CDMA射频系统设计
移动通信实验指导书CDMA部分.docx
CDMA系统一.概述CDMA (Code Division Multiple Access)称作码分多址。
在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的，而是用各不相同的编码序列来区分的。
或说是靠信号的不同形来区分的。
从频域或时域观察，多个CDMA信号是互相重叠的。
码分多址是以扩频技术为妹础，所谓扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。
CDMA信号的产生包括调制和扩频两个步骤，可以先用待传送的信息比特刈•载波进行调制，再用伪随机系列(PN)扩展信号的频谱，也可以先用伪随机系列为待传送的信息比特相乘, 把信息的频谱扩展后，再对载波进行调制。
这两种方式是等效的。
适用于CDMA系统的扩频技术是直接序列扩频(DS),这巾CDMA系统称作直接序列扩频CDMA 系统(DS-CDMA)o在直接序列扩频CDMA系统中，所有用户(或称信道)工作在相同的中心频率上，用户信息信号与高速率的伪随机码序列(PN序列或称码字)相乘得到宽带信号。
不同的川户使用不同PN序列。
这些PN序列相互正交，利用PN序列来区分不同的用户，如图0—1所示。
得到的宽带信号再去调制载波信号的某个参量。
▲玛字图0—1 DS—CDMA示意图接收端要从收到的扩频信号中恢复出它携带的信息，必须经过解扩和解调两个步骤。
解扩就是接收端以与发送端相同的PN序列与接收到的扩频信号相乘，恢复出原频带信号；解扩后的信号再经过常规的解调，即可恢复出其中传送的信息。
二.DS-CDMA移动通信原理图0-2为DS-CDMA移动通信系统原理框图。
系统中采用包含N个正交的PN序列CI, C2,…，6作为地址码,分别与信码dl,d2,…,dn相乘或模2加实现扩频调制。
信码速率fb (单位:b/s,比特/秒)、丿謹月Tb=l/fb；地址码速率fp (单位：c/s,子码/秒或码片/秒)、翩Tp=l/fp, 地址码序列每周期包含p个子码元，序列周期T = pT p.通常设置(0-1)(0-2)式中，K为正整数。
射频通信标准
射频通信标准是指用于无线电频率范围内的通信系统的规范和约定。
这些标准定义了无线设备之间的相互操作性，确保不同厂商生产的设备可以在相同的频率范围内互相通信。
以下是一些常见的射频通信标准：
1. GSM（全球移动通信系统）：GSM是一种全球范围内使用的数字无线通信标准，主要用于移动电话通信。
2. CDMA（码分多址）：CDMA是一种数字无线通信技术，通过将数据编码为不同的码序列来实现多个用户同时共享同一频率范围。
3. LTE（长期演进）：LTE是一种4G无线通信标准，提供高速数据传输和较低的延迟，广泛应用于移动宽带和数据通信领域。
4. Wi-Fi（无线局域网）：Wi-Fi是一种用于无线局域网的标准，允许设备通过无线方式连接到互联网或其他局域网。
5. Bluetooth（蓝牙）：蓝牙是一种短距离无线通信技术，用于在设备之间传输数据和建立无线连接。
6. Zigbee（自组织网络）：Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信标准，用于自组织网络和物联网应用。
这些射频通信标准在不同的应用领域和设备中发挥着重要作用，确保设备之间的兼容性和互操作性。
1。
射频信号三种抗干扰设计方法
射频信号三种抗干扰设计方法射频信号（RF）是一种无线通信中常用的信号类型，用于在无线通信中传输信息。
然而，在实际应用中，射频信号常常会受到各种干扰，从而影响通信质量和可靠性。
为了有效抵御这些干扰，可以采用以下三种抗干扰设计方法：1. 频谱分散技术（Spread Spectrum Technology）：频谱分散技术是一种通过在射频信号中引入噪声或干扰信号来抗干扰的技术。
通过在信号中加入高频噪声或扩频码，将原始信号的频谱分散在更宽的频带上，使得信号在频域上具有更大的带宽。
