CDMA基本原理學習目標了解CDMA技術演進過程掌握CDMA相關技術特點及網絡結構：信源編碼、信道編碼、交織、加擾、擴頻、調制關鍵技術：功控、軟切換、RAKE接收機信道結構：導頻、同步、尋呼、業(yè)務、接入長碼、短碼和Walsh碼在CDMA系統(tǒng)中的作用了解CDMA碼分多址的原理學習完本課程，您應該能夠：內容介紹第一章:概述第二章:CDMA核心技術第三章:CDMA空中接口第四章:CDMA編號計劃

第一代移動通信1980s第二代移動通信1990s第三代移動通信現(xiàn)在3G為運營商提供了完善的解決方案

AMPS模擬技術TACSNMTOTHERS數字技術語音業(yè)務GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC寬帶業(yè)務UMTSWCDMACDMA2000TD-SCDMA移動通信發(fā)展歷程概述多址技術同一時間同一頻段上根據不同的擴頻碼進行區(qū)分業(yè)務信道不同的業(yè)務信道占用不同的頻段同頻段的業(yè)務信道以不同的時隙進行區(qū)分FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMAUserUserUserUserUserUser概述CDMA技術演進概述CDMA2000系統(tǒng)中的頻率分配波段0，擴頻速率1TransmitFrequencyBand(MHz)BlockDesignatorCDMAChannelValidityCDMAChannelNumberMobileStationBaseStationA(10MHz)Valid1-311825.030-834.330870.030-879.330B(10MHz)Valid356-644835.680-844.320880.680-889.320A’(1.5MHz)Valid689-694845.670-845.820890.670-890.820B’(2.5MHz)Valid739-777847.170-848.310892.170-893.310頻率計算公式F=870+N*0.03N:CDMA信道號（頻點）CDMA20001X網絡結構MS:移動臺BTS:基站BSC:基站控制器

MSC:移動交換中心HLR:歸屬位置寄存器VLR:拜訪位置寄存器PCF:分組數據控制功能

PDSN:分組數據控制節(jié)點 HA:家鄉(xiāng)代理 FA:外地代理SCP:業(yè)務控制點Radius:遠程認證撥入用戶業(yè)務AbisA1(信令)A2(業(yè)務)A11(信令)A10(業(yè)務)A3(信令&業(yè)務)A7(信令)概述內容介紹第一章:概述第二章:CDMA核心技術第三章:CDMA空中接口第四章:CDMA編號計劃碼分多址-相關性(a)(b)相關（相關性100％）不相關（0相關）+1-1+1-1+1-1+1正交函數正交函數具有0相關性。如果兩個二進制序列的異或結果具有相同個數的0和1，那么，這兩個序列不相關。000001010101例子:101001011111不相關：相關：碼分多址-擴頻100110110011001100110011010010110011010011001用戶輸入信息正交擴頻序列（正交函數）擴頻后的發(fā)送數據+1-1+1-1在接收端的信號恢復10011+1-1接收數據100101100110100110010110011001100110011011110000000011111111解擴序列?????接收數據100101100110100110010101010101010101010111000011001111001100不相關擴頻序列CDMA通信模型Interleaving信源解碼deinterleaving信源編碼信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發(fā)射射頻接收常用術語比特（Bit），符號(Symbol)，碼片(Chip)輸入的含有信息的數據稱為比特經過信道編碼和交織后的數據成為符號經過最終擴頻得到的數據成為碼片處理增益最終擴頻速率和比特速率的的比在IS95A系統(tǒng)中，處理增益為128，也就是21dB前向（下行）：從BTS到MS反向（上行）：從MS到BTS在典型的雙工通話中，通話的占空比大于35%,不通話的時候降低發(fā)射速率，有效提高系統(tǒng)容量。信源編碼話音編碼器8KQCELP13KQCELPEVRC特點支持語音激活信道編碼信道編碼采用卷積碼或者TURBO碼。對于卷積碼：約束長度：移位寄存器數+1。編碼效率：輸入bit數/輸出bit數。卷積碼編碼器Input(bits)Output(symbols)Turbo碼Turbo碼在大數據包時使用Turbo碼的特點對輸入的信息序列進行兩次編碼，譯碼時可相互交換信息交織器的引入使得信息比特不僅受鄰近校驗比特的保護，而且受距離很遠的校驗比特的保護Turbo碼性能明顯優(yōu)于卷積碼交織數據的傳送反向1287364512873645128736451287364512873645128736451287364512873645128736451287364511111111222222227777777766666666333333334444444412873645128736455555555588888888交織Out001110加擾－M序列包含兩部分：移位寄存器序列掩碼輸出序列的周期是2N-1bits，N為寄存器個數當掩碼不同時，輸出的移位寄存器序列相位不同長碼長碼是周期為242-1的M-序列長碼的功能：在反向，區(qū)分出不同的MS短碼短碼為一周期215

