CDMA原理及概述
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前向快速功率控制技术（通过反向导频信道实现），有效 地降低了前向发射功率，提高了系统容量
• 1X RTT,1.2288MHz • 3X RTT,3.6864MHz,分为MC和DS
IS-2000与IS-95比较
IS-2000 • 先进的业务功能 • 传输速率可达 2Mb/s • RF带宽为1X,3X • 分组和电路模式 的数据业务 • 性能和容量都得 到提高 IS-95 • 主要是语音业务 • 二种速率（9.6kb/s 14.4kb/s） • 1.25M RF带宽 • 电路模式的数据业务
频 率
820 频宽 25M 25M 10M 5M 6M 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960
西北五省 835-845 10M 880-890 AMPS ETACS TACS GSM
880-890 925-935 890-903 935-948 903-909 948-954 10M 13M 6M
本节内容小结
1. CDMA技术发展历程
IS95A—IS95B—cdma20001x—cdma20001xEV或cdma2000 3x
2. CDMA技术特点
覆盖范围大、话音质量高、软切换、容量大等
3. CDMA的频率分配
课程内容
CDMA发展概况及技术特点
CDMA基本原理 CDMA通信模型
CDMA概述及原理
课程内容
CDMA发展概况及技术特点
CDMA基本原理 CDMA通信模型
移动通信发展历程
窄带 模拟 数字 宽带
µµµ ú
µµµ ú
GSM
µµµ ú
AMPS TACS N-CDMA
IMT-2000
CDMA技术发展历程
CDMA技术发展历程
•90年代初，Qualcomm公司首次将CDMA技术引入民用 通信领域； •1995年，第一个N-CDMA标准IS95A发布； •1998年，CDMA标准IS95B发布； •2000年，发布IS-2000 Release A标准； •2000年，1XEV-DO、1XEV-DV等宽带CDMA技术纷纷出 台，部分提案已经被3GPP2采纳；
1.9G CDMA 接入频率分配
中国电信：5M，3个载波，PCS C段
N=
925
950
975
1900M 1975M
925
950
975
1980M
1895M （上行：1895-1900）
（下行：1975-1980）
载 频
基站收（上行）: 1850.00+0.05N 基站发（下行）: 1930.00+0.05N
•
• •
CDMA在中国的发展历程
•1997年，中国的北京、西安、上海、广州建有CDMA实验网（中 国长城网，133网）
•1997年开始，国内设备制造商相继开始投巨资开发CDMA产品
•1999年2月，联通与QUALCOMM签署知识产权框架协议 •1999年11月中兴、大唐、华为等厂家相继开发出MSC产品 •2000年5月，国内8家企业与QUALCOMM签订R&D协议 •2000年7月，中兴推出国内首家独立开发的BSS产品和手机产品
扩频通信的特点
抗干扰能力强 隐蔽性和保密性好 多个用户可以同时占用相同频带
抗衰落、抗多径干扰
扩频分类
直接序列扩展频谱DSSS CDMA采用的是直接序列扩频，即将需要传送的信 号经速率远大于信息速率的伪随机序列编码（扩频） 后再对载波进行调制，这样调制信号的频谱宽度远 大于原来信息的频谱宽度。 调频FH 跳时TH 线性调频chirp
1XEV-DO、1XEV-DV技术对比
• • 1XEV-DO：利用单独的载频实现高 • 速数据传输 优点：多个接入终端（AT）实际 上时分复用所有载频资源进行数 据传递，控制简单，成本较低 缺点：由于话音和数据呼叫的呼 叫模型不同，可能会导致频率资 源浪费 与IS-95A/B、cdma2000 1X RTT同 一频段 前向峰值数据速率2.4 Mbps • • • • 1XEV-DV：同一载频内既可以传送 话音，又可以传送高速数据 优点：使频率资源得到了有效地利 用 缺点：控制复杂，成本较高 与IS95-A/B 以及cdma2000 1X RTT 系统后向兼容 前向峰值数据速率4.8 Mbps
CDMA技术特点(1)
• • • 覆盖范围大 是标准GSM的2倍左右，相同覆盖范围所用的基站少，节省投资 频谱利用率高 相同频谱情况下容量是模拟系统的8～10倍，是GSM的5.5倍 话音质量高 采用8K、8K EVRC、13K语音编 码技术，良好的背景噪声抑 制功能 话 音 质 量
64k PCM
13k GSM
解扩过程
-1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1
解扩
-1 1 -1 1 1 -1 1 -1
1 -1 1 -1 1 1 1 1
积分 电路
-4 0
4 0
