第三代移动通信的主要技术课件.pptx

第三代移動通信的主要技術

*高效率的編譯碼技術從源數據角度來看,3G包括各類話音、圖像的數字壓縮技術。諸如各類單路、低時延、低比特率的話音壓縮、編碼技術和基於MPEG-1、MPEG-2、H.261-H.263、H.324、MPEG-4至MPEG-7演算法,實施覆蓋HDTV至甚低比特率(≤64kb/s)的高質量數字圖像壓縮技術。3G的語音編碼技術主要有兩種:8kb/s和13kb/s的碼本激勵線性預測編碼(CELP)。其中,8kb/s的全品質語音編碼技術已經達到GSM系統的13kb/s的話音水準甚至更好;而13kb/s的語音編碼已達到有線長途話音水準。CELP採用與脈衝激勵線性預測編碼相同的原理,只是將脈衝位置和幅度用一個向量碼表代替。

*此外,通道編譯碼技術是第三代移動通信的一項核心技術。這是因為，雖然第三代移動通信採用的擴頻技術有利於克服多徑衰落以提供高質量的傳輸通道,但擴頻技術存在潛在的頻譜效率低的問題,而一般的編碼技術也是通過犧牲頻譜利用率來換取功率利用率的,因此,3G系統中必須採用高效的通道編譯碼技術來進一步改善通信品質。綜合來講,現代無線通信系統對於通道編譯碼技術的要求是:選擇效率高、編碼增益高、時延性能好、解碼演算法較簡單、存儲量較小、溢出概率小,對同步要求不是很高,適合於衰落通道傳送、易於實現。

*在第三代移動通信系統的主要提案中(包括WCDMA和CDMA2000等),除了採用與IS-95CDMA系統相類似的卷積編碼技術和交織技術之外,還建議採用Turbo編碼技術及RS卷積級聯碼技術。在此,僅對各種技術的特點加以簡要介紹,具體請參見其他資料。(1)卷積碼具有記憶能力,可用維特比解碼,具有很高的編碼增益。(2)交織技術的特點是能將碼字中的長連錯誤轉化成每個糾錯碼字裏只有一個或兩個錯誤,這樣有利於對付通道傳輸中由於突發性干擾而引起的長連串錯誤,交織不會引入冗餘碼,所以也就不會降低頻譜利用率。

*(3)Turbo編碼器主要由兩個系統遞歸卷積編碼器、一個交織器及刪除器等構成。由於兩個卷積編碼器是並行的關係,因此這樣產生的Turbo碼也稱為並行級聯Turbo碼。Turbo編碼器構成的原理框圖如圖(a)所示。相應地,Turbo解碼器主要由兩個軟輸入/輸出解碼器、同編譯器相關的交織器及去交織器構成。其構成的原理框圖如圖(b)所示。雖然目前尚未得到嚴格的Turbo編碼理論性能分析結果,但從電腦仿真結果來看,在交織器長度大於1000、軟判決輸出卷積解碼採用標準的最大後驗概率(MAP)演算法條件下,其性能比約束長度為9的卷積碼能提高1~2.5dB。

*Turbo編/解碼器(a)Turbo編碼器；(b)Turbo解碼器

*功率控制功率控制(PowerControl)技術是CDMA系統的一項核心技術。可以說,CDMA技術的成功在很大程度上要依賴於功率控制技術的成功應用。所謂功率控制就是要根據具體情況,動態調整發射機的功率。這裏的發射機可以指基站的發射機,也可以指移動臺的發射機,但主要還是指後者。也就是說,CDMA中上、下行鏈路的功率控制是彼此獨立的,但更側重於上行鏈路。具體來講,功率控制主要是限制和優化來自每個用戶發射機的發射功率,一方面使其到達基站接收機的平均功率都相等;另一方面,在保證通信品質的前提下,將發射機功率盡可能地調至最小。

*1)上行開環功率控制上行指的是由BS到MS的方向。上行開環功率控制僅由移動臺進行,基站並不參與。開環功率控制用於確定用戶的初始發射功率,或用戶接收功率發生突變時的發射功率的調節。其基本原理(如圖5-18所示)是移動臺先測量接收到的基站功率的大小,然後根據接收的功率值,估計前向傳輸路徑的損耗,遵循一定的準則,以調整自身的發射功率。

*開環功率控制

*2)上行閉環功率控制閉環功率控制

*閉環功率控制對於補償由於快瑞利衰落而造成的功率波動很有作用,因而能夠使基站對移動臺的開環功率估計迅速做出糾正,以使移動臺保持最理想的發射功率。可以說,反向通道閉環功率控制是對開環功率控制的有效補充。

*閉環功率控制有內環和外環之分。內部環路的前提假設就是存在一個預先確定的用於判斷增加功率和降低功率的SNR門限。因為我們始終在試圖保持一個可以接受的FER，並且在一個移動環境中在