RA000003 CDMA 通信原理 ISSUE3_0

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.2008-7-11AllrightsreservedInternal第一章第一章移动通信发展简介移动通信发展简介第二章CDMA原理第三章CDMA关键技术第四章IS95A/B技术第五章CDMA1X技术Page3HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved移动通信发展历程AMPSTACSNMT其它GSMGSMCDMACDMAIS95IS95TDMATDMAIS-136IS-136PDCPDC第一代80年代模拟第二代90年代数字第三代IMT-2000UMTSUMTSWCDMAWCDMACDMACDMA20002000需求驱动需求驱动模拟技术数字技术语音业务宽带业务TD-SCDMATD-SCDMA3G为客户与运营商提供了完整的综合业务解决方案Page4HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved3G三种制式的比较WCDMACDMA2000TD-SCDMA制式带宽（M）5/10/201.25/5/10/201.2扩频方式前向：Walsh码区分信道+Gold序列区分小区反向：Walsh码区分信道类型+Gold序列区分用户前向：Walsh码区分信道+M序列区分小区反向：Walsh码正交调制或区分信道类型+M序列区分用户前向：Walsh码区分信道+PN序列区分小区反向：Walsh码区分信道+PN序列区分用户双工方式FDD/TDDFDDTDD接收机结构RAKERAKERAKE闭环功率控制支持支持支持切换软、硬切换软、硬切换硬切换、接力切换解调方式相干解调相干解调相干解调码片速率（Mcps）3.84N´1.22881.28发射分集方式TSTD、STTD、FBTDOTD、STS无基站间同步异步/同步同步同步核心网协议GSMMAPANSI-41GSMMAPPage5HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedCDMA的发展历程IS95B115.2kbpsIS95A9.6kbpscdma20003Xcdma20001XEV1XEV-DO1XEV-DVCDMA1X307.2kbps话音业务容量更大手机待机时间更长19951995199819982000200020022002Ø更高的频谱效率和网络容量Ø更高的分组数据速率和更丰富的业务Ø平滑向3G过渡Page6HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved第一章移动通信发展简介第二章第二章CDMACDMA原理原理第三章CDMA关键技术第四章IS95A/B技术第五章CDMA1X技术Page7HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved第第22章章CDMACDMA原理原理2.1相关概念2.2码分多址原理容2.3CDMA中的有关技术Page8HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved扩频通信l扩频通信：指将信号扩展至一很宽频带后进行传送的通信系统。l扩频通信系统有多种实现方法，CDMA系统采用直接序列调制的方式实现扩频。l直接序列调制见下图，将原始信号编码和一比特率远大于它的扩频序列想乘（求异或）之后去调制载波得到扩频信号，此种扩频方式称为直接序列调制。调制载波扩频信号原始信号编码扩频序列Page9HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved扩频序列扩频信号解扩后信号原始信号编码扩频序列+1-10+1-10+1-10+1-10+1-10扩频与解扩Page10HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved相关性和正交l相关性：指两个信号的相似程度。[相关性使用相关系数来衡量，当两个信号完全相同时的相关系数为1，当两个信号的相关系数为0时称两个信号正交。[对于离散的数字序列相关系数定义为：−假设有两个等长的二进制数字编码序列：x（x1，x2，x3，…，xi，…，xn）和y（y1，y2，y3，…，yi，…，yn）则x和y相关系数q为：l如果两个二进制数字编码序列相关系数为0，称两者为正交序列。多个两两正交的二进制数字编码序列构成的码组称为正交码组。()å==rn1iiiyxn1x,yPage11HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved序列2判决电路输出序列1+1-10+1-10+1-10+1-10序列1%序列2正交序列Page12HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved正交码组8阶正交码组举例：-1-1-1-1-1-1-1-1-11-11-11-11-1-111-1-111-111-1-111-1-1-1-1-11111-11-111-11-1-1-11111-1-1-111-11-1-11Page13HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved第第22章章CDMACDMA原理原理2.1相关概念2.2码分多址原理容2.3CDMA中的有关技术Page14HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved原始信号编码1扩频序列1扩频信号1混合扩频信号1+2+1-10+1-10+1-10+1-10+1-10+1-10+1-10+2-2原始信号编码2扩频序列2扩频信号2正交序列扩频Page15HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved扩频序列1解扩后的数据+1-10+1