《CDMA基本原理》PPT课件.ppt

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1、义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部CDMACDMA原理原理原理原理义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态CDMA原理原理 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部无线传输技术和无线传输技术和CDMA原理原理 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能

2、天线技术 多用户检测技术义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部多径环境多径环境时间接收信号强度发射信号义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部衰落衰落发射数据发射数据接收数据接收数据义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部移动信道的多径特征移动信道的多径特征电磁传播反射、散射和绕射电磁传播反射、散射和绕射无线环境中的信号衰减分成三部分：无线环境中的信号衰减分成三部分：幅度衰减较大的路径损耗幅度衰减较大的路径损耗伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分大尺度变化分大尺度变化衰减幅度较小的快变化成分小尺度衰落衰减幅度较小的快变化成分小尺度

3、衰落两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法瑞利分布（非视距传播）瑞利分布（非视距传播）莱斯分布（视距传播）莱斯分布（视距传播）义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部移动信道的表征移动信道的表征时延表征时延表征平均时延（均值）平均时延（均值）时延拓展（标准差），信道相关带宽时延拓展（标准差），信道相关带宽1/时延拓展时延拓展频谱频谱多普勒扩展，运动引起信道变化（快、慢衰落），信道相干时间多普勒扩展，运动引起信道变化（快、慢衰落），信道相干时间1/多普勒频率多普勒频率多径特性（信道带宽），平坦衰落和频率选择性衰落多径特性（信道带宽），平坦衰落和频率选择性衰落宽带

4、码分多址是频率选择性慢衰落信道宽带码分多址是频率选择性慢衰落信道测试信道的方法测试信道的方法衰落的概率分布衰落的概率分布电平通过率衰落快慢，信道衰落的深度电平通过率衰落快慢，信道衰落的深度衰落持续时间（交织深度）衰落持续时间（交织深度）义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部无线传输技术和无线传输技术和CDMA原理原理 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部无线通信中的几个概念和区别无线通信中的几个概念和区别多址技术多址技术时分多址，频分多址和码分多址时分多址，频分多址和码分多址双工技

5、术双工技术时分双工与频分双工时分双工与频分双工窄带系统与宽带系统窄带系统与宽带系统单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一致单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一致一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带宽一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带宽宽带系统通常能够带来频率分集的优势宽带系统通常能够带来频率分集的优势义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部频分多址（频分多址（FDMA）FDMA信道每次只能传递一个电话如果一个信道每次只能传递一个电话如果一个FDMA信道没有信道没有使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户使用以增加使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户使用以增加共享容量共享容量在分配成

6、语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射地发射FDMA通常是窄带系统通常是窄带系统符号时间比平均时延扩展大很多，故平均时延扩展造成的符号时间比平均时延扩展大很多，故平均时延扩展造成的符号间干扰低，无需均衡符号间干扰低，无需均衡FDMA比比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小简单，同步和组帧比特少，系统开销小FDMA需要精确的需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）滤波器，需要双工器（单天线）非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交调频率（性会产生交调频率（IM

7、），），产生额外的产生额外的RF辐射辐射义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部时分多址（时分多址（TDMA）多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙TDMA系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭不连续发送，可以利用空闲时隙监听其他基站，实现切换不连续发送，可以利用空闲时隙监听其他基站，实现切换处理处理即使使用即使使用FDD也无需双工器也无需双工器需要自适应均衡；需要保护时隙需要自适应均衡；需要保护时隙分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同步分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同步按照不同的用户提供不

8、同的带宽按照不同的用户提供不同的带宽TDMA的效率是指发射的数据中信息所占的百分比的效率是指发射的数据中信息所占的百分比功率控制频率为功率控制频率为2Hz或更低或更低质量控制通过频率规划来实现质量控制通过频率规划来实现义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部扩频多址（扩频多址（SSMA）跳频码分多址（跳频码分多址（FHCDMA）使用窄带使用窄带FM或或FSK，使用能量效率高的恒包络调制，用廉价的接收使用能量效率高的恒包络调制，用廉价的接收机实现机实现FHMA的非相干检测的非相干检测具有安全性；使用纠错编码和多径技术来防止碰撞的影响具有安全性；使用纠错编码和多径技术来防止碰撞的影响直接扩频码分多

