CDMA的信道调制和解调
cdma
CDMA系统的系统性能及对干扰的保护比1．主要性能指标1.1一般特性指标信道带宽：1.25MHz码速：1.2288Mbit/s调制：O-QPSK QPSK多址技术：FDMA/CDMA最小信道数：20每信道用户数:<63CDMA频段：上行频段为824~849MHz下行频段为869~894MHz共分为799个频点，每一个频点带宽30KHz频道间隔：125MHz频率精度：f0=Ff-45MHz±300Hz(F0为MS的输出载波频率；Ff为前向CDMA信道的载波频率)1.2接收机主要技术指标接收机灵敏度：一104dBm／1．23MHz动态范围：-104～-25dBm误帧率(FER)：≤0．5％辐射杂散发射：不应超过表20．7规定的电平。
1.3发射机主要技术指标波形质量：波形质量因素p应该大于0．944(额外功率小于0．25dBm)平均输出功率(dBm)=-平均输出功率(dBin)-73+NOM—PWR(dB)最大输出功率(dBm)：23～30受控最小输出功率：在闭环和开环功率控制都置为最小时，受控最小输出功率小于-50dBm 闭环功率控制：手机接收到有效闭环功率控制比特之后，手机的平均输出功率将至少在500 us内达到最终值的0．3dB以内传导杂散发射指标2.CDMA 的原理为了更好的理解整个CDMA 系统的原理，我们先绘出它的通信流程图。
由上图我们可以看出CDMA （Code Division Multiple Access ）系统的基本结构。
信号先由信源发出，经过简单的数据调制，再进行扩频调制。
扩频调制需要先产生一系列时域上的窄脉冲与时域上的宽幅信号相乘，得到一系列的窄幅信号，而这相当于在频域上将原信号拉宽，即所谓扩频通信。
而后，扩频信号经信道到达接收方，再由相同扩频码进行扩频解调，最后经过数据解调即得所需数据。
其中最关键也最具特色的是信息数据的扩频编码调制与解扩。
其中信息数据是经编码处理后的数字信号，是宽度为T 的＋1或－1值的矩形波信号。
CDMA反向信道解调门限介绍
常见问题的门限调整方法（五）
业务信道证实失败
一般应该考虑提高反向业务信道的解调门限值，但 如果解调门限值取了过大的数值，则应该将它们降 低到合理的位置； 适当提高反向业务信道的多径搜索门限值； 适当降低反向业务信道的Finger初始锁定门限值。
解调门限的类型及含义
锁定门限
在解调过程中，如果从某个Finger中获得的相关能 量值大于锁定门限，则认为该Finger已经被锁定在 某一个有效的多径信号；
失锁门限
如果从某个Finger中获得的相关能量值低于失锁门 限，则认为该Finger没有被锁定在有用的多径信号 上；
合并门限
如果从某个Finger中获得的相关能量值高于合并门 限，则此Finger对应的多径信号将参与到有用信号 的分集合并过程中去。
用于判断搜索到的多径信号是否为有用信号；
Finger初始锁定门限
当搜索器搜索到的多径信号能量大于Finger初始锁 定门限时，则在分配Finger给该路多径时，会把 Finger中的初始能量值设定为与合并门限所对应的 值，否则将把Finger初始能量值设定为与锁定门限 所对应的值。
反向业务信道与接入信道使用各自不同的搜索 门限参数。
CDMA反向信道解调参数介绍
深圳中兴通讯股份有限公司 CDMA产品事业部 2000.10
CSM芯片的解调
CSM芯片是CDMA基站调制解调专用芯片，存 在调制和解调两条链路； CSM芯片解调部分的功能：
解扩； 解正交调制； 解交织； 前向纠错； 搜索； 分集合并。
搜索器与Finger
搜索器：解扩天线接收数据，搜索能量最高的 多径峰，得到完整的Walsh符号； 搜索：以时间偏移不同的同一PN序列连续不断 地解扩天线样本，为解调器前端提供最高能量 的多径信号参考； Finger（解调单元前端）：位于CSM芯片的解 调器前端，数目固定为4。每个Finger由于特定 PN长码的不同延时，用于跟踪四条不同的多径 信号。
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物理层
标题：CDMA物理层的关键技术：无线通信中的频分多址接入
CDMA（码分多址）是一种无线通信技术，广泛应用于蜂窝网络中。
在CDMA物理层，频分多址接入（FDMA）是一种重要的技术，它允许多个用户在同一频带内同时通信。
FDMA的基本原理是将整个频带分成若干个小的频带，每个用户分配一个特定的频带进行通信。
