CDMA通讯的根本原理 CDMA通讯的根本原理n简化的简化的CDMA系统系统××话音数据9.6kbpsPN码1.22Mbps载频900MHz××话音数据9.6kbps本地PN码1.22Mbps本地载频900MHz CDMA通讯的根本原理nCDMA系统的下行链路系统的下行链路××发往用户 A b1(t)c1(t)cosωcty1(t)×发往用户 B b2(t)c2(t)y2(t)×发往用户 C b3(t)c3(t)y3(t)Σ×cos(ωct+φ1)z1×y(t)c1(t-t1)挪动台 A b1(t)×cos(ωct+φ2)z2×y(t)c2(t-t2)挪动台 B b2(t)×cos(ωct+φ3)z3×y(t)c3(t-t3)挪动台 C b3(t)输入扩频合路射频调制射频解调解扩比特检测输出 CDMA通讯的根本原理n假定b1(t)=“01100〞, b2(t)=“00100〞, b3(t)=“01001〞n信息码元宽度为Tbn伪码为15位的m序列，码片宽度为Tcnc1(t),c2(t),c3(t)为同一个m序列〔P=15〕，但起始位置不同n那么： CDMA通讯的根本原理nc1(t),c2(t),c3(t)为同一个m序列〔P=15〕，但起始位置不同1-11-1c1(t)c2(t)1-1c3(t) CDMA通讯的根本原理nc1(t),c2(t),c3(t)为同一个m序列〔P=15〕，但起始位置不同1-11-1b1(t)c1(t)1-1y1(t)01100 CDMA通讯的根本原理nc1(t),c2(t),c3(t)为同一个m序列〔P=15〕，但起始位置不同1-11-1b2(t)c2(t)1-1y2(t)00100 CDMA通讯的根本原理1-11-1b3(t)c3(t)1-1y3(t)00101 CDMA通讯的根本原理1-11-1y1(t)y2(t)1-1y3(t)13-3-1y (t) CDMA通讯的根本原理n挪动台接纳信号n 由于挪动台A、B、C处于不同的地方，因此基站发送的合路信号到达不同挪动台的传输损耗和传输时间都是不同的。
n对于某个挪动台而言，其接纳机输入端是式中包含了所需的信号和其它用户的信号传播时延及载波偏移经过同步电路〔包括伪码同步〕消除影响 CDMA通讯的根本原理n挪动台A的接纳过程1-1c1(t)y(t)c1(t)y (t)13-3-113-3-16-4-6212每隔Tb积分判决数据0 1 1 0 0 CDMA通讯的根本原理nCDMA系统的上行链路系统的上行链路×挪动台 A b1(t)c1(t)y1(t)×挪动台 B b2(t)c2(t)y2(t)×挪动台 C b3(t)c3(t)y3(t)×cos(ωct+φ1)×c1(t-t1)b1(t)×cos(ωct+φ2)×c2(t-t2)b2(t)×cos(ωct+φ3)×c3(t-t3)b3(t)输入扩频射频调制射频解调解扩比特检测输出×××cos(ωct+α3)cos(ωct+α2)cos(ωct+α1) CDMA通讯的根本原理nCDMA系统的上行链路n各挪动台的伪码序列必需满足准正交的条件，可采用长周期序列的m序列，其起始位置不同n在基站接纳天线上信号为： CDMA通讯的根本原理nCDMA系统的上行链路n在基站采取相关解调方式，φi可消去的影响n在时间同步情况下，ti 的影响也可不思索n推行到M个用户，在接纳某一挪动用户支路时，在基站接纳机第i个支路解调器的输入端为：M-1干扰 CDMA通讯的根本原理nCDMA系统的上行链路n相关解调后，上式第一项产生n再进展解扩，即可得有用的数据信息b1(t)n由于〔M-1〕干扰与噪声与ci(t)不相关，解扩中，将它们的谱密度大大降低，输出干扰和噪声降到很小。
nTb/Tc越大，干扰降低越多 练习n在CDMA系统上行链路中，请画出相关各点的波形n(1)发送端y1(t),y2(t),y3(t)n(2)接纳端针对其中一个用户的波形，并包括干扰项的波形n(3) b1(t)=“01100〞, b2(t)=“00100〞, b3(t)=“01001〞n(4)c1(t)=000011101100101n c2(t)=110110010100001n c3(t)=001010000111011 RAKE接纳机…Path1Path2PathNc1(t)c1(t-⊿1)c1(t-⊿N-1)…∫Tb∫∫Hold untilTb+⊿NHold untilTb+⊿NHold untilTb+⊿NTbTb+⊿1Tb+⊿N-1……∑decide•Multipath has been treated as causing delayed versions of the signal to add to the system noise when the differential delay exceeds the chip time.