9、址（直接扩频码分多址（DSCDMA）多用户共享同一频率多用户共享同一频率CDMA是是软容量限制软容量限制，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统，当用户数目增加时，对所有用户而言，系统性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高性能下降；相应当用户数目减少时，系统性能提高CDMA中信道数据速率小于信道的时延扩展，故可以使用中信道数据速率小于信道的时延扩展，故可以使用RAKE接接收技术收技术利用宏空间分集，多个基站同时监听，实现软切换，不切换频率；利用宏空间分集，多个基站同时监听，实现软切换，不切换频率；自干扰系统多址干扰；远近效应自干扰系统多址干扰；远近效应跳时码分多址（跳时码分多址（THCD

10、MA）义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部多址技术图示多址技术图示频率时间TDMA时间频率FDMA频率时间码字CDMA传统多址技术传统多址技术码分多址技术码分多址技术义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部混合扩频技术（混合扩频技术（HSST）混合混合FDMA/CDMA（FCDMA），），优点是无需连续优点是无需连续带宽，如带宽，如MCCDMA在在cdma2000中采用中采用混合直扩混合直扩/跳频多址（跳频多址（DS/FHMA），），避免远近效应，避免远近效应，不适用软切换（不适用软切换（Bluetooth采用）采用）时分时分CDMA（TCDMA），），在每一小区内仅分配给在每一小区内仅分

11、配给一个用户一个特定的时隙，避免远近效应一个用户一个特定的时隙，避免远近效应时分跳频（时分跳频（TDFH），），在一个新的在一个新的TDMA帧开始时帧开始时跳到一个新的频率，跳到一个新的频率，GSM义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部各种多址的不同接收方式各种多址的不同接收方式频分多址，符号持续时间长，无符号间干扰，直接频分多址，符号持续时间长，无符号间干扰，直接判决判决时分多址，有符号间干扰，无法区分多径，用滤波时分多址，有符号间干扰，无法区分多径，用滤波器进行符号间均衡器进行符号间均衡自适应均衡器，系数可以调整自适应均衡器，系数可以调整每个时隙有导频用以训练系数每个时隙有导频用以训练系

12、数直扩码分多址直扩码分多址宽带系统，可以区分多径宽带系统，可以区分多径多径接收机（多径接收机（RAKE），），多径分集多径分集义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部CDMA在无线信道中传输的优势在无线信道中传输的优势总结总结采用采用RAKE接收机，有效利用了信道相干时间形成的时间分接收机，有效利用了信道相干时间形成的时间分集效应；集效应；宽带传输系统，利用了信道的频率分集效果宽带传输系统，利用了信道的频率分集效果码字的多址传输，利用了多用户分集的效果码字的多址传输，利用了多用户分集的效果信号在信道中传输功率低，降低了干扰，提高了保密性信号在信道中传输功率低，降低了干扰，提高了保密性扩频因子灵

13、活变换，又助于多媒体等多速率并发业务的传扩频因子灵活变换，又助于多媒体等多速率并发业务的传输输频谱效率高，优于以往的频谱效率高，优于以往的AMPS和和GSM，频率复用系数频率复用系数WCDMA为为1，GSM为为118。支持软切换和更软切换支持软切换和更软切换支持新技术的应用，如多用户检测支持新技术的应用，如多用户检测WCDMA有下行发射分集，而有下行发射分集，而GSM没有没有义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部无线传输技术和无线传输技术和CDMA原理原理 无线传输环境 无线传输技术和多址技术 CDMA原理和RAKE接收技术 分集技术 智能天线技术 多用户检测技术义乌分公司运行建设部义乌分公

