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1、无线产品课程开发室无线产品课程开发室ISSUEISSUEORA000003 CDMA2000 通信原理3.2学习目标l了解CDMA通信技术的基本原理l以IS-95为例，掌握CDMA相关技术：信源编码、信道编码、交织、加扰、扩频、调制关键技术：功控、软切换、RAKE接收机信道结构：导频、同步、寻呼、业务、接入长码、短码和Walsh码在CDMA系统中的作用l掌握CDMA 1X的技术特点CDMA 1X系统和IS95系统的区别学习完本课程，您应该能够：课程内容第一章: 概述第二章: CDMA 核心技术第三章: CDMA 空中接口第四章: CDMA 核心网络第五章: CDMA 编号方案 第一代移动动通信
2、 1980s第二代移动动通信 1990s第三代移动动通信 现现在3G为为运营营商提供了完善的解决方案 AMPS模拟技术TACSNMTOTHERS数字技术语音业务GSMCDMA IS95TDMA IS-136PDC宽带业务UMTS WCDMACDMA 2000TD- SCDMA移动动通信发发展历历程概述多址技术术同一时间同一频段上 根据不同的扩频码进 行区分业务信道不同的业务信道占用不同的频段同频段的业务信道以不 同的时隙进行区分FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMAUser User User Use
3、r User User 概述3G的目标标概述l 全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖l 高效的频谱效率l 更高的服务质量、保密性和可靠性l 易于从2G系统平滑演进与过渡，并反向兼容2G系统l 能提供多种业务，数据业务速率最高可达2Mbps 车速环境：144kbps 步行环境：384kbps 室内环境：2Mbps3G的标标准 3G systemCDMA20003GPP2FDD modeWCDMA3GPPFDD modeTD-SCDMACWTSTDD mode概述3G三种制式的比较 概述CDMA发发展历历程 概述CDMA2000系统中的频率分配l波段0，扩频速率1Transmit Frequenc
4、y Band (MHz)Block DesignatorCDMA Channel ValidityCDMA Channel NumberMobile StationBase StationA(10MHz)Valid1-311825.030-834.330870.030-879.330B(10MHz)Valid356-644835.680-844.320880.680-889.320A(1.5MHz)Valid689-694845.670-845.820890.670-890.820B(2.5MHz)Valid739-777847.170-848.310892.170-893.310频率计算公式
5、F=870+N*0.03N: CDMA信道号（频点）概述CDMA2000系统中的频率分配l波段1 ，扩频速率1Transmit Frequency Band (MHz)Block DesignatorCDMA Channel ValidityCDMA Channel NumberMobile StationBase StationA(15MHz)Valid25-2751851.250-1863.7501931.250-1943.750D(5MHz)Valid325-3751866.250-1868.7501946.250-1948.750B(15MHz)Valid425-6751871.250
6、-1883.7501951.250-1963.750E(5MHz)Valid725-7751886.250-1888.7501966.250-1968.750F(5MHz)Valid825-8751891.250-1893.7501971.250-1973.750C(15MHz)Valid925-11751896.250-1908.7501976.250-1988.750计算公式：F=1930+N*0.05N: CDMA信道号（频点）概述CDMA2000 1X网络结构MS: 移动台 BTS: 基站 BSC: 基站控制器 MSC: 移动交换中心 HLR :归属位置寄存器 VLR: 拜访位置寄存器
7、 PCF: 分组数据控制功能 PDSN: 分组数据控制节点 HA: 家乡代理 FA: 外地代理 SCP: 业务控制点 Radius: 远程认证拨入用户业务AbisA1(信令)A2(业务)A11(信令)A10(业务)A3(信令&业务)A7(信令)概述课程内容第一章: 概述第二章: CDMA 核心技术第三章: CDMA 空中接口第四章: CDMA 核心网络第五章: CDMA 编号方案 相关性(a)(b)相关（相关性100 ）不相关（0相关） CDMA 核心技术+1-1+1-1+1-1+1正交函数l正交函数具有0相关性。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。000
8、001010101例子:101001011111CDMA 核心技术不相关：相关：发送端以正交函数为扩频码进行扩频CDMA 核心技术100110110011001100110011010010110011010011001用户输入信息正交扩频序列 （正交函数）扩频后的发送数据+1-1+1-1在接收端的信号恢复10011 +1-1接收数据10010110011010011001 01100110011001100110 11110000000011111111相关扩频序列?接收数据10010110011010011001 01010101010101010101 11000011001111001