这样一来，即使信号受到窄带干扰的影响，也只会影响到频谱分散信号的一小部分频率，而不是整个信号频带。
接收端利用可知的码元序列或码元序列与高频噪声的相关性，可以通过解调算法将原始信号还原出来，从而实现抗干扰的效果。
频谱分散技术在蓝牙、Wi-Fi、CDMA等无线通信中广泛使用。
2. 自适应滤波技术（Adaptive Filtering Technology）：自适应滤波技术是一种通过动态调整滤波器的参数，根据实时的信号特点来抗干扰的技术。
通过不断对接收到的信号进行观测和分析，自适应滤波器可以自动调整其参数以适应不同的干扰环境。
例如，自适应滤波器可以根据信号的功率谱密度分布特征来调整滤波器的带宽，使其能够更好地滤除干扰信号。
此外，自适应滤波器还可以根据信号的自相关性和互相关性等特征来进行干扰抑制和信号增强。
自适应滤波技术在实时通信、雷达信号处理等领域有广泛应用。
3. 多天线技术（Multiple Antenna Technology）：多天线技术是一种通过在发送和接收端引入多个天线来抗干扰的技术。
多天线系统可以通过天线之间的空间分集和空间多样性效应，提高信号的传输质量和可靠性，并减小因干扰引起的误码率。
在发送端，多天线技术可以通过利用多个天线同时发送不同的信号，以及通过波束成型和功率分配等技术来提高发送信号的功率和直达路径的增益。
在接收端，多天线技术可以通过合理的接收天线选择和信号处理算法，实现多路径信号的接收、合并和解调，从而减小干扰信号的影响。
射频优化在CDMA网络日常网优中的应用
（ ＋４ ．— ．５ ｇ ｂｇ尺ｄ ｌｏ） ｏ ８ Ｄｆ ｈ ） （４ ９ ６ ５ ×ｌｈ ） （ ／ ｏｏ＋ ． × ｉ＿ ｌ
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７
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（ ） 工作频率 ； ＭＨｚ ：
血（ ： ｍ） 基站天线有效高度 ； （ ： ｍ） 移动台有效天线高度 ； Ｒ （ｍ） 基站天线和移动 台天线之间的水平距离 ； ｋ ：
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制定详细路铡线路， 测试ｌ ｌ ４ 。 路损数据整理 Ｉ
ｌ 传播模型校正与分 析｝
＿，
不 同区域的传播模型 划分 ，传播模型校正
中图分类号
Ｔ ９９５ Ｎ ２．
文献标识码
Ａ
文章编号
１ 引言
邻区和功率的微调处理 ， 从而达到网络指标 的整体提升。 与传统优化相 比，二者有以下差异。
传统 的 Ｃ ＭＡ 无线网优化主要从 日常路测、话统 Ｄ 指标、投诉 、告警等方面发现 问题并解决问题 ，很容易 出现拆东墙 补西墙的情况 ； 要求优化人员有较深的优化
２１优化流程 ． 使用百林通信的无线网络优化 ＮｅＴ Ｃ ＭＡ Ｓ Ｄ ＆ＡＣ Ｐ
低轨道卫星CDMA传输系统的射频和中频设计
星 地 面 基 站 发 送 突 发 的 数 据 包 ， 此 时 反 向 上 行 链 路 是 一 个 多 接 入 信 道 。 系 统 采 用 码 分 多 址 技 术 （ ＤＭＡ） 设 计 并 实 现 了 一 套 Ｃ Ｃ ， ＤＭＡ 数 字 中 频 传 输 系 统 ，并 且 具 有 同时 按 时 隙 和 按 码 随 机 选 择 信 道 的 能 力 。尤 其 在 接 收 机 的 设 计 上 采 用 中频 采 样 ，不 仅 简 化 了传 统 接 收 机 的 设 计 ，而 且 提 高 了接 收 机 的 性 能，符合未来 软件无线 电发展趋 势 。
该 系 统 所 包 含 的关 键 问 题 主 要 有 ：
枣 射 频 技 术 ：包 括 天 线 、Ｌ ＮＡ／Ａ、低 噪 声 上 下 变 频 、带 通 滤 波 、 中 频 ＡＧＣ 等 过 程 。 Ｐ
枣 抗 多 普 勒 频 移 枣 功 率 控 制 问题 枣 卷 积 编 码 和 Ｖｉ ｒ ｉ 码 ｔｂ译 ｅ 枣 测 距 过 程