-10+2-2+1-10+2-2+1-10混合扩频信号1+2判决电路输出解扩与信号分离1Page16HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved+1-10+1-10+2-2+1-10+2-2+1-10扩频序列2解扩后的数据混合扩频信号1+2判决电路输出解扩与信号分离2Page17HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedCDMA过程中的频谱变化扩频码扩频窄带原始信号wP(w)宽带信号噪声/其他用户信号宽带混合信号wP(w)wP(w)wP(w)扩频码解扩wP(w)wP(w)积分/滤波窄带原始信号宽带+窄带混合信号Page18HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved第第22章章CDMACDMA原理原理2.1相关概念2.2码分多址原理容2.3CDMA中的有关技术Page19HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved射频发射调制扩频加扰卷积交织信源编码射频接收解调解扩解扰译码解交织信源译码系统框图Page20HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved常用名词l比特（bit）、符号（Symbol）与码片（Chip）[纯信息数据称为比特（bit）[在经过卷积编码器、符号重复与交织后的数据被称为符号（symbol）[经过最终扩频后得到的数据被称为码片（chip）l处理增益（ProcessingGain）[理解为最终扩频速率与信息速率的比；在IS-95中处理增益为128，即21dBl前向（Forward）：从基站到移动台l反向（Reverse）：从移动台到基站Page21HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedCDMA相关技术——信源编码l高效声码器：[QCELP8K[QCELP13K[EVRC8Kl特点：[相对于PCM编码小得多带宽，支持话音激活。[典型的双工通话中，通话的占空比小于35%,不通话的时候降低发射速率，有效提高系统容量。量化采样编码编码器滤波器编码器清/浊音判定编码器基音分析缓冲语音语音PCM编码器声码器编码输出编码输出Page22HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedCDMA相关技术——信道编码l信道编码采用卷积码（语音）或者TURBO（数据）码。l约束长度：移位寄存器数+1。(cdma的是9)l编码效率：输入bit数/输出bit数。1101100010000010111011101110100010101100Page23HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedCDMA相关技术——交织12345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678交织1234567812?4567812?4567812?4567812?4567812345678123456781234567812345678123456781234567812?4567812?4567812?4567812?4567812345678解交织传送123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781????6781234567812345678123456781234567812345678?不经过交织直接传送：因受到干扰无法正确恢复的BitPage24HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedCDMA相关技术——扩频和Walsh码l前向信道：采用Walsh码扩频区分信道。l反向信道：IS95A/B和CDMA2000的RC1、RC2中，Walsh码用于正交调制。CDMA2000的其他RC用Walsh码区分信道类型。l区分信道：编码器输出数据的每1个比特与一个2n阶Walsh码相乘（1符号变换到2n个码片）。l正交调制：编码器输出数据每6个比特变换为一个64阶Walsh码（6符号变换到64个码片）。Page25HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Allrightsreserved前反向所采用的伪随机码及Walshl在前向链路中，长码序列被用作对业务信道进行扰码；长度为215-1的序列（在m序列中增加一全零状态，所以其周期为215）用于对前向链路进行正交调制(采用Walsh码扩频区分信道)，不同的扇区使用不同相位的m序列进行调制，但其相位差至少要64个比特（pilot-pn），这样，最多有512个不同的相位可用。l在反向链路中，长度为242-1的m序列用作直接扩频，每个用户被分配一个m序列的相位，这个相位是由用户的ESN计算出来的，由于m序列的双值自相关性，这些用户的反向信道之间基本是正交的。IS95A/B和CDMA2000的RC1、RC2中，Walsh码用于正交调制。CDMA2000的其他RC用Walsh码区分信道类型。R-pilot使用Walsh0。Page26HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedCDMA相关技术——m序列010110lm序列是最长线形反馈寄存器序列的简称。lm序列重要性质：[输出序列Ck和C（k+t）模2相加后的序列仍然是序列Ck的一个时延序列[不同相位的m序列的相关值近似为0（-1/m）l输出序列周期为2n-1（没有全0状态，n为寄存器个数）lCDMA中的m序列发生器见下图：移位寄存器序列掩模寄存器输出m序列发生器由两部分组成：移位寄存器序列和掩模寄存器。可以证明图中输出端得到的仍是m序列，只不过相对于直接输出的m序列有一定相移，掩模寄存器