14、司运行建设部智能天线智能天线智能天线技术提高系统覆盖范围，降低发射功率智能天线技术提高系统覆盖范围，降低发射功率义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部智能天线的小区配置智能天线的小区配置全向小区三扇区小区智能天线小区智能天线小区义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部智能天线的优点智能天线的优点高速率用户带来很大的干扰，动态调整的智能天线阵列的波高速率用户带来很大的干扰，动态调整的智能天线阵列的波束跟踪高速率用户，起到空间隔离、消除干扰的作用；动态束跟踪高速率用户，起到空间隔离、消除干扰的作用；动态调整的智能天线阵列的性能优于固定的多波束天线调整的智能天线阵列的性能优于固定的多波束天线增加系

15、统容量增加系统容量增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量增加覆盖范围，改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量提高信号接收质量，降低掉话率，提高语音质量减少发射功率，延长移动台电池寿命减少发射功率，延长移动台电池寿命提高系统设计时的灵活性提高系统设计时的灵活性义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部 无线传输技术和CDMA原理 CDMA无线资源管理原理 不同体制的3G技术 3G无线接入网络形态CDMA原理原理义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部无线资源管理目的无线资源管理目的CDMA是自干扰系统，是自干扰系统，提高单个用户的发射功率能改

16、善其提高单个用户的发射功率能改善其服务质量，但对其他用户的干扰也相应增加服务质量，但对其他用户的干扰也相应增加!如何才能优化网络，为最多的如何才能优化网络，为最多的用户提供所需的服务质量用户提供所需的服务质量?只有采用先进的只有采用先进的无线资源管理无线资源管理 才能发挥才能发挥CDMA系统的卓越性能系统的卓越性能!义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部无线资源管理策略的主要内容无线资源管理策略的主要内容n功率控制功率控制n负载控制负载控制nAMR控制控制n小区切换小区切换n信道分配信道分配义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部每个用户对于其他用户都每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效

17、应严相当于干扰，远近效应严重影响系统容量重影响系统容量Powerf采用功控技术减少了用采用功控技术减少了用户间的相互干扰，提高户间的相互干扰，提高了系统整体容量了系统整体容量远近效应远近效应Powerf义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部前向功率控制前向功率控制小区发射功率小区发射功率上报功率控制比特上报功率控制比特手机发射信号手机发射信号功率控制命令功率控制命令反向功率控制反向功率控制 克服远近效应和多径衰落克服远近效应和多径衰落 减小多址干扰，保证网络容量减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间延长电池使用时间 功率控制功率控制义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部功率控制效果功

18、率控制效果决定了决定了DSCDMA系统的容量；系统的容量；多址干扰远近效应多址干扰远近效应功率控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同功率控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同（上行）；减少对其他基站的干扰（下行）（上行）；减少对其他基站的干扰（下行）功率控制可以补偿衰落功率控制可以补偿衰落有三种功率控制原理：开环、闭环和外环有三种功率控制原理：开环、闭环和外环开环：从信道中测量干扰条件，并调整发射功率，以达开环：从信道中测量干扰条件，并调整发射功率，以达到期望的误帧率（误块率）到期望的误帧率（误块率）闭环：闭环：测量信噪比，并向移动台发送指令调整它的发射测量信噪比，并向移动台发送指令调整它

19、的发射功率功率外环：测量误帧率（误块率），调整目标信噪比外环：测量误帧率（误块率），调整目标信噪比义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部负载控制负载控制小区呼吸是负载控制的主要手段负载控制的主要目的是将某些负载控制的主要目的是将某些“热点小区热点小区”的负载分担到的负载分担到周围负载较轻的小区中，提高系统容量的利用率周围负载较轻的小区中，提高系统容量的利用率义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部AMR控制控制AMR语音的变化范围：兼容GSM语音编码)通过动态调整AMR语音的速率，保证了在相同系统容量情况下，尽可能的保证UE的通话质量义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部AMR语音编解码语

