资源用户（RU）组成。）组成。基站采用同步（主从同步，需全球定位系统基站采用同步（主从同步，需全球定位系统GPS）方式。方式。智能天线（智能天线（smart antenna）技术。）技术。采用软件无线电（采用软件无线电（Software Radio）技术。）技术。采用采用AMR语音编码，支持可变速率，与语音编码，支持可变速率，与GSM兼容。兼容。2022-12-1336制式对比制式对比 WCDMAWCDMAcdma2000cdma2000双工方

33、式双工方式FDDFDDFDDFDD 多址方式多址方式DS-CDMADS-CDMAMCCDMAMCCDMA 所需带宽所需带宽5MHz5MHzN N1.25MHz,1.25MHz,N=1,3N=1,3(可扩展可扩展6,9,126,9,12）码片速率码片速率3.84Mcps3.84McpsN N1.2288Mcps,1.2288Mcps,N=1,3(N=1,3(可扩展可扩展6,9,12)6,9,12)帧（帧（frameframe）长度长度10ms10ms5 5，1010，2020，4040，80ms80ms 导频结构导频结构前向前向:公用或专用导频公用或专用导频反向反向:专用导频专用导频前向前向:公

34、用公用 专用辅助导频专用辅助导频反向反向:专用导频专用导频 调制方式调制方式QPSK(QPSK(前向前向)/BPSK()/BPSK(反向反向)QPSK(QPSK(前向前向)/BPSK()/BPSK(反向反向)基带滤波基带滤波平方根升余弦，平方根升余弦，滚降系数滚降系数0.220.22同同IS-95IS-95 功率控制功率控制快速闭环快速闭环,开环开环,外环外环,速率速率:1500Hz:1500Hz功率调整步长功率调整步长:0.25-4dB:0.25-4dB开环开环 闭环闭环(800Hz(800Hz或或50Hz)50Hz)功率调整步长功率调整步长:1.0,0.5,0.25dB1.0,0.5,0.

35、25dB 基站间基站间精确同步精确同步不需要不需要(同步可选同步可选)需要需要 是否跳频是否跳频否否否否 语音编码语音编码自适应多速率自适应多速率可变速率可变速率 2022-12-13371信道编码和交织信道编码和交织2智能天线智能天线 天线有两大特性天线有两大特性:一是阻抗特性一是阻抗特性，研究阻抗特性的目，研究阻抗特性的目的是使馈线与天线阻抗匹配，提高传输效率的是使馈线与天线阻抗匹配，提高传输效率;二是天线的二是天线的方向特性方向特性，研究方向性的目的是使天线发射的电磁波指，研究方向性的目的是使天线发射的电磁波指向所希望的方向，提高天线的效率，减少对其他用户的向所希望的方向，提高天线的效率

36、，减少对其他用户的干扰。干扰。智能天线分为两大类：多波束智能天线与自适应阵智能天线分为两大类：多波束智能天线与自适应阵智能天线，简称智能天线，简称多波束天线多波束天线和和自适应阵天线自适应阵天线。3G涉及的若干技术涉及的若干技术2022-12-13383软件无线电（软件无线电（Software Radio）为为3G基站与终端提供了一个开放的、模块化的系统基站与终端提供了一个开放的、模块化的系统结构。结构。智能天线结构的实现、用户信号到来方向的检测、智能天线结构的实现、用户信号到来方向的检测、射频通道加权参数的计算、天线方向图的赋形。射频通道加权参数的计算、天线方向图的赋形。各种信号处理软件的实

37、现，包括各类无线信令处理各种信号处理软件的实现，包括各类无线信令处理软件，信号流变换软件，同步检测、建立和保持软件，软件，信号流变换软件，同步检测、建立和保持软件，调制解调算法软件，载波恢复、频率校准和跟踪软件，调制解调算法软件，载波恢复、频率校准和跟踪软件，功率控制软件，信源编码算法软件以及信道纠错算法功率控制软件，信源编码算法软件以及信道纠错算法编码软件等。编码软件等。2022-12-13394多用户检测技术多用户检测技术CDMA传输的普遍问题在于：大量码分的用户信号传输的普遍问题在于：大量码分的用户信号分别在每个载波和每个收发信机上同时传送。分别在每个载波和每个收发信机上同时传送。5动态

