CDMA基本原理
CDMA通信的基本原理功率控制
CDMA通信的基本原理功率控制CDMA通信与传统的通信系统像比较,发端多了扩频调制,收端多了扩频解调CDMA通信在发端将待传入的话音,通过A/D转换将模拟语音转变成了二进制数据信息,通过高速率的伪随机扩频调制,从原理上讲,两者相乘,扩展到一个很宽的频带,因而在信道中传输信号的带宽远大于信息带宽。
在接受端，接受机不仅接受到有用的信号，同时还接受到各种干扰信号和噪声。
利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩。
本地伪码与接受到的扩频信号中伪码一致，通过相关运算可还原成原始窄带信号，顺利通过窄道滤波器，恢复原始数据，再通过数/模(D/A)转换，恢复原始语音。
接收机接收到的干扰和噪声，由于和本地伪随机序列不相关，经过接收扩解，将干扰和噪声频谱大大扩展，频谱功率密度大大下降，落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降，因此在窄带滤波器输出端的信噪比或信干比得到极大改善，其改善程度就是扩频的处理增益。
CDMA蜂窝网的关键技术--功率控制CDMA蜂窝移动通信系统中，所以的用户使用相同的频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号,则信号到达基站时,因为传输路程不同,基站接受到到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这时间所谓的"远近效应"。
通常，路径损耗的总动态范围在80dB的范围内。
为了获得高质量和高的容量，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应该相同，这就是功率控制的目的：使每个用户到达基站的功率相同。
从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。
比如若从通信的正向、反向链路角度来考虑,一般可以分为反向功率控制和正向功率控制；若从实现功控的方式则可划分为集中式功率控制和分布式控制；还可以从功率控制环路的类型来划分，有可分为开环功控、闭环功控(外环功控和内环功控)。
1.反向功控CDMA系统的通信质量和容量主要受限于收到干扰功率的大小。
CDMA原理
1、CDMA原理图2、编码技术2-1信源编码2-1-1信源编码的目的是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达到压缩码率和带宽，实现信号的有效传输；2-1-2最常用的信源编码是PCM，它采用A律波形编码。
分为取样、量化和编码三步；一路语音信号编码后的速率为64Kb/s;2-1-3移动通信中如果采用PCM编码技术，则传一路话音信号需要64K带宽，传8路话音需要512K带宽。
对于1个频点只有200KHZ带宽的GSM系统来说，会造成频率资源的浪费，因此GSM系统中采用GMSK编码技术，编码后的速率为13Kb/s；2-1-4第三代移动通信系统中，不仅要支持语音通信，还要支持多媒体数据业务，因此必须采用更加先进的编码技术。
在WCDMA中，采用了自适应多速率语音编码（AMR）技术。
它支持8种编码速率：12.2、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75Kb/s.3、AMR控制AMR:允许系统根据无线接口资源动态调整语音的编码速率负荷重时，降低AMR的语音速率，这样既减轻负载，又增加系统容量。
采用4.75K时相对12.2K容量提高约40%负载轻时，增加AMR语音速率，尽量提高QOS，增加满意度对于上行覆盖受限的情况，降低AMR的语音速率可以有效扩大上行的覆盖范围4、信道编码目的使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差。
同时在原数据流中加入冗余信息，提高数据传输速率。
5、信道编码的特点5-1信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力5-2目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）5-3使用编码增加了无效负荷和传输时间5-4适合纠正非连续的少量错误6、交织编码技术6-1优点交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。
提高纠错编码的有效性。
6-2缺点：由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求选择。
CDMA概述及原理
Ａ。采用ＩＳ－９５规范的ＣＤＭＡ系统统称为ＣＤＭＡＯｎｅ。对 应ＣＤＭＡ２０００技术的演进过程，ＣＤＭＡ各阶段系统的描述如 表３－１－２所示。
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３.１ 移动通信发展史及ＣＤＭＡ标准
• ５.为什么需要３Ｇ • 随着时代的进步，人们对移动通信提出了更高的要求。 • 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
