CDMA基础介绍

主要内容
A. 无线理论基础
B. CDMA基本原理 C. 查勘、网优基础
多径效应
无线发射机发射的无线信号遇到障碍物会发生反射，由于反射波、 直射波和收发信机的移动等因素，使信号从发射机到接收机具有不 同的传输路径，这种现象称为多径效应。
分集技术
同时接收多个不同传输路径上内容相同、平均信号强度相近、具 有相互独立衰落特性的信号，在接收端对这些信号以特定方式进 行合并，以达到克服多径衰落的目的。
多址技术-时分多址
时分多址TDMA 从时间上把一个信道频率指定给若干个用 户，各时间分配单位叫做时隙，每个用户 占用一个时隙
用户识别：时隙
一个信道就是特定频率的特定时隙
系统要求严格的时间同步 时隙有限，故使用率低，容量有限
GSM系统在频分多址的基础上采用时分多址
多址技术-码分多址
码分多址CDMA 发送端用各不相同的、相互（准）正交的地址 码调制其所发信号在接收端利用码型的（准） 正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信 号中选出相应的信号
扩频码：前向为Walsh码和PN短码，反向为PN长码
扩频通信原理（二）
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
功率控制
功率控制的原则：控制基站、移动台的发射功率，保证信号到达对方 接收机时，能满足正确解调所需的解调门限（即Eb/Nt值）。
在满足上一条的原则下，尽可能降低基站、移动台的发射功率，以 降低用户之间的干扰，使网络性能达到最优。 距离基站越近的移动台比距离基站越远的或者处于衰落区的移动台 发射功率要小。 功率控制可以使每个用户用 最小的功率收发信息，既减
扩频后系统容量增大，且抗干扰能力加强 多个用户可以同时占用相同频带,利用若干不同的互相正交的 码序列实现多址通信实现多址 CDMA系统是个扩频系统 扩频码速率：N×1.2288Mcps，在CDMA2000 1X 中，N=1，因 此CDMA2000的频率带宽为1.2288MHz 扩频码的使用是扩频通信的关键点
中国联通WCDMA
RX:1940MHZ～1955MHZ, TX：2130MHZ～2145MHZ
目前中国电信CDMA2000系统仍采用800MHZ频段
CDMA系统频率划分（一）
CDMA系统单载频信道宽度1.2288MHz
CDMA系统频率划分（二）
CDMA2000-1X系统中，频道编号N和中心频率关系 发射端
BTS设备硬件结构
一台BTS设备一般分为BDS（基带子系统）和RFS（射频子系统）两部分
BDS为基站提供通信控制、CDMA物理信道处理、时钟分发处理、
Abis接口处理以及与射频系统的接口处理等功能。 RFS完成信号的收发、功率放大、调制解调等功能 射频拉远设备，实际上是将RFS系统与BDS系统分开设置，之间 采用光纤连接
(100% no-match)
如果两个信号的相关值为0，说明两个信号完全正交
码分多址原理（三）
在CDMA2000网络中用到了三种码： – 短码(Short PN Code)用于区分不同的小区 – 沃尔什码(Walsh code) 用于区分同一小区下的不同前向信道 用于区分同一移动台下的不同反向信道 – 长码(Long PN Code)用于区分不同的移动台 前向 短码 区分小区 长码 区分移动台 沃尔什码 区分同一小区下的不同前向信道 沃尔什码(IS-95未用) 区分同一移动台下的不同反向信道
CDMA2000-1X主要物理信道（二）
F-PCH （寻呼信道）
广播系统参数、系统寻呼MS、信道分配 每载频/小区配置F-PCH的数量根据系统负荷进行规划，最多可 配置7个（目前一般配置1个） 固定使用W164 ～ W764
F-FCH （业务信道）
用于传送话音，话音可以是8K速率集(RS1)或13K速率集(RS2) 可用于传送低速率数据，即：不超过9.6kbps或14.4kbps的数据业务 传送功率控制比特 每载扇最理想可有60个业务信道
小对其它用户的干扰，又可
减少手机的充电次数
切换
切换：当移动台从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范 围，原基站与移动台之间的通信链路将逐渐由新基站与移动台之间 的通信链路来取代，这就是切换。 切换的目的是保证移动用户通话的连续性。
软切换：不同基站切换
更软切换：同一基站不同小区切换
硬切换：不同频率或不同步基站之间的切换
CDMA2000-1X主要物理信道（一）
F-PICH（导频信道） 每载频/小区一个，帮助手机捕获系统 为本小区所有MS的初始化提供基准频率和基准相位，来区分 CDMA载频和其他无线信号 固定使用W064，占用10%～20%的系统功率 F-SYNCH （同步信道） 每载频/小区一个 给MS提供系统时间等信息 固定使用W164，占用1%～3%的系统功率
信号
脉冲干扰
白噪声
码分多址原理（一）
码分多址原理（二）
Code #23 Code #59 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001 –(Code #23) 1001011010010110011010010110100110010110100101100110100101101001
反向
码分多址原理（四）
W00 W01 …… W63
PN短码
小区1
W01 W02 …… W63
PN长码
小区2 Walsh码将小区前向链路划分为64条信道，通话时占用其中1条 信道。P百度文库短码用于区分不同的小区。PN长码用于识别用户。
各种CDMA技术比较
WCDMA与CDMA2000的比较
WCDMA码片速率3.84Mcps，CDMA2000码片速率1.2288Mcps WCDMA为异步系统，CDMA2000为同步系统 WCDMA功率控制的频率约为cdma2000的两倍，能保证更好的信号质量，并支持 更多的用户 CDMA2000的导频信道大约需要下行链路总传输功率的20%，WCDMA只需要约10% 目前欧洲地区使用WCDMA，日、韩和北美地区使用CDMA2000
