CDMA技術(shù)講座.ppt

1、第1，1頁(yè)。碼分多址技術(shù)的特點(diǎn)，第2頁(yè)，(1)什么是碼分多址技術(shù)？碼分多址字面意思是碼分多址，是在數(shù)字通信技術(shù)的一個(gè)分支擴(kuò)頻通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種擴(kuò)頻技術(shù)。所謂的擴(kuò)頻就是簡(jiǎn)單的擴(kuò)頻。碼分多址技術(shù)采用直接序列擴(kuò)頻，即將比特率為Rb的數(shù)據(jù)Vi(t)用高速擴(kuò)頻碼Ci(t)調(diào)制，從而獲得一個(gè)更寬的通信帶寬的頻帶來傳輸相同的數(shù)據(jù)。像頻率調(diào)制和幅度調(diào)制技術(shù)一樣，直接序列擴(kuò)頻是一種調(diào)制技術(shù)，它使用碼序列(高速)來調(diào)制原始數(shù)據(jù)信息(低速)，從而可以高速傳輸調(diào)制后的信息。例如，S(t)=Vi(t)Ci(t)cos2f0t，第3，1頁(yè)，擴(kuò)頻的實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)頻(模二和)，BPSK調(diào)制，信息碼，地址碼(PN碼)，載波，

2、傳輸碼，Vi(t)，Ci(t傳輸數(shù)據(jù)，第4，2頁(yè)，解擴(kuò)的實(shí)現(xiàn)，解擴(kuò)(乘法)，BPSK混頻，接收信號(hào)，參考地址碼，參考載波，(解擴(kuò))，(1)碼字的類型和特征(2)IS-95中兩個(gè)碼字的應(yīng)用(3)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，第6，1頁(yè)，地址碼選擇，對(duì)碼分多址系統(tǒng)的影響：(1)系統(tǒng)容量(2)抗干擾能力(3)接入和切換速度等。地址碼的要求(1)可以提供足夠數(shù)量的具有尖銳相關(guān)函數(shù)特性的碼序列，以保證地址碼解擴(kuò)后信號(hào)具有高信噪比。(2)可以提供接近白噪聲的特性，同時(shí)編碼方案簡(jiǎn)單，保證了快速的同步建立速度。(1)碼字類型和特征，第7頁(yè)，相關(guān)值：測(cè)量?jī)蓚€(gè)隨機(jī)信號(hào)之間相似性的參數(shù)。相關(guān)函數(shù)是通過將兩個(gè)信號(hào)相乘和積分得到的

3、。兩個(gè)相同信號(hào)的相關(guān)值為1。如果兩個(gè)信號(hào)互不相關(guān)，它們就不會(huì)相互干擾。正交碼：相關(guān)值為0的碼是正交碼。例如，沃爾什碼：除了長(zhǎng)碼和短碼之外，64位長(zhǎng)沃爾什碼也用于碼分多址系統(tǒng)。沃爾什碼在數(shù)學(xué)上具有良好的正交性。正交性意味著說不同語(yǔ)言并且不理解對(duì)方語(yǔ)言的人不能用語(yǔ)言交流。沃爾什碼可以用來區(qū)分不同的前向信道。(1)偽碼，偽碼的一個(gè)重要特征是在每個(gè)移位序列之間有一個(gè)小的相關(guān)值。相關(guān)值是二進(jìn)制函數(shù)。正交碼的生成：以0為種子，在水平和垂直方向上重復(fù)0，在對(duì)角線方向上補(bǔ)0，以此類推，直到生成合適長(zhǎng)度的碼字。沃爾什于1923年發(fā)現(xiàn)了這種方法，并將其命名為沃爾什碼。第9頁(yè)，第10頁(yè)，(2)，IS-95中碼字的應(yīng)

4、用，第11頁(yè)，第1頁(yè)和IS-95中使用的PN序列，以及IS-95中使用的三種不同的PN序列：長(zhǎng)PN序列(n=42)，它對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾，不同的相位對(duì)應(yīng)不同的用戶，實(shí)現(xiàn)多址接入。兩個(gè)短的PN序列(n=15)，它們擴(kuò)展前向和后向鏈路波形的正交分量，并且不同的小區(qū)使用不同的相位碼。第12頁(yè)，(2)生成偽碼，該偽碼是通過使用模2運(yùn)算的本原多項(xiàng)式生成的。產(chǎn)生偽碼的狀態(tài)機(jī)非常簡(jiǎn)單，由移位寄存器和異或門電路組成。偽碼是長(zhǎng)度等于-1的最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列。在IS95中，64位沃爾什碼被用作正交碼。在前向鏈路中：在每個(gè)扇區(qū)中，每個(gè)信道由專用正交沃爾什序列來區(qū)分。在反向鏈路中，沃爾什碼被用作分組碼來調(diào)制數(shù)

