《移动通信技术 教学课件 ppt 作者 刘良华 主 编 第五章 CDMA系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信技术 教学课件 ppt 作者 刘良华 主 编 第五章 CDMA系统（188页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 CDMA移动通信系统,5.1 CDMA系统概述 5.2 码分多址的基本原理及实现 5.3 IS-95CDMA信道 5.4 CDMA网络主要使用的识别号码 5.5 CDMA系统的移动性管理 5.6 CDMA系统呼叫处理 5.7 CDMA系统的功率控制 5.8 CDMA的业务,学习目标,了解CDMA移动通信系统的特点、网络结构和提供的服务。 正确理解码分多址的基本原理，码分多址在CDMA网络中的实现。 正确理解CDMA-95信道结构。 正确理解CDMA移动通信系统的移动性管理。 正确理解CDMA移动通信系统的呼叫处理和功率控制。,学习完本课程，希望各位代家军可以达到以下目标,第五章 CDM
2、A移动通信系统,5.1 CDMA系统概述 5.2 码分多址的基本原理及实现 5.3 IS-95CDMA信道 5.4 CDMA网络主要使用的识别号码 5.5 CDMA系统的移动性管理 5.6 CDMA系统呼叫处理 5.7 CDMA系统的功率控制 5.8 CDMA的业务,课前预习和复习检测,课前预习检测,GSM系统如何升级为GPRS系统?,课前预习检测,GPRS网络内的MS的工作状态,课前预习检测,什么是CDMA? CDMA与TDMA和FDMA的区别？,课前预习检测,GPRS的位置更新与GSM的位置更新 有何异同?,课前预习检测,GPRS鉴权和加密的过程与GSM有何异同?,课前预习检测,CDMA有
3、哪些特点?,课前预习检测,GPRS的切换过程与GSM的切换过程是否相同?,课前预习检测,CDMA的基本原理,课前预习检测,登陆GPRS和注销GPRS的 几种方式,5.1 CDMA系统概述,5.1.1 CDMA系统的发展 5.1.2 CDMA的基本原理 5.1.3 CDMA的特点,5.1.1 CDMA系统的发展,CDMA早已在军事抗干扰通信中得到广泛应用; 80年代末期以来，CDMA开始应用于数字移动通信领域。由于其频谱利用效率高，抗干扰能力强，应用前景看好； 1989年，Qualcomm公司在美国的现场实验证明，CDMA用于蜂窝通信的容量大，且经理论推导,为AMPS的20倍，使CDMA技术成为
4、热门技术； 1993年7月，Qualcomm公司开发.的CDMA蜂窝体制被采纳为北美数字蜂窝标准，定名为IS-95（实际上IS-95 定义的是CDMA系统的公共空中接口）。,5.1.1 CDMA系统的发展,95年美国和香港的CDMA公用网开始投入商用； 96年韩国用自己的CDMA系统开发大规模商用,前12个月发展用户150万； 1998年，全球的CDMA用户已经达到500万,CDMA的商用和研究进入高潮阶段； 1999年, CDMA在日本和美国形成增长高峰期,全球增长率为250%,用户达2000万； 现在CDMA为仅次于GSM发展最快的系统，全球现己近一亿用户，二十多个国家采用。,5.1.1
5、CDMA系统的发展,我国在93年863计划已开展CDMA蜂窝技术研究； 94年Qualcomm首先在天津建技术试验网； 1998年具有14万用户的长城商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部分商用； 迄今，中国联通已在全国250多个城市开通了商用IS-95商用CDMA网，用户已经超过5000万。,5.1 CDMA系统概述,5.1.1 CDMA系统的发展 5.1.2 CDMA的基本原理 5.1.3 CDMA的特点,各用户使用不同的频率,时间,频率,FDMA,频分多址技术（FDMA）,将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道（或称信道）供不同的用户使用。接收方根据载波频率的不同来识别发射
