CDMA基本原理
CDMA通信的基本原理功率控制
CDMA通信的基本原理功率控制CDMA通信与传统的通信系统像比较,发端多了扩频调制,收端多了扩频解调CDMA通信在发端将待传入的话音,通过A/D转换将模拟语音转变成了二进制数据信息,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大于信息带宽。
在接受端，接受机不仅接受到有用的信号，同时还接受到各种干扰信号和噪声。
利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩。
本地伪码与接受到的扩频信号中伪码一致，通过相关运算可还原成原始窄带信号，顺利通过窄道滤波器，恢复原始数据，再通过数/模(D/A)转换，恢复原始语音。
接收机接收到的干扰和噪声，由于和本地伪随机序列不相关，经过接收扩解，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极大改善，其改善程度就是扩频的处理增益。
CDMA蜂窝网的关键技术--功率控制CDMA蜂窝移动通信系统中，所以的用户使用相同的频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号,则信号到达基站时,因为传输路程不同,基站接受到到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这时间所谓的"远近效应"。
通常，路径损耗的总动态范围在80dB的范围内。
为了获得高质量和高的容量，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应该相同，这就是功率控制的目的：使每个用户到达基站的功率相同。
从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。
比如若从通信的正向、反向链路角度来考虑,一般可以分为反向功率控制和正向功率控制；若从实现功控的方式则可划分为集中式功率控制和分布式控制；还可以从功率控制环路的类型来划分，有可分为开环功控、闭环功控(外环功控和内环功控)。
1.反向功控CDMA系统的通信质量和容量主要受限于收到干扰功率的大小。
CDMA原理
1、CDMA原理图2、编码技术2-1信源编码2-1-1信源编码的目的是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达到压缩码率和带宽，实现信号的有效传输；2-1-2最常用的信源编码是PCM，它采用A律波形编码。
分为取样、量化和编码三步；一路语音信号编码后的速率为64Kb/s;2-1-3移动通信中如果采用PCM编码技术，则传一路话音信号需要64K带宽，传8路话音需要512K带宽。
对于1个频点只有200KHZ带宽的GSM系统来说，会造成频率资源的浪费，因此GSM系统中采用GMSK编码技术，编码后的速率为13Kb/s；2-1-4第三代移动通信系统中，不仅要支持语音通信，还要支持多媒体数据业务，因此必须采用更加先进的编码技术。
在WCDMA中，采用了自适应多速率语音编码（AMR）技术。
它支持8种编码速率：12.2、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75Kb/s.3、AMR控制AMR:允许系统根据无线接口资源动态调整语音的编码速率负荷重时，降低AMR的语音速率，这样既减轻负载，又增加系统容量。
采用4.75K时相对12.2K容量提高约40%负载轻时，增加AMR语音速率，尽量提高QOS，增加满意度对于上行覆盖受限的情况，降低AMR的语音速率可以有效扩大上行的覆盖范围4、信道编码目的使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差。
同时在原数据流中加入冗余信息，提高数据传输速率。
