CDMA基本原理
CDMA
CDMA系简化框图 CDMA系统移动台简化框图
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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
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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。
简述cdma原理
简述cdma原理
CDMA（Code Division Multiple Access）是一种用于无线通信
的技术。
它的原理是在相同的频段内，通过不同的码片（code chip）序列来区分不同的用户。
具体原理如下：
1. 扩频：CDMA使用了扩频技术，即将原始信号与一个较高
频率的序列进行乘积运算，通过频率的扩大来增加信号的带宽。
这个被称为“扩频码”（spreading code）的序列是用户特定的，因此能够将不同的用户区分开来。
2. 信号传输：在发送数据时，发送端使用扩频码对原始数据进行扩频，然后与载波信号相乘，将结果发送到空气中。
其中，载波信号是由正交变换或直接序列扩频产生的。
3. 接收信号：在接收端，接收到的信号经过天线接收后，被扩频码作用，再与发射端的扩频序列进行相关运算。
由于每个用户都有不同的扩频码，所以只有对应扩频码的用户能够正确还原出原始数据，并且其他用户的数据经过相关运算后会受到干扰。
4. 多路径干扰抑制：在无线通信中，信号可以有多种路径传输到接收端，这就产生了多径传播的问题。
CDMA使用了信号
的自相关性质，利用信号自身的特点进行抑制干扰。
具体做法是通过发送端和接收端的正交编码以及码间干扰抑制技术，来消除由多径传播引起的干扰。
通过上述步骤，CDMA技术实现了在同一个频段上同时传输
多个用户的通信，提高了通信容量和频谱利用效率。
与其他无线通信技术相比，CDMA具有更好的隐私性和抗干扰性能，可应用于移动通信、卫星通信等领域。
CDMA移动通信系统基本原理
二、多址通信方式
码分多址（CDMA）
C1
c1
MS1
C2
c2
MS2
.
Ck
BS
ck
. .
MSk
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，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。
三、CDMA基站子系统
微蜂窝基站支持菊花链 菊花链最大支持3个微基站/E1
Microcell 1
40CH
(23ch)
Microcell 2
40CH
(23ch)
Microcell 3
40CH
(23ch)
From BTS 2Mb/s
三、CDMA基站子系统
模块化基站（宏蜂窝基站）
• 每机架可支持3扇面3载频(3/3/3),或最大全向9载频配置. • 能与现有的基站共存协调发展 • 小型化减少机架占地面积 • 全向、3扇面、6扇面配置(1*1,1*3,1*6) • 每个载频/扇面最大支持40信道单元(工程为20信道单元） • 每架最大支持6个E1 • 最少的天线配置—2或3付天线/每扇面。 • 可同时支持宽带CDMA
微蜂窝基站配置 适合联通网络解决大商场，体育馆等热点区域，可 不占用机房，减少设站费用，微基站共址安装（最大3 个）共享 —T1/E1 —GPS天线 —电源柜 —分散的微基站至GPS天线最大距离为150m 搬运方便，节省时间
三、CDMA基站子系统 微蜂窝基站配置
• 全向配置，3扇面配置 • 标准输出功率2W，特殊情况可提供10W—20W功率输 出，特别适合在农村、山区等低话务区全向配置，安装 简便，迅速开通，方便灵活。
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
cdma 的工作原理
cdma 的工作原理
CDMA（Code Division Multiple Access）是一种基于编码的多
址技术，其工作原理如下：
1. 频率复用：CDMA系统中，多个用户共享同一个频率带宽。
每个用户被分配一个唯一的编码（码片）来区分其数据信号。
2. 扩频：用户的信号在发送之前通过扩频技术进行编码。
这种编码通过将用户的信号与一个高速码片相乘，将信号变为高速码片的调制。
3. 并行传输：所有用户的扩频信号被同时传输。
4. 接收端解码：接收端收到经过信道传输后的信号，利用事先共享的编码信息对信号进行解码。
每个用户的解码器只能提取特定编码的信号，而对其他码片的干扰信号则表现为噪声。