9、100不相关扩频序列CDMA 核心技术扩频与解扩信号 突发干扰白噪声信号速率的提高，意味着信号带宽的展宽S(f) is the energy density.fS（f）扩频前的信号频谱信号f0解扩前的信号频谱信号噪声S（f）f0ff0解扩后的信号频谱信号噪声S（f）f扩频后的信号频谱信号f0S（f）fCDMA 核心技术CDMA通信模型Interleaving信源 解码deinterleaving信源 编码信道 编码 交织去交织 信道解 码加扰解扰扩频解扩调制解调射频 发射射频 接收CDMA核心技术常用术语l比特（Bit），符号(Symbol) ，码片 (Chip)输入的含有信息的数据称为比特经
10、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l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，也就是21dBl前向（下行）：从BTS到MSl反向（上行）：从MS到BTSCDMA核心技术在典型的双工通话中，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。信源编码l话音编码器 8K QCELP13K QCELPEVRCl特点支持语音激活CDMA 核心技术信道编码信道编码采用卷积码或者TURBO码。对于卷积码：约束长度：移位寄存器数+1。编码效率：输入bit数 / 输出bit数。卷积码编码器Input (bits)Output (sym
11、bols)CDMA 核心技术Turbo 码 CDMA 核心技术lTurbo码在大数据包时使用lTurbo码的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lTurbo码性能明显优于卷积码，可以达到接近香农极限的效果交织数据的传送反向1 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 111111 12 222222 27 777777 76 666666 6
12、3 333333 34 444444 41 287364 51 287364 55 555555 58 888888 8交织CDMA 核心技术Out001110加扰M序列l包含两部分：移位寄存器序列掩码l输出序列的周期是 2N-1 bits，N为寄存器个数l当掩码不同时，输出的移位寄存器序列相位不同CDMA 核心技术长码 l长码是周期为242-1的M-序列l长码的功能： 加扰前向CDMA信道控制功率控制比特的插入在反向，区分出不同的MSCDMA 核心技术短码PNaPNcPNbCDMA 核心技术l短码为一周期215 的M-序列每个扇区在短码中指配一个时间偏置（相位）系统利用PN短码的时间偏置来区
13、别（BTS）扇区可允许所有Walsh码在各（BTS）扇区复用系统规定PN码最小偏移值为64chips，共有512个时间偏置（215 /64=512）l同一（BTS）扇区内所有CDMA信道的短码相同l不同（BTS）扇区内的CDMA信道的短码时间偏置不同Walsh码W2n=WnWnWnWnW1=0W2=0001W4=0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0Walsh code不同的Walsh码之间是正交的。Walsh码是一种正交扩频码Wim 代表阶数为m的Walsh矩阵中的i行。CDMA 核心技术l在前向，每个符号都需要用Walsh码进行扩频。l在前向，Walsh码用于区分出
14、不同的用户。l在反向，对IS95A/B, 每输入6个符号，输出一个Walsh函数。 例如，如果输入的符号序列为110011，那么输出的符号序列 为W5164 (110011binary=51decimal). l在反向，对于CDMA2000, Walsh函数用于区分信道类型。（ RC3-9）Walsh 码CDMA 核心技术变长Walsh码6448163212960019200 3840076800153600 307200 614400Data rate -bps-W01 =0W02 =00W12 =01W04 =0000W24 =0011W14 =0101W34 =0110W08 =0000
15、0000W48 =00001111W28 =00110011W68 =00111100W18 =01010101W58 =01011010W38 =01100110W78 =01101001( W016 ,W816)( W416 ,W1216 )( W216 ,W1416 )( W616 ,W1416 )( W116 ,W916 )( W516 ,W1316 )( W316 ,W1116 )( W716 ,W1516 )对于不同的信息速率，使用不同的长 度的Walsh码，以确保最后的扩频码 片速率为1.2288MChipsCDMA 核心技术QPSK调制IQI channel PN sequence 1.2288McpsQ channel PN sequence 1.2288McpsBaseband filterBaseband filterCos(2pfct)Sin(2pfct)I(t)Q(t)s(t)A1.2288Mcps: 短码码片速率.当同一载频的所有的信道扩频后，采用QPSK调制，并转换为模拟信号，混合之后经过射频调制发射CDMA 核心技术功率控制切换分集与Rake接收机CDMA 核心技