20、音编解码64Kbps律律PCM语音编码转化为语音编码转化为AMR编码编码降低降低UE功耗，减少干扰功耗，减少干扰TrFO（Transcoder Free Operation）,提高网络提高网络传输效率和语音质量传输效率和语音质量义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部AMR编解码协商编解码协商MSNode-BRNCCNAMR Speech CodecAMR Speech CodecAMR 模式控制UuIubIu下行AMR模式命令符合AMR模式的下行语音数据上行AMR模式命令符合AMR模式的上行语音数据义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部切换类型切换类型n 不同基站NodeB间切换n 不同R

21、NC间切换 软切换：软切换：n 同基站不同扇区间切换 更软切换：更软切换：n 异频切换n 不同系统间切换 硬切换：硬切换：WCDMA系统支持多种切换技术义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部切换过程和效果切换过程和效果当邻近小区的强度超过本小区信号强度一个给定的门限时，移动台执行当邻近小区的强度超过本小区信号强度一个给定的门限时，移动台执行切换，硬切换（切换，硬切换（FDMA、TDMA）CDMA系统小区的频率一致，软切换时，移动台同时与多个基站相连接系统小区的频率一致，软切换时，移动台同时与多个基站相连接软切换是为了降低对其他小区的干扰，并通过宏分集来改善性能软切换是为了降低对其他小区的干扰

22、，并通过宏分集来改善性能当邻近小区的信号强度超过一个门限，但仍然低于当前小区基站的强度当邻近小区的信号强度超过一个门限，但仍然低于当前小区基站的强度时，则进入软切换状态时，则进入软切换状态在上行链路，二个或多个基站可以接收同样的信号，在下行链路移动台在上行链路，二个或多个基站可以接收同样的信号，在下行链路移动台可以相干地合并来自不同基站的信号，即宏分集可以相干地合并来自不同基站的信号，即宏分集由于新基站发射额外的信号给移动台，而由于由于新基站发射额外的信号给移动台，而由于RAKE的的Finger数目有限，数目有限，移动台不能合并所有的能量。在下行链路，移动台不能合并所有的能量。在下行链路，软切

23、换增加了对系统的干软切换增加了对系统的干扰扰软切换的增益决定于宏分集增益和由于增加的干扰引起的性能损失软切换的增益决定于宏分集增益和由于增加的干扰引起的性能损失义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部软切换软切换上行软切换在上行软切换在RNCRNC中进行多径中进行多径合并；合并；上行更软切换在上行更软切换在NodeBNodeB中进行中进行多径合并；多径合并；下行的软切换都在下行的软切换都在UEUE中合并中合并移动台合并功率移动台合并功率各自小区的接收能量各自小区的接收能量义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部软切换软切换/更软切换更软切换 改善话音质量；控制手机干扰改善话音质量；控制手机干扰

24、 降低掉话率；提高容量与覆盖范围降低掉话率；提高容量与覆盖范围ABCABCABCABCABCABC义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部直接重试直接重试容量充裕小区容量充裕小区容量非饱和小区容量非饱和小区减少呼损，合理分布用户负载减少呼损，合理分布用户负载充分利用网络资源充分利用网络资源充分满足用户动态调整带宽需求充分满足用户动态调整带宽需求义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部RNS迁移迁移RNSRNSRNSRNS迁移能够：迁移能够：迁移能够：迁移能够：有效减少有效减少IurIur接口的流量接口的流量增强系统的适应能力增强系统的适应能力核心网核心网核心网核心网源源RNS目标目标RNS源源RNS目标目标RNSIuIuIurRNS无线网络子系统无线网络子系统义乌分公司运行建设部义乌分公司运行建设部信道分配信道分配n3G业务速率变化大，传统信道分配方式利用率低业务速率变化大，传统信道分配方式利用率低n3G采用统计复用的信道分配方式采用统计复用的信道分配方式u分配的信道带宽总与实际需求接近分配的信道带宽总与实际需求接近u节约系统资源，提高系统容量节约系统资源，提高系统容量系统容量传统信道配置业务源速率动态信道配置