文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
WCDMA主流3G标准概述
目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种：WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access（码分多址）的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
一．WCDMA概述
全称为Wideband CDMA，中文译名为“宽带分码多工存取”，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。该标准提出了GSM（2G）—GPRS—EDGE—WCDMA（3G）的演进策略。GPRS是General Packet Radio Service（通用分组无线业务）的简称，EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution（增强数据速率的GSM演进）的简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。目前中国移动正在采用这一方案向3G过渡，并已将原有的GSM网络升级为GPRS网络。 WCDMA可支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率，在高速移动的状态，可提供384Kbps的传输速率，在低速或是室内环境下，则可提供高达2Mbps的传输速率。而GSM系统目前只能传送9.6Kbps，固定线路Modem也只是56Kbps的速率，由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。
二．WCDMA技术的主要特点
? 扩频与调制技术：支持多种扩频因子，采用QPSK调制技术，码资源产生方法容易，抗干扰性好，且提供的码资源充足。
1
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
? 采用编码效率高纠错能力强的卷积编码和Turbo编码方法：语音和低速信令采用卷积码，数据采用Turbo码，其性能已逼近Shannon极限，Turbo码是编码领域里具有里程碑意义的方法
? Rake接收技术：因WCDMA带宽更大，码片速率可达3.84M，因此可以分离更多的多径，提高了解调性能。
? 由于WCDMA采用了更高的扩频码率，使系统的接收灵敏度高，使基站能覆盖更远的距离，有效减少网络建设成本。
? 由于采用了更高的射频带宽和扩频码率，WCDMA在相同的信道容量条件下，减少了基站的射频部件数量，从而减少了信道综合成本。
? 功率控制技术：支持开环，内环，外环等多种功率控制技术，内环采用1500Hz的快速功率控制，抗衰落性能更好，功率控制步长分别支持0.5dB，1dB，1.5dB，2dB多种情况，提高了功率控制的准确度。
? 软切换/更软切换技术：在切换上优化了软切换门限方案，改进了软切换性能，实现无缝切换。
? 发射分集技术：支持TSTD，STTD，SSDT等多种发射分集方式，有效提高无线链路性能。
? 压缩模式技术：在一个或连续几个无线帧中某些时隙不发送信息，主要用于频间测量，系统间切换，可较好地实现WCDMA和GSM系统间切换，提高运营商服务质量。
? 异地方式工作，WCDMA采用异地网络/同步网络可选，减少了通信网络对于GPS系统的依赖。
? 宏分集合并技术：RNC与UE之间可以选择多条无线链路，通过多个NodeB连接实现通信，能够有效提高无线链路通信效率和通信质量。
? 先进的无线资源管理方案：在软切换过程中提供准确的测量方法，软切换算法及切换功能；呼叫准入控制用一种合适的方法控制网络的接入实现软容量最大
2
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
