W-CDMA

W-CDMA是一種由3GPP具體制定的，基於GSMMAP核心網，UTRAN（UMTS陸地無線接入網）為無線介面的第三代移動通信系統。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。W-CDMA（寬頻碼分多址）是一個ITU(國際電信聯盟)標準，它是從碼分多址（CDMA）演變來的，在官方上被認為是IMT-2000的直接擴展，與現在市場上通常提供的技術相比，它能夠為移動和手提無線設備提供更高的數據速率。WCDMA採用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz.基於Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的帶寬內，提供最高384kbps的用戶數據傳輸速率。W-CDMA能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖象、數據以及視頻通信，速率可達2Mb/s（對於區域網而言）或者384Kb/s（對於寬頻網而言）。輸入信號先被數字化，然後在一較寬的頻譜範圍內以編碼的擴頻模式進行傳輸。窄帶CDMA使用的是200KHz寬度的載頻，而W-CDMA使用的則是一個5MH寬度的載頻。

目前，3G的主流技術有W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA3種。CDMA2000由美國高通公司提出，技術成熟性最高，有著明確的提高頻譜利用率的演進路線，但全球漫遊能力一般，韓國已經開通了CDMA2000商用網。W-CDMA由歐洲和日本支持，有較高的擴頻增益，發展空間較大，全球漫遊能力最強，但技術成熟性一般，在日本已經投入商用。

W-CDMA由ETSI NTT DoCoMo作為無線介面為他們的3G網路FOMA開發。後來NTTDocomo提交給ITU一個詳細規範作為一個象IMT-2000一樣作為一個候選的國際3G標準。國際電信聯盟(ITU) 最終接受W-CDMA作為IMT-2000家族3G標準的一部分。後來W-CDMA被選作UMTS的無線介面，作為繼承GSM的3G技術或者方案。誤解儘管名字跟CDMA很相近，但是W-CDMA跟CDMA關係不大。多大多小要看不同人的立足點。

1.儘管名字跟CDMA很相近，但是W-CDMA跟CDMA關係不大。多大多小要看不同人的立足點。

2.在行動電話領域，術語CDMA可以代指碼分多址擴頻復用技術，也可以指美國高通（Qualcomm）開發的包括IS-95/CDMA1X和CDMA2000(IS-2000)的CDMA標準族。

3.The 在Qualcomm為IS-95協議使用它之前，CDMA復用技術已經存在很長時間，然而此協議被廣泛的叫做“CDMA”是因為他具有像CDMA復用方法那樣通過相同的頻段共用多個連接的原理特性，以區別其他的復用方案(例如GSM的 TDMA)。

4.W-CDMA 也使用CDMA的復用技術而且它跟Qualcomm的標準也很相似。但是W-CDMA不僅僅是復用標準。它是一個詳細的定義行動電話怎樣跟基站通訊，信號怎樣調製，數據幀怎麼構建等的完整的規範集。

1.2001年，日本NTT DoCoMo公司的FOMA是世界上第一個商業運營W-CDMA服務。 FOMA不相容UMTS。

2.J-Phone 日本電話(現沃達豐)已經繼推出基於W-CDMA服務后，聲稱“沃達豐全球標準”相容UMTS (儘管2004年時還有爭議)。

3.2003年初，和記黃埔 逐步在全球運營他們的UMTS網路。

4.大多數歐洲GSM運營商計劃未來某個時間推出UMTS服務，儘管有幾個已經把此服務提到日程上來，有一些甚至從2003年底就開始運營UMTS網路。

5.沃達豐於2004年2月在歐洲多個UMTS網路投入運行。沃達豐還打算在其他國家（包括澳大利亞及紐西蘭）建設UMTS網路。

6.TELIASONERA於2004年10月13日開始在芬蘭提供384kbps速率的W-CDMA服務。服務只是在主要城市可用。通訊費率大約2美元每兆位元組。

7.AT&T 無線 (現屬於Cingular Wireless) 在一些城市開通了UMTS。儘管因為公司兼并使得網路建設進度被延遲，但Cingular已宣布計劃在2005年與HSDPA一起部署W-CDMA。

8.中國聯通公司於2009年5月17日真實開始商用WCDMA服務，但資費存在過高問題。

歷史上，歐洲電信標準委員會 (ETSI) 在 GSM 之後就開始研究其 3G 標準，其中有幾種備選方案是基於直接序列擴頻分碼多工的，而日本的第三代研究也是使用寬頻碼分多址技術的，其後，以二者為主導進行融合，在3GPP組織中發展成了第三代移動通信系統UMTS，並提交給國際電信聯盟(ITU)。