5、信道编码的特点5-1信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力5-2目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）5-3使用编码增加了无效负荷和传输时间5-4适合纠正非连续的少量错误6、交织编码技术6-1优点交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。
提高纠错编码的有效性。
6-2缺点：由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求选择。
CDMA概述及原理
Ａ。采用ＩＳ－９５规范的ＣＤＭＡ系统统称为ＣＤＭＡＯｎｅ。对 应ＣＤＭＡ２０００技术的演进过程，ＣＤＭＡ各阶段系统的描述如 表３－１－２所示。
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３.１ 移动通信发展史及ＣＤＭＡ标准
• ５.为什么需要３Ｇ • 随着时代的进步，人们对移动通信提出了更高的要求。 • ２Ｇ系统虽然可以比较好地提供移动语音通信，但是对于用户不断增
室，即著名的先进移动电话系统ＡＭＰＳ。其后，北欧（丹麦、挪威 、瑞典、芬兰）和英国相继研制和开发了类似的ＮＭＴＳ（Ｎｏｒｄ ｉｃＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）和ＴＡＣＳ（ ＴｏｔａｌＡｃｃｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ ）移动通信系统。中国在１９８７年开始使用模拟制式蜂窝电话通信 。１９８７年１１月，第一个移动电话局在广州开通。 • 仅仅几年后，采用模拟制式的第一代蜂窝移动通信系统就暴露出了容 量不足、业务形式单一及语音质量不高等严重弊端，这就促使了对第 二代蜂窝移动通信系统的研发。
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３.２ ＣＤＭＡ的基本原理
• ２.扩频与解扩频过程 • 扩频通信技术是一种信息传输方式：在发送端采用扩频码调制，使信
cdma原理
cdma原理
CDMA技术是一种无线通信技术。
它的全称是Code Division Multiple Access，意为码分多址。
这种技术是用来区分并处理在同一频率下的多个通信信号。
相比于其他通信技术，CDMA有着许多优势。
CDMA的原理是通过为每个用户分配唯一的码序列来实现信号分离。
在发送数据之前，数据会被翻转和编码，然后和码序列相乘。
这样操作后，每个用户的数据都会成为一个特定的序列。
在接收端，接收机会使用相同的码序列进行解码，来提取出第一步所编码的数据。
由于CDMA技术采用了码序列的不同，不同用户之间的通信信号是完全重叠的。
但是，通过使用不同的码序列，接收机可以分离出正确的信号。
这使得CDMA在信号干扰和隐私保护方面有着很好的优势。
另外，CDMA还具有自适应功率控制的能力。
这意味着在通信时，发送和接收端会动态地调整功率水平来提高传输质量，并减少对其他用户的干扰。
这种功率控制策略可以使CDMA 系统具备更好的频谱利用率。
CDMA技术广泛应用于移动通信中，特别是在第三代（3G）和第四代（4G）移动通信中得到了广泛采用。
通过CDMA技术，多个用户可以在同一频段上进行通信，大大提高了通信效率和容量。
此外，CDMA技术还支持高速数据传输，使得用户能够享受到更快的网络连接速度。
总之，CDMA技术通过码分多址的原理，实现了多个用户在同一频率下的同时通信。
其优势包括信号分离、抗干扰能力强和频谱利用率高等。
在移动通信领域，CDMA技术发挥了重要的作用，为用户提供了更高效和可靠的通信服务。
CDMA移动通信基础
CDMA移动通信基础1. 介绍CDMA（ Division Multiple Access，码分多址）是一种数字移动通信技术，广泛应用于第二代（2G）和第三代（3G）移动通信系统中。
