CDMA 基本原理
CDMA
CDMA系简化框图 CDMA系统移动台简化框图
返回
CDMA系统原理 CDMA系统原理
图6-10 CDMA系统基站简化框图 CDMA系统基站简化框图
返回
CDMA系统原理 CDMA系统原理 CDMA系统的通信过程如下： CDMA系统的通信过程如下： （1）建立 链路 （2）通话
无线传输技术 开关多波束智能天线：结构较简单，整个区域 由数目确定的多个并行波束覆盖，每个波束的 指向和宽度是固定的，用户在小区内移动，基 站选择某个波束使接收信号最强。 自适应阵天线：采用多天线阵元结构形成全向 天线，系统采用数字信号处理技术识别用户信 号的到达方向，并在此方向形成天线主波束。 返回
CDMA系统原理 CDMA系统原理 技术关键：在码分多址通信系统中，各 收端必须传输本地地址码，该本地码的 码型结构与对端发码一致，且相位完全 同步。用本地码对所收全部信号进行相 关检测，从而选出所需的信号。
码分多址传输技术
例如：共有四个站进行码分复用通信，4个站的 码片序列为 A (-1 A：(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) B：(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1) C：(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1) D：(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1) 现收到码片序列S为(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)，判 断为那个站发的，发送的信号是什么。
通用分组无线业务
在GSM系统中，若采用电路交换，每条GSM信道 GSM系统中，若采用电路交换，每条GSM信道 只能提供9.6 kbit/s或14.4kbit/s的传输速率。若多 只能提供9.6 kbit/s或14.4kbit/s的传输速率。若多 条信道组合在一起（最多8 条信道组合在一起（最多8个时隙），虽可提供更 高速率，但只能被单一用户独占。 采用分组交换的GPRS可灵活运用无线信道，使其 采用分组交换的GPRS可灵活运用无线信道，使其 为多个GPRS数据用户所共用，提高了无线资源的 为多个GPRS数据用户所共用，提高了无线资源的 利用率。GPRS 最多可将8 利用率。GPRS 最多可将8个时隙组合在一起，可 提供高达171.2 kbit/s的带宽，可供多个用户同时 提供高达171.2 kbit/s的带宽，可供多个用户同时 共享。
CDMA基本原理
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
资料仅供参考
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
资料仅供参考
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
资料仅供参考
Walsh序列和m序列的频谱特性
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。
上一页 下一页 返回
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。
下一页 返回
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
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移动通信基础
CDMA移动通信基础CDMA移动通信基础CDMA（ Division Multiple Access）是一种移动通信技术，是利用信道编码技术实现多用户使用同一频段的一种通信方式。
CDMA移动通信基础是了解CDMA技术的基本原理和核心技术的基础知识。
1. CDMA技术的原理CDMA技术的基本原理是将不同的用户数据按照一定的编码方式进行编码，然后通过扩频技术将编码后的数据发送到整个频段。
接收端通过解码和去除其他用户干扰的方式，将特定用户的数据还原出来。
CDMA技术主要包括信道编码、信道容量和干扰抑制三个方面。
1.1 信道编码CDMA技术通过采用码片作为信号的传输方式，将用户数据进行编码与解码过程。