•Substantial performance improvement can occur by detecting each additional path separately,thereby enabling the signals to be combinedz(t) 例：两路RAKE接纳机Downlink Multiuser with Two Equal Strength Pathst=0y(t)y(t-2tc)z(t) 例：两路RAKE接纳机Downlink Multiuser with Two Equal Strength Pathst=0z(t)c1(t)Tb2Tb3Tb4Tb5Tbt01100z(t)c1(t)01 例：两路RAKE接纳机Downlink Multiuser with Two Equal Strength Pathst=0z(t)c1(t-2Tc)Tb2Tb3Tb4Tb5Tbt01100z(t)c1(t-2Tc)2Tc 例：两路RAKE接纳机Bit 1Bit 2Bit 3 Bit 4 Bit 5Path1 integrator output+4+4-8+8+12Path2 integrator output+8-8-12-4+12Sum of integrator outputs12-4-20+4+24Detected bit values01100发送的比特 0 1 1 0 0 蜂窝系统的通讯容量在蜂窝挪动通讯系统中，系统的容量有多种衡量方法，如： 每小区可用信道数〔ch/cell〕每小区每兆赫兹可用信道数〔ch/cell/MHz〕每小区爱尔兰〔Erl/cell〕每平方公里用户数〔用户数/km2〕每平方公里每小时通话次数〔通话次数/h/km2〕这些表征方法从不同的角度对系统的容量进展衡量，它们之间是有联络的，在一定的条件下可以相互转换。
普通用每小区可用信道数〔ch/cell〕或每小区每兆赫兹可用信道数〔ch/cell/MHz〕对蜂窝挪动通讯系统的容量进展度量 蜂窝系统的通讯容量n通讯容量的设计根据是：n为保证规定的话音质量，系统接纳端的信号功率与干扰功率的比值〔C/I〕必需大于一定门限值n在模拟蜂窝系统中：〔C/I〕S = 18dBn数字蜂窝系统中： 〔C/I〕S = 10~12dBnFDMA和TDMA,由于区群之间实现频率再用，可将共道小区之间存在的同频干扰作为主要的干扰nCDMA系统中的主要干扰源是系统中存在的多址干扰 rD1D21 FDMA蜂窝系统的通讯容量〔265页〕D共道小区以某一小区为中心可分成许多层：第一层6个半径为D第二层6个半径为D1第三层6个半径为D2来自第一层共道小区的干扰最强,可只思索这6个共道小区所产生的干扰 小区半径为r，两个相邻共道小区的间隔D=共道干扰抑制因子1 FDMA蜂窝系统的通讯容量假设传播损耗与传播间隔的4次方成比例，接纳到的信号功率与第i个共道小区的干扰功率可分别为：C=Ar-4 Ii=ADi-4A为比例常数 忽略背景噪声功率n0, 1 FDMA蜂窝系统的通讯容量接纳信号的载波与干扰功率之比为:C=Ar-4 Ii=ADi-4 1 FDMA蜂窝系统的通讯容量令Di=D因所以 当蜂窝系统的总频道数M=W/B〔W为频段宽度，B为频道间隔〕和区群小区数N确定后，每一小区的可用频道数:从上式可知：蜂窝系统可以分配给每个小区的信道数除了取决于总信道之外，还取决于要求的载干比。
基站假设采用定向天线把小区分成多扇区进展任务，可以减小系统中的共道干扰提高系统的通讯容量1 FDMA蜂窝系统的通讯容量〔265页〕 2 TDMA蜂窝系统的通讯容量〔267页〕nTDMA系统的频道宽度为B，而每一频道包含m个时隙，信道总数为M=mW/BnGSM系统容量 2 TDMA蜂窝系统的通讯容量n虽然TDMA系统在每一频道上可以分成m个时隙作为m个信道运用，但是不能由此而说其等效信道总数比FDMA系统的信道总数增大m倍n由于话音编码速率确定后，传输一路话音所需求的频带也是确定的TDMA系统在一个频道上用m个时隙传输m路话音，它所占用的频道宽度必然比FDMA系统传输一路话音所需求的频道宽度大m倍n从原理上说，在系统总频段一样的条件下，两系统的信道总数是一样的 2 TDMA蜂窝系统的通讯容量n假设二者要求的载干比一样,那么二者的通讯容量是一样的.n例如:n通讯系统的总频段为96KHz, 各路数字话音速率为16kb/s,传输一路话音需求的带宽为16KHz.n采用FDMA,可划分的总信道数为:96/16=6.n采用TDMA,每频道3个时隙,所需频道带宽为3*16=48KHz, 只能96/48=2个频段,等效信道总数为2*3=6个. 要提高数字蜂窝系统的通讯容量，必需采用先进的技术：采用先进的话音编码技术，降低话音编码的数据率有效的进展过失维护，在话音质量要求一样的情况下，所需的载干比值可以降低TDMA蜂窝网络由于采用了挪动台辅助切换技术，能明显加快挪动台的过区切换速度，其小区半径可以减小，那么单位面积的通讯容量越大。
2 TDMA蜂窝系统的通讯容量 3 CDMA蜂窝通讯系统的通讯容量〔284页〕普通扩频通讯系统的通讯容量：Eb是信息的一比特能量，Rb是信息的比特率，I0是干扰的功率谱密度〔每赫干扰功率〕，W是总频段宽度n个用户共用一个无线频道：〔不加功率控制时〕或 根据CDMA蜂窝系统的特征逐渐修正其容量公式1．话音激活期的影响令话音的占空比为d2．扇区的作用令扇区数为G3．临近小区的干扰令信道再用效率为F 3 CDMA蜂窝通讯系统的通讯容量 •正向传输•挪动台位于三个小区的交界处假设基站添加功率控制其发射的总功率可降低1/23 CDMA蜂窝通讯系统的通讯容量011222333333Pm为挪动台处于小区边缘所需的发送信号功率信道再用效率F=0.6信道再用效率F=0.3 •反向传输•假设功率控制完善，只思索本小区中挪动•台的干扰时， C/I=1/〔n-1〕≈1/n•但临近小区中挪动台的干扰不可忽略F的值大约是0.65所以反向传输和正向传输的信道再用效率大致一样3 CDMA蜂窝通讯系统的通讯容量 几种蜂窝通讯系统的通讯容量的比较几种蜂窝通讯系统的通讯容量的比较模拟FDMATDMACDMA总频段宽度 1.25MHz1.25MHz1.25MHz频道间隔30kHz30kHz1.25MHz每载频时隙数3 信道数目41.7125每区群小区数74扇形分区数3通讯容量〔ch/cell〕631.25120 。