6、地址而完成多址连接。,时间,频率,TDMA,各用户使用不同的时隙,时分多址技术（TDMA）,把时间分割成周期的帧，每帧再分割成若干时隙，各MS只能按指定的时隙向基站发送信号，同时，基站发向多个MS的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路信号中把发给它的信号区分出来。,时间,频率,CDMA,码,各用户使用不同的正交代码序列,码分多址技术（CDMA）,各发送端用各不相同、相互（准）正交的地址码调制其所发送的信号，在接收端利用码型的（准）正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信号中选出相应的信号。,码分多址技术（CDMA）,不同用户传输信息所用的信号不是靠频率
7、不同或时隙不同来区分，而是采用相同的频率用各自不同的编码序列来区分，或者说，取信号的不同波形来区分。如果从频域或时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的。接收机用相关器可以在多个CDMA信号中选出使用预定码型的信号。其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调，它们的存在类似于在信道中引入了噪声或干扰，所以CDMA移动通信系统也是自干扰系统。,在CDMA蜂窝通信系统中，用户之间的信息传输也是由基站进行转发和控制的。为了实现双工通信，正向传输和反向传输各使用一个频率，即通常所谓的频分双工。无论正向传输或反向传输，除去传输业务信息外，还必须传送相应的控制信息。为了传送不同的信息
8、，需要设置相应的信道。但是，CDMA通信系统既不分频道又不分时隙，无论传送何种信息的信道都靠采用不同的码型来区分。,码分多址技术（CDMA）,CDMA系统的工作示意图,举例,在码分多址通信系统中,利用自相关性很强而互相关值为0或很小的周期性码序列作为地址码,与用户信息数据相乘(或模2加),经过相应的信道传输后,在接收端以本地产生的已知地址码为参考,根据相关性的差异对收到的所有信号进行鉴别,从中将地址码与本地地址码一致的信号选出,把不一致的信号除掉(称之为相关检测)。,举例,d1 dN 分别是N个用户的信息数据,其对应的地址码分别为W1 W N , 为了简明起见,假定系统有4个用户(即N=4),
9、 W1 =1,1,1,1，W2 =1,-1,1,-1，W3=1,1,-1,-1，W4=1,-1,-1,1 假设在某一时刻用户信息数据分别为: d1=1，d2=-1，d3=1，d4=-1,识别d2,5.1 CDMA系统概述,5.1.1 CDMA系统的发展 5.1.2 CDMA的基本原理 5.1.3 CDMA的特点,根据理论计算以及现场试验表明，CDMA系统的信道容量是模拟系统的1020倍，是TDMA系统的4倍。CDMA系统的高容量很大一部分因素是出于它的频率复用系数远远超过其他制式的蜂窝系统，另外一个主要因素是它使用了话音激活和扇区化等技术。,1大容量,CDMA技术多址能力决定于地址码间的多址干
10、扰的大小，在实际的CDMA系统中，各地址码之间不是完全正交，它们之间存在一定的互相关性，此互相关性导致的多址干扰是影响CDMA多址能力的决定性因素。,1大容量,CDMA采用多种手段使得多址干扰足够小，从而使CDMA的多址能力比FDMA、TDMA更强: 选择有良好的自相关性、互相关性的地址码； 采用信号处理的方法消除多址干扰； 使用功率控制克服远-近效应，使得系统在一定接收质量下，每用户以“刚刚足够”的功率通信。 此外，在蜂窝移动通信中，还采用语音激活技术、高效纠错码及CDMA扇形分区等技术，使整个CDMA通信系统的容量增大。,1大容量,理论上可证明：以频谱资源带宽1.25MHz为基础条件，采用
11、话音激活技术和分扇区技术，当扇区数为3时，CDMA系统每小区内容量比AMPS/FDMA模拟系统大20倍，比DMPS/TDMA数字系统大4倍。 分析的依据是：（1）CDMA是一种容量受限于干扰的系统。码间干扰越小，容许的用户越多。而FDMA的容量受限于频带，频带宽带决定了容量的大小；TDMA同样受限于频带宽度和时间。（2）在话音通信中，大量统计表明，话音占空比在35%-40%之间，因此采用动态编码技术可使互干扰降低了60%-65%，从而使CDMA容量增加，这种现象仅有CDMA可利用。,1大容量,（3）扇形天线的应用也促进了容量的增大。扇形天线的应用是一种共同的技术，但在FDMA和TDMA中，应用