國際電信聯盟最終接受WCDMA作為IMT-2000 3G標準的一部分。

空時處理技術通過在空間和時間上聯合進行信號處理可以非常有效地改善系統特性。隨著第三代移動通信系統對空中介面標準的支持以及軟體無線電的發展，空時處理技術必將融入自適應數據機中，從而達到優化系統設計的目的。採用空時處理的方法，系統的發送端或接收端使用多個天線，同時在空間和時間上處理信號，它所達到的效果是僅靠單個天線的單時間處理方法所不能實現的：可以在一個給定BER質量門限下，增加用戶數；在小區給定的用戶數下，改善BER特性；可以更有效地利用信號的發射功率等等。

1 空時處理方法

在單用戶的情況下，空時處理方法的分類。由於移動台一般不適於用多天線接收，在基站採用多個天線進行發射分集，可以使移動台的接收效果和移動台用多個接收天線時的效果相比擬，所以本文主要圍繞基站的空時處理技術展開討論。

2 波束成形技術

波束成形技術（beamforming,BF）可分為自適應波束成形、固定波束和切換波束成形技術。固定波束即天線的方向圖是固定的，把IS－95中的3個120°扇區分割即為固定波束。切換波束是對固定波束的擴展，將每個120°的扇區再分為多個更小的分區，每個分區有一固定波束，當用戶在一扇區內移動時，切換波束機制可自動將波束切換到包含最強信號的分區，但切換波束機制的致命弱點是不能區分理想信號和干擾信號。自適應波束成形器可依據用戶信號在空間傳播的不同路徑，最佳地形成方向圖，在不同到達方向上給予不同的天線增益，實時地形成窄波束對準用戶信號，而在其他方向盡量壓低旁瓣，採用指向性接收，從而提高系統的容量。由於移動台的移動性以及散射環境，基站接收到的信號的到達方向是時變的，使用自適應波束成形器可以將頻率相近但空間可分離的信號分離開，並跟蹤這些信號，調整天線陣的加權值，使天線陣的波束指向理想信號的方向。

自適應波束成形的關鍵技術是如何較精確地獲得通道參數呢？對於上行鏈路，根據形成波束所用的信息可以將波束成形技術分成以下3類。

(1)基於空間結構的BF

基於空間結構的BF如基於輸入信號到達方向的BF（DOB），包括3類：基於最大信干噪比（SINR）的BF；基於最大似然（ML）準則的BF；基於最小均方誤差（MMSE）準則的BF。多址干擾的抑制依賴於信號的到達方向（DOA），所以DOB中的一個重要部分是信號的DOA估計。DOA估計方法有離散付里葉變換、MVDR（Minimum Variaance Distortioless Response）估計器、線性預測、最大包絡法（MEM）、ML濾波器以及可變特徵結構的方法，其中包括MUSIC（Multiple Signal Classification）和ESPRIT法（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technipue ）。

(2)基於訓練序列的BF

基於訓練序列的BF即時間參考BF（TRB），適用於多徑豐富且通道特性連續變化的環境，根據演演算法可以分為塊自適應演演算法（BAA）和採樣自適應演演算法（SAA）兩類。BAA演演算法包括特徵濾波器（EF）法、Stanford法、最大比合併（MRC）法和第一維納濾波器解（FWFS）、第二維納濾波器解（SWFS）。SAA演演算法包括最小均方（LMS）演演算法、歸一最小均方（NLMS）演演算法、遞歸最小平方（RLS）演演算法和共軛梯度法（CGM）。TRB技術要求同步精確，當時延擴展小時可以得到較好的性能。

(3)基於信號結構的BF（SSBF）

基於信號結構的BF（SSBF）即利用接收信號的時間或空間結構和特性來構造BF，可利用SSBF需要存儲例如恆包絡調製信號的恆模（CM）特性、信號的周期平穩性或數字調製信號的FA（FiniteAlphabet）特性等知識，這種BF方法可以應用於不同的傳播條件，但需要考慮收斂性和捕獲問題。

對於下行鏈路而言，不同的復用方式可採用不同的解決方法：TDD方式，由於上下行鏈路採用相同的頻率，在保證通道參數在相鄰的上下行數據幀中幾乎沒有變化的情況下可以直接利用上行估計得到的通道參數，但這隻適用於慢速移動的系統；FDD,於上下行鏈路的頻率間隔一般都大於相關帶寬，因此上下行的瞬時通道幾乎是不相關的，此時採用反饋通道是最好的方法。

