同步技术在WCDMA系统中的应用分析

摘要：WCDMA系统是一种新型的通信系统，其通信采用的是多路径信道进行数据传输，但是其干扰也就随之增加。因此利用同步技术对其进行信号传递的过滤和传递就成为了保证其信号传输准确的基本技术。

关键词：WCDMA 同步技术 门限值确定 噪音消除

中图分类号：TN929.533 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0052-02

1、WCDMA的系统特征

WCDMA的网络是在CDMA的网络基础上建立起来的，其技术特点如下：WCDMA采用了基站同步的方式，同时可以支持异步和同步的基础工作站运行，可以灵活的组网；信号带宽方法达到了5MHz，码片速率可以达到3.84MHz；采用的是时间切换发射分级、时刻编码发射分级、反馈发射分集的发射分集方式；信道编码卷积码、Turbo码，可以保证2M速率的数据调制措施，上行为BPSK，下行为QPSK；利用上下行闭环功率控制和外环功率控制实现自身的功率控制；利用导频辅助相干方式解调；语音编码为AMR且与GSM相兼容；核心的网络技术是在GSM/GPRS网络进行演进，同时保证对两个种网络技术的兼容；为了保证WCDMA体制的移动管理性能与GPRS网络兼容，采用了MAP技术和GPRS的隧道技术作为管理机制核心；支持软性切换。

2、同步技术在WCDMA系统中的应用分析

2.1 系统模型的建立

首先是系统发送模型，根据3GPP对WCDMA所建立的物理层规范内容，系统的下行链路发送系统模型应是在数据编码过程中增加扩频和加扰的过程，然后进行调制并形成脉冲信号完成信道传输。下行链路对扩频、加扰后的复值码分裂为虚实部分，并进行下行的调制，调制后的码片率即为额定的3.84m/s。

其次是接收模型。直接扩频码分多址系统具有特殊的扩频规则，即采用RAKE接收方式。在直接扩频系统中，无线传输的信道环境就可以看做是频率选择性的多路径信道，具有不同的延时特性的多路径信道将出现干扰。接收机需要将此种多路径信号进行分解，成为几条具有独立衰减性的非选择路径进行传输，在对分离后的信号进行可控的合并。在带宽满足其通信条件的情况下，Rake接收机可以将结合在一起的复合信号分离出多径信号，并对分离后的信号进行合并，其目的就是为了降低信号衰弱，提高接收的能力。

按照WCDMA的下行链路发送模型，接收到的信号的复包络可以利用数学公式进行表达。与之相关的参数包括了接收符号数量，用户数量，接收幅度、符号功率、本地的PN码顺序、符号间隔等，进而形成一个传输路径的冲击响应函数，从而使系统可调。

接收信号经过延时的检测，此时因为载波的相位是不可知的，所以采用非相干检测方法，相关器将本地的PN序列与接收到的信号的相关性进行运算，然后在积分既可以得到信号之间的相关值。然后将相关值作为一次检测到的检测变量，利用此变量与特定的门限值相互比较，设定其是否通过，如果可以通过则完成了扩频序列的捕获，不通过则控制本地的PN序列发生其向前滑动一个码元，并对下一个通过的定时假设进行检测。检测出来的每个延时都将独立对应一个路径。此时信号通过检测模块后，其复包络就会发生改变。

系统中还利用发射功率控制使得功率接收保持恒定，因此接收端能恢复出理想信号。非盲估计利用预先得到的信号作为标准进行信道估计，在系统中这些信号通常被称之为训练序列、导频信号等等。对应时分导引信道，首先利用某个间隙中的连续导引符号，就可以获得某个信道的估计值。其形成的结果是第n个时隙的第l径的瞬时信道增益。在缓慢衰减的情况下，将观察期扩展到多个时隙，将多个连续的瞬时信道估计值进行平均累加，从而可获得一个较高的信噪比，信道估计通常利用的是加权多时隙平均法计算，得到信道估计通过过滤其就可以进一步消除噪声干扰。相反，在衰落较快的情况下，信道增益就会在一个时隙中发生，此时就应对时隙中的符号间隔改变加权因子进行调整，以便更好的跟踪快速衰弱。

信号分离后就应对其进行相关合并，此时通常可以采用三种手段，选择性合并、最大比合并、等增益合并。在研究和试验中分析得知，采用最大比合并的方式对与抗衰落是最为有效的。所以在同步技术在WCDMA系统中应用也采取了最大比合并的方式。即利用信道模块中的到估计值和最大比合并的加权因子对接收输出的计算和调制。

2.2 在公共导频范围内的同步

信道估计和路径搜索的技术实现，直接与Rake接收机的性能有着密切的关系。在WMSA信道估计算法得到信道的估计值，通过滤波器虽然可以进一步的消除系统噪声，但是多个时隙还是会增加系统的延时，并进一步扩大，同时在高速度移动的条件下还会降低系统的性能。因此在同步技术应用中可以将公共导频信道作为信道估计的算法，以此获得更好的同步效果，此种技术是在数值上对WMSA的两个相邻的连续间隙进行平均，这就获得了导频信号最初的信道估计。在计算中所涉及的参数包括了平均的时隙数；时隙中的导频信号数量、第一个和某个时隙间的多个接收信号。因为所有的用户的信号都是通过相同的信道达到接收机的，因此信道冲击响应是可以利用统一参数表示的。

完成估算后，在路径搜索中，系统分别检测延时功率谱和进行路径选择。因为存在干扰，在实际路径上进行选择就很有可能会出现选择错误，而选择纯噪声的路径，并将其分配给接收器，因此必须对此种情况进行限制，即选择一定的门限值作为对噪声和信号的选择标准。在应用中采用路径搜索算法时都是先用滑动相关估计出延时率谱，然后按照门限值进行选择。设定第一步估计出延时的功率谱并以此为基础进行计算并进行选择。这样的算法其延时功率谱都需要对连续的多帧信号进行平均计算，而如果信道估计利用的是公共导频信号的时隙平均计算法，此时的平均值不能确定。所以在利用接收信号的统计特性和内在近似的关系，研究人员提出了一种门限平均选择的计算方式，将门限值设定在稍高于干扰功率，这就可以有效的将纯粹的干扰信号屏蔽掉，但是计算干扰功率的时候首先应将有效信号路径分量消除然后再进行计算，即实现过程中需要闭环反馈单元来辅助实现，这就增加了计算量，反而为系统增加了不必要的负担。

在实际的应用中研究人员对此方法进行了补充，即利用统计学的计算方式对算法进行改进和简化。对自由度规定其中心参数，并确定其标准差。此时所产生的标准差是随机的两个样本计算获得。所有多路径的成分就可转化为均值和方差，通常情况下多路径的总是将远远大于有效路径，这样既可以在此将有效路径忽略，从而利用统计学的思路简化了对门限值的计算过程，即只需要对几个干扰估计值进行计算就可获得门限值，此种计算就省去了闭环反馈的计算，不需要计算样本的标准差，系统得到了简化。

3、结语

总之，在WCDMA的同步过程中，对噪音消除和限制是降低系统负担的重要技术，要保证同步就需要对干扰信号进行滤除。而利用门限法和统计学技术对门限值进行确定，从而保证系统运行的稳定性和准确性，是可以获得较好的应用效果的。

参考文献

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