室，即著名的先进移动电话系统ＡＭＰＳ。其后，北欧（丹麦、挪威 、瑞典、芬兰）和英国相继研制和开发了类似的ＮＭＴＳ（Ｎｏｒｄ ｉｃＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）和ＴＡＣＳ（ ＴｏｔａｌＡｃｃｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ ）移动通信系统。中国在１９８７年开始使用模拟制式蜂窝电话通信 。１９８７年１１月，第一个移动电话局在广州开通。 • 仅仅几年后，采用模拟制式的第一代蜂窝移动通信系统就暴露出了容 量不足、业务形式单一及语音质量不高等严重弊端，这就促使了对第 二代蜂窝移动通信系统的研发。
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３.２ ＣＤＭＡ的基本原理
• ２.扩频与解扩频过程 • 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
cdma原理
cdma原理
CDMA技术是一种无线通信技术。
它的全称是Code Division Multiple Access，意为码分多址。
这种技术是用来区分并处理在同一频率下的多个通信信号。
相比于其他通信技术，CDMA有着许多优势。
CDMA的原理是通过为每个用户分配唯一的码序列来实现信号分离。
在发送数据之前，数据会被翻转和编码，然后和码序列相乘。
这样操作后，每个用户的数据都会成为一个特定的序列。
在接收端，接收机会使用相同的码序列进行解码，来提取出第一步所编码的数据。
由于CDMA技术采用了码序列的不同，不同用户之间的通信信号是完全重叠的。
但是，通过使用不同的码序列，接收机可以分离出正确的信号。
这使得CDMA在信号干扰和隐私保护方面有着很好的优势。
另外，CDMA还具有自适应功率控制的能力。
这意味着在通信时，发送和接收端会动态地调整功率水平来提高传输质量，并减少对其他用户的干扰。
这种功率控制策略可以使CDMA 系统具备更好的频谱利用率。
CDMA技术广泛应用于移动通信中，特别是在第三代（3G）和第四代（4G）移动通信中得到了广泛采用。
通过CDMA技术，多个用户可以在同一频段上进行通信，大大提高了通信效率和容量。
此外，CDMA技术还支持高速数据传输，使得用户能够享受到更快的网络连接速度。
总之，CDMA技术通过码分多址的原理，实现了多个用户在同一频率下的同时通信。
其优势包括信号分离、抗干扰能力强和频谱利用率高等。
在移动通信领域，CDMA技术发挥了重要的作用，为用户提供了更高效和可靠的通信服务。
CDMA移动通信基础
CDMA移动通信基础1. 介绍CDMA（ Division Multiple Access，码分多址）是一种数字移动通信技术，广泛应用于第二代（2G）和第三代（3G）移动通信系统中。
CDMA技术采用了先进的信号处理和调制技术，能够提高信号传输效率和容量，实现更可靠的通信。
2. CDMA原理CDMA技术基于扩频技术，通过将用户信号加上特定的扩频码再进行调制发送，不同用户的扩频码相互正交，可以实现多用户传输而不干扰。
CDMA还采用了软切换和功率控制等技术，使得信号传输更加可靠和高效。
3. CDMA系统结构CDMA系统主要由以下几个组成部分构成：基站（Base Station）：负责与用户终端进行通信，进行信号的调制解调和多用户间的分配和管理。
用户终端（Mobile Station）：包括方式和数据终端等，与基站进行通信，传输用户的语音、数据等信息。
控制器（Controller）：负责对基站和用户终端进行管理和控制，实现系统的整体协调和优化。
移动交换中心（Mobile Switching Center）：负责处理跨网络的通信和连接，实现用户的呼叫转移等功能。
4. CDMA优势CDMA技术相比其他移动通信技术具有以下优势：多用户接入：CDMA技术能够实现多用户接入而不干扰，提高了系统的容量和效率。
抗干扰能力强：CDMA技术采用了扩频技术，能够有效抵抗多径传播和其他干扰。
隐私保护性能好：CDMA技术采用了特定的扩频码对用户信号进行加密，保护用户通信的隐私。
调度灵活性高：CDMA技术能够灵活地对用户进行分配和调度，优化系统资源的利用。
5. CDMA在移动通信中的应用CDMA技术在移动通信中得到了广泛的应用：第二代（2G）CDMA系统：以IS-95标准为代表，提供了CDMA2000 1X、CDMA2000 1xEV-DO等多种技术，实现了语音和数据的传输。
第三代（3G）CDMA系统：以CDMA2000 3X标准为代表，提供了更高的数据传输速率、更丰富的业务和更好的系统性能。
cdma技术原理
cdma技术原理CDMA技术原理CDMA是一种基于扩频技术的数字通信技术，它利用码分复用技术将多个用户的信息同时传输到一个频带上，从而提高了频谱利用率。
它具有抗多径干扰、抗窃听和抗干扰的特点。
CDMA技术的原理是通过将数字信息转换为数字码，并使用扩频技术，在传输过程中将码分离，然后再将其合并在一起。
在发射端，码被与一个伪码相乘，使信号的频谱宽度扩展到一个宽带。
接收端通过将接收到的信号与相同的伪码相乘，将其还原为原始信息信号，从而实现了码分复用。
CDMA技术使用伪随机码将每个用户的信息分离并重组在一起。
每个用户都有一个唯一的伪随机码，这个码可以在传输过程中与其他用户的码区分开来。
这种码的长度足够长，使得能够为大量用户提供独一无二的码。
因此，CDMA技术可以同时处理多个用户的信息，而不会发生信号冲突。
在CDMA系统中，每个用户的信息被编码为数字码，并与伪随机码相乘。
这样，用户的信息就被扩展到了一个带宽，这个带宽远远大于用户信息的带宽。
这种扩展的带宽使得CDMA系统具有高度的抗多径干扰和抗窃听能力。
多径干扰是由信号在传输过程中反射和折射产生的，这种干扰会导致信号的失真和弱化。
CDMA技术可以通过使用扩频技术将信号扩展到一个宽带来抵消多径干扰。
