CDMA基本原理

CDMA含義和實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻通信定義、特點(diǎn)及分類(lèi)

CDMA中使用的擴(kuò)頻碼聲碼器（VOCODER）的作用和類(lèi)型主要內(nèi)容傳輸介質(zhì)每對(duì)用戶各自通過(guò)傳輸介質(zhì)使用一專(zhuān)用電路通信而彼此并不知道其他用戶的存在。多址技術(shù)：多個(gè)獨(dú)立用戶同時(shí)使用傳輸介質(zhì)而互不影響。

自從電話技術(shù)和無(wú)線電技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，人們就在試圖通過(guò)單條電路傳送盡可能多的業(yè)務(wù)。傳輸介質(zhì)類(lèi)型舉例：雙絞線同軸電纜光纜空中接口(無(wú)線電信號(hào))采用多址技術(shù)的好處增加系統(tǒng)的容量，為更多的用戶提供服務(wù)因?yàn)樗鑲鬏斆浇闇p少，降低了系統(tǒng)成本降低單用戶的費(fèi)用多址技術(shù)的概念CDMA含義和實(shí)現(xiàn)FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA信道：通過(guò)傳輸媒介為一個(gè)用戶傳送信息的專(zhuān)用通路。物理傳輸介質(zhì)是一種可以根據(jù)所采用的不同技術(shù)進(jìn)一步劃分為單個(gè)信道的資源。幾種流行的多址技術(shù)：FDMA頻分多址每個(gè)用戶使用不同的頻率一個(gè)信道對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率TDMA時(shí)分多址每個(gè)用戶使用不同的時(shí)隙一個(gè)信道就是特定頻率的特定時(shí)隙CDMA碼分多址一個(gè)信道對(duì)應(yīng)一種獨(dú)特的碼序列。每個(gè)用戶使用相同的頻率，但采用不同的碼序列。信道的含義CDMA含義和實(shí)現(xiàn)CDMA是碼分多址10,45or80MHzCDMA頻點(diǎn)與信道CDMA反向信道1.25MHzCDMA前向信道1.25MHz碼分信道頻率CodeDivisionMultipleAccessCDMA含義和實(shí)現(xiàn)CDMA含義和實(shí)現(xiàn)

擴(kuò)頻通信定義、特點(diǎn)及分類(lèi)

CDMA中使用的擴(kuò)頻碼聲碼器（VOCODER）的作用和類(lèi)型主要內(nèi)容

擴(kuò)展頻譜（SS:SpreadSpectrum)通信簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻通信。

擴(kuò)頻通信技術(shù):在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，在收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來(lái)解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通信的定義擴(kuò)頻通信定義、特點(diǎn)及分類(lèi)CDMA擴(kuò)頻原理發(fā)端數(shù)據(jù)流與一擴(kuò)頻序列結(jié)合到一起在終接端，只要具備正確的定時(shí)和擴(kuò)頻序列，合成信號(hào)可以被壓縮并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)壓縮頻譜后，恢復(fù)出的原始數(shù)據(jù)流仍然保持完整。發(fā)端終接端擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻序列輸入數(shù)據(jù)(基帶)恢復(fù)出的數(shù)據(jù)(基帶)擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)流(基帶信號(hào)+擴(kuò)頻序列)擴(kuò)頻通信定義、特點(diǎn)及分類(lèi)擴(kuò)頻通信基本原理原始數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)據(jù)基帶調(diào)制擴(kuò)頻射頻調(diào)制擴(kuò)頻碼發(fā)生器射頻載波產(chǎn)生射頻解調(diào)解擴(kuò)基帶解調(diào)本地?cái)U(kuò)頻碼發(fā)生器本地射頻載波產(chǎn)生擴(kuò)頻通信理論擴(kuò)頻通信基本原理1.25MHz30KHz功率擴(kuò)散到更寬的頻帶上MATHHAMMERMATHHAMMER擴(kuò)頻通信理論不同用戶使用不同的擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻通信定義、特點(diǎn)及分類(lèi)理論基礎(chǔ)Shanon公式