-1
1
判决
扩频、解扩中频变化
S（f）
S（f）
信号
信号
f0
f
f0
f
扩频前的信号频谱
扩频后的信号频谱
S（f）
S（f）
8k 13k CDMA CDMA
8kEVRC CDMA
CDMA技术特点(2)
• • • 采用独特的软切换技术，降低了掉话率，提高了系统容量 隐蔽性、保密性好 无线网络规划简单，频率复用系数高，工程设计简单，扩容方 便 CDMA频率复用系数＝1 GSM频率复用系数＝4 AMPS频率复用系数＝7 采用完善的功率控制、话音激活技术，降低了手机发射功率， 增加了系统容量，延长了电池使用时间，对人体健康的影响最 小
用 户 1
用 户 用 户 用 户 1 2 3
同 频 段 上 不 同 的 信 道 频 率 以 时 隙 区 分 如 ： D A M P S 、 G S M
不 同 的 信 道 在 频 率 不 同 的 频 段 上 如 ： A M P S 、 T A C S
多址接入技术（续）
• FDMA：以传输信号的载波频率不同来区分业务信道建 立多址接入的方式；在整个呼叫过程，其他用户不能 共享这一频段 • TDMA：以传输信号存在的时间不同来区分信道建立多 址接入的方式；TDMA是将时间分成周期性的帧，每一 帧再分割成若干时隙，每个时隙就是一个通信信道， 分配给一个用户
• CDMA：以传输信号的不同码型来区分信道建立多址接 入的方式；CDMA系统为每个用户分配了各自特定的地 址码，利用公共信道来传输信息，在频率、时间和空 间上都可以重叠。
课程内容
扩频通信原理
PN码及其应用
Walsh码及其应用
• 伪随机序列 • m序列
• 正交、自相关、互相关
• 相位和掩码的概念 • PN码在CDMA的应用
扩频通信示意图
扩频通信系统
Wideband Signal
Slow Information Sent
Slow Information Recovered
TX
RX
Fast Spreading Sequence
Fast Spreading Sequence
扩频过程
在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，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所 传信息数据。
多址接入技术
C D M A
码 时 间
用 户 3
T D M A
用 户 3 用 户 2
时 间
用 户 2 用 户 1
时 间
F D M A
同 一 时 间 、 同 一 频 段 上 频 率 根 据 不 同 的 扩 频 码 区 分 不 同 的 信 道 如 ： W C D M A , C D M A 2 0 0 0
干扰噪声
信号Байду номын сангаас
f0
信号 干扰噪声 f
f0
f
解扩频前的信号频谱
解扩频后的信号频谱
扩频通信两个重要的性能指标
处理增益：表明了扩频系统信噪比改善的程度， 即在扩频和解扩的过程中，干扰信号得到的多大 程度的抑制。此数愈大，性能愈好。
Gp ＝ 10log(B/Bm)
抗干扰容限
Mj＝Gp－[(S/N)0+Ls]
MSS
注释： (i) cdma2000 分配 20M, 1880-1900 / 1960-1980M；(ii)WCDMA 分配 40M, 1920-1960 / 2110-2150M (iii)MSS 分配 30M，1980-2010/2170-2200；MSS"分配 15M，2010-2025/2150-2165。
下的可靠通信的问题。
扩频通信的理论基础
理论基础Shanon公式
C=B*log2(1+S/N)
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
频 率
1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150
频宽 140M 90M 75M
DCS1800
DECT
Cellular
MSS
MSS"
Cellular
MSS"
MSS
20M 60M 60M 60M 15M 15M 20M 20M 20M
CDMA 2000
CDMA PCS1900 DCS1800
联通网
长城网
未分配
共10M 7个载频
共5M 3个载频
载 频
基站收（上行）: 825.00+0.03N 基站发（下行）: 870.00+0.03N
1.8G、1.9G频率分配表
技术 体制
IMT2000 DCS 1800 DECT PCS 1900
CDMA
频率 范围 (MHz)
1885-2025 2110-2200 1710-1785 1805-1880 1880-1900 1850-1910 1930-1990
800M、900M频率分配表
运营 单位 技术体制 GSM CDMA 中国 联通 长城 中国 联通 中 国 移 动 CDMA CDMA GSM 频率 范围
