移动通信原理与工程.ppt
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6.1CDMA技术基础6.2CDMA数字蜂窝通信系统6.3CDMA网络结构与组成6.4CDMA蜂窝网的关键技术6.,5FDMA\TDMA\CDMA的特点知识点—CDMA的原理—CDMA系统的构成及业务功能—CDMA采用的关键技术难点—扩频的概念—CDMA软切换及漫游—物理信道与逻辑信道的关系要求掌握:—CDMA基本原理及系统构成理解:—CDMA的关键技术了解:—CDMA设备的构成6.1CDMA技术基础2.扩频通信的理论基础甚至在信号被噪声淹没的情况下,即S/N<1,或10log2(S/N)<0dB,只要相应地增加信号带宽,也能进行可靠的通信。上述表明,采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比上的好处。柯捷尔尼可夫在其潜在抗干扰性理论中得到如下关于信息传输差错概率的公式:信号功率S为上面公式指出,差错概率Pe是输入信号与噪声功率之比S/N和信号带宽与信息带宽之比B/Bm二者乘积的函数,信噪比与带宽是可以互换的。它同样指出了用增加带宽的方法可以换取信噪比上的好处这一客观规律。Gp称作扩频系统的处理增益。它表示了扩频系统信噪比改善的程度,因此Gp是扩频系统一个重要的性能指标。1.抗干扰能力强此外,值得指出的是,由于扩频信号具有很低的功率谱密度,它对目前广泛使用的各种窄带通信系统的干扰就很小。近年来,在民用通信中,各国都在研究和试验在原有窄带通信的频段内同时进行扩频通信,这可大大提高频率的利用率。这是鉴于上述的扩频通信系统既有很强的抗干扰性能,又以低功率谱密度发射信号,对窄带通信系统的干扰很小之故这样一来,在一宽频带上许多用户可以同时通信而互不造成严重干扰。它与利用频带分割的频分多址(FDMA)或时间分割的时分多址(TDMA)通信的概念类似,即利用不同的码型进行分割,所以称为码分多址(CDMA)。为了区别FDMA、TDMA和CDMA3种多址方式,图6.1示出了3种多址方式的示意图。种码分多址方式,虽然要占用较宽的频带,但平均到每个用户占用的频带来计算,其频带利用率是较高的。最近研究表明,在3种蜂窝网移动通信系统,即FDMA的AMPS系统、TDMA的GSM系统和CDMA的蜂窝系统中,CDMA系统的通信容量最大,即为FDMA的20倍,是TDMA的4倍。除此之外,码分多址蜂窝网移动通信系统还具有软容量、软切换等一些独特的优点6.1.3直接序列扩频(DS)原理(b)主要波形或相位在发送端输入信息码元m(t),它是二进制数据,图中为0、1两个码元,其码元宽度为Tb,加入扩频调制器,图中为一个模2加法器,扩频码为一个伪随机码(PN码),记作p(t),伪码的波形如图6.2(b)中第(2)个波形,其码元宽度为Tp,且取Tb=16Tp。通常在DS系统中,伪码的速率Rp远大于信码速率Rm,即Rp>>Rm,也就是说,伪码的宽度Tp远远小于信码的宽度,即Tp<<Tb,这样才能展宽频谱。模2加法器运算规则可用下式表示:=s1(t)=Acosω1t接收端工作原理:6.2CDMA数字蜂窝通信系统IS-95公共空中接口是美国TIA于1993年公布的双模式(CDMA/AMPS)的标准,简称QCDMA标准。其主要包括下列几部分:频段:下行869~894MHz(基站发射);824~849MHz(基站接收);上行824~849MHz(移动台发射);869~894MHz(移动台接收)。射频带宽:第一频道2×1.77MHz;其它频道2×1.23MHz。调制方式:基站QPSK移动台OQPSK扩频方式:DS(直接序列扩频)。话音编码:可变速率CELP,最大速率为8kb/s,最大数据速率为9.6kb/s,每帧时间为20ms。信道编码:卷积编码下行码率R=1/2,约束长度K=9;上行码率R=l/3,约束长度K=9。交织编码:交织间距20ms。PN码:码片的速率为1.2288Mc/s;基站识别码为m序列,周期为215-1;64个正交沃尔什函数组成64个码分信道。导频、同步信道:供移动台作载频和时间同步。多径利用:采用RAKE接收方式,移动台为3个,基站为4个。6.2.2无线信道对于大容量系统,一般采用集中控制方式,以便加快建立链路的过程。为此,CDMA蜂窝系统在基站至移动台的传输方向(正向传输)上,设置了导频信道、同步信道、寻呼信道和正向业务信道;在移动台至基站的传输方向(反向传输上),设置了接入信道和反向业务信道。这些信道的示意如图6.3所示。前已指出,CDMA蜂窝系统采用码分多址方式,收发使用不同载频(收发频差45MHz),亦即通信方式是频分双工。一个载频包含64个逻辑信道,占用