码片是一种特殊的伪随机序列，能够使信息在传输过程中增加冗余度，提高信号的鲁棒性和抗干扰能力。
1.2 信道容量CDMA技术具有高信道容量的特点。
由于CDMA技术采用扩频技术，可以在同一频段内传输多个用户的数据，从而提高了频段的利用率。
CDMA技术的信道容量远高于传统的时分多路复用和频分多路复用技术。
1.3 干扰抑制CDMA技术可以通过编码和解码的过程对其他用户的信号进行抑制。
由于CDMA技术是将所有用户的信号混合传输，所以没有固定的时间、频率和位序来分离不同用户的信号。
其他用户的信号会被视为干扰信号，需要通过解码过程进行抑制。
2. CDMA系统的结构CDMA系统由基站、移动台和交换网三部分组成。
基站负责与移动台进行无线通信，传输和接收数据，以及与交换网连接进行调度管理。
移动台是用户使用的移动终端设备，在与基站建立通信连接后可以进行语音通话或数据传输。
交换网则负责处理和转发数据，实现移动通信的集中管理。
3. CDMA系统的优点和应用CDMA技术具有以下优点：抗干扰能力强，能有效抵抗同频干扰和多径干扰。
高带宽利用率，实现多用户使用同一频段。
通信质量稳定，支持高速数据传输和语音通话。
系统容量大，能够容纳大量用户通信。
CDMA通信原理
CDMA通信原理：1、简述CDMA系统的发展历程及各阶段的特点。
2、画出CDMA系统的网络结构，简述接入网各网元的功能，以及主要的接口。
3、什么是扩频？CDMA采用什么扩频方式？扩频是指将信号扩展至一个很宽的频带上进行传输。
CDMA采用直接序列扩频方式。
4、什么是相关系数？如何判断两列码是正交的？相关系数是用来衡量两个信号的相关性;当两信号的相关系数为0时表示两信号正交。
5、简述扩频的整个过程。
发端数据流与一扩频序列结合到一起在终接端，只要具备正确的定时和扩频序列，合成信号可以被压缩并恢复出原始数据压缩频谱后，恢复出的原始数据流仍然保持完整。
6、名词解释：Ec、Io、Eb、Nt、解调门限。
Ec:码片能Io:总干扰Eb:比特能Nt:解扩后总干扰解调门限：系统能够解调的最小Eb/Nt。
7、为什么说CDMA系统是自干扰受限系统？因为CDMA系统容量受CDMA系统总干扰的因素限制。
8、名词解释：爱尔兰、CE、软容量、小区呼吸。
爱尔兰：话务量单位，指一个用户占用一业务信道一小时所产生的话务量为1Erl。
CE：指信道单元。
软容量：指CDMA系统容量的缩放主要因素：反向的干扰小区呼吸：根据基站的忙闲，收放小区的覆盖范围。
9、请画出CDMA的系统框图，并说明每一步操作的作用。
10、什么是处理增益？它是如何计算的？它有什么特点？处理增益理解为最终扩频速率与信息速率的比；处理增益=Eb/Ec特点：处理增益越大，反向干扰越小，前向覆盖越少。
11、语音编码的作用是什么？CDMA系统采用了什么语音编码？由于支持语音激活，在典型的双工通话中，通话的占空比大于35%，不通话的时候降低发射速率，有效提高系统容量。
CDMA系统采用了8K QCELP、13K QCELP、8K EVRC。
12、什么是激活因子？激活因子是指当前语音业务使用时长占总时长的比例。
13、有哪两种什么信道编码方式？它们有什么区别？语音业务用哪种编码方式？卷积码和TURBO码，区别：卷积码是时延小，误码较大，纠错能力低，TURBO码是时延较长，纠错能力强。
CDMA技术原理及主要特点
CDMA技术原理及主要特点CDMA是Code Division Multiple Access的英文缩写，中文翻译为码分多址。
CDMA是用于数字蜂窝移动通信的一种先进的无线扩频通信技术，它能满足近年来运营者对大容量、廉价、高质量的移动通信系统的需求。
CDMA中的多址可以被理解为一个滤波问题，多个用户同时使用同一频谱，然后采用不同的滤波器和处理技术，将不同用户的信号互不干扰地接收和解调出来。
移动通信一般采用三种多址方式：FDMA（频分多址）、TDMA（时分多址）和CDMA（码分多址）。
FDMA就是信号功率被集中在频域中一个相对的窄带中传输，不同信号被分配到不同频率的信道里，发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制，这样在规定的窄带里只能通过有用信号的能量，而任何其他频率的信号被排斥在外。
模拟的FM蜂窝系统采用的就是FDMA方式。
TDMA就是一个信道由一连串周期性的时隙构成，不同信号的能量被分配到不同的时隙里，利用定时选通来限制邻道的干扰，从而只让在规定时隙中有用的信号能量通过。