化；无线链路监控在不同信道条件下使用不同的发射模式获得最佳效果；码资源分配用小的算法复杂度支持尽可能多的用户。
? 基于网络性能的语音AMR可变速率控制技术：通过对AMR语音连接的信源编码速率和信道参数进行协调考虑，合理有效利用系统负载；可以在系统负载径时提供优质的语音质量。WCDMA也支持TFO/TrFO技术，提供语音终端对终端的直接连接，减少语音编解码次数，提高语音质量。
三． WCDMA的业务特点
智能化：提供灵活的网络业务，终端的智能化。
多媒体化：实现语音，图像，数据等多种媒体信息在无线，有线网之间的无缝传输。
个性化：用户可以在终端，网络能力的范围内，设计自己的业务。 人性化：满足人的基本要求。
四．W-CDMA的空时处理技术
空时处理技术通过在空间和时间上联合进行信号处理可以非常有效地改善系统特性。随着第三代移动通信系统对空中接口标准的支持以及软件无线电的发展，空时处理技术必将融入自适应调制解调器中，从而达到优化系统设计的目的。采用空时处理的方法，系统的发送端或接收端使用多个天线，同时在空间和时间上处理信号，它所达到的效果是仅靠单个天线的单时间处理方法所不能实现的：可以在一个给定ＢＥＲ质量门限下，增加用户数；在小区给定的用户数下，改善ＢＥＲ特性；可以更有效地利用信号的发射功率等等。
1 波束成形技术
波束成形技术（Beamforming, BF）可分为自适应波束成形、固定波束和切换波束成形技术。固定波束即天线的方向图是固定的，把ＩＳ－95中的3个120°扇区分割即为固定波束。切换波束是对固定波束的扩展，将每个120°的扇区再分为多个更小的分区，每个分区有一固定波束，当用户在一扇区内移动时，切换波束机制可自动将波束切换到包含最强信号的分区，但切换波束机制的致命弱点是不能区分理想信号
3
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
和干扰信号。自适应波束成形器可依据用户信号在空间传播的不同路径，最佳地形成方向图，在不同到达方向上给予不同的天线增益，实时地形成窄波束对准用户信号，而在其他方向尽量压低旁瓣，采用指向性接收，从而提高系统的容量。由于移动台的移动性以及散射环境，基站接收到的信号的到达方向是时变的，使用自适应波束成形器可以将频率相近但空间可分离的信号分离开，并跟踪这些信号，调整天线阵的加权值，使天线阵的波束指向理想信号的方向。
对于下行链路而言，不同的复用方式可采用不同的解决方法：ＴＤＤ方式，由于上下行链路采用相同的频率，在保证信道参数在相邻的上下行数据帧中几乎没有变化的情况下可以直接利用上行估计得到的信道参数，但这只适用于慢速移动的系统；ＦＤＤ方式，由于上下行链路的频率间隔一般都大于相关带宽，因此上下行的瞬时信道几乎是不相关的，此时采用反馈信道是最好的方法。
2 接收分集
由于ＣＤＭＡ系统通常有较多的多址干扰分量，而天线阵可以去除Ｍ－1个（Ｍ为天线数）干扰的特性并不能明显地改善接收机 的ＳＩＮＲ，所以在一般情况下，更好的方法是利用接收分集的方法，估计接收信号的形式，并确定匹配滤波器的加权系数。接收分集技术中的分集天线其实是空间域内的分集合并器，而不是ＢＦ。对于宽带ＣＤＭＡ信号，信号带宽一般大于信道相干带宽，所以在时间域采用ＲＡＫＥ接收机，将信号在空间／时间上利用各种合并准则进行合并，这就是所谓的2Ｄ－ＲＡＫＥ接收机。一般的合并方式有：选择合并（ＳＣ）即选择具有最大信号功率的多径；最大比合并（ＭＲＣ）即每一路有一加权，根据各支路信噪比（ＳＮＲ）来分配加权的权重，ＳＮＲ大的支路权重大，ＳＮＲ小的支路权重小。当每个分离多径上的干扰不相关时，ＭＲＣ方法可使合并信号的ＳＩＮＲ最大；等增益合并（ＥＧＣ）即选择每一路的加权值都相等；Ｗｉｅｎｅｒ滤波（ＯＰＴ）即无论多径之间的干扰是否相关，均可抑制干扰并使合并器输出端的ＳＩＮＲ最大，因此Ｗｉｅｎｅｒ滤波的方法要好于最大比合并法，又称为优化合并。
在空间和时间上利用不同的合并准则可以对系统起到不同的改善效果，理论证明，在理想功率控制和理想信道估计的条件下，空时联合域优化合并方式对系统性能的改善最好。
3发送分集技术
