CDMA通信系统课件

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第八章 CDMA移动通信系统(一)

功率控制的原则是：当信道的传播条件突然改善时，功率控制的原则功率控制应作出快速反应(例如在几微秒时间内)，以防止信号突然增强而对其它用户产生附加干扰；相反，当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化防止许多用户都增大背景干扰。防止许多用户都增大背景干扰。
(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，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。的信号电平都刚刚达到信干比所要求的门限值。作到这一点，可以避免基站向距离近的移动台辐射过大的信号功率，也可以防止或减少由于移动台进入传播条件恶劣或背景干扰过强的地区而发生误码率增大或通信质量下降的现象。
(a)
(b)
图 8-1 CDMA蜂窝系统的多址干扰
2. CDMA蜂窝通信系统的功率控制蜂窝通信系统的功率控制
功率控制技术是CDMA系统的核心技术。CDMA系统是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同的带宽和频率占用相同的带宽和频率，在占用相同的带宽和频率 CDMA系统中，不同用户发射的信号由于距基站的距离不同，到达时的功率也不同。距离近的信号功率大，距离远的功率小，相互形成干扰，这种现象称为“远近效应” 。CDMA系 “远近效应” 统要求所有用户到达基站接收机信号的平均功率要相等才能正常解扩，功率控制就是为解决这一问题。它调整各个用户发射机的功率，使其到达基站接收机的平均功率相等。功率控制分为前向功率控制和反向功率控制，功率控制的原理有两种类型：开环控制与闭环控制。

第十四讲CDMA的基本原理和扩频通信系统

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码分多址的基本原理
模拟系统是靠频率的不同来区别不同用户的, GSM系统靠的是极其微小的时差, 而CDMA则是靠编码的不同来区别不同的用户。由于CDMA系统采用的是二进制编码技术, 编码种类可以达到4.4亿, 而且每个终端的编码还会随时发生变化, 两部 CDMA终端编码相同的可能性是“二百年一遇”, 因此, 在 CDMA系统中进行盗码几乎不可能。
扩频调制后产生的宽带调制信号, 为了适应信道的传输特性, s(t)
还要与主振荡器产生的载波cos(ωrt+φ)相乘, 得到射频调制信号 r(t), r(t)经过信道的噪声叠加后, 到达接收端。在接收端首先进行混频放大^ , 得到中频信号q(t), q(t)再经伪随机序列p(t)^的解扩, 得到信号p(t), p(t)通过中频滤波滤除了干扰信号, 得到信号y(t),
码序列对信息比特流进行调制, 从而扩展信号的频谱, 在收端, 用与发端相同的扩频码序列进行相关解扩, 把展宽的扩频信号恢复成原始信息。
25
2) 系统组成
干扰与噪声
0 f f0
f
f0
f
fr
f
m(t)
u(t)
s(t)
r(t)
信道 rˆ(t)
q(t)
p(t)
cos( 0t＋ ) p(t)
载波
伪随机码
原来模拟通信系统所采用的 FDMA 技术和 GSM 系统所采用的
TDMA 技术相对应, CDMA是码分多址(Code Division Multiple
Access)技术的英文缩写, 它是在数字技术的分支——扩频通信
技术的基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。正

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。

CDMA移动通信系统

CDMA移动通信系统成果简介CDMA技术是第三代移动通信关键技术，东南大学移动通信国家重点实验室自一九九三年开始从事CDMA移动通信系统理论及其实现技术的研究,是国内最早从事CDMＡ技术研究的单位之一，先后承担国家八六三CDＭA移动通信方面的重大科技攻关项目七项，率先在国内研制出具有自主知识产权的IS－９５CDMＡ移动台、IS-95 CDMA实验基站，实现了实验样机与商用ＣDＭA设备无线互联互通。

实验室还成功开发了cdｍa20０0－1ｘ移动台及基站实验系统。

目前，实验室CDMA课题组与东大通信技术有限责任公司共同开发研制cdma２０0０-1x移动台及基站专用芯片。

高速公路不停车自动收费系统成果简介该系统是东南大学毫米波国家重点实验室自主开发的高速公路自动收费系统,拥有完全独立自主的知识产权。

整个系统由车载收费卡、收费站收发信机、主控计算机设备等组成，有主、被动两种工作模式。

重点解决了收费卡低电压、低功耗工作:突发数据的发送和接收:车辆首尾相接串行通过时的识别，以及相邻车道之间的干扰等关键问题。

该系统不仅可应用于高速公路、专用公路、桥梁和隧道的收费站,进行过往车辆的收费外,还能用于公路交通流量统计,车辆信息管理,以及违章车辆的监控等。

本系统的突出优点有:1、采用微波信道传输信息,可以全天侯工作(不受雨、雾、雪等影响)；2、采用独特编码技术和判决纠错手段,提高了抗干扰能力，降低了误码率；3、数据调制速率高，允许通过车速高达120公里/小时；4、车载收费卡成本低廉,寿命长;5、采用微波辐射定向控制技术和突发传送体制，具有多车道控制能力;6、系统扩充及兼容性能好。

