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  上等兵

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2011-9-18
发表于 2011-9-18 14:37:05 |显示全部楼层
感觉作者真的无比之强悍

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2008-10-17
发表于 2011-9-19 09:58:48 |显示全部楼层
读完大作心情大好啊,期待楼主继续。

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  上等兵

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2011-9-18
发表于 2011-9-19 10:20:08 |显示全部楼层
不禁再次的顶一下

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  上等兵

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2010-5-16
发表于 2011-9-19 10:30:14 |显示全部楼层
好深奥的学文,学习学习!

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  上等兵

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2010-5-16
发表于 2011-9-19 10:30:33 |显示全部楼层
好深奥的学文,学习学习!

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  下士

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2007-9-6
发表于 2011-9-19 11:48:33 |显示全部楼层
顶,挺好,支持!!

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2011-9-19
发表于 2011-9-19 14:04:41 |显示全部楼层
我是来学习的

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  新兵

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2010-5-10
发表于 2011-9-19 15:40:07 |显示全部楼层
很好!

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2004-12-26
发表于 2011-9-19 16:58:53 |显示全部楼层

4.2.1 容量——移动通信的“阿硫斯碦之踵”



我们在2.1.4节中讨论过,还在“贝尔移动系统”那会,不能容纳更多的用户就成为了移动通信的“阿硫斯碦之踵”,也是运营商心中的隐痛。到了GSM时代,通过FDMA、TDMA以及频率复用技术,能够容纳的最大用户数这个问题基本得到了解决。中国移动的GSM用户都已经有5.5亿了,也没见到网络瘫痪,足以见得GSM网络的成熟。

但是运营商们依然可以感觉不满,理由也很充分。GSM有两大软肋,一是单个载波最多才八个时隙,才能承载八个语音用户,想承载更多的用户?对不起,请扩容你的载波。第二是传输数据业务的速率也太慢了,采用GPRS时,手机捆绑四个时隙最大理论峰值速率为21.4kbit/s×4=85.6kbit/s(采用CS-4编码、GMSK调制);采用EDGE的时候,手机捆绑四个时隙最大理论峰值速率为59.2kbit/s×4=236.8kbit/s。捆绑更多时隙的手机?对不起,还没有做出来,所以手机的峰值速率跟一个载波能承载的最大峰值速率还是有区别的。一个载波能承载的最大峰值速率一般按8个时隙算。所以我们经常听到GPRS最大峰值速率为171.2kbit/s,EDGE的峰值速率最大为473.6kbit/s,这实际上就是一个载波能承载的最高速率。各位还得注意“理论”、“峰值”这两个词,这意味着现网应用中还要打不少的折扣。而蜗牛一般的手机上网速度,跟运营商往信息化方向转型的战略是相悖的。
小笨很快意识到,导师提到的GSM的两个问题“单个载波只能容纳8个用户,太少”和“单个载波上网最大峰值速率只有473.6kbit/s,太少”这两个问题其实质是一个问题。为什么这样说呢?因为每个语音用户其语音比特流的速率是恒定的,如果一个载波能承载的比特速率有限,那么自然承载的语音用户就不会多。
那么,GSM只能承载8个用户的“罪魁祸首”到底是谁呢?答案就是那200KHZ的带宽!
请大家把书翻到1.6.2节,来看看那著名的香农定理:
2.JPG
   
