CDMA通信原理

2019/8/17前言本课程主要介绍了CDMA发展状况，基本通信原理，相关技术及技术特点，空中接口，CDMA编号计划等.2019/8/17•RA000003CDMA2000通信原理ISSUE4.0•CDMA2000无线网络规划与优化参考资料2019/8/17通过本课程学习,您可以:•了解CDMA发展概况及特点.•掌握CDMA基本通信原理及相关技术.•了解CDMA关键技术.•掌握CDMA空中接口.•了解CDMA编号计划.学习目标2019/8/17第一章CDMA概述第二章CDMA通信原理第三章CDMA关键技术第四章CDMA空中接口第五章CDMA编号计划2019/8/17移动通信发展历程1G(1980s)AMPSTACSNMSOthers2G(1992-2000)CDMAIS95GSMTDMAPDC2.5G(2000-2004)CDMA20001xGPRSEGPRSWCDMATDMA3G(2004-至今)EVDORev.0EVDORev.ATD-SCDMAHSDPAHSUPAWimax语音业务语音业务宽带业务数据业务2019/8/17多址技术PowerPowerPowerFDMATDMACDMA同一时间同一频段上根据不同的扩频码进行区分用户.同频段的业务信道以不同的时隙进行用户区分.不同的用户占用不同的频段.2019/8/17CDMA技术优势系统容量大.易于向3G平滑演进和过渡，反向兼容IS95系统.更高的频谱效率.语音质量好,更高的保密性.手机发射功率小,省电.2019/8/17BSCMSCHLRVLRPDSNHAAAAInternetPLMN/PSTNCDMA网络结构分组域电路域BTSBTSBTSM2000接入网ANAAA2019/8/17CDMA发展历程1995IS95A9.6kbps1998IS95B115.2kbps2000CDMA20001x307.2kbps20021x&EVDO2.4Mbps2005EVDORev.A3.1Mbps更高的频谱效率和网络容量.更高的分组数据速率.更丰富的业务类型.平滑向3G过渡.2019/8/17华为CDMA市场现状2019/8/17截止2007年底,华为CDMA已部署全球超过1.2亿网络容量,全球部署近26万载频.共获得65个EV-DO商用部署合同,60个CDMA软交换合同,华为2007年CDMA新增市场合同份额达到了44.8%,居业界第一.进入众多领先运营商,如中国联通、美国Leap、印度Reliance、印度TATA、委内瑞拉Movilnet、印尼Telkom、印尼Bakrie、俄罗斯Skylink、巴基斯坦PTCL、孟加拉PBTL、尼日利亚Starcomms等,服务全球100个国家的240个运营商,居CDMA供应商第一.华为CDMA市场现状2019/8/17本章小节CDMA基本概念.CDMA发展历程.2019/8/17第一章CDMA概述第二章CDMA通信原理第三章CDMA关键技术第四章CDMA空中接口第五章CDMA编号计划2019/8/17CDMA通信模型信源解码信源编码信道编码交织信道解码解交织加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收bitsymbolsymbolchipbitsymbolsymbolchip发射端接收端2019/8/17常用基本概念•比特(Bit),符号(Symbol),码片(Chip)输入的含有信息的数据称为比特.经过信道编码和交织后的数据成为符号.经过最终扩频得到的数据成为码片.•处理增益最终扩频速率和比特速率的的比.在IS95A系统中,处理增益为128(1.2288Mcps/9.6kbps=128),也就是10*lg128=21dB.•前向(下行):从BTS到MS•反向(上行):从MS到BTS2019/8/17信源编/解码BTS1011用户与手机交互的信号为原始语音.MS与BTS交互的信号为调制后的无线信号.编解码类型特点8kQCELP编码全速率是8.6kbps.另外支持1/2,1/4,1/8速率编码,速率分别为4.0kbps,2.0kbps,0.8kbps.13kQCELP编码全速率是13.35kbps.另外支持1/2,1/4,1/8速率编码,速率分别为6.25kbps,2.75kbps,1.05kbps.EVRC编码全速率是8.55kbps.另外支持1/2,1/8速率编码,速率分别为2.0kbps,0.8kbps.信源编码过程就是要将原始语音数据转化为可以在CDMA系统中处理的电信号,即含有信息的比特(bit).信源解码过程就是将CDMA系统中处理的电信号恢复为原始语音信号的一个过程.2019/8/17信道编/解码•信道编/解码就是在传送的信息比特中加入冗余的数据来改善通信链路性能,以便信号具有检错和纠错能力.•CDMA2000系统中有两种信道编码:卷积码和Turbo码.•卷积码:信道编码的基本思想就是根据码序列的相关性来检测和纠正传输过程中产生的差错.例如:2019/8/17信道编/解码•Turbo码:Turbo码特点:对输入的信息序列进行两次编码,译码时可相互交换信息.交织器的引入使得信息比特不仅受邻近校验比特的保护,而且受距离很远的校验比特的保护.Turbo码性能明显优于卷积码,但时延也明显高于卷积码.主要用于对时延要求不高的大数据包传输.2019/8/17交织数据的传送方向1287364512873645128736451287364512873645128736451287364512873645128736451287364511111111222222227777777766666666333333334444444412873645128736455555555588888888交织交织的目的:在传输前,将帧中的符号顺序打乱,将传输过程中产生的连续误码离散化,以便在信道解码时纠错,使信道具有一定的抗衰落能力.2019/8/17交织待传输数据交织后数据2019/8/17解交织2019/8/17加扰加扰目的:将所要发送的数据利用M-序列进行加扰,以实现用户信息加密,以及区分不同的用户等功能.M-序列:包含移位寄存器和掩码两部分.