现在使用的TDMA蜂窝系统实际上都是FDMA和TDMA的组合。
CDMA 就是每一个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。
在接收机里，信号用相关器加以分离，相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱，将有用信号的信息识别和提取出来。
CDMA技术作为一种抗干扰的通信手段，很早就在军事通信中得到了应用，但是将CDMA技术应用于民用的数字蜂窝移动通信系统，还是80年代末才由美国Qualcomm公司实现的。
QCDMA系统中采用了许多先进的技术从而保证了系统性能的优势，其标准称为IS-95系列，包含多个标准。
多径衰落是移动通信系统需要克服的主要问题，CDMA系统采用了多种形式的分集，从而很好地解决了这一问题。
CDMA系统采用符合交织、检错和纠错编码等方法实现了时间分集；CDMA系统的信号带宽是1.25MHz，起到了频率分集的作用；基站使用多付接收天线，基站和移动台都使用了Rake 接收机技术，软切换时，移动台和基站同时联系，从中选取最好的信号送给交换机，从而起到了空间分集的作用。
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基本原理
接入信道公用长码掩码
41 33 110001111 32 ACN 28 27 PCN
ห้องสมุดไป่ตู้
18
CDMA信道结构
CDMA系统反向业务信道结构
R-TCH bits Bits/Frame 16 40 80 172 Add Frame Quality Indicator Add 8 Encoder Tail Bits Convolution al Encoder R=1/3, K=9 Symbol Repetition Factpr 28.8 ksps 8X 4X 2X 1X
——T-ADD：导频信号的Ec/Io上门限
——T-DROP：导频信号的Ec/Io下门限 ——T-TDROP：Ec/Io小于T-DROP的延时计时器
20
CDMA主要参数
• SRCH_WIN_A，SRCH_WIN_N，SRCH_WIN_R：搜索窗 口尺寸的定义（用于搜索小区的信号）。
单位：chip
——SRCH_WIN_A：用于搜索有效（激活）和侯选导频信 号 ——SRCH_WIN_N：用于搜索相邻导频信号 ——SRCH_WIN_R：用于搜索剩余导频信号 • •
• 可允许所有Walsh码在各扇区复用 • 系统规定PN码最小偏移值为64chips，可以有512个时间偏置来作 扇区识别(215 /64=512)
同一扇区内所有CDMA信道的短码相同 不同扇区内的CDMA信道的短码不同
11
CDMA的码
WALSH码：区分前向信道（64阶WALSH函数）
导频信道采用全为0的W0； 同步信道采用0、1相间的W32； 寻呼信道采用W1-W7； 业务信道采用W8-W31，W33-W63。
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移动通信基本原理
f
解扩频后的信号频谱
白噪声
6
CDMA 多用户通信原理示意图
输入信号 #1 #2
扩频编码
A+0
解扩频
功率合成 输出信号
#1 #2
X
User A
User A Walsh 0
User B Walsh 1
User C Walsh 2
B+1 C+2
D+3
Walsh 0
X
Walsh 1
X
User B User C
9
1、覆盖范围大
覆盖半径是标准GSM的2倍。 覆盖1000 km2： GSM需要200个基
站，CDMA只需50 个基站。 在相同覆盖条件下，基站数量大为
减少，投资将相应减小。
10
2、容量大
决定CDMA系统容量的主要参数有：处理增 益、所需的信噪比、话音激活系数、频率复 用系数和扇区数目等。 CDMA系统容量高的原因是由于它的频率 复用系数远远超过其他制式的蜂窝系统，频 谱利用率高，另一主要因素是它使用了话音 激活技术。
第五章 CDMA基本原理
1
一、CDMA的基本概念
所谓CDMA，即在发送端使用各不相同的、 相互（准）正交的伪随机地址码调制其所发送 的信号；在收端则采用同样的伪随机地址码从 混合信号中解调检测出相应的信号。
800M CDMA频段是： 移动台：825MHz～835MHz 基 站：870MHz～880MHz
25
CDMA功率控制简介
功率控制的作用