抗窃听的能力是由于CDMA技术使用伪随机码对信号进行编码，这使得信号非常难以被窃听者解码。
CDMA技术的另一个重要特征是抗干扰能力。
当多个用户同时使用同一个频段时，会产生互相干扰的现象。
CDMA技术通过使用伪随机码和信道编码技术来抵消这种干扰。
伪随机码使得每个用户的信号都不同，而信道编码技术则可以检测和恢复错误的信息。
CDMA技术是一种基于扩频技术的数字通信技术，具有抗多径干扰、抗窃听和抗干扰的特点。
它通过使用伪随机码将多个用户的信息同时传输到一个频带上，从而提高了频谱利用率，同时也提高了通信的可靠性和安全性。
CDMA通信原理知识介绍
CDMA（码分多址）是一种多址接入技术，允许多个用户在同一频段上同时进行通信。 它通过给每个用户分配一组独特的扩频码（也称为伪随机码或扩频序列），来区分不同 的用户信号。CDMA技术的核心在于扩频，即将信息数据与扩频码进行调制，扩展信
号带宽，使信号在传输过程中具有更强的抗干扰能力。
CDMA技术的发展历程和应用领域
05 CDMA通信的优势与局限 性
CDMA通信的优势
抗干扰能力强
CDMA采用扩频技术，能够有效抑制干扰信 号，降低误码率。
保密性好
CDMA中的扩频编码具有很好的保密性，能 够实现安全的无线通信。
频谱利用率高
CDMA允许用户在相同的频段上共享频率资 源，提高了频谱利用率。
软切换和软容量
CDMA支持软切换技术，提高了通信的稳定 性和覆盖范围。
04 CDMA通信的关键技术
功率控制技术
总结词
功率控制技术是CDMA通信中的重要技术之一，用于平衡不同用户之间的干扰和信号强度，确保通信质量。
详细描述
在CDMA通信系统中，多个用户共享相同的频谱资源，因此需要有效地控制各个用户的发射功率，以减小相互之 间的干扰。功率控制技术通过动态调整用户的发射功率，保证接收端能够可靠地接收信号，同时降低对其他用户 的干扰。
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CDMA与其他通信技术的融合与比较
CDMA与OFDMA的融合
将CDMA的扩频技术与OFDMA的高效频谱利用技术 相结合，实现更高速的数据传输。
CDMA与MIMO的融合
利用MIMO技术提高CDMA系统的空间分集增益和 容量。
CDMA与毫米波通信的融合
探索在毫米波频段应用CDMA技术，以实现超高速 无线通信。
软切换技术
cdma 原理
cdma 原理
CDMA (Code Division Multiple Access) 是一种无线通信技术，它的原理是利用编码和解码技术对信号进行分割和复用，使多个用户在同一频率带宽内同时进行通信。
CDMA技术的主要原理如下：
1. 扩频：CDMA技术中，每个用户的信号都会被编码成一串较长的扩频码。
扩频码是一种伪随机序列，其比特频率远远高于传输信号的比特频率。
通过扩频码，原始信号被扩展到更宽的频带上。
2. 复用：CDMA技术使用了碎片化复用的原理。
每个用户的扩频码都是不同的，并且彼此相互正交，使得多个用户的信号可以重叠在同一频率上而不会相互干扰。
接收端利用正交性可以将目标用户的信号从其他用户的信号中分离出来。
3. 解码：在接收端，接收到的复用的信号会经过一个与发送端相同的扩频码进行解码。
解码后的信号可以恢复为原始信号。
CDMA技术的优点在于其频谱利用效率较高，可以支持更多的用户数目，而且在信道干扰和多路径衰落等复杂环境下仍能保持通信质量。
此外，CDMA还具有抗干扰和保密性好的特点，使其成为许多移动通信系统的重要技术。
移动通信原理-CDMA基本原理
C：信道容量，单位b/s
B：信号频带宽度，单位Hz
S：信号平均功率，单位W N：噪声平均功率，单位W
结论：在信道容量C不变的情况下，信号频带宽度B与信噪比S/N 完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信 噪比的条件下获得比较满意的传输质量
无 线 维 护 中 心
扩频通信的理论基础
1． 信息数据经过常规的数据调制，变成窄带信号（假定带宽为B1）。 2． 窄带信号经扩频编码发生器产生的伪随机编码（PN 码：Pseudo Noise Code） 扩频调制，形成功率谱密度极低的宽带扩频信号（假定带宽为B2，B2 远 大于B1）。窄带信号以PN 码所规定的规律分散到宽带上后，被发射出去。
无 线 维 护 中 心
扩频通信的理论基础
3． 在信号传输过程中会产生一些干扰噪声（窄带噪声、宽带噪声）。 4． 在接收端，宽带信号经与发射时相同的伪随机编码扩频解调，恢复成常规 的窄带信号。即依照PN 码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起 来，形成普通的窄带信号。再用常规的通信处理方式将窄带信号解调成信 息数据。干扰噪声则被解扩成跟信号不相关的宽带信号。
CDMA基本原理
码ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ多址
CDMA网络的中心频点计算方法： 下行——870+0.03*N ； （N是载频号，例如283） 上行——833+0.03*N； 码分多址的理解： 一个房间（频段1.23Mhz）中有多人（手机MS）在交谈，每组 人之间使用不同的语言（码分），因此相互之间交谈不受影响。 基于这个模型，可以推测到CDMA的几个特点： 自干扰：如果有人说话声音过大，势必影响其他人的交流 码分：不同组之间使用不同的语言保证互不干扰，或者，使用同 样语言的两组人之间间隔足够远
扩频通信的理论基础
在扩频通信中采用宽频带的信号来传送信息，主要是为了通信的安全可靠， 这可用信息论和抗干扰理论的基本观点来解释。
