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1、Page1,一、CDMA技术特点,Page2,（一）、什么是CDMA技术 CDMA直译为码分多址，是在数字通信技术的分支扩频通信的基础上发展起来的一种扩频技术。所谓扩频，简单地说就是把频谱扩展。CDMA技术采用的是直接序列扩频方式，就是把比特率为Rb的数据Vi(t)被一个高速扩频码Ci(t) 调制，得到通信所需带宽宽得多的频带去传输相同的数据。同调频、调幅技术一样，直接序列扩频是一种调制技术，它采用一个码序列（高速）去调制原始数据信息（低速），这样调制后的信息就能以高速传输。例如： S(t) = Vi(t)Ci(t)cos2f0t,Page3,1、扩频的实现,扩频（模二和）,BPSK调制,信息
2、码,地址码(PN码）,载波,发送码,Vi(t),Ci(t),cos2f0t,输入数据,扩频码,传输数据,Page4,2、解扩的实现,解扩（相乘）,BPSK混频,接收信号,参考地址码,参考载波,（解扩）,输出数据,扩频码,接收信号,Page5,3、IS-95中的码字,（一）、码字类型及特点（二）、两种码字在IS-95中的应用（三）、对系统性能的影响,Page6,1、地址码的选择,A、对CDMA系统的影响：（1）系统容量（2）抗干扰能力（3）接入和切换速度等。B、对地址码的要求（1）能提供足够数量的相关函数特性尖锐的码系列，保证信号经过地址码解扩后具有高的信噪比。（2）能提供接近白噪声特性，同时编
3、码方案简单，保证具有较快的同步建立速度。,（一）、码字类型及特点,Page7,相关值：衡量两个随机信号相似性的一个参数。将两个信号相乘再积分即得出相关函数。两个完全一样的信号其相关值为1。若两个信号互不相关，则互不干扰。正交码：相关值为0的码为正交码。如：Walsh码,沃尔什码：除了长码、短码，CDMA系统中还使用64位长沃尔什码（Walsh Code）。沃尔什码在数学上具有很好的正交性。所谓正交性，就是讲不同语言且不懂对方语言的人，相互之间无法用语言进行交流。用沃尔什码可以区分开不同的前向信道。,Page8,（1）PN码,PN码的一个重要特性是：各个移位序列间有很小的相关值。并且相关值是一个
4、二值函数。正交码的产生： 以0为种子，水平、垂直方向重复0，对角线方向取0补，如此递归，直到合适长度的码字生成为止。此方法在1923年由Walsh发现，取名“沃尔什”码。,Page9,Page10,（二）、码字在IS-95中的应用,Page11,1、IS-95中使用的PN序列,IS-95中使用了三种不同的PN序列：长PN序列(n=42)，这个序列对用户数据进行扰码，不同相位对应不同的用户，以实现多址访问。两个短的PN序列(n=15)，这个序列对前向和后向链路波形的正交分量进行 扩谱，不同小区使用不同相位的码。,Page12,（2）PN码的生成,PN码是由本原多项式运用模2运算生成出来。生成 P
5、N码的状态机十分简单，由移位寄存器和异或门电路组成；PN码是最长线性反馈移位寄存器序列，长度等于 -1。,Page13,在IS95中，使用64位Walsh码作为正交码。在前向链路中：在每个扇区内，每一信道通过专用的正交沃尔什序列来区别信道。在反向链路中：用沃尔什码作分组码对数据进行调制。,2、IS-95中的Walsh码,Page14,3、正交扩频,信号与一个已知序异或后，发送出去，在接收端用同样的序列再异或一次，即可恢复出原始信号。每一码元与64位walsh码异或。,Page15,4、用正交扩频定义信道,Page16,5、恢复扩频信号,Page17,（三）、对系统性能的影响,从理论上分析：多址
6、信道中信号是相互正交的，那么多址干扰(MAI)为零。实际系统：多径信号及其他小区信号与所需信号不同步，共信道干扰存在(前向)。异步到达的延迟和衰减的多径信号与同步到达的基本信号间不正交，存在干扰(反向)。,Page18,1、IS-95的干扰消除方法,（1）、前向链路采用在Walsh码扩频以后，用PN序列加以调制的方法。每个链路都用同一个PN码序列，并与沃尔什正交时钟速率相同。目的是把干扰消除到系统各信道能提供的处理增益范围内。（2）、在反向链路中，信道化是基于传统的PN序列扩谱码分多址方案，沃尔什函数用作正交调制 码，形成一个64阶的正交调系统。 （3）、用PN序列实现随机化。,Page19,
7、2、PN码在IS-95中应用的原因,（1）、利于接收端的搜索 因为PN序列相关函数具有二电平的性质，M个不同用户分配了不同的PN码相位时，移动台在进行相关处理的过程中检测到自己码的能力增强。（2）、简化接收端的结构,Page20,长码为一周期为242-1的m-序列 自相关特性PN码的自相关函数是一个二值函数，只要移位超过一个chip，相关值都很小。 移位相加特性：输出序列Ck和Ck+t(Ck延时t)相加后的序列仍然是序列Ck的一个时移序列.PN码的移位是通过掩码来实现的。不同的掩码对应于不同的移位。在cdmaOne系统的业务码信道中，用户的电子序列号即用作掩码。长码的作用 反向用于提供信道化
8、前向用作扰码加密 控制反向功率控制比特的插入,Page21,在CDMA系列的前向 信道（从基站指向手机方向）中，长码用于对业务信道进行扰码（作用类似于加密）。 在反向信道中（从手机指向基站方向）。长码用来直接进行扩频，由于区分不同的接入手机。,Page22,短码,短码为一周期215的M-序列 在m-序列中增加了一个全0状态 PNi, PNq 导频偏置 IS-95系统中，从周期为215的M-序列中取出512个相位（步长为64），此即基站的512种导频偏置。(PN code) 导频偏置用于区别小区,Page23,在CDMA系统的前向信道（从基站指向手机方向）中，短码用于对前向信道进行调制，使前向信
