cdma系统及直放站

2022/12/30浙江三维通信有限公司1CDMA系统及直放站2022/12/30浙江三维通信有限公司2CDMA概述

什么是CDMACDMA的起源

CDMA与FDMA、TDMA

扩频通信的优点2022/12/30浙江三维通信有限公司3什么是CDMA

CDMA直译为码分多址，它是在数字通信技术的分支扩频通信的基础上发展起来的。所谓扩频，简单说就是把频谱扩展。CDMA技术采用的是直接序列扩频，就是用具有噪音特性的载波，以及比简单点到点通信所需带宽宽得多的频带去传输相同的数据。直接序列扩频象调频、调幅一样是一种调制技术，它采用一个码序列（高速）去调制原始数据信息（低速），这样调制后的信息能以高速传输。2022/12/30浙江三维通信有限公司4CDMA的起源

扩频技术的起源要追溯到二战期间，当时人们采用的是窄带通信，敌我双方的通信载波都集中在几十K的带宽上，干扰对方非常容易。人们设想把信号进行特殊的码处理，让信号能量扩散到很宽的频带上并淹没在噪声中，在接受端只有通过相同的码才能把信号恢复出来。这个过程我们称之为直接序列扩频。2022/12/30浙江三维通信有限公司5CDMA与FDMA、TDMA的区别FDMA：在频分多址中，频域被划分成多个窄带信道，每个移动台用户占用一条信道及其全部的时隙，基站和移动台通过带通滤波器来区分不同的信号。

TDMA：在时分多址中每个用户占有整个频域中的部分时隙，基站和移动台用定时选通（timegating)来区分不同的信号。

CDMA：在码分多址中每个用户占有整个信道的全部时隙，它的信号能量分布在整个带宽里，基站和移动台用为每个信号分配唯一的编码来区分相同时隙、频域的信号。正是这种技术使CDMA网络能在频域、时隙和编码三维地分配频谱，因此CDMA网络比其他方式（FDMA、TDMA）拥有大的多的容量。2022/12/30浙江三维通信有限公司6CDMA与FDMA、TDMA的区别在通信系统中我们定义一个重要的参数：扩频增益GP

GP=BW/BS注：BW--发射信号带宽

BS

--调制信号带宽当BW/BS>100时，我们称之为扩频通信当BW/BS<100时，我们称之为宽带或窄带通信2022/12/30浙江三维通信有限公司7

那么CDMA之所以能称为扩频通信，是因为在信号处理过程中，对其基带数字信号与PN码进行模2加，由于PN码的码元速率远大于基带数字信号的码元速率，所以一调PN码的带宽远大于基带数字信道带宽（一般大于100倍）2022/12/30浙江三维通信有限公司8扩频通信的优点

具有抗干扰和抗多径衰落的能力系统容量大不需要复杂的频率分配和管理软容量软切换不要均衡器设备简单有效克服多址干扰和远近效应2022/12/30浙江三维通信有限公司9CDMA的技术特点CDMA的软容量和功率控制

CDMA的长码、短码和WALSH码为什么CDMA手机能保持较低的发射功率

CDMA软切换、更软切换

CDMA的分集接收正向信道反向信道为什么CDMA需要对整个网络同步

CDMA的语音编码2022/12/30浙江三维通信有限公司10CDMA的软容量和功率控制CDMA的软容量和功率控制

CDMA的长码、短码和WALSH码为什么CDMA手机能保持较低的发射功率

CDMA软切换、更软切换

CDMA的分集接收正向信道反向信道为什么CDMA需要对整个网络同步

CDMA的语音编码2022/12/30浙江三维通信有限公司11什么是CDMA的短码、长码和WALSH码短码

短码是长度为215-1的周期序列。

短码被用于对CDMA系统的前向信道（从基站指向手机方向）进行调制，使前向信道带有本基站的标记，不同的基站使用不同的短码，从而相互区别开来。在反向信道（从手机指向基站方向）中，短码的作用和在前向信道中作用一样。长码长码是242-1的周期序列。在CDMA系统的前向信道中，长码被用于对业务信道进行2022/12/30浙江三维通信有限公司12扰码。（作用类似加密）在反向信道中，长码被用作直接进行扩频，用于区分不同的接入手机。WALSH码

WALSH码是一种在数学上具有良好正交性的函数。在前向信道中，64阶WALSH函数与经过编码和交织的业务信道的信号符号相乘，而且不同的前向信道安排有不同的WALSH序列，用于保证用户信号的正交，消除或抑制多址干扰，并达到复用的目的，用来区分各信道。在反向信道中，WALSH函数仅简单地用作正交码。2022/12/30浙江三维通信有限公司13为什么CDMA手机能保持低的发射功率由于CDMA的功率控制直接影响到系统的容量，所以CDMA系统拥有一套精确的功率控制机制。