5、據(jù)。2。IS-95第14，3頁(yè)的沃爾什碼。正交擴(kuò)頻。信號(hào)與已知序列進(jìn)行異或運(yùn)算后，被發(fā)送出去，在接收端可以用相同的序列再次進(jìn)行異或運(yùn)算恢復(fù)出原始信號(hào)。每個(gè)符號(hào)與一個(gè)64位沃爾什碼進(jìn)行異或運(yùn)算。第15、4頁(yè)，定義具有正交擴(kuò)頻的信道，第16、5頁(yè)，恢復(fù)擴(kuò)頻信號(hào)，第17頁(yè)，(3)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，理論上：多址信道中的信號(hào)彼此正交，因此多址干擾(MAI)為零。實(shí)際系統(tǒng)：多徑信號(hào)和其他小區(qū)信號(hào)與所需信號(hào)不同步，并且存在同信道干擾(前向)。異步到達(dá)的延遲和衰減多徑信號(hào)與同步到達(dá)的基本信號(hào)之間存在干擾(反向)。第18，1頁(yè)，IS-95，(1)前向鏈路由沃爾什碼擴(kuò)展后的PN序列調(diào)制。每個(gè)鏈路使用相同的偽碼序列

6、，并且具有與沃爾什正交時(shí)鐘相同的時(shí)鐘速率。目的是消除系統(tǒng)每個(gè)通道能夠提供的處理增益范圍內(nèi)的干擾。(2)在反向鏈路中，信道化基于傳統(tǒng)的PN序列擴(kuò)頻碼分多址方案，沃爾什函數(shù)作為正交調(diào)制碼形成64階正交調(diào)制系統(tǒng)。(3)偽隨機(jī)序列。第19，2頁(yè)，在IS-95中應(yīng)用偽碼的原因，(1)它有利于接收機(jī)的搜索。由于PN序列的相關(guān)函數(shù)具有兩個(gè)層次的性質(zhì)，當(dāng)M個(gè)不同的用戶被分配不同的PN碼相位時(shí)，移動(dòng)臺(tái)在相關(guān)處理過程中檢測(cè)自身碼的能力增強(qiáng)。(2)簡(jiǎn)化接收端的結(jié)構(gòu)。第20頁(yè)，長(zhǎng)碼是周期為242-1的m序列自相關(guān)特性。偽碼的自相關(guān)函數(shù)是二進(jìn)制函數(shù)，只要偏移超過一個(gè)碼片，相關(guān)值就很小。移位加法特性：輸出序列Ck和Ck

7、t相加后的序列(Ck延遲T)仍然是序列Ck的時(shí)移序列。偽碼的移位是通過掩碼實(shí)現(xiàn)的。不同的遮罩對(duì)應(yīng)不同的移位。在cdmaOne系統(tǒng)的話務(wù)信道中，用戶的電子序列號(hào)被用作掩碼。長(zhǎng)碼的功能是反向的，以提供前向信道化，用作擾碼來控制反向功率控制比特的插入。第21頁(yè)，在碼分多址系列的前向信道(從基站指向手機(jī))中，長(zhǎng)碼用于對(duì)業(yè)務(wù)信道進(jìn)行加擾(其功能類似于加密)。在反向信道(從手機(jī)指向基站)。長(zhǎng)碼直接用于擴(kuò)頻，因?yàn)椴煌慕尤腚娫捠遣煌?。?2頁(yè)，短代碼，這是一個(gè)215周期的M序列，增加了一個(gè)全0狀態(tài)PNi，PNq的M序列。在IS-95系統(tǒng)中，從215周期的M序列中取出512個(gè)相位(步長(zhǎng)為64)，即基站的51

