码分多址(CDMA)移动通信系统(一).pptx
【学习课件】第八章码分多址(CDMA)移动通信系统
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特点2——严格的功率控制
为了实现大容量、高质量和其它优点,CDMA采用了严格的 功率控制。
反向(移动台至基站方向)功率控制的目的,是使小区内工 作的每个移动台发射机在基站接收机产生额定的接收信号功 率,不管移动台的位置及传播损耗如何,每个移动台的信号 在小区基站均以相同电平被接收,使得每个移动台仅以“刚 刚足够”的功率发射信号。
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8.1 IS-95概述——IS-95 CDMA主要技
术指标(3)
扩频解调门限: 7dB(Pe=10-4)
基站逻辑信道数: 大于30/每载波
小区结构:
1200三扇区构成
功率控制范围: 正向:6dB
反向:80dB
功率控制精度: 正向:0.5dB
反向:1dB
分集接收:
基站4路RAKE接收
82123982821前向信道822反向信道4082821前向信道822反向信道418221428221反向cdma信道基站接收的123mhz信道进行编址与寻呼信道有关的接入信道业务信道业务信道与寻呼信道有关的接入信道与寻呼信道有关的接入信道与寻呼信道有关的接入信道4382821前向信道822反向信道448222业务信道结构822246cdma82无线链路83is95cdma系统的同步与定时84cdma系统的功率控制85cdma的软切换技术及其漫游86系统接口和信令协议4783is95cdma4883is95cdma任何数字通信系统都是离散信号的传输要求收发两端信号在频率上相同和相位上一致才能正确地解调出信息
现为仅次于GSM发展最快的系统,全球现己近一亿用 户,二十多个国家采用。
南韩最早引进CDMA技术与系统(1996年)。
中国在九十年代中期开始研究CDMA技术
码分多址(CDMA)移动通信
码分多址(CDMA)移动通信由于第三代移动通信的空中接口的标准大多是基于cdma技术的,本文详细的介绍了一下CDMA技术的发展历程,它的主要特点以及当前占主流地位的两种宽带cdma技术的主要异同。
以及WCDMA与第二代技术相比所具有的优点。
一、CDMA技术的发展历程CDMA即码分多址,起源于扩频技术。
由于扩频技术具有抗干扰能力强、保密性能好的特点,80年代就在军事通信领域获得了广泛的应用。
为了提高频率利用率,在扩频的基础上,人们又提出了码分多址的概念,即在同一频带内,利用不同的地址码来区分无线信道。
尽管人们已经看到这种技术的诸多优越性,但实现起来的难度较大。
1990年。
美国的Qualcomm公司在曼哈顿区进行了小型实验,虽然只有三个基站和两个原始的移动台,但已证明许多性能都是成功的,1990年7月将“CDMA数字空中接口标准窝双模式移动台一基站兼容标准”第一草案提交给有关的厂家。
1993年,美国通信工业协会(TIA)正式通过CDMA的空中接口标准--TA IS-95,Qualcomm公司已经设计开发了用于CDMA系统的超大规模集成电路芯片作为系统用户设备和基站的元件,并于1995年生产出CDMA的基础设备和配套设备。
目前,CDMA作为新兴的蜂窝移动通信技术,已被众多的通信设备制造商和移动通信运营商看好。
可提供CDMA设备的厂商已有MOTOROLA LUCENT NORTFIQUALCOMM、三星电子等四十多家。
同时,CDMA也在世界各地加快了商用化的进程。
例如,在香港世界上第一个CDMA商用网已于1995年9月向公众提供服务。
其后,韩国、美国、俄罗斯、巴西等国家也相继开通了CDMA商用网。
在中国也利用800MHZ 频段,组建了 CDMA移动通信网--一中国电信长城网",在北京、广州、上海、西安等地开通。
1998年 3月,中国联通公司的第一个CDMA试验网在天津首次开通,在上海和广州的试验网也正在建设之中。
第八章CDMA移动通信系统 一
第八章CDMA移动通信系统一在当今通信技术飞速发展的时代,CDMA 移动通信系统作为其中的重要一员,具有独特的优势和特点。
CDMA,即码分多址(Code Division Multiple Access),是一种扩频通信技术。
与传统的频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)技术不同,CDMA 允许所有用户在同一时间、同一频段上进行通信,通过为每个用户分配特定的编码序列来区分不同的用户信号。
CDMA 移动通信系统的核心原理在于扩频技术。
扩频通信将待传输的信息信号扩展到一个很宽的频带上,使得信号的功率谱密度降低,从而提高了通信的保密性和抗干扰能力。
