WCDMA 一点积累

本文介绍了第三代（WCDMA）和第四代（OFDM）手机调制方案及其关键传输特性，以及用于传输部件和组件开发/生产测试的测试放大器所需功能涉及的基本概念。

本文中所有例证均选取移动电话系统下行链路(基站到移动电话)进行测试。

WCDMA

WCDMA（宽带码多分址）是第三代（3G）移动电话网络UMTS的定义空中接口。采用直接序列扩频（DSSS），将“伪噪声”扩频码与用户信号结合，通过带宽传输用户信号。将不同代码分配给不同用户，通过同一带宽实现多种信号同时传输。由于信号分配代码相同，接收端可还原（解扩）复合宽带信号中的特定信号。还原过程中，宽带中所有其它扩展信号均表现为噪声。

DSSS数据传输

通过DSSS，用户基线数据由众多扩频码的其中之一调制。此类代码也称为“信道化码”，每一个代码是一个高速率（3.84兆位/秒）、循环重复的伪随机二进制序列，可“碎化”基线数据，达到3.84MHz的带宽。

 

图1（a）展示了数据传输与数据还原时的波形，此处–1=逻辑0，+1=逻辑1。前三个曲线表示传输过程。曲线1表示用户基线数据，曲线2表示分配给每一用户位的8位扩频码，曲线3表示曲线2在曲线1处“碎化”后得到的扩展信号。曲线3表示传送的信号。

图1(a) 通过扩频码1传送用户数据，接收端用相同代码产生交叉关联时还原（标记为解扩码1）

接收端利用相同的扩解码（曲线4）结合传送信号来恢复信道数据，由此标记为“解扩码1”。曲线5表示恢复后的用户数据。这一过程即为“解扩”，在数学上与解扩码构成传送扩频码交叉关联。交叉关联在第3页“正交性”部分作出了阐述，但概括起来，即使扩频码与解扩码增加异或非门功能。

图1（b）表示将传送的扩展信号与不同的扩解码结合后的结果。前三个跟踪曲线表示与图1（a）相同的传送过程。不同的是，接收端用标记为“解扩码2”的另一解扩码时，数据未恢复（曲线4与5）。

图1(b) 通过扩频码1传送用户数据，接收端用解扩码2产生交叉关联时不恢复

正交性

WCDMA采用正交可变扩频因子（OVSF）码，实现多信道同时传输，并保证信道数据速率灵活性。所有的OVSF扩频码都是“特别的”，相互正交的，即彼此可在3.84MHz传输频带共存，无交叉干扰。

为实现正交性，各代码需具备以下属性：

• 任意两种代码交叉关联=0

• 自相关性除以每个数据位的码片位数量=1

• 必须拥有与-1和1同等数量的代码

按照这些规则，我们将检验扩频码1和2作为示例。

按照规则逐条验证：

（1）交叉关联=0

两个数字序列的交叉关联性是二者相似度的尺度。R(A.B)表示为序列位的乘积之和。

假设A为图1（a）中的扩频码1，B为图1（b）中的扩解码2，如下所示：

A={-1, 1, 1, -1, 1, -1, -1, 1}

B={1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1}

R(A.B)={(-1x1)+(1x –1)+(1x1)+(-1x1)+(1x1)+(-1x–1)+(-1x1)+(1x–1)}={0}

如前文所示，利用异或非门，即可在门级轻易实现交叉关联的函数。

（2）自相关性÷每数据位的码片位数量=1

自相关本质上即是序列的交叉关联函数。

R(A.A)={(-1x-1)+(1x1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(-1x-1)+(1x1)}={8}

R(B.B)={(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)}={8}

这两种扩频码每数据位均有8位码片位，其中每数据位的码片位被称为扩频因子（SF）。因此自相关除以SF=1。

（3）拥有同等数量的-1与1

最后，扩频码1与扩频码2拥有相同数量的-1与1，因此这两种代码满足第三种正交条件。

需要注意的是，遵守规则即可产生伪随机码，因其类似噪声被称为伪噪声（PN）。

可变扩频因子

如上所示，扩频码1与扩频码2均含8位扩频因子。下行链路扩频因子取值在4至512之间。在低扩频因子既定的条件下，当用户要求数据传输更快时，系统可分配用户不同的数据传输速率及不同的扩频因子。这正是正交可变扩频因子“可变”由来。注意3.84兆位/秒的码片速率是恒定的，因此相对于可变SF来说，分配给用户基带的数据速率是不同的。

直接序列码扩频后附加了扰码。扰码可帮助移动电话识别正在联系的基站。