電信集團(tuán)網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)A+級培訓(xùn)—2-CDMA_基本原理-27

1、 CPO_T02_C2 CDMA 基本原理基本原理 中興通訊學(xué)院中興通訊學(xué)院CDMA_BSS課程團(tuán)隊課程團(tuán)隊主要內(nèi)容主要內(nèi)容 CDMA含義和實現(xiàn) 擴(kuò)頻通信定義、特點及分類 CDMA中使用的擴(kuò)頻碼 聲碼器（VOCODER）的作用和類型傳輸傳輸介質(zhì)介質(zhì)每對用戶各自通過傳輸介質(zhì)使每對用戶各自通過傳輸介質(zhì)使用一專用電路通信而彼此并不用一專用電路通信而彼此并不知道其他用戶的存在。知道其他用戶的存在。多址技術(shù)：多個獨立用戶同時使用傳輸介質(zhì)而互不影響。多址技術(shù)：多個獨立用戶同時使用傳輸介質(zhì)而互不影響。多址技術(shù)的概念多址技術(shù)的概念n 自從電話技術(shù)和無線電技術(shù)問世以來，人自從電話技術(shù)和無線電技術(shù)問世以來，人們就

2、在試圖通過單條電路傳送盡可能多的們就在試圖通過單條電路傳送盡可能多的業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。n傳輸介質(zhì)類型舉例：傳輸介質(zhì)類型舉例：雙絞線雙絞線同軸電纜同軸電纜光纜光纜空中接口空中接口(無線電信號無線電信號)n采用多址技術(shù)的好處采用多址技術(shù)的好處增加系統(tǒng)的容量，為更多的用戶提供服務(wù)增加系統(tǒng)的容量，為更多的用戶提供服務(wù)因為所需傳輸媒介減少，降低了系統(tǒng)成本因為所需傳輸媒介減少，降低了系統(tǒng)成本降低單用戶的費用降低單用戶的費用CDMA含義和實現(xiàn)FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA信道：信道： 通過傳輸媒介為一個用戶傳送信

3、息的專用通路。通過傳輸媒介為一個用戶傳送信息的專用通路。信道的含義信道的含義n物理傳輸介質(zhì)是一種可以根據(jù)所采用的不同技物理傳輸介質(zhì)是一種可以根據(jù)所采用的不同技術(shù)進(jìn)一步劃分為單個信道的資源。術(shù)進(jìn)一步劃分為單個信道的資源。n幾種流行的多址技術(shù)：幾種流行的多址技術(shù)： FDMA 頻分多址頻分多址每個用戶使用不同的頻率每個用戶使用不同的頻率一個信道對應(yīng)一個頻率一個信道對應(yīng)一個頻率TDMA 時分多址時分多址每個用戶使用不同的時隙每個用戶使用不同的時隙一個信道就是特定頻率的特定時隙一個信道就是特定頻率的特定時隙CDMA 碼分多址碼分多址一個信道對應(yīng)一種獨特的碼序列。一個信道對應(yīng)一種獨特的碼序列。每個用戶使用

4、相同的頻率，但采用不同的碼序列。每個用戶使用相同的頻率，但采用不同的碼序列。CDMA含義和實現(xiàn)CDMA是碼分多址是碼分多址10,45 or 80 MHzCDMA頻點與信道頻點與信道CDMA反向信道反向信道 1.25 MHzCDMA前向信道前向信道 1.25 MHz碼分信道頻率Code Division Multiple AccessCDMA含義和實現(xiàn)主要內(nèi)容主要內(nèi)容 CDMA含義和實現(xiàn) 擴(kuò)頻通信定義、特點及分類 CDMA中使用的擴(kuò)頻碼 聲碼器（VOCODER）的作用和類型擴(kuò)頻通信的定義擴(kuò)頻通信的定義n 擴(kuò)展頻譜（擴(kuò)展頻譜（SS:Spread Spectrum)通信簡稱擴(kuò)頻通信。通信簡稱擴(kuò)頻通信