当发送方不能获得信道参数时，空时发送分集可改善前向链路性能，这种机制是将发送天线的空间分集转化为接收机可以利用的其他形式的分集，如延迟发送分集和空时编码技术。空时编码技术是同时从空间和时间域考虑设计码字，它的基本原理是在多个天线上同时发送信息比特流所产生的向量，利用发送天线所发送序列的正交性，用两个发送天线、一个接收天线所获得的分集增益与一个发送天线、两个接收天
4
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
线的ＭＲＣ接收机的一样。
根据是否需要从接收机到发射机的反馈电路，发送分集技术可以分为开环和闭环两种类型，前者发射机不需要任何信道方面的知识。开环发送分集方式有空时发送分集（ＳＴＴＤ）、正交发送分集（ＯＴＤ）、时间切换发送分集（ＴＳＴＤ）、延迟发送分集（ＤＴＤ）以及分层的空时处理和空时栅格编码；闭环发送分集方式有选择发送分集（ＳＴＤ）。
五．WCDMA的关键技术和实现难点
WCDMA产业化的关键技术包括射频和基带处理技术，具体包括射频、中频数字化处理，RAKE接收机、信道编解码、功率控制等关键技术和多用户检测、智能天线等增强技术。
1. 射频和中频。
射频部分是传统的模拟结构，实现射频和中频信号转换。射频上行通道部分主要包括自动增益控制（RF AGC），接收滤波器（Rx滤波器）和下变频器。射频的下行通道部分主要包括二次上变频，宽带线性功放和射频发射滤波器。中频部分主要包括上行的去混迭滤波器、下变频器、ADC和下行的中频平滑滤波器，上变频器和DAC。与GSM信号和第一代信号不同，WCDMA的信号带宽为达到5MHz的宽带信号。宽带信号射频功放的线性和效率是普遍存在的矛盾。
2. RAKE接收机的总体结构。
它是专为CDMA系统设计的经典的分集接收器，其理论基础就是：当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可被看作是互不相关的。
3.信道编解码技术。
信道编解码主要是降低信号传播功率和解决信号在无线传播环境中不可避免的衰落问题。编解码技术结合交织技术的使用可以提高误码率性能，与无编码
5
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
情况相比，传统的卷积码可以将误码率提高两个数量级达到10-3~10-4，而Turbo码可以将误码率进一步提高到10-6。WCDMA候选的信道编解码技术中原来包括Reed-Solomon和Turbo码，Turbo码因为编解码性能能够逼近Shannon极限而最后被采用作为3G的数据编解码技术。卷积码主要是用于低数据速率的语音和信令。
WCDMA-FDD实现技术和产业化的关键点主要是上述技术的实现和网络技术的实现，包括：物理层发射和接收机关键技术；射频技术-线性功放、多载波TRx，AGC，其主要实现难点在于功放的线性和功放效率的矛盾；中频技术-中频采样、变频，其实现难点在于数字变频技术和中频的自动增益控制算法；基带技术，包括RAKE接收技术、功率控制技术和信道编解码实现技术，包括Turbo编解码和卷积码，其实现的主要难点在于大用户容量，通道多，基带处理量大；无线接入网络资源管理技术，主要的实现难点在于无线资源的参数配置需要在仿真和运营中不断优化调整，包括（功率控制技术、移动性管理、无线资源优化参数配置、无线接入网络运营）；核心网络!\化技术，其实现主要是全!\的B+3 控制算法；O4156 的接收机增强技术包括：智能天线技术和多用户检测技术。
多用户检测技术（MUD）是通过去除小区内干扰来改进系统性能，增加系统容量。多用户检测技术还能有效缓解直扩CDMA系统中的远E近效应。其实现难点主要是基带处理的复杂度很高。
智能天线技术是利用自适应的波束赋形技术，提高用户波达方向的方向图增益，同时利用方向图的零点降低空间上大功率用户的干扰。其主要实现难点在于多通道的不一致性和校正技术、RAKE接收机结合基带处理的高度复杂性以及FDD 技术引起的上下行波达方向的不一致性
6
WCDMA主流3G标准概述