输方 程 ，提 出 了一种 适 合 于 Ｃ ＤＭＡ 低 轨 卫 星 传 输 系 统 的 射 频 和 中 频 模 块 的 实 现 方 案 ， 并 给 出 了 接 收 机 关 键 参 数 和 有 关模 块 的 设计 和 实现 方 法 。
关 键词 ：低 轨道 卫 星 （ Ｅ ；Ｃ Ｌ Ｏ） ＤＭＡ￣射 频 ； 中频
维普资讯
第 ７卷 第 ２期 ２ ０ 年 ６月 ０２
文 章 编 号 ： １ ｏ ． ２ ９（ ０ ２ ０ — ０ ３ ０ ｏ ７０ ４ ２ ０ ） ２ ０ ４ ・ ６
电路 与 系 统 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＩ ＲＣＵＩ ＴＳ ＡＮＤ ＹＳ Ｍ Ｓ Ｓ ＴＥ
２ 系 统 总 体 结 构
CDMA2000基站射频系统设计要点
MAIN ห้องสมุดไป่ตู้ECEIVE SIGNAL PATH
FREQUENCY AD6654 AD9246 AD9445 AD9446 BPF LNA AD8369 ADF4106/ ADF4360 Rx SYNTHESIZER LNA BPF MIXER BPF AD6654 AD9246 AD9445 AD9446 DANUBE TigerSHARC® 14-BIT ADC 4/6DDC 14-BIT ADC 4/6DDC
One Technology Way • P.O. Box 9106 • Norwood, MA 02062-9106 • Tel: 781.329.4700 • Fax: 781.461.3113 •
AN-808 APPLICATION NOTE
Multicarrier CDMA2000 Feasibility
ANTENNA BPF
MIXER
Tx/Rx
DIVERSITY DRIVE SIGNAL PATH TRANSMIT SIGNAL PATH
PREAMP ADL5330 VGA BPF 90� LPF POWER DETECT AND CONTROL ADF4106/ ADF4360 Rx SYNTHESIZER BPF ATTEN BPF ADC AD9430 DDC AD6636 DAC MODULATOR LPF 0� AD9779 DAC BASEBAND PREDISTORTION 4/6 DUC W/PPR AD6633
DSP DSP MODEM
MCPA
PA MONITOR PATH FOR DIGITAL PREDISTORTION
Figure 1. ADI Wideband Multicarrier TRX Common Platform CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA
CDMA信号的简介
CDMA射频系统设计中的交调、寄生响应问题目录1 CDMA信号简介 (2)2 单音干扰 (3)3 交调干扰 (6)3.1半中频干扰 (6)3.2双音干扰 (7)3.3邻道干扰 (7)4 结语 (9)1 CDMA信号简介在CDMA基站收发信机的设计中，应仔细考虑交互混合、交叉调制、寄生响应及其它RF问题。
扩频通信系统的一个主要优点是具有很强的抗干扰能力，同时在背景噪声中隐藏其传输。
在基于直接序列扩谱(DS-SS)技术的CDMA系统中，想要的信息载波通过一种包含有伪随机噪声(PN)序列的数字代码来调制。
PN代码信号独立于数据，并且具有比所需信息高得多的数据传输率。
结果，这种数字代码的带宽比数字系统中传送基带数据所需的最低带宽大得多。
用数字代码调制载波信息时，载波带宽可能与代码带宽一样大。
根据所用的调制方式(如二相、四相或最小频移键控)不同，以一定的倍数扩展载波带宽。
然后，接收机通过与原PN代码的同步复制进行相关以对这一信号进行“去扩”，如下图所示。
图1：CDMA信号的发送和接收可以看出，相关器通过对载波信号的扩谱和去扩来提高处理增益。
下转换到基带后，CDMA信号与其它干扰信号一起被馈送到CDMA相关器的输入端。
当一个相关器PN序列与嵌入到CDMA信号中的PN序列匹配时，期望信息的信号在扩谱之前还原到它原来的带宽。
