SCDMA关键技术Word文档下载推荐.docx

SCDMA关键技术Word文档下载推荐.docx

《SCDMA关键技术Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SCDMA关键技术Word文档下载推荐.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

图2-1同步CDMA技术基本概念

1．同步检测

在SCDMA系统中，设计了专门用于同步检测下行同步信号（SYNC）和上行同步信号（SYNC1和SYNC2），构成同步信号伪随机序列是基站和手机已知确定序列。

根据伪随机序列自相关特性，用基站或手机存放已知序列与接收到同步信号做相关，通过搜索相关峰出现位置，即可确定上行或下行信号同步情况。

2．同步建立

用户终端从一开机，通过检测下行同步信号获得下行同步，确定接收参考定时。

按经验值推算出发射起点时间，发出接入请求。

基站通过检测上行同步信号SYNC1，获得上行信号相对于期望位置同步偏差SS，并在下一个下行帧向此终端发出此SS之值。

在终端收到后就将自动调整发射时间，以建立同步。

3．同步保持

同步保持是依靠SYNC2实现。

在SCDMA系统中，通信中所有终端中，每个终端都使用一个分配Walsh码（编号从0至31）来扩频，只有在帧号（FN）与该终端所使用Walsh码道号相同那一帧，该终端才发射SYNC2，而其他终端都处于空时隙（EMPTY），即在系统中，此时只有一个用户终端发射SYNC2。

基站就可以在干扰很小情况下来检查此信号，根据检测SYNC2同步偏差，并在下一帧发出此SS之值，使该终端纠正其同步偏差，使同步得到保持。

3智能天线

1．概述

智能天线技术是在无线通信中，使用天线阵与阵列信号处理方法，通过提取和利用用户空间方位信息，来提高通信系统容量和信息传输质量一种技术。

SCDMA系统把智能天线技术和时分双工（TDD）、同步码分多址（SynchronousCDMA）技术结合起来，形成了独特技术优势。

智能天线技术应用在时分双工（TDD）方式下，无论从实现难度还是效果上讲，都比在频分双工（FDD）方式下具有优势。

在FDD方式下，上下行链路工作在不同频率上，造成上下行链路电波传播特性不同，或称上下行链路不对称。

这样，从基站接收到上行信号中求出空间特性矢量并不能直接当作下行空间特性矢量来使用，要解决这个问题，要以复杂算法、巨大信号处理量为代价，而且很难取得好效果。

而在TDD方式下，上下行链路工作在同一段频率上，只是在时间上错开，上下行链路电波传播特性相同或相近，即上下行链路具有对称性，从上行信号中求出空间特性可以代表下行空间特性，所以无需特别复杂算法就可实现下行波束赋形，达到很好效果。

智能天线技术与同步CDMA相结合，进一步降低了用户间相互干扰，使得通信质量和系统容量得到进一步保障和提高。

在完全同步和视线传播（LOS）条件下，多址干扰是很小，然而在实际中，由于传播环境复杂性、终端移动性、器件不理想等因素，理想同步是不可能，所以多用户间干扰仍然存在，而且在复杂环境下会比较严重。

利用各用户在空间上分布，智能天线技术通过空间处理，为降低多用户间干扰提供了另一道防线，大大降低了同步不理想造成多址干扰，从而提高了通信质量和系统容量。

除了抑制多用户间干扰，智能天线可以通过陷零算法或其他算法对其他干扰，比如相邻小区干扰，同频小区干扰，GSM信号干扰等进行抑制。

图2－2智能天线技术基本概念

智能天线通过波束赋形可以增大天线增益，这就意味着用同样发射功率可以传播更远，能更好抵抗衰落；

或者在相同覆盖条件下，可以节约发射机功率，对于基站而言，降低对发射机功率要求将大幅降低基站成本，对手机而言，低发射功率意味着环保和更长待机和通话时间。

例如：

使用8单元天线阵，最大可以使天线增益增加18dB，在同等条件下，通信距离增加到原来2.8倍（按四次方律率衰落计算）。

再如：

用8只0.5W小功率放大器，利用智能天线技术可以在主瓣方向上输出32W功率，而8只0.5W小功率放大器总价格远远低于一只32W大功率放大器，可以大大降低无线基站成本。