信息论中的仙农（Shannon）公式描述如下： 仙农（Shannon） 仙农 其中 C------信道容量（比特/秒） N-----噪声功率 W----信道带宽（赫兹） S---------信号功率
PN短码 PN短码 区分不同扇区或小区 伪随机序列 215 = 32,768 unit (period 26.67ms)，PN码的生成 取得是相位偏置。每64位生成一个PN，共有512个可 用PN。不同PN之间相位不同，属于近似正交。 用于前向及反向物理信道扩频
PN长码 PN长码 用于反向逻辑信道区分不同用户 伪随机序列 2^42-1 unit 在前向链路上对业务及寻呼信道进行扰码
频分多址
频分，有时也称之为信道化，就是把整个可分配的频谱划分成许 多单个无线电信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输一 路话音或控制信息。在系统的控制下，任何一个用户都可以接入 这些信道中的任何一个。 模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子，数字蜂窝系统中也 同样可以采用FDMA，比如GSM和CDMA系统也采用了FDMA。
CDMA知识要点1（CDMA基本原理）
CDMA知识要点1（CDMA基本原理）CDMA知识要点⼀、⽆线传播理论： (2)1. UHF（ultra high frequence）超⾼频300~3000MHZ (2)2. 慢衰落与快衰落的概念 (2)3. 对抗衰落，基站采取的措施是采⽤时间分集、空间分集（极化分集）和频率分集的办法(2)4. 绕射损耗和穿透损耗 (2)5.常见的⼏种传播模型： (2)6.CW测试的概念： (2)⼆、天线理论： (2)1.天线分类 (2)2.天线的性能指标 (3)3.dBd 和 dBi的区别，以及dBm的概念 (3)4. 波束宽度 (3)5.天线选型 (3)6. 天线下倾⾓与覆盖距离的计算公式 (3)三、CDMA基本原理： (5)1. CDMA （code division multiply access）码分多址接⼊。
(5)2.扩频通信的原理 (5)3.CDMA采⽤直序扩频频 (Direct Sequence Spread Spectrum) (5)4.⼏个常见概念 (5)5.系统框图 (6)6.三种码（短码、长码、WALSH码）： (7)四、CDMA信道： (7)1. IS-95中的前向信道和反向信道 (7)五、CDMA关键技术： (10)1. 功率控制技术 (10)2. Rake接收 (11)3.软切换/更软切换的概念 (11)六移动台⾏为 (12)1. 移动台初始化 (12)2.移动台空闲态 (12)3. 接⼊过程 (13)4. 掉话 (16)七、基站硬件 (17)1.系列基站 (17)⼋、切换算法： (18)1. CDMA切换的分类 (18)2. 导频集 (18)3. CDMA切换的主要参数 (18)4. 搜索窗⼝参数 (19)5. 切换算法可以分为以下的类型： (21)6 软切换动态门限 (21)7. 软切换过程 (22)⼋功率控制 (23)1. Radio Configuration简称为RC (23)2. 功控分类 (23)3. 反向功控 (24)4. 前向功控 (24)九负荷控制 (26)1. 前向负荷计算 (26)2. 反向负荷控制之准⼊算法描述 (28)⼗、系统消息 (29)1. 在CDMA系统中，⼏乎所有的呼叫流程由消息驱动 (29)2. 常见的消息 (29)3. 6种必选消息 (31)⼀、⽆线传播理论：1. UHF（ultra high frequence）超⾼频300~3000MHZ2. 慢衰落与快衰落的概念慢衰落：由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理改变变化缓慢，故称慢衰落。
cdma系统基本原理
东信网络内部资料
第21页
CDMA（IS-95A）中的信道 • 在CDMA中分为前向和反向信道 • 前向是从基站到移动台 • 反向是从移动台到基站
东信网络内部资料
第22页
前向信道
• • • • • 前向链路有四种，用来传送语音和命令。它们是: 导频信道Pilot channel 同步信道 Sync channel 寻呼信道 Paging channel 业务信道 Traffic channel
为什么要用功率控制?由于信道地址码的互相关作用将产生多址效应和远近效应?多址效应指任何一个信道将受到其它不同地址码干扰?远近效应指距离接收机近的信道将严重干扰距离接收机远的信道的接收使近端强信号掩盖远端弱信号所以必须根据距离自动地精确调整移动台的发射功率东信网络内部资料第35页功率控制的实现?功率控制有三种方式?反向开环功率控制?反向闭环功率控制?前向功率控制?开环和闭环功率控制同时进行东信网络内部资料第36页反向开环功率控制?完全是ms自己进行的功率控制?根据接收功率的变化估计下行传输损耗迅速调节自身发射功率只是ms对发送电平的粗略估计?只是ms对发送电平的粗略估计因此动态范围大因此动态范围大东信网络内部资料第37页反向闭环功率控制?由于上下行传输损耗通常相差较大因此反向开环功率控制不精确因此有必要引入一种补充手段?反向闭环apc因收到基站snr的反馈信息所以称闭环环?反向闭环apc根据基站接收snr决定移动台发送功率保证基站收到的信号足够强同时对其它信道干扰最小东信网络内部资料第38页前向功率控制?bts根据ms提供的测量结果调整对每个ms的bts发射功率?其目的是对路径衰落小的ms分配较小的正向链路功率而对那些远离基站和误码率高的ms分配较大的正向链而对那些远离基站和误码率高的ms分配较大的正向链路功率东信网络内部资料第39页软切换?软切换意即先切换再断开相对于硬切换的先断开再切换而言?在切换的过程中同时接收两个基站的信号犹如收到的是不同路径传来的多径信号?犹如收到的是不同路径传来的多径信号?可利用cdma系统中的分集接收装置处理?对话音接收没有影响大大降低了掉话率?可增强接收信号电平提高载干比?不需要交换收发频率只须对引导pn码的相位作调整东信网络内部资料第40页多径效应东信网络内部资料第41页rake接收用来克服多径效应将不同时延的信号解调后对齐相加增强接收效果