CDMA技术采用了先进的信号处理和调制技术，能够提高信号传输效率和容量，实现更可靠的通信。
2. CDMA原理CDMA技术基于扩频技术，通过将用户信号加上特定的扩频码再进行调制发送，不同用户的扩频码相互正交，可以实现多用户传输而不干扰。
CDMA还采用了软切换和功率控制等技术，使得信号传输更加可靠和高效。
3. CDMA系统结构CDMA系统主要由以下几个组成部分构成：基站（Base Station）：负责与用户终端进行通信，进行信号的调制解调和多用户间的分配和管理。
用户终端（Mobile Station）：包括方式和数据终端等，与基站进行通信，传输用户的语音、数据等信息。
控制器（Controller）：负责对基站和用户终端进行管理和控制，实现系统的整体协调和优化。
移动交换中心（Mobile Switching Center）：负责处理跨网络的通信和连接，实现用户的呼叫转移等功能。
4. CDMA优势CDMA技术相比其他移动通信技术具有以下优势：多用户接入：CDMA技术能够实现多用户接入而不干扰，提高了系统的容量和效率。
抗干扰能力强：CDMA技术采用了扩频技术，能够有效抵抗多径传播和其他干扰。
隐私保护性能好：CDMA技术采用了特定的扩频码对用户信号进行加密，保护用户通信的隐私。
调度灵活性高：CDMA技术能够灵活地对用户进行分配和调度，优化系统资源的利用。
5. CDMA在移动通信中的应用CDMA技术在移动通信中得到了广泛的应用：第二代（2G）CDMA系统：以IS-95标准为代表，提供了CDMA2000 1X、CDMA2000 1xEV-DO等多种技术，实现了语音和数据的传输。
第三代（3G）CDMA系统：以CDMA2000 3X标准为代表，提供了更高的数据传输速率、更丰富的业务和更好的系统性能。
cdma技术原理
cdma技术原理CDMA技术原理CDMA是一种基于扩频技术的数字通信技术，它利用码分复用技术将多个用户的信息同时传输到一个频带上，从而提高了频谱利用率。
它具有抗多径干扰、抗窃听和抗干扰的特点。
CDMA技术的原理是通过将数字信息转换为数字码，并使用扩频技术，在传输过程中将码分离，然后再将其合并在一起。
在发射端，码被与一个伪码相乘，使信号的频谱宽度扩展到一个宽带。
接收端通过将接收到的信号与相同的伪码相乘，将其还原为原始信息信号，从而实现了码分复用。
CDMA技术使用伪随机码将每个用户的信息分离并重组在一起。
每个用户都有一个唯一的伪随机码，这个码可以在传输过程中与其他用户的码区分开来。
这种码的长度足够长，使得能够为大量用户提供独一无二的码。
因此，CDMA技术可以同时处理多个用户的信息，而不会发生信号冲突。
在CDMA系统中，每个用户的信息被编码为数字码，并与伪随机码相乘。
这样，用户的信息就被扩展到了一个带宽，这个带宽远远大于用户信息的带宽。
这种扩展的带宽使得CDMA系统具有高度的抗多径干扰和抗窃听能力。
多径干扰是由信号在传输过程中反射和折射产生的，这种干扰会导致信号的失真和弱化。
CDMA技术可以通过使用扩频技术将信号扩展到一个宽带来抵消多径干扰。
抗窃听的能力是由于CDMA技术使用伪随机码对信号进行编码，这使得信号非常难以被窃听者解码。
CDMA技术的另一个重要特征是抗干扰能力。
当多个用户同时使用同一个频段时，会产生互相干扰的现象。
CDMA技术通过使用伪随机码和信道编码技术来抵消这种干扰。
伪随机码使得每个用户的信号都不同，而信道编码技术则可以检测和恢复错误的信息。
CDMA技术是一种基于扩频技术的数字通信技术，具有抗多径干扰、抗窃听和抗干扰的特点。
它通过使用伪随机码将多个用户的信息同时传输到一个频带上，从而提高了频谱利用率，同时也提高了通信的可靠性和安全性。
CDMA通信原理知识介绍
CDMA（码分多址）是一种多址接入技术，允许多个用户在同一频段上同时进行通信。 它通过给每个用户分配一组独特的扩频码（也称为伪随机码或扩频序列），来区分不同 的用户信号。CDMA技术的核心在于扩频，即将信息数据与扩频码进行调制，扩展信
号带宽，使信号在传输过程中具有更强的抗干扰能力。
