CDMA原理及概述

1、課程內(nèi)容( CDMACDMA發(fā)展概況及技術(shù)特點(diǎn)發(fā)展概況及技術(shù)特點(diǎn)( CDMACDMA基本原理基本原理( CDMACDMA通信模型通信模型移動(dòng)通信發(fā)展歷程AMPSTACSGSMN-CDMAIMT-2000第一代第一代第二代第二代第三代第三代模擬模擬窄帶窄帶數(shù)字?jǐn)?shù)字寬帶寬帶CDMA技術(shù)發(fā)展歷程9090年代初，年代初，QualcommQualcomm公司首次將公司首次將CDMACDMA技術(shù)引入民用技術(shù)引入民用通信領(lǐng)域；通信領(lǐng)域；19951995年，第一個(gè)年，第一個(gè)N-CDMAN-CDMA標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IS95AIS95A發(fā)布；發(fā)布；19981998年，年，CDMACDMA標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IS95BIS95B發(fā)布；

2、發(fā)布；20002000年，發(fā)布年，發(fā)布IS-2000 Release AIS-2000 Release A標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)；20002000年，年，1XEV-DO1XEV-DO、1XEV-DV1XEV-DV等寬帶等寬帶CDMACDMA技術(shù)紛紛出技術(shù)紛紛出臺(tái)，部分提案已經(jīng)被臺(tái)，部分提案已經(jīng)被3GPP23GPP2采納；采納；CDMACDMA技術(shù)發(fā)展歷程技術(shù)發(fā)展歷程1XEV-DO、1XEV-DV技術(shù)對(duì)比1XEV-DO：利用單獨(dú)的載頻實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)點(diǎn)：多個(gè)接入終端（AT）實(shí)際上時(shí)分復(fù)用所有載頻資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，控制簡(jiǎn)單，成本較低缺點(diǎn)：由于話音和數(shù)據(jù)呼叫的呼叫模型不同，可能會(huì)導(dǎo)致頻率資源浪費(fèi)與IS-95A

3、/B、cdma2000 1X RTT同一頻段前向峰值數(shù)據(jù)速率2.4 Mbps1XEV-DV：同一載頻內(nèi)既可以傳送話音，又可以傳送高速數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：使頻率資源得到了有效地利用缺點(diǎn)：控制復(fù)雜，成本較高與IS95-A/B 以及cdma2000 1X RTT系統(tǒng)后向兼容前向峰值數(shù)據(jù)速率4.8 Mbps19971997年，中國的北京、西安、上海、廣州建有年，中國的北京、西安、上海、廣州建有CDMACDMA實(shí)驗(yàn)網(wǎng)（中實(shí)驗(yàn)網(wǎng)（中國長(zhǎng)城網(wǎng)，國長(zhǎng)城網(wǎng)，133133網(wǎng)）網(wǎng)）19971997年開始，國內(nèi)設(shè)備制造商相繼開始投巨資開發(fā)年開始，國內(nèi)設(shè)備制造商相繼開始投巨資開發(fā)CDMACDMA產(chǎn)品產(chǎn)品19991999年年2 2

4、月，聯(lián)通與月，聯(lián)通與QUALCOMMQUALCOMM簽署知識(shí)產(chǎn)權(quán)框架協(xié)議簽署知識(shí)產(chǎn)權(quán)框架協(xié)議19991999年年1111月中興、大唐、華為等廠家相繼開發(fā)出月中興、大唐、華為等廠家相繼開發(fā)出MSCMSC產(chǎn)品產(chǎn)品20002000年年5 5月，國內(nèi)月，國內(nèi)8 8家企業(yè)與家企業(yè)與QUALCOMMQUALCOMM簽訂簽訂R&DR&D協(xié)議協(xié)議20002000年年7 7月，中興推出國內(nèi)首家獨(dú)立開發(fā)的月，中興推出國內(nèi)首家獨(dú)立開發(fā)的BSSBSS產(chǎn)品和手機(jī)產(chǎn)品產(chǎn)品和手機(jī)產(chǎn)品CDMACDMA在中國的發(fā)展歷程在中國的發(fā)展歷程覆蓋范圍大覆蓋范圍大 是標(biāo)準(zhǔn)GSM的2倍左右，相同覆蓋范圍所用的基站少，節(jié)省投