38、信道分配动态信道分配CDMA系统受到两种系统自身干扰：小区内干扰，系统受到两种系统自身干扰：小区内干扰，也称为多用户接入干扰（也称为多用户接入干扰（MAI），它是由小区内的多用），它是由小区内的多用户接入产生的；小区间相互干扰。户接入产生的；小区间相互干扰。6高速下行分组接入技术高速下行分组接入技术3G业务上下行的不对称性，使业务上下行的不对称性，使FDD系统需要一种有系统需要一种有效的支持不对称业务的技术。效的支持不对称业务的技术。2022-12-13407.4 后后3G（4G）及正交频分复用（）及正交频分复用（OFDM）第四代移动通信系统计划以第四代移动通信系统计划以OFDM(OFDM(正

39、交频分复用正交频分复用)为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术大的潜力。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的的OFDMOFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是，它能更好地它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是，它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传

40、送出去。2022-12-1341OFDM应用开始于应用开始于20世纪世纪60年代，因其结构复杂限制年代，因其结构复杂限制了进一步推广。了进一步推广。OFDM是一种单用户多载波的调制方式。传统的频分是一种单用户多载波的调制方式。传统的频分复用（复用（FDM）系统为了避免载波间的相互干扰，载波间通）系统为了避免载波间的相互干扰，载波间通常加保护频带常加保护频带,而使频谱利用率下降。而使频谱利用率下降。OFDM信号的形成过程如图所示。图（信号的形成过程如图所示。图（a）表示要调制）表示要调制的数据信号的数据信号“11011”，图（，图（b）是各比特所对应的时间信号，）是各比特所对应的时间信号，图（图

41、（c）是合成的）是合成的OFDM时域信号，图（时域信号，图（d）是合成的）是合成的OFDM频域信号。频域信号。2022-12-1342OFDM信号的合成信号的合成2022-12-1343第四代移动通信系统在性能方面主要有以下要求：第四代移动通信系统在性能方面主要有以下要求：（1）4G系统每载波可能占用系统每载波可能占用20MHz的带宽，室内用户的带宽，室内用户速率可达速率可达100Mbits，在高速移动情况下达，在高速移动情况下达2Mbit/s；（2）容量要达到第三代系统的）容量要达到第三代系统的510倍，传输质量相当倍，传输质量相当于甚至优于第三代系统；于甚至优于第三代系统；（3）支持下一代

42、）支持下一代Internet（IPv6），而且是全），而且是全IP网络；网络；（4）具有非常高的灵活性，能自适应地进行资源分配；）具有非常高的灵活性，能自适应地进行资源分配；（5）网络的每比特成本要比第三代低。）网络的每比特成本要比第三代低。2022-12-1344OFDM的主要优点为：的主要优点为：（1）抗衰落能力强，可以有效克服）抗衰落能力强，可以有效克服ISI，适用于多径环，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。境和衰落信道中的高速数据传输。（2）可以选用基于）可以选用基于IDFT/DFT的的OFDM实现方法实现方法,DFT和和IDFT易用数字信号处理（易用数字信号处理（DSP）技术

43、实现。）技术实现。（3）频率利用率高。）频率利用率高。（4）适合高速数据传输。）适合高速数据传输。2022-12-1345OFDM的缺点为：的缺点为：（1）OFDM系统对频偏和相位噪声比较敏感。系统对频偏和相位噪声比较敏感。（2）功率峰值与均值比（）功率峰值与均值比（PAPR）大，导致射频放大器）大，导致射频放大器的功率效率较低。的功率效率较低。（3）负载算法和自适应调制技术的使用会增加发射机和）负载算法和自适应调制技术的使用会增加发射机和接收机的复杂度，并且当终端移动速度每小时高于接收机的复杂度，并且当终端移动速度每小时高于30km时，自适应调制技术就不是很适合了。时，自适应调制技术就不是很适合了。