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1、 cdma20001X网络基础 Page2 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 Page3 移动通信发展历程 1G 1980s AMPSTACSNMSOthers 2G 1992 2000 CDMAIS95GSMPDC 2 5G 2000 2004 CDMA20001xGPRSEGPRS 3G 3 5G 2004 至今 EVDORev 0EVDORev ATD SCDMAWCDMAHSDPAHSUPAWimax 语音业务 语音业务 宽带业务 数据业务 模拟技术 数字技术 多址技术 区分不同用户 Page4 同一时间同一频段上根据不同的扩频码进行
2、区分用户 多址技术比较 Page5 Page6 CDMA技术特点 优点系统容量大 易于向3G平滑演进和过渡 反向兼容IS95系统 抗干扰能力强 频率复用度高 频谱利用率大大提高 语音质量好 更高的保密性 扩频后的信号近似高斯白噪声手机发射功率小 省电 缺点占用带宽较大 自干扰系统 系统内用户互相干扰 技术实现的难度大 需要采用快速功率控制技术 负载控制等技术 Page7 BSC MSC HLR VLR PDSN HA AAA Internet PLMN PSTN CDMA网络结构 分组域 电路域 BTS BTS BTS OMCR 接入网 ANAAA Page8 CDMA发展历程 更高的频谱效率
3、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 3G三种制式的比较 Page9 频点 频点概念 800MHz CDMA2000以1 23MHz为一个载频 双工方式为FDD在我国 目前中国电信占用10M带宽 共7个载频 Page10 Page11 第一章CDMA概述第二章CDMA基本原理第三章CDMA关键技术第四章CDMA空中接口 Page12 扩频通信 扩频通信 指将信号扩展至一很宽频带后进行传送的通信系统 扩频通信系统有多种实现方法 CDMA系统采用直接序列调制的方式实现扩频 直接序列调制见下图 将原始信号编码和一比特率远大于它的扩频序列相乘 求异或 之后去调制载波得到扩频
4、信号 此种扩频方式称为直接序列调制 调制 载波 扩频信号 原始信号编码 扩频序列 Page13 扩频序列 扩频信号 解扩后信号 原始信号编码 扩频序列 扩频与解扩 Page14 相关性和正交 相关性 指两个信号的相似程度 相关性使用相关系数来衡量 当两个信号完全相同时的相关系数为1 当两个信号的相关系数为0时称两个信号正交 对于离散的数字序列相关系数定义为 假设有两个等长的二进制数字编码序列 x x1 x2 x3 xi xn 和y y1 y2 y3 yi yn 则x和y相关系数 为 如果两个二进制数字编码序列相关系数为0 称两者为正交序列 Page15 序列2 判决电路输出 序列1 序列1 序
5、列2 正交序列 Page16 正交矩阵 8维正交矩阵举例 Page17 扩频和复用 发送者 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ia 01100 X 1001 X Ia 2 2 0 0 2 2 0 0 0 0 2 2 0 0 2 2 2 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Y Ib Y 1010 I
6、b 01010 X Ia Y Ib Page18 解扩与信号分离 接收者 2 2 0 0 2 2 0 0 0 0 2 2 0 0 2 2 2 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Y 1010 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 0 0 2 2 0 0 0 0 2 2 0 0 2 2 2 2 0 0 4 4 4 4 4 X 1001 判决电路 0 0 0 1 4 4 4 4 4 2 2 0 0 2 2 0 0 0 0 2 2 0 0 2 2 2 2 0 0 判决电路 0 0 0 1 Rb
7、01010 Page19 信号处理过程中的频谱变化 扩频码扩频 窄带原始信号 P 宽带信号 噪声 其他基站 其他扇区 其他用户信号 宽带混合信号 P P P 扩频码解扩 P P 积分 滤波 窄带原始信号 宽带 窄带混合信号 扩频 解扩原理 频域解释 Page20 解扩用户 扩频 解扩原理 频域解释 Page21 关于Ec No Eb Nt和Eb No的意思E是Energy 能量 的简称 c是Chip 码片 指的是1 2288Mcps中的Chip Ec是指一个chip的平均能量 注意是能量 其单位是焦耳 I是Interference 干扰 的简称 o是OtherCell的简称 Io是来自于其他小
8、区的干扰的意思 当然为了相除它也是指能量 Eb Nt 其中b是指Bit N是指Noise t是指total Eb中文是平均比特能量 一般来说 一个Bit是有很多个chip组成的 所以它的能量 N Ec Nt指的是总的噪声 包括白噪声 来自其他小区的干扰 本小区其他用户的干扰 来自用户自身多径的干扰 Eb No 这个No是指白噪声的功率谱密度 其单位是W Hz No是Noise的简称 常用名词 比特 bit 符号 Symbol 与码片 Chip 纯信息数据称为比特 bit 在经过卷积编码器 符号重复与交织后的数据被称为符号 symbol 经过最终扩频后得到的数据被称为码片 chip 处理增益 P