第十四讲CDMA的基本原理和扩频通信系统
m(t)
动通信的首选。
3
CDMA One
IS-95 A IS-99 、 IS6 57
IS-9 5B IS-95 HD R、 IS-95 C
CDMA 2 00 0 1X RTT
CDMA 2 00 0 3X RTT
CDMA 2000
CDMA技术标准化发展阶段
4
CDMA技术的发展, 推进了3G的实现进程。CDMA技术的标准化经历 了如下几个阶段(如图3-1所示): IS-95是CDMA One系列标准中最先发布的标 准, 真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA 标准是IS-95A, 这一标准支持 8K编码话音服务。其后又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准, 支持 1.9GHz 的CDMA PCS系统的STD-008标准, 其中13K编码话音服务质量已非 常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长, 1998年, IS-95B 标准应用于CDMA基础平台。 IS-95B可提高CDMA系统性能, 并增 加用户移动通信设备的数据流量, 提供对64 kb/s数据业务的支持。 其后, CDMA 2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。CDMA 2000在 标准研究的前期, 提出了1X和3X的发展策略, 但随后的研究表明, 1X和1X增 强型技术代表了未来发展方向。
y(t)再与载波cosω0t相乘实现解调, 最终恢复出原始信号m(t)。
27
直扩及解扩的方法可以采用BPSK、QPSK及MSK, 现在 的无线网络大都采用的是数字方式QPSK调制方式。
如上所述, 直扩系统的接收除了前端的放大变频之外, 还 要进行解扩和解调。 最好是先解扩再解调, 因为无线信号在空 间传播会有很大的信号衰减。 未解扩前的信噪比很低, 甚至信 号被淹没在噪音中。一般解调器难于在很低的信噪比条件下 正常解调, 会导致高误码率。 换句话说, 先解扩, 可以通过解扩 过程获得扩频增益, 提高接收信号信噪比。然后再进行解调, 就能保证通信的质量和可靠性了。28
cdma原理
cdma原理
CDMA（Code-Division Multiple Access）是一种多用户共享数字无线通讯系统技术，它能同时在同一频段上提供多用户访问，采用编码技术来增加系统容量，并通过增加信号
元素来改善个性化频谱使用，从而提高语音传输速度和质量。
CDMA的基本原理是将每一个给定的用户的信号加入一系列编码。
在信号发射到空中之前，它用某一特定的数字信息代码进行编码，而信号发射到空中后，接收端则将它们解码，从而识别出发射端发给接收端的信号。
不同用户的信号可以通过不同的编码来区分，使得
它们之间不会冲突。
这样就可以在同一个频率上处理多个信号，实现多用户共享。
另外，CDMA系统采用多层信号码序列作为基本编码，而每一层的码序列表示同一种信号的不同版本，因此每一层的码序可以单独使用，也可以与其他码序混合使用，从而得到
各种不同的组合信号，这使CDMA系统的容量可以大大的提高，比传统的无线通讯技术更
加灵活，能够容纳更多的用户。
CDMA还提出了多块信道的概念，实现更高效率的信息传输。
也就是说，CDMA系统中，信息可以以多段状态传输，即发射端可以将一个信号分为多段传输。
这样可以减少干扰，
降低噪声，提高语音质量。
此外，CDMA还采用多元信道结构，使通道不受频率限制，可实现多载波个性化服务，通常用于数据/多媒体服务，如移动视频会议等，使系统的容量更加充分的利用。
总的来说，CDMA系统的优势在于改善了调制解调器的质量，增加了系统的容量，减少了干扰，提高了信号传输效率，降低了时延，从而为用户提供更好更优质的移动通讯体验。
CDMA协议解析码分多址的数字通信协议
CDMA协议解析码分多址的数字通信协议CDMA（Code Division Multiple Access）是一种采用码分多址技术的数字通信协议。
它是一种广泛应用于移动通信领域的技术，具有高容量、抗干扰能力强等优势。
本文将对CDMA协议进行详细解析，介绍其原理和应用。
一、CDMA协议的基本原理CDMA协议是一种码分多址技术，通过为每个用户分配唯一的码片，实现多个用户同时使用同一频段进行通信的能力。
其基本原理如下：1. 码片生成CDMA使用伪随机码（PN码）作为码片，该码片具有良好的噪声性质和周期性。
每个用户都有一个唯一的PN码，通过与该PN码进行点对点乘法运算，生成与用户相关的码片。
2. 数据传输在CDMA系统中，用户的数据通过与其唯一码片进行异或运算，变成调制后的信号。
所有用户的调制信号经过混合后，通过同一频段传输。
接收端收到信号后，再与自身的唯一码片进行乘法运算，结果与码片中的数据进行积分，恢复出原始数据。
3. 碰撞与干扰由于CDMA系统内的用户同时使用相同的频段进行通信，可能会产生碰撞和干扰。
