CDMA技术基础
1-WCDMA基础知识点-常用
一、基础知识1、通信流程2、W2100与U900频段UMTS 2100M频段：上行：1920－1980MHz；下行：2110－2170MHz。
上下行频率对称，分别使用两个独立的5M载波。
目前联通使用：下行频点号：10713，10688，10663，对应中心频率：2142.6，2137.6，2132.6，上行频点号：9763，9738，9713对应中心频率：1952.6，1947.6，1942.6，大一些地市开的频点较多，也占用了其它频段。
UMTS 900M频段频点号：3085\ 2860。
3、RSCP与EC/IORSCP：表示信号强度，覆盖良好一般大于-85dbm，接收信号码功率，是PCPICH一个码字功率。
EC/IO：表示信号质量好坏：大于-12db，是码片的能量与接收总频谱密度（信号加噪声）的比值，体现了所接收信号的强度和邻小区干扰水平的比值，Ec就是码片能量chip energy，Io是手机收到的总功率即手机当前所接收到的所有信号（有用信号+干扰信号）强度。
4、dBmdBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。
5、WCDMA理论速率WCDMA理论最大速率：HSDPA： 14.4Mbps，HSPA+：21.6Mbps，DC:43.2Mbps；HSUPA:最大达5.76Mbps。
6、REKE接收Rake接收机即相干接收机，也叫多径接收机(理论基础就是：当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可被看作是互不相关的)，其工作原理：(1)识别有效能量到达的时间延迟位置，并且将Rake接收机的指峰分配给那些峰值的位置；(2)在每一个相关接收机中，都要对快衰落过程产生的变化很快的相位和幅度进行跟踪，并将其消除；(3)将所有指峰处经过解调和相位调整后的符号进行整合，并送入解码器进行后续的处理。
7、无线传播⏹电磁传播：直射、反射、散射和绕射⏹无线环境中的信号衰减分成三部分◆路径损耗：电磁波在宏观大范围（即公里级）空间传播所产生的损耗，它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。
详解CDMA蜂窝移动通信
２．蜂窝网的功能与特征
（１） 蜂窝网移动通信系统的服务由基本服务及操作、维护和管理服务成。 （２） ①传输和同步 ②功率控制 ③采用小区制信道再用技术，提高频率使用效率。 ④设备通用性较强，接口标准规范统一。 （３） 业务分为基本业务和补充业务。
３．蜂窝网通信的主要特征
频率再用是蜂窝系统的重要概念，也是蜂窝系统的显著特征。 为了实现频率再用，除了正确的频率配置外，在小区内应限制基 站的发射功率。
图1-8 小区分裂
f. 切换
切换是使移动台的一个呼叫进程在小区之间移动时能够继续的过 程。切换可以基于接收的信号强度或信干比（SIR），或基于网络资源 管理的需要。切换过程可能涉及终端的注册和鉴权。切换可以分为硬
软切换是当移动终端的通信被连到另一个目标的无线端口时，不 需要中断与当前服务的无线端口的通信。在软切换中，移动终端可以
图1-6 激励与频率复用
采用定向天线后，所接收的同频干扰功率下降，因而可以减少 系统的同道干扰。另外，在不同地点采用多副定向天线可以消 除小区内障碍物的阴影区。若要用定向天线，建议采用4×3
N =4，每个基站3个120°扇区或60°三叶草形 小区。见图1-6 （c）、（d）、（e）、（f）。
e.
