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1、华为CDMA培训教材第一讲: CDMA原理及基础知识,2,内 容,CDMA基础原理 IS-95系统基本结构 CDMA前向信道 CDMA后向信道 CDMA中的关键技术,3,CDMA基础原理,4,什么是CDMA?,是800 MHz 和1900 MHz PCS 运营商的选择 满足CTIA Users Performance Requirements 大容量 独特的编码方案提供保密通信,CDMA 能够提供优异的话音质量,5,什么是多址技术 ?,由于在电话和无线通信系统初期，运营商力图在一条电路上同时提供尽可能多的业务。 媒介的类型 - 举例: 双绞线 同轴电缆 光纤 空中接口(无线信号) 多址技术的优
2、点 增加容量:为更多用户提供服务 减少资金投入 降低每用户的费用 管理方便,Each pair of users enjoys a dedicated, private circuit through the transmission medium, unaware that the other users exist.,Multiple Access: 多个独立的用户对一个传输媒介的同时、私有的使用,6,多址技术,物理传输媒介是一个公共资源, 可以根据建立在不同使用技术的不同标准细分为单独的信道. 这里列出了三种主要的多址技术: FDMA Frequency Division Multipl
3、e Access 每个用户使用一个不同的频率 一个信道是一个频率 TDMA Time Division Multiple Access 每个用户使用一个时间上的一个不同窗口(时隙) (“time slot”) 一个信道是在一个指定频率上的一个指定的时隙 CDMA Code Division Multiple Access 每个用户在所有的时间内使用相同的频率,通过不同的code patterns区分 一个信道是一个唯一的 (一套) code pattern(s),信道:在传输媒介上为每个用户单独分配的,专用的一个通道,7,CDMA特点和优势,8,CDMA 10 MHz 8个CDMA载波 每载波
4、、每扇区20个话音信道 每小区3个扇区 频率复用系数=1 支持有效话音信道数=8 * 20 * 3 = 480,CDMA与GSM的小区容量对比：,GSM 10 MHz 50个GSM载波(10MHz/200KHz) 每载波8个时隙(包括控制信道和业务信道) 每小区3个扇区 频率复用系数(通常)=4 可配置的站型为S444 支持有效话音信道数 =48 * 8 * /4 = 96-87,去除BCCH一个用来从移动台到基站的通信 (称为 反向链路 或上行链路) 在800M蜂窝系统中, 双工间隔为 45 MHz 在1900 MHz PCS中,双工间隔为 80 MHz CDMA Forward Chann
5、el (前向信道) 1.25 MHz Forward Link CDMA Reverse Channel (反向信道) the 1.25 MHz Reverse Link CDMA Code Channel (CDMA码信道) 在前向信道或反向信道中的每个独立的二进制流l 码信道通过数学的码进行区分 前向信道中的码信道: Pilot, Sync, Paging and Forward Traffic channels 后向信道中的码信道: Access and Reverse Traffic channels,14,CDMA: Using a New Dimension,所有的CDMA用户同时
6、占用同样的频率, 频率和时间在这里不用作区分的标准 CDMA 系统使用“码”区分信道 CDMA干扰主要来自附近的用户 每个用户是喧闹的人群中一个较小的声音, 叠加了一个独特的可恢复的的码 所有用户的发射功率都必须严格控制, 使这些信号到达基站时具有相同的信号强度.,Figure of Merit: Ec/Io, Eb/No (energy per chip bit /interference noise spectral density) CDMA: Ec/Io -17 to -2 dB CDMA: Eb/No +6 dB,15,CDMA 是一个扩频系统,通常使用的技术力图把信号压缩在尽可能小
7、的带宽内 直接序列扩频系统使用快速的扩展序列与输入数据混合 扩展序列在接收端独立再生, 并与接收的宽带信号一起恢复原始数据 去扩展会带来实质上的增益, 增益与频谱扩展的倍数成比例 CDMA系统使用一个较大的带宽, 从而有较大的处理增益, 从而提高了容量.,16,扩频系统原理示意(1),17,扩频系统原理示意(2),18,扩频系统原理示意(3),19,可以恢复的运算,任意的数据比特流都可以与一个扩频序列叠加 在接收端, 如果可以获得原始的扩频序列,并且正确同步, 接收到信号可以被解扩 在解扩后, 原始的数据流可以被完整无缺的恢复,20,通过 CDMA “运送 和接收”,无论在运送,接收或CDMA
8、系统中, 封装非常重要 货物被放置在嵌套的容器内, 进行保护和编址 运送时按照一定的顺序打包, 接收时要按照相反的顺序“去包装” 在CDMA系统内,容器是扩频码,21,CDMA的嵌套扩展序列,CDMA 联合使用了三种不同的扩频序列形成了独特的,强壮的信道 扩频序列在发送端和接收端都容易产生 扩展序列在发送端依次扩展, 在接收端依相反的顺序解扩, 就可以恢复原始的数据流,22,CDMA的简单模型,d0(t),C0(t),dm-1(t),Cm-1(t),C0(t),d0(t),(Tb=nTc),23,CDMA的简单示例发送端,d0(t),t,t,t,W1(t),d3(t),t,t,t,c1(t),
