2CDMA移动通信基本原理培训教材
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CDMA 移动通信基本原理 — IS-95
京信通信系统公司技术咨询部 2005年5月10日
目录
三种多址通信方式介绍…………………………..3 CDMA系统主要特点………… …………. ……..12 CDMA系统的关键技术………………………….27 CDMA 网络规划…………………………………39 CDMA 直放站的引入对搜索窗的影响…………47
CDMA系统特点 (二)
—— 功率控制
2.1 功率控制示意图：
瑞利衰落
发射功率 所需的平均发射功率
在基站接收到的移动台功率
平均路径 损耗
距离
所需的平均接收功率
距离
CDMA系统特点 (二)
2.2 反向开环功率控制
d1
—— 功率控制
d2
Tx = -3dBm
BTS
Rx = -90dBm
双工器
AGC放大器
CDMA系统特点 (一)
—— 多种分集形式
综合采用多种分集方式，大大降低多径衰落的影响。 <1> 时间分集——采用了符号交织，检错和纠错编码等方法。 <2> 频率分集——本身是1.25MHz宽带的信号，起到了频率分集的
作用 。 <3> 空间分集——基站使用两副接收天线，基站和移动台都采用了
Rake接收机技术，软切换也起到了空间分集的作用。
用较小带宽的频道，这些频道在频域上互不重叠，每个频道就 是一个通信信道，分配给一个用户。
时分多址（TDMA）
MS1
. .
MS2
.
.
.
BS
.
帧
时隙
MSk
在时分多址系统中，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割
成若干时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），每一个时隙就是一 个通信信道，分配给一个用户。
码分多址（CDMA）
CDMA系统特点 (二)
—— 功率控制
2.3 闭环功率控制(高速功率控制)
基站每1.25ms(等于6个调制符号)测量接收到的SIR4，与目标SIR相 比较，决定是增加移动台功率还是降低移动台功率。
闭环功率控制动态范围±24dB
基站闭环功率 控制功能
用户数据
MUX
调整Eb/No目标
测量 质量
功率控制
CDMA系统特点 (一)
——频率分集
频率选择性衰落对CDMA影响不大
0dB -10dB -20dB -30dB
发射信号频谱
0dB -10dB -20dB -30dB
接收信号频谱
Radio tower
一个400KHz带宽12dB的衰落，只影响CDMA频带的1/3。
对每个CDMA用户信号的衰落只为0.85MHz/1.25MHz=2dB。
测量Rx功率
Rx = -70dBm
移动台1
上行链路开环功率控制原理图
PA
Tx = +17dBm
调整Tx功率
移动台2
平均输出功率 Tx(dBm)=-平均输入功率Rx(dBm)+偏置功率+参数
偏置功率： -73dB(800MHz)
控制参数：小区大小，基站有效发射功率(ERP)和基站接收机灵敏度，这些参数均在同 步信道上传输。开环功率控制动态范围±8dB
基带数据谱
DS 扩频系统
RF谱
PS= A1 W = A0 B
TS=1/B 数据波形
扩谱信号波形
TC=N TS =1/W
（a）系统的发射端机
载波调制
DS 扩频系统
接收谱
解扩和解调
滤波
干扰
恢复的基带 数据波形
解调后的谱
（b）系统的接收端机
EbB Eb W Ec W
Δ(SNR) baseband= = N0B
联通CDMA
890
909 915
移动GSM
联通GSM
我国CDMA工作频段
935
954 960MHz
移动GSM
联通GSM
CDMA系统主要特点
CDMA系统主要特点
一、多种形式的分集 二、CDMA的功率控制 三、软 容 量 四、大容量 五、软切换
六、低功率发射 七、可变速率声码器 八、保 密 九、话音激活 α=0.4 十、低值和高冗余度的纠错编码
