CDMA基础知识
CDMA基础知识与关键技术
第1章CDMA基础知识1.1CDMA发展史移动通信从20世纪20年代就出现了，但在近20年来才得到飞速发展，移动无线技术基本上是围绕开辟新的移动通信频段、有效利用频率和移动台的小型化、轻便化为中心而发展的，而有效利用频率技术的发展则是移动通信的核心。
20世纪40年代在美国开通了第一个移动电话系统。
为了提高频谱利用率，贝尔实验室提出了蜂窝和频率再用的概念。
公众蜂窝移动通信的出现极大的改变了人们的生活方式，近20年来，移动通信用户数迅猛增长，网络的用户容量需求大量增加。
在市场和技术的推动下，移动通信得到了迅速的发展，成为了当今通信发展的主流。
蜂窝移动通信仅仅是从70年代才出现的名词，70年代初，美国贝尔实验室提出了蜂窝系统的概念和理论。
第一代蜂窝移动通信系统于70年代末诞生于美国贝尔实验室，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和TACS移动通信系统。
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、业务形式单一及话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。
第二代蜂窝移动通信系统(2G)采用数字制式提供更高的频谱利用率、更好的数据业务和通信质量以及比第一代系统更先进的漫游功能。
典型的第二代蜂窝移动通信系统包括居于主导地位的全球移动通信系统GSM、美国IS-54/IS-136与IS-95、日本PDC等系统。
其中IS-95是美国电信工业协会TIA于1993年确定的美国蜂窝移动通信标准，它采用了Qualcomm公司推出的CDMA技术规范。
1995年，第一个CDMA蜂窝移动通信系统在香港开通，标志着CDMA已经走向商业应用。
但是IS-95的发展受到了美国联邦通信委员会FCC的限制：要和AMPS相兼容，即带宽限制在AMPS原有的频带框架内。
因而IS-95是一个窄带CDMA 系统，只能提供非常有限的服务，还存在很多的不足。
基础知识——CDMA与OFDM比较
一、什么是CDMA技术CDMA直译为码分多址，是在数字通信技术的分支扩频通信的基础上发展起来的一种技术。
所谓扩频，简单地说就是把频谱扩展。
CDMA技术采用的是直接序列扩频方式，就是用具有噪声特性的载波以及比简单点到几点通信所需带宽宽得多的频带去传输相同的数据。
同调频、调幅技术一样，直接序列扩频是一种调制技术，它采用一个码序列〔高速〕去调制原始数据信息〔低速〕，这样调制后的信息就能以高速传输。
二、CDMA技术的起源扩频技术的起源要追溯到二战时期，这种思想的初衷是防止敌方对己方通讯的干扰。
我们知道，由于窄带通讯采用的带宽只有几十kHz，只需要使用一个具有相同发射频率及足够大功率的发射机就可以非常容易地干扰对方的通信。
因为无论调幅、调频技术都很难从恶劣的信噪比环境中恢复原始信息。
CDMA这种新频的想法就是通过特殊的码型处理，把信号能量扩散到一个很宽的频带上，湮没在噪声里，在接收端只有通过相同的码型才能把信号恢复出来〔整个过程就像加密、解密一样〕，我们称之为直接序列扩频。
由于信号湮没在噪声里，故很难被敌方侦测到。
因此，这种技术在军事领域中有着广泛的应用。
三、CDMA的软容量是指什么按上面对CDMA系统的类比，房间里可能不断有新的交谈者进入。
当然交谈者总数有一定限度，这与房间大小、人的音量、交谈者之间的距离都有密切的关系。
这里我们又引入了几处新类比：房间的大小对于CDMA系统来说就是单载波的容量；而交谈者之间的音量则相当于CDMA系统中的发射功率；音量控制即对应着CDMA中一个非常重要的技术---功率控制；交谈者的距离即对应与基站的距离。
通过这个例子，我们可以总结出CDMA系统的一些特点：CDMA系统是一个自干扰系统；CDMA系统单载频的容量不像FDMA、TDMA那样是固定的，这也就是我们常提到的"软容量"；因此功率控制在CDMA系统中起着重要作用，它直接影响着系统容量。
OFDMOFDM —— OFDM〔Orthogonal Frequency Division Multiplexing〕即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。
1、CDMA基础知识
关于TD-LTE
• 第四代移动通讯技术TD-LTE未来将与欧美主导的 4G技术(FDD-LTE) 平分天下。
• TD-LTE即TD-SCDMA Long Term Evolution， 宣传是指TD-SCDMA的长期演进 。 实际上没有 关系。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术， FDDLTE的技术是FDD版本的LTE技术。TDD和 FDD的差别就是TD采用的是不对称频率是用时间 进行双工的，而FDD是采用一对频率来进行双工 。 TD-SCDMA是CDMA技术，TD-LTE是OFDM 技术，不能对接。
CDMA2000 3GPP2
FDD mode
WCDMA 3GPP
FDD mode
3G system
TD-SCDMA CWTS
TDD mode
1.2 CDMA技术
CDMA ?
