WCDMA之零中頻接收機(jī)原理剖析大全

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1、WCDMA相較于2G時(shí)代的GSM技術(shù)，WCDMA在DataRate與信道容量，都大大提升[1]，采用了幾個(gè)不同于GSM的技術(shù)。一個(gè)是CDMA技術(shù)，也就是分碼多任務(wù)，用簡(jiǎn)單的比喻來(lái)比較TDMA,FDMA,CDMA的不同[2]:在會(huì)議室內(nèi)，若要保持通話時(shí)不被干擾，一種分別是選擇不同時(shí)間通話(TDMA)一種是同時(shí)間通話，但分別在不同的隔間(FDMA)1還有一種是同時(shí)間又同隔間通話，但講不同語(yǔ)言(CDMA)ABPerson1PeopleCPerson1這三種技術(shù)，分別在時(shí)域跟頻域的比較:由上圖可知，CDMA不分時(shí)也不分頻，但因?yàn)榉执a，采正交碼技術(shù)，不同碼之間完全沒(méi)有相關(guān)，因此大大提高了安全性

2、。2另外則是展頻技術(shù)，將訊號(hào)的帶寬拓寬，使其帶寬遠(yuǎn)大于未作展頻調(diào)變之原始數(shù)據(jù)帶寬，而帶寬之所以拓寬，與前述的正交碼有關(guān)。由于Tx端會(huì)采用一組正交碼，且該正交碼與傳送數(shù)據(jù)沒(méi)有關(guān)系，故Rx端也需使用該組正交碼，才能解開(kāi)展頻，以獲取Tx端的傳送數(shù)據(jù)，因此使得訊號(hào)不易被干擾與擷取[3]，同時(shí)也由Shannontheorem得知，帶寬拓寬后，其信道容量也提升了，連帶提高了DataRate[4]。E由上式可知，信道容量也跟SNR有關(guān)，但在CDMA中，會(huì)先以b來(lái)衡量每一N0個(gè)位的SNR，E即每個(gè)位的能量，而N即噪聲的功率頻譜密度，再透過(guò)下列公b0式:E便可算出系統(tǒng)的SNR，其中f是DataRate

3、，因此若提升b，則可提升整體SNR。bN03另外，由于原始數(shù)據(jù)的ChipRate，會(huì)在展頻后大大提升，使得訊號(hào)會(huì)額外獲得增益，進(jìn)而再提高SNR，該增益稱為處理增益，ProcessingGain，GPRCGdB()10log(=)PRR是原始資料的ChipRate，R是展頻后的ChipRate，由[5]可知，R與R分別CC為12.2Kbps與3.84Mcps，帶入上式，4E而得知b與G后，便可算出JM(JammingMargin):PN0EbJMdB()=10log(G)10log(-)PN0當(dāng)然JM值越大，則表示抗干擾能力越好[3]。而雖然WCDMA的ChipRate為3.84Mcp

4、s，在頻譜上占用3.84MHz的帶寬，但為了防止相鄰頻道的干擾，因此上下兩端再加入保護(hù)頻率，所以一個(gè)Channel共占用5MHz的帶寬[6]:至于調(diào)變方面，WCDMA在Downlink，是采用QPSK技術(shù)，PSK（正交相移鍵控）是一種調(diào)相技術(shù)，它規(guī)定了四種載波相位，分別為45°，135°，225°，275°。QPSK每次調(diào)變可傳輸2個(gè)數(shù)據(jù)位，這些位是通過(guò)載波的四種相位來(lái)傳遞的。解調(diào)器會(huì)根據(jù)星座圖及接收到的載波信號(hào)的相位來(lái)判斷發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)位[4]。5至于Pulseshaping方面，則是采用RRC(Root-Raised-Cosine)技術(shù)[5]，談到Pulseshaping，先簡(jiǎn)

5、單介紹一下ISI。在無(wú)線傳輸過(guò)程中，ISI(InterSymbolInterference)是很難避免的訊號(hào)失真現(xiàn)象，假設(shè)有組101101的訊號(hào)序列，以無(wú)線方式傳送出去，尚未傳送時(shí)，每個(gè)Symbol都在各自歸屬的Timeslot內(nèi)，然而在傳送過(guò)程中，受到外界干擾，導(dǎo)致Symbol的能量會(huì)泄漏到其他的Timeslot，影響其他Symbol，該現(xiàn)象即ISI，如下圖:6虛線為傳送訊號(hào)，綠色為接收訊號(hào)，做一番比較，如下圖:可以發(fā)現(xiàn)訊號(hào)明顯失真很多[7]。引起ISI的原因有許多，其中原因之一，便是來(lái)自GroupDelay。由前面可知，傳送的訊號(hào)，并非真正的方波，原因是真正的方波難以實(shí)現(xiàn)，而且會(huì)

6、占用過(guò)多帶寬，因此只好以不影響準(zhǔn)位判讀，且不會(huì)占用太多帶寬的梯型來(lái)傳遞訊號(hào)。而由FourierTransform可知，任何波型都是由眾多正弦波組合而成，梯型波形也是，因此當(dāng)一個(gè)梯型波形的眾多正弦波，在傳遞過(guò)程中沒(méi)有同步，該現(xiàn)象即GroupDelay，7舉個(gè)簡(jiǎn)單的譬喻，就好比眾多短跑選手，抵達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間紛紛不同，如果都同時(shí)抵達(dá)，那便是無(wú)GroupDelay了。然而上圖是GroupDelay的時(shí)域，若轉(zhuǎn)成頻域，可以發(fā)現(xiàn)Groupdelay也會(huì)有頻率響應(yīng)，某些頻率點(diǎn)的Groupdelay特別嚴(yán)重。8而當(dāng)GroupDelay過(guò)大時(shí)，便會(huì)引起ISI。另外在時(shí)域圖中，藍(lán)色如天橋狀的，便是Band

7、PassFilter，頻域圖即帶寬1GHz的BPF的GroupDelay頻率響應(yīng)，因此雖然SAWFilter可以濾除噪聲，但也可能會(huì)造成GroupDelay，進(jìn)而導(dǎo)致ISI[7-8]。為了消除ISI，因此在接收端解調(diào)前，引入PulseShaping的技術(shù)，主要功能就是將多余的訊號(hào)濾除，留下所需之訊號(hào)，方便后續(xù)的解調(diào)等工作[9]，而WCDMA采用的，便是RRC的濾波器。上圖是RRC的時(shí)域圖，是一個(gè)低通濾波器，知名美商Broadcom的商標(biāo)，即RRC。9而RR