川取北救迷学院 第二十二讲 第三代移动通信的主要技术
第二十二讲 第三代移动通信的主要技术
四川哪电职业妆求学院 Sichuan post and telecommunication college 主要内容 高效率的编译码技术 功率控制 ■多用户检测技术 智能天线
2 主要内容 ◼ 高效率的编译码技术 ◼ 功率控制 ◼ 多用户检测技术 ◼ 智能天线
四川哪电职业妆学院 Sichuan post and telecommunication college 高效率的编译码技术 从源数据角度来看,3G包括各类话音、图像的数字压缩技 术。诸如各类单路、低时延、低比特率的话音压缩、编码技术 和基于MPEG-1、MPEG-2、H.261-H263、H324、MPEG-4至 MPEG7算法,实施覆盖HDTV至甚低比特率(64kb/s)的高质量 数字图像压缩技术。 3G的语音编码技术主要有两种:8kb/s和13kb/s的码本激励 线性预测编码(CELP)。其中,8kb/s的全质量语音编码技术已经 达到GSM系统的13kb/s的话音水平甚至更好;而13kb/s的语音 编码已达到有线长途话音水平。CELP采用与脉冲激励线性预测 编码相同的原理,只是将脉冲位置和幅度用一个矢量码表代替
3 高效率的编译码技术 从源数据角度来看, 3G包括各类话音、 图像的数字压缩技 术。 诸如各类单路、低时延、 低比特率的话音压缩、编码技术 和基于MPEG-1、MPEG-2、H.261-H.263、H.324、MPEG-4至 MPEG-7算法, 实施覆盖HDTV至甚低比特率(≤64 kb/s)的高质量 数字图像压缩技术。 3G的语音编码技术主要有两种: 8 kb/s和13 kb/s的码本激励 线性预测编码(CELP)。其中, 8 kb/s的全质量语音编码技术已经 达到GSM系统的13 kb/s的话音水平甚至更好; 而13 kb/s的语音 编码已达到有线长途话音水平。CELP采用与脉冲激励线性预测 编码相同的原理,只是将脉冲位置和幅度用一个矢量码表代替
四川哪电职业妆求学院 Sichuan post and telecommunication college ,信道编译码技术是第三代移动通信的一项核心技术。 这是因为,虽然第三代移动通信采用的扩频技术有利于克服多 径衰落以提供高质量的传输信道,但扩频技术存在潜在的频谱效 率低的问题,而一般的编码技术也是通过牺牲频谱利用率来换取 功率利用率的,因此,3G系统中必须采用高效的信道编译码技术 来进一步改善通信质量。 综合来讲,现代无线通信系统对于信道编译码技术的要求是: 选择效率髙、编码増益髙、时延性能好、译码算法较简单、存 储量较小、溢出概率小,对同步要求不是很高,适合于衰落信道 传送、易于实现
4 此外, 信道编译码技术是第三代移动通信的一项核心技术。 这是因为，虽然第三代移动通信采用的扩频技术有利于克服多 径衰落以提供高质量的传输信道, 但扩频技术存在潜在的频谱效 率低的问题, 而一般的编码技术也是通过牺牲频谱利用率来换取 功率利用率的, 因此, 3G系统中必须采用高效的信道编译码技术 来进一步改善通信质量。 综合来讲, 现代无线通信系统对于信道编译码技术的要求是: 选择效率高、编码增益高、时延性能好、译码算法较简单、存 储量较小、溢出概率小, 对同步要求不是很高, 适合于衰落信道 传送、 易于实现
四川哪电职业妆求学院 Sichuan post and telecommunication college 在第三代移动通信系统的主要提案中包括 WCDMA和CDMA20等), 除了采用与IS95CDMA系统相类似的卷积编码技术和交织技术之外,还建 议采用 Turbo编码技术及RS卷积级联码技术。在此,仅对各种技术的特点加 以简要介绍,具体请参见其他资料。 (1)卷积码具有记忆能力,可用维特比译码,具有很高的编码增益。 (2)交织技术的特点是能将码字中的长连错误转化成每个纠错码字里只 有一个或两个错误,这样有利于对付信道传输中由于突发性干扰而引起的长 连串错误,交织不会引入冗余码,所以也就不会降低频谱利用率。 5
5 在第三代移动通信系统的主要提案中(包括WCDMA和CDMA 2000等), 除了采用与IS-95 CDMA系统相类似的卷积编码技术和交织技术之外, 还建 议采用Turbo编码技术及RS卷积级联码技术。在此, 仅对各种技术的特点加 以简要介绍,具体请参见其他资料。 (1) 卷积码具有记忆能力,可用维特比译码,具有很高的编码增益。 (2) 交织技术的特点是能将码字中的长连错误转化成每个纠错码字里只 有一个或两个错误, 这样有利于对付信道传输中由于突发性干扰而引起的长 连串错误,交织不会引入冗余码,所以也就不会降低频谱利用率