另一方面，与这个序列不匹配的输入信号(如接收机噪声、CW干扰信号或其它非精确代码同步的其它CDMA信号)通过该相关器PN序列被扩谱到与该PN码相同的一个带宽上。
跟随在去扩器之后并具有与信息带宽相同带宽的数字滤波器可将所需信息载波全部挑选出来，同时仅让部分干扰信号的扩谱码通过。
在基站的发射机输出端，通信信道、引导信道、同步和寻呼信道都经多路复用且后在一个无线信道上发送。
因此，每个用户通信信道的功率表示这一前向CDMA信道总功率的一小部分。
通过数字滤波器进行带宽限制后，一个CDMA无线信道的3dB带宽为1.23MHz。
移动通信系统CDMA技术
引言20 世纪70 年代末第一代移动通信系统面世以来，移动通信产业一直以惊人的速度迅猛发展。
其中码分多址移动通信以其容量大、频谱利用率高等诸多优点，显示出强大的生命力，引起人们的广泛关注，成为第三代移动通信的核心技术。
CDMA 是当今通信界关注的大热点。
CDMA 是当前公认的一种国际标准技术。
它具有频谱利用率极高和通信质量好等一系列显著优点。
CDMA 为解决频率资源非常紧缺这一当前移动通信技术发展中最关键的问题提供了理想途径，为移动通信提供了质量最高,成本效益最好的方案，成为最受设备制造商青睐的一种通信方式。
CDMA 适用于各种移动通信，已被公认为是移动通信的发展方向。
CDMA 不仅是当今最先进和最具市场潜力的通信技术，而且是一种跨世纪的技术。
第一章绪论1.1移动通信的发展史移动通信的发展相继起步于海、路、空的研究领域，大体经历了三个阶段。
从初期的军事移动通信阶段，发展到民用专业移动通信阶段，19 世纪70 年代末国际上出现的蜂窝汽车电话标志着公众移动通信新阶段的到来，历经10 年才日益成熟起来。
从此，移动通信的制造业和运营业进入了空前发展的阶段。
80年代，随着各种蜂窝系统在各国的应用，制式也五花八门，不能兼容互通，适应不了欧洲共同体的发展需求，于是开发了GSM 数字蜂窝系统。
美国从扩容和兼容的观点开发了可采用TDMA 技术的D-AMPS数字蜂窝系统。
为进一步扩大容量，采用CDMA 技术的数字蜂窝系统得以问世。
1.2移动通信的发展现状近20 年来，移动通信在微电子技术基础上与计算机技术密切结合，正在产生革命性飞跃，各种新技术层出不穷，一代又一代的新系统不断涌现，短短20 年间，第一代移动通信已经得到广泛应用，第二代移动通信系统正日益普及，并且已经第一代模拟系统，第三代移动通信系统（IMT-2000 ）即将进入大规模商用化阶段。
总之，移动通信技术正在以前所未有的速度向前迈进，预计到2010 年，在所有通信设备中移动通信设备将居于首位[1]。
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CDMA射频系统设计中的交调、寄生响应问题目录1 CDMA信号简介 (2)2 单音干扰 (3)3 交调干扰 (4)3.1半中频干扰 (4)3.2双音干扰 (5)3.3邻道干扰 (5)4 结语 (6)1 CDMA信号简介在CDMA基站收发信机的设计中，应仔细考虑交互混合、交叉调制、寄生响应及其它RF问题。
扩频通信系统的一个主要优点是具有很强的抗干扰能力，同时在背景噪声中隐藏其传输。
在基于直接序列扩谱(DS-SS)技术的CDMA系统中，想要的信息载波通过一种包含有伪随机噪声(PN)序列的数字代码来调制。
PN代码信号独立于数据，并且具有比所需信息高得多的数据传输率。
结果，这种数字代码的带宽比数字系统中传送基带数据所需的最低带宽大得多。
用数字代码调制载波信息时，载波带宽可能与代码带宽一样大。
根据所用的调制方式(如二相、四相或最小频移键控)不同，以一定的倍数扩展载波带宽。
然后，接收机通过与原PN代码的同步复制进行相关以对这一信号进行“去扩”，如下图所示。
图1：CDMA信号的发送和接收可以看出，相关器通过对载波信号的扩谱和去扩来提高处理增益。
下转换到基带后，CDMA信号与其它干扰信号一起被馈送到CDMA相关器的输入端。
当一个相关器PN序列与嵌入到CDMA信号中的PN序列匹配时，期望信息的信号在扩谱之前还原到它原来的带宽。