在接收端,通过与发送端相同的编码序列进行相关解调,恢复出原始信号。
CDMA 系统具有诸多优点。
首先是抗干扰能力强。
由于采用了扩频技术,CDMA 信号在传输过程中能够有效地抵抗各种干扰,包括自然干扰和人为干扰。
即使在信号较弱的情况下,也能保持较好的通信质量。
其次,CDMA 系统具有较高的频谱利用率。
多个用户可以共享同一频段,大大提高了频谱资源的利用效率。
再者,CDMA 系统的保密性好。
每个用户的编码序列都是唯一的,且具有随机性,使得窃听者难以获取有用信息。
CDMA 移动通信系统的网络结构主要包括移动台(MS)、基站子系统(BSS)和网络子系统(NSS)。
移动台是用户终端设备,如手机等。
基站子系统负责与移动台进行无线通信,包括基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)。
网络子系统则负责整个网络的管理和控制,包括移动交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)、拜访位置寄存器(VLR)等。
在 CDMA 系统中,功率控制是一项关键技术。
由于所有用户共享同一频段,如果某个用户的发射功率过大,会对其他用户造成干扰;反之,如果发射功率过小,又会影响自身的通信质量。
因此,需要进行精确的功率控制,使得每个用户的发射功率既能满足通信需求,又不会对其他用户造成过多干扰。
功率控制分为前向功率控制和反向功率控制。
《移动通信系统》PPT课件
移动通信信道特性
时变性、多径传播引起的 衰落和时延扩展等。
信道编码与调制技术
信道编码
01
增加冗余信息,提高数据传输的可靠性,如卷积码、Turbo码和
LDPC码等。
调制技术
02
将数字信号转换为模拟信号进行传输,如QAM、PSK和FSK等
调制方式。
抗干扰技术
03
扩频通信、跳频通信和OFDM等。
多址接入技术
全球星系统(Globalstar)
由48颗低轨道卫星组成的全球卫星移动通信系统,提供话音、数据、定位等业务。
轨道通信系统(Orbcomm)
由低轨道卫星组成的全球卫星数据通信系统,主要面向机器对机器(M2M)通信和物联 网应用。
卫星移动通信网络架构与协议
01
卫星移动通信网络架构包括空间段、地面段和用户段三部分,其中空间段由卫 星组成,地面段包括地面控制站、关口站和网络操作中心等,用户段包括各种 类型的移动终端。
跟踪、监控和管理的一种网络。
02
物联网在移动通信中的应用场景
包括智能家居、智能交通、智能医疗、智能物流等。
03
物联网在移动通信中的技术实现
物联网在移动通信中的技术实现主要包括传感器技术、无线通信技术、
云计算技术等。通过这些技术,物联网可以实现与移动通信网络的深度
融合,为人们提供更加便捷、高效、智能的服务。
无线局域网与无线城域 网
无线局域网概述及标准
无线局域网(WLAN)是一种利用无线通信技术构建的局域网络,提供传统有线局 域网的所有功能。
无线局域网标准主要包括IEEE 802.11系列,如802.11a、802.11b、802.11g、 802.11n、802.11ac和802.11ax等。
码分多址(CDMA)移动通信系统(一).ppt
下张内容-----8.1.1 码分多址的特征
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
8.1.1 码分多址的特征 在CDMA通信系统中, 不同用户传输信息所用的
信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的, 而是用各 不相同的编码序列来区分的。 换句话说, 是靠信号的 不同波形来区分的。 如果从频域或时域来观察, 多个 CDMA信号是互相重叠的, 接收机用相关器可以在多 个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号 。在 CDMA蜂窝通信系统中, 用户之间的信息传输也是由 基站进行转发和控制的。
(3) CDMA蜂窝系统具有“软切换”功能。 即在过区 切换的起始阶段, 由原小区的基站与新小区的基站同时为过 区的移动台服务, 直到该移动台与新基站之间建立起可靠的 通信链路后, 原基站才中断它和该移动台的联系。
下张内容-----(4) (5) (6)(7)
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一) 8.1 概 述
美国高通Qualcomm公司开发的CDMA蜂窝体制定名 为IS – 95,被人们称为窄带码分多址(N - CDMA),载 波频带宽度为1.25MHz,采用频分双工(FDD/FDMA) 方式,上行为869~894MHz,下行为824~849MHz ,占用 25MHz,一个基站最多可以有64个同时传输的信道。几 种TDMA蜂窝系统与CDMA蜂窝系统, 其运行环境、 业 务要求和控制功能基本上都是相同的。差异在于无线信 道的构成,以及与之有关的无线接口和无线设备。