5、。n 擴(kuò)頻通信技術(shù)擴(kuò)頻通信技術(shù):在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號所占在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號所占的頻帶寬度遠(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)來解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。據(jù)。擴(kuò)頻通信定義、特點及分類CDMA擴(kuò)頻原理擴(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和擴(kuò)頻序列，合成信號可以被壓縮并恢復(fù)在終接端，只要具備正確的定時和擴(kuò)頻序列，合成信號可以被壓縮并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)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。壓縮頻譜

6、后，恢復(fù)出的原始數(shù)據(jù)流仍然保持完整。發(fā)端發(fā)端終接端終接端擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻序列輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)(基帶基帶)恢復(fù)出的數(shù)據(jù)恢復(fù)出的數(shù)據(jù)(基帶基帶)擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)流擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)流 (基帶信號基帶信號 + 擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻序列)擴(kuò)頻通信定義、特點及分類不同用戶使用不同的擴(kuò)頻碼不同用戶使用不同的擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻通信定義、特點及分類理論基礎(chǔ)Shanon公式 C=B*log2(1+S/N)C：信道容量，單位b/s B：信號頻帶寬度，單位HzS：信號平均功率，單位WN：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

7、件下獲得比較滿意的傳輸質(zhì)量擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)擴(kuò)頻通信定義、特點及分類 直接序列擴(kuò)展頻譜DSSSCDMA采用的是直接序列擴(kuò)頻，即將需要傳送的信號與速率遠(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)制信號的頻譜寬度遠(yuǎn)大于原來信息的頻譜寬度。 跳頻FH 跳時TH 線性調(diào)頻擴(kuò)頻通信的特點和分類擴(kuò)頻通信的特點和分類n隱蔽性和保密性好n多個用戶可以同時占用相同頻帶,實現(xiàn)多址n抗衰落、抗多徑干擾n抗干擾能力強(qiáng)擴(kuò)頻通信定義、特點及分類主要內(nèi)容主要內(nèi)容 CDMA含義和實現(xiàn) 擴(kuò)頻通信定義、特點及分類 CDMA中使用的擴(kuò)頻碼 聲碼器（VOCODER）的作用和類型CDMA擴(kuò)頻碼的選擇擴(kuò)頻碼

8、的選擇n擴(kuò)頻碼速率：擴(kuò)頻碼速率：1.2288Mcps；n擴(kuò)頻碼：前向為擴(kuò)頻碼：前向為Walsh碼和碼和PN短碼，反向為短碼，反向為PN長碼。長碼。擴(kuò)頻碼的使用是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵點擴(kuò)頻碼的使用是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵點CDMA中使用的擴(kuò)頻碼Walsh碼的定義碼的定義:Walsh碼的定義碼的定義n 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），比較適合于用來表達(dá)和處理數(shù)字信號。n 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。CDMA中使用的擴(kuò)頻碼沃沃爾爾什什碼碼（wa

9、lsh code）-Walsh 函函數(shù)數(shù), 正正交交,用用于于 CDMA 系系統(tǒng)統(tǒng)前前向向擴(kuò)擴(kuò)頻頻 011011001010000010000 Hn HnH2n = _ Hn HnWALSH CODES # - 64-Chip Sequence - 0 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 1 0101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 2 001100110011001100110011001100110011001

10、1001100110011001100110011 3 0110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110 4 0000111100001111000011110000111100001111000011110000111100001111 5 0101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010 6 0011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100 7 0110

11、100101101001011010010110100101101001011010010110100101101001 8 0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111 9 010101011010101001010101101010100101010110101010010101011010101010 001100111100110000110011110011000011001111001100001100111100110011 011001101001100101100110100110010110

12、011010011001011001101001100112 000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111000013 010110101010010101011010101001010101101010100101010110101010010114 001111001100001100111100110000110011110011000011001111001100001115 011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001011016 0