CDMA的功率控制分为前向功率控制和反向功率控制。而反向功率控制又分为仅由手机参与的开环功率控制和由手机、基站同时参与的闭环功率控制。在反向开环功率控制中，手机根据所在小区中所接受的功率变化，迅速调节手机的发射功率，在保证话音质量的同时保持最低的发射功率。2022/12/30浙江三维通信有限公司14CDMA的软切换、更软切换在CDMA系统中，一部手机处于切换时，将会两个或更多的基站同时对它进行监测，系统中的基站控制器将逐帧比较来自各个基站的有关这部手机的信号质量报告，并选用最好的一帧。切换的过程是：“建立——比较——释放”这个过程我们称之为软切换。软切换可以是同一基站控制器下的不同基站或不同基站控制器下的不同基站之间的切换。发生在同一基站具有相同频率的不同扇区间的切换，我们称之为更软切换。2022/12/30浙江三维通信有限公司15CDMA的分集接收

频率分集空间分集时间分集2022/12/30浙江三维通信有限公司16CDMA的分集接收频率分集:

将同一数据用两个频率发射出去,两个频率的间隔要求大于信道的相干带宽

f1—f2=BC

相干带宽Bc >300KHZ时我们可以认为f1、f2这两个频率互不相关。以CDMA系统1.25MHz的信道带宽完全可以满足这个要求。2022/12/30浙江三维通信有限公司17CDMA的分集接收空间分集：空间分集可以采用多种方式，在传输空间分集中，可以从一个基站的多个天线发射信号，也可以从不同的基站发射信号。空间分集的另一种类型是跟踪多径分量（路径分集）。2022/12/30浙江三维通信有限公司18CDMA的分集接收时间分集：时间分集是通过RAKE接收机来实现的。在基站处，每一个反向信道都有四个数字解调器，每个数字解调器又包含搜索单元和解调单元，搜索单元负责搜索不同的多径信号，并交给各自的解调单元解调，基站对同时解调的四路多径信号进行矢量合成，这样恢复出来的信号比任何一路信号都要好。在手机里，有三个数字解调器和一个搜索单元，这样手机也能同时解调三路多径信号，并进行矢量合成。2022/12/30浙江三维通信有限公司19正向信道

正向信道是指基站到移动台的无线信道。它是以64阶WALSH序列函数作为地址码，来建立码分信道，以不同的引导PN序列的相位偏移量来区别不同的基站。一个CDMA频道可以分为64个码分逻辑信道正向信道包括：

导频信道同步信道寻呼信道业务信道2022/12/30浙江三维通信有限公司20正向信道导频信道：

一个正向信道中只有一个导频信道，这是一个以WALSH（0）序列函数为地址码发送的全“0”信号。其信号强度是正向信道中最强的。其中包含引导PN序列相位偏移和频率基准信息，由此，在CDMA系统中，频率分配问题就转化为导频PN序列偏置规划问题。此外移动台还可以通过此导频信号的强度，进行开环功率控制。2022/12/30浙江三维通信有限公司21正向信道同步信道

以WALSH（32）作为地址码，以1200bit/s速率进行发射，信道发送的信息包含系统时间、导频偏置、寻呼信道速率（9600bit/s,4800bit/s)及长伪随机码的状态。在CDMA系统中，每个正向信道拥有一个同步信道，但必要时该同步信道可以改作业务信道。2022/12/30浙江三维通信有限公司22正向信道寻呼信道寻呼信道以WALSH（1-7）作为地址码，分为若干个寻呼信道时隙，定时发送系统信息（入网参数），寻呼移动台（最多可处理30个接入信道）。在CDMA系统中，每个正向信道拥有7个寻呼信道，但在必要时可以改作业务信道，直至全部用完。

2022/12/30浙江三维通信有限公司23正向信道业务信道

用除WALSH（0-7，32）外WALSH码为地址码，以（9.6Kbps、4.8Kbps、2.4Kbps、1.2Kbps）可变速率传输经用户独有的长伪随机码变换的语音、数据信息。此外，在业务信道中还包含一个速率为（800bps）的功率控制子信道，用于传输功率控制信息来控制移动台的发射功率。业务信道中还传输越区切换等控制信息。在CDMA系统中，每个正向信道拥有55个业务信道（最多63个）。2022/12/30浙江三维通信有限公司24

