CDMA通信技术_1_2011

CDMA通信技术郭山红[e-mail]南京理工大学通信工程系2多址接入（MultipleAccess）：多用户接入方式。在多用户、大容量通信系统中，系统必须能够同时接纳多个用户，为他们提供实时的、便捷的通信。系统必须采用一种有效的多用户接入方式，保证这些用户在接入系统的过程中，互不影响；同时在通信的过程中互不干扰。3信道2信道1………信道N信道1………信道N收发间隔信道带宽功率时间移动台收（基站发）移动台发（基站收）FDMA的频道划分方法频分多址（FDMA）4TDMA示意图时分双工(TDD)：上下行帧都在相同的频率上。频分双工（FDD）：上行链路和下行链路的帧分别在不同的频率上。时分多址（TDMA）5码分多址（CDMA）2009年1月7日，国家工业和信息产业部同时向三大运营商发出3张第三代移动通信（3G）牌照，其中：中国移动获TD-SCDMA牌照，中国电信获CDMA2000牌照，中国联通获WCDMA牌照。表明中国的移动通信产业终于踏入3G时代。6课程主要内容CDMA技术、CDMA通信系统的构成及相关技术、CDMA在蜂窝移动通信系统中的应用(3G)、CDMA蜂窝移动通信系统中的关键技术课程要求熟悉CDMA技术，CDMA系统构成及相关技术，了解CDMA在蜂窝移动通信系统中的应用及关键技术7参考书“CDMA通信技术”,朱近康著,人民邮电出版社，2001“第三代移动通信技术”，邱玲、朱近康等著,人民邮电出版社，2001“第三代移动通信技术”，宋燕辉主编，人民邮电出版社，2009“3G移动通信系统概述”，刘宝玲等主编，人民邮电出版社，2009“移动通信原理”，吴伟陵等编著，电子工业出版社，2005“移动通信”,李建东等编，西安电子科技大学出版社，20068910Ch1绪论Ch2CDMA通信技术的性能分析Ch3CDMA通信系统Ch4CDMA通信的编码序列Ch5CDMA通信系统的同步技术Ch6CDMA技术在IS-95中的应用Ch73G技术CDMA通信技术11第一章绪论1.1概述1.2扩频通信原理1.3扩频CDMA通信的基本参数1.4扩频CDMA通信的基本技术121.1概述CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)通信利用相互正交（或尽可能正交）的不同编码分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信，即码分多址通信。由于利用相互正交（或尽可能正交）的编码去调制信号，会将原信号的信号频谱带宽扩展，因此这种调制方式的通信，又称为扩展频谱通信。13扩频通信两大特点伪随机编码调制信号相关处理扩频通信优点抗干扰、抗噪音、抗多径衰落、能在低功率谱密度下工作、具有保密性、可多址复用和任意选址、可高精度测量等优点。扩展频谱通信（SpreadSpectrumCommunication）（简称扩频通信）将待传送的信息数据用伪随机编码（扩频序列：SpreadingSequence）调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。窄带信号调制后宽带传输，再经相关处理恢复成窄带信号。14扩频通信的发展历史早期发展•40年代提出扩频通信•50年代中期在美国开始了真正的研究•50年代美国麻省理工学院研究成功NO－MAC系统（NoiseModulationandCorrelationSystem），成为扩频通信研究发展的开端•60年代以来各项技术的发展推动了扩频通信理论、方法、技术等各方面的研究发展和应用普及。•1976年R．C．Dixon写了第一部扩频通信的概述性专著：SpreadSpectrumSystems•1982年J．K．Holmes写的CoherentSpreadSpectrumSystems一书是第一部扩频通信的理论性专著。•1985年M．K．Simon等写的SpreadSpectrumCommunications一书，共三卷，是扩频通信技术当时最全面的专门著作。15扩频通信理论方法、技术和应用的发展经历的三个阶段：第二阶段1982年美国第一次军事通信会议，公开展示了扩频通信在军事通信中的主导作用，报告了扩频通信在军事通信各领域的应用，并开始民用扩频通信的调查。IEEE通信汇刊也在1982年5月再次发表扩频通信专集，系统报道了扩频通信的研究应用成果。第一阶段1977年前后，在早期建立的扩频通信理论基础上，卓有成效地丰富和发展了扩频通信的理论、方法和实用技术，1977年8月IEEE通信汇刊的扩频通信专集和1978年在日本京都举行的国际无线通信咨询委员会（CCIR）全会对扩频通信的专门研究集中反映了扩频通信的研究成果，开始了世界性的对扩频通信的全面研究。16第三阶段1985年5月美国联邦通信委员会（FCC）制订了民用公共安全、工业、科学与医疗和业余无线电采用扩频通信的标准和规范，明确规定：公共安全:37MHh－952MHz，电台最大输出功率为2W工业、科学与医疗:902MHz－928MHz、2.4GHz－2.5GHz、5.725GHz－5.85GHz三个频段，最大输出功率为100mW世界各国相继行动，组织扩频通信专门研究机构和学术团体，开始了扩频通信的深入研究和广泛应用。17扩频通信在移动通信领域的研究•在1990年1月，CCIR研究未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS：FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystems）的第八工作组提出的实现FPLMTS计划的技术报告中，明确建议采用扩频通信技术。•美国国家航空和航天管理局（NASA：NationalAeronauticsandSpaceAdministration）也提出了采用扩频通信多址方式的频谱利用率高于采用频分多址方式的频谱利用率的技术报告，开始了将扩频通信技术应用到移动通信系统中的研究。•1991年5月，WilliamC．