的M-序列每個扇區(qū)在短碼中指配一個時間偏置（相位）系統(tǒng)利用PN短碼的時間偏置來區(qū)別（BTS）扇區(qū)可允許所有Walsh碼在各（BTS）扇區(qū)復用系統(tǒng)規(guī)定PN碼最小偏移值為64chips，共有512個時間偏置（215/64=512）同一（BTS）扇區(qū)內所有CDMA信道的短碼相同不同（BTS）扇區(qū)內的CDMA信道的短碼時間偏置不同PNaPNcPNbWalsh碼W2n=WnWnWnWnW1=0W2=0001W4=0000010100110110Walshcode不同的Walsh碼之間是正交的。Walsh碼是一種正交擴頻碼Wim

代表階數為m的Walsh矩陣中的i行。CDMA核心技術變長Walsh碼64481632129600192003840076800153600307200614400Datarate-bps-W01=0W02=00W12=01W04=0000W24=0011W14=0101W34=0110W08=00000000W48=00001111W28=00110011W68=00111100W18=01010101W58=01011010W38=01100110W78=01101001(W016,W816)(W416,W1216)(W216,W1416)(W616,W1416)(W116,W916)(W516,W1316)(W316,W1116)(W716,W1516)對于不同的信息速率，使用不同的長度的Walsh碼，以確保最后的擴頻碼片速率為1.2288MChipsCDMA核心技術

功率控制切換CDMA相關技術遠近效應ABP()P()P()P()A的接收功率B的接收功率P()A的發(fā)射功率B的發(fā)射功率總接收功率A：接收成功B：接收失敗

解擴為什么要進行功率控制?P()P()P()P()P()A降低發(fā)射功率ABA的發(fā)射功率B的發(fā)射功率A：接收成功B：接收成功

解擴功率控制之后為什么要進行功率控制?P()P()P()P()P()P()P()P()P()P()P()（1）（2）（3）（4）（5）（1）（2）（3）（4）（1）（2）（3）（4）（5）總接收功率總接收功率干擾受限為什么要進行功率控制?解擴解擴P()（1）（2）（3）（4）（5）P()（1）P()（2）P()（3）P()（4）P()（5）總接收功率解擴功率控制之后為什么要進行功率控制?功率控制分類反向功率控制開環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制內環(huán)功率控制:800Hz外環(huán)功率控制前向功率控制基于測量報告的功率控制門限方式周期方式EIB功率控制閉環(huán)功率控制反向開環(huán)功率控制MS所需要的發(fā)射功率受以下因素制約：

MS和BTS之間的距離小區(qū)負荷信道環(huán)境

MS根據接收到的BTS功率來確定自己的發(fā)射功率BTSMobile反向開環(huán)功率控制BTSBTSMS發(fā)射功率反向閉環(huán)功率控制CDMA核心技術BTS功率控制比特Eb/Nt值FER值內環(huán)功率控制外環(huán)功率控制Eb/Nt

改變量BSCBTS切換

軟切換在切換過程中，MS開始與新的BTS聯(lián)系時，并不中斷與原有的BTS的通信。軟切換會帶來更好的話音質量，實現(xiàn)無縫切換、減少掉話可能，且有利于增加反向容量。更軟切換與軟切換類似，發(fā)生在同一BTS的不同扇區(qū)之間。硬切換在切換過程中，MS與新的BTS聯(lián)系前，先中斷與原BTS的通信，再與新BTS建立聯(lián)系。硬切換過程中有短暫的中斷，容易掉話。CDMA核心技術導頻集具有相同的頻率但有不同的PN短碼相位的導頻集合激活集候選集相鄰集剩余集正在和手機保持通信的所有導頻的集合當前不在有效集中，但其對應的前向業(yè)務信道已有足夠強度可以被成功解調的所有導頻集合當前不在有效集或候選集中但是有可能進入候選集的導頻集合其它導頻集合CDMA核心技術T_ADDT_DROPPilot1PilotstrengthPilot2T_TDROPNeighborSetCandidateSetActiveSetNeighborSetTIME123456ActiveSet