=· N0 B
= N0
B · (SNR) RF
三种多址技术频域、时域比较
时间
25KHz
频率
·单个用户/频道
时间
200 KHz
频率
·8个用户/较宽频带
时间
1.23 MHz
·多个用户/宽带频道
频率
我国CDMA工作频段
CDMA 上行
CDMA 下行
GSM 上行
GSM 下行
825
835 870
880
联通CDMA
Radio tower
0dB -10dB -20dB -30dB
发射信号频谱
0dB -10dB -20dB -30dB
接收信号频谱
上述衰落若对30KHz带宽的TDMA信号影响，则用户信号的衰落值为12dB。
CDMA系统特点 (一)
——路径分集
Radio tower Radio tower
衰落很可能导致信息丢失=低话音质量
移动
接收机
D/A
衰落
衰落
Radio tower
移动Rake接收机
接收机 接收机
接收机
利用多路接收机叠加来自不同基站的 和反射的信号，从而减轻衰落的影响
D/A
Audio
CDMA系统特点 (二)
—— 功率控制
2.1 功率控制示意图 2.2 反向开环功率控制 2.3 闭环功率控制 2.4 下行链路低速功率控制
功率，称为下行链路低速功率控制。 ◆ 下行链路功率控制机制：
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。
从频域或时域来观察多个CDMA信号是互相重叠的。接收机用相关器可以在多个 CDMA信号中选出使用预定码型的信号。其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产 生的码型不同而不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声或干扰，通常称之 为多址干扰。
Eb/No 命令 SNR测量
移动台闭环功 率控制功能
AGC放大器
解复用
功率控制命令
解码
解码
去扩展
用户数据
闭环功率控制原理图
CDMA系统特点 (二)
—— 功率控制
2.4 下行链路低速功率控制
◆ 下行链路低速功率控制的目的：提高小区边缘的移动台的性能。 基站依据路径损耗和干扰环境，控制一个给移动台的发射
三种多址通信方式
三种多址通信方式
1、 FDMA —— 频分多址 2、 TDMA —— 时分多址 3、 CDMA —— 码分多址
f
f
f
Ci
Fi
t
t
t
a) FDMA
b) TDMA
c) CDMA
频分多址（FDMA）
F1
f1
MS1
F2
f2
MS2
.
Fk
BS
fk
. .
MSk
在频分多址系统中，把可以使用的总频段划分为若干占
京信通信系统公司技术咨询部 2005年5月10日
目录
三种多址通信方式介绍…………………………..3 CDMA系统主要特点………… …………. ……..12 CDMA系统的关键技术………………………….27 CDMA 网络规划…………………………………39 CDMA 直放站的引入对搜索窗的影响…………47
CDMA系统特点 (二)
—— 功率控制
2.1 功率控制示意图：
瑞利衰落
发射功率 所需的平均发射功率
在基站接收到的移动台功率
平均路径 损耗
距离
所需的平均接收功率
距离
CDMA系统特点 (二)
2.2 反向开环功率控制
d1
—— 功率控制
d2
Tx = -3dBm
BTS
Rx = -90dBm
双工器
AGC放大器
CDMA系统特点 (一)
—— 多种分集形式
综合采用多种分集方式，大大降低多径衰落的影响。 <1> 时间分集——采用了符号交织，检错和纠错编码等方法。 <2> 频率分集——本身是1.25MHz宽带的信号，起到了频率分集的
作用 。 <3> 空间分集——基站使用两副接收天线，基站和移动台都采用了
Rake接收机技术，软切换也起到了空间分集的作用。
用较小带宽的频道，这些频道在频域上互不重叠，每个频道就 是一个通信信道，分配给一个用户。
时分多址（TDMA）
MS1
. .
MS2
.
.
.
BS
.