(9)多种形式的分集 分集是对付多径衰落很好的办法, 有三种主要分集方式: 时间分集 、 (RAKE) 频率分集(移动台)和空间 分集(基站)。CDMA系统综合采用了上述几种分集方式,使性 能大为改善。
第八章码分多址CDMA移动通信系统
– 1991 年 12 月 5 日, 现场试验报告证明:
» CDMA理论上分析的优越性,在实际通信条件下是存在的,并且实 际测试数据证明其系统容量和性能相对于模拟系统改善了许多;
» CDMA蜂窝网的关键技术已基本过关,可向实用化方向发展; » CDMA双模式公共空中接口方案是可行的; » 基站和移动台的专用集成电路是可靠的,便于向工业化方向发展。
– 1992 年 3 月,申请领到了美国联邦通信委员会(FCC)将CDMA
用于PCS(1.8 GHz)的技术实验许可证;
第八章码分多址CDMA移动通信系
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统
概 述(续)
1992 年 5~10月,建立了德国、瑞士、芝加哥、华盛顿的 PCS 实验 网;
1992 年 12 月,由国际上 18 个大公司参加,进行了工业生产验证
具有“软容量”特征:CDMA蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道, 用户 信号的区分只靠所用码型的不同, 因此当蜂窝系统的负荷满载时, 另外增 加少数用户只会引起话音质量的轻微下降(或者说信干比稍微降低), 而不会 出现阻塞现象。
具有“软切换”功能: 即在过区切换的起始阶段, 由原小区的基站与新小 区的基站同时为过区的移动台服务, 直到该移动台与新基站之间建立起可靠 的通信链路后, 原基站才中断它和该移动台的联系。 CDMA蜂窝系统的软 切换功能既可以保证过区切换的可靠性(防止切换错误时反复要求切换), 又 可以使通信中的用户不易察觉。
– 不需要反馈信息,因此在无线信道突然变化时,它可以快速响应变化,此外,它可 以出瑞利衰落信道下的对移动台发射功率的调节量, 需要采用闭环功率控制的方法。由基站检测来自移动台的信号强度,并根据测 得的结果形成功率调整指令,通知移动台,使移动台根据此调整指令来调节其 发射功率
移动通信第9章码分多址(CDMA)移动通信系统.ppt
与传输信道相对应, 物理信道也分为专用物理信道 和公共物理信道。 一般的物理信道包括3层结构: 超帧、 帧和时隙。超 帧长度为720 ms,包括72个帧;每帧长为10 ms,对应 的码片数为38 400 chip;每帧由15个时隙组成,一个时 隙的长度为2560 chip;每时隙的比特数取决于物理信 道的信息传输速率。
在WCDMA无线接口中,传输的数据速率、信道 数、发送功率等参数都是可变的。为了使接收机能 够正确解调,必须将这些参数在物理层控制信息中 通知接收机。
物理层控制信息由为相干检测提供信道估计的导频比 特、 发送功率控制(TPC)命令、 反馈信息(FBI)、 可 选的传输格式组合指示(TFCI)等组成。
其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能,而CN 处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接,并实 现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电 路 交 换 (CS , Circuit Switched) 域 和 分 组 交 换 (PS , Packet Switched)域。
用户设备(UE)+UTRAN+CN构成一个完整的WCDMA移
随机接入的发送格式示于图9-4。
图9-4 随机接入的发送格式
它由一个或几个长度为4096 chip的前置序列和10
ms或20 ms的消息部分组成。随机接入突发前置部
图9-3 上行专用物理信道的帧结构
(2) 公共上行物理信道:
与上行传输信道相对应,公共上行物理信道也分为 两类。用于承载RACH的物理信道称为物理随机接 入信道(PRACH),用于承载CPCH的物理信道称为 物理公共分组信道(PCPCH)。
码分多路复用原理简介PPT
码分多路复用原理图:
信源
调制
扩频
码片生成
其他信号
信宿
解调
解扩
