《電信網(wǎng)絡(luò)3GCDMA原理》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電信網(wǎng)絡(luò)3GCDMA原理（41頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,CDMA原理,課程內(nèi)容,CDMA含義和實(shí)現(xiàn),擴(kuò)頻通信定義,特點(diǎn)及分類,直接擴(kuò)頻的實(shí)現(xiàn)及品質(zhì)因子Eb/No,直接擴(kuò)頻在中的應(yīng)用,-WALSH碼,-PN短碼,-PN長(zhǎng)碼,Vocoder聲碼器的作用和類型,2,多址技術(shù),自從電話技術(shù)和無(wú)線電技術(shù)問世以來(lái)，人們就在試圖通過單條電路傳送盡可能多的業(yè)務(wù)。,傳輸介質(zhì)類型舉例,：,雙絞線,同軸電纜,光纜,空中接口,(,無(wú)線電信號(hào),),采用多址技術(shù)的好處,增加系統(tǒng)的容量，為更多的用戶提供服務(wù),因?yàn)樗鑲鬏斆浇闇p少，降低了系統(tǒng)成本,降低單用戶的費(fèi)用,傳輸,介質(zhì),每對(duì)用戶各自通

2、過傳輸介質(zhì)使用一專用電路通信而彼此并不知道其他用戶的存在。,多址技術(shù)：多個(gè)獨(dú)立用戶同時(shí)使用傳輸介質(zhì)而互不影響。,3,信道,物理傳輸介質(zhì)是一種可以根據(jù)所采用的不同技術(shù)進(jìn)一步劃分為單個(gè)信道的資源：,下面介紹幾種最流行的多址技術(shù)：,FDMA,頻分多址,每個(gè)用戶使用不同的頻率,一個(gè)信道對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率,TDMA,時(shí)分多址,每個(gè)用戶使用不同的時(shí)隙,一個(gè)信道就是特定頻率的特定時(shí)隙,CDMA,碼分多址,一個(gè)信道對(duì)應(yīng)一種獨(dú)特的碼序列。,每個(gè)用戶使用相同的頻率，但采用不同的碼序列,。,Frequency,Time,Power,Frequency,Time,Power,F,requency,Time,Power,FD

3、MA,TDMA,CDMA,信道：通過傳輸媒介為一個(gè)用戶傳送信息的專用通路。,4,CDMA是碼分,45 or 80 MHz,CDMA頻點(diǎn)與,信道,CDMA,反向信道,1.25 MHz,CDMA,前向信道,1.25 MHz,碼分信道,頻率,5,CDMA用的是擴(kuò)頻,Spread Spectrum,TX,RX,窄帶信號(hào),SPREAD-SPECTRUM SYSTEM,高速擴(kuò)頻碼,TX,RX,高速擴(kuò)頻碼,寬帶信號(hào),6,CDMA擴(kuò)頻原理,發(fā)端數(shù)據(jù)流與一擴(kuò)頻序列結(jié)合到一起,在終接端，只要具備正確的定時(shí)和擴(kuò)頻序列，合成信號(hào)可以被壓縮并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù),壓縮頻譜后，恢復(fù)出的原始數(shù)據(jù)流仍然保持完整。,發(fā)端,終接端,擴(kuò)

4、頻序列,擴(kuò)頻序列,輸入數(shù)據(jù),(基帶),恢復(fù)出的數(shù)據(jù),(基帶),擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)流,(基帶信號(hào)+擴(kuò)頻序列),7,CDMA擴(kuò)頻原理-多次連續(xù)擴(kuò)頻,可以采用連續(xù)多個(gè)擴(kuò)頻序列進(jìn)行擴(kuò)頻，然后以相反的順序進(jìn)行頻譜壓縮，恢復(fù)出原始數(shù)據(jù),這些擴(kuò)頻序列可以具有所需的不同特征,發(fā)端所用的擴(kuò)頻序列必須與終接端所用序列保持同步。,擴(kuò)頻序列,A,擴(kuò)頻序列,B,擴(kuò)頻序列,C,擴(kuò)頻序列,C,擴(kuò)頻序列,B,擴(kuò)頻序列,A,輸入數(shù)據(jù),X,恢復(fù)數(shù)據(jù),X,X+A,X+A+B,X+A+B+C,X+A+B,X+A,擴(kuò)頻碼片流,發(fā)端,終接端,8,擴(kuò)頻通信的定義,擴(kuò)展頻譜（,SS:Spread Spectrum),通信簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻通信。,擴(kuò)頻通信技