由于CDMA信号在发送前已经被编码和调制，因此每个用户可以在分配的频带内独立发送自己的信号，而不影响其他用户的信号。
这使得CDMA系统能够有效地利用有限的频带资源。
在CDMA物理层中，另一个关键技术是扩频通信。
扩频通信是将传输信号的带宽扩展到远大于信息所需要的数据传输速率。
这种技术有助于增加系统的抗干扰性，减少信号干扰，并提供更好的安全性。
在CDMA系统中，扩频技术使得每个用户信号在发送前被扩展到一个很宽的频带上，这有助于增加系统的容量和可靠性。
此外，CDMA物理层还包括调制和解调技术。
调制技术用于将用户数据转换为适合在无线信道上传输的形式，而解调技术则用于从接收到的信号中恢复出原始数据。
在CDMA系统中，常用的调制技术包括QPSK（四相相移键控）和QAM（正交幅度调制），这些技术能够提供更高的数据传输速率和更好的性能。
总的来说，CDMA物理层的关键技术包括频分多址接入、扩频通信、调制和解调技术等。
这些技术共同确保了CDMA系统的可靠性和性能，使其成为无线通信领域的重要技术之一。
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知识总结
CDMA是采用扩频的码分多址技术。
所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道CDMA是一种基于用户数量的干扰受限系统cdma2000直接序列扩频码分多址，频分双工FDD方式。
空中接口特性如下(1)空中接口采用cdma2000兼容IS-95(2)信号带宽N 1.25MHz N 1,3,6,9,12(3)码片速率N 1.2288Mcps(4)语音编码8k/13k QCELP或8k EVRC语音编码(5)同步方式基站需要GPS/GLONASS同步方式运行(6)功率控制上下行闭环加外环功率控制方式(7)发射分集方式下行可以采用正交发射分集OTD Orthogonal TransmitDiversity和空时扩展分集STS Space Time Spreading提高信道的抗衰落能力改善了下行信道的信号质量(8)解调方式上行采用导频辅助的相干解调方式提高了解调性能(9)编码方式采用卷积码和Turbo码的编码方式(10)调制方式上行BPSK和下行QPSK调制方式远近效应：如果小区中的所有用户均以相同功率发射，则靠近基站的移动台到达基站的信号强，远离基站的移动台到达基站的信号弱，导致强信号掩盖弱信号，这就是移动通信中的“远近效应”问题。
多径传播效应：由于高大建筑物或远处高山等阻挡物的存在常常会导致发射信号经过不同的传播路径到达接收端这即是所谓的Multipath Propagation多普勒效应：是由于接收的移动信号高速运动而引起传播频率扩散而引起的其扩散程度与用户运动速度成正比软切换：有以下几种情况同一BTS内不同扇区相同载频之间（又称更软切换）；同一基站、相同频率、不同扇区的CDMA信道间。
同一BSC内不同BTS相同载频之间；同一MSC内，不同BSC相同载频之间；伪随机序列(PN码)：具有类似噪声序列的性质，是一种貌似随机但实际上有规律的周期性二进制序列。
•不同的用途前向信道：长码扰码，短码正交调制（标识基站）反向信道：长码扩频（标识用户），短码正交调制MSC：移动交换中心：它提供交换功能负责完成移动用户寻呼接入信道分配呼叫接续话务量控制计费基站管理等功能并提供面向系统其它功能实体和面向固定网PSTN ISDN PDN 的接口功能。
CDMA通信技术-3解析
出信噪比为：
(S
/
N)
T 0
(d~(t
)d
(t
))
dt
2
N0 T
2
（3.19）
利用 Schwartz不等式,得到
(S / N )
T 0
(d~(t))2 dt S~ / N
N0
2
(3.20)
可见：使用经过同样滤波特性处理的本地扩频序列信号去解扩， 能得到更好的相关输出信噪比。
22
在图3.1中，发射信号是 用平衡调制器产生的抑 制载波的扩频信号，接 收机要接收这个信号并 实现对抑制载波的跟踪， 如 图 3.l(b) 的 上 部 电 路 所示。
【例】一个扩频系统的处理增益G=35dB，要求误码率小于 10-5 时 ， 解 扩 解 调 器 输 出 的 最 小 信 噪 比 (S/N)out=10dB ， 系 统 损 耗 Ls=3dB。
则干扰容限 Mj=35-(10+3)=22dB
含义： 该系统能在干扰输入功率电平比扩频信号功率高22dB的