输出序列的周期是2N-1bits,N为寄存器个数.当掩码不同时,输出的移位寄存器序列相位不同.Out001110如图:N=3,则输出序列的周期为23-1=7.输出的序列是以7为周期的序列(1110010,1110010).根据掩码的不同,输出的移位寄存器相位会发生改变.例如:当掩码为110时,输出的序列为:0111001.当掩码为010时,输出的序列为:0010111.2019/8/17长码长码:是周期为242-1的M-序列,速率为1.2288Mcps.CDMA网络使用同一长码.同一用户在前向和反向使用同一长码偏置,也就是同一个长码掩码.长码功能:加扰前向CDMA信道.在反向,与MS提供的掩码共同形成用户标识码,来区分出不同的MS.长码发生器长码掩码用户长码序列1100011000PERMUTEDESNAND=SUM2019/8/17扩频/解扩频白噪声突发干扰扩频前信号扩频后信号解扩后信号解扩前信号白噪声突发干扰S(f)fS(f)fS(f)fS(f)f2019/8/17扩频/解扩频•不相关定义:如果两个二进制序列的异或结果具有相同个数的0和1,那么,这两个序列不相关.•正交函数具有0相关性,即不相关.扩频后的发送数据(异或运算）10011011010010110011010011001用户输入信息正交扩频序列-1（正交函数）+1-1+1-101100110011001102019/8/17扩频/解扩频10011+1-1接收的数据100101100110100110010110011001100110011011110000000011111111相关扩频序列-1?????接收数据100101100110100110010101010101010101010111000011001111001100不相关扩频序列-2解扩频结果解扩频结果2019/8/17扩频/解扩频•Walsh码是一种正交扩频码.•不同的Walsh码之间全部都是正交的.•Wim代表阶数为m的Walsh矩阵中的第i行.W2n=WnWnWnWnW1=0W2=0001W4=0000010100110110WALSHCODES#----------------------------------64-ChipSequence------------------------------------------000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010120011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011301100110011001100110011001100110011001100110011001100110011001104000011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111150101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010600111100001111000011110000111100001111000011110000111100001111007011010010110100101101001011010010110100101101001011010010110100180000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111901010101101010100101010110101010010101011010101001010101101010101000110011110011000011001111001100001100111100110000110011110011001101100110100110010110011010011001011001101001100101100110100110011200001111111100000000111111110000000011111111000000001111111100001301011010101001010101101010100101010110101010010101011010101001011400111100110000110011110011000011001111001100001100111100110000111501101001100101100110100110010110011010011001011001101001100101101600000000000000001111111111111111000000000000000011111111111111111701010101010101011010101010101010010101010101010110101010101010101800110011001100111100110011001100001100110011001111001100110011001901100110011001101001100110011001011001100110011010011001100110012000001111000011111111000011110000000011110000111111110000111