可以根据需要在任意多个收费站之间联网。

新型通信用宽带印刷天线阵成果简介该新型集成化宽带印制天线阵列为8元圆形阵列,由一种新型宽带印制天线作为基本阵列单元构成。

8个阵列单元排列在一圆柱金属反射面四周。

其中圆形阵列单元由４个新型宽带双偶极子型基本天线单元形成一直线阵,并通过并合式功率分配网络馈电而成。

CDMA移动通信系统

已满载的系统绝对无法再增添一个信道，此时若有新的呼叫，该用
户只能听到忙音。而在CDMA系统中，用户数目和服务质量之间可以相互折中，灵活确定。经营者可以在话务量高峰期将误帧率稍微提高，从而增加可用信道数。同时，当相邻小区的负荷较轻时，本小区受到的干扰减少，容量就可适当增加。体现软容量的另一种形式是小区呼吸功能。所谓小区呼吸功能
5.1.1 CDMA系统的发展
CDMA早已在军事抗干扰通信中得到广泛应用;
80年代末期以来，CDMA开始应用于数字移动通信领域。由于其
频谱利用效率高，抗干扰能力强，应用前景看好； 1989年，Qualcomm公司在美国的现场实验证明，CDMA用于蜂窝通信的容量大，且经理论推导,为AMPS的20倍，使CDMA技术成为热门技术； 1993年7月，Qualcomm公司开发.的CDMA蜂窝体制被采纳为北美数字蜂窝标准，定名为IS-95（实际上IS-95 定义的是CDMA系统的公共空中接口）。
时间
FDMA
频率
重庆电子工程职业学院通信工程系
时分多址技术（TDMA）
各用户使用不同的时隙
把时间分割成周期的帧，每帧再分割成若干时隙，各MS只能按指定的时隙向基站发送信号，同时，基站发向多个MS的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只要在指
时间 TDMA
定的时隙内接收，就能在
合路信号中把发给它的信号区分出来。
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，而是采用相同的频率用各自不同的编码序列来区分，或者说，取信号的不同波形来区分。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信号中选出使用预定码型的信号。其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不

CDMA移动通信系统

武汉虹信
• 移动通信信道是一种多径衰落信道，RAKE接收技术就是分别对接收到的每一路信号进行解调，然后叠加输出达到增强接收效果的目的，这里多径信号不仅不是一个不利因素，而且在CDMA系统变成一个可供利用的有利因素。
武汉虹信
• 1.7.4 软切换技术 • 移动台如果与两个基站同时连接时进行的切换称为软切换。在CDMA 系统中软切换可以减少对于其它小区的干扰，并通过宏分集还可以改善性能。更软切换则指的是一个小区内不同扇区问的软切换。软切换的原理如下：移动台在上行链路中发射的信号被两个基站所接收，经解调后转发到基站控制器（BSC），下行链路的信号也同时经过两个基站再传送到移动台。移动台可以将收到的两路信号合并，起到宏分集的作用。因为处理过程是先通后断，故称为软切换，而一般的硬切换则是先断后通。示意图如下图所示：
武汉虹信Байду номын сангаас
• （l）反向开环功率控制。它是移动台根据在小区中接受功率的变化，调节移动台发射功率以达到所有移动台发出的信号在基站时都有相同的功率。它主要是为了补偿阴影、拐弯等效应，所以它有一个很大的动态范围，根据IS—95标准，它至少应该达到正负32dB的动态范围。 • （2）反向闭环功率控制。闭环功率控制的设计目标是使基站对移动台的开环功率估计迅速做出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。 • （3）前向功率控制。在前向功率控制中，基站根据测量结果调整每个移动台的发射功率，其目的是对路径衰落小的移动台分派较小的前向链路功率，而对那些远离基站的和误码率高的移动台分派较大的前向链路功率。 • 功率控制需要达到以下目的：克服CDMA系统的远近效应，保证通话质量的一致性；降低CDMA网内干扰，提高网络容量。降低手机发射功率，延长手机电池的使用时间。