图1-4 小区的形状
可以证明，要用正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面区域，可取的 形状只有这三种。那么这三种形状小区的邻区距离、小区面积、交叠区 宽度和交叠区面积如表1-8所示。
小区形状 邻区距离 小区面积 交叠区宽度 交叠区面积
正三角形
a
1.3a2
a 1.2 a2
正方形
2a
2a2
0.59a
0.73 a2
体制名称 HCMTS NMT-450 AMPS TACS NMT-900 C-900 ETACS/AMPS GSM.8CH.TDMA CADN.3CH.TDMA
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。
WCDMA基础原理知识介绍
I
X25 + X3 + 1
225-1 chip 长序列
X25 + X3 + X2 + X + 1
Q
共有 224 个长38,400 chips的 长扰码
－23－
下行扰码
• 大概有262,143( 218－1)个不同的下行扰码
• 规范从中选取 8192 个扰码来应用
下行扰码分配
主扰码
Cell #1
辅扰码 #1 辅扰码 #2
-1
1
1
*
1 1 Ck -1 -1 -1 -1 1 1
*
1
-1
1
-1 +1 Nhomakorabea-1
1
-1
=0
1
1
1
-1 +
1
1
1
-1
=4
无相关性
正交
小的相关性
不正交
2个码由同一个发射机发射
2个码由不同UE或者BTS发射
需要扰码
码字越短，轻微不同步下正交性越差！
－18－
信道化码的分配
信道化码的上下行分配：动态、静态
SF = 8 to 512
SF = 1
SF = 2
SF = 4
SF代表本身可用SF码的个数；
－17－
码字正交性
To synchronization -1 -1 1 -1 1 1 no To synchronization 1 -1 -1 1 -1 1 1 Cj
1 Cj
-1
-1
1 Ck
1
-1
-1
-1
信道化码 (OVSF codes):
上行：在同一UE进行多码道传输时，区分不同的物理信道； 下行：区分同一小区下的不同物理信道；
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介绍
中国联通的CDMA
3.由于现阶段入网的CDMA手机到3G时代同样能兼容使 用，所以一旦市场、技术条件成熟即可适时向3G 过渡平滑，可以说这是的一个万全之策。
关于 3G
1.什么是3G
第三代移动通信系统的简称（the 3rd Generation） 国际电联也称IMT2000(International Mobile Telecommunications in the year 2000)，欧洲的 电信业巨头们则称其为UMTS（通用移动通信系统）。 它的突出特点是能够将语音通信和多媒体通信相结 合，因此其可能的增值服务范围将包括图像、音乐、 网页浏览、视频会议以及其他一些信息服务。
关于 3G
4.CDMA的演进 IS－95C：IS－95C完全兼容IS－95A和IS－95B。
IS－95C主要改进声码器、扇区设计、寻呼信道和省 电时隙，以便进一步提高容量、增加正向传输速率 和降低反向信道的EMI，使传输速率达到64kbps。但 目前全球仍无IS95C的CDMA商业网络。在IS－95C的 基础上，新近还出现了一种IS－95HDR（High Data Rate）高速数据速率系统。HDR技术可提供2456kbps 以上的数据传输速率。
选择CDMA的理由
3.时尚手机 用上CDMA手机，你一定会被它的精致小巧所折服。
现代电路集成技术已非常发达，CDMA与GSM手机均能 制造得轻而小巧。由于CDMA技术的先进性，使得芯 片的集成度更高，加之CDMA手机发射功率小，手机 更容易制造得轻而小巧。另外CDMA作为新网络，新 推出的手机也更符合时代的潮流：轻、小、个性化、 更省电。
CDMA 近况
2.从1999年起，美国CDMA用户发展就牢牢地占据了第 一的位置；在亚太地区：中国香港、日本、韩国、 澳大利亚、泰国、印度、菲律宾、新西兰、孟加 拉国等许多国家和地区都已建有CDMA商用网络， 其中韩国是全球最大的CDMA市场之一，CDMA用户 达2700万。
CDMA基础知识
37
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
上海邮电设计院有限公司
20
CDMA的关键技术
上海邮电设计院有限公司
21
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
上海邮电设计院有限公司
22
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)
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码符号重复
在低速率时发生重复；
反向上采用不连续发射；
块交织
用于对抗快衰落；
块的单位是一个帧为单位；
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信道编码技术
前向信道使用WALSH CODE区分
共64组WALSH码 相互之间完全正交 前向用WALSH码扩频，区分不 同的信道，W0-导频信道，W32同频信道，W1-寻呼信道，其它 为业务信道 反向用来作正交调制，每6个 码符号作为一个调制符号
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CDMA技术优势
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CDMA技术优势
CDMA
• 是一种数字技术
•
• • •
当 前 商 用CDMA 系 统 空 中 接 口 标 准 为IS－95
0 1 -1 0 1 1
1 0 -1 1 1 1
0 1 -1 0 0 1
1 1 1 1 0 -1
1 1 1 1 0 -1
1 1 1 1 1 1 1 -1来自0 51 0 -1
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CDMA技术优势
短码：
长度为215-1chips，周期为26.67ms 前向所有基站、手机用相同序列的短码，前向通过一定的短 码移位来识别不同的基站 反向用作OQPSK的I、Ｑ调制
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CDMA技术优势
长码：
h( x) 1 x x x x x x x x x x x
2 3 5 6 7 10 16 17 18
19
x x x x x x x x x
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CDMA技术优势
窄带 FDMA/TDMA 所接收到的 多径信号: 时延扩展
CDMA 所接收到的多径信号: 解扩后可 分辨的多径信号
Rake Receiver
Rake 接收机合并多径信号，从而趋害为利 - 合并的多径信 号会远强于单一信号
a. 候选导频Ec/Io大于有效导频集里较弱的两个导频T_comp b. 候选导频Ec/Io大于有效导频集里最弱导频T_comp，且和两个较强导频的平 均值差别在5dB以内
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Ec/Io & Eb/No
Light Traffic Loading
Ec/Io = (3/4.4) = 68.2% = -1.67 db.