5. 接收端频率估计：接收端通过使用自动频率控制（AFC）技术来对接收信号的频率进行估计和校正，以保证信号的稳定和准确。
6. 解码：解码器提取出原始的用户信息信号，并将其恢复为原始的数据。
CDMA的工作原理充分利用了噪声和干扰的特性，使多个用
户能够在同一频率带宽上同时进行通信。
这种技术在移动通信
领域得到广泛的应用，提高了频谱利用率、抗干扰能力和通信系统的容量。
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技术
CDMA技术C DMA是码分多址的英文缩写（Code Division Muitiple Access），它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。
CDMA技术的原理是基于扩频技术，即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。
移动通信系统有多种分类方法。
例如按信号性质分，可分为模拟、数字；按调制方式分，可分为调频、调相、调幅；按多址连接方式分，可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。
目前中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网采用的便是FDMA和TDMA两种方式的结合。
GSM比模拟移动电话有很大的优势，但是，在频谱效率上仅是模拟系统的3倍，容量有限；在话音质量上也很难达到有线电话水平；TDMA终端接入速率最高也只能达到9.6kbit/s；TDMA系统无软切换功能，因而容易掉话，影响服务质量。
因此，TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入，而CDMA 多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等，正受到越来越多的运营商和用户的青睐。
CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。
第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。
1995年，第一个CDMA商用系统运行之后，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。
全球许多国家和地区，包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。
在美国和日本，CDMA成为国内的主要移动通信技术。
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
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。
WCDMA的关键技术及基本原理
TDMA是采用时分的多址技术。业务信道在 不同的时间片段分配给不同的用户。
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。
码分多址技术
• WCDMA系统
–PN码（扰码）
Spread Spectrum Multiple Access Code Division Multiple Access
扰码规划应该考虑因素
地域分布：处于同一地域内的小区 按纵列分配； 主扰码复用距离：应在码资源允许 的情况下尽量大，以确保分配原则 根据网络发展情况适当预留2-3组 主扰码以备网络扩容； 根据地形、地貌特点，合理划分 区域以节约扰码资源； 结合地域特点合理确定主扰码 复用距离
PN4
• 通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，其伪 噪声序列由伪噪声生成器产生 • 误码率受限于多址干扰和远近效应的影响 • 用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度 • WCDMA采用的是直接扩频方式
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移动通信发展概述
❖ 第二代GSM，TDMA、CDMA(IS95)技术，20世纪 90年代。
1. 采用时分多址TDMA 或窄带码分多址CDMA 数字系统 2. 代表系统美国的IS 95A CDMA 欧洲的GSM TDMA 日本的JDC 3. 对第一代移动通信系统缺点的改善
