CDMA移动通信系统(一)

8.1.0 扩频的概念
码分多址是以扩频技术为基础的。所谓扩频是把信息的
频谱扩展到宽带中进行传输的技术。扩频技术用于通信系统 具有抗干扰、抗多径、隐蔽、保密和多址能力。 适用于码分多址蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩 频(DS)或简称直扩。
扩频信号的产生包括调制和扩频两个步骤。比如，先用
要传送的信息比特对载波进行调制，再用伪随机序列（PN序 列）扩展信号的频谱；也可以先用伪随机序列与信息比特相 乘（把信息的频谱扩展），再对载波进行调制，二者是等效 的。
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 FDMA 蜂窝系统或TDMA蜂窝系统中，当全部频道或时隙被占满以 后，哪怕只增加一个用户也没有可能。CDMA蜂窝系统的这
种特征，使系统容量与用户数之间存在一种“软”的关系。
在业务高峰期间，可以稍微降低系统的误码性能，
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 防止许多用户都增大背景干扰。
设信息速率为 Rb(bit/s), 伪随机序列的速率为 Rp( 子码 / 秒)，定义扩频因子为
RP L Rb
通常 L>>1 ，且为整数，它是信号频谱的扩展倍数， 也等于扩频系统抑制噪声的处理增益。 接收端要从收到的扩频信号中恢复出它携带的信息，
必须经过解扩和解调两个步骤。所谓解扩是接收机以相同
以适当增多系统的用户数目，即在短时间内提供稍多的 可用信道数。举例来说，如规定可同时工作的用户数为 50 个，当 52 个用户同时通话时，信干比的差异仅为10 log(52/50)=0.17 dB。 这就是说CDMA蜂窝通信系统具有 “软容量”特性，或者说“软过载”特性。在其它蜂窝 通信系统中，当用户过境切换而找不到可用频道或时隙
内容提要
8.1 概述
8.2 CDMA蜂窝通信系统的通信容量 8.3 IS-95 CDMA蜂窝系统的无线传输 *8.4 IS-95 CDMA蜂窝系统的消息格式和信道结构
8.5 IS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能
8.1 概 述
CDMA是码分多址的英文缩写（CODE DIVISION
MULTIPLE ACCESS)。它是在数字扩频技术的分支—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
具有保密性等。
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
蜂窝通信系统无论是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。对于各种干扰来说，对蜂窝系统的容
时， 通信必然中断。CDMA蜂窝系统的软容量特性可以
避免发生类似现象。
③ CDMA蜂窝系统具有“软切换”功能。
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。
⑤ CDMA蜂窝系统以扩频技术为基站，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
在CDMA系统中核心的问题是限制减少区内和区
外的干扰，得到最大容量。
8.1.1 码分多址的特征
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。
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
载波频率），CDMA的小区如同FDMA系统中的
簇。
CDMA系统组网取决于每一小区的大小和小区内
的容量。
CDMA系统是干扰受限的系统，其干扰取决于邻
区的同信道干扰和小区内的同信道干扰。
CDMA系统与FDMA系统组网的区别（续）
在FDMA系统中组网的原则是从提高频率利用率
的角度，在保持满意的通信质量的前提下，簇 应取最小值最好。即平衡由同频干扰引起的服 务质量和频谱效率，决定用户容量。
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。显然，能做到这一点，既可以有效地防止“远近效 应”，又可以最大限度地减小多址干扰。 进行反向功率控制的办法可以在移动台接收并测量基站发 来的信号强度，并估计正向传输损耗，然后根据这种估计来调 节移动台的反向发射功率。如果接收信号增强，就降低其发射 功率；接收信号减弱，就增加其发射功率。
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。
(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
的伪随机序列与接收的扩频信号相乘，也称相关接收。解 扩后的信号再经过常规的解调，即可恢复出其中传送的信
息。
K
o 1 /Rp －1
τ
图 m序列的自相关函数
CDMA系统与FDMA系统组网的区别
FDMA系统 CDMA系统
CDMA系统与FDMA系统组网的区别（续）
CDMA系统每一小区采用相同的频率（可有多个
Qualcomm（高通）公司发明，IS-95CDMA、Q-CDMA、N-
CDMA、cdmaOne
1993年7月，北美电信工业联合会（TIA）把 CDMA系统的
公共空中接口IS-95定为数字蜂窝移动通信标准，1995年开 始商用
现为仅次于GSM发展最快的系统
中国联通己大规模建网并投入使用
量起主要制约作用的是系统本身存在的自我干扰。
(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
功率控制技术是CDMA系源自文库的核心技术。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，在
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 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