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第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)：解析WCDMA發(fā)射機(jī)

云知道


概述
上世紀(jì)80年代初開始商用的以模擬技術(shù)為主要特征的移動(dòng)通信系統(tǒng)被稱為第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)；90年代人們普遍使用的以GSM和IS-95為代表的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)被稱為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)；而被命名為IMT-2000的以智能移動(dòng)通信技術(shù)為主要特征的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)被稱為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 。與前兩代系統(tǒng)相比，3G系統(tǒng)有更大的容量、更好的通信質(zhì)量、更高的頻帶利用率，這些特點(diǎn)使得它能為高速和低速移動(dòng)用戶提供話音、數(shù)據(jù)、會(huì)議電視及多媒體等多種業(yè)務(wù) 。而且用戶能在全球范圍內(nèi)無縫漫游 。
1992年，世界無線電會(huì)議(WRC)在2GHz四周分配了一個(gè)頻段，隨后，國際電信聯(lián)盟無線通信部(ITU-R)開始著手定義一份3G系統(tǒng)的要求清單，為滿足這些要求提出了許多技術(shù)：包括WCDMA、OFDM、TDSCDMA和ODMA 。第三代合作伙伴項(xiàng)目(3GPP)的技術(shù)實(shí)體被指定分析這些提議的技術(shù) 。這項(xiàng)工作的結(jié)果是，WCDMA成為了3G系統(tǒng)最傾向于采用的技術(shù) 。3GPP曾經(jīng)寫過一個(gè)技術(shù)規(guī)范，其中的25.101章包括了WCDMA移動(dòng)終端RF硬件部分的核心性能要求 。3GPP還定義了WCDMA終端兩種可選擇的工作模式：
頻分復(fù)用模式[FDD]：
物理信道由兩個(gè)參數(shù)確定：RF信道號(hào)和信道碼
適合快速移動(dòng)應(yīng)用
上行和下行鏈路在頻域分開
下行鏈路比上行鏈路容量大
上行和下行鏈路都是100%的占空比
時(shí)分復(fù)用模式[TDD]：
物理信道由三個(gè)參數(shù)確定：RF信道號(hào)、信道碼和時(shí)隙
適合室內(nèi)或慢速移動(dòng)應(yīng)用
上行和下行鏈路具有相似的容量并占用相同的信道
上行和下行鏈路都有DTx
DTX(不連續(xù)傳輸)是一種用于優(yōu)化無線語音通信系統(tǒng)效率的方法，這種方法在沒有語音輸入的時(shí)候隨時(shí)的關(guān)閉移動(dòng)或便攜式電話 。典型的2路通話中，每一方說話的時(shí)間都略小于總時(shí)間的一半，所以假如發(fā)射機(jī)只在存在語音輸入的時(shí)候打開，電話工作的占空比就可以小于50% 。
這種情況能夠節(jié)約電池能量、減輕發(fā)射機(jī)元件的工作負(fù)擔(dān)、使信道更加空閑，答應(yīng)系統(tǒng)利用空閑帶寬與其它信號(hào)共享信道 。DTX利用語音活動(dòng)檢測(cè)(VAD)電路工作，在無線發(fā)射機(jī)中有時(shí)稱作工作語音傳輸(VOX) 。
3GPP還規(guī)范了FDD終端使用僅60MHz帶寬，雙工間隔為190MHz：2110MHz-2170MHz用于移動(dòng)RX，1920MHz-1980MHz用于移動(dòng)TX 。
CDMA原理
在討論WCDMA發(fā)射機(jī)之前，本部分對(duì)CDMA的原理進(jìn)行簡單的概述 。CDMA系統(tǒng)使用的信號(hào)擴(kuò)展方式為“直接序列”擴(kuò)展方式 。為了擴(kuò)展信號(hào)，CDMA系統(tǒng)用一個(gè)獨(dú)特的、稱作擴(kuò)展碼的編碼乘以未調(diào)制的基帶數(shù)據(jù)，編碼中含有一定數(shù)量的碼片 。
產(chǎn)生的擴(kuò)展數(shù)據(jù)被調(diào)制到載波上用于發(fā)射，被調(diào)制的載波帶寬受擴(kuò)頻編碼碼片速率的直接影響 。WCDMA使用3.84MHz的碼片速率，產(chǎn)生帶寬很寬的發(fā)射頻譜，因此使用“寬帶”一詞 。
為了提取原始信息，CDMA接收機(jī)解調(diào)信息載波并使用相關(guān)器(帶有原始發(fā)射機(jī)擴(kuò)頻碼)重新生成(解擴(kuò))想要的信號(hào) 。被提取的數(shù)據(jù)通過一個(gè)窄帶的帶通濾波器后根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步處理 。
WCDMA發(fā)射機(jī)規(guī)范要求
3GPP規(guī)范了FDD3G移動(dòng)終端Rx/Tx的電氣規(guī)范要求 。在討論WCDMA發(fā)射機(jī)的要求之前，這部分將描述幾個(gè)要害的發(fā)射機(jī)參數(shù)以及它們?cè)诎l(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中的重要性 。
鄰近信道功率比[ACPR]：ACPR度量了干擾或者說是相鄰頻率信道功率的大小 。通常定義為相鄰頻道(或偏移)內(nèi)平均功率與發(fā)射信號(hào)頻道內(nèi)的平均功率之比，ACPR描述了由于發(fā)射機(jī)硬件非線性造成的失真大小 。
ACPR對(duì)于WCDMA發(fā)射機(jī)來說是至關(guān)重要的，因?yàn)镃DMA調(diào)制在調(diào)制載波中產(chǎn)生緊密相鄰的頻譜成分 。這些成分的互調(diào)制導(dǎo)致中心載波兩側(cè)頻譜的再生，發(fā)射機(jī)的非線性將使這些頻譜再生成分進(jìn)入相鄰信道 。

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