������ 频谱利用率提高提高了2倍GSM 或10倍CDMA ������ 业务种类增加提供了较丰富的电信业务 ������ 窄带数据业务提供了低速数据业务最大64Kbit/s ������ 保密性较好具有良好的保密性能 ������ 减小了设备成本设备尤其是终端设备成本大大降低体积重量也
移动通信发展概述-特点
波传播特点： ❖ 直射波 ❖ 反射波 ❖ 绕射波 ❖ 其它如漫反射等
移动通信发展概述-特点
三种损耗： ❖ 路径传播损耗，空间传播产生。 ❖ 慢衰落损耗，信号阻挡产生。 ❖ 快衰落损耗，接受电平起伏变化。
空间选择性快衰落 频率选择性快衰落 时间选择性快衰落
移动通信发展概述-特点
CDMA功率控制
❖ 上行链路(手机至基站)功率控制：一方面通过手机 对其发射功率的开环估计(手机估计从基站到手机的 路径损耗以及根据收到的基站功率发送第一个功率 试验值)，另一方面通过基站辅助闭环控制 (基站检 测从手机来的信噪比，并与系统设置的信噪比进行 比较产生功率校正命令发送给手机)，来保证所有手 机信号到达基站时具有相同功率
关键技术－分集
❖ 时间分集 CDMA利用交织编码、纠错和检错编码
等技术在不同时隙发送信号，利用衰落的时 间选择性来进行时间分集
关键技术-Rake
同时CDMA采用RAKE接受机(基站采用4 finger 接受机，手机采用3 finger接受机)分别 接收时延较大的不同路径强信号然后合并， 采用数字判别恢复信号
CDMA功率控制
❖ 下行链路(基站到手机)采用功率控制技术克服 同频干扰：基站估计下行链路的传输损耗， 分配给每个业务信道一定的初始功率，然后 周期性的减少发射功率直至手机发出增加功 率请求
There can be from one to seven paging channels as determined by capacity needs. They carry pages, system parameters information, and call setup orders
关键技术-Walsh Code
Pilot Paging
Sync
Walsh 0 Walsh 1 Walsh 6 Walsh 11 Walsh 19 Walsh 20 Walsh 32 Walsh 37 Walsh 41 Walsh 42 Walsh 55 Walsh 56 Walsh 60
❖ PILOT: WALSH CODE 0
射和接收信号，采用选择性合成技术总是选 择信号较强的一个输出，降低了地形等因素 对信号的影响。CDMA越区软切率分集 CDMA采用扩频技术，根据宽带信号不会
在使用频率均衰落这一特性，其宽带传输即 为频率分集，克服了因信号传送的多条路径 以及用户的移动性带来的多径衰落
大大减少
移动通信发展概述
❖ 第三代CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA
1. ������ 采用宽带码分多址CDMA 实现移动宽带多媒体通信 2. ������ IMT2000 2000年在2000M频段实现2000K的数据通信 3. ������ 3G对数据通信速率的要求
室内环境至少2Mbps 室内外步行环境至少384kbps 室外车辆运动中至少144kbps 卫星移动环境至少9.6kbps IMT2000推荐的3种制式WCDMA 欧洲CDMA2000 美国TD SCDMA
移动通信及CDMA基 本原理
内容提要
❖ 移动通信发展概述 ❖ CDMA基本原理
学习目的
❖ 移动通信系统的发展过程 ❖ 移动通信系统的关键技术 ❖ CDMA网络结构和基本原理 ❖ 网络优化的方向
移动通信发展概述-区别
❖ 有线通信与移动通信的区别 “有线”－封闭式传输线，信道封闭，质
量优良。交换方式与网络结构比较重要。 “移动”－终端移动、信道移动、移动的
The Pilot is a “structural beacon” which does not contain a character stream. It is a timing source used in system acquisition and as a measurement device during handoffs
四种效应: ❖ 阴影效应，电波受到阻挡 ❖ 远近效应，移动性导致距离变化 ❖ 多径效应，信号源多路径 ❖ 多普勒效应，高速移动（>70km/s)
CDMA基本原理
❖ CDMA发展历程 ❖ CDMA网络拓扑结构 ❖ CDMA码分多址技术 ❖ CDMA功率控制技术 ❖ CDMA切换技术 ❖ CDMA容量预算
CDMA功率控制
❖ 上行功率控制（反向功率控制） ❖ 下行功率控制（前向功率控制）
CDMA功率控制