13、00000000000000011111111111111110000000000000000111111111111111117 010101010101010110101010101010100101010101010101101010101010101018 001100110011001111001100110011000011001100110011110011001100110019 011001100110011010011001100110010110011001100110100110011001100120 000011110000111111110000111100000

14、000111100001111111100001111000021 010110100101101010100101101001010101101001011010101001011010010122 001111000011110011000011110000110011110000111100110000111100001123 011010010110100110010110100101100110100101101001100101101001011024 00000000111111111111111100000000000000001111111111111111000000002

15、5 010101011010101010101010010101010101010110101010101010100101010126 001100111100110011001100001100110011001111001100110011000011001127 011001101001100110011001011001100110011010011001100110010110011028 000011111111000011110000000011110000111111110000111100000000111129 010110101010010110100101010110

16、100101101010100101101001010101101030 001111001100001111000011001111000011110011000011110000110011110031 011010011001011010010110011010010110100110010110100101100110100132 000000000000000000000000000000001111111111111111111111111111111133 01010101010101010101010101010101101010101010101010101010101010

17、1034 001100110011001100110011001100111100110011001100110011001100110035 011001100110011001100110011001101001100110011001100110011001100136 000011110000111100001111000011111111000011110000111100001111000037 010110100101101001011010010110101010010110100101101001011010010138 001111000011110000111100001

18、111001100001111000011110000111100001139 011010010110100101101001011010011001011010010110100101101001011040 000000001111111100000000111111111111111100000000111111110000000041 010101011010101001010101101010101010101001010101101010100101010142 00110011110011000011001111001100110011000011001111001100001

19、1001143 011001101001100101100110100110011001100101100110100110010110011044 000011111111000000001111111100001111000000001111111100000000111145 010110101010010101011010101001011010010101011010101001010101101046 001111001100001100111100110000111100001100111100110000110011110047 011010011001011001101001

20、100101101001011001101001100101100110100148 000000000000000011111111111111111111111111111111000000000000000049 010101010101010110101010101010101010101010101010010101010101010150 001100110011001111001100110011001100110011001100001100110011001151 01100110011001101001100110011001100110011001100101100110

21、0110011052 000011110000111111110000111100001111000011110000000011110000111153 010110100101101010100101101001011010010110100101010110100101101054 001111000011110011000011110000111100001111000011001111000011110055 011010010110100110010110100101101001011010010110011010010110100156 000000001111111111111

22、111000000001111111100000000000000001111111157 010101011010101010101010010101011010101001010101010101011010101058 001100111100110011001100001100111100110000110011001100111100110059 011001101001100110011001011001101001100101100110011001101001100160 00001111111100001111000000001111111100000000111100001

23、1111111000061 010110101010010110100101010110101010010101011010010110101010010162 001111001100001111000011001111001100001100111100001111001100001163 0110100110010110100101100110100110010110011010010110100110010110舉例說明舉例說明:第23號 Walsh 碼和第59號 Walsh 碼的相關(guān)特性#23 011010010110100110010110100101100110100101101

24、0011001011010010110#59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001Sum 0000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111 獨特的性質(zhì)獨特的性質(zhì):相互正交相互正交Walsh碼碼CDMA中使用的擴(kuò)頻碼 Code #23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110(Code #23) 1001011010010110011010

25、010110100110010110100101100110100101101001 Code #59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001PARALLELXOR: all 0s相關(guān)性: 100%(100% match)ORTHOGONALXOR: half 0s, half 1s相關(guān)性: 0%(50% match, 50% no-match)ANTI-PARALLELXOR: all 1s相關(guān)性: 100%(100% no-match)#23#23(#23)#23#23#59正交與相關(guān)性正交與相關(guān)性C

