第8章码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
第一代到第四代多址技术：从FDMA、TDMA、CDMA到OFDMA
第⼀代到第四代多址技术：从FDMA、TDMA、CDMA到OFDMA 做通信物理层有关的内容研究已经有很长⼀段时间了。
⼀直没有怎么总结，今天借着秋招，来总结⼀波。
本⽂所讲的是多址技术，⽇常常见的有时分多址、频分多址、码分多址，对应TDMA、FDMA、CDMA。
那么什么是多址技术呢，为什么需要多址技术呢？早期的⽆线电报就不需要多址技术，因为它的通信⽅式是点对点的，能发能收，就OK了。
⽽现在的移动通信，为了实现更⾼的通信效率，采⽤了基础⽹络构架。
在这个基础⽹络构架当中，包括了很多基站，基站之间是相互连接的。
⼿机在通信的时候，不是直接和另⼀部⼿机通过⽆线电来通信，⽽是先发送信号到离⾃⼰最近的基站，基站把信号送到离另⼀部⼿机最近的基站，再由这个基站通过⽆线的⽅式送达⽬的⼿机。
那么，就会有多部⼿机同时和⼀个基站通信，基站如何区分不同⼿机的信号呢？这就需要多址技术了。
已经获得过实际使⽤的多址技术包括 FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA。
这⼏个技术都叫 XDMA，差别就在第⼀个字母。
FDMA 的意思是，通过频率把⽤户区分的多个⽤户同时接⼊的技术。
OFDMA 也是⼀种 FDMA，只不过它是正交的 FDMA ，有更⾼的频谱效率。
多址技术在⽆线通信当中占据着⾮常重要的地位。
⽬前为⽌，移动通信是以多址技术来划分时代的。
FDMA、TDMA、CDMA 和 OFDMA分别代表了第⼀代到第四代的移动通信技术。
FDMA 和 TDMA我们⾸先来看 FDMA。
不同的⽤户占据不同的频段，从⽽避免了相互⼲扰，实现了区分。
⼿机选择哪⼀个频率，可以通过滤波器来实现。
由于滤波器的阻断都有过渡带，因此，相邻的两个频率之间⼀般会保留⼀定的带宽作为保护。
从原理上说，TDMA 和 FDMA 类似，只不过把频率换成了时间⽽已。
时间资源被划分成帧，每⼀帧内⼜被划分为若⼲时隙，不同的⽤户使⽤不同的时隙实现区分。
由于信道存在时延扩展，不同的时隙之间也需要保留⼀定的保护时间。
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。
专题3：码分多址(CDMA)通信
（接收端）
与cos( 0 t )相应的一路解调系统相 乘器之输出信号为
g1 t cos 0 t g 2 t sin 0 t cos 0 t 1 1 g1 t 1 cos 2 0 t g 2 t sin 2 0 t 2 2 低通滤波器后滤除 0附近的高频信号，只留 g1 t 信号。 2 下
低通
g1 t
g 2 t
相乘 （发送端）
低通
g 2 t
（接收端）
X
第
解调
g1 t
3 页
相乘 cos 0 t sin 0 t
相乘 cos 0 t sin 0 t 相乘
低通
g1 t
g 2 t
相乘 （发送端）
低通
g 2 t
解调 输出 g1(t)
专题3
码分多址通信
一．定义
码分：利用一组正交码序列来区分各路信号。
第 2 页
二．码分复用的理论依据
码分复用：利用自相关函数抑制互相关函数的特性来选 取正交信号码组中的所需信号，因此也称为正交复用。
三．码分复用的原理
调制
g1 t
相乘 cos 0 t sin 0 t
相乘 cos 0 t sin 0 t 相乘
5 页
五．码分复用的应用——码分多址通信
码分多址通信（CDMA: Code Division Multiple Access） 假设在移动通信系统的小区范围内k个用户与基站通信， 其中第k个用户的发射机简化原理如下图所示：
X
第
发射机简单原理
a k t 调制 cos 0 t 调制 c k t s k t
码分多址(CDMA)数字蜂窝移动通信系统
码分多址(CDMA)数字蜂窝移动通信系统
赵仲衡
【期刊名称】《电子世界》
【年(卷),期】1998(000)003
【摘要】继模拟蜂窝移动通信系统和GSM数字蜂窝移动通信系统之后,CDMA(码分多址)数字蜂窝系统又于1997年岁末登场亮相。
尽管这一系统现在仅在北京、上海、广州、西安等几个城市投入商业运行,但它优异的性价比及巨大的商业潜机将使其不会在公众电信舞台上充当配角。
【总页数】1页(P15)
【作者】赵仲衡
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
【相关文献】
1.码分多址数字蜂窝移动通信技术讲座第六讲CDMA蜂窝移动通信系统结构及设计 [J], 朱云龙;吴彦群
2.码分多址数字蜂窝移动通信技术讲座第七讲CDMA蜂窝移动通信系统的发展趋势 [J], 朱云龙;吴彦群
3.码分多址（CDMA）蜂窝移动通信系统中位置登记方式 [J], 王平
4.TD-SCDMA数字蜂窝移动通信系统基站工程设计 [J], 闫仲舒
5.码分多址（CDMA）蜂窝移动通信系统中位置登记方式 [J], 王平
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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]。
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。
移动通信多址接入技术
0
1
2
3
4
5
6
7
8
ti
0.1
0.2
0.3
0.4
0.2
0.1
0.1
0.1
0.1
这说明在总共8个信道中，在2小时的观察时间内平均有3.5个信道同时被占用。每信道每小时的平均被占用时间为3.5/8=0.437 5小时。因为一个信道的最大可容纳的话务量是1爱尔兰，因此它的平均信道利用率就是43.75%。
01
在给定流入话务量 A 情况下, 由式(5-9)可算出为达到服务等级 B，小区应取的共用信道数 n .
