第9章 CDMA移动通信系统.ppt

通信原理 第9章 CDMA移动通信系统 引 言 随着移动通信的飞速发展，因频率资源有限而引起的矛盾也日益突出。如何使有限的频率资源分配给更多的用户使用，已成为当前发展移动通信的首要课题，而CDMA便成为解决这一问题的首选技术。CDMA是码分多址（Code Division Multiple Access）的英文缩写，它是在扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的出现源于人们对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通信的干扰，在战争期间广泛应用于军事干扰通信，后来由美国高通公司（Qualcom）更新成为商用蜂窝电信技术。 【案例9.1】 1995年，第一个CDMA商用系统运行之后，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区，包括中国、中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。1998年全球CDMA用户已达500多万，CDMA的研究和商业运营进入高潮。美国CDMA用户在2002年5月达到4200万，超过AMPS的3600万、D-AMPS的2200万和GSM的1100万，成为全美的最大蜂窝系统。截至2009年12月，中国电信CDMA用户数达到5609万。 【案例9.2】 CDMA手机以前不支持UIM卡，号码和手机捆绑在一起，更换号码必须更换手机，或对手机重新写码。图9.1所示是2002年1月推出的中国第一代机卡分离式CDMA手机，自这款手机开始，CDMA手机开始了飞速的发展。 UIM卡和GSM手机的SIM卡一样，它包含所有与用户有关的某些无线接口信息，其中也包括鉴权和加密信息。CDMA系统的机卡分离技术促进了CDMA系统的大力发展。 9.1系统概述 9.1.1 CDMA技术的标准化 CDMA技术的标准化经历了以下几个阶段。IS-95A是cdmaOne系列标准中最先发布的标准，是1995年美国电信工业协会（TIA）颁布的窄带CDMA（N-CDMA）标准。IS-95B是IS-95A的进一步发展，主要目的是满足更高的比特速率业务的需求。IS-95B可提供的理论最大比特速率为115kbit/s，实际上只能实现64kbit/s。IS-95A和IS-95B均有一系列标准，其总称为IS-95。其后，CDMA2000成为窄带CDMA系统向第三代移动通信系统过渡的标准。CDMA2000在标准研究的前期，提出了CDMA2000 1x和CDMA2000 3x的发展策略，但随后的研究表明，1x和1x增强型技术代表了未来发展方向。 CDMA2000 1x原意是指CDMA2000的第一阶段，网络部分引入分组交换，可支持移动IP业务。其中1x来源于单载波无线传输技术，即只需要占用一个1.25MHz的无线传输带宽；而3x表示占有连续的3个1.25MHz无线传输带宽，即采用多载波的方式支持多种射频带宽。它与1x相比优势在于能提供更高的数据速率。CDMA2000 1xEV是在CDMA2000 1x基础上进一步提高速率的增强体制，采用高速率数据（HDR）技术，能在1.25MHz内提供2Mbit/s以上的数据业务，是CDMA2000 1x的边缘技术。 9.1.2 CDMA系统的基本特性 1.工作频段 目前，中国电信CDMA使用的频段是上行频率为825～835MHz，下行频率为870～880MHz，占用10MHz带宽。 2.采用直接序列扩频（DSSS） 在CDMA蜂窝系统之间是采用频分的，而在一个CDMA蜂窝系统之内是采用码分多址的。不同的码型是由一个伪随机（PN）序列生成的，PN系列周期为215=32768个码片（Chip）。将此周期序列的每64Chip移位序列作为一个码型，共可得到32768/64=512个码型。这就是说，在1.25MHz带宽的CDMA蜂窝系统中，可建多达512个基站（小区）。 3.语音编解码 CDMA蜂窝系统语音编码的基本速率是8kbit/s，但是可随输入语音消息的特征而动态地分为四种，即8kbit/s、4kbit/s、2kbit/s和1kbit/s，可以以9.6kbit/s、4.8kbit/s、2.4kbit/s和1.2kbit/s的信道速率分别传输。发送端的编码器对输入的语音取样，产生编码的语音分组传输到接收端，接收端的解码器把收到的语音分组解码，再恢复成语音样点，每帧时间为20ms。 4.系统的时间基准 在数字蜂窝通信系统中，全网必须具有统一的时间标准，这种统一而精确的时间基准对CDMA蜂窝系统来说尤为重要。CDMA蜂窝系统利用“全球定位系统”(GPS)的时标，GPS的时间和“世界协调时间”(UTC)是同步的，二者之差是秒的整倍数。 各基站都配有GPS接收机，保持系统中