5、術(shù),:,在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，在收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來(lái)解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。,9,擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ),理論基礎(chǔ)Shanon公式,C=B*log,2,(1+S/N),C：信道容量，單位b/s,B：,信號(hào)頻帶寬度，單位Hz,S：信號(hào)平均功率，單位W,N：噪聲平均功率，單位W,結(jié)論：在信道容量C不變的情況下，信號(hào)頻帶寬度B與信噪比S/N完全可以互相交換，即可以通過增大傳輸系統(tǒng)的帶寬以在較低信噪比的條件下獲得比較滿意的傳輸質(zhì)量,10,擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)和分類,隱蔽性和保密性好,多個(gè)用戶可以同時(shí)占用相同頻帶,實(shí)現(xiàn)多址,抗衰落、抗多徑干擾,抗,干擾能

6、力強(qiáng),直接序列擴(kuò)展頻譜,DSSS,CDMA,采用的是直接序列擴(kuò)頻，即將需要傳送的信號(hào)與速率遠(yuǎn)大于信息速率的偽隨機(jī)序列編碼（擴(kuò)頻碼）直接混合，這樣調(diào)制信號(hào)的頻譜寬度遠(yuǎn)大于原來(lái)信息的頻譜寬度。,調(diào)頻,FH,跳時(shí),TH,線性調(diào)頻,chirp,11,CDMA用的是直接擴(kuò)頻通信,擴(kuò)頻通信系統(tǒng),Fast,Spreading,Sequence,Slow,Information,Sent,TX,Slow,Information,Recovered,RX,Fast,Spreading,Sequence,Wideband,Signal,12,擴(kuò)頻、解擴(kuò)中頻域時(shí)域的變化,User 1,Code 1,Composit

7、e,Time,Frequency,+,=,Direct Sequence CDMA,13,不同用戶使用不同的擴(kuò)頻碼,14,其他用戶的信號(hào),Eb/No,擴(kuò)頻中的品質(zhì)因子Eb/No,PG,15,頻譜儀實(shí)測(cè)的CDMA前向信號(hào),1.25 MHz,Downlink,Pilot,Paging,and Sync Combined,Amplitude,(Fixed Overhead Power),16,頻譜利用率和系統(tǒng)容量比較,每一種移動(dòng)通信制式,(,AMPS,、,NAMPS,、,D-AMPS,、,GSM,和,CDMA,),根據(jù)其獨(dú)特的信號(hào)特性，,采用特定的調(diào)制技術(shù)。,一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)總的業(yè)務(wù)容量主要取決于無(wú)線信

8、號(hào)的特點(diǎn)及,RF,方案,RF,信號(hào)對(duì)干擾的敏感程度反映對(duì)干擾信號(hào)的容忍程度,，,因此也決定了同頻小區(qū)必須在空間上有多大的隔離度。,對(duì)于特定,S/N,，,信號(hào)帶寬決定在運(yùn)營(yíng)頻段內(nèi),RF,信號(hào)的數(shù)量。,AMPS,D-AMPS,N-AMPS,CDMA,30,30,10 kHz,200 kHz,1250 kHz,1,3,1用戶,8用戶,20 用戶,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,3,4,4,3,2,5,6,1,7,Typical Frequency Reuse N=7,Typical Frequency Reuse N=4,Typical Frequency Reuse

9、 N=1,Vulnerability:,C/I 17 dB,Vulnerability:,C/I,6-9 dB,Vulnerability:,E,b,/N,o,6-7dB,GSM,17,E,b,/N,0,與PG,E,b,=,S,R,信號(hào)功率,比特率,=,N,0,=,N,W,噪聲功率,帶寬,=,=,S,R,W,N,X,=,S,N,W,R,X,S,R,N,W,E,b,N,0,=,信噪比,處理,增益,E/t,B/t,=,W,R,=,1,228,800,9,600,=,128,=,2.11,10,=,21,dB,8kb,聲碼器,(全速率,),18,擴(kuò)頻碼速率：1.2288Mc/s；,擴(kuò)頻碼：前向?yàn)閃a

10、lsh碼和PN短碼，反向?yàn)镻N長(zhǎng)碼。,CDMA擴(kuò)頻碼的選擇,擴(kuò)頻碼的使用是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵點(diǎn),19,Walsh碼在CDMA中的應(yīng)用,Walsh,函數(shù)是一種非正弦波的完備正交函數(shù)系統(tǒng)，可用哈達(dá)瑪矩陣,H,通過遞推關(guān)系構(gòu)成。由于它僅有可能的取值是,1,和,1,（或,0,和,1,），比較適合于用來(lái)表達(dá)和處理數(shù)字信號(hào)。,Walsh,函數(shù)具有理想的互相關(guān)特性。在,Walsh,函數(shù)中，兩兩之間的互相關(guān)函數(shù)為“,0”,，亦即它們之間是正交的。,Walsh碼的定義:,CDMA中:用64階Walsh函數(shù)進(jìn)行前向擴(kuò)頻，,區(qū)分扇區(qū)內(nèi)前向碼分信道,反向做正交調(diào)制,20,CDMA系統(tǒng)中的WALSH碼,WALSH CODE