另一方面，与这个序列不匹配的输入信号(如接收机噪声、CW干扰信号或其它非精确代码同步的其它CDMA信号)通过该相关器PN序列被扩谱到与该PN码相同的一个带宽上。
跟随在去扩器之后并具有与信息带宽相同带宽的数字滤波器可将所需信息载波全部挑选出来，同时仅让部分干扰信号的扩谱码通过。
在基站的发射机输出端，通信信道、引导信道、同步和寻呼信道都经多路复用且后在一个无线信道上发送。
因此，每个用户通信信道的功率表示这一前向CDMA信道总功率的一小部分。
通过数字滤波器进行带宽限制后，一个CDMA无线信道的3dB带宽为1.23MHz。
由于CDMA系统的信息是双相位调制的，调制过的信号包络并不是固定的。
前向CDMA 信号的峰值与平均值比率（PTAR）是10dB。
因此，为了对接收信号进行相应的检测和解调，接收机应该在接收信号功率所允许的范围内保持线性。
2 单音干扰在手机及基站的标准中都定义了单音干扰是指：接收机在指定信道频率上，存在单音频率偏移CDMA信号中心频率一定条件下，接收CDMA信号能力的一种度量标准。
单音干扰通常是从附近的模拟蜂窝基站传送来的窄带AMPS信号(与1,230kHz带宽的CDMA信号相比，AMPS信号具有30kHz带宽，可以近似为单音)。
在接收机前端，单音干扰产生两个干扰分量混入接收机输入端，第一个干扰分量是单音与本振噪声的混合，如下图：图2：第一个干扰分量起因于相互混合的单音干扰发射机信号图2示出了由单音干扰发射机(IRMXG)产生的第一个干扰分量起因于相互混频现象，由于接收机的UHF电压控制振荡器(VCO)的相位噪声(PN)使前向信道的接收信号遭受干扰。
干扰被定义为期望信号和单音干扰发射机频率之间的频率偏移量，它首先在接收机前端混频器中的单音干扰发射机中混频，然后下转换为IF信号。
由于这类干扰的存在，对接收机本振相位噪声提出了很高的要求，可以利用以下公式计算本振相位噪声：L(∆f c) = S des - S bl(∆f c) - C/I REQ - 10Log(BW) (dBc/Hz)L(∆f c) 偏离∆f c处，最低要求本振相位噪声。
S des期望信号幅度。
S bl(∆f c) 干扰信号幅度C/I REQ基带处理要求的最低载噪比。
BW 为信号带宽。
单音干扰的第二种情况是与发射泄露的第三个信号产生的交调，如下图。
图3：由单音干扰产生的第二个干扰分量起因于交叉调制现象图3示出了由单音干扰产生的第二个干扰分量起因于交叉调制现象，在接收机前端的三阶非线性引起具有发射功率的单音干扰发射机的交叉调制。
交叉调制主要发生在低噪声放大器(LNA)前端，假设传输中的泄漏信号被LNA后面的带通滤波器滤除。
LNA中的交叉调制给接收到的前向CDMA信道信号造成带内干扰。
对CDMA基站而言，RX- TX双工器的隔离度可以达到100dB以上。
第二种干扰信号较小，对移动站RX- TX双工器的隔离度典型值为58dB，对正在接受接近于灵敏度级的CDMA信号时，功率放大器的输出功率是+28dBm时，这种干扰是相当大的。
3 交调干扰3.1 半中频干扰交调干扰的第一种情况是如下图中的情况，期望的CDMA 信号与另一信号（可能是单音信号、也可能是其它信道的CDMA信号）的交调干扰。
假设期望信号频率为f0，系统中频为f if ，干扰信号频率为f0 + f if /2，则经过混频器后，会产生2（f0 + f if /2）-2 f0 = f if。
图4：在CDMA信号和LO频率之间的单音干扰发射机产生寄生1/2-IF问题为接收机选择一个低IF可能导致1/2-IF寄生问题，特别对于接收机的RF带宽是60MHz的PCS频带。
当接收机RF带宽内单音干扰发射机的频率介于期望的CDMA信号和UHF本地振荡器之间时，寄生响应就会发生。
单音干扰发射机将经过下行变换为[2x2]混频寄生乘积的IF信号，它在IF输出对带内期望的信号产生干扰。
对800MHz频段的CDMA信号而言由于其射频带宽只有20MHz，所以产生这种干扰的信号均在射频通带外，这对双工器的带外衰减提出了一定的要求。