码分多址(CDMA)移动通信系统(一).ppt

本章介绍的内容是IS – 95A CDMA系统。
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。

通信原理课件扩频通信及CDMA

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直接序列扩频原理
直接序列调制就是载波直接被伪随机码序列调制，其基本原理图如图所示。在一般情况下调制方式可以是调幅、调频、调相和其它任何形式的振幅或角度调制。
最常使用的是差分相移键控（DPSK）方式。
6
直接序列扩频系统电原理图
7
在发射机端，要传送的信息先转换成二进制数据或符号，与伪随机码（PN码）进行模2和运算后形成复合码，再用该复合码去直接调制载波。通常为提高发射机的工作效率和发射功率，扩频系统中一般采用平衡调制器。
实际工程中，只能用伪随机或伪噪声（PN）序列作为扩频码可以加工和复制的序列。
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伪随机序列具有类似于随机序列的性质： 1、平衡特性：随机序列中0和1的个数接近相等； 2、游程特性：连续的0或1 的个数称为游程长度。随机序列中长度为1 的游程约占游程总数的1／ 2，长度为2的游程约占游程总数的1／22，长度为3的游程约占游程总数的1／23 ，… 3、相关特性：随机序列的自相关函数具有类似于白噪声自相关函数的性质。
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(4)抗多径干扰
在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性；在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。
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扩频码的特性
扩频系统的性能同扩频码性能有很大关系,对扩频码通常提出下列要求：
22
A4
A3
D
D A2
D
A1
D
输出A0
23
伪随机序列的产生
扩频通信及CDMA
1
扩频技术的理论基础为了将发射信号扩展到一个很宽的频带上，扩频系统需要在频带和技术复杂性方面付出昂贵的代价，这样做能得到什么好处呢?

第二代移动通信系统-PPT课件

短消息中心（SC）
提供在GSM网络中移动用户和固定用户或移动用户和移动用户之间发送讯息长度较短的信息。
第二代移动通信系统
GSM系统结构操作维护子系统OSS
OSS是维护人员和系统设备之间的中介，它实现了系统的集中操作和维护，完成包括移动用户管理、移动设备管理及网络操作维护等功能。用于操作维护的设备成为操作维护中心OMC，它又分为OMC-S和OMC-R两部分，其中OMC-S用于MSC、 HLR和VLR的维护和管理，OMC-R用于整个BSS系统的操作与维护。
第二代移动通信系统
GSM系统结构
归属位置寄存器（HLR）
HLR是GSM系统的中央数据库，存贮着该HLR控制的所有存在的移动用户的相关数据，一个HLR能够控制若干个移动交换区域或整个移动通信网，所有用户的重要的静态数据都存贮在HLR中，包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据。 HLR还存储且为MSC提供移动台实际漫游所在的MSC区域的信息（动态数据），这样就使任何入局呼叫立即按选择的路径送往被叫用户。
第二代移动通信系统
GSM系统结构
拜访位置寄存器（VLR）
VLR存储进入其覆盖区的移动用户的全部有关信息，这使得MSC能够建立呼入/呼出呼叫。可以把它看作动态用户数据库。VLR从移动用户的归属位置寄存器（HLR）处获取并存储必要的数据，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消临时记录的该移动用户数据。
第二代移动通信系统
第二代移动通信系统概述
在欧洲电信标准协会的领导下，GSM
（Global System for Mobile Communications）。于1990
年完成了GSM900的规范并开始在欧洲投入试运

CDMA培训

CDMA培训
CDMA发展历史和现状
• 1993年7月, 第一个CDMA标准IS _95发布。 • 1995年香港开通世界第一个CDMA商用移动网。 • 1996年, CDMA技术在韩国得到大规模商用。目前, 日本、美国、澳大利亚等一
些国家都建有CDMA商业网络。 • 1997年, 中国北京、西安、上海、广州等地建有CDMA实验网 • 2000年2月, 联通与QUALCOMM签署知识产权框架协议,开始建CDMA网。 • 2000年11月, 全世界已有7000万CDMA用户。
鉴权中心
MC（Message Centre）:
消息中心
SME（Short Message Entity）:
短消息实体
PSTN（Public Switched Telephone Network）: 共用电话交换网
ISDN（Integrated Service Digital Network）: 综合业务数字网
CDMA培训
第二代移动电话系统的不足:
A、频带太窄，不能提供如高速数据、慢速图像与电视图像等的各种宽带信息业务，无法满足新业务的需要。
B.无线资源频率紧张，采用小区裂变方式引起切换频繁，干扰严重，降低了通话质量。有限的频率资源利用率低。
而随着科学技术和通信业务的发展，需要的将是一个综合现有移动电话系统功能和提供多种服务的宽带、综合、数据、多媒体网络。
英国TACS(全接入通信系统)、北欧NMT（北欧移动电话）
CDMA培训
模拟移动通信的缺点
A) 各系统间没有公共接口。 B) 无法与固定网迅速向数字化推进相适应, 数字承
载业务很难开展。 C) 频率利用率低, 无法适应大容量的要求。 D) 安全利用率低, 易于被窃听, 易做"假机"。