码分复用CDMA(Code Division Multiplexing Access) 是按照码型结构的差别来分割信号的技术。 其原理是每比特时间被分成m个更短的时间槽,称为码 片(Chip),通常情况下每比特有64或128个码片。每个站 点(通道)被指定一个唯一的m位的代码或码片序列。当发送 1时站点就发送码片序列,发送0时就发送码片序列的码。 当两个或多个站点同时发送时,各路数据在信道中被线 形相加。为了从信道中分离出各路信号,要求各个站点的 码片序列是相互正交的。
CDMA移动通信系统知识点课件解析
检测信息
5.3.2 扩频通信的基本原理
扩展频谱(简称扩频)通信技术是一种信息传输 方式。其系统占用的频带宽度远远大于要传输的 原始信号带宽(或信息比特速率)且与原始信号 带宽(或信息比特速率)无关。 在发送端,频带的展宽是通过编码及调制(扩频) 的方法来实现的。在接收端,则用与发送端完全 相同的扩频码进行相关解调(解扩)来恢复信息 数据。 设W代表系统占用带宽,B代表信息带宽,则一般 认为:W与B的比值1~2为窄带通信,100以上为 扩频通信。
5.3.3 码分多址直接序列扩频通信系统
直接序列扩频,简称直扩(DS),它是直接用高 速率的伪随机码在发端去扩展信息数据的频谱。 在收端,用完全相同的伪随机码进行解扩,把展 宽的扩频信号还原成原始信号。 由于码分多址通信系统中的各个用户,同时工作 于同一载波,占用相同的带宽,这样各用户之间 必然相互干扰。为了把干扰降到最低限度,码分 多址必须与扩频技术结合起来使用。 码分多址与直接序列扩频技术相结合,构成码分 多址直接序列扩频通信系统。
码分多址的基础是要有足够的周期性码序列 作为地址码,各码片必须不同,该序列码应 具有很强的自相关性和互相关性。
– 即码组内只有本身码相乘叠加后为1(自相关值 为1),任意两个不同的码相乘叠加后为0(互 相关值为0)。
基本原理:“1”乘以任何数为本身,“0” 乘以任何数为0。
地址码
用户数据
用户数据与 地址码相乘
5.3.4 CDMA系统的主要优势
1. 系统容量高 2. 越区软切换,切换的成功率高 3. CDMA的保密性好 4. CDMA手机符合环保的要求 5. 覆盖范围大 6. CDMA的话音音质好 7. 可提供数据业务 8. CDMA系统可以实现向第三代移动通信系统平 滑过渡
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第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
在CDMA蜂窝通信系统中, 用户之间的信息传输 也是由基站进行转发和控制的。 为了实现双工通信, 正向传输和反向传输可以使用不同的频率, 即通常所 谓的频分双工(FDD); 也可以使用不同的时帧, 即通 常所谓的时分双工(TDD)。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
8.1 概 述
IS-54 是遵循上述要求制定的,考虑到实现技术存在的 困难,IS - 54 需要分阶段达到CTIA提出的标准, 即全速率 传输(每载波 3 个信道)和半速率传输(每载波 6 个信道)两个 阶段。Qualcomm公司开发的CDMA系统也是遵循上述要求 进行的,几次局部的现场测试说明这种蜂窝系统已能全面满 足CTIA提出的标准。其后,有关单位讨论并通过了 Qualcomm公司提交的标准文本,形成了TIA/EIA暂行标准IS - 95。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
8.1 概述 8.2 CDMA蜂窝通信系统的通信容量 8.3 IS-95CDMA蜂窝系统的无线传输 8.4 IS-95CDMA蜂窝系统的消息格式和信道结构 8.5 IS-95CDMA蜂窝系统的控制功能 8.6 cdma2000空中接口 思考题与习题
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
(3) CDMA蜂窝系统具有“软切换”功能。 即在 过区切换的起始阶段, 由原小区的基站与新小区的基 站同时为过区的移动台服务, 直到该移动台与新基站 之间建立起可靠的通信链路后, 原基站才中断它和该 移动台的联系。 CDMA蜂窝系统的软切换功能既可以 保证过区切换的可靠性(防止切换错误时反复要求切换), 又可以使通信中的用户不易察觉。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
(4) CDMA蜂窝系统可以充分利用人类对话的不连 续特性来实现话音激活技术, 以提高系统的通信容量。 这个问题在下面还要介绍。
(5) CDMA蜂窝系统以扩频技术为基础, 因而它 具有扩频通信系统所固有的优点, 如抗干扰、 抗多径 衰落和具有保密性等。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