9、rocessingGain 理解为最终扩频速率与信息速率的比 在IS 95中处理增益为128 即21dB前向 Forward 从基站到移动台反向 Reverse 从移动台到基站 Page22 Page23 系统框图 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 bit symbol symbol chip bit symbol symbol chip 发射端 接收端 Page24 CDMA相关技术 语音编码 高效声码器 QCELP8K IS 95a9 6K QCELP13K IS 95b14 4K EVRC8K cdma2000 可变
10、速率特点 相对于PCM编码小得多带宽 支持话音激活 典型的双工通话中 通话的占空比小于35 不通话的时候降低发射速率 有效提高系统容量 量化 采样 编码 编码器 滤波器 编码器 清 浊音判定 编码器 基音分析 缓冲 语音 语音 PCM编码器 声码器 编码输出 编码输出 Page25 CDMA相关技术 信道编码 信道编码采用卷积码 语音业务 或者TURBO 数据业务 码 卷积码约束长度 移位寄存器数 1 编码效率 输入bit数 输出bit数 卷积编码器范例见下图 0011101 1010011 1101001 11100110000111 MUX Bit Symbol 0 0 Page26 CD
11、MA相关技术 信道编码 TURBO码 又称并行递归卷积码 编码器结构见下图 TURBO码的纠错性能好于卷积码 可以达到0 7dB 香侬极限为0dB 但TURBO的译码比较麻烦 处理时间较长 只能用于对时延要求较低的数据业务 CDMA相关技术 交织 Page27 交织 传送 解交织 不经过交织直接传输 因受到干扰无法正确恢复的干扰Bit Page28 CDMA相关技术 扩频和Walsh码 OVSF 哈达玛矩阵 W 0 1 0 W 0 2 00 W 1 2 01 W 0 4 0000 W 2 4 0011 W 1 4 0101 W 3 4 0110 W 0 8 00000000 W 4 8 000
12、01111 W 2 8 00110011 W 6 8 00111100 W 1 8 01010101 W 5 8 01011010 W 3 8 01100110 W 7 8 01101001 W 0 16 W 8 16 W 4 16 W 12 16 W 2 16 W 14 16 W 6 16 W 14 16 W 1 16 W 9 16 W 5 16 W 13 16 W 3 16 W 11 16 W 7 16 W 15 16 W1 0 W2 W4 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 m序列的生成 Page29 m序列的缺点 只有一个序列 不同用户用不同
13、 节拍 相位 区分 对同步要求很高 Page30 CDMA相关技术 短码 长码 CDMA系统中使用了两种M序列 其中一个周期为215称为短码 另一个周期为242称为长码 前向信道CDMA用不同相位 也就是所谓的PN偏置 的短码区分扇区 基站 使所有Walsh码在各扇区 基站 复用CDMA系统规定短码最小偏移单位为64个bit CDMA系统称为码片chip 因此共有512个PN偏置 215 64 512 同一扇区 基站 所有CDMA信道短码相同相邻扇区 基站 的CDMA信道短码偏置不同长码作用 前向信道扰码反向信道用不同相位识别移动台 Page31 CDMA相关技术 调制方式 IS95A B前向
14、采用QPSK调制 反向采用OQPSK调制 CDMA2000前向采用QPSK调制 反向采用HPSK调制 OQPSK或HPSK QPSK 调制的作用 把需要传递的信息送上射频信道不同的调制方式可以极大地影响空中接口提供数据业务的能力2PSK 定义2个相位 每个相位需要1个比特表示0 0180 14PSK 定义4个相位 每个相位需要2个比特表示0 0090 01180 10270 118PSK EDGE采用 定义8个相位 每个相位3个比特表示0 00045 00190 010135 011180 100225 101270 110315 111 Page32 Page33 第一章CDMA概述第二章C
15、DMA基本原理第三章CDMA关键技术第四章CDMA空中接口 Page34 CDMA关键技术 Page35 远近效应 A B P P P P 移动台A由于距离基站较近信号衰减较小 移动台B由于距离基站较远信号衰减较大 P 解扩 A的发射功率 B的发射功率 基站接收功率 A 成功分离 B 无法分离 Page36 CDMA关键技术 功率控制 P P P P P 解扩 移动台A降低发射功率 A B A的发射功率 B的发射功率 基站接收到移动台A B的功率基本相等 A 成功分离 B 成功分离 Page37 干扰受限 解扩 P P P P P P P P P P P 1 2 3 4 5 1 2 3 4 1
16、 2 3 4 5 解扩 基站接收总功率 基站接收总功率 Page38 CDMA关键技术 功率控制 解扩 P 1 2 3 4 5 P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 基站接收总功率 Page39 功率控制原则 从前4张胶片可以看出 CDMA系统存在远近效应 必须采取措施克服 CDMA是自干扰系统 限制CDMA系统容量的因素是系统总干扰 CDMA2000系统采用功率控制的方法克服远近效应并提高系统容量CDMA2000系统功率控制原则达到系统要求信号质量的条件下 发射功率最小基站从各个移动台接收到的功率相同 Page40 功率控制类型 反向 控制对象 移动台 开环功率控制 闭环功率控制 速率 800Hz 前向 控制对象 基站 只有闭环功率控制 消息报告方式 周期报告 门限报告 慢速功率控制用于IS95A B EIB方式 速率 50Hz 只用于IS95B的速率集2 快速功率控制 速率 800Hz 用于cdma2000系统 Page41 无线信道的多径环境 各路多径信号 合成后信号 0 90 0 90 矢量合成 Page42 CDMA关键技术 RAKE接收机 RAKE接收机能有效的克服多径衰