四川哪电职业妆学院 Sichuan post and telecommunication college (3) TUrbo编码器主要由两个系统递归卷积编码器、一个交织器及删除 器等构成。由于两个卷积编码器是并行的关系,因此这样产生的 Turbo码也称 为并行级联Trbo码。 Turbo编码器构成的原理框图如图(a)所示。相应地, Turbo解码器主要由两个软输入输出译码器、同编译器相关的交织器及去交 织器构成。其构成的原理框图如图(b所示。虽然目前尚未得到严格的 Turbo 编码理论性能分析结果,但从计算机仿真结果来看,在交织器长度大于1000、 软判决输出卷积解码采用标准的最大后验概率(MAP)算法条件下,其性能比 约束长度为9的卷积码能提高1~2dB。 6
6 (3) Turbo编码器主要由两个系统递归卷积编码器、一个交织器及删除 器等构成。由于两个卷积编码器是并行的关系, 因此这样产生的Turbo码也称 为并行级联Turbo码。Turbo编码器构成的原理框图如图(a)所示。相应地, Turbo解码器主要由两个软输入/输出译码器、同编译器相关的交织器及去交 织器构成。其构成的原理框图如图(b)所示。 虽然目前尚未得到严格的Turbo 编码理论性能分析结果, 但从计算机仿真结果来看, 在交织器长度大于1000、 软判决输出卷积解码采用标准的最大后验概率(MAP)算法条件下, 其性能比 约束长度为9的卷积码能提高1~2.5 dB
川取北救迷学院 软信息 软信息 去交织 第一编译 信息比特 的检验比特 软信息 DEC I 交织 RSCI 删除器合 接收到的 交织 信息比特 交织器 RSC2 去交织 第二编译码 的检验比特 判决输出 (b) Turbo编/解码器 (a) Turbo编码器;(b) Turbo解码器
7 Turbo编/ (a) Turbo编码器； (b) Turbo解码器 交 织 器 RSC2 RSC1 删 除 器 信 息 比 特 复 合 (a) 去 交 织 软 信 息 软 信 息 DEC1 交 织 软 信 息 DEC1 交 织 去 交 织 判 决 输 出 第 一 编 译 码 的 检 验 比 特 接 收 到 的 信 息 比 特 第 二 编 译 码 的 检 验 比 特 (b)
四川哪电职业妆求学院 Sichuan post and telecommunication college 功率控制 功率控制( Power Contro)技术是CDMA系统的一项核心技 术。可以说,CDMA技术的成功在很大程度上要依赖于功率控 制技术的成功应用 所谓功率控制就是要根据具体情况,动态调整发射机的功率 这里的发射机可以指基站的发射机,也可以指移动台的发射机, 但主要还是指后者。也就是说,CDMA中上、下行链路的功率 控制是彼此独立的,但更侧重于上行链路。具体来讲,功率控制 主要是限制和优化来自每个用户发射机的发射功率,一方面使其 到达基站接收机的平均功率都相等;另一方面,在保证通信质量 的前提下,将发射机功率尽可能地调至最小 8
8 功率控制 功率控制(Power Control)技术是CDMA系统的一项核心技 术。 可以说, CDMA技术的成功在很大程度上要依赖于功率控 制技术的成功应用。 所谓功率控制就是要根据具体情况, 动态调整发射机的功率。 这里的发射机可以指基站的发射机, 也可以指移动台的发射机, 但主要还是指后者。 也就是说, CDMA中上、下行链路的功率 控制是彼此独立的, 但更侧重于上行链路。 具体来讲, 功率控制 主要是限制和优化来自每个用户发射机的发射功率, 一方面使其 到达基站接收机的平均功率都相等; 另一方面, 在保证通信质量 的前提下,将发射机功率尽可能地调至最小
四川哪电职业妆学院 Sichuan post and telecommunication college 1)上行开环功率控制 上行指的是由BS到MS的方向。上行开环功率控制仅由移动 台进行,基站并不参与。开环功率控制用于确定用户的初始发射 功率,或用户接收功率发生突变时的发射功率的调节。其基本原 理(如图5-18所示)是移动台先测量接收到的基站功率的大小,然 后根据接收的功率值,估计前向传输路径的损耗,遵循一定的准 则,以调整自身的发射功率
9 1) 上行指的是由BS到MS的方向。上行开环功率控制仅由移动 台进行, 基站并不参与。开环功率控制用于确定用户的初始发射 功率, 或用户接收功率发生突变时的发射功率的调节。其基本原 理(如图5-18所示)是移动台先测量接收到的基站功率的大小, 然 后根据接收的功率值, 估计前向传输路径的损耗, 遵循一定的准 则, 以调整自身的发射功率
四川哪电职业妆求学院 Sichuan post and telecommunication college 用导频测量值 基站发射导频信号「前向 接收导频信号从导频信调整功率 移动台 发射机 链路 号中估计 路径损耗 发射机 开环功率控制 10
10 开环功率控制 基 站 发 射 机 发 射 导 频 信 号 前 向 链 路 接 收 导 频 信 号 从 导 频 信 号 中 估 计 路 径 损 耗 用 导 频 测 量 值 调 整 功 率 移 动 台 发 射 机