CDMA技术的发展历程和应用领域
05 CDMA通信的优势与局限 性
CDMA通信的优势
抗干扰能力强
CDMA采用扩频技术，能够有效抑制干扰信 号，降低误码率。
保密性好
CDMA中的扩频编码具有很好的保密性，能 够实现安全的无线通信。
频谱利用率高
CDMA允许用户在相同的频段上共享频率资 源，提高了频谱利用率。
软切换和软容量
CDMA支持软切换技术，提高了通信的稳定 性和覆盖范围。
04 CDMA通信的关键技术
功率控制技术
总结词
功率控制技术是CDMA通信中的重要技术之一，用于平衡不同用户之间的干扰和信号强度，确保通信质量。
详细描述
在CDMA通信系统中，多个用户共享相同的频谱资源，因此需要有效地控制各个用户的发射功率，以减小相互之 间的干扰。功率控制技术通过动态调整用户的发射功率，保证接收端能够可靠地接收信号，同时降低对其他用户 的干扰。
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CDMA与其他通信技术的融合与比较
CDMA与OFDMA的融合
将CDMA的扩频技术与OFDMA的高效频谱利用技术 相结合，实现更高速的数据传输。
CDMA与MIMO的融合
利用MIMO技术提高CDMA系统的空间分集增益和 容量。
CDMA与毫米波通信的融合
探索在毫米波频段应用CDMA技术，以实现超高速 无线通信。
软切换技术
cdma 原理
cdma 原理
CDMA (Code Division Multiple Access) 是一种无线通信技术，它的原理是利用编码和解码技术对信号进行分割和复用，使多个用户在同一频率带宽内同时进行通信。
CDMA技术的主要原理如下：
1. 扩频：CDMA技术中，每个用户的信号都会被编码成一串较长的扩频码。
扩频码是一种伪随机序列，其比特频率远远高于传输信号的比特频率。
通过扩频码，原始信号被扩展到更宽的频带上。
2. 复用：CDMA技术使用了碎片化复用的原理。
每个用户的扩频码都是不同的，并且彼此相互正交，使得多个用户的信号可以重叠在同一频率上而不会相互干扰。
接收端利用正交性可以将目标用户的信号从其他用户的信号中分离出来。
3. 解码：在接收端，接收到的复用的信号会经过一个与发送端相同的扩频码进行解码。
解码后的信号可以恢复为原始信号。
CDMA技术的优点在于其频谱利用效率较高，可以支持更多的用户数目，而且在信道干扰和多路径衰落等复杂环境下仍能保持通信质量。
此外，CDMA还具有抗干扰和保密性好的特点，使其成为许多移动通信系统的重要技术。
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PN码的同步 资料仅供参考
2. 串行/并行同步原理如下图所示，其最差情况下的捕获时间Tacq： Tacq =[NTc/3Tc/2]NTc=2/3N2Tc
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PN码的同步－跟踪阶段
码同步的第2阶段是跟踪，或称为精确同步。对PN码的精确同步 可以达到最大的处理增益，因为1/2个码片的相位差就会导致处理 增益损失50%； 粗同步后，本地产生的PN码pnr(t)与输入pn(t)的相位差<Tc/2。 DLL（Delay-Locked Loop）可完成精确同步，将相位差进一步缩 小。 DLL的结构见下页。
• 通过对两个优选对m序列作模2加得到的序列称为Gold序列，Gold序列之间 的自相关和互相关均匀而且有界；
m序列优选对 资料仅供参考
优选对：在一组m序列中挑出的两个m序列，两者的互相关满足下式：
n为奇数或n=2(mod4)时，
t(n) 2
Rab
(i)
1
n为偶数时， t (n)
t(n)12(n2)/2
n 3 4 5 67 Mn 2 0 3 2 6
8 9 10 11 12 13 14 15 16 023404320
资料仅供参考
m序列的互相关
