[信息与通信]很不错的CDMA通信原理培训课件.ppt

CDMA 通 信 原 理 第一节 CDMA基本原理 CDMA是利用码序列正交性或准正交区分不同用户，它是在同频、同时条件下。各个接收机根据信号码型之间的差异分离出需要的信号。 一、CDMA通信的基本原理 CDMA通信与传统的通信系统相比较，发端多了扩频调制，收端多了扩频解调。 发送端：将待传的话音通过A/D转换将模拟语音转变成二进制数据信息，通过高速率的伪随机扩频调制，从原理上讲，两者相乘，扩展到一个很宽的频带，因而在信道中传输信号的带宽远远大于信息带宽。 接收端：接收机接收到有用信号、各种干扰和噪声。本地伪码与有用扩频信号中伪码一致，通过相关运算还原成原始窄带信号，顺利通过窄带滤波器，恢复语音数据。而接收到的干扰和噪声，由于和本地伪随机序列不相关，经过接收解扩，将干扰和噪声频谱大大扩展，频谱功率密度大大下降，落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降，因此在窄带滤波器输出端的信噪比(或信干比)得到了极大改善。 二、CDMA系统下行链路 下行链路（基站→ 移动台）组成 为了简明说明CDMA通信原理，现仅以3个移动用户为例，下图示出了下行链路组成方框图。 基站发射合路信号 为了说明基站发射信号原理，假定伪码c1(t)、c2(t)、c3(t)是起始位不同的15位m序列，码片宽度为Tc，信息码元宽度为Tb，且Tb/Tc=6。 移动台接收信号 由于移动台A、B和C处于不同地方，因此基站发送的合路信号到达不同移动台的传输损耗Ai和传输时间ti都不同。对于某一个移动台i而言，其接收机输入端是zi(t)，即 三、CDMA上行链路 在码分多址通信系统中，由移动台发往基站的无线线路称为上行链路，即反向链路。上行链路发方是各自独立的移动台，基站接收各个移动台的信号。与下行链路相类似，发端仍采用直接序列扩频和射频调制。收方进行解调、解扩，积分判决，输出数据，在解调和解扩中必须由载频同步和时间同步作保证。 第二节 CDMA蜂窝网的关键技术 用户的移动性要求进行自动功率控制； 移动信道中的衰落需采用分集接收技术； 提高频带利用率而采用正交扩频调制； 低速话音编码、软切换、直扩等。 一、自动功率控制 在CDMA系统中，为了解决远近效应问题，同时避免对其它用户过大的干扰，必须采取严格的功率控制，包括反向链路开环功率控制和闭环功率控制，还有正向链路的功率控制。 远近效应 远近效应指当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时，由于两个移动台频率相同，则距离基站近的（设距离为d1）移动台MS1将对另一移动台MS2（设距离基站为d2，d2d1）信号产生严重干扰。 而CDMA是一个自干扰系统，很多用户共同使用同一频率，所以“远近效应”问题更加突出。 在移动通信网络中，这种远近效应普遍存在，甚至会影响网络的容量。所以必须采用功率控制，其目的：使每个用户到达基站的功率相同。 从通信的正、反向链路分为：反向功率控制和正向功率控制； 从实现功控方式分为：集中式功率控制和分布式功率控制； 从功率控制环路类型分为：开环功控和闭环功控（外环功控与内环功控）。 反向链路的功率控制 反向链路功率控制属于分布式功控，用来控制各移动台的发射功率大小，使基站接收到的所有移动台的信号功率或信干比基本相等。 使各用户之间相互干扰最小，达到克服“远近效应”的目的； 使系统容量达到最大（CDMA为干扰受限系统，干扰小，容量就大）； 使移动台发射功率最合理，以节省能量，延长电池使用寿命。 (1)反向开环功率控制 反向开环功率控制是移动台的基本功能。 前提条件：假设正向和反向传输损耗相同。 过程： 移动台接收并测量基站发来的信号强度； 估计正向传输损耗； 以此估计，移动台自行调整其发射功率。 结果：每个移动台使用同样的过程，使所有到达基站的功率相等。 范围：约85dB的动态范围，其响应时间也很短，只有几微秒的时间。 保障：为了防止移动台一开始就使用很大的功率，增加不必要的干扰，又要保证通信质量，移动台在接入状态开始向基站发送信息时，先使用“接入尝试”程序。它实质上是一个功率逐步增大的过程。 优点：简单易行，不需要在移动台和基站之间交换控制信息，因而不仅控制速度快而且节省开销。 效果：对付慢衰落是比较有效的， 缺点：对于信号因多径效应而引起的瑞利衰落，效果不佳。由于CDMA系统的收发频率相差45MHz，已远远超过信道的相干带宽，因而正向或反向无线短路的多径衰落是被此独立的（不相干）。不能认为移动台在正向信道上测得的衰落特性，就等于反向信道上的衰落特性。一般采用闭环功率控制方法。 （2）反向闭环功率控制 目的：克服不相关的瑞利衰落效应影响移动台信号在基站的接收效果。 过程：由基站检测来自移动台的信号强度或信噪比，根据测得结果与预定的标准值相