5、資頻譜利用率高頻譜利用率高 相同頻譜情況下容量是模擬系統(tǒng)的810倍，是GSM的5.5倍話音質(zhì)量高話音質(zhì)量高 采用8K、8K EVRC、13K語音編 碼技術(shù)，良好的背景噪聲抑 制功能CDMA技術(shù)特點(diǎn)(1)8kEVRCCDMA64kPCM13kGSM8kCDMA13kCDMA話音質(zhì)量CDMA技術(shù)特點(diǎn)(2)采用獨(dú)特的軟切換技術(shù)，降低了掉話率，提高了系統(tǒng)容量采用獨(dú)特的軟切換技術(shù)，降低了掉話率，提高了系統(tǒng)容量隱蔽性、保密性好隱蔽性、保密性好無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡(jiǎn)單，頻率復(fù)用系數(shù)高，工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，擴(kuò)容方無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡(jiǎn)單，頻率復(fù)用系數(shù)高，工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，擴(kuò)容方便便 CDMA頻率復(fù)用系數(shù)1 GSM頻率復(fù)用系數(shù)4 AMP

6、S頻率復(fù)用系數(shù)7采用完善的功率控制、話音激活技術(shù)，降低了手機(jī)發(fā)射功率，采用完善的功率控制、話音激活技術(shù)，降低了手機(jī)發(fā)射功率，增加了系統(tǒng)容量，延長(zhǎng)了電池使用時(shí)間，對(duì)人體健康的影響最增加了系統(tǒng)容量，延長(zhǎng)了電池使用時(shí)間，對(duì)人體健康的影響最小小技術(shù)體制 平均發(fā)射功率 最大發(fā)射功率 GSM 125 mW 2W CDMA 十幾 mW 幾十 mW CDMA2000 1X技術(shù)特點(diǎn) 支持高速數(shù)據(jù)傳輸 高速補(bǔ)充信道，支持高速率數(shù)據(jù)傳輸高速補(bǔ)充信道，支持高速率數(shù)據(jù)傳輸 電池壽命更長(zhǎng) 快速尋呼信道，減少手機(jī)待機(jī)時(shí)的發(fā)射功率，降低電池消快速尋呼信道，減少手機(jī)待機(jī)時(shí)的發(fā)射功率，降低電池消耗耗 CDMA 2000從IS-9

7、5演進(jìn)而來，并能與IS-95兼容和共存 支持IS-95業(yè)務(wù)，比IS-95系統(tǒng)增加一倍的話音容量 前向快速功率控制技術(shù)（通過反向?qū)ьl信道實(shí)現(xiàn)），有效前向快速功率控制技術(shù)（通過反向?qū)ьl信道實(shí)現(xiàn)），有效地降低了前向發(fā)射功率，提高了系統(tǒng)容量地降低了前向發(fā)射功率，提高了系統(tǒng)容量 1X RTT,1.2288MHz 3X RTT,3.6864MHz,分為MC和DSIS-2000與IS-95比較IS-2000 先進(jìn)的業(yè)務(wù)功能 傳輸速率可達(dá)2Mb/s RF帶寬為1X,3X 分組和電路模式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 性能和容量都得到提高IS-95 主要是語音業(yè)務(wù) 二種速率（9.6kb/s 14.4kb/s） 1.25M RF帶寬

8、 電路模式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) CDMACDMA蜂窩移動(dòng)通信體制頻率的范圍為蜂窩移動(dòng)通信體制頻率的范圍為50M 50M （上行和下行各（上行和下行各25M25M） ，中國聯(lián)通和中國長(zhǎng)，中國聯(lián)通和中國長(zhǎng)城共有城共有30M30M頻率（上行和下行各頻率（上行和下行各15M15M）可供使用。）可供使用。800M、900M頻率分配表頻頻 率率820830840850860870880890900910920930940950960運(yùn)運(yùn)營營單單位位技技術(shù)術(shù)體體制制頻頻率率范范圍圍(MHz)頻寬GSM890-915935-96025MCDMA824-849869-89425M中國聯(lián)通CDMA825-835870-88

9、010M長(zhǎng)城CDMA835-840880-8855M中國聯(lián)通GSM909-915954-9606M西北五省AMPS835-845880-89010METACS880-890925-93510MTACS890-903935-94813M中國移動(dòng)GSM903-909948-9546M800MHz頻譜分配情況基本信道3778119160201242283384425466507548589630736777輔助信道A 段段B 段段AB 段段 共10M 7個(gè)載頻共5M 3個(gè)載頻691846.5MHz845MHz849MHz835MHz825MHz聯(lián)通網(wǎng)長(zhǎng)城網(wǎng)未分配載頻載頻基站收（上行）基站收（上行）:

10、 825.00+0.03N基站發(fā)（下行）基站發(fā)（下行）: 870.00+0.03NN=840MHz1.8G、1.9G頻率分配表以上表中，以上表中，PCS1900PCS1900以下部分是中國目前頻譜分配的情況。以下部分是中國目前頻譜分配的情況。WLL FDDWLL FDD頻段共有頻段共有20M20M，其中，其中5M5M（1890-1895,1970-19751890-1895,1970-1975）分配給中國聯(lián)通（天津、重慶、成都等），）分配給中國聯(lián)通（天津、重慶、成都等），另有另有5M 5M （1895-19001895-1900，1975-19801975-1980）分配給中國電信（北京、天津