CDMA2000系统结构
CS域： 实现语音
PS域： 实现数据
MSC: 移动交换中心 HLR :归属位置寄存器（存放本地用户数据） VLR: 拜访位置寄存器（存放漫游到本地MSC下用户的数据，一般与MSC合设） PCF: 分组数据控制功能（将语音与数据分离，一般与BSC合设） PDSN: 分组数据控制节点（路由功能） HA: 家乡代理（网关） FA: 外地代理 （漫游时，将本地PDSN的数据送到新的PDSN中）
#23
#23
#59 #23 –(#23)
#23
PARALLEL
XOR: all 0s 相关性: 100%
(100% match)
ORTHOGONAL
XOR: half 0s, half 1s 相关性: 0%
(50% match, 50% no-match)
ANTI-PARALLEL
XOR: all 1s 相关性: –100%
CDMA2000采用空间分集技术，一副发射天线，多副接收天线 Rake接收机
RAKE接收机同时使用 多个解扩器，对接收信 号先做适当的延迟，对 应多个路径。然后对这 些延迟信号进行解调解 扩处理，最后将解调解 扩后的信号合成
自干扰、呼吸效应、软容量
自干扰系统 CDMA系统采用同一频率、不同的码来区分不同的用户，由于码的非 正交性（传输引起的或者码本身就是非正交的），因此某一个用户 对其他用户而言是一种干扰 ，所以说CDMA系统是自干扰系统。 呼吸效应 一个小区的业务量越大，小区面积就越小。因为在 CDMA网络中业 一个小区的业务量越大，小区面积就越小。因为在 CDMA 网络中业务量增多就意味着干扰的增大。这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸 务量增多就意味着干扰的增大。这种小区面积动态变化的效应称 为呼吸效应。 软容量 系统的容量是以受干扰程度来衡量的，是一个动态的指标，比如 当业务质量标准较低时，用户容量就会相对增多，当业务质量要 求较高时，为了保证降低干扰，用户容量就会减少，因此通过功 率控制，可在满足通话要求的基础上，增加系统的容量。
扩频通信原理（三）
Power is “Spread” Over a Larger Bandwidth
30 KHz 1.25 MHz
扩频通信原理（四）
S（f）
信号 信号
f0 S（f）
f
f0
f
扩频前的信号频谱
扩频后的信号频谱
S（f）
S（f）
干扰噪声
信号
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
CDMA基础介绍
广东南方电信规划咨询设计院有限公司
主要内容
A. 无线理论基础
B. CDMA基本原理 C. 查勘、网优基础
多址技术-频分多址
频分多址FDMA 把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的 互不重叠的频道分配给不同的用户使用
用户识别：频率 一个信道对应一个频率 设备成本高 不适宜大容量系统使用 早期的模拟系统采用频分多址技术
MS
CDMA信道编号 1≤N≤799
991≤N≤1023 1≤N≤799
CDMA信道的中心频率(MHz) 0.03×N+825
0.03×(N-1023)+825 0.03×N+870 0.03×(N-1023)+870
基站
991≤N≤1023
CDMA标准家族演进（一）
HRPD（High Rate Packet Data） EVDO（Evolution Data Only）
BS8800硬件结构
RSU：连接天线，与BDS系统通过光纤连接 （FS板） FS（网络交换模块）：提供6个基带-光纤 拉远接口 CH（信道处理模块）：完成基带的前向调
R S U R S U R S U
制与反向解调，实现CDMA的多项关键技术，
用户识别：正交地址码
每个用户使用相同的频率，但采用不同的码序列 基于扩频通信技术，具有很强的抗干扰能力及信息保密 系统容量大 CDMA系统在频分多址的基础上采用码分多址
扩频通信原理（一）
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。
从技术的角度来讲，WCDMA具备一定优势，而且WCDMA在市场化 方面做得较好，但采用中国电信用CDMA2000无需重建网络，升级
时间短，成本较低。
各运营商频率分配
制式 中国移动GSM 中国联通GSM 中国电信CDMA PHS 中国电信CDMA2000 中国移动TD-SCDMA 频率范围 885MHZ～890MHZ，930MHZ～935MHZ，890MHZ～ 909MHZ，935MHZ～954MHZ，1710MHZ～1725MHZ， 1805MHZ～1820MHZ 909MHZ～915MHZ，954MHZ～960MHZ 825MHZ～835MHZ， 870MHZ～880MHZ 1900MHZ～1920MHZ RX:1920MHz -1935MHz， TX：2110MHz -2125MHz 1880MHz -1900MHz，2010MHz-2025MHz
EVDV（Evolution Data and Voice），在一个CDMA载频 上同时支持话音和数据，尚未商用
CDMA标准家族演进（二）
CDMA2000 1X Rel 0 可同时实现语音与低速数据业务，能提供153.6kbps的数据速率 （采用类似固定电话，通过Modem拨号上网） EVDO（CDMA2000 HRPD Rev A） 前向峰值数据速率3.1 Mbps；反向峰值数据速率1.8 Mbps 目前中国电信CDMA 3G系统实际上是两张网： 语音：CDMA2000 1X Rel 0 数据：CDMA2000 HRPD Rev A