02
呼损率不同情况下，信道的利用率也是不同的。信道利用率η可用每小时每信道的完成话务量来计算，即
表 5–2 呼损率和话务量与信道数及信道利用率的关系
表 5–2 呼损率和话务量与信道数及信道利用率的关系（续）
c. 有n个信道的系统 , 每个信道平均产生的话务量：
01
b. 有U个用户的系统产生的总话务量：
02
a . 每个用户的话务量强度等于呼叫请求速率乘以保持时间：
03
2)话务量 A ：
例5.1：某系统有50个用户，每个用户平均每小时发出2次呼叫，每次呼叫平均保持3分钟，则每个用户的话务量：
其中 为完成话务量。式中看出： 呼损率 B ，呼叫成功率 ，用户越满意。 4）呼损率 B： 损失话务量占流入话务量的比率： B也称作服务等级GOS（Grade of Service). 但若B ，系统流入话务量A ，系统容量（用户数）U 。
例5.3 某个城市面积为1300平方公里, 由一个使用7小区复用模式的蜂窝系统覆盖。每个小区的半径为 4 公里, 该城市共有40MHz的频谱, 使用带宽为60kHz的双向信道。假设系统的GOS (呼损率B ) 为2%. 如每个用户提供的话务量为 0.03Erlang , 计算:
知道网课《移动通信(西安理工大学)》课后章节测试答案
第一章测试1【单选题】(2分)选项中哪种方法不可以减轻或抵抗衰弱现象？（）A.分集接收B.不连续发射C.跳频技术D.频率复用2【单选题】(2分)选项中哪个号码是唯一识别移动用户号码？（）A.MSIDNB.IMEIC.IMSID.MSRN3【单选题】(1分)移动台在通话状态下的切换是由哪个网络实体来决定的？（）A.BTSB.MSC.MSCD.BSC4【单选题】(2分)关于位置区识别码的描述，哪项是正确的？（）A.MNB.中国的移动国家代码为86，中国电信移动网的移动网络代码为00。
C.OGI在全球范围内是唯一的而LAI在全球范围内不是唯一的。
D.LAI由MCE.LAI组成。
F.当移动台在空闲时，当它发现当前小区的LAI与它SIM中的不同时将自动进行位置登记。
5【单选题】(3分)跳频能有效地改善以下哪种现象？（）A.时间扩散B.单通C.互调干扰D.多径衰落6【多选题】(2分)GSM中的抗干扰技术有()A.功率控制B.跳频C.DTXD.切换7【多选题】(1分)导致手机信号波动的主要原因有()A.小区重选或切换B.多径效应C.发射信号功率波动D.寻呼策略不合理E.功控或DTXF.天线安装不稳而摇动8【判断题】(2分)多径效应是由于电波在空间上经过多条路径传播后到达接收机，因此多径效应具有空间选择性。
（）A.对B.。
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第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
8.1.1 码分多址的特征 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。 换句话说， 是靠信号的 不同波形来区分的。 如果从频域或时域来观察， 多个 CDMA信号是互相重叠的， 接收机用相关器可以在多 个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号。
无线通信系统
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
(4) CDMA蜂窝系统可以充分利用人类对话的不连 续特性来实现话音激活技术， 以提高系统的通信容量。 这个问题在下面还要介绍。
(5) CDMA蜂窝系统以扩频技术为基础， 因而它 具有扩频通信系统所固有的优点， 如抗干扰、 抗多径 衰落和具有保密性等。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
(1) 反向功率控制。 反向功率控制也称上行链路功 率控制。 其主要要求是使任一移动台无论处于什么位 置上， 其信号在到达基站的接收机时， 都具有相同的 电平， 而且刚刚达到信干比要求的门限。
(2) 正向功率控制。 正向功率控制也称下行链路功 率控制。 其要求是调整基站向移动台发射的功率， 使 任一移动台无论处于小比所要求的门限值。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
8.1 概 述
IS - 54 是遵循上述要求制定的， 考虑到实现技术 存在的困难， IS - 54 需要分阶段达到CTIA提出的标准， 即全速率传输(每载波 3 个信道)和半速率传输(每载波 6 个信道)两个阶段。 Qualcomm公司开发的CDMA系统 也是遵循上述要求进行的， 几次局部的现场测试说明 这种蜂窝系统已能全面满足CTIA提出的标准。 其后， 有关单位讨论并通过了Qualcomm公司提交的标准文本， 形成了TIA/EIA暂行标准IS - 95。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