C=B*log2(1+S/N)C：信道容量，單位b/sB：信號(hào)頻帶寬度，單位HzS：信號(hào)平均功率，單位WN：噪聲平均功率，單位W結(jié)論：在信道容量C不變的情況下，信號(hào)頻帶寬度B與信噪比S/N完全可以互相交換，即可以通過(guò)增大傳輸系統(tǒng)的帶寬以在較低信噪比的條件下獲得比較滿意的傳輸質(zhì)量擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)擴(kuò)頻通信定義、特點(diǎn)及分類(lèi)處理增益

處理增益和抗干擾容限Gp=W/ΔF

抗干擾容限

Mj=Gp-[(S/N)o+Ls]這里,Gp:處理增益W:擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬ΔF:信息帶寬這里,Mj:抗干擾容限Gp:處理增益(S/N)o:輸出端的信噪比Ls:系統(tǒng)損耗擴(kuò)頻通信理論CDMA含義和實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻通信定義、特點(diǎn)及分類(lèi)

CDMA中使用的擴(kuò)頻碼聲碼器（VOCODER）的作用和類(lèi)型主要內(nèi)容擴(kuò)頻碼速率：1.2288Mcps；擴(kuò)頻碼：前向?yàn)閃alsh碼和PN短碼，反向?yàn)镻N長(zhǎng)碼。CDMA擴(kuò)頻碼的選擇擴(kuò)頻碼的使用是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵點(diǎn)CDMA中使用的擴(kuò)頻碼Walsh碼的定義:Walsh函數(shù)是一種非正弦波的完備正交函數(shù)系統(tǒng)，可用哈達(dá)瑪矩陣H通過(guò)遞推關(guān)系構(gòu)成。由于它僅有可能的取值是＋1和－1（或0和1），比較適合于用來(lái)表達(dá)和處理數(shù)字信號(hào)。

Walsh函數(shù)具有理想的互相關(guān)特性。在Walsh函數(shù)中，兩兩之間的互相關(guān)函數(shù)為“0”，亦即它們之間是正交的。Walsh碼的定義CDMA中使用的擴(kuò)頻碼Walsh

函數(shù)是由哈達(dá)瑪矩陣?yán)眠f推關(guān)系產(chǎn)生的哈達(dá)瑪矩陣是一個(gè)正交的方陣，僅由“＋1”和“－1”構(gòu)成2N