CDMA軟切換分集技術頻率分集通過將信號能量在寬頻帶中擴展實現(xiàn)的。CDMA將信號擴展到整個1.23MHz上?？臻g分集在BTS采用雙接收天線。在手機和BTS采用RAKE接收，合并不同傳輸延時的信號。軟切換的時候，MS和多個BTS同時聯(lián)系，從中選出最好的幀。CDMA核心技術內容介紹第一章:概述第二章:CDMA核心技術第三章:CDMA空中接口第四章:CDMA編號計劃系統(tǒng)信道導頻同步接入尋呼業(yè)務業(yè)務111to7111PilotSyncR-ACHPAGINGF-FCHR-FCH111to7111F-SCCHR-SCCH1to71to7IS95A

信道前向信道反向信道IS95B

信道前向信道反向信道CDMA2000前向信道CDMA2000前向信道F-CACHF-CPCCHF-PICHF-CCCHF-DCCHF-FCHF-PCF-SCCHF-SCHF-PICHF-TDPICHF-APICHF-ATDPICHF-SYNCHF-TCHF-BCHF-PCHF-QPCHsubchannel(RC1~2)(RC3~9)Note:常用的信道如黑色圖塊所示。CDMA空中接口CDMA2000前向信道

CDMA2000中新引入的信道CDMA2000物理信道可以分為公共信道和專用信道：公共物理信道：ForwardPilotChannel(F-PICH)：前向導頻信道ForwardSynchronousChannel(F-SYNC）：前向同步信道ForwardPagingChannel(F-PCH)：前向尋呼信道ForwardBroadcastControlChannel(F-BCCH)：前向廣播控制信道ForwardQuickPagingChannel(F-QPCH)：前向快速尋呼信道ForwardCommonPowerControlChannel(F-CPCCH)：前向公共功率控制信道ForwardCommonAssignmentChannel(F-CACH)：前向公共指配信道ForwardCommonControlChannel(F-CCCH):前向公共控制信道兼容IS95信道

專用物理信道：ForwardDedicatedControlChannel(F-DCCH)：前向專用控制信道ForwardFundamentalChannel(F-FCH)：前向基本信道ForwardSupplementalChannel(F-SCH)；前向補充信道CDMA2000系統(tǒng)中采用不同的信道速率和信道捆綁方式.使得CDMA2000整體性能優(yōu)于IS-95.CDMA空中接口基本物理信道

前向信道導頻信道(F-PICH)

同步信道(F-SynCH)

尋呼信道(F-PCH)

業(yè)務信道(F-TCH)（含功率控制子信道）反向信道接入信道(R-ACH)

業(yè)務信道(R-TCH)CDMA空中接口導頻信道調制過程W064導頻信道（F-PICH）導頻信道的作用幫助手機捕獲系統(tǒng)切換時手機測量導頻信道，進行導頻強度比較導頻信道傳送全0信息，用Walsh0碼擴展，直接用PN短碼進行調制

BTS連續(xù)發(fā)射導頻信道CDMA空中接口ToQPSKcoder2.4kbps4.8kbps4.8kbps符號重復的符號1.2kbps卷積r=1/2,K=9符號重復塊交織同步信道比特W3264同步信道(F-SynCH)同步信道的作用手機通過同步信道獲得與系統(tǒng)的同步同步信道提供導頻偏置PILOT_PN

系統(tǒng)時間SYS_TIME

長碼狀態(tài)LC_STATE

尋呼信道速率P_RAT

同步信道速率固定為1200bpsCDMA空中接口調制符號尋呼信道比特19.2kbps或9.6kbps19.2kbps19.2kbps符號9.6kbps或4.8kbps卷積r=1/2,K=9符號重復塊交織尋呼信道P的長碼掩碼長碼生成器抽取器1.2288McpsToQPSKcoder19.2kbps重復的符號尋呼信道(F-PCH)BTS在尋呼信道上廣播系統(tǒng)參數消息接入參數消息鄰區(qū)列表

CDMA信道列表

BTS通過尋呼信道尋呼手機指配業(yè)務信道

尋呼信道速率為9600bps或4800bps

尋呼信道幀長為20msW1~W7用于尋呼信道擴頻19.2kbpsCDMA空中接口W164前向業(yè)務信道(F-TCH)IQI信道PN序列1.2288McpsPN1.2288Mcps重復的符號19.2kbps8.6kbps9.6kbps4.8kbps2.4kbps1.2kbps增加幀質量指示比特(12,10,8,6)增加8位幀尾比特卷積編碼r=1/2,K=9符號重復前向業(yè)務信道信息比特(172/80/40or16bits/幀)塊交織19.2kbpsMUX長發(fā)生成器功率控制比特Q信道PN序列1.2288Mcps基帶濾波基帶濾波I(t)Q(t)抽取器抽取器+++XX∑QPSK調制4.0kbps2.0kbps0.8kbps19.2sybps9.6sybps4.8kbps2.4sybpsSin(2pfct)