11、、上海、廣州、深圳、福州、廈門）分配給中國電信（北京、天津、上海、廣州、深圳、福州、廈門等），用于作無線接入（無線市話），采用的是等），用于作無線接入（無線市話），采用的是1.9G CDMA PCS1.9G CDMA PCS技術(shù)。技術(shù)。WLL TDDWLL TDD頻段有頻段有20M20M帶寬，該頻段主要采用帶寬，該頻段主要采用PHSPHS技術(shù)。技術(shù)。頻 率18001850190019502000205021002150技術(shù)體制頻率范圍(MHz)頻寬IMT-20001885-20252110-2200140M90MDCS1800DECT1710-17851805-18801880-190075M

12、20MPCS1900CDMA1850-19101930-199060M60M蜂窩TDMA1805-186560M蜂窩1865-18801945-196015M15MWLLFDD1880-19001960-198020M20MWLLTDD1900-192020M可能分配方案(見注釋) 注釋： (i) cdma2000 分配 20M, 1880-1900 / 1960-1980M；(ii)WCDMA 分配 40M, 1920-1960 / 2110-2150M (iii)MSS 分配 30M，1980-2010/2170-2200；MSS分配 15M，2010-2025/2150-2165。WCD

13、MACDMA2000CDMA2000TDDMSSTDDCDMACDMADCS1800CDMAPCS1900DCS1800DECTMSSMSSMSSCellularCellularMSSWCDMAMSSMSSMSSCDMAPCS1900 1.9G CDMA 接入頻率分配載頻載頻基站收（上行）基站收（上行）: 1850.00+0.05N基站發(fā)（下行）基站發(fā)（下行）: 1930.00+0.05N中國電信：中國電信：5M，3個(gè)載波，個(gè)載波，PCS C段段1895M1900M9259509751980M925950975 （下行：1975-1980）（上行：1895-1900）1975MN=本節(jié)內(nèi)容小結(jié)

14、 CDMACDMA技術(shù)發(fā)展歷程技術(shù)發(fā)展歷程IS95AIS95Bcdma20001xcdma20001xEVIS95AIS95Bcdma20001xcdma20001xEV或或cdma2000 3xcdma2000 3x2. CDMA2. CDMA技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)覆蓋范圍大、話音質(zhì)量高、軟切換、容量大等覆蓋范圍大、話音質(zhì)量高、軟切換、容量大等3. CDMA3. CDMA的頻率分配的頻率分配課程內(nèi)容( CDMA CDMA發(fā)展概況及技術(shù)特點(diǎn)發(fā)展概況及技術(shù)特點(diǎn)( CDMACDMA基本原理基本原理( CDMACDMA通信模型通信模型課程內(nèi)容 擴(kuò)頻通信原理擴(kuò)頻通信原理 PNPN碼及其應(yīng)用碼及其應(yīng)用 Wal

15、shWalsh碼及其應(yīng)用碼及其應(yīng)用擴(kuò)頻通信的定義 擴(kuò)展頻譜（擴(kuò)展頻譜（SS:Spread Spectrum)SS:Spread Spectrum)通信簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻通信。通信簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻通信。 擴(kuò)頻通信技術(shù)擴(kuò)頻通信技術(shù): :在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，在收端采用相同的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，在收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。 擴(kuò)頻通信的一個(gè)重要應(yīng)用是解決在出現(xiàn)有強(qiáng)烈干擾情況擴(kuò)頻通信的一個(gè)重要應(yīng)用是解決在出現(xiàn)有強(qiáng)烈干擾情況下的可靠通信的問題。下的可靠通信

16、的問題。擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)Shanon公式 C=B*log2(1+S/N)C：信道容量，單位b/s B：信號(hào)頻帶寬度，單位HzS：信號(hào)平均功率，單位WN：噪聲平均功率，單位W結(jié)論：在信道容量結(jié)論：在信道容量C不變的情況下，信號(hào)頻帶寬度不變的情況下，信號(hào)頻帶寬度B與信噪比與信噪比S/N完全可以互相交換，即可以通過增大傳輸系統(tǒng)的帶寬以完全可以互相交換，即可以通過增大傳輸系統(tǒng)的帶寬以在較低信噪比的條件下獲得比較滿意的傳輸質(zhì)量在較低信噪比的條件下獲得比較滿意的傳輸質(zhì)量 擴(kuò)頻通信示意圖擴(kuò)頻通信系統(tǒng)FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInfo

17、rmationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal擴(kuò)頻過程在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，在收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)以恢復(fù)所須的帶寬，在收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。傳信息數(shù)據(jù)。解擴(kuò)過程-1 1-11-1-11 1-1 -111-11-1 1解擴(kuò)-1 1-11-1-11 11 -1 1 -11 1 1 1積分電路-4400判決-11fS（f）f0擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜信號(hào)S（f）ff0擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜信號(hào)S（f

18、）ff0解擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜信號(hào)干擾噪聲fS（f）f0解擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜信號(hào)干擾噪聲擴(kuò)頻、解擴(kuò)中頻變化 擴(kuò)頻通信兩個(gè)重要的性能指標(biāo)處理增益：表明了擴(kuò)頻系統(tǒng)信噪比改善的程度，處理增益：表明了擴(kuò)頻系統(tǒng)信噪比改善的程度，即在擴(kuò)頻和解擴(kuò)的過程中，干擾信號(hào)得到的多大即在擴(kuò)頻和解擴(kuò)的過程中，干擾信號(hào)得到的多大程度的抑制。此數(shù)愈大，性能愈好。程度的抑制。此數(shù)愈大，性能愈好。Gp 10log(B/Bm)抗干擾容限抗干擾容限MjGp(S/N)0+Ls 擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)隱蔽性和保密性好隱蔽性和保密性好多個(gè)用戶可以同時(shí)占用相同頻帶多個(gè)用戶可以同時(shí)占用相同頻帶抗衰落、抗多徑干擾抗衰落、抗多徑干擾擴(kuò)

19、頻分類 直接序列擴(kuò)展頻譜直接序列擴(kuò)展頻譜DSSSCDMA采用的是直接序列擴(kuò)頻，即將需要傳送的信采用的是直接序列擴(kuò)頻，即將需要傳送的信號(hào)經(jīng)速率遠(yuǎn)大于信息速率的偽隨機(jī)序列編碼（擴(kuò)頻）號(hào)經(jīng)速率遠(yuǎn)大于信息速率的偽隨機(jī)序列編碼（擴(kuò)頻）后再對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，這樣調(diào)制信號(hào)的頻譜寬度遠(yuǎn)后再對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，這樣調(diào)制信號(hào)的頻譜寬度遠(yuǎn)大于原來信息的頻譜寬度。大于原來信息的頻譜寬度。 調(diào)頻調(diào)頻FH 跳時(shí)跳時(shí)TH 線性調(diào)頻線性調(diào)頻chirp多址接入技術(shù)用用戶戶1 用用戶戶2 用用戶戶3用用戶戶1用用戶戶2用用戶戶3時(shí)時(shí)間間頻頻率率時(shí)時(shí)間間時(shí)時(shí)間間頻頻率率頻頻率率碼碼FDMATDMACDMA用用戶戶3用用戶戶2用用戶戶1同

20、同一一時(shí)時(shí)間間、同同一一頻頻段段上上根根據(jù)據(jù)不不同同的的擴(kuò)擴(kuò)頻頻碼碼區(qū)區(qū)分分不不同同的的信信道道如如：W WC CD DM MA A, , C CD DM MA A2 20 00 00 0不不同同的的信信道道在在不不同同的的頻頻段段上上如如：A AM MP PS S、T TA AC CS S同同頻頻段段上上不不同同的的信信道道以以時(shí)時(shí)隙隙區(qū)區(qū)分分如如：D DA AM MP PS S、G GS SM M FDMA：以傳輸信號(hào)的載波頻率不同來區(qū)分業(yè)務(wù)信道建立多址接入的方式；在整個(gè)呼叫過程，其他用戶不能共享這一頻段 TDMA：以傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同來區(qū)分信道建立多址接入的方式；TDMA是將時(shí)間分成

21、周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶 CDMA：以傳輸信號(hào)的不同碼型來區(qū)分信道建立多址接入的方式；CDMA系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來傳輸信息，在頻率、時(shí)間和空間上都可以重疊。多址接入技術(shù)（續(xù)）課程內(nèi)容 擴(kuò)頻通信原理擴(kuò)頻通信原理 PNPN碼及其應(yīng)用碼及其應(yīng)用 WalshWalsh碼及其應(yīng)用碼及其應(yīng)用 偽隨機(jī)序列 m序列 正交、自相關(guān)、互相關(guān) 相位和掩碼的概念 PN碼在CDMA的應(yīng)用偽隨機(jī)序列（PN碼） 偽隨機(jī)序列：具有類似噪聲序列的性質(zhì)，是一種貌似隨機(jī)但實(shí)際上有規(guī)律的周期性二進(jìn)制序列。m序列的定義 m序列是一種重要的二進(jìn)制的偽隨機(jī)