左图中互相关值不满足优选对条件，因此不是优选对； 右图中互相关值满足上页优选对条件，因此是优选对。
资料仅供参考
Gold序列的产生
码长2n-1，移位1码片即产生一个Gold码，因此一对优选对m序列的移位模 2加可以产生2n-1个Gold码，加上这两个m序列自身，总共可以产生2n+1个 Gold码
资料仅供参考
Walsh序列和m序列的频谱特性
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CDMA发射机结构
资料仅供参考
CDMA接收机结构
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PN解相关器－－PN匹配滤波器
资料仅供参考
PN码的同步－捕获阶段
PN码同步的第1阶段是捕获，或称为粗同步，捕获方法有串行同步和串/并同步。 1. 串行同步原理如下图所示，其最差情况下的捕获时间Tacq：
（T为信号周期）。 幸好我们通常遇到的周期性信号都能满足狄义赫利条件，周期性m序列 码波形也满足该条件。
周期信号资的料仅供参考频谱分析
满足狄义赫利条件的周期信号f(t)可以展开成指数形式傅立叶级数：
f(F(n1)（或简写为Fn）等于：
F nT 1 1tt0 0 T 1f(t)ejn 1 td， t 其 n为 中 从 到 的整数
资料仅供参考
m序列的自相关
资料仅供参考
Gold序列
• Why Gold？ – m序列优选对的互相关值已经接近Welch给出的序列相关特性下限，但 是，m序列之间能构成优选对的数目很少，不能在CDMA通信系统中利 用互相关来区分用户。当然，m序列的自相关可以用来区分用户，如IS95，但是要求系统精确同步。 – Gold序列的自相关旁瓣值和互相关值与优选对m序列的互相关值一样， 但是序列数目大大增加，可利用互相关实现CDMA。
周期信号的平均功率等于直流、基波及各次谐波分量有效值的平方和。
分析：周期信号的频谱是离散谱，周期越长，离散谱线越密，抗频率选 择性衰落能力越强。
资料仅供参考
周期信号的频谱分析
傅立叶级数和傅立叶变换的关系：首先周期信号可由傅立叶级数 表示；如对周期信号取周期极限而将其变为非周期信号，即可由 傅立叶级数导出傅立叶变换，从离散谱导出连续谱；同时我们也 可以反过来由非周期信号演变为周期信号，从连续谱引出离散谱；
资料仅供参考
Why not Walsh？
Walsh码没有唯一的自相关窄峰，难以同步，多径干扰严重； 如果独立使用Walsh码作为扩频码，根据前面的周期信号谱分析可知，因 为周期T太短，Walsh码的离散谱线间隔1/T比较大，能量将相对集中在比 较少的频率上，抗干扰能力下降； Walsh码的正交性是对全序列互相关而言的，对于部分序列互相关，正交 性丧失，失去了它的优势； Walsh序列可以和m序列或Gold序列混合使用，如在cdma2000和WCDMA 中，Walsh序列在下行链路中用来区分用户信道，在上行链路中用来区分 用户的不同信道。
准确同步时，Walsh码两两正交，从而保证了用Walsh码扩频的同 一发射机发射的信号之间完全正交而没有相互干扰：
N 1
hik hjk 0
k 0
只有在准确同步的时候，Walsh码才具有较好的正交性，否则将有 较大的互相关值； Walsh码具有较短的周期，因而扩频效率较低，另外也造成了基于 自相关的码同步的困难。
宽带干扰 资料仅供参考
DS对宽带干扰没有抑制作用。
资料仅供参考
伪随机码
伪噪声码（Pseudo-Noise Code)因其自相关函数类似于高斯白噪声 序列的自相关函数而得名； 对于不知道PN码的用户而言，PN码看起来是随机的，但实际上 它不是随机序列，而是确定的序列，即对发送方和接收方都是已 知的，因此也称为伪随机码； PN码是周期性的，周期越长其统计特性越接近高斯白噪声序列； 在扩频通信系统中，PN码用于对信号能量进行带宽扩展。 PN码分为短码和长码，短码在每个符号期间重复，即短码周期等 于符号时长；长码周期远长于符号时长，因此在每个符号期间进 行扩频的码片是PN码的一小段。