(MHz) 890-915 935-960 824-849 869-894 825-835 870-880 835-840 880-885 909-915 954-960
技术体制 GSM CDMA 平均发射功率 最大发射功率 125 mW 2W 十几 mW 几十 mW
•
CDMA2000 1X技术特点
• 支持高速数据传输
高速补充信道，支持高速率数据传输
• 电池寿命更长
快速寻呼信道，减少手机待机时的发射功率，降低电池消 耗
• CDMA 2000从IS-95演进而来，并能与IS-95兼容和共 存 • 支持IS-95业务，比IS-95系统增加一倍的话音容量
• •
•
以上表中，PCS1900以下部分是中国目前频谱分配的情况。 WLL FDD频段共有20M，其中5M（1890-1895,1970-1975）分配给中国联通（天津、重庆、成都等），另 有5M （1895-1900，1975-1980）分配给中国电信（北京、天津、上海、广州、深圳、福州、厦门等）， 用于作无线接入（无线市话），采用的是1.9G CDMA PCS技术。 WLL TDD频段有20M带宽，该频段主要采用PHS技术。
CDMA PCS1900
蜂窝 1805-1865 TDMA 1865-1880 蜂窝 1945-1960 WLL 1880-1900 FDD 1960-1980 WLL 1900-1920 TDD
CDMA
CDMA
TDD
可能分配方案(见注释)
TDD
WCDMA
CDMA 2000
MSS
MSS"
WCDMA
MSS"
CDMA蜂窝移动通信体制频率的范围为50M （上行和下行各25M） ，中国联通和中国长
城共有30M频率（上行和下行各15M）可供使用。
800MHz频谱分配情况
基本信道
A段
825MHz N= 835MHz
辅助信道
B段
840MHz
A’
845MHz
B’ 段
849MHz
846.5MHz
37 78 119 160 201 242 283 384 425 466 507 548 589 630 691 736 777
课程内容
扩频通信原理
PN码及其应用
Walsh码及其应用
扩频通信的定义
扩展频谱（SS:Spread Spectrum)通信简称扩频通信。
扩频通信技术:在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，在收端采用相同的 扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。 扩频通信的一个重要应用是解决在出现有强烈干扰情况
• 1X RTT,1.2288MHz • 3X RTT,3.6864MHz,分为MC和DS
IS-2000与IS-95比较
IS-2000 • 先进的业务功能 • 传输速率可达 2Mb/s • RF带宽为1X,3X • 分组和电路模式 的数据业务 • 性能和容量都得 到提高 IS-95 • 主要是语音业务 • 二种速率（9.6kb/s 14.4kb/s） • 1.25M RF带宽 • 电路模式的数据业务
频 率
820 频宽 25M 25M 10M 5M 6M 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960
西北五省 835-845 10M 880-890 AMPS ETACS TACS GSM
880-890 925-935 890-903 935-948 903-909 948-954 10M 13M 6M
本节内容小结
1. CDMA技术发展历程
IS95A—IS95B—cdma20001x—cdma20001xEV或cdma2000 3x
2. CDMA技术特点
覆盖范围大、话音质量高、软切换、容量大等
3. CDMA的频率分配
课程内容
CDMA发展概况及技术特点
CDMA基本原理 CDMA通信模型
CDMA概述及原理
课程内容
CDMA发展概况及技术特点
CDMA基本原理 CDMA通信模型
移动通信发展历程
窄带 模拟 数字 宽带
µµµ ú
µµµ ú
GSM
µµµ ú
AMPS TACS N-CDMA
IMT-2000
CDMA技术发展历程
CDMA技术发展历程
•90年代初，Qualcomm公司首次将CDMA技术引入民用 通信领域； •1995年，第一个N-CDMA标准IS95A发布； •1998年，CDMA标准IS95B发布； •2000年，发布IS-2000 Release A标准； •2000年，1XEV-DO、1XEV-DV等宽带CDMA技术纷纷出 台，部分提案已经被3GPP2采纳；
1.9G CDMA 接入频率分配
中国电信：5M，3个载波，PCS C段
N=
925
950
975
1900M 1975M
925
950
975
1980M
1895M （上行：1895-1900）
（下行：1975-1980）
载 频