22、序列。 m序列是“最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列”的簡(jiǎn)稱。 具體定義如下：如果r級(jí)線性移位寄存器輸出序列的周期是P=2r 1，則該序列稱為m序列。m序列發(fā)生器由：移位寄存器、反饋抽頭、模2加法器組成。輸出a(n-1)a(n-2)a(n-3)a(n-4)+a(n)a(n)=a(n-1) a(n-2) a(n-3) a(n-4)+假定初態(tài)：a(n-4)a(n-3)a(n-2)a(n-1)=1000由四級(jí)移位寄存器構(gòu)成的序列發(fā)生器正交、自相關(guān)、互相關(guān)正交、自相關(guān)、互相關(guān)正交：正交： 從數(shù)學(xué)的角度來說，兩條直線相互垂直稱為正交；同一載頻相位差90的兩個(gè)波形稱為正交。 從相似角度來說，任意兩行或兩列的對(duì)應(yīng)位

23、相乘之和等于零或是它們的相同位和不同位的數(shù)目相等，則這任意的兩行或兩列是正交的。為了實(shí)現(xiàn)選址通信，要求信號(hào)之間必須正交或準(zhǔn)正交為了實(shí)現(xiàn)選址通信，要求信號(hào)之間必須正交或準(zhǔn)正交保證信號(hào)間不受干擾。保證信號(hào)間不受干擾。自相關(guān)：自相關(guān)：自相關(guān)函數(shù)表征一個(gè)信號(hào)延遲一段時(shí)間后，與自身信號(hào)的相似性。CDMACDMA采用的碼序列要求自相關(guān)性好，這樣能充分保證采用的碼序列要求自相關(guān)性好，這樣能充分保證接收端的判別和解調(diào)。接收端的判別和解調(diào)?；ハ嚓P(guān)：互相關(guān)：兩個(gè)不同信號(hào)的相似性，用互相關(guān)函數(shù)來表征。在在CDMACDMA中不同用戶應(yīng)選用互相關(guān)性小的信號(hào)作為地址中不同用戶應(yīng)選用互相關(guān)性小的信號(hào)作為地址碼。碼。相位和掩

24、碼相位的概念：相位的概念：(不同序列的不同的相位標(biāo)識(shí)不同的基站和用戶。不同序列的不同的相位標(biāo)識(shí)不同的基站和用戶。掩碼的概念：掩碼的概念：(不同的掩碼值能使不同的掩碼值能使m m序列產(chǎn)生不同的相位序列產(chǎn)生不同的相位(CDMACDMA系統(tǒng)中用手機(jī)的系統(tǒng)中用手機(jī)的ESNESN（電子串號(hào)）來計(jì)算出（電子串號(hào)）來計(jì)算出標(biāo)識(shí)不同用戶的掩碼。標(biāo)識(shí)不同用戶的掩碼。m序列基本特性 偽隨機(jī)序列 周期：2r 1，r表示移位寄存器級(jí)數(shù) m序列與其移位后的序列逐位模2加，所得序列還是m序列，只是初相不同 兩個(gè)不同相位的m序列，當(dāng)周期p很大時(shí)，這兩個(gè)序列幾乎是正交的 由于m序列自相關(guān)性非常好，所以選擇m序列PN碼作為地址

25、碼。CDMACDMA系統(tǒng)中的三種碼系統(tǒng)中的三種碼長(zhǎng)碼長(zhǎng)碼( GENERATEDI NTAP - SUMMED SH I FTTER )REG I S1 1 0 0 0 1 1 0 0 0PERMUTEDESN+= 長(zhǎng)長(zhǎng) 碼碼 (1.2288 MCPS) 長(zhǎng)碼掩碼長(zhǎng)碼掩碼用戶長(zhǎng)碼用戶長(zhǎng)碼(1.2288 MCPS)SUM長(zhǎng)碼（長(zhǎng)碼（long code）-由一個(gè)42位的移位寄存器產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼和一個(gè)42位的長(zhǎng)碼掩碼通過模2加輸出得到的。每種信道的長(zhǎng)碼掩碼是不同的，長(zhǎng)碼掩碼也是通過42位移位寄存器產(chǎn)生的。長(zhǎng)度為242-1。在CDMA系統(tǒng)中，長(zhǎng)碼在前向鏈路用于擾碼，反向鏈路用于擴(kuò)頻，標(biāo)識(shí)不同用戶。CDM