需要強調的一點是發送機的波束成形技術和接收機的波束成形技術是截然不同的，接收波束成形可在每個接收機獨立實現而不會影響其他鏈路，而發送波束成形會改變對其他所有接收機的干擾，所以要在整個網路內部聯合使用發送波束成形技術。

3 接收分集

由於CDMA系統通常有較多的多址干擾分量，而天線陣可以去除M1個（M天線數）干擾的特性並不能明顯地改善接收機 的SINR，所以在一般情況下，更好的方法是利用接收分集的方法，估計接收信號的形式，並確定匹配濾波器的加權係數。接收分集技術中的分集天線其實是空間域內的分集合併器，而不是BF。對於寬頻CDMA信號，信號帶寬一般大於通道相干帶寬，所以在時間域採用RAKE接收機，將信號在空間／時間上利用各種合併準則進行合併，這就是所謂的2D-AKE接收機。一般的合併方式有：選擇合併（SC）即選擇具有最大信號功率的多徑；最大比合併（MRC）即每一路有一加權，根據各支路信噪比（SNR）來分配加權的權重，SNR大的支路權重大，SNR小的支路權重小。當每個分離多徑上的干擾不相關時，MRC方法可使合併信號的SINR最大；等增益合併（EGC）即選擇每一路的加權值都相等；Wiener濾波（OPT）即無論多徑之間的干擾是否相關，均可抑制干擾並使合併器輸出端的SINR最大，因此Wiener濾波的方法要好於最大比合併法，又稱為優化合併。

在空間和時間上利用不同的合併準則可以對系統起到不同的改善效果，理論證明，在理想功率控制和理想通道估計的條件下，空時聯合域優化合併方式對系統性能的改善最好。

4 發送分集技術

當發送方不能獲得通道參數時，空時發送分集可改善前向鏈路性能，這種機制是將發送天線的空間分集轉化為接收機可以利用的其他形式的分集，如延遲發送分集和空時編碼技術。空時編碼技術是同時從空間和時間域考慮設計碼字，它的基本原理是在多個天線上同時發送信息比特流所產生的向量，利用發送天線所發送序列的正交性，用兩個發送天線、一個接收天線所獲得的分集增益與一個發送天線、兩個接收天線的MRC接收機的一樣。

根據是否需要從接收機到發射機的反饋電路，發送分集技術可以分為開環和閉環兩種類型，前者發射機不需要任何通道方面的知識。開環發送分集方式有空時發送分集（STTD）、正交發送分集（OTD）、時間切換髮送分集（TSTD）、延遲發送分集（DTD）以及分層的空時處理和空時柵格編碼；閉環發送分集方式有選擇發送分集（STD）。發送分集各方式具體如下。

(1)正交發送分集（OTD）

經過編碼和交織后的數據分成兩個不同的子流在兩個不同的天線上同時發送。為保證正交性，這兩個子流所用的Walsh碼是不同的。

(2)時間切換髮送分集（TSTD）

在某一時刻每個用戶只使用一個天線，使用偽隨機碼機制在兩個天線之間切換。

(3)選擇發送分集（STD）

由於在TSTD方式中，瞬時使用的發送天線並不一定能在接收端得到最大的信噪比，所以使用一個反饋電路來選擇能提供使接收端得到最大信噪比的天線。

(4)空時發送分集（STTD）

空時發送分集是將數據編碼之後在兩個天線上發送出去。

(5)延遲發送分集（DTD）

用多個天線在不同時刻發送同一原始數據信號的多個複本，人為地產生多徑。

(6)分層空時結構

首先將原始信息比特分解成ｎ個并行的數據流(稱為層)，送入不同的編碼器，再將編碼器的輸出調製以後使用相同的Walsh碼通過不同的天線發送出去。接收機側使用一個BF（迫零或MMSE準則）來分離不同的編碼數據流，然後將數據送入不同的解碼器，解碼器的輸出再重新組合建立原始的信息比特流。由於在波束成形處理中，MMSE和迫零方法都沒有充分利用接收機天線陣的分集潛力，所以提出了改進方案將接收處理也進行分級。即首先使用ViterbiMLSE演演算法譯出最強的信號，然後將該強信號從接收的天線信號中去除后再檢測第二強的信號，如此反覆直到檢測出最弱的信號。