階Walsh

函數(shù)可由如下的遞推關(guān)系得到:Walsh碼－Walsh碼的產(chǎn)生過(guò)程000000

1

0

100

110

1

1

0000

1H1H2H4

H2NHNHNHNHN=CDMA中的擴(kuò)頻碼WALSHCODES#----------------------------------64-ChipSequence------------------------------------------00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101012001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011001130110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110400001111000011110000111100001111000011110000111100001111000011115010110100101101001011010010110100101101001011010010110100101101060011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100701101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010018000000001111111100000000111111110000000011111111000000001111111190101010110101010010101011010101001010101101010100101010110101010100011001111001100001100111100110000110011110011000011001111001100110110011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001120000111111110000000011111111000000001111111100000000111111110000130101101010100101010110101010010101011010101001010101101010100101140011110011000011001111001100001100111100110000110011110011000011150110100110010110011010011001011001101001100101100110100110010110160000000000000000111111111111111100000000000000001111111111111111170101010101010101101010101010101001010101010101011010101010101010180011001100110011110011001100110000110011001100111100110011001100190110011001100110100110011001100101100110011001101001100110011001200000111100001111111100001111000000001111000011111111000011110000210101101001011010101001011010010101011010010110101010010110100101220011110000111100110000111100001100111100001111001100001111000011230110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110240000000011111111111111110000000000000000111111111111111100000000250101010110101010101010100101010101010101101010101010101001010101260011001111001100110011000011001100110011110011001100110000110011270110011010011001100110010110011001100110100110011001100101100110280000111111110000111100000000111100001111111100001111000000001111290101101010100101101001010101101001011010101001011010010101011010300011110011000011110000110011110000111100110000111100001100111100310110100110010110100101100110100101101001100101101001011001101001320000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111330101010101010101010101010101010110101010101010101010101010101010340011001100110011001100110011001111001100110011001100110011001100350110011001100110011001100110011010011001100110011001100110011001360000111100001111000011110000111111110000111100001111000011110000370101101001011010010110100101101010100101101001011010010110100101380011110000111100001111000011110011000011110000111100001111000011390110100101101001011010010110100110010110100101101001011010010110400000000011111111000000001111111111111111000000001111111100000000410101010110101010010101011010101010101010010101011010101001010101420011001111001100001100111100110011001100001100111100110000110011430110011010011001011001101001100110011001011001101001100101100110440000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111450101101010100101010110101010010110100101010110101010010101011010460011110011000011001111001100001111000011001111001100001100111100470110100110010110011010011001011010010110011010011001011001101001480000000000000000111111111111111111111111111111110000000000000000490101010101010101101010101010101010101010101010100101010101010101500011001100110011110011001100110011001100110011000011001100110011510110011001100110100110011001100110011001100110010110011001100110520000111100001111111100001111000011110000111100000000111100001111530101101001011010101001011010010110100101101001010101101001011010540011110000111100110000111100001111000011110000110011110000111100550110100101101001100101101001011010010110100101100110100101101001560000000011111111111111110000000011111111000000000000000011111111570101010110101010101010100101010110101010010101010101010110101010580011001111001100110011000011001111001100001100110011001111001100590110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001600000111111110000111100000000111111110000000011110000111111110000610101101010100101101001010101101010100101010110100101101010100101620011110011000011110000110011110011000011001111000011110011000011630110100110010110100101100110100110010110011010010110100110010110舉例說(shuō)明:第23號(hào)Walsh碼和第59號(hào)Walsh碼的相關(guān)特性#230110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110#590110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001Sum0000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111

獨(dú)特的性質(zhì):相互正交Walsh碼CDMA中使用的擴(kuò)頻碼Code#230110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110–(Code#23)1001011010010110011010010110100110010110100101100110100101101001

Code#590110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001PARALLELXOR:all0s相關(guān)性:100%(100%match)ORTHOGONALXOR:half0s,half1s相關(guān)性:0%(50%match,50%no-match)ANTI-PARALLELXOR:all1s相關(guān)性:–100%(100%no-match)#23#23–(#23)#23#23#59正交與相關(guān)性CDMA中使用的擴(kuò)頻碼CDMA中:用64階Walsh函數(shù)進(jìn)行前向擴(kuò)頻，區(qū)分扇區(qū)內(nèi)前向碼分信道,反向做正交調(diào)制。Walsh碼在CDMA中的應(yīng)用CDMA中使用的擴(kuò)頻碼SyncPilotFWTraffic(foruser#1)PagingFWTraffic(foruser#2)FWTraffic(foruser#3)BTSMS偽隨機(jī)序列(PN碼)：具有類(lèi)似噪聲序列的性質(zhì)，是一種貌似隨機(jī)但實(shí)際上有規(guī)律的周期性二進(jìn)制序列。m序列的定義m序列是一種重要的二進(jìn)制的偽隨機(jī)序列。m序列是“最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列”的簡(jiǎn)稱。具體定義如下：如果n級(jí)線性移位寄存器輸出序列的周期是P=2n–1，則該序列稱為m序列。m序列發(fā)生器由：移位寄存器、反饋抽頭、模2加法器組成。CDMA系統(tǒng)中的PN碼CDMA中使用的擴(kuò)頻碼PN短碼－PN短碼的產(chǎn)生過(guò)程1001001101101101101001011011011111111110100000100100110010000100