在CDMA蜂窝通信系统中， 用户之间的信息传输 也是由基站进行转发和控制的。 为了实现双工通信， 正向传输和反向传输可以使用不同的频率， 即通常所 谓的频分双工(FDD)； 也可以使用不同的时帧， 即通 常所谓的时分双工(TDD)。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
8.1.3 IS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率 双模CDMA蜂窝系统使用美国联邦通信委员会
(FCC)分配给蜂窝通信系统使用的频段。 移动台向基 站的传输频段是 824～849 MHz, 基站向移动台的传输 频段是 869～894 MHz。 允许CDMA蜂窝系统占用的 频段如表 8 – 1（ 略）所示。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
(3) CDMA蜂窝系统具有“软切换”功能。 即在 过区切换的起始阶段， 由原小区的基站与新小区的基 站同时为过区的移动台服务， 直到该移动台与新基站 之间建立起可靠的通信链路后， 原基站才中断它和该 移动台的联系。 CDMA蜂窝系统的软切换功能既可以 保证过区切换的可靠性(防止切换错误时反复要求切换)， 又可以使通信中的用户不易察觉。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
8.1.2 CDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制 1. CDMA蜂窝通信系统的多址干扰 蜂窝通信系统无论采用何种多址方式， 都会存在
各种各样的外部干扰和系统本身产生的特定干扰。 FDMA与TDMA蜂窝系统的共道干扰和CDMA蜂窝系 统的多址干扰都是系统本身存在的内部干扰。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
CDMA蜂窝系统的多址干扰分两种情况： 一是基站 在接收某一移动台的信号时， 会受到本小区和邻近小区 其他移动台所发信号的干扰； 二是移动台在接收所属基 站发来的信号时， 会受到所属基站和邻近基站向其他移 动台所发信号的干扰。 图 8 - 1 是两种多址干扰的示意 图。 其中， 图(a) 是基站对移动台产生的正向多址干扰； 图(b) 是移动台对基站产生的反向多址干扰。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
从IS - 95 的名称“双模宽带扩频蜂窝系统的移动 台-基站兼容标准”来看， 标准涉及的内容是关于蜂窝 系统的“公共空中接口”(CAI)问题。 实际上， 无论 是上面所说的几种TDMA蜂窝系统， 还是本书所介绍 的CDMA蜂窝系统， 其运行环境、 业务要求和控制功 能基本上都是相同的， 因此它们的网络结构形式也是 大同小异的。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
视频会议系统
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
8.1 概述 8.2 CDMA蜂窝通信系统的通信容量 8.3 IS-95CDMA蜂窝系统的无线传输 8.4 IS-95CDMA蜂窝系统的消息格式和信道结构 8.5 IS-95CDMA蜂窝系统的控制功能 8.6 cdma2000空中接口 思考题与习题
码分多址蜂窝通信系统的特征如下： (1) 根据理论分析， CDMA蜂窝系统与模拟蜂窝系 统或TDMA数字蜂窝系统相比具有更大的通信容量。 这个问题将在下面介绍。 (2) CDMA蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道， 用户信号的区分只靠所用码型的不同， 因此当蜂窝系 统的负荷满载时， 另外增加少数用户只会引起话音质 量的轻微下降(或者说信干比稍微降低)， 而不会出现 阻塞现象。
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
(a)
(b)
图 8 - 1 CDMA蜂窝系统的多址干扰
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统（一）
2. CDMA蜂窝通信系统的功率控制 CDMA蜂窝系统的“远近效应”是一个非常突出 的问题， 它主要发生在反向传输链路上。 移动台在小 区内的位置是随机分布的， 而且是经常变化的， 同一 部移动台可能有时处于小区边缘， 有时靠近基站。 如 果移动台的发射机功率按照最大通信距离设计， 则当 移动台驶近基站时， 必然会有过量而又有害的功率辐 射。