• 克服远近效应、阴影效应 • 针对不同用户需求，提供合适的发射功率 • 提高系统的容量
功率控制的目标
2.7-窄带CDMA的基本原理解析
到阴影、拐弯效应时，开环起不到应有的作用;而假设太快，
将会由于前向链路中的快衰落而铺张功率，由于前、反向衰
落是两个相对独立的过程，移动台接收的尖峰式功率很有可
能是由于干扰形成的。依据很多测试结果，响应时间常数选
择为20ms~30 ms。
上一页 下一页 返回
2.2 窄带CDMA系统
开环功率把握是为了补偿平均路径衰落的变化和阴影、
2.2 窄带CDMA系统
②反向闭环功率把握。实际上，上、下行链路的衰落特
性是相互独立的，即开环功率把握的前提条件并不成立，开
环只能是一种粗略的功率把握。反向闭环功率把握是由基站
检测移动台的信号强度或信噪比，依据测得结果与预定值比
较，产生功率调整指令，并通知移动台调整其放射功率。
在反向闭环功率把握中，基站起着很重要的作用。闭环
连续的前向业务信道调制符号，这个技术就是通常所说的符
号抽取技术。在这种状况下，功率把握比特将按Eb的能量发
送，Eb为9 600 bit/s速度时前向业务信道每个信息比特的能量，
如图2-33所示。功率把握比特在前向业务信道中进展数据扰
码后插到数据流中，在功率把握子信道上传送。
图2-33中X取值与传输速率有关，当速率为9. 6 kbit/s时，
上一页 下一页 返回
图2-32 CDMA系统功率把握方框图
2.2 窄带CDMA系统
(1)反向链路的功率把握
反向链路功率把握就是把握各移动台的放射功率的大小，
可分为开环功率把握和闭环把握。
①开环功率把握。承受反向链路的开环功率把握的前提
条件是假设上、下行传输损耗一样。移动台接收并测量基站
发来的信号强度，估量下行传输损耗;然后，依据这种估量，
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的工作原理
CDMA的工作原理CDMA（Code Division Multiple Access）是一种多址技术，用于在同一频率上同时传输多个用户的信号。
它是一种数字无线通信技术，广泛应用于移动通信领域，特别是在3G和4G网络中。
CDMA的工作原理基于以下几个基本原理：扩频、码片、信道编码和信号分离。
1. 扩频CDMA使用扩频技术将用户的信号从窄频带扩展到较宽的频带。
扩频的原理是使用一个特定的码片序列将用户的信号进行调制。
这个码片序列是一个高频率的伪随机码，与用户的数据进行逐位异或操作。
通过这种方式，用户的信号被扩展到较宽的频带上，从而在频域上与其他用户的信号区分开来。
2. 码片码片是CDMA中的关键概念。
每个用户都有一个唯一的码片序列，用于将其信号与其他用户的信号区分开来。
码片序列是由伪随机码生成器产生的，具有良好的相关性和互相关性特性。
这意味着用户的码片序列与其他用户的码片序列之间的互相关性非常低，从而实现了用户信号的分离。
3. 信道编码在CDMA系统中，用户的数据还需要进行信道编码。
信道编码主要用于纠正信道传输过程中产生的错误，提高信号的可靠性。
常用的信道编码技术包括卷积编码和分组编码。
卷积编码是一种线性的、系统的码，通过将输入位序列与一组固定的码字进行异或操作来生成编码序列。
这样做的好处是可以增加冗余信息，使接收端能够检测和纠正传输过程中的错误。
分组编码是一种非线性的、非系统的码，它将输入位序列分为若干个固定长度的块，并使用一组固定的码字对每个块进行编码。
分组编码的好处是可以在每个块内部进行纠错，从而提高信道传输的可靠性。
4. 信号分离CDMA系统中的信号分离是通过码片序列的互相关性实现的。
在接收端，接收到的信号与接收机中存储的相应码片序列进行互相关操作。
由于码片序列之间的互相关性较低，只有与接收机中存储的码片序列高度相关的信号能够被提取出来。
这样，接收机就能够将特定用户的信号从其他用户的信号中分离出来。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数字信号扩频原理
扩展周期性脉冲的频谱方法
将频谱的1/Tb第1零点向无限远推，即增大1/Tb的值； 减小数字脉冲的持续时间，缩小Tb的值。 减小Tb值等价于提高数字信号的传输速率1/Tb，扩展 了信号的频谱。
数字信号扩频原理
数字信号扩频过程
高速数字码序C（t）对用户低速信息数据调制 • 低速信息数据的脉冲持续时间为Tb，其时间长度 是TC的N倍。 Tb = N · TC • 高速码序C（t）乘上信息数据d（t），最后得到 的信号y（t）频谱与高速码序的频谱相同，起到 频谱扩展的作用。y（t）= di（t）Ci（t）