资料仅供参考
Gold序列的产生举例
资料仅供参考
Gold序列的自相关
Gold序列资料仅供的参考 互相关
由上图及计算可知，一组Gold码内任意两个Gold码之间的互相关性都符合优选对要求 (即n=5时，Rab(i)= +7、-1、-9），所以Gold码的互相关性比m序列好，而且数量多得多。
资料仅供参考
资料仅供参考
修改
• 增加几个基本概念：
– 扩频增益 – Eb/No – 自相关与互相关
• 整理线索 • 补充遗漏内容
资料仅供参考
目录
扩频（Spread Specture）基本原理 m序列、Gold序列、Walsh序列及其特性 周期信号的频谱
CDMA发射机和接收机结构 PN码解相关器和PN码的同步 CDMA多址技术 多用户检测 功率控制 Rake接收机
PN码pnt，切普速率Rc，切普时长Tc; 逻辑表达用1、0二值，对应运算为模2加或XOR； 实际应用中，1映射为-1、0映射为+1，对应运算为乘法。
资料仅供参考
DSSS基本框图
txb=pnt ·dt
扩频和解扩 资料仅供参考
资料仅供参考
扩频通信原理图
如确定用此图，应将方框重画
资料仅供参考
窄带干扰
度）为Nc=2n-1的PN序列，这样的序列称为m序列；
在以下论述中n与L完全相同，Nc与N完全相同；
充分条件： 抽头结构Ci对应的n阶特征多项式f(x)为本原多项式的SSRG一定能生成 周期为2n-1的最大长度序列；
本原多项式一定是最简（既约）多项式，即不能被小于n阶的任何多项式整除；
如果一个n次多项式f(x)满足下列条件则称为本原多项式；
n
f (x) Cixi G(x) akxk
i0
k0
n
g0(x) C i a ia i 1xa 1xi 1
i 1
SSRG举例 资料仅供参考
C3=1
C5=1
C2=1
SSRG[5,3]：n＝5，抽头数为2，对应本原特征多项式 为1+X3+X5；
SSRG[5,2]：n＝5，抽头数为2，对应本原特征多项式 为1+X2+X5；
资料仅供参考
PN码的性质
• 1-0平衡
– 在一个周期内1和0的数目之差最大为1；
• 游程分布
– PN码中连续1或连续0的序列分段称为游程， 举例说明。。。
资料仅供参考
PN码的性质－－自相关
m序列 资料仅供参考
满足一定条件的n级SSRG（Simple Shift Register Generator）可产生最大周期（长
F[f(t)]2Fn(n1) n
对 T (t) 求其傅立叶级数系数Fn，有Fn=1/T1，所以周期信号 T (t)
的傅立叶变换为
F()F[T(t) ]1 (n1) n
因为普通周期信号可以表示为单周期信号f(t)与周期冲击序列的卷积，
所以其傅立叶变换就是f(t)的傅立叶变换与周期冲击序列的傅立叶变
换的乘积，这是我们计算m序列信号功率谱密度函数的基础。
以上过程表明周期信号与非周期信号，傅立叶级数与傅立叶变换， 离散谱与连续谱，在一定条件下可以互相转化并统一起来。
资料仅供参考
周期信号的频谱分析
傅立叶变换的时域卷积定理：
如F[f1(t)]=F1() ，F[f2(t)]=F2()，有F[f1(t)*f2(t)]=F1()F2()
周期信号的傅立叶变换为：
x表示取x的 实整 数数部分
t ( n ) 4 R a ( i ) b t ( n ) 2 ( i 0 , 1 , 2 , N 1 )
n=0(mod4)时，
1 2(n2)/2
R ab
(i)
1 2n/2 1
1 2 n / 2
m序列具有优选对特性的序列对数目Mn，是指最多有Mn个m序列满足两两优选条 件。可见可用数目非常少。
资料仅供参考
周期信号的功率谱分析
m序列信号的周期自相关函数表示为，N为该序列周期：
R a()N 1N N 1 T c()m (mc N ) T
则其傅立叶变换即为m序列的功率谱密度函数：
S0(f)N 12(f)(N N 21)m sifn fT cT c 2 fN m c T m 0
资料仅供参考
序列的自相关
资料仅供参考
自相关举例
资料仅供参考
序列的互相关