9、道带上本基站的标记，不同的基站使用不同相位的短码，从而互相区别开来。 在反向信道中（从手机指向基站方向），短码用于对反向业务信道进行调制，作用与短码在前向信道中相同。,Page24,前向导频信道同步信道寻呼信道业务信道（含功率控制子信道） 反向接入信道业务信道,4、IS-95A信道类型,Page25,导频、同步、寻呼信道结构,导频信道（全0）,Walsh (0),去QPSK,2.4ksps,4.8ksps,4.8ksps,调制符号,码符号,重复的码符号,1.2kbps,卷积编码r=1/2,K=9,符号重复,块交织,同步信道比特,Walsh (32),寻呼信道比特,19.2ksps9.6ksps
10、,19.2ksps,19.2ksps,调制符号,码符号,重复的码符号,9.6kbps4.8kbps,卷积编码r=1/2,K=9,码符号重复,块交织,寻呼信道P的长码掩码,长码发生器,抽取器,1.2288Mcps,Walsh (N),去QPSK,去QPSK,1.2288Mcps,1.2288Mcps,1.2288Mcps,Page26,导频信道作用,全0信息，用Walsh 0扩展。直接用PN短码进行调制 导频信道作用 BTS连续发射 提供给手机相位参考，相干解调用 帮助手机捕获系统，进行信道估计、多径搜索 切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较,Page27,同步信道作用,手机通过同步信道获得
11、与系统的长码同步：导频偏置PILOT_PN系统时间SYS_TIME长码状态LC_STATE寻呼信道速率P_RAT等 同步信道速率固定为1200bps 同步信道帧长80/3ms，3帧组成一超帧为80ms,Page28,寻呼信道作用,BTS在寻呼信道上广播系统参数消息接入参数消息邻区列表CDMA信道列表 BTS通过寻呼信道寻呼手机指配业务信道 寻呼信道速率为9600bps或4800bps 寻呼信道帧长为20ms,Page29,前向业务信道结构,前向业务信道概述适用于数率集一或数率集二对不同数率的声码器，采用不同的卷积编码方法码元先被交织处理，然后用PN长码加扰功控信息被嵌入帧内，然后再将信号正交扩
12、展然后用伪噪声（PN）短码对信号做相位扩展最后进行滤波及上变频,Page30,反向 CDMA信道,Page31,前向链路,反向链路,逻辑信道(1),Page32,IS95逻辑信道(2),两种逻辑信道 控制信道和业务信道,语音或数据,全速率,1/2 速率,1/4 速率,1/8速率,随机信令,部分话务和大量信号,无话务但有大量信号,反向链路,接入,前向链路,同步,呼叫,全速率,1/2 速率,Page33,复用前向链路的信道化是基于正交码分复用方案，所用码是沃尔什函数的一组正交子集。从多址角度讲，CDMA中的C在前向链路中指沃尔什函数的复用。抗干扰前向链路波形用直接序列PN码扩谱技术进行调制，用以分
13、离特定基站的信号，并减少接收到的其他基站信号的干扰。移动台用PN码的相位来区分基站信号。,前向链路空中接口特征 (1),Page34,调制前向波形使I路和Q路的射频载波被不同PN码的双极性基带数据流调制，成为一种四相相移键控(QPSK)信号脉冲成形I路和Q路输出信道中的基带数字脉冲形状由FIR滤波器决定，滤波器的设计要使发射的功率谱对邻近频率影响最小。PN码片速率PN码的码片速率是1.2288Mbits/s，是最大数据率9.6kbits/s的128倍。,前向链路空中接口特征 (2),Page35,前向链路空中接口特征 (3),有效带宽前向链路信号能量基本上控制在1.25MHz的带宽内。语音编码
14、采用变速率语音编码，根据语音的动态范围，数据率可为：1200、2400、4800和9600bit/s。纠错编码前向链路应用了码率1/2的卷积编码和维特比译码。交织为了防止突发错误，前向链路在发送前对符号进行交织，交织长度为20ms。,Page36,前向链路信道配置,导频信道,寻呼信道1,寻呼信道7,业务信道1,业务信道24,业务信道25,业务信道55,同步信道,.,.,.,+,H0,H1,H7,H8,H31,H32,H33,H63,对寻呼特殊的移动台和发往一个或多个移动台的系统数据进行编码、加密、扩谱、交织,通过单一的PN码相位提供相干参考和鉴别基台的未调制的扩谱信号,经编码、交织、扩谱调制的
15、移动台时间同步信号,1.2288Mcps CDMA 无线信道前向链路,Page37,简化的IS-95前向链路（基站到手机）,1/2Conv.,长PN编码生成器,短PN编码生成器,19.2 ksps,1.2288 Mcps,RF,19.2 ksps,沃尔什Hn,1.2288 Mcps,其他前向信道,正交多路传输,x1 PN扩展（随机）,数据编码(r =1/2),Page38,前向话务信道结构,R=1/2卷积编码和重复,块交织器,长PN编码生成器,抽取器(64:1),抽取器(24:1),PCB,沃尔什码,9600,4800,2400,1200 bps,19.2 ksps,19.2 ksps,19.2 ksps,19.2 ksps,1.2288 Msps,1.2288 Msps,Gain增益,数据编码(x2 to x16),扰码,正交扩谱(x64),Page39,W0,W32,Wpaging,块交织器,R=1/2卷积编码和重复,R=1/2卷积编码和重复,块交织器,4800 sps,19.2 ksps,4800 sps,1200 bps,