12、扇形天线只是为了减少干扰源，提高话音质量；而在CDMA中，应用扇形天线减少干扰源就能提高系统容量，这是CDMA与FDMA和TDMA的重大区别。CDMA使用120有效束宽的扇形天线，这样干扰减少到1/3，系统容量增大3倍，如果使用更窄束宽的扇形天线，容量还将进一步增加。,1大容量,在FDMA、TDMA系统中，当小区服务的用户数达到最大信道数，已满载的系统绝对无法再增添一个信道，此时若有新的呼叫，该用户只能听到忙音。而在CDMA系统中，用户数目和服务质量之间可以相互折中，灵活确定。 经营者可以在话务量高峰期将误帧率稍微提高，从而增加可用信道数。同时，当相邻小区的负荷较轻时，本小区受到的干扰减少，容
13、量就可适当增加。 体现软容量的另一种形式是小区呼吸功能。所谓小区呼吸功能就是指各个小区的覆盖大小是动态的，当相邻两个小区负荷一轻一重时，负荷重的小区通过减小导频发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度不够，切换到相邻小区，使负荷分担，即相当于增加了容量。,2软容量,指当移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。 软切换只能在同一颠率的信道间进行，因此，模拟系统、TDMA系统不具有这种功能。 软切换可以有效地提高切换的可靠性，大大减少切换造成的掉话，因为据统计，模拟系统、TDMA系统无线信道上的掉话90发生在切换中。 软切换可以提供分集，从
14、而保证通信的质量。但是软切换也相应带来了一些缺点；导致硬件设备的增加，降低了前向容量等。,3软切换,由于CDMA系统中采用有效的功率控制，强纠错能力的信道编码，以及多种形式的分集技术，可以使基站和移动台以非常节约的功率发射信号，延长手机电池使用时间，同时获得优良的话音质量。,4高的话音质量和低发射功率,CDMA系统的信号扰码方式提供了高度的保密性，使这种数字蜂窝系统在防止串话、盗用等方面具有其他系统不可比拟的优点。CDMA的数字话音信道还可将数据加密标准或其他标准的加密技术直接引入。,5保密,典型的全双工双向通话中，每次通话的占空比小于35，在FDMA和TDMA系统里，由于通话停止时重新分配信
15、道存在一定时延，所以难以利用话音激活因素。CDMA系统因为使用了可变速率声码器，在不讲话时传输速率降低，减轻了对其他用户的干扰，这即是CDMA系统的话音激活技术。,6话音激活,比较CDMA系统与其它移动通信系统的特点,讨论：,第五章 CDMA移动通信系统,5.1 CDMA系统概述 5.2 码分多址的基本原理及实现 5.3 IS-95CDMA信道 5.4 CDMA网络主要使用的识别号码 5.5 CDMA系统的移动性管理 5.6 CDMA系统呼叫处理 5.7 CDMA系统的功率控制 5.8 CDMA的业务,本节主要内容,CDMA的编码理论基础,码分多址的实现,1、什么是扩频通信?,扩展频谱通信,是
16、一种把信息的频谱展宽之后再进行传输的技术，是利用扩频码发生器产生扩频序列去调制数字信号以展宽信号的频谱的技术。频谱的展宽是通过使待传送的信息数据被数据传输速率高许多倍的伪随机码序列的调制来实现的，与所传信息数据无关。在接收端则采用相同的扩频码进行相关同步接收、解扩，将宽带信号恢复成原来的窄带信号，从而获得原有数据信息。,扩频通信的三层含义,1) 信号的频谱被展宽； 2) 采用扩频序列调制的方式来展宽信号频谱； 3）在接收端用相关解调来解扩。,含义1：信号频谱被展宽,传输任何信息都需要一定的频带,称为信息带宽或基带信号频带宽度。例如,人类语音的信息带宽为3003400Hz,电视图像信息带宽为6.5MHz。,设W代表系统占用带宽或信号带宽,B代表信息带宽,则一般认为: W/B=12 窄带通信 W/B50 宽带通信