扩频通信的基本概念
扩频通信
SS: Spread Spectrum，指扩展频谱的通信
扩频通信定义
扩频通信技术是一种信息传输方式；
发端采用扩频码调制,使信号所占的频带宽度远大于所传信息必 须的带宽 收端采用与发端相同的扩频码进行相关解调和解扩，恢复所传信 息数据。
窄带信号 扩频调制 已调扩频信号 扩频解调 窄带信号
问题的回答：
为了通信的安全可靠，提高抗干扰能力和系统容量。扩频 通信的理论基础为信息论和抗干扰理论； 利用扩频实现码分多址方式。在传统的TDMA和FDMA之 外又提供了一种新的多址方式。
扩频通信理论基础
扩频通信是以信息论的仙农(Shanon)公式理论发展起来 的一种通信方式；
仙农公式： C = B log2 (1+ S/N) • C为信道容量, 单位为b/s；B为传输的信号频带宽度，单位为Hz； S为信号平均功率, N为噪声平均功率；
地址码选择
功率控制
软切换
分集技术
S S Bw N Pe f E / n0 f / f B B N B w s s
信号的传输差错概率是输入信号的信噪比和信号带宽与信息带 宽之比二者乘积的函数 再次说明看出信噪比和带宽是可以互换的。 同样说明了通过增加带宽可换取信噪比的好处。
软容量和小区呼吸功能
软切换 无需均衡器
安全、保密
设备简单 存在多址干扰和远近效应
CDMA关键技术
地址码选择
功率控制
软切换
分集技术
智能天线
多用户检测
CDMA关键技术
地址码选择
功率控制
软切换
分集技术
智能天线
多用户检测
地址码技术
基本概念
地址码技术影响系统抗多址干扰/抗多径衰落能力 CDMA数字移动通信系统使用地址码进行扩频 地址码要求：
Walsh（沃尔什）函数
一种非正弦的完备正交函数系
两种取值（-1、+1或0、1） 沃尔什函数族中,两两之间的互相关函数为“0”，它们之间 是完全正交的。
沃尔什函数的产生
哈达码矩阵H
1 1 0 0 • +l和 -l元素构成的正交方阵 H 2 ，或H 2 0 1 1 1
扩频的实现方法
DS-SS：直接序列扩频
发端直接用高速码序列去扩展输入信息的带宽
FH：跳频
用扩频码序列去进行频移键控调制,使载波频率不断地跳变；
发端信息码序列与扩频码序列组合构造的不同码字控制频率合成器，
使其输出频率根据码字的改变而改变,形成了频率的跳变。
TH：跳时
用一定码序列进行选择的多时片时移键控； 时间轴分为多个时片，哪个时片发射信号由扩频码序列进行控制。 由于发送信号采用的时片很窄，也就展宽了信号的频谱。
m 序列特性
m序列的自相关性
考察某个m序列与其后移位的序列的相似性
1 A D A D Ra ( ) A D P 1 / p
0 0
• A：0的个数（相对应码元相同的数目）； • D：1的个数（相对应码元不同的数目）； • P = A + D（序列周期长度）
扩频抗干扰原理
扩频解调器利用本地地址码的相关性作解扩处理,有用信号频谱被恢复为窄带谱; 窄带干扰信号则在解扩过程中被扩展成为宽带谱。解调后有用信号为窄带谱,无 用信号和干扰为宽带谱,可以借助于解调后滤波器去除带外的无用信号,带内的 信噪比就可以大大提高,起到了抑制干扰和无用信号的目的。
扩频增益与抗干扰容限
仙农公式反映的重要结论：
• 频带B和信噪比可以互换； • 增加信号的频带宽度, 可在较低的信噪比的条件下以任意小的差错 概率来传输信息； • 采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取 信噪比上的好处。
扩频通信理论基础
信息传输差错概率的公式
Pe f（E / n0） Pe是信号能量E与噪声功率谱密度n0之比的函数
m 序列特性
码的平衡性好
一个周期内“1”和“0”的个数大体相同（1比0多1个）
m序列与其移位后的序列模2加所得的序列仍为m序列， 但相位不同 • 举例：0111001向左移两位再模2加所得序列仍为m 序列，相位移了一位
0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0
该窄脉冲序列称为扩频信号，即扩频码序列；
接收端相关解调解扩
接收端则用与发送端完全相同的扩频码序列与收到的扩频信号进
行相关解扩,恢复所传信息。
扩频通信信系统中, 我们总是想方设法使信号所占频谱尽 量窄，以充分提高十分宝贵的频率资源的利用率。那么为什 么还要用宽频带信号来传输窄带信息呢?