9、s1(t),s0(t),t,Tb,Tc,s(t)=s0(t)+ s1(t),24,CDMA的简单示例接收端,b0(t) =s(t)c0(t),t,t,t,c0(t),s(t),b1(t) =s(t)c1(t),t,t,c1(t),s(t),t,Tb,Tb,+1,-1,-1,+1,25,我们需要多少个扩频码 (1) -区分前向码信道,一个调节到特定频率的移动台,接收某一基站的某一小区的前向信道信号 这个前向信道携带了最大可有64个“前向码信道”组成的复合信号 这些码信道中有一部分是“业务信道”,其他是使CDMA系统正常运作需要的 开销信道 一个由64个数学码组成的码集被用来区分64个可能的前向码
10、信道, 这64个码信道可能包含在一个前向CDMA信道中 码集中的数学码被称为 “Walsh Codes”,26,我们需要多少个扩频码 (2) -区分各个基站,一个移动台周围可能有若干个基站, 所有这些基站使用相同的频率发射 每个基站的每个扇区都发射最多由64个码信道组成的CDMA前向信道 一个移动台必须能够区分不同基站的不同扇区, 而且只监听一组码信道 两个二进制数字序列, 称为 I and Q Short PN Sequences (or Short PN Codes) , 被用作定义不同基站扇区的识别 在一个CDMA系统中, 这两个有 Short PN Sequences 可以512种不同
11、的方式使用, 每一种构成了一个数学码, 用来识别特定基站的特定扇区,27,我们需要多少个扩频码 (3) -区分反向码信道,CDMA系统必须能够唯一地识别每一个可能与基站通信的移动台 在市场上有数量众多的移动台 一个称为 Long PN Sequence (or Long PN Code) 的二进制数字序列被用来唯一地石碑每一个可能的反向码信道 这个序列非常长, 有数以亿计的不同使用方式. 每一种使用方式构成一个数学码, 用来识别一个特定的用户(被称为 User Long Code)或一个特定的接入信道 (在本课程后面会作解释).,28,Walsh Codes 属性,64个 “魔法”序列, 每一
12、个长度为 64 chips 一个 chip是一个二进制数字(0或1) 每一个Walsh Code都正交与其他 Walsh Codes 这意味着能够通过一个“滤波”的过程, 从一个与其他Walsh codes混合的信号中识别中, 因此能够抽取一个特定的Walsh codes. 两个同样长度的二进制串是正交的, 如果他们两个异或的结果具有相同数量的“0”和“1”,WALSH CODES # - 64-Chip Sequence - 0 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 1 010101010101010
13、1010101010101010101010101010101010101010101010101 2 0011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011 3 0110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110 4 0000111100001111000011110000111100001111000011110000111100001111 5 01011010010110100101101001011010010110100101101
14、00101101001011010 6 0011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100 7 0110100101101001011010010110100101101001011010010110100101101001 8 0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111 9 0101010110101010010101011010101001010101101010100101010110101010 10 00110011110
15、01100001100111100110000110011110011000011001111001100 11 0110011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001 12 0000111111110000000011111111000000001111111100000000111111110000 13 0101101010100101010110101010010101011010101001010101101010100101 14 001111001100001100111100110000110011110
16、0110000110011110011000011 15 0110100110010110011010011001011001101001100101100110100110010110 16 0000000000000000111111111111111100000000000000001111111111111111 17 0101010101010101101010101010101001010101010101011010101010101010 18 0011001100110011110011001100110000110011001100111100110011001100 19 0110011001100110100110011001100