FDMA和TDMA依靠用户占用不同的频率和时 隙来区分用户，而CDMA依靠地址码来解扩，依据 功率来区分信号。对于移动通信中，假设基站覆盖 小区中所有用户均以相同功率发射，则靠近基站的 手机信号到达基站的功率较强，而远离基站的手机 信号较弱，强信号掩盖弱信号，称为远近效应。这 对于CDMA影响尤为突出。
速度，质量不稳定。 “静态”和“动态”
移动通信发展概述
❖ 第一代模拟网（TACS)，20世纪80年代
1. 采用频分多址FDMA 模拟系统 2. 代表系统美国的AMPS 欧洲的TACS 3. 主要缺点
• ������ 频谱利用率低采用FDMA所致 • ������ 业务种类有限采用模拟方式所致 • ������ 无数据业务采用模拟方式所致 • ������ 保密性差采用模拟方式所致 • ������ 设备成本高体积重量大采用模拟方式所致
关键技术-PN码
❖ 在反向CDMA信道中，长码被用作直接扩频，每个 用户被分配一个m序列的相位，这个相位是由用户 的ESN计算出来的，这些相位是随机分别且不会重 复的，这些用户的反向信道之间基本是正交的。短 码也被用于对反向业务信道进行正交调制，但因为 在反向因为信道上不需要标识属于哪个基站，所以 对于所有移动台而言都使用同一相位的m序列，其 相位偏置是0
AN
New components
关键技术
❖ 直接序列扩频：信息承载信号被一个高码片速率的扩展码相 乘。 CDMA利用自相关性非常大而互相关性小的码序列作为 地址码，对已被原始用户信息信号调制的载频进行二次调制， 扩展其信号频谱。IS-95采用 180度相移键控QPSK。有效的 降低功率谱密度提高信噪比，保密性好， 同时用户共用同一 宽带频谱不存在互调干扰。 CDMA采用三层编码结构：用户码(42比特长码)、基站 码(15比特时间偏移码)、信道的正交码(64正交 walsh码)
关键技术-PN码
❖ 伪随机序列（或称PN码）具有类似于噪声序 列的性质，是一种15 貌似随机但实际4上2 是有规 律的周期性二进制序列
❖ 在CDMA系统中，用到两个m序列，一个长 度是242-1，一个长度是215-1，各自的用处不同, 分别被称为长码、短码.
关键技术-PN码
❖ 在前向信道中，长码被用作对业务信道进行 扰码（注意不是被用作扩频，在前向信道中 使用正交的Walsh函数进行扩频）。长度为 短码被用于对前向信道进行正交调制，不同 的基站采用不同相位的m序列进行调制，其 相位差至少为64个码片，这样最多可有512 个不同的相位可用
中国 TD SCDMA 中国的第一个国际通信标准
移动通信发展概述-趋势
市场角度： ❖ 语音 ❖ 数据 ❖ 多媒体
移动通信发展概述-趋势
技术角度 ❖ 速率，调制技术的改进。 ❖ 寻址，FDMA、TDMA、CDMA。 ❖ 自适应传输
信噪比自适应调整接收机的门限值 信道时变动态特性自适应分配业务、速率、功率、
❖ SYNC: WALSH CODE 32
This carries a data stream of system identification and parameter information used by mobiles during system acquisition
❖ PAGING: WALSH CODES 1 up to 7
CDMA网络优势
软容量 ❖ 在FDMA、TDMA系统中，当小区服务的用户数达到最大信道数，已满载的系
统再无法增添一个信号，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。例如系 统运营者可以在话务量高峰期将某些参数进行调整，例如可以将目标误帧率 稍稍提高，从而增加可用信道数。同时，在相邻小区的负荷较轻时，本小区 受到的干扰较小，容量就可以适当增加。 ❖ 体现软容量的另外一种形式是小区呼吸功能。所谓小区呼吸功能就是指各个 小区的覆盖大小是动态的。当相邻两个小区负荷一轻一重时，负荷重的小区 通过减小导频发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度不够，切换到相 邻的小区，使负荷分担，即相当于增加了容量。 ❖ 这项功能可以避免在切换过程中由于信道短缺造成的掉话。在模拟系统和数 字TDMA系统中，如果没有可用信道，呼叫必须重新被分配到另一条候选信道， 或者在切换时中断。但是在CDMA中，建议可以适当提高用户的可接受的误 比特率直到另外一个呼叫结束
调制和编码方式
移动通信发展概述-趋势
❖ QoS的需求自适应分配带宽、信道、相应的调制与 编码方式
❖ GPS定位技术 ❖ 小区天线->智能小区天线->切换式智能->自适应天
线，抑制干扰、集中信号能量 ❖ IP化网络智能体系，Simple IP, Mobile IP,Ipv6