26、ACDMA系統(tǒng)中的三種碼系統(tǒng)中的三種碼短碼短碼IQIQShort PN Sequence vs. Itself 0 OffsetIQIQShort PN Sequence vs. Itself Any Offset獨(dú)特性質(zhì)獨(dú)特性質(zhì):IQ32,768 碼片長(zhǎng)碼片長(zhǎng)26-2/3 ms.(每2秒重復(fù)75 次)短碼（短碼（short code）- 用于前反向信道正交調(diào)制，在前向信道，不同的基站使用不同的短碼用于標(biāo)識(shí)不同的基站。短碼長(zhǎng)度為215 。PN碼在CDMA中的應(yīng)用 CDMA系統(tǒng)中有兩個(gè)序列的PN碼： 長(zhǎng)碼：242 1 (r = 42) 短碼：215 (r = 15) 不同的用途 前向信道： 長(zhǎng)碼

27、擾碼，短碼正交調(diào)制（標(biāo)識(shí)基站） 反向信道： 長(zhǎng)碼擴(kuò)頻（標(biāo)識(shí)用戶），短碼正交調(diào)制課程內(nèi)容 擴(kuò)頻通信原理擴(kuò)頻通信原理 PNPN碼及其應(yīng)用碼及其應(yīng)用 WalshWalsh碼及其應(yīng)用碼及其應(yīng)用 Walsh函數(shù)的定義 Walsh碼的應(yīng)用WalshWalsh碼的定義碼的定義 Walsh Walsh函數(shù)是一種非正弦波的完備正交函數(shù)系函數(shù)是一種非正弦波的完備正交函數(shù)系統(tǒng)，可用哈達(dá)瑪矩陣統(tǒng)，可用哈達(dá)瑪矩陣H H通過遞推關(guān)系構(gòu)成。由于通過遞推關(guān)系構(gòu)成。由于哈達(dá)瑪矩陣哈達(dá)瑪矩陣H H僅有可能的取值是僅有可能的取值是1 1和和1 1（或（或0 0和和1 1），比較適合于用來表達(dá)和處理數(shù)字信號(hào)。），比較適合于用來表達(dá)和

28、處理數(shù)字信號(hào)。 WalshWalsh函數(shù)具有理想的互相關(guān)特性。在函數(shù)具有理想的互相關(guān)特性。在WalshWalsh函數(shù)中，兩兩之間的互相關(guān)函數(shù)為函數(shù)中，兩兩之間的互相關(guān)函數(shù)為“0”0”，亦即，亦即它們之間是正交的。它們之間是正交的。CDMACDMA系統(tǒng)中的三種碼系統(tǒng)中的三種碼WALSHWALSH碼碼沃沃爾爾什什碼碼（walsh code）-Walsh 函函數(shù)數(shù), 正正交交,用用于于 CDMA 系系統(tǒng)統(tǒng)前前向向擴(kuò)擴(kuò)頻頻 011011001010000010000 Hn HnH2n = _ Hn HnWALSH CODES # - 64-Chip Sequence - 0 0000000000000

29、000000000000000000000000000000000000000000000000000 1 0101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 2 0011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011 3 0110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110 4 000011110000111100001111000011110000111100001

30、1110000111100001111 5 0101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010 6 0011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100 7 0110100101101001011010010110100101101001011010010110100101101001 8 0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111 9 0101010110

31、10101001010101101010100101010110101010010101011010101010 001100111100110000110011110011000011001111001100001100111100110011 011001101001100101100110100110010110011010011001011001101001100112 000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111000013 010110101010010101011010101001010101101010

32、100101010110101010010114 001111001100001100111100110000110011110011000011001111001100001115 011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001011016 000000000000000011111111111111110000000000000000111111111111111117 010101010101010110101010101010100101010101010101101010101010101018 0011001

33、10011001111001100110011000011001100110011110011001100110019 011001100110011010011001100110010110011001100110100110011001100120 000011110000111111110000111100000000111100001111111100001111000021 010110100101101010100101101001010101101001011010101001011010010122 001111000011110011000011110000110011110

34、000111100110000111100001123 011010010110100110010110100101100110100101101001100101101001011024 000000001111111111111111000000000000000011111111111111110000000025 010101011010101010101010010101010101010110101010101010100101010126 001100111100110011001100001100110011001111001100110011000011001127 0110

35、01101001100110011001011001100110011010011001100110010110011028 000011111111000011110000000011110000111111110000111100000000111129 010110101010010110100101010110100101101010100101101001010101101030 001111001100001111000011001111000011110011000011110000110011110031 011010011001011010010110011010010110

36、100110010110100101100110100132 000000000000000000000000000000001111111111111111111111111111111133 010101010101010101010101010101011010101010101010101010101010101034 001100110011001100110011001100111100110011001100110011001100110035 011001100110011001100110011001101001100110011001100110011001100136 0