8、2個(gè)導(dǎo)頻偏移。(偽碼)導(dǎo)頻偏移用于區(qū)分小區(qū)，第23頁(yè)。在碼分多址系統(tǒng)的前向信道(從基站指向移動(dòng)電話)中，短碼用于調(diào)制前向信道，使得前向信道帶有該基站的標(biāo)記，并且不同的基站使用不同相位的短碼來相互區(qū)分。在反向信道(從移動(dòng)電話到基站的方向)中，短碼用于調(diào)制反向業(yè)務(wù)信道，其效果與前向信道中的短碼相同。第24頁(yè)，前向?qū)ьl信道同步信道尋呼信道業(yè)務(wù)信道(包括功率控制子信道)反向接入信道業(yè)務(wù)信道，第4頁(yè)，IS-95A信道類型，第25頁(yè)，導(dǎo)頻信道，同步信道結(jié)構(gòu)，導(dǎo)頻信道(全零)，Walsh (0)，qpsk去除，2.4 ksps。碼符號(hào)、重復(fù)碼符號(hào)、1.2kbps、卷積編碼r=1/2、K=9、符號(hào)重復(fù)、塊交織

9、、同步信道位、沃爾什(32)、尋呼信道位、9.6kbps、4.8kbps、19.2ksps、19.2ksps、調(diào)制符號(hào)、碼卷積編碼r=1/2、K=9、碼符號(hào)重復(fù)、塊交織、尋呼信道p的長(zhǎng)碼掩碼、長(zhǎng)碼發(fā)生器、抽取器、1.228 Cps、沃爾什(N)、去QPSK、去基站直接用偽碼短碼調(diào)制導(dǎo)頻信道，基站連續(xù)發(fā)射提供手機(jī)相位參考，相干呼叫幫助手機(jī)捕獲系統(tǒng)，手機(jī)在信道估計(jì)和多徑搜索切換過程中測(cè)量導(dǎo)頻信道，并比較導(dǎo)頻強(qiáng)度，第27頁(yè)，同步信道功能， 手機(jī)通過同步信道獲得與系統(tǒng)的長(zhǎng)碼同步：導(dǎo)頻偏移PILOT_PN系統(tǒng)時(shí)間SYS_TIME長(zhǎng)碼狀態(tài)LC_STATE尋呼信道速率P_RAT等同步信道速率固定為1200b

10、ps，同步信道的幀長(zhǎng)為80/3毫秒，由三幀組成的超幀為80毫秒，第28頁(yè)，尋呼信道功能，基站在尋呼信道上廣播系統(tǒng)參數(shù)消息接入?yún)?shù)消息鄰居列表碼分多址信道列表。 基站通過尋呼信道尋呼手機(jī)，分配業(yè)務(wù)信道，尋呼信道速率為9600bps或4800bps，尋呼信道幀長(zhǎng)為20毫秒，第29頁(yè)，前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)，前向業(yè)務(wù)信道概述適用于號(hào)碼速率設(shè)置1或號(hào)碼速率設(shè)置2不同號(hào)碼速率的聲碼器。使用不同的卷積編碼方法，首先對(duì)符號(hào)進(jìn)行交織，然后用PN長(zhǎng)碼對(duì)功率控制信息進(jìn)行加擾并嵌入到幀中，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行正交擴(kuò)展，再用PN短碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行相位擴(kuò)展，最后進(jìn)行濾波和上變頻。第30頁(yè)，反向碼分多址信道，第31頁(yè)，前向鏈路，反向鏈路

11、，邏輯信道。IS95邏輯信道(2)，兩種邏輯信道，控制信道和業(yè)務(wù)信道，語(yǔ)音或數(shù)據(jù)，全速率，1/2速率，1/4速率，1/8速率，隨機(jī)信令，部分業(yè)務(wù)和大量信號(hào)，無業(yè)務(wù)但大量信號(hào)，反向鏈路，接入，前向鏈路，同步，呼叫，全速率，1/2速率，從多址接入的角度來看，碼分多址中的C指的是前向鏈路中沃爾什函數(shù)的復(fù)用?？垢蓴_前向鏈路波形采用直接序列偽碼擴(kuò)頻技術(shù)調(diào)制，用于分離特定基站的信號(hào)，降低其他基站接收信號(hào)的干擾。移動(dòng)站使用偽碼的相位來區(qū)分基站信號(hào)。前向鏈路空中接口特性(1)，第34頁(yè)，調(diào)制前向波形使I和Q信道的射頻載波被具有不同PN碼的雙極性基帶數(shù)據(jù)流調(diào)制，并成為一種QPSK信號(hào)脈沖整形。輸入輸出通道的基帶