2．构成和实现

在SCDMA系统中，无线基站是按智能天线要求构成。

它由8只全同天线组成环形天线阵，再连接至8只相干收发信机，以构成全部射频电路结构。

在基带部分，使用软件无线电概念，将所有基带信号，用数字方式处理。

其主要部件为射频收发信机阵列和基带处理器两大部分，而后者主要是一组数字信号处理器（DSP）。

智能天线实现过程简述如下：

由8只天线接收到信号分别经过8路接收机，进行射频解调和A/D变换，得到基带数字信号，在完成了同步处理和解扩后，将形成8组，共32条码道信号。

分别计算每条码道空间特征矢量，进行上行波束赋形。

由于系统采用TDD方式，上行空间特征矢量可以直接用于下行波束赋形。

4SWAP协议

SWAP（SynchronousWirelessAccessProtocol）即同步无线接入协议，是SCDMA系统采用空间接口。

4.1时分双工（TDD）工作方式

SCDMA为一个工作于TDD方式系统，其TDD周期为10ms，其中，约5ms时间为基站发射，手机接收；

约5ms时间为手机发射，基站接收，收发之间有一段保护时间。

如图2-3所示。

图2-3SCDMA时分双工实现原理

4.2三层模型

在通信过程中，业务数据（含话音编码）和信令都在此TDD方式下分别或同时传输。

整个SWAP信令是按OSI三层模型：

物理层、链路层和网络层。

1．物理层

SWAP信令物理层由三种复用结构所组成，它们是：

MUX1——接入码道复用结构

MUX2——话音通信复用结构

MUX3——数据通信复用结构

2．链路与网络层

每个网络层消息由一个或多个消息包（Packer）组成，每个网络层消息包在链路层中形成一个至六个码字（CodeWord），其中，第一个称地址码字（ACW），其后称为数字码字（DCW）。

每个码字用一个链路层消息包，共九个Byte（72bit），按顺序在物理层CS时隙传输。

3．网络层消息主要内容

终端识别参数传输与处理；

用户鉴权、密钥产生；

呼叫建立与终止；

越区切换指令和消息传输和处理；

链路重建，即链路中断后重建过程处理；

主叫和被叫号码传输，电话号码和PID之间转换；

系统中各设备监控信息传输；

其他网络层消息，如广播业务等。

4.3SPWAP无线信令特点

1．保证同步建立和保持

在SWAP物理层中用了3个独立时隙：

SYNC，SYNC1及SYNC2来解决精确测定同步偏差问题，并设计了空时隙EMPTY。

基站测定同步偏差，通过下一个下行帧中SS时隙传送到终端，实现闭环同步控制。

必须指出，在用户终端传送SYNC2时，只有唯一一个终端在此时隙发射出同步信号，其他正在工作终端均处在空时隙（EMPTY），以保证无线基站能够准确接收到此信号，并准确地建立和保持同步。