Y．Lee在IEEETrans.onVehicularTechnology上发表“OverviewofCellularCDMA”一文，论证了在蜂窝移动通信中具有功率控制的CDMA系统容量是FDMA方式的20倍、TDMA方式的4倍的结论，引起了全世界移动通信、无线通信学界的激烈讨论，对扩频CDMA通信技术的研究和应用产生了深远影响。18•以美国Qualcomm公司为首推出的IS-95CDMA移动通信系统、以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA为主流的第三代移动通信系统标准化建议，确立了CDMA通信技术在移动通信中的稳固地位，把扩频CDMA通信的研究、应用和发展推向了新阶段。•2007.10ITU在日内瓦举行的无线通信全体会议上，投票通过，WiMAX正式批准成为继WCDMA，TD-SCDMA和CDMA2000之后的第四个全球3G标准。•2009年1月7日，国家工业和信息产业部同时向三大运营商发出3张第三代移动通信（3G）牌照，其中：中国移动获TD-SCDMA牌照，中国电信获CDMA2000牌照，中国联通获WCDMA牌照。表明中国的移动通信产业终于踏入3G时代。19•目前各国正积极开展第四代、第五代移动通信系统的理论研究和应用研究。主要特点与2G相比，在传输声音和数据的速度上的提升，代表特征是提供高速数据业务，可提供移动宽带多媒体业务。3G功能能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也考虑与已有第二代系统的良好兼容性。3G手机是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,未来的3G必将与社区网站进行结合，WAP与web的结合是一种趋势，时下流行的微博客网站如大围脖、新浪微博等就已经将此应用加入进来。3G相关知识3G应用.宽带上网中国的3G之路刚刚开始，最先普及的3G应用是“无线宽带上网”，六亿的手机用户随时随地手机上网。而无线互联网的流媒体业务将逐渐成为主导。收发语音邮件、写博客、聊天、搜索、下载图铃等…….手机办公、手机执法和手机商务.视频通话.手机电视.无线搜索.手机音乐.手机购物.手机网游22WCDMA2G号段：134、136、137、138、139、150、151、152、155、157、158、159；3G号段：187、188；2G:GSM2.5G:GPRS3G:TD-SCDMA3G品牌G:guid;3:代表着3G时代下的移动+宽带+固网+手机电视+……融合暗喻中国移动将超越现有3G概念，在TD-LTE时代提供适合上述融合业务应用的网络支撑、终端、服务等等，引领人们进入真正的3G生活。2G：IS-95CDMA3G：CDMA20002G号段：133、1533G号段：180、1893G品牌“天翼”强调“互联网时代的移动通信”的核心定位，面对语音、数据等综合业务需求高的中高端企业、家庭及个人客户群，提供无所不在的移动互联网应用和便捷话音沟通服务。2G:GSM2.5G:GPRS3G:WCDMA2G号段：130、131、132、135、156；3G号段：185、186；3G品牌联通3G—沃店”拥有的支持：1.联通公司产品的支持，提供了2G、3G、移动电话、固话装机、无线固话、400/800号码、IDC业务等等2.998商旅超市的支持，提供了机票查询预订、特价酒店查询预订、旅游服务、租车学车等等3.目前商旅行业首次与联通公司的合作项目，具有市场的唯一性4.拥有998商旅超市和联通公司强大的客服支持，提供强大的创业后盾272007.10ITU在日内瓦举行的无线通信全体会议上，投票通过，WiMAX正式批准成为继WCDMA，TD-SCDMA和CDMA2000之后的第四个全球3G标准。WiMAX：全球微波接入互操作性(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess),又称为802.16无线城域网，是IEEE802.16标准定义的一种无线宽带技术。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。WiMAX28通信速度更快10Mbps-20Mbps，最高达100Mbps网络频谱更宽100MHz通信更加灵活4G手机的功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，语音传输只是4G移动电话的功能之一，未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，4G手机从外观和式样上，将有更惊人的突破智能性能更高兼容性能更平滑提供各种增殖服务实现更高质量的多媒体通信频率使用效率更高通信费用更加便宜第四代移动通信(4G/B3G)294G特点：将向数据化、高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP将成为未来移动网的主流业务。4G核心技术：正交频分复用（OFDM）OFDM技术特点：网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供比目前无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。303G：以CDMA技术为核心（WiMAX除外）4G：以OFDM技术为核心，在4G系统中，将会结合两项技术的优点，其中一部分将是CDMA的延伸技术。311.2扩频通信原理1.2.1扩频通信的基本原理扩频通信基本原理图信源数据调制扩频调制扩频解调扩频编码发生器扩频编码发生器数据解调同步电路D１B1B2B2B1D1＇其中：B1为基带信号带宽B2（B2B1）为功率谱密度极低的扩频信号32主要特征使用比发送的信息数据速率高得多的伪随机编码，扩展基带信号（信息数据）频谱，成为极低功率谱密度的宽带信号。接收端使用相关处理方法，把要接收的宽带扩频