CDMA基本概念
CDMA 能够提供优异的话音质量
C ode D ivision M ultiple A ccess
是450MHz、800MHz、1900MHz运营商的选择； 中国电信：800MHz的CDMA网络； TX:870－880MHz，RX:825－835MHz
国内运营商从2G到3G的演进路线
CDMA：新一代移动通信的发展方向
CDMA与GSM手机辐射对比
绿色环保CDMA手机可用于医疗等场所
CDMA的独特优势—通话质量清晰
CDMA的独特优势—通话安全保密性好
CDMA2000可实现平滑演进
3G优点：
① 解决了频率短缺问题， ② 能提供语音、数据、视 频等多媒体业务， ③ 能真正实现全球漫游。
个人通信系统将成为未来移动通信 系统的大趋势。
插播一条新闻：“关于4G”
CDMA知识1
CDMA基础介绍CDMA（Code division Multi Access）即码分多址。
先解释一下多址的含义：可以认为是在有限资源范围内，互不干扰的实现多（组）通信的方式。
无线领域常用的多址方式有FDMA、TDMA、CDMA以及SDMA。
频分多址和时分多址我们容易理解，码分多址就牵强一些。
先举个例子：有十个人要在一个大厅里交谈（每两个人一组，假设1和6、2和7等）：FDMA：将大厅隔成5个小房间，每两个人占用一个房间（频率）交谈，可以做到互不干扰；TDMA：都坐在大厅里，大家轮流发言，1发言时，6在听（时隙1），其它人不听，2发言时，7在听（时隙2），其它人不听，依此类推。
当然轮流的时间很短，奈奎斯特定律可以保证在切换速度足够快的时候，对方能恢复出完整的信息；CDMA：都坐在大厅里，1和6用汉语交谈（码1），2和7用英语交谈（码2），3和8用法语交谈（码3），。
这里有一个假设，即每人只能听懂一种语言即自己使用的语言。
这时，只有1和6能听懂汉语，其它的语言对他们来说，只是噪音，2和7只能听懂英语，其它语言对他们来说也是噪音，依此类推。
希望这个例子能给大家建立一个最粗糙的概念。
FDMA是频分多址，即按照一定的方式将频率划分为不同的信道，用户在不同的信道上进行通信，第一代移动通信系统（如AMPS、TACS等）就采用这种方式。
TDMA是时分多址，即对一个载频划分时隙，用时隙来区分不同的信道，用户占用不同时隙即不同信道进行通信的方式，第二代移动通信系统中的GSM就是这种方式最成功的一个例子，美国的D－AMPS也是采用这种方式。
CDMA是码分多址，即用不同的码（后面讲）来调制信号，使其划分为不同的信道，各个用户占用不同的信道，需要特别提示的是此处的载频在时间上不必划分时隙，在频率上也不用划分。
IS95和即将到来的第三代移动通信系统主要采用这种方式。
关于CDMA的原理：当你真正的理解CDMA原理之后，你会发现CDMA有很多优越性，而且是一种极有发展潜力的多址方式。
CDMA基础知识
掉线率低
基站是手机通话的保障，当用户移动到基站覆盖范围 的边缘时，基站就应该自动"切换"来保障你，否则就 会掉话。CDMA系统切换时的基站覆盖是"单独覆盖 －双覆盖－单独覆盖"，而且是自动切换到相邻较为 空闲的基站上，也就是说，在确认手机已移动到另一 基站单独覆盖地区时，才与原先的基站断开，这样就 保障了手机不会掉话。
三：CDMA技术的优点 技术的优点
1容量增加,是目前流行的GSM的3-4倍 2通话质量大幅度提高,接近有线电话的通话质量 3大大简化小区频率规划,因为所有小区使用相同的频点 4保密性能更强 5手机功耗更小,从而使手机待机时间更长,通话时间更长 6增强小区的覆盖能力,减少基站数目 7不会与现在的模拟和数字系统产生干扰 8 提供可靠的移动数据通信 9可靠的软切换方式大大降低了切换的失败次数
序 号
项目
CDMA手机 手机
GSM手机 手机 TDMA（时分 （ 多址）、 多址）、 FDMA（频分 （ 多址） 多址） 关机充电不会 开机
备注
1
调制方式
CDMA（码分多 （ 址） CDMA手机关机 手机关机 时充电， 时充电，手机会 自动开机 与GPS（全球定 （ 位系统） 位系统）时钟同 步，内部电路工 作时钟及实时时 钟均与此相同
一：手机制式
目前，手机制式主要包括GSM、CDMA、 3G三种，手机自问世至今，经历了第一代模 拟制式手机（1G）、第二代GSM、TDMA等 数 字 手 机 （ 2G ） 、 第 2.5 代 移 动 通 信 技 术 CDMA和第三代移动通信技术3G。
GSM全名为：Global System for Mobile Communications， 中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲 的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是 让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用 一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项 技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM 技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中 国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信 网络。GSM系统包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM-1900：1900MHz等几个频段 。
CDMA基础知识
软件对应的界面
CDMA系统的软容量 系统的软容量
邻小区
本小区
软容量视图
当CDMA网络中所有的小区的业务强度相当时，各小区 具有相同的容量，当邻小区的用户数目较小，业务强度较低， 对本小区的干扰也就较小时，本小区可以容纳更多的用户， 即具有更大的容量。反之，当邻小区的业务强度很大时，对 本小区的干扰较大，则本小区的容量就会减少。