37、00011110000111100001111000011111111000011110000111100001111000037 010110100101101001011010010110101010010110100101101001011010010138 001111000011110000111100001111001100001111000011110000111100001139 011010010110100101101001011010011001011010010110100101101001011040 000000001111111100000000111111111

38、111111100000000111111110000000041 010101011010101001010101101010101010101001010101101010100101010142 001100111100110000110011110011001100110000110011110011000011001143 011001101001100101100110100110011001100101100110100110010110011044 00001111111100000000111111110000111100000000111111110000000011114

39、5 010110101010010101011010101001011010010101011010101001010101101046 001111001100001100111100110000111100001100111100110000110011110047 011010011001011001101001100101101001011001101001100101100110100148 000000000000000011111111111111111111111111111111000000000000000049 010101010101010110101010101010

40、101010101010101010010101010101010150 001100110011001111001100110011001100110011001100001100110011001151 011001100110011010011001100110011001100110011001011001100110011052 000011110000111111110000111100001111000011110000000011110000111153 01011010010110101010010110100101101001011010010101011010010110

41、1054 001111000011110011000011110000111100001111000011001111000011110055 011010010110100110010110100101101001011010010110011010010110100156 000000001111111111111111000000001111111100000000000000001111111157 010101011010101010101010010101011010101001010101010101011010101058 001100111100110011001100001

42、100111100110000110011001100111100110059 011001101001100110011001011001101001100101100110011001101001100160 000011111111000011110000000011111111000000001111000011111111000061 010110101010010110100101010110101010010101011010010110101010010162 00111100110000111100001100111100110000110011110000111100110

43、0001163 0110100110010110100101100110100110010110011010010110100110010110舉例說明舉例說明:第23號(hào) Walsh 碼和第59號(hào) Walsh 碼的相關(guān)特性#23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110#59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001Sum 0000111111110000000011111111000011110000000011111

44、111000000001111 獨(dú)特的性質(zhì)獨(dú)特的性質(zhì):相互正交相互正交Walsh碼的應(yīng)用 用64階Walsh函數(shù)進(jìn)行前向擴(kuò)頻，區(qū)分前向碼分信道 反向正交調(diào)制+擴(kuò)頻碼速率：擴(kuò)頻碼速率：1.2288Mc/s；+擴(kuò)頻碼：擴(kuò)頻碼：前向?yàn)閃alsh碼，反向?yàn)镻N長(zhǎng)碼。CDMACDMA擴(kuò)頻碼的選擇擴(kuò)頻碼的選擇擴(kuò)頻碼的使用是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵點(diǎn)。擴(kuò)頻碼的使用是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵點(diǎn)。課程內(nèi)容( CDMA CDMA發(fā)展概況及技術(shù)特點(diǎn)發(fā)展概況及技術(shù)特點(diǎn)( CDMACDMA基本原理基本原理( CDMACDMA通信模型通信模型CDMA通信模型信源編碼（語音編碼）信源編碼（語音編碼）信源編碼的目標(biāo)：既能維持一定的語音質(zhì)量，又能

45、較大程度的信源編碼的目標(biāo)：既能維持一定的語音質(zhì)量，又能較大程度的降低數(shù)據(jù)量。降低數(shù)據(jù)量。語音編解碼技術(shù)：語音編碼是將模擬語音信號(hào)輸入到數(shù)字變換語音編解碼技術(shù)：語音編碼是將模擬語音信號(hào)輸入到數(shù)字變換器，提取語音的重要特征，將這些特征量化為比特流，然后發(fā)器，提取語音的重要特征，將這些特征量化為比特流，然后發(fā)送到傳輸信道上；語音解碼技術(shù)就是從信道上接收比特流，然送到傳輸信道上；語音解碼技術(shù)就是從信道上接收比特流，然后根據(jù)提取的語音特征重新恢復(fù)輸入的語音波形。后根據(jù)提取的語音特征重新恢復(fù)輸入的語音波形。語音編碼類型語音編碼類型語音編碼包括波形編碼和聲源編碼（參數(shù)編碼）兩種類型。語音編碼包括波形編碼和聲

46、源編碼（參數(shù)編碼）兩種類型。 波形編碼波形編碼以再現(xiàn)波形為目的，利用波形相關(guān)性采用線性預(yù)測(cè)技術(shù)，盡量忠以再現(xiàn)波形為目的，利用波形相關(guān)性采用線性預(yù)測(cè)技術(shù)，盡量忠實(shí)地恢復(fù)原始輸入語音波形。特點(diǎn)是能保持較高的語音質(zhì)量，硬實(shí)地恢復(fù)原始輸入語音波形。特點(diǎn)是能保持較高的語音質(zhì)量，硬件上也容易實(shí)現(xiàn)，但比特速率較高，時(shí)延較大。件上也容易實(shí)現(xiàn)，但比特速率較高，時(shí)延較大。 聲源編碼（參數(shù)編碼）聲源編碼（參數(shù)編碼）是以人類語言生成模型為基礎(chǔ)分析表征話音激勵(lì)源和聲道等特征是以人類語言生成模型為基礎(chǔ)分析表征話音激勵(lì)源和聲道等特征參數(shù)，并且只要傳送這些參數(shù)，在接收端根據(jù)參數(shù)來合成恢復(fù)話參數(shù)，并且只要傳送這些參數(shù)，在接收端