2．功率控制

开环功率控制：

由用户终端根据接收到SYNC强度，确定初始发射功率电平值。

闭环功率控制：

根据无线基站所接收到某终端发射功率，通过时隙PC将该终端发射功率调整量在一个下行帧中传送到该终端，让其调整下一个上行帧发射功率。

3．避免冲突策略

在任何一个多址接入无线通信系统中，在其公用接入信道中，都存在发生多个用户终端同时要求接入而在此公用信道中冲突可能性。

避免和解决冲突在无线信令设计中是一个重要问题。

如前所述，在SWAP信令中只使用了一条接入码道，避免和解决冲突就更为重要。

其要点为：

●占用接入码道时间尽可能短。

用户终端每次发射接入申请和接受呼叫时，均仅占用非常少几帧，即几十毫秒时间间隔。

这样接入码道总是处在空闲状态，冲突概率非常低；

●当冲突出现，即两个以上终端同时要求接入时，基站将无法准确判别其内容，也不可能正确反应。

此时，任何一个终端都在下一个下行帧都收不到LINK_GRANT指令，每个要求接入终端都必须延迟一个随机时间后再次申请，此时冲突就不存在了。

●在SWAP中，还设计有忙闲指示，指示当时基站接入码道忙闲状态和整机业务码道是否全部被占用。

当基站示忙时，只有特权用户或紧急呼叫（119/110/120等）能够接入，避免了冲突，提高了接入码道效率。

4．业务码道中大量高层信令传输

在进入业务码道（MUX2及MUX3）后，当出现链路重建、越区切换等需要传输大量信令消息时，SW时隙指示进入信令方式（B），以保证信令高效率传输。

当然，此过程要丢失几帧业务数据。

但对话音来说，会影响听觉效果；

而对数据则用重复发射来解决。

设计此信令传送方式可以提高系统运行效率。

5．差错检测

主要时隙消息都设有CRC差错检测，保证只有正确控制消息才被执行。

6．基站呼叫用户终端策略

如前所述，在基站呼叫用户终端时，此呼叫将只出现在帧号与该终端PID最后5bit相同帧。

反过来，终端也仅仅在帧号与其PID最后5bit相同帧中接收呼叫，而在其他帧中可以处于休眠状态。

此策略对节省手持机在等待状态耗电，增加守候时间是非常有用。

7．话音编码速率标志VR

保证了系统可能工作于不同速率话音可能性。

这样，可能使用多种固定速率或可变速率话音编吗技术，以利于在今后技术进步进，能灵活地跟上话音编码技术发展。

8．较长保护时隙

在TDD系统中，收发转换是用模拟开关实现，模拟开关时延及电路（如功率放大器）起始时间等都要求在收发转换时要有一定保护时间。

另一方面，在同步CDMA系统中，远离基站终端必须提前发射，以保证电波到达基站时同步。

此提前量完全由终端至基站距离而定。

当距离为d时，此提前量应为2d/C，其中C为光速。

基我们要求30Km通信距离，则此发射提前量就为：

2×

30×

103

1.

t==200μs

3×

108

以上两个方面再加上对接收到信号进行处理所需时间，就决定了保护时间长度要求。

在SWAP信令物理层中，设计了5个符号，计390微秒保护时隙。

5软件无线电

在软件无线电这个名词出现几年中，此技术已在无线通信领域内获得广泛应用。

本SCDMA系统就是应用软件无线电典范。

不论在无线基站或用户终端，射频收发信机与基带电路接口都是A/D（对接收）或D/A（对发射）变换器。

而全部基带信号处理都是在数字信号处理器（DSP）中用软件来完成。

1．软件无线电所实现功能

在SCDMA系统中，软件无线电将实现如下功能：

（1）智能无线实现，空间特征矢量包括DOA获得、每射频通道权重（Weight）计算和无线波束赋形；

（2）同步检测、建立和保持；

（3）用户终端D-QPSK解调器中载波恢复、频率校准和跟踪；

（4）每码道功率测得和发射功率控制实现；

（5）接收通道电平检测和接收增益控制；

（6）扩频调制和解调，包括Walsh和PN码产生；

（7）音编译码；

（8）DTMF、MFC及各种信号音产生和检测；

（9）信道编码、复接和分接；

（10发射脉冲成形滤波（数字滤波器）；

（11）SWAP信令物理层处理及至链路层接口；

（12）接收到信令差错检测；

（13）发射通道数字预失真；

（14）基站收发信机校准，等等。

2．软件无线电优势

软件无线电在无线通信技术发展中已获得巨大成功，其主要优势在于：

（1）加快技术与产品开发速度，大大节约硬件（特别ASIC）制造周期和费用。

（2）灵活性，在相同硬件平台上，改变软件就可以改变设备性能，适应不同要求。

（3）便于技术进步和产品升级换代，此时，可以用软件加载而不改变硬件来实现。

6多载波传输

在BTSDM模块中采用了多载波技术来提高用户接入数据带宽，每个基站DM模块可以支持5个或10个载波信号基带处理。

每个数据终端设备CPE（或PCMCIA卡）可以支持2/4个载波。

基站DM模块对每个数据终端占用载波进行动态分配，当多个终端用户同时登录占用载波信道时，也可以实现同一个载波上支持多个用户同时使用。

BTSDM模块多载波配置如图2-5所示。

图2-4BTSDM模块多载波配置

7自适应调制

BTSDM模块还使用了自适应多种调制方式来提高信道传输可靠性和鲁棒性（Robust）。

系统可以根据信道特性和发射功率调整调制方式，可选择调制方式有QPSK、8PSK、QAM16和QAM64。

各种调制方式星座图如图2-5所示。

图2-5多种调制方式星座图