为了解决这个问题，CDMA系统使用了跳频和扩频技术。
跳频可以在不同频段之间进行切换，降低碰撞概率；扩频则是通过将信号频率扩大至原来的几十倍或者更多，提高了通信容量的同时，也增加了抵抗干扰的能力。
二、CDMA协议的优势和应用CDMA协议具有以下优势，使其在移动通信领域得到了广泛应用：1. 高容量CDMA协议采用了码分多址的技术，用户间的通信资源可以并行利用。
相比于其他通信协议，CDMA的容量更大，能够同时支持更多用户进行通信。
2. 抗干扰能力强CDMA协议利用了码片的特性，即使在频谱受到严重干扰的情况下，它仍然能够正确恢复出用户的信息。
这使得CDMA在复杂的无线环境下有较好的通信质量。
3. 隐私性好由于每个用户都有唯一的PN码，CDMA协议具有较好的隐私性能。
除非拥有正确的PN码，否则无法正确解码，并获得用户的信息。
CDMA基本原理概述
CDMA支持软切换技术，降低掉话率； 同时通过功率控制实现软容量，提高 网络容量。
CDMA的局限性
高成本
CDMA技术复杂度高，设备成 本和维护成本相对较高。
对多径干扰敏感
CDMA采用的扩频通信对多径 干扰较为敏感，影响通信质量 。
高速移动支持不足
CDMA在高速移动场景下的性 能表现不如其他移动通信技术 。
开环和闭环功率控制
开环功率控制是根据移动台接收到的信号强度来调整发射功率，而闭环功率控制则通过基 站对接收到的信号质量的反馈来调整移动台的发射功率。两种方式相辅相成，共同实现功 率控制的精确性和稳定性。
快速功率控制和慢速功率控制
快速功率控制实时调整发射功率，以应对信道条件的变化；慢速功率控制则根据长期平均 误码率或信噪比的变化调整发射功率。两种控制方式结合使用，可以更好地平衡系统性能 和资源消耗。
相结合，以实现更好的性能和覆盖范围。
与MIMO的结合
02
多输入多输出（MIMO）技术可以与CDMA技术结合使用，以
提高数据传输速率和可靠性。
与软件定义的无线电（SDR）的融合
03
通过软件定义的无线电技术，CDMA可以与其他无线通信技术
更好地融合，实现灵活的网络部署和管理。
CDMA在物联网和5G中的应用
详细描述
CDMA（码分多址）是一种通信技术，其基本原理是将每个信号分配一个唯一 的扩频码，通过不同的扩频码来实现多路信号的复用。CDMA技术的特点是抗 干扰能力强、频谱利用率高、保密性好等。
CDMA的发展历程和应用领域
总结词
CDMA技术自20世纪90年代诞生以来，经历了多个发展阶段，广泛应用于移动通信、卫星通信等领 域。
CDMA基本原理
CDMAOne CDMA2000
7
CDMA系统的演变进化 CDMA系统的演变进化
cdmaOne
cdmaOne系统是指基于IS-95标准系列的CDMA系统，它包括： IS-95 IS-95A TSB-74 J-STD-008 IS-95B
CDMA系统反向信道结构 系统反向信道结构
反向 CDMA信道 (基站接收的1.23 MHz 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
与寻呼信道 有关的接入信道
业务 信道 1
业务 信道
以长码
进行编址
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CDMA信道结构 CDMA信道结构
R-ACH信道结构 信道结构
白噪声
f0 f0 f 解扩频前的信号频谱
信号 脉冲干扰
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CDMA基本原理 CDMA基本原理
编码方式(长码、短码、WALSH码) 前反向信道 （access,sync,paging,pilot,trffic,fch,sc h） 功率控制（开环功控、闭环功控） 软切换 小知识点（ Ec/Io， Eb/No, SerchWindow, Txadjust）
b：信道带宽；s/n：信噪比；c：信道容量 信道带宽；s/n：信噪比；
CDMA系统属于子干扰系统。
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CDMA基本原理 CDMA基本原理
CDMA系统通过扩频可以产生21dB增益。
S(f) 信号
信号
S （ f） f0
f0 扩频前的信号频谱 S（f） 干扰噪声 信号 白噪声
CDMA移动通信原理
SME
SME
Di Pi
VLR G VLR
PSTN ISDN PSPDN
信道结构
采用调频的多址技术.业务信道在不同 频段分配给不同的用户。
TACS、AMPS
FDMA
Power
采用时分的多址技术。业务信道在不 同的时间分配给不同的用户 GSM、DAMPS
CDMA是采用扩频的码分多址技术。 所有用户在同一时间、同一频段上、 根据不同的编码获得业务信道
目录
扩频通信原理
CDMA系统工作原理 CDMA系统关键技术
扩频通信原理
CDMA多址技术的原理是基于扩频技术. 将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个
带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制， 使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发 送出去。
接收端由使用完全相同的伪随机码，与接收的带
宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的 窄带信号即解扩，以实现信息通信
TDMA
Power
CDMA
Power
频分多址
时分多址
码分多址
M序列的基本性质