同理，对1/3及1/4中频的问题也应该有所警觉。
3.2 双音干扰在IS-98-A及IS-97-D的系列标准中对手机和基站的抗双音干扰的互调响应指标提出了要求。
接收机互调响应衰减是指：在有两个CW干扰音的情况下，在指定的信道频率对其接收CDMA信号能力的度量。
这些CW干扰信号在幅度上高于期望信号有70dB以上，在频率上与指定信道分离，彼此也相互分离，其并且产生一个三阶互调对期望CDMA信号的形成带内干扰，如下图。
图5：在有两个CW干扰音的情况下，CDMA接收机性能通过互调寄生响应衰减体现在干扰情况下，CDMA接收机的帧错率(FER)不应该超过1%。
接收机LNA的三阶非线性是三阶互调乘积的主要来源。
解决这个问题的关键是接收前端的LNA放大器的非线性要小。
同时对于-30dBm到-20dBm范围的高电平接收信号，典型的CDMA接收机混频器输入1dB压缩点是系统线性度的主要限制因素。
为了解决这个问题，在实际的混频器设计中，前端LNA应该具有大于15dB的线性增益调整范围。
3.3 邻道干扰邻道功率（ACP）定义为当主信道加一信号时，紧邻主信道的两个信道内的功率大小。
邻道功率的产生主要来自两个方面，一是由于器件的非线性作用产生，二是由于主信道信号本身频谱较信道宽。
ACPR定义为ACP功率与主信道功率的比值。
在多数情况下ACPR是衡量CDMA系统的一个关键指标，与ACPR直接相关的是器件（混频器、放大器等）的线性指标。
图6 邻道功率（ACP）定义图7 器件非线性产生的邻道功率对移动通信的CDMA 信号（QPSK调制）而言，其ACPR与IP3的关系可以通过一公式表示。
IP3=-5log[P IM3(f1,f2)B3/P O[(3B-f1)3-(3B-f2)3]]+22.2 (dBm)其中：P IM3(f1,f2) 表示要求的IM3的输出功率（W）B 表示二分之一CDMA信号带宽（KHz）f1,f2表示两个边带频率相对于中心频率的差值（KHz）P O表示输出功率（W）标准要求，在基站发射端，ACPR应优于-45dBc。
在主要考虑发射机末级功率放大器的非线性影响时，根据上式计算放大器应该工作在其P1dB回退10dB的功率水平上。
需要指出的是由于QPSK调试的信号不是一个恒定包络的信号，具有关文献指出，其PTAR（峰值平均功率比）大约是10dB，上式计算结果是针对峰值功率而言的。
如果指平均功率则还要回退10dB。
4 结束语其它的干扰如各种组合干扰的问题由于滤波器（包括射频和中频）的频率选择性，基本上已经避免了此类问题。
设计高性能CDMA接收机的重点是一个基于IS- 98（97）CDMA 标准的重要系统级和块级规范的全面推导。
在设计任何CDMA接收机系统时，应该仔细考虑相互混合、交叉调制、邻道干扰等与CDMA接收机相关的RF系统问题。
参考文献1.TEA/TIA-97-D（C.S0002-A）, “Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems”, June, 2000.2.TEA/TIA-98-A （C.S0011-0）, “Recommended Minimum Performance Standards for Dual-Mode Spread Spectrum Cellular Mobile Stations”, June, 1999.3.“Computing the LO Phase Noise Requirements in a GSM Receiver”，Emmanuel Ngompe，A PPLIED M ICROWAVE & W IRELESS。
4．“Linear RF Power Amplifier Design for CDMA Signals”, Qiang Wu, Martina Testa, and Robert Larkin, 1996 IEEE MTT-S Digest。
5. “IS-98-A标准中的CDMA接收系统”，Walid W.Ali-Ahmad, 电子工程专辑 2000年7月。