尖锐的自相关特性和较好的互相关特性 同一码组内的各码占据的频带宽且相等 互相关值不是处处为零
伪随机码家族
m序列 Golden序列 M序列 R-S码 复合码等
m 序列概念
m序列：最长线性反馈移位寄存器序列。 m序列组成：n 级移位寄存器、适当的抽头反馈和模2加 法器； N 级移位寄存器产生的最大长度的码序列：P = 2n – 1位 n级移位寄存器： 2n – 1个状态（除去全零状态） 生成多项式 Gn(x) = C0X0 + C1X1 + C2X2 + … + CnXn
CDMA基本原理—基本概念
CDMA (码分多址)
Code Division Multiple Access 利用不同的编码序列识别不同用户，即使用不同的 信号波形区分不同的用户
CDMA的基础
扩频通信技术 多址技术
CDMA基本原理—扩频通信
扩频通信技术
扩频通信的基本概念 扩频通信的理论基础 数字信号扩频原理 扩频的实现方法
• 扩频后的信号具有良好的随机特性和相关性能；
• 地址码序列具有随机信号的特性，即具有白噪声的性能；
伪随机序列PN（Pseudo Noise）
• 近似随机序列或噪声的一种周期性序列
• 接收端必须使用与发端相同的编码序列作为地址码 • 真正的随机序列或噪声是不可能重复产生的
伪随机序列 PN
伪随机码的特点
Gold 序列
一种m序列的复合码
将周期相等，并经过优选的两个m序列进行模2加组合形成新的 序列；
码发生器 1
时钟
码发生器 2
2n + 1个Gold序列
两个m序列共有2n – 1不同的相对位移 两个产生Gold序列的m序列优选对
WCDMA使用Gold序列作为扰码（上行25阶，下行18阶）
1 Re() 1 Re()
位移比特
- 1/P
0
P
m 序列特性
互相关性
表征两个不同信号的相似性
Rc ( ) lim
0 f ( t ) g ( t ) dt T 0 T / 2
T /2
正交 不正交
• 两个不同的信号序列的互相关值越接近0，两个序列的差
P = 2n – 1
D1
D2
D3
Dn
m 序列举例
0
1
0
T0
0
1
0
T1
T2 T3 T4 T5 T6 T7
1
1 1 0 0 1 0
0
1 1 1 0 0 1
1
0 1 1 1 0 0
生成多项式： G3(x) = 1 + X2 + X3
输出序列：0 1 1 1 0 0 1 长度和重复周期：P = 23 - 1 = 7
扩频增益
扩频系统的抗干扰性能 Bw / Bs 定义：GP=Bw / Bs • 扩频系统的处理增益，反映了扩频系统信噪比的改善 程度。
抗干扰容限
M = Gp – [L + (S / N0)o] • 物理意义：正常通信条件下，系统能承受的干扰高出 信号的分贝数； • CDMA数字蜂窝移动通信系统正常工作的最低信噪比 要求为7 dB。
CDMA 多址方式
t t t 码
f
f
f
FDMA
TDMA
CDMA
CDMA多址方式的特征
不同的高速扩频码作为不同用户的地址码序列 地址码相互正交 CDMA信号在频率、时间和空间上重叠
码分多址通信系统的特点
具有抗干扰和抗多径衰落的能力 系统容量大 不需要复杂的频率分配和管理
• H中任意两行或两列这些函数互相正交 • 一般关系式：