12、數(shù)字脈沖形狀由FIR濾波器決定，濾波器的設(shè)計(jì)應(yīng)使發(fā)射功率譜對(duì)相鄰頻率的影響最小。偽碼的碼片速率為1.2288比特/秒，是最大數(shù)據(jù)速率9.6千比特/秒的128倍，前向鏈路空中接口特性(2)，第35頁(yè)，前向鏈路空中接口特性(3)，前向鏈路信號(hào)能量的有效帶寬基本控制在1.25兆赫茲的帶寬內(nèi)。根據(jù)語(yǔ)音的動(dòng)態(tài)范圍，數(shù)據(jù)速率可以是1200、2400、4800和9600比特/秒。速率為1/2的卷積編碼和維特比解碼被應(yīng)用于糾錯(cuò)編碼的前向鏈路。交織為了防止突發(fā)錯(cuò)誤，前向鏈路在發(fā)送前交織符號(hào)，交織長(zhǎng)度為20毫秒。第36頁(yè)，前向鏈路信道配置，導(dǎo)頻信道，尋呼信道1，尋呼信道7，業(yè)務(wù)信道1，業(yè)務(wù)信道24，業(yè)務(wù)信道25，

13、業(yè)務(wù)信道55，同步信道，H0、H1、H7、H8、H31、H31對(duì)尋呼專用移動(dòng)臺(tái)和一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)臺(tái)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、加密、擴(kuò)頻和交織，通過單個(gè)偽碼相位提供相干參考并識(shí)別基站的未調(diào)制擴(kuò)頻信號(hào)，通過編碼、交織和擴(kuò)頻調(diào)制移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間同步信號(hào)、1.2288Mcps碼分多址無線信道前向鏈路，第37頁(yè)，簡(jiǎn)化IS-95前向鏈路(基站到移動(dòng)電話)，1/2轉(zhuǎn)換。長(zhǎng)偽碼發(fā)生器、短偽碼發(fā)生器、19.2 ksps、1.2288 mcps、射頻、19.2 ksps、沃爾什Hn、1.2288 Mcps、其他前向信道、正交復(fù)用、第38頁(yè)、前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)、R=1/2卷積編碼和重復(fù)、塊交織器、長(zhǎng)偽碼發(fā)生器、抽取器(64:1)

14、、抽取器(24:1)、印刷電路板、沃爾什碼、9600、4800、2400.尋呼信道，9600 bps或4800 bps，19.2 ksps，19.2 ksps，長(zhǎng)碼掩碼，第40頁(yè)，前向鏈路摘要，19后最高數(shù)據(jù)速率可達(dá)19，200 SPs。200 CPS長(zhǎng)碼擾碼長(zhǎng)碼相位由移動(dòng)臺(tái)ESN決定。信道由64個(gè)沃爾什函數(shù)(H0到H63)中的一個(gè)決定。“扇區(qū)前向鏈路上的碼分多址信道”正交導(dǎo)頻使用H0同步信道，并采用H32或更多尋呼信道。導(dǎo)頻只發(fā)送短碼。每個(gè)扇區(qū)都有一個(gè)導(dǎo)頻偏移來標(biāo)識(shí)不同的扇區(qū)，并且該扇區(qū)的前向鏈路定義了不同的偏移。第41頁(yè)，反向鏈路反向鏈路，第42頁(yè)，反向鏈路特性(1)，多址反向鏈路的信道化

15、是基于傳統(tǒng)的PN序列擴(kuò)頻碼分多址方案，它總是使用不同相位偏移的42階長(zhǎng)PN碼來區(qū)分用戶，并且相位偏移相當(dāng)于用戶的地址正交擴(kuò)頻。反向鏈路數(shù)據(jù)用兩個(gè)與前向鏈路相同的短偽碼直接擴(kuò)頻正交調(diào)制；調(diào)制反向鏈路波形使用64碼片序列來表示6位二進(jìn)制符號(hào)，并執(zhí)行64位正交調(diào)制。I和Q通道的射頻載波由不同PN碼的雙極基帶數(shù)據(jù)流調(diào)制，Q通道的數(shù)據(jù)流延遲半個(gè)PN碼片，成為一種正交相移鍵控(OQPSK)。第43頁(yè)，反向鏈路特性(2)，脈沖整形I和Q輸出通道中基帶數(shù)字脈沖的形狀由FIR濾波器決定，該濾波器旨在將發(fā)射功率譜對(duì)相鄰頻率的影響降至最低。PN碼片速率為1.2288比特/秒，是9.6千比特/秒最大數(shù)據(jù)速率的128倍.捕獲基站通過移動(dòng)站發(fā)送的沒有數(shù)據(jù)的報(bào)頭捕獲和跟蹤移動(dòng)站信號(hào)。第44頁(yè)，反向鏈路特性(3)，語(yǔ)音編碼采用可變速率語(yǔ)音編碼，每20毫秒幀的數(shù)據(jù)速率可以是1200、2400、