帧
时隙
MSk
在时分多址系统中，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割
成若干时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），每一个时隙就是一 个通信信道，分配给一个用户。
码分多址（CDMA）
CDMA系统特点 (二)
—— 功率控制
2.3 闭环功率控制(高速功率控制)
基站每1.25ms(等于6个调制符号)测量接收到的SIR4，与目标SIR相 比较，决定是增加移动台功率还是降低移动台功率。
闭环功率控制动态范围±24dB
基站闭环功率 控制功能
用户数据
MUX
调整Eb/No目标
测量 质量
功率控制
CDMA系统特点 (一)
——频率分集
频率选择性衰落对CDMA影响不大
0dB -10dB -20dB -30dB
发射信号频谱
0dB -10dB -20dB -30dB
接收信号频谱
Radio tower
一个400KHz带宽12dB的衰落，只影响CDMA频带的1/3。
对每个CDMA用户信号的衰落只为0.85MHz/1.25MHz=2dB。
测量Rx功率
Rx = -70dBm
移动台1
上行链路开环功率控制原理图
PA
Tx = +17dBm
调整Tx功率
移动台2
平均输出功率 Tx(dBm)=-平均输入功率Rx(dBm)+偏置功率+参数
偏置功率： -73dB(800MHz)
控制参数：小区大小，基站有效发射功率(ERP)和基站接收机灵敏度，这些参数均在同 步信道上传输。开环功率控制动态范围±8dB
基带数据谱
DS 扩频系统
RF谱
PS= A1 W = A0 B
TS=1/B 数据波形
扩谱信号波形
TC=N TS =1/W
（a）系统的发射端机
载波调制
DS 扩频系统
接收谱
解扩和解调
滤波
干扰
恢复的基带 数据波形
解调后的谱
（b）系统的接收端机
EbB Eb W Ec W
Δ(SNR) baseband= = N0B
联通CDMA
890
909 915
移动GSM
联通GSM
我国CDMA工作频段
935
954 960MHz
移动GSM
联通GSM
CDMA系统主要特点
CDMA系统主要特点
一、多种形式的分集 二、CDMA的功率控制 三、软 容 量 四、大容量 五、软切换
六、低功率发射 七、可变速率声码器 八、保 密 九、话音激活 α=0.4 十、低值和高冗余度的纠错编码
=· N0 B
= N0
B · (SNR) RF
三种多址技术频域、时域比较
时间
25KHz
频率
·单个用户/频道
时间
200 KHz
频率
·8个用户/较宽频带
时间
1.23 MHz
·多个用户/宽带频道
频率
我国CDMA工作频段
CDMA 上行
CDMA 下行
GSM 上行
GSM 下行
825
835 870
880
联通CDMA
Radio tower
0dB -10dB -20dB -30dB
发射信号频谱
0dB -10dB -20dB -30dB
接收信号频谱
上述衰落若对30KHz带宽的TDMA信号影响，则用户信号的衰落值为12dB。
CDMA系统特点 (一)
——路径分集
Radio tower Radio tower
衰落很可能导致信息丢失=低话音质量
移动
接收机
D/A
衰落
衰落
Radio tower
移动Rake接收机
接收机 接收机
接收机
利用多路接收机叠加来自不同基站的 和反射的信号，从而减轻衰落的影响
D/A
Audio
CDMA系统特点 (二)
—— 功率控制
2.1 功率控制示意图 2.2 反向开环功率控制 2.3 闭环功率控制 2.4 下行链路低速功率控制
功率，称为下行链路低速功率控制。 ◆ 下行链路功率控制机制：
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。
从频域或时域来观察多个CDMA信号是互相重叠的。接收机用相关器可以在多个 CDMA信号中选出使用预定码型的信号。其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产 生的码型不同而不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声或干扰，通常称之 为多址干扰。
Eb/No 命令 SNR测量
移动台闭环功 率控制功能
AGC放大器
解复用
功率控制命令
解码
解码
去扩展
用户数据
闭环功率控制原理图
CDMA系统特点 (二)
—— 功率控制
2.4 下行链路低速功率控制
◆ 下行链路低速功率控制的目的：提高小区边缘的移动台的性能。 基站依据路径损耗和干扰环境，控制一个给移动台的发射
三种多址通信方式
三种多址通信方式
1、 FDMA —— 频分多址 2、 TDMA —— 时分多址 3、 CDMA —— 码分多址
f
f
f
Ci
Fi
t
t
t
a) FDMA
b) TDMA
c) CDMA
频分多址（FDMA）
F1
f1
MS1
F2
f2
MS2
.
Fk
BS
fk
. .
MSk
在频分多址系统中，把可以使用的总频段划分为若干占