Paging Sync Pilot
1.1w 0.3w 3w
I0 EC
通常所说的Ec/Io都是指的导频 信道的Ec/Io，不考虑其它扇区和外 来干扰的情况下： Pilot Ec/Io = -1.67dB
C0
T0 C0 C0 = T0
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信道编码技术
多个电话的 情况下
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信道编码技术
卷积编码
前向速率为1/2和反向为1/3； 约束长度都为9；
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Ec/Io & Eb/No
Pm Eb Pm W R CIR PG ITot ITot R Io W
式中： Eb – 每比特能量 Io – 干扰功率谱密度 Pm – 收到的总功率 R – 比特速率 W – 带宽1.228MHz CIR – 载干比 PG – 处理增益
包括上述三种标准
IS-41 交换之间接口协议
IS-97 移动台最低性能规范
IS-98 基站最低性能规范
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CDMA技术优势
FDMA
不同的频率
TDMA
不同的时间
CDMA
同一时间，同一频率，不同的码
GSM
不同的时间 ...8 slots...
BTS5
BTS4 BTS3 BTS2
I0
BTS1
Pilot
EC
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Ec/Io & Eb/No
环状基站分布，容易产生导频污染
天线高度分布不均，很高的天线辐射信号没 有建筑物损耗，容易越区产生导频污染，因 为天线有上旁瓣，高层建筑上容易收到各基 站天线上旁瓣的信号（也没有建筑物损耗） ，过多的用宏蜂窝解决室内覆盖会增加导频 污染
BTS10 BTS9 BTS8 BTS7 BTS6
解决导频污染的唯一办法 是提供一个主导频
Io = 10 signals each -90 dbm = -80 dbm Ec of any one sector = -96 Ec/Io = -16 db
Sync & Paging Pilot Traffic Sync & Paging Pilot Traffic Sync & Paging Pilot Traffic Sync & Paging Pilot Traffic Sync & Paging Pilot Traffic Sync & Paging Pilot Traffic Sync & Paging Pilot Traffic Sync & Paging
CDMA技术基础
CDMA RNO 2007.4
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主要内容
协议标准 CDMA技术优势 伪随机码 信道编码技术 前向信道和反向信道 Ec/Io,Eb/No 软切换 功率控制 搜索窗 过载控制 呼叫流程
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Heavily Loaded
Traffic Channels
Ec/Io = (3/10.4) = 28.8% = -5.4 db.
在满负载情况下：
6w
I0
1.1w 0.3w 3w
Pilot Ec/Io = 3/20 = -8.2dB
Paging Sync Pilot
EC
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反向信道
接入信道 –发送控制或响应消息（如登记消息、起呼消息、寻呼响应消息等） 业务信道 –话音信息、导频强度测量消息、FER测量消息、切换完成消息等
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Ec/Io & Eb/No
满功率对应数值增益278 信道功率的简单计算方法
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CDMA前反向信道
前向信道
导频信道 –无任何信息，区别不同基站，比较不同基站之间的信号强度（1个）
寻呼信道 –提供系统信息和向手机发送控制消息（系统参数、接入参数、邻区
表、接入信道参数、CDMA信道列表、时隙寻呼及寻呼消息、各种指令、信道分 配消息等等） （7个） 同步信道 – 只传送同步信息（SID、NID、PN offset、长码状态、系统时间、 寻呼信道速率等）（1个） 业务信道 –话音信息、邻小区更新消息、软切换消息、功率控制消息等
CDMA技术优势
更大容量 频率复用系数为1（考虑到自干扰，实际值约0.7，和基站类型、密度， 所需Eb/No以及话音激活系数等有关) 多种形式的分集技术 时间分集(卷积、交织）、 频率分集、空间分集（宏分集）、基站接收 天线的分集(微分集)
软切换技术
在软切换过程中，移动台同时与两个或多个基站通信，改善了整个通话 质量(无缝切换，较低的掉话率)并允许最低的发射功率，从而提高了频谱效 率
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PN伪随机码
伪随机性 确定了线性移位寄存器上抽头的位置，PN序列是固定不变的。
最长伪随机序列 N位移位寄存器的最长序列为2N-1
近似正交性 PN序列与其任间一个周期移位的序列相比较，一致的位数与不一致的位数的差为1
Ec/Io & Eb/No
只有一个主导频的情形
Traffic Channels 4w 1.5w 0.5w 2w
Io = -90 dbm Ec = -96 dbm Ec/Io = -6 db
Paging Sync Pilot
I0 EC
有多个扇区，但没有主导频的情形
Traffic Sync & Paging Pilot Traffic Sync & Paging Pilot Traffic
Eb/Io = Ec/Io + Process Gain
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软切换
T_Add
T_comp
T_Drop T_tdrop
1) 2) 3) 在相邻导频集和剩余导频集中的Pilot Ec/Io > T_Add，则进入有效导频集 如果有效导频集未满，>T_Add的导频可直接进入有效导频集 如果有效导频集满，则进行如下判断：