基于WCDMA的无线通信传输技术之我见

摘　要：本文主要探讨分析了无线传播的特性及WCDMA无线通信传输技术，可供大家交流。

关键词：WCDMA；无线通信；传输
WCDMA是一种直扩序列码分多址技术(DS—CDMA)。它采用了多种技术保证OoS，支持同步/异步基站运行模式，采用上下行闭环加外环功率控制方式，同时使用开环和闭环发射分集方式，上下行采用QPSK调制，支持Turbo编码及卷积码，采用发射、接收分集技术，大大提高抗衰落效果，采用编码增益高的信道编码技术(卷积编译码和Turbo编译码)，基站之间不需同步，可适应多种速率的传输，灵活地提供多种业务。　
1.无线传播特性
    在无线传播中最主要的问题有4个。
    (1)干扰：蜂窝无线系统性能的主要限制因素是干扰，包括同频干扰、临频干扰和杂散干扰；
  (2)抖动：信号之间的时间差发生变化；
  (3)时延：信号从不同路径到达接收点的到达时间不同，产生多径；
  (4)衰落：路径传播损耗、慢衰落损耗、快衰落损耗，由多径传播引起快衰落损耗，一般遵从Rayleigh(瑞利)分布和Rician(莱斯)分布。
    另外，移动用户在传播路径方向上的运动将使接收信号产生多普勒(Doppler)扩展效应，其结果是导致接收信号在频域的扩展，同时改变信号电平的变化率。　　
无线传输技术研究
    针对无线传播的特性和传输的难点，WCDMA标准提出了以下几种技术用于解决无线传输中遇到的问题。
2.1 扩频技术
    在无线通信技术中扩频技术应用得非常广泛。扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输 N2 远近效应的技术，其理论解释Shannon定理：C=Wlog2(I+S/N)，其中W为占用的带宽，C为系统所能达到的极限容量,s/N为接收机所能正常工作的信噪比。由此式可以看出，要提高系统容量，在信噪比无法再提高的情况下，可以增大信道带宽来提高系统容量，即用频带换取信噪比，这就是扩频通信的基本原理。
扩频通信具有抗干扰能力强、隐蔽一性好(信号频谱密度低于白噪声)、抗衰落、抗多径干扰、可以实现码分多址通信的特点。由于存在远近效应，且WCDMA是同频接收系统，会造成弱信号淹没在强信号中，从而使得弱信号部分无法正常工作，这可以通过扩频增加。处理增益来实现抗干扰。扩频信号在接收端进行相关解扩即可恢复原始信号。扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰能力越强。
2．2 编码技术
　　目的是在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。在WCDMA系统中目前使用较多的是卷积码和Turbo码，编码增益较高。
2．3 交织技术
    信道编码对连续的码元出错无法进行纠错，只能对单个不连续码元进行纠错，在通信系统中，为了减少突发干扰对连续数据造成的大面积差错，常采用交织来将突发干扰造成的连续差错化解为随机独立差错，使其适合于译码器的错误纠正。
  交织器根据采用的技术不同，又可分为多种，如分组交织器、随机交织器、循环移位交织器、半随机交织器、奇偶交织器、均匀交织器等。WCDMA系统采用了分组交织器(又称矩形交织器)和均匀交织
器两种技术。分组交织器在第一次交织(帧间交织)和第二次交织(帧内交织)中用到，特点是方式简单、对短序列交织效果较好，但交织后码元的去相关不彻底。均匀交织器在Turbo编码中用到，其特点是交织算法复杂，但交织后码元的去相关较彻底。
  在交织技术改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化，提高纠错编码有效性的同时也带来了很多的缺点。
(1)由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大了处理时延，因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择。
(2)在特殊情况下，若干个随机独立差错还有可能交织为突发差错。
2．4 分集技术
  分集技术有两重含义，即分散传输和集中处理。它是通过利用和查找自然界无线传播环境中的独立(或至少高度不相关)的多径信号来实现的，可简单解释为：如果一条路径中的信号经历了深度衰落，
而另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号。其优点是易获得相对稳定的信号，可获得分集处理增益和高信噪比。
    在WCDMA中使用的分集技术主要有4种。
(1)开环发射分集：使用空时编码对信号进行处理，并从两根天线上发射，综合利用了时间分集和空间分集技术。
(2)闭环发射分集：由接收端反馈参数控制两根发射天线的加权，是带反馈技术的空间分集。
(3)交织技术：是一种隐含的时间分集技术，与WCDMA系统选用的编码方案配合使用。
(4)RAKE接收技术：也是一种隐含的时间分集技术，它的技术特性是认为一个码片时间大于信道的相关时间，则RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号。
2．5 功率控制
    功率控制是COMA通信技术的关键，实现CDMA通信的大规模商业应用，必须解决好功率控制。COMA系统是一个同频白干扰系统，任何多余不必要的功率不允许发射，这是一个一定要遵守的总准则。功率控制的目的在于降低多余干扰，解决远近效应，解决阴影效应，补偿部分衰落，节约电池功率。功率控制的种类主要分为3种。
(1)开环控制：从信道中测量干扰条件，并调整发射功率。
(2)闭环一内环控制：测量信噪比和目标信噪比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功率。
  COMA闭环功率控制频率为1500Hz，若测量信噪比大于目标信噪比，降低移动台发射功率；若测量信噪比小于目标信噪比，增加移动台发射功率。
(3)闭环一外环控制：测量误帧率(误块率)，调整目标信噪比。
2.5.1 开环功率控憾基本原理
    下行链路的开环功控的原理是利用UE所测得的P-CPICH的信号质量来对下行链路信道的初始发射功率做出估计，同时需要考虑业务的OoS、数据速率、品质因素Eb／NO、下行链路的实时总发射功率、其他小区对本小区的干扰等因素。
    开环控制的主要特点是不需要反馈信息，因此，在无线信道突然变化时，它可以快速响应变化。此外，它的功率调整动态范围大。但开环功率控制的准确度不会很高，只能起到粗略控制的作用，因此必
须使用闭环功率控制达到相当精度的控制效果WCDMA协议中要求开环功率控制的控制方差在lOdB内就可以接受。
2.5.2 闭环-内环功率控科基本原理
    接收方根据接收到信号的信干比与控制信道的信干比目标值比较，然后向发送方返回一个TPC命令，发送方根据接收到的TPC命令，通过高层给定的闭环功率控制算法得出是增加发射功率还是减小发射功率。内环功率控制和外环功率控制的结合体现信干比平衡准则和质量平衡准则的结合。闭环功率控制的调整永远落后于测量时的状态。进行闭环功率控制的物理信道有：DPCH、PDSCH和PCPCH。不进行闭环功率控制的物理信道有：P-CPICH(S-CPICH)、P-CCPCH(S-CCPCH)、PRACH等。
3.结束语
    WCDMA本身是无线通信的一种标准，其设计是为了增大无线通信带宽和传输的稳定性，可适应多种速率的传输，灵活地提供多种业务。在无线传输技术中，信号传输过程中的延迟、衰减以及噪声都是不可避免的。WCDMA除了采用以往无线传输中的一些相关技术来解决这些问题以外，其最大的特色是采用了发射、接收分集技术，并融合了各种功率控制技术来弥补信号传输过程中遇到的这些问题。 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/txlw/261431.html