基站收（上行）: 1850.00+0.05N 基站发（下行）: 1930.00+0.05N
•
• •
CDMA在中国的发展历程
•1997年，中国的北京、西安、上海、广州建有CDMA实验网（中 国长城网，133网）
•1997年开始，国内设备制造商相继开始投巨资开发CDMA产品
•1999年2月，联通与QUALCOMM签署知识产权框架协议 •1999年11月中兴、大唐、华为等厂家相继开发出MSC产品 •2000年5月，国内8家企业与QUALCOMM签订R&D协议 •2000年7月，中兴推出国内首家独立开发的BSS产品和手机产品
扩频通信的特点
抗干扰能力强 隐蔽性和保密性好 多个用户可以同时占用相同频带
抗衰落、抗多径干扰
扩频分类
直接序列扩展频谱DSSS CDMA采用的是直接序列扩频，即将需要传送的信 号经速率远大于信息速率的伪随机序列编码（扩频） 后再对载波进行调制，这样调制信号的频谱宽度远 大于原来信息的频谱宽度。 调频FH 跳时TH 线性调频chirp
1XEV-DO、1XEV-DV技术对比
• • 1XEV-DO：利用单独的载频实现高 • 速数据传输 优点：多个接入终端（AT）实际 上时分复用所有载频资源进行数 据传递，控制简单，成本较低 缺点：由于话音和数据呼叫的呼 叫模型不同，可能会导致频率资 源浪费 与IS-95A/B、cdma2000 1X RTT同 一频段 前向峰值数据速率2.4 Mbps • • • • 1XEV-DV：同一载频内既可以传送 话音，又可以传送高速数据 优点：使频率资源得到了有效地利 用 缺点：控制复杂，成本较高 与IS95-A/B 以及cdma2000 1X RTT 系统后向兼容 前向峰值数据速率4.8 Mbps
CDMA技术特点(1)
• • • 覆盖范围大 是标准GSM的2倍左右，相同覆盖范围所用的基站少，节省投资 频谱利用率高 相同频谱情况下容量是模拟系统的8～10倍，是GSM的5.5倍 话音质量高 采用8K、8K EVRC、13K语音编 码技术，良好的背景噪声抑 制功能 话 音 质 量
64k PCM
13k GSM
解扩过程
-1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1
解扩
-1 1 -1 1 1 -1 1 -1
1 -1 1 -1 1 1 1 1
积分 电路
-4 0
4 0
-1
1
判决
扩频、解扩中频变化
S（f）
S（f）
信号
信号
f0
f
f0
f
扩频前的信号频谱
扩频后的信号频谱
S（f）
S（f）
8k 13k CDMA CDMA
8kEVRC CDMA
CDMA技术特点(2)
• • • 采用独特的软切换技术，降低了掉话率，提高了系统容量 隐蔽性、保密性好 无线网络规划简单，频率复用系数高，工程设计简单，扩容方 便 CDMA频率复用系数＝1 GSM频率复用系数＝4 AMPS频率复用系数＝7 采用完善的功率控制、话音激活技术，降低了手机发射功率， 增加了系统容量，延长了电池使用时间，对人体健康的影响最 小
用 户 1
用 户 用 户 用 户 1 2 3
同 频 段 上 不 同 的 信 道 频 率 以 时 隙 区 分 如 ： D A M P S 、 G S M
不 同 的 信 道 在 频 率 不 同 的 频 段 上 如 ： A M P S 、 T A C S
多址接入技术（续）
• FDMA：以传输信号的载波频率不同来区分业务信道建 立多址接入的方式；在整个呼叫过程，其他用户不能 共享这一频段 • TDMA：以传输信号存在的时间不同来区分信道建立多 址接入的方式；TDMA是将时间分成周期性的帧，每一 帧再分割成若干时隙，每个时隙就是一个通信信道， 分配给一个用户
• CDMA：以传输信号的不同码型来区分信道建立多址接 入的方式；CDMA系统为每个用户分配了各自特定的地 址码，利用公共信道来传输信息，在频率、时间和空 间上都可以重叠。
课程内容
扩频通信原理
PN码及其应用
Walsh码及其应用
• 伪随机序列 • m序列
• 正交、自相关、互相关
• 相位和掩码的概念 • PN码在CDMA的应用
扩频通信示意图
扩频通信系统
Wideband Signal
Slow Information Sent
Slow Information Recovered
TX
RX
Fast Spreading Sequence
Fast Spreading Sequence
扩频过程
在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，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所 传信息数据。
多址接入技术
C D M A
码 时 间
用 户 3
T D M A
用 户 3 用 户 2
时 间
用 户 2 用 户 1
时 间
F D M A
