WCDMA培训教材CDMA基本原理

中国移动3G高级培训之二
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发射信号
多径环境
接收信号 强度
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时间
2
发射数据
衰落
dB
接收数据
0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40
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移动信道的多径特征
• 电磁传播－反射、散射和绕射 • 无线环境中的信号衰减分成三部分：
– 幅度衰减较大的路径损耗 – 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成
频率
码分多址技术
FDMA
时间 频率
TDMA
时间
时间
码字
CDMA
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混合扩频技术（HSST）
• 混合FDMA/CDMA（FCDMA），优点是无需连续 带宽，如MC－CDMA在cdma2000中采用
• 混合直扩/跳频多址（DS/FHMA），避免远近效应， 不适用软切换（Bluetooth采用）
• 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断 地发射
• FDMA通常是窄带系统
• 符号时间比平均时延扩展大很多，故平均时延扩展造成的 符号间干扰低，无需均衡
• FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小
• FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）
• 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线 性会产生交调频率（IM），产生额外的RF辐射
CDMA原理
➢ 无线传输技术和CDMA原理 ➢ CDMA无线资源管理原理 ➢ 不同体制的3G技术 ➢ 3G无线接入网络形态
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无线传输技术和CDMA原理
➢ 无线传输环境 ➢ 无线传输技术和多址技术 ➢ CDMA原理和RAKE接收技术 ➢ 分集技术 ➢ 智能天线技术 ➢ 多用户检测技术
分－大尺度变化 – 衰减幅度较小的快变化成分－小尺度衰落
• 两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法
– 瑞利分布（非视距传播） – 莱斯分布（视距传播）
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移动信道的表征
• 时延表征
– 平均时延（均值） – 时延拓展（标准差），信道相关带宽＝1/时延拓展
• 频谱
– 多普勒扩展，运动引起信道变化（快、慢衰落），信道 相干时间＝1/多普勒频率
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无线传输技术和CDMA原理
➢ 无线传输环境 ➢ 无线传输技术和多址技术 ➢ CDMA原理和RAKE接收技术 ➢ 分集技术 ➢ 智能天线技术 ➢ 多用户检测技术
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无线通信中的几个概念和区别
源自文库• 多址技术
– 时分多址，频分多址和码分多址
• 双工技术
– 时分双工与频分双工
数据 基带调制 上变频
数据 下变频
数据解调
码字产生
频率合成
同步跟踪
频率合成
码字产生
数据 慢进 快出
FH-CDMA收发射机
数据调制
数据 数据解调
快进 慢出
码字产生
载波产生
载波产生
TH-CDMA收发射机
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码字产生
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简单的扩频通信发射接收机框图（2）
数据 宽带调制
码字产生
载波产生
• 时分CDMA（TCDMA），在每一小区内仅分配给 一个用户一个特定的时隙，避免远近效应
• 时分跳频（TDFH），在一个新的TDMA帧开始时 跳到一个新的频率，GSM
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frequency
扩频多址种类
DS
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FH TH
time
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简单的扩频通信发射接收机框图（1）
– 多径特性（信道带宽），平坦衰落和频率选择性衰落 – 宽带码分多址是频率选择性慢衰落信道
• 测试信道的方法
– 衰落的概率分布 – 电平通过率－衰落快慢，信道衰落的深度 – 衰落持续时间（交织深度）
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无线信道模型
当前径权重
发
射
当前径权重
信
号
信当道前模径拟权重
信当道前模径拟权重
数据
解扩
宽带调制
码字同步/跟踪
码字产生 载波产生
DS－CDMA信号发射/接收机
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各种多址的不同接收方式
• 频分多址，符号持续时间长，无符号间干扰，直接 判决
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扩频多址（SSMA）
• 跳频码分多址（FH－CDMA）
– 使用窄带FM或FSK，使用能量效率高的恒包络调制，用廉价的接收 机实现FHMA的非相干检测
– 具有安全性；使用纠错编码和多径技术来防止碰撞的影响
• 直接扩频码分多址（DS－CDMA）
– 多用户共享同一频率 – CDMA是软容量限制，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统
• 窄带系统与宽带系统
– 单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一致 – 一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带宽 – 宽带系统通常能够带来频率分集的优势
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频分多址（FDMA）
• FDMA信道每次只能传递一个电话如果一个FDMA信道没有 使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户使用以增加 共享容量
信道模拟
信道模拟
高斯噪声 接 收 信 号
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无线信道建模方法
• 信道模型
– 幅度分布，瑞利、莱斯分布 – 多普勒谱分布，经典谱、平坦谱
• 信道模拟
– 滤波法 – 谐波叠加 – 谐波分解
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典型无线移动信道的分类
• 静态信道（static） • 户内信道 • 户外到户内人行道信道 • 车载信道 • 移动信道（moving） • 生死信道（birth-death）
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时分多址（TDMA）
• 多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙 • TDMA系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭 • 不连续发送，可以利用空闲时隙监听其他基站，实现切换
处理 • 即使使用FDD也无需双工器 • 需要自适应均衡；需要保护时隙 • 分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同步 • 按照不同的用户提供不同的带宽 • TDMA的效率是指发射的数据中信息所占的百分比 • 功率控制频率为2Hz或更低 • 质量控制通过频率规划来实现
性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高
– CDMA中信道数据速率小于信道的时延扩展，故可以使用RAKE接 收技术
– 利用宏空间分集，多个基站同时监听，实现软切换，不切换频率； 自干扰系统－多址干扰；远近效应
• 跳时码分多址（TH－CDMA）
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传统多址技术 频率
多址技术图示