CDMA技术讲座.ppt

1、第1，1页。码分多址技术的特点，第2页，(1)什么是码分多址技术？码分多址字面意思是码分多址，是在数字通信技术的一个分支扩频通信的基础上发展起来的一种扩频技术。所谓的扩频就是简单的扩频。码分多址技术采用直接序列扩频，即将比特率为Rb的数据Vi(t)用高速扩频码Ci(t)调制，从而获得一个更宽的通信带宽的频带来传输相同的数据。像频率调制和幅度调制技术一样，直接序列扩频是一种调制技术，它使用码序列(高速)来调制原始数据信息(低速)，从而可以高速传输调制后的信息。例如，S(t)=Vi(t)Ci(t)cos2f0t，第3，1页，扩频的实现，扩频(模二和)，BPSK调制，信息码，地址码(PN码)，载波，

2、传输码，Vi(t)，Ci(t传输数据，第4，2页，解扩的实现，解扩(乘法)，BPSK混频，接收信号，参考地址码，参考载波，(解扩)，(1)码字的类型和特征(2)IS-95中两个码字的应用(3)对系统性能的影响，第6，1页，地址码选择，对码分多址系统的影响：(1)系统容量(2)抗干扰能力(3)接入和切换速度等。地址码的要求(1)可以提供足够数量的具有尖锐相关函数特性的码序列，以保证地址码解扩后信号具有高信噪比。(2)可以提供接近白噪声的特性，同时编码方案简单，保证了快速的同步建立速度。(1)码字类型和特征，第7页，相关值：测量两个随机信号之间相似性的参数。相关函数是通过将两个信号相乘和积分得到的

3、。两个相同信号的相关值为1。如果两个信号互不相关，它们就不会相互干扰。正交码：相关值为0的码是正交码。例如，沃尔什码：除了长码和短码之外，64位长沃尔什码也用于码分多址系统。沃尔什码在数学上具有良好的正交性。正交性意味着说不同语言并且不理解对方语言的人不能用语言交流。沃尔什码可以用来区分不同的前向信道。(1)伪码，伪码的一个重要特征是在每个移位序列之间有一个小的相关值。相关值是二进制函数。正交码的生成：以0为种子，在水平和垂直方向上重复0，在对角线方向上补0，以此类推，直到生成合适长度的码字。沃尔什于1923年发现了这种方法，并将其命名为沃尔什码。第9页，第10页，(2)，IS-95中码字的应

4、用，第11页，第1页和IS-95中使用的PN序列，以及IS-95中使用的三种不同的PN序列：长PN序列(n=42)，它对用户数据进行加扰，不同的相位对应不同的用户，实现多址接入。两个短的PN序列(n=15)，它们扩展前向和后向链路波形的正交分量，并且不同的小区使用不同的相位码。第12页，(2)生成伪码，该伪码是通过使用模2运算的本原多项式生成的。产生伪码的状态机非常简单，由移位寄存器和异或门电路组成。伪码是长度等于-1的最长线性反馈移位寄存器序列。在IS95中，64位沃尔什码被用作正交码。在前向链路中：在每个扇区中，每个信道由专用正交沃尔什序列来区分。在反向链路中，沃尔什码被用作分组码来调制数

5、据。2。IS-95第14，3页的沃尔什码。正交扩频。信号与已知序列进行异或运算后，被发送出去，在接收端可以用相同的序列再次进行异或运算恢复出原始信号。每个符号与一个64位沃尔什码进行异或运算。第15、4页，定义具有正交扩频的信道，第16、5页，恢复扩频信号，第17页，(3)对系统性能的影响，理论上：多址信道中的信号彼此正交，因此多址干扰(MAI)为零。实际系统：多径信号和其他小区信号与所需信号不同步，并且存在同信道干扰(前向)。异步到达的延迟和衰减多径信号与同步到达的基本信号之间存在干扰(反向)。第18，1页，IS-95，(1)前向链路由沃尔什码扩展后的PN序列调制。每个链路使用相同的伪码序列

6、，并且具有与沃尔什正交时钟相同的时钟速率。目的是消除系统每个通道能够提供的处理增益范围内的干扰。(2)在反向链路中，信道化基于传统的PN序列扩频码分多址方案，沃尔什函数作为正交调制码形成64阶正交调制系统。(3)伪随机序列。第19，2页，在IS-95中应用伪码的原因，(1)它有利于接收机的搜索。由于PN序列的相关函数具有两个层次的性质，当M个不同的用户被分配不同的PN码相位时，移动台在相关处理过程中检测自身码的能力增强。(2)简化接收端的结构。第20页，长码是周期为242-1的m序列自相关特性。伪码的自相关函数是二进制函数，只要偏移超过一个码片，相关值就很小。移位加法特性：输出序列Ck和Ck

7、t相加后的序列(Ck延迟T)仍然是序列Ck的时移序列。伪码的移位是通过掩码实现的。不同的遮罩对应不同的移位。在cdmaOne系统的话务信道中，用户的电子序列号被用作掩码。长码的功能是反向的，以提供前向信道化，用作扰码来控制反向功率控制比特的插入。第21页，在码分多址系列的前向信道(从基站指向手机)中，长码用于对业务信道进行加扰(其功能类似于加密)。在反向信道(从手机指向基站)。长码直接用于扩频，因为不同的接入电话是不同的。第22页，短代码，这是一个215周期的M序列，增加了一个全0状态PNi，PNq的M序列。在IS-95系统中，从215周期的M序列中取出512个相位(步长为64)，即基站的51