同 一 时 间 、 同 一 频 段 上 频 率 根 据 不 同 的 扩 频 码 区 分 不 同 的 信 道 如 ： W C D M A , C D M A 2 0 0 0
干扰噪声
信号Байду номын сангаас
f0
信号 干扰噪声 f
f0
f
解扩频前的信号频谱
解扩频后的信号频谱
扩频通信两个重要的性能指标
处理增益：表明了扩频系统信噪比改善的程度， 即在扩频和解扩的过程中，干扰信号得到的多大 程度的抑制。此数愈大，性能愈好。
Gp ＝ 10log(B/Bm)
抗干扰容限
Mj＝Gp－[(S/N)0+Ls]
MSS
注释： (i) cdma2000 分配 20M, 1880-1900 / 1960-1980M；(ii)WCDMA 分配 40M, 1920-1960 / 2110-2150M (iii)MSS 分配 30M，1980-2010/2170-2200；MSS"分配 15M，2010-2025/2150-2165。
下的可靠通信的问题。
扩频通信的理论基础
理论基础Shanon公式
C=B*log2(1+S/N)
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
频 率
1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150
频宽 140M 90M 75M
DCS1800
DECT
Cellular
MSS
MSS"
Cellular
MSS"
MSS
20M 60M 60M 60M 15M 15M 20M 20M 20M
CDMA 2000
CDMA PCS1900 DCS1800
联通网
长城网
未分配
共10M 7个载频
共5M 3个载频
载 频
基站收（上行）: 825.00+0.03N 基站发（下行）: 870.00+0.03N
1.8G、1.9G频率分配表
技术 体制
IMT2000 DCS 1800 DECT PCS 1900
CDMA
频率 范围 (MHz)
1885-2025 2110-2200 1710-1785 1805-1880 1880-1900 1850-1910 1930-1990
800M、900M频率分配表
运营 单位 技术体制 GSM CDMA 中国 联通 长城 中国 联通 中 国 移 动 CDMA CDMA GSM 频率 范围
(MHz) 890-915 935-960 824-849 869-894 825-835 870-880 835-840 880-885 909-915 954-960
技术体制 GSM CDMA 平均发射功率 最大发射功率 125 mW 2W 十几 mW 几十 mW
•
CDMA2000 1X技术特点
• 支持高速数据传输
高速补充信道，支持高速率数据传输
• 电池寿命更长
快速寻呼信道，减少手机待机时的发射功率，降低电池消 耗
• CDMA 2000从IS-95演进而来，并能与IS-95兼容和共 存 • 支持IS-95业务，比IS-95系统增加一倍的话音容量
• •
•
以上表中，PCS1900以下部分是中国目前频谱分配的情况。 WLL FDD频段共有20M，其中5M（1890-1895,1970-1975）分配给中国联通（天津、重庆、成都等），另 有5M （1895-1900，1975-1980）分配给中国电信（北京、天津、上海、广州、深圳、福州、厦门等）， 用于作无线接入（无线市话），采用的是1.9G CDMA PCS技术。 WLL TDD频段有20M带宽，该频段主要采用PHS技术。
CDMA PCS1900
蜂窝 1805-1865 TDMA 1865-1880 蜂窝 1945-1960 WLL 1880-1900 FDD 1960-1980 WLL 1900-1920 TDD
CDMA
CDMA
TDD
可能分配方案(见注释)
TDD
WCDMA
CDMA 2000
MSS
MSS"
WCDMA
MSS"
CDMA蜂窝移动通信体制频率的范围为50M （上行和下行各25M） ，中国联通和中国长
城共有30M频率（上行和下行各15M）可供使用。
800MHz频谱分配情况
基本信道
A段
825MHz N= 835MHz
辅助信道
B段
840MHz
A’
845MHz
B’ 段
849MHz
846.5MHz
37 78 119 160 201 242 283 384 425 466 507 548 589 630 691 736 777
课程内容
扩频通信原理
PN码及其应用
Walsh码及其应用
扩频通信的定义
扩展频谱（SS:Spread Spectrum)通信简称扩频通信。
扩频通信技术:在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，在收端采用相同的 扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。 扩频通信的一个重要应用是解决在出现有强烈干扰情况