CDMA系统的小区呼吸 系统的小区呼吸
当相邻小区的负荷一重一轻时，负荷重的小区降 低导频信道的发射功率，使本小区边缘的用户切换到 临近小区，从而实现负荷分担，也相当于增加了系统 容量。
导频2＝10 导频2＝14 导频1＝10 B B A A （1） （2） 导频1＝6
扩频
扩展频谱（扩频、spread spectrum）：是指用 来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一 种传输方式。频带的扩展有独立于信息的码来实现， 在接收端用同步接受实现接扩和数据恢复。 扩频系统的优点：
f0
f0 扩频前的信号频谱 S（f） S（f）
f0 扩频后的信号频谱
f
干扰噪声 信号 白噪声
信号 干扰噪声
白噪声
f0 f0 解扩频前的信号频谱 信号
f0 f 解扩频后的信号频谱 白噪声
脉冲干扰
CDMA系统的语音编码 系统的语音编码
CDMA技术培训资料
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CDMA系统概念 CDMA系统概念
CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多 址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定 地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时 间、空间和频率上都可以重叠；将需传送的具有一 定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带 宽的伪随机码进行调制，使原有的数据信号的带宽 被扩展，接收端进行向反的过程，进行接扩，增强 了抗干扰的能力。 CDMA系统属于子干扰系统。
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3、功率控制
功率控制目的： 保持设定的话音质量，误帧率，同时获得最大频谱 效率手段： 设定和控制反向 Eb/No 以控制误帧数量 尽量减低手机发射功率(反向)，降低干扰 尽量减低基站发射功率(前向)，降低干扰
提供方法使运营者可以平衡系统容量与话音质量的 需要
Received Waveform
TDMA
30 Khz
-80 db -90 db -110 db -120 db
12 dB Loss!
30 Khz
-80 db -90 db -110 db -120 db
Outgoing Waveform
12 dB Fade
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Received Waveform
OSS
CDMA
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CDMA的关键技术
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关键技术
1、CDMA码
2、RAKE接收技术
克服多径衰落
3、功率控制
前向与反向功率控制
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4、语音编码技术
采用码激励线形预测编码技术（Q-CELP）
5、扩频
DS-PN直接序列扩频
6、切换
软切换、更软切换与硬切换
导频 同步 寻呼 接入
(downlink) (downlink) (downlink) (uplink)
业务
信令 Signaling
Rate 1 Rate 1/2 Rate 1/4 Rate 1/8
Blank and Burst (downlink) Dim and Burst (downlink) Power Control (downlink)
CDMA移动通信基础
CDMA移动通信基础CDMA移动通信基础CDMA（ Division Multiple Access）是一种移动通信技术，是利用信道编码技术实现多用户使用同一频段的一种通信方式。
CDMA移动通信基础是了解CDMA技术的基本原理和核心技术的基础知识。
1. CDMA技术的原理CDMA技术的基本原理是将不同的用户数据按照一定的编码方式进行编码，然后通过扩频技术将编码后的数据发送到整个频段。
接收端通过解码和去除其他用户干扰的方式，将特定用户的数据还原出来。
CDMA技术主要包括信道编码、信道容量和干扰抑制三个方面。
1.1 信道编码CDMA技术通过采用码片作为信号的传输方式，将用户数据进行编码与解码过程。
码片是一种特殊的伪随机序列，能够使信息在传输过程中增加冗余度，提高信号的鲁棒性和抗干扰能力。
1.2 信道容量CDMA技术具有高信道容量的特点。
由于CDMA技术采用扩频技术，可以在同一频段内传输多个用户的数据，从而提高了频段的利用率。
CDMA技术的信道容量远高于传统的时分多路复用和频分多路复用技术。
1.3 干扰抑制CDMA技术可以通过编码和解码的过程对其他用户的信号进行抑制。
由于CDMA技术是将所有用户的信号混合传输，所以没有固定的时间、频率和位序来分离不同用户的信号。
其他用户的信号会被视为干扰信号，需要通过解码过程进行抑制。
2. CDMA系统的结构CDMA系统由基站、移动台和交换网三部分组成。
基站负责与移动台进行无线通信，传输和接收数据，以及与交换网连接进行调度管理。
移动台是用户使用的移动终端设备，在与基站建立通信连接后可以进行语音通话或数据传输。
交换网则负责处理和转发数据，实现移动通信的集中管理。
3. CDMA系统的优点和应用CDMA技术具有以下优点：抗干扰能力强，能有效抵抗同频干扰和多径干扰。
高带宽利用率，实现多用户使用同一频段。
通信质量稳定，支持高速数据传输和语音通话。
系统容量大，能够容纳大量用户通信。