功率控制信道是将20ms长的业务信道分为16个功率控制组，每组24个调制码元（但只启动前16个）。当基站测定反向信道的信道强度后，向正向信道的后续第二个功率控制组中发送功率控制比特。2022/12/30浙江三维通信有限公司25反向信道反向信道是指移动台到基站的无线信道。它利用具有不同相位偏移量的长PN序列码作为地址，而此偏移量由代表信道或用户特征的掩码决定，因此CDMA系统允许多用户共享频道。再一个CDMA频道中，接入信道最多32个，最少0个，反向业务信道最多64个，最少32个。2022/12/30浙江三维通信有限公司26反向信道

接入信道

由不同的接入信道长码相位偏移量识别,接入信道以4800bps的固定速率发送信息。每个接入信道中有一个寻呼信道，但每个寻呼信道可以对应多个接入信道。移动台在接入信道上进行登记、呼叫、响应呼叫。移动台在占用接入信道时先发送一个由96个全“0”组成的接入信道前缀帧，以帮助基站捕获移动台接入信息。2022/12/30浙江三维通信有限公司27反向信道

反向业务信道

以用户的特征（串号）来确定不同的用户的长码相位偏移量，以次来区分不同的用户的业务信道。移动台在反向业务信道上以9.6Kbps、4.8Kbps、2.4Kbps、1.2Kbps可变速率迅速捕获反向业务信道，在业务信道初始化期间，移动台发送业务信道前缀帧，用192个“0”组成的帧，以9.6Kbps传输。2022/12/30浙江三维通信有限公司28反向信道

在反向业务信道中使用了64进制的正交调制及OQPSK调制两种技术，用以对抗干扰，这是正向业务信道中所没有被利用到的。2022/12/30浙江三维通信有限公司29反向信道

64进制正交调制

将K个信息比特作为一个调治符号，使用M（2K）个长为P（M<P）的正交序列中的一个序列进行调制，即一个正交扩频序列传输log2M比特信息。在CDMA系统中，以每6个码交织器输出的码元为一组，对应两个信息比特，传送64种WALSH函数码之一。这种扩频调制使码元速率降低6倍，扩频增益相应增大6倍，使得反向信道抗干扰能力更强。2022/12/30浙江三维通信有限公司30反向信道

OQPSK调制

OQPSK是在QPSK的基础上，在Q信道插入一个延时器，延迟1/2PN码元的时间，使信号相位点跳转变小，避免了相邻码元之间产生π跳变。2022/12/30浙江三维通信有限公司31为什么CDMA需要对整个网络同步

如果吗序列在传输中有时延，在收端便不能够解调恢复出原始数据。需要在接收端通过人工的时延来补偿传输及数字信号处理造成的时延。要做到这种补偿我们必需建立一种同步体制，即：在收发端产生的吗序列同步。这就是CDMA系统的同步问题。由于CDMA系统中的码速率非常高，因此，必须有一套高精度的同步时钟作为参考、协调全网所有基站的工作。2022/12/30浙江三维通信有限公司32为什么CDMA需要对整个网络同步目前有两种方法为CDMA系统提供精确的同步时钟：

GPSGPS（全球卫星定位系统）是目前时钟参考的最佳选择。因为基于24颗地球低轨卫组网而成的无线导航系统，它提供的时钟是全球同步的，其时钟系统精度高，不易收干扰。2022/12/30浙江三维通信有限公司33为什么CDMA需要对整个网络同步LORAN-C

作为时钟的备份，LORAN-C（远距离导航）系统是一种很好的选择，她基于地波传播，同样具有精确的时钟，它不受电离层的变化影响，衰减小，相位、幅度稳定。2022/12/30浙江三维通信有限公司34CDMA的语音编码

由于CDMA系统是一个自干扰系统，系统容量与受到的干扰有关，因此一种成为话音激活（VAD）的技术在CDMA系统中起着重要的作用。在典型的全双工双向通话中，每次通话的占空比小于35%。因此在CDMA系统中，不讲话的时候数据传输速率降低，以减少对其他用户的干扰。所以说VAD技术可以直接增大系统的容量。2022/12/30浙江三维通信有限公司35CDMA的语音编码

话音激活技术（VAD）实际上是一种高效率的语音编码技术的表现。CDMA的反向业务信道中的OQPSK（码线形预测编码）是将语音信号用一系列的预测参数及其它有关参数表征，出发点是跟踪波形的产生过程。2022/12/30浙江三维通信有限公司36CDMA直放站

概述

应用范围