情况下正常工作 该系统能在接收输入信噪比大于或等于-22dB的环境下正
其中：d(t)(+1,-1)是信息数据序列，出现“+1”和“-1”的概率相等，各为 1/2,且数据码宽为T。
n(t)为带限高斯白噪声：
n(t) 2n1(t) cos(0t ) 2n2(t)sin( 0t )
(3.29)
经过带通滤波器BPF1后，信号x(t)为：
x(t) 2Ad~(t)sin( 0t ) n~(t)
Re
1
2
S
pn
(
)
H
B
(
)e
j
(
)
CDMA技术原理及主要特点
CDMA技术原理及主要特点CDMA是Code Division Multiple Access的英文缩写，中文翻译为码分多址。
CDMA是用于数字蜂窝移动通信的一种先进的无线扩频通信技术，它能满足近年来运营者对大容量、廉价、高质量的移动通信系统的需求。
CDMA中的多址可以被理解为一个滤波问题，多个用户同时使用同一频谱，然后采用不同的滤波器和处理技术，将不同用户的信号互不干扰地接收和解调出来。
移动通信一般采用三种多址方式：FDMA（频分多址）、TDMA（时分多址）和CDMA（码分多址）。
FDMA就是信号功率被集中在频域中一个相对的窄带中传输，不同信号被分配到不同频率的信道里，发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制，这样在规定的窄带里只能通过有用信号的能量，而任何其他频率的信号被排斥在外。
模拟的FM蜂窝系统采用的就是FDMA方式。
TDMA就是一个信道由一连串周期性的时隙构成，不同信号的能量被分配到不同的时隙里，利用定时选通来限制邻道的干扰，从而只让在规定时隙中有用的信号能量通过。
现在使用的TDMA蜂窝系统实际上都是FDMA和TDMA的组合。
CDMA 就是每一个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。
在接收机里，信号用相关器加以分离，相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱，将有用信号的信息识别和提取出来。
CDMA技术作为一种抗干扰的通信手段，很早就在军事通信中得到了应用，但是将CDMA技术应用于民用的数字蜂窝移动通信系统，还是80年代末才由美国Qualcomm公司实现的。
QCDMA系统中采用了许多先进的技术从而保证了系统性能的优势，其标准称为IS-95系列，包含多个标准。
多径衰落是移动通信系统需要克服的主要问题，CDMA系统采用了多种形式的分集，从而很好地解决了这一问题。
CDMA系统采用符合交织、检错和纠错编码等方法实现了时间分集；CDMA系统的信号带宽是1.25MHz，起到了频率分集的作用；基站使用多付接收天线，基站和移动台都使用了Rake 接收机技术，软切换时，移动台和基站同时联系，从中选取最好的信号送给交换机，从而起到了空间分集的作用。
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8 T
16信息bit 1200bit/s反向业务帧
8 T
前向业务信道帧结构与反向的一样。 无业务信道数据由表及里16个“1”后跟8个“0”组步信道帧结构 SOM：=1，表示表示同步信道报文的起始正文 =0 ，表示表示同步信道报文的其他正文
同步信道帧以同步信道超帧群组的形式发送，结构如下：
96bit(20ms) 88bit
88 信息
8
反向接入信道的帧结构
尾比特
T
192bit(20ms)
172bit信息 9600bit/s反向业务信道帧
12 F
8 T
96bit(20ms)
80信息bit 4800bit反向业务帧 F：CRC帧质量指示
8 F
8 T
48bit(20ms)
40bit信息 2400bit/s 反向业务帧 24bit(20ms)
长码掩码格式:
接入信道的确长码掩码: 41 33 32 28 27 25 24 110001111 ACN PCN BASE_ID 9 8 PILOT_PN 0
ACN:接入信道号;PCN:寻呼信道号:BASE_ID:基站识别码 PILOT_PN: 前向CDMA信道的导频偏置. 公用长码掩码: 41 1100011000 32 31 扰乱的ESN 0
射频部分的调制和解调：
14.4MHz 1OMHz PLL 分 发 驱 动 FRE1 FRE2 FRE3
÷
2
114.99MHz FRE1 PLL TX-LO1
69.99MHz FRE2 PLL