伪随机序列 周期：P=2^r-1，r为移位寄存器级数 M序列和其移位后的序列逐位模二加，所得序列还是M序列，只 是初相不同 两个不同相位的M序列，当周期 P 很大时，这两个序列几乎是 正交的
M序列自相关性非常好，所以CDMA中选择M序列PN码作为地址码 不同相位的M序列几乎正交，所以CDMA中用来为每一用户的业务 信道分配了一个相位
WALSH CODES
# ---------------------------------- 64-Chip Sequence -----------------------------------------0 0000000000000
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PN码的同步 资料仅供参考
2. 串行/并行同步原理如下图所示，其最差情况下的捕获时间Tacq： Tacq =[NTc/3Tc/2]NTc=2/3N2Tc
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PN码的同步－跟踪阶段
码同步的第2阶段是跟踪，或称为精确同步。对PN码的精确同步 可以达到最大的处理增益，因为1/2个码片的相位差就会导致处理 增益损失50%； 粗同步后，本地产生的PN码pnr(t)与输入pn(t)的相位差<Tc/2。 DLL（Delay-Locked Loop）可完成精确同步，将相位差进一步缩 小。 DLL的结构见下页。
• 通过对两个优选对m序列作模2加得到的序列称为Gold序列，Gold序列之间 的自相关和互相关均匀而且有界；
m序列优选对 资料仅供参考
优选对：在一组m序列中挑出的两个m序列，两者的互相关满足下式：
n为奇数或n=2(mod4)时，
t(n) 2
Rab
(i)
1
n为偶数时， t (n)
t(n)12(n2)/2
n 3 4 5 67 Mn 2 0 3 2 6
8 9 10 11 12 13 14 15 16 023404320
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m序列的互相关
左图中互相关值不满足优选对条件，因此不是优选对； 右图中互相关值满足上页优选对条件，因此是优选对。
资料仅供参考
Gold序列的产生
码长2n-1，移位1码片即产生一个Gold码，因此一对优选对m序列的移位模 2加可以产生2n-1个Gold码，加上这两个m序列自身，总共可以产生2n+1个 Gold码
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Walsh序列和m序列的频谱特性
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CDMA发射机结构
资料仅供参考
CDMA接收机结构
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PN解相关器－－PN匹配滤波器
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PN码的同步－捕获阶段
PN码同步的第1阶段是捕获，或称为粗同步，捕获方法有串行同步和串/并同步。 1. 串行同步原理如下图所示，其最差情况下的捕获时间Tacq：
（T为信号周期）。 幸好我们通常遇到的周期性信号都能满足狄义赫利条件，周期性m序列 码波形也满足该条件。
周期信号资的料仅供参考频谱分析
满足狄义赫利条件的周期信号f(t)可以展开成指数形式傅立叶级数：
f(F(n1)（或简写为Fn）等于：
F nT 1 1tt0 0 T 1f(t)ejn 1 td， t 其 n为 中 从 到 的整数
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m序列的自相关
资料仅供参考
Gold序列
• Why Gold？ – m序列优选对的互相关值已经接近Welch给出的序列相关特性下限，但 是，m序列之间能构成优选对的数目很少，不能在CDMA通信系统中利 用互相关来区分用户。当然，m序列的自相关可以用来区分用户，如IS95，但是要求系统精确同步。 – Gold序列的自相关旁瓣值和互相关值与优选对m序列的互相关值一样， 但是序列数目大大增加，可利用互相关实现CDMA。
周期信号的平均功率等于直流、基波及各次谐波分量有效值的平方和。
分析：周期信号的频谱是离散谱，周期越长，离散谱线越密，抗频率选 择性衰落能力越强。
资料仅供参考
周期信号的频谱分析
傅立叶级数和傅立叶变换的关系：首先周期信号可由傅立叶级数 表示；如对周期信号取周期极限而将其变为非周期信号，即可由 傅立叶级数导出傅立叶变换，从离散谱导出连续谱；同时我们也 可以反过来由非周期信号演变为周期信号，从连续谱引出离散谱；
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Why not Walsh？
Walsh码没有唯一的自相关窄峰，难以同步，多径干扰严重； 如果独立使用Walsh码作为扩频码，根据前面的周期信号谱分析可知，因 为周期T太短，Walsh码的离散谱线间隔1/T比较大，能量将相对集中在比 较少的频率上，抗干扰能力下降； Walsh码的正交性是对全序列互相关而言的，对于部分序列互相关，正交 性丧失，失去了它的优势； Walsh序列可以和m序列或Gold序列混合使用，如在cdma2000和WCDMA 中，Walsh序列在下行链路中用来区分用户信道，在上行链路中用来区分 用户的不同信道。