這里用一個(gè)長(zhǎng)度為4的移位寄存器的例子說(shuō)明PN短碼的產(chǎn)生過(guò)程p1p2p3p4p3p2p4p1p4p5p4p5p2p3

CDMA系統(tǒng)中的短碼發(fā)生器使用了長(zhǎng)度為15的移位寄存器CDMA中的擴(kuò)頻碼短碼序列I和Q均為32,768chip，短碼序列可以看作具有I和Q兩種不同成分序列的二維二進(jìn)制矢量，每一個(gè)的長(zhǎng)度為32,768chip每一個(gè)短碼序列均與它自身完全相關(guān)，即與時(shí)間偏置為零的短碼序列完全相關(guān)。一個(gè)零偏置短碼序列與它自身的任何非零偏置的短碼序列正交。實(shí)際中以64chips偏移做為一個(gè)偏移序號(hào)(PN_OFFSET_INDEX),即可用的PN碼是0--511PN短碼序列IQ32,768chipslong262/3ms.(75repetitionsin2sec.)IQIQ100%相關(guān)：所有比特=0ShortPNSequencevs.Itself@0OffsetIQIQ正交:16,384個(gè)1+16,384個(gè)0ShortPNSequencevs.Itself@AnyOffset特性:CDMA中使用的擴(kuò)頻碼每個(gè)移動(dòng)臺(tái)使用一個(gè)唯一的用戶長(zhǎng)碼序列，該序列是根據(jù)42位長(zhǎng)碼寄存器的內(nèi)容以及基于用戶32位ESN的掩碼生成的，長(zhǎng)碼寄存器在移動(dòng)臺(tái)初始化期間與CDMA系統(tǒng)建立同步PN長(zhǎng)碼－

PN長(zhǎng)碼的產(chǎn)生過(guò)程長(zhǎng)碼寄存器

(@1.2288Mcps)公共長(zhǎng)碼掩碼

(靜態(tài))用戶長(zhǎng)碼序列(@1.2288Mcps)

1100011000PERMUTEDESNAND=SUM注意:不同的掩碼產(chǎn)生不同的長(zhǎng)碼偏置CDMA中的擴(kuò)頻碼模2加CDMA系統(tǒng)中有兩個(gè)序列的PN碼：

PN長(zhǎng)碼：2^42–1(n=42)PN短碼：2^15(n=15)不同的用途前向信道:長(zhǎng)碼擾碼，短碼正交擴(kuò)頻（標(biāo)識(shí)基站）反向信道:長(zhǎng)碼擴(kuò)頻（標(biāo)識(shí)用戶），短碼正交調(diào)制PN碼在CDMA中的應(yīng)用CDMA中使用的擴(kuò)頻碼PN長(zhǎng)碼－

PN長(zhǎng)碼的功能CDMA系統(tǒng)必須能夠識(shí)別出每個(gè)試圖與基站建立通信的移動(dòng)臺(tái)。在商用環(huán)境下，移動(dòng)臺(tái)的數(shù)目十分龐大。來(lái)自移動(dòng)臺(tái)#1837732008的反向業(yè)務(wù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)#1997061104的反向業(yè)務(wù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái).#1994011508的反向業(yè)務(wù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái).#2000071301的系統(tǒng)接入請(qǐng)求(在接入信道

#1上發(fā)送)CDMA中的擴(kuò)頻碼三種擴(kuò)頻碼特征和功能總結(jié)Cell每種擴(kuò)頻序列在前向鏈路和反向鏈路上具有不同的用途但這些序列在兩個(gè)方向上均用于生成用戶的碼分信道沃氏碼短碼序列長(zhǎng)碼序列序列類(lèi)型互相正交除0偏置外正交近似正交特性6421數(shù)量64chips1/19,200sec.32,768chips26-2/3ms75xin2sec.242chips~41days長(zhǎng)度正交調(diào)制四相擴(kuò)頻