26、DMA中使用的擴(kuò)頻碼Walsh碼在碼在CDMA中的應(yīng)用中的應(yīng)用nCDMA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。CDMA中使用的擴(kuò)頻碼PN短碼序列短碼序列n短碼序列短碼序列I和和Q均為均為32,768chip，短碼序列可以看作具有短碼序列可以看作具有I和和Q兩種不同成兩種不同成分序列的二維二進(jìn)制矢量，每一個的長分序列的二維二進(jìn)制矢量，每一個的長度為度為32,768chipn每一個短碼序列均與它自身完全相關(guān)，每一個短碼序列均與它自身完全相關(guān)，即與時間偏置為零的短碼序列完全相關(guān)。即與時間偏置為零的短碼序列完全相關(guān)。n一個零偏置短碼序列與它自身的任何非一個零偏

27、置短碼序列與它自身的任何非零偏置的短碼序列正交。零偏置的短碼序列正交。n實際中以實際中以64chips偏移做為一個偏移序號偏移做為一個偏移序號(PN_OFFSET_INDEX), 即可用的即可用的PN碼是碼是0-511IQ32,768 chips long26 2/3 ms.(75 repetitions in 2 sec.)IQIQ100%100%相關(guān)：所有比特相關(guān)：所有比特 = 0= 0Short PN Sequence vs. Itself 0 OffsetIQIQ正交正交: 16,384: 16,384個個1 + 16,3841 + 16,384個個0 0Short PN Sequen

28、ce vs. Itself Any Offset特性特性:CDMA中使用的擴(kuò)頻碼短碼序列短碼序列I和和Q均為均為32,768chip，短碼序列可以看作具有短碼序列可以看作具有I和和Q兩種不同成分序兩種不同成分序列的二維二進(jìn)制矢量，每一個的長度為列的二維二進(jìn)制矢量，每一個的長度為32,768chip每一個短碼序列均與它自身完全相關(guān)，即每一個短碼序列均與它自身完全相關(guān)，即與時間偏置為零的短碼序列完全相關(guān)。與時間偏置為零的短碼序列完全相關(guān)。一個零偏置短碼序列與它自身的任何非零一個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。偏置的短碼序列正交。實際中以實際中以64chips偏移做為一個偏移序號

29、偏移做為一個偏移序號(PN_OFFSET_INDEX), 即可用的即可用的PN 碼是碼是0-511PN長碼序列長碼序列 n每個移動臺使用一個唯一的用戶長碼序列，該序列是根據(jù)每個移動臺使用一個唯一的用戶長碼序列，該序列是根據(jù)42位長碼寄存位長碼寄存器的內(nèi)容、器的內(nèi)容、32位的位的ESN及掩碼生成的，長碼寄存器在移動臺初始化期間及掩碼生成的，長碼寄存器在移動臺初始化期間與與CDMA系統(tǒng)建立同步系統(tǒng)建立同步n速率速率1.2288Mcps，周期為，周期為41天天10小時小時12分鐘分鐘19.4秒秒n通話期間，雖然不同移動臺產(chǎn)生的用戶長碼不是嚴(yán)格正交的，但彼此非通話期間，雖然不同移動臺產(chǎn)生的用戶長碼不是

30、嚴(yán)格正交的，但彼此非常不同，在反向鏈路上足以對其可靠解碼常不同，在反向鏈路上足以對其可靠解碼長碼寄存器長碼寄存器 ( 1.2288 MCPS)公共長碼掩碼公共長碼掩碼 (靜態(tài))用戶長碼序列用戶長碼序列(1.2288 MCPS) 1100011000PERMUTEDESNAND=SUM模模2 2加加CDMA中使用的擴(kuò)頻碼PN碼在碼在CDMA中的應(yīng)用中的應(yīng)用nCDMA系統(tǒng)中有兩個序列的系統(tǒng)中有兩個序列的PN碼：碼： PN長碼：長碼：242 1 (n = 42) PN短碼：短碼：215 (n = 15)n不同的用途不同的用途 前向信道前向信道 長碼擾碼，短碼正交擴(kuò)頻（標(biāo)識基站）長碼擾碼，短碼正交擴(kuò)頻（標(biāo)識基站） 反向信道反向信道 長碼擴(kuò)頻（標(biāo)識用戶），短