47、根據(jù)參數(shù)來合成恢復(fù)話音信號(hào)。特點(diǎn)：可以以較低的傳輸速率傳送話音，但自然度較差，音信號(hào)。特點(diǎn)：可以以較低的傳輸速率傳送話音，但自然度較差，語音質(zhì)量難以提高。語音質(zhì)量難以提高。CDMACDMA系統(tǒng)語音編碼技術(shù)系統(tǒng)語音編碼技術(shù)CDMACDMA系統(tǒng)采用系統(tǒng)采用QCELPQCELP（Qualcomm Qualcomm 碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)）語音編碼碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)）語音編碼技術(shù)。技術(shù)。QCELP QCELP 主要使用碼表矢量量化差值信號(hào)，然后基于語音的激主要使用碼表矢量量化差值信號(hào)，然后基于語音的激活程度產(chǎn)生一個(gè)可變的輸出數(shù)據(jù)速率?；畛潭犬a(chǎn)生一個(gè)可變的輸出數(shù)據(jù)速率。特點(diǎn)：支持話音激活技術(shù)。在典型雙工通話中，通話

48、的占空特點(diǎn)：支持話音激活技術(shù)。在典型雙工通話中，通話的占空比小于比小于3535，CDMACDMA系統(tǒng)在不通話時(shí)，傳輸速率降低，減輕了系統(tǒng)在不通話時(shí)，傳輸速率降低，減輕了對(duì)其它用戶的干擾，從而提高系統(tǒng)容量。對(duì)其它用戶的干擾，從而提高系統(tǒng)容量。信道編碼信道編碼：為保證信號(hào)的正確接收而在信息碼元中增加監(jiān)督碼信道編碼：為保證信號(hào)的正確接收而在信息碼元中增加監(jiān)督碼元的編碼方式。元的編碼方式。CDMACDMA系統(tǒng)中，信道編碼采用卷積編碼、系統(tǒng)中，信道編碼采用卷積編碼、TurboTurbo編碼。編碼。 卷積碼：信息比特速率低且實(shí)時(shí)性要求高卷積碼：信息比特速率低且實(shí)時(shí)性要求高 TurboTurbo編碼：較高信

49、息數(shù)據(jù)速率且對(duì)時(shí)延要求不高編碼：較高信息數(shù)據(jù)速率且對(duì)時(shí)延要求不高約束長(zhǎng)度約束長(zhǎng)度 移位寄存器數(shù)目移位寄存器數(shù)目1 1 碼長(zhǎng)碼長(zhǎng) 信息碼元監(jiān)督碼元信息碼元監(jiān)督碼元編碼速率編碼速率 信息碼元信息碼元/ /碼長(zhǎng)碼長(zhǎng)DDDg0g1c0c1c2卷積碼卷積碼圖示：約束長(zhǎng)度為圖示：約束長(zhǎng)度為4 4，碼長(zhǎng)為，碼長(zhǎng)為3 3，碼率為，碼率為1/31/3的卷積編碼器的卷積編碼器TurboTurbo碼碼Turbo Turbo 碼具有優(yōu)異的糾錯(cuò)性能，適于高速率對(duì)譯碼碼具有優(yōu)異的糾錯(cuò)性能，適于高速率對(duì)譯碼時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并可降低對(duì)發(fā)射功時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并可降低對(duì)發(fā)射功率的要求、增加系統(tǒng)容量，在率的要求、增加系統(tǒng)容量，在cdma2000-1Xcdma2000-1X中中TurboTurbo碼僅用于前向補(bǔ)充信道和反向補(bǔ)充信道中。碼僅用于前向補(bǔ)充信道和反向補(bǔ)充信道中。交織的簡(jiǎn)單原理：交織的簡(jiǎn)單原理：1616位原始碼流位原始碼流 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 01 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0，按，按 4x44x4矩陣矩陣排列，寫入發(fā)送矩陣：排列，寫入發(fā)送矩陣：1 1 0 1 0 0 1 10 1 0 01 1 1 01 x 0 10 x 1 10 x 0 0 1 x 1 0按行寫入，按列讀出按行寫入，按列