8.1.3 IS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率 双模CDMA蜂窝系统使用美国联邦通信委员会(FCC)分配
给蜂窝通信系统使用的频段。 移动台向基站的传输频段是 824~849 MHz, 基站向移动台的传输频段是 869~894 MHz。 允许CDMA蜂窝系统占用的频段如表 8 – 1( 略)所示。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
8.1.1 码分多址的特征 在CDMA通信系统中, 不同用户传输信息所用的
信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的, 而是用各 不相同的编码序列来区分的。 换句话说, 是靠信号的 不同波形来区分的。 如果从频域或时域来观察, 多个 CDMA信号是互相重叠的, 接收机用相关器可以在多 个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
图 8 - 1 CDMA蜂窝系统的多址干扰
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
2. CDMA蜂窝通信系统的功率控制 CDMA蜂窝系统的“远近效应”是一个非常突出的问题, 它主要发生在反向传输链路上。移动台在小区内的位置是随 机分布的,而且是经常变化的,同一部移动台可能有时处于 小区边缘,有时靠近基站。 如果移动台的发射机功率按照最 大通信距离设计, 则当移动台驶近基站时, 必然会有过量而 又有害的功率辐射。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
CDMA蜂窝系统的多址干扰分两种情况: 一是基站 在接收某一移动台的信号时, 会受到本小区和邻近小区 其他移动台所发信号的干扰; 二是移动台在接收所属基 站发来的信号时, 会受到所属基站和邻近基站向其他移 动台所发信号的干扰。 图 8 - 1 是两种多址干扰的示意 图。 其中, 图(a) 是基站对移动台产生的正向多址干扰; 图(b) 是移动台对基站产生的反向多址干扰。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
从IS - 95 的名称“双模宽带扩频蜂窝系统的移动 台-基站兼容标准”来看Байду номын сангаас 标准涉及的内容是关于蜂窝 系统的“公共空中接口”(CAI)问题。 实际上, 无论 是上面所说的几种TDMA蜂窝系统, 还是本书所介绍 的CDMA蜂窝系统, 其运行环境、 业务要求和控制功 能基本上都是相同的, 因此它们的网络结构形式也是 大同小异的。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
(1) 反向功率控制。 反向功率控制也称上行链路功 率控制。 其主要要求是使任一移动台无论处于什么位 置上, 其信号在到达基站的接收机时, 都具有相同的 电平, 而且刚刚达到信干比要求的门限。
(2) 正向功率控制。 正向功率控制也称下行链路功 率控制。 其要求是调整基站向移动台发射的功率, 使 任一移动台无论处于小区中的任何位置上, 收到基站 的信号电平都刚刚达到信干比所要求的门限值。
码分多址蜂窝通信系统的特征如下: (1) 根据理论分析, CDMA蜂窝系统与模拟蜂窝系 统或TDMA数字蜂窝系统相比具有更大的通信容量。 这个问题将在下面介绍。 (2) CDMA蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道, 用户信号的区分只靠所用码型的不同, 因此当蜂窝系 统的负荷满载时, 另外增加少数用户只会引起话音质 量的轻微下降(或者说信干比稍微降低), 而不会出现 阻塞现象。
在数字传输模式工作时, 移动台可以按照预定的或要求 的网络标志来安排其频率配置。 如果移动台预定的或要求的 网络标志没有被认出, 它就开始向一个频率指配在“基本 CDMA频道”上的基站进行捕获和同步。 基本CDMA频道号 码在系统A是 283, 在系统B是 384。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
8.1.2 CDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制 1. CDMA蜂窝通信系统的多址干扰 蜂窝通信系统无论采用何种多址方式, 都会存在各
种各样的外部干扰和系统本身产生的特定干扰。 FDMA与 TDMA蜂窝系统的共道干扰和CDMA蜂窝系统的多址干扰都 是系统本身存在的内部干扰。