式4.1
香农定理清楚得告诉我们,要想传输速率“C”提高,要么你提高你的带宽“B”,要么你提高你的信噪比“S/N”。提高信噪比往往意味着提高发射功率和降低噪声,这能做的比较有限。所以在UMTS和LTE中,一想到提高峰值速率,首先做的都是延展带宽。
小笨清楚得看到了这一点,他决定不管空中接口采用什么多址技术,首要问题就是先把带宽增大,因为根据香农定理,带宽上不去,其他的干什么都是白搭。于是,他选择了一个数“5MHZ”。(恩,没错,WCDMA一个载波的带宽就是5MHZ)。
一个载波的带宽选定了,接下来就是空中接口最核心的问题,采用怎样的多址技术?多址技术这个词听起来很绕口,其实质就是“怎样把空中接口的资源合理分配给用户,让更多的用户接入或者使接入的用户达到更高的速率”。
空中接口有哪些资源呢?在我们通常的想法中,应该是两个维度,即频率资源和时间资源。GSM就是在这两个方面做了很多事情,首先是频分复用,ITU给了它25MHZ的带宽,于是他从频率上竖切一刀,把这25MHZ切成200KHZ一块,每一块对应一个载波,可以支持一个用户;后来它觉得一个载波只能支持一个用户实在是太亏了,又从时间上横切了一刀,把时间资源切成了8块,这样一个载波就能支持8个用户了。
小笨不想再沿袭GSM的老路了,因为5M带宽是不能再继续往下切片了,往下切成一小块一小块的香农定理就会告诉你,因为带宽受限单个用户的速率是上不来了,这就跟设计这个系统的初衷相违背了。他也不想进行时分,时分的话支持多少个用户就要把时间切成多少片,要支持更多用户的话时间要做到精准就更难了。
小笨有了一个大胆的想法,他觉得所有用户在同一个频段同一个时间进行通信也没有什么问题,只要它们之间能够用不同的扩频码来区别就是了。(参见2.2.2节,那一节里说明了两个问题:1、如何用扩频码来区分不同的用户;2、当用户A的信号去干扰用户B时,用户B怎样通过解扩的过程把用户A的干扰消于无形)。
问题是扩频码并不好找,它需要满足两个特点:一是正交(完全没有什么相关性),这是显而易见的,如果不同的扩频码之间不正交,那么用户之间就无法进行区分了;第二是长度可变,这又是为什么呢?待会大家就明白了。小笨翻遍各种书籍,终于发现有一个叫walsh的数学家已经发明了这种序列矩阵,不但正交,而且长度可以变化,非常强大!这种码也叫做OVSF码,即正交扩频因子,如图4.4所示:

1.JPG

图4.4 WCDMA空中接口采用的OVSF扩频码

大家可以看到,同一阶数的扩频码都是正交的,比如C2,1和C2,2就是正交的,C4,1、C4,2、C4,3、C4,4之间也是相互正交的。不同阶数的序列就要看属于哪个码树了,同一个码树下的并不相互正交,比如C4,2,因为是C2,1衍生出来的,所以和C2,1混着用就会产生干扰,而C4,3由于是C2,2衍生出来的,所以和C2,1还是正交的。
小笨把图4.4的码树一直扩充到了512阶,不同的用户、不同的信号占用不同的码字。当一个用户选取扩频码的时候,只要这个扩频码的上一级码树上没有码字被占用,下一级也没有码字被占用就可以了。上面这句话看上去有点不够直观,我们不妨放到图4.4中来具体看一下。假如用户A想用C4,4作为自己的扩频码,那么C4,3被人占了没关系,因为C4,4和C4,3正交,C2,1被人占了也没有关系,因为C4,4和它也正交。只要C2,1以及它的下一级码树比如C8,5不要被占了就没有关系。C8,5在图中没有画出来,大家可以自行画一下。
大家看到这里或许要好奇了,小笨为什么要搞一个码树,而不是直接截取第512阶那512个码字。那512个码字都是相互正交的,就不用像现在这样,一个用户想选个扩频码还要看看这条分支上的码字有没有被占用掉,岂不是省心很多?别急,且让小笨慢慢道来。

点评

kingtrousers  写的太牛了  详情 回复 发表于 2016-7-18 15:57

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  列兵

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2010-9-6
发表于 2011-9-19 19:27:44 |显示全部楼层
学习了,讲得很详细,通俗易懂

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  新兵

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2011-9-19
发表于 2011-9-19 20:13:18 |显示全部楼层
占不到前排,也在后排支持你,谢谢

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  列兵

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2011-9-20
发表于 2011-9-20 07:51:34 |显示全部楼层
谢谢 搂住的分享:;;十分感谢

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  列兵

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2011-9-20
发表于 2011-9-20 07:54:11 |显示全部楼层
谢谢!!笔耕不辍!!诲人不倦!!

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  列兵

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2011-9-20
发表于 2011-9-20 08:59:16 |显示全部楼层
学习ing

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  中士

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2011-3-3
发表于 2011-9-20 11:03:07 |显示全部楼层
应该买一本看看。。。

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  下士

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2011-9-18
发表于 2011-9-20 15:16:16 |显示全部楼层
来学习学习!

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2011-9-20
发表于 2011-9-20 15:23:39 |显示全部楼层

呵呵

值得学习

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  中士

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2009-1-8
发表于 2011-9-20 15:34:48 |显示全部楼层

佩服!

丁奇老师再出作品!顶起来!

再次抢到小马扎,黄金广告位!

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2011-8-30
发表于 2011-9-20 18:16:11 |显示全部楼层
期待下次更新!!

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2011-6-29
发表于 2011-9-20 19:45:04 |显示全部楼层
持续关注中~~
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