11、S,#-64-Chip Sequence -,0 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000,舉例說(shuō)明:,第23號(hào) Walsh 碼和第59號(hào) Walsh 碼的相關(guān)特性,#23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110,#59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001,Sum 0000111111110000000011111111000

12、011110000000011111111000000001111,獨(dú)特的性質(zhì):,相互正交,21,22,23,24,25,26,正交、自相關(guān)、互相關(guān),Code#23,0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110,(Code#23),1001011010010110011010010110100110010110100101100110100101101001,Code#59,0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001,PARA

13、LLEL,XOR:all 0s,相關(guān)性:100%,(100%match),ORTHOGONAL,XOR:half 0s,half 1s,相關(guān)性:0%,(50%match,50%no-match),ANTI-PARALLEL,XOR:all 1s,相關(guān)性:100%,(100%no-match),#23,#23,(#23),#23,#23,#59,舉例:以四階Walsh碼 特性來(lái)說(shuō)明正交與相關(guān)性,27,舉例:以四階Walsh碼 特性 來(lái)說(shuō)明正交與相關(guān)性,注意:正電平1-邏輯0,負(fù)電平-1-邏輯1,28,舉例:以四階Walsh碼 特性 來(lái)說(shuō)明正交與相關(guān)性,-1,1,-1,1,-1,-1,1,1,-1

14、,-1,1,1,-1,1,-1,1,解擴(kuò),-1,1,-1,1,-1,-1,1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,積分,電路,-4,4,0,0,判決,-1,1,29,偽隨機(jī)序列(PN碼)：具有類似噪聲序列的性質(zhì)，是一種貌似隨機(jī)但實(shí)際上有規(guī)律的周期性二進(jìn)制序列。,m序列的定義,m序列是一種重要的二進(jìn)制的偽隨機(jī)序列。,m序列是“最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列”的簡(jiǎn)稱。,具體定義如下：如果r級(jí)線性移位寄存器輸出序列的周期是P=2,r,1，則該序列稱為m序列。m序列發(fā)生器由：移位寄存器、反饋抽頭、模2加法器組成。,CDMA系統(tǒng)中的PN碼,30,m序列基本特性,偽隨機(jī)序列,周期：2,r,1，r表示移位寄

15、存器級(jí)數(shù),m序列與其移位后的序列逐位模2加，所得序列還是m序列，只是初相不同,兩個(gè)不同相位的m序列，當(dāng)周期p很大時(shí)，這兩個(gè)序列幾乎是正交的,由于m序列自相關(guān)性非常好，所以選擇m序列PN碼作為地址碼。,XOR,PN sequence,0,1,0,0,X,4,+X+1,Characteristic Polynomial,X,4,X,0,X,1,X,2,X,3,M序列輸出,31,PN碼在CDMA中的應(yīng)用,CDMA系統(tǒng)中有兩個(gè)序列的PN碼：,PN,長(zhǎng)碼：2,42,1(r=42),PN短碼：2,15,(r=15),不同的用途,前向信道：,長(zhǎng)碼擾碼，短碼正交調(diào)制（標(biāo)識(shí)基站）,反向信道：,長(zhǎng)碼擴(kuò)頻（標(biāo)識(shí)用戶

16、），短碼正交調(diào)制,32,PN短碼:以四位移位寄存器為例,注意:PN序列如何產(chǎn)生?,PN序列的長(zhǎng)度周期?,PN序列相關(guān)與正交性?,1,0,0,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,XOR,PN sequence,0,1,0,0,X,4,+X+1,Characteristic Polynomial,X,4,X,0,X,1,X,2,X,3,33,PN短碼序列,短碼序列I和Q均為32,768chip，,短碼序列可以看作具有,I,和,Q,兩種不同成分序列的二維二進(jìn)制矢量，每一個(gè)的長(zhǎng)度為,32,768chip,每一個(gè)短碼序列均與它自身完全相關(guān)，即與時(shí)間偏置為零的短碼序列完全相關(guān)。,一個(gè)零偏置短碼序列與它自身的任何非零偏置的短碼序列正交。,實(shí)際中以,64chips,偏移做為一個(gè)偏移序號(hào),(PN_OFFSET_INDEX),即可用的,PN,碼是,0-511,I,Q,32,768 chips long