CDMA移动通信系统

２.ｍ序列由于Ｗａｌｓｈ码数量少，不具备随机信号的特性，因此在需要大量扩
频码的情况下，需要使用伪随机序列（ＰＮ码）。（１）简单式码序列发生器（ＳＳＲＧ）其输入由移位寄存器中若干级的输出经模２加后得到，相当于反馈输入，
这些反馈输入中至少包括最后一级的输出。
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５.２ＣＤＭＡ系统的基本原理
５.２.４地址码和扩频码生成及特性地址码和扩频码的生成及特性：对系统的性能具有决定性的作用、系统
的多址能力、抗干扰、抗噪声、抗截获能力及多径保护和抗衰落能力、信息数据的保密、捕获与同步的实现。
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５.２ＣＤＭＡ系统的基本原理
１.Ｗａｌｓｈ码Ｗａｌｓｈ码是正交扩频码，根据Ｗａｌｓｈ函数集而产生。Ｗａｌｓ
第５章ＣＤＭＡ移动通信系统
1 5.1 导论 2 5. 2 CDMA系统的基本原理 3 5. 3 CDMA移动通信网的网络规划
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５.１导论
５.１.１ＣＤＭＡ的发展前景随着时代的进步，人们对移动通信提出了更高的需求。２Ｇ系统虽然可
以比较好地提供移动语音通信，但是对于用户不断增加的需求（例如在移动中享用数据、多媒体通信）却显得力不从心。在移动电话用户方面，２Ｇ和３Ｇ网络将在相当长一段时间内共存。和其他新技术一样，３Ｇ的普及需要时日，虽然许多移动用户都满足于现有的第二代产品，然而商业用户和高端用户希望享用３Ｇ所带来的宽带无线数据产品。移动运营商为了巩固他们目前的用户基础，会通过逐步引进新业务，帮助用户平滑演进。因此，移动运营商必须同时提供第二代和第三代产品业务。
２.ＣＤＭＡ扩频通信原理扩频通信技术是一种信息传输方式：在发送端采用扩频码调制，使信号
所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽；在接收端采用相同的扩频码进行相干解调来恢复所传信息数据。

cdma通信系统概述讲义

第1章 CDcdMmaA通2信0系0统0概通述信系统概述
1.2.1 CDMA的发展背景
1995年香港和美国的CDMA公用网开始投入商用。 1996年韩国用自己的CDMA系统开展大规模商用，最初12 个月发展了150万用户。1998年全球CDMA用户已达500多万，CDMA的研究和商用进入高潮，因此，有人说1997年是CDMA年。美国已拍卖的2958个PCS经营许可证中， CDMA占51%，GSM占28%。1999年CDMA在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长率高达250%，用户已达 15 2000万。
韩国CDMA数字蜂窝移动通信在政府强有力的组织下，得到了迅猛的发展。CDMA网络运营仅一年多便发展到 400万用户，其用户密度远高于我国用户密度最大的珠江 16 三角洲地区。韩国CDMA的运营情况充分证明了CDMA技术是成熟的，其系统容量和话音质量较目前其它蜂窝系统 (GSM、TDMA、PDC、TACS、AMPS)是最优的。
第1章 CDcdMmaA通2信0系0统0概通述信系统概述
1.2.2 CDMA2000 技术标准演进
IS-95向CDMA2000的技术演进路线如图1-2所示，其中空中接口系列标准包括CDMA2000 1x、1x EV-DO和1x EV-DV，核心网与无线接入网独立向前发展。
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第1章 CDcdMmaA通2信0系0统0概通述信系统概述
从业务互补性看，1x EV-DO可以作为高速分组数据业务的专用网，1x提供语音和中低速分组数据业务，同时利用CDMA2000 1x网络的广域覆盖特性以弥补1x EV-DO网 23 络建设初期在覆盖上的不足。
第1章 CDcdMmaA通2信0系0统0概通述信系统概述
在GSM Phase 2+ 阶段中，采用更密集的频率复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术，双频段等技术，有效地克服了随着业务量剧增而引发的GSM系统容量不足的缺陷；自适应语音编码(AMR)技术的应用，极大地提高了系统通话质量；GPRS/EDGE技术的引入，使GSM与计算机通信 /Internet有机相结合，数据传送速率可达384 kb/s，从而使 GSM功能不断得到增强，初步具备了支持多媒体业务的能力。 7

CDMA通信系统课件

第八章 CDMA移动通信系统(一)

第十四讲CDMA的基本原理和扩频通信系统

第八章CDMA移动通信系统 一

CDMA移动通信系统

CDMA移动通信系统

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码分多址(CDMA)移动通信系统(一).ppt

通信原理课件扩频通信及CDMA

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第八章CDMA移动通信系统一