准确同步时，Walsh码两两正交，从而保证了用Walsh码扩频的同 一发射机发射的信号之间完全正交而没有相互干扰：
N 1
hik hjk 0
k 0
只有在准确同步的时候，Walsh码才具有较好的正交性，否则将有 较大的互相关值； Walsh码具有较短的周期，因而扩频效率较低，另外也造成了基于 自相关的码同步的困难。
宽带干扰 资料仅供参考
DS对宽带干扰没有抑制作用。
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伪随机码
伪噪声码（Pseudo-Noise Code)因其自相关函数类似于高斯白噪声 序列的自相关函数而得名； 对于不知道PN码的用户而言，PN码看起来是随机的，但实际上 它不是随机序列，而是确定的序列，即对发送方和接收方都是已 知的，因此也称为伪随机码； PN码是周期性的，周期越长其统计特性越接近高斯白噪声序列； 在扩频通信系统中，PN码用于对信号能量进行带宽扩展。 PN码分为短码和长码，短码在每个符号期间重复，即短码周期等 于符号时长；长码周期远长于符号时长，因此在每个符号期间进 行扩频的码片是PN码的一小段。
资料仅供参考
Gold序列的产生举例
资料仅供参考
Gold序列的自相关
Gold序列资料仅供的参考 互相关
由上图及计算可知，一组Gold码内任意两个Gold码之间的互相关性都符合优选对要求 (即n=5时，Rab(i)= +7、-1、-9），所以Gold码的互相关性比m序列好，而且数量多得多。
资料仅供参考
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修改
• 增加几个基本概念：
– 扩频增益 – Eb/No – 自相关与互相关
• 整理线索 • 补充遗漏内容
资料仅供参考
目录
扩频（Spread Specture）基本原理 m序列、Gold序列、Walsh序列及其特性 周期信号的频谱
CDMA发射机和接收机结构 PN码解相关器和PN码的同步 CDMA多址技术 多用户检测 功率控制 Rake接收机
PN码pnt，切普速率Rc，切普时长Tc; 逻辑表达用1、0二值，对应运算为模2加或XOR； 实际应用中，1映射为-1、0映射为+1，对应运算为乘法。
资料仅供参考
DSSS基本框图
txb=pnt ·dt
扩频和解扩 资料仅供参考
资料仅供参考
扩频通信原理图
如确定用此图，应将方框重画
资料仅供参考
窄带干扰
度）为Nc=2n-1的PN序列，这样的序列称为m序列；
在以下论述中n与L完全相同，Nc与N完全相同；
充分条件： 抽头结构Ci对应的n阶特征多项式f(x)为本原多项式的SSRG一定能生成 周期为2n-1的最大长度序列；
本原多项式一定是最简（既约）多项式，即不能被小于n阶的任何多项式整除；
如果一个n次多项式f(x)满足下列条件则称为本原多项式；
n
f (x) Cixi G(x) akxk
i0
k0
n
g0(x) C i a ia i 1xa 1xi 1
i 1
SSRG举例 资料仅供参考
C3=1
C5=1
C2=1
SSRG[5,3]：n＝5，抽头数为2，对应本原特征多项式 为1+X3+X5；
SSRG[5,2]：n＝5，抽头数为2，对应本原特征多项式 为1+X2+X5；
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PN码的性质
• 1-0平衡
– 在一个周期内1和0的数目之差最大为1；
• 游程分布
– PN码中连续1或连续0的序列分段称为游程， 举例说明。。。
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PN码的性质－－自相关
m序列 资料仅供参考
满足一定条件的n级SSRG（Simple Shift Register Generator）可产生最大周期（长
F[f(t)]2Fn(n1) n
对 T (t) 求其傅立叶级数系数Fn，有Fn=1/T1，所以周期信号 T (t)
的傅立叶变换为
F()F[T(t) ]1 (n1) n
因为普通周期信号可以表示为单周期信号f(t)与周期冲击序列的卷积，
所以其傅立叶变换就是f(t)的傅立叶变换与周期冲击序列的傅立叶变
换的乘积，这是我们计算m序列信号功率谱密度函数的基础。
以上过程表明周期信号与非周期信号，傅立叶级数与傅立叶变换， 离散谱与连续谱，在一定条件下可以互相转化并统一起来。
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周期信号的频谱分析
傅立叶变换的时域卷积定理：
如F[f1(t)]=F1() ，F[f2(t)]=F2()，有F[f1(t)*f2(t)]=F1()F2()
周期信号的傅立叶变换为：
x表示取x的 实整 数数部分
t ( n ) 4 R a ( i ) b t ( n ) 2 ( i 0 , 1 , 2 , N 1 )
n=0(mod4)时，
1 2(n2)/2
R ab
(i)
1 2n/2 1
1 2 n / 2
m序列具有优选对特性的序列对数目Mn，是指最多有Mn个m序列满足两两优选条 件。可见可用数目非常少。
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周期信号的功率谱分析
m序列信号的周期自相关函数表示为，N为该序列周期：
R a()N 1N N 1 T c()m (mc N ) T
则其傅立叶变换即为m序列的功率谱密度函数：
S0(f)N 12(f)(N N 21)m sifn fT cT c 2 fN m c T m 0
资料仅供参考
序列的自相关
资料仅供参考
自相关举例
资料仅供参考
序列的互相关