8、2个导频偏移。(伪码)导频偏移用于区分小区，第23页。在码分多址系统的前向信道(从基站指向移动电话)中，短码用于调制前向信道，使得前向信道带有该基站的标记，并且不同的基站使用不同相位的短码来相互区分。在反向信道(从移动电话到基站的方向)中，短码用于调制反向业务信道，其效果与前向信道中的短码相同。第24页，前向导频信道同步信道寻呼信道业务信道(包括功率控制子信道)反向接入信道业务信道，第4页，IS-95A信道类型，第25页，导频信道，同步信道结构，导频信道(全零)，Walsh (0)，qpsk去除，2.4 ksps。码符号、重复码符号、1.2kbps、卷积编码r=1/2、K=9、符号重复、块交织

9、、同步信道位、沃尔什(32)、寻呼信道位、9.6kbps、4.8kbps、19.2ksps、19.2ksps、调制符号、码卷积编码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、1.228 Cps、沃尔什(N)、去QPSK、去基站直接用伪码短码调制导频信道，基站连续发射提供手机相位参考，相干呼叫帮助手机捕获系统，手机在信道估计和多径搜索切换过程中测量导频信道，并比较导频强度，第27页，同步信道功能， 手机通过同步信道获得与系统的长码同步：导频偏移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1200b

10、ps，同步信道的帧长为80/3毫秒，由三帧组成的超帧为80毫秒，第28页，寻呼信道功能，基站在寻呼信道上广播系统参数消息接入参数消息邻居列表码分多址信道列表。 基站通过寻呼信道寻呼手机，分配业务信道，寻呼信道速率为9600bps或4800bps，寻呼信道帧长为20毫秒，第29页，前向业务信道结构，前向业务信道概述适用于号码速率设置1或号码速率设置2不同号码速率的声码器。使用不同的卷积编码方法，首先对符号进行交织，然后用PN长码对功率控制信息进行加扰并嵌入到帧中，然后对信号进行正交扩展，再用PN短码对信号进行相位扩展，最后进行滤波和上变频。第30页，反向码分多址信道，第31页，前向链路，反向链路

11、，逻辑信道。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，部分业务和大量信号，无业务但大量信号，反向链路，接入，前向链路，同步，呼叫，全速率，1/2速率，从多址接入的角度来看，码分多址中的C指的是前向链路中沃尔什函数的复用。抗干扰前向链路波形采用直接序列伪码扩频技术调制，用于分离特定基站的信号，降低其他基站接收信号的干扰。移动站使用伪码的相位来区分基站信号。前向链路空中接口特性(1)，第34页，调制前向波形使I和Q信道的射频载波被具有不同PN码的双极性基带数据流调制，并成为一种QPSK信号脉冲整形。输入输出通道的基带

12、数字脉冲形状由FIR滤波器决定，滤波器的设计应使发射功率谱对相邻频率的影响最小。伪码的码片速率为1.2288比特/秒，是最大数据速率9.6千比特/秒的128倍，前向链路空中接口特性(2)，第35页，前向链路空中接口特性(3)，前向链路信号能量的有效带宽基本控制在1.25兆赫兹的带宽内。根据语音的动态范围，数据速率可以是1200、2400、4800和9600比特/秒。速率为1/2的卷积编码和维特比解码被应用于纠错编码的前向链路。交织为了防止突发错误，前向链路在发送前交织符号，交织长度为20毫秒。第36页，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，

13、业务信道55，同步信道，H0、H1、H7、H8、H31、H31对寻呼专用移动台和一个或多个移动台的系统数据进行编码、加密、扩频和交织，通过单个伪码相位提供相干参考并识别基站的未调制扩频信号，通过编码、交织和扩频调制移动台的时间同步信号、1.2288Mcps码分多址无线信道前向链路，第37页，简化IS-95前向链路(基站到移动电话)，1/2转换。长伪码发生器、短伪码发生器、19.2 ksps、1.2288 mcps、射频、19.2 ksps、沃尔什Hn、1.2288 Mcps、其他前向信道、正交复用、第38页、前向业务信道结构、R=1/2卷积编码和重复、块交织器、长伪码发生器、抽取器(64:1)

14、、抽取器(24:1)、印刷电路板、沃尔什码、9600、4800、2400.寻呼信道，9600 bps或4800 bps，19.2 ksps，19.2 ksps，长码掩码，第40页，前向链路摘要，19后最高数据速率可达19，200 SPs。200 CPS长码扰码长码相位由移动台ESN决定。信道由64个沃尔什函数(H0到H63)中的一个决定。“扇区前向链路上的码分多址信道”正交导频使用H0同步信道，并采用H32或更多寻呼信道。导频只发送短码。每个扇区都有一个导频偏移来标识不同的扇区，并且该扇区的前向链路定义了不同的偏移。第41页，反向链路反向链路，第42页，反向链路特性(1)，多址反向链路的信道化

15、是基于传统的PN序列扩频码分多址方案，它总是使用不同相位偏移的42阶长PN码来区分用户，并且相位偏移相当于用户的地址正交扩频。反向链路数据用两个与前向链路相同的短伪码直接扩频正交调制；调制反向链路波形使用64码片序列来表示6位二进制符号，并执行64位正交调制。I和Q通道的射频载波由不同PN码的双极基带数据流调制，Q通道的数据流延迟半个PN码片，成为一种正交相移键控(OQPSK)。第43页，反向链路特性(2)，脉冲整形I和Q输出通道中基带数字脉冲的形状由FIR滤波器决定，该滤波器旨在将发射功率谱对相邻频率的影响降至最低。PN码片速率为1.2288比特/秒，是9.6千比特/秒最大数据速率的128倍.捕获基站通过移动站发送的没有数据的报头捕获和跟踪移动站信号。第44页，反向链路特性(3)，语音编码采用可变速率语音编码，每20毫秒帧的数据速率可以是1200、2400、