RX0-LO2
RX1-LO2 754MHz FRE3 PLL
∼ 779MHz
TX-LO2
RX0-LO
RX1-LO
96bit(80ms)
同步帧1
同步帧2
同步帧3
同步超帧
寻呼信道帧结构： 9600bit/s:96bit,20ms; SCI 4800bit/s:48bit,20ms
寻呼信道半帧正文
SCI:=1,表示第一个同步寻呼信道消息的封装 =0，表示其他消息的封装 8个寻呼信道半帧合并成一个长度为80ms（4800bit?s 384bit,9600bit/s,768bit)的寻呼信道帧。
数据突发随机化
射 频 调 制
基 带 滤 波
ＯＱＰＳＫ调 制
长 码 扩 谱
前向导频信道调制
导 频 信 道 比特( 全0)
Walsh码 W0 1.2288Mcps
Walsh函 数正交扩 谱
QPSK 调制
基带滤波
射频调 制
前向同步信道调制
同步信 道 特 比
W32 WALSH码 1.2288Mcps R=1/2,k=9
Wn Walsh码头1.2288Mcps
射频调 制 基带滤 波 ＯＱＰＳＫ调 制
插入功率控制比特
Walsh函数扩谱
什么是QPSK：
I导频PN序列1.2288M I 基带滤波 四相调制 Q 基带滤波 Q导频PN序列1.2288M 四相正交调制过程 COS(ωt) I(t) Q(t) S(t) Σ
SIN(ζt)
CDMA的信道调制和解调
调制所用各种技术
调制参数 卷积编码 码符号重复 块交织 正交调制 数据率和门控 直接序列扩频 正交扩频
反向接入信道的调制
反向接 入信道 的信息 比特 增加８个尾 比特 卷积编 码 符号重 复 块 交 织
长码掩码 长码发生器
６４阶正交 调制
射频调 制
基带滤 波
ＯＱＰＳＫ 调制
什么是OQPSK
I导频PN序列1.2288M I COS(ζt) 基带滤波 Q 延 时 基带滤波 S(t) I(t) Σ Q(t)
延时1/2码片 406.9ns Q导频PN序列1.2288M
SIN(ζt)
专用长码掩码属于保密算法,不介绍.
寻呼信道长码掩码:
41
29 28
24 23 21 20 PCN
长码扩 谱
反向业务信道的调制
反向业 务信道 的信息 比特 增加帧质量 指示比特 （9600和 4 8 0 0 bit/s 时 ） 增 加 ８ 个 尾 比 特 卷积编码 r=1/3,k=9 符号重复
块交织
8.6Kbps 4.0Kbps 长码掩码 长码发生器 2.0Kbps 0.8Kbps
６４阶正交调制
9 8
0
1100011001101 00000
000000000000 PILOT_PN
同步信道调制参数:
数据率 PN码片率 码片率 编码比率 编码重复 1200bit/s 1.2288Mcp/s 1/2bit/符号 符号 2调制符号 编码符号 调制符号/编码符号 调制符号 256 1024
调制符号速率 4800符号 秒 符号/秒 符号 PN比特片 调制符号 比特片/调制符号 比特片 PN比特片 比特 比特片/比特 比特片
在整个TRX的收发上、下变频的频率配置方案， 是接收模块的中频本振为69.99MHz，发送模块的中频本振 为114.99MHz, 收发中频本振相差45MHz，而在CDMA系统的 收发频率分配见邮电部技术规定《800MHz CDMA 数字蜂窝 移动通信网技术体制（暂行规定）》YDN 044-1997中的频率 分配，规定了收发频率相差45MHz，由于TRX中收、发中频 本振频率相差45MHz,所以收、发射频本振频率是一样的。 在TRX的频率安排上将收、发中频本振定为固定点频，固定 配置好后一直保持不变，而射频本振根据小区配置和频率 规划，按要求对其进行相应的配置，为一可编程频率综合器
Walsh函数 正交扩谱
Wp WALSH码1.2288Mcps
前向业务信道调制
前 向 业 务 信 道 的 信 息 比特 增 加帧质 量 指示比特 （9600和 4 8 0 0 bit/s 时 ） 增加８ 个尾比 特 卷积编码 r=1/2,k=9 码符号重复
块交织
用户m的长码掩码 长码发生器
抽取器
数据扰码
卷 编 积 码
码 号 符 重 复
块 织 交
W 函 alsh 数 正 扩 交 谱
射 调 频 制
基 滤 带 波
QPSK 调 制
前向寻呼信道调制
寻呼信道 长码掩码 寻呼信 长码发生器
道比特 码符号 重复
抽取器
1.2288Mcps
卷积编码 r=1/2,k=9 块 交 织 数据扰 码
射频调 制
基带滤 波
QPSK 调制