該機制中，層到天線的映射並不是固定的，而是每np個碼符號之後周期性地改變，這種映射關係保證了這些數據流最大可能地在不同的天線上被發送出去。

(7)空時柵格編碼

根據秩準則和行列式準則設計碼字，使設計出的碼字得到最大分集增益和編碼增益。以四進位相移鍵控（QPSK）四狀態空時柵格編碼為例，假定使用兩根天線發射，則星座圖和格形。

最右邊的元素編號S1S2的涵義是：從第一根天線發射出去的字元為Ｓ1，從第二根天線發射的字元為Ｓ2。

名字跟CDMA很相近，同時WCDMA跟CDMA關係也很微妙。兩者都基於碼分多址技術，都使用了美國高通（Qualcomm）的部分專利技術。一般認為WCDMA的提出是部分廠商為了繞開專利陷阱而開發的，其方案已經儘可能地避開高通專利。

在行動電話領域，術語 CDMA 可以代指碼分多址擴頻復用技術，也可以指美國高通（Qualcomm）開發的包括IS-95/CDMA1X和CDMA2000(IS-2000)的CDMA標準族。

在Qualcomm為IS-95協議使用它之前，CDMA復用技術已經存在了很長時間。然而，由於採用CDMA復用方法是IS-95協議區別於當時的GSM（採用TDMA）等其它協議的主要特徵，現在通常將該協議也稱為CDMA。

WCDMA 也使用CDMA的復用技術而且它跟Qualcomm的標準也很相似。但是WCDMA不僅僅是復用標準。它是一個詳細的定義行動電話怎樣跟基站通訊，信號怎樣調製，數據幀怎麼構建等的完整的規範集。

總之:

術語CDMA在移動通訊領域通常特指Qualcomm開發的CDMA標準族。它們定義了一組移動通訊協議。

CDMA作為復用技術，既用於WCDMA空中介面協議，也用於Qualcomm的CDMA協議。

WCDMA專指在IMT-2000中定義的行動電話協議。

WCDMA協議與Qualcomm開發的CDMA無關。

CDMA標準族(IS-95/CDMA One和CDMA2000)不兼容WCDMA標準族。

2001年，日本NTT DoCoMo公司的FOMA是世界上第一個商業運營WCDMA服務。 FOMA不兼容UMTS。

J-Phone 日本電話(現軟體銀行)已經繼推出基於WCDMA服務后，聲稱“沃達豐全球標準”兼容UMTS (儘管2004年時還有爭議)。

2003年初，和記黃埔逐步在全球運營他們的UMTS網路。

大多數歐洲GSM運營商計劃未來某個時間推出UMTS服務，儘管有幾個已經把此服務提到日程上來，有一些甚至從2003年底就開始運營UMTS網路。

沃達豐於2004年2月在歐洲多個UMTS網路投入運行。沃達豐還打算在其他國家（包括澳大利亞及紐西蘭）建設UMTS網路。

AT&T 無線 (現屬於Cingular Wireless) 在一些城市開通了UMTS。儘管因為公司兼并使得網路建設進度被延遲，但Cingular已宣布計劃在2005年與HSDPA一起部署WCDMA。

TeliaSonera於2004年10月13日開始在芬蘭提供384kbps速率的WCDMA服務。服務只是在主要城市可用。通訊費率大約2美元每兆位元組。

產品認證

GCF (Global Certification Forum)：現時是世界主要的2G及3G認證機構。

PTCRB: 在北美為GSM移動設備（ME）類型認證提供框架。

技術

WCDMA可以使用非成對或者成對頻段，雖然所有當前WCDMA設備（例如FOMA and UMTS）使用兩個5MHz頻段，一個用於上行一個用於下行。更多信息請參看擴頻。

與其他標準比較

最初CDMA2000計劃使用多個1.25MHz載波，但後來放棄了，而WCDMA則使用單一5MHz帶寬載波。

在ITU的IMT-2000標準中，WCDMA被看作CDMA直接序列擴頻，而CDMA2000被稱作“載波CDMA”。

WCDMA 標準族(例如FOMA、UMTS)與CDMA標準族(例如IS-95和CDMA2000)不一致。

GCF (Global Certification Forum)：現時是世界主要的2G及3G認證機構。

PTCRB：在北美為GSM移動設備（ME）類型認證提供框架。

中國民用3G資訊網：http://www.ioi3g.com

九橙通信網-WCDMA資料參考：http://www.9orange.com/cdma1x/

通信百科 http://baike.c114.net/view.asp?WCDMA

計世網 http://news.ccw.com.cn/commu/htm2009/20090106_573792.shtml

和訊 http://news.hexun.com/2009-01-07/113167943.html