[工学]移动通信技术ch6v5-CDMA3G简介课件.ppt
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- 工学 移动 通信 技术 ch6v5 CDMA3G 简介 课件
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1、1CDMA&3G简介主讲:刘琨主讲:刘琨办公地点:图书馆三楼信软学院办公室办公地点:图书馆三楼信软学院办公室办公电话:办公电话:6126732603E-mail:2思考题思考题nCDMA与与GSM技术比较。技术比较。nWimax是什么?它和是什么?它和Wi-Fi,3G是什么关是什么关系?系?nWCDMA、cdma2000、TD-SCDMA的技的技术特点分别是什么?术特点分别是什么?3主要内容主要内容nCDMA原理原理n3G简介简介4CDMA原理原理nCDMA的发展的发展n扩频的概念扩频的概念n扩频技术基本类型扩频技术基本类型nCDMA工作原理工作原理nCDMA的地址码的地址码nCDMA的信道的
2、信道nCDMA的系统构成的系统构成5CDMA的发展的发展n CDMA技术早已在军用抗干扰通信研究中得到技术早已在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用。广泛应用。n1989年年11月,月,Qualcomm在美国的现场试验证在美国的现场试验证明明CDMA用于蜂窝移动通信的容量大。用于蜂窝移动通信的容量大。n1995年香港和美国的年香港和美国的IS-95 CDMA系统开始投入系统开始投入商用。商用。n1998年年2月,美国高通公司宣布将月,美国高通公司宣布将IS-95B标准用标准用于于CDMA基础平台上。其后,基础平台上。其后,cdma2000成为窄成为窄带带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。系统向第
3、三代系统过渡的标准。n1999年年CDMA在日本和美国形成增长的高峰期,在日本和美国形成增长的高峰期,全球的增长率高达全球的增长率高达250%,用户已达,用户已达2000万。万。ncdma2000在标准研究的前期,高通提出了在标准研究的前期,高通提出了1X和和3X的发展策略。的发展策略。目前目前6CDMA在中国的发展在中国的发展n1994年年Qualcomm首先在天津建技术试验网。首先在天津建技术试验网。n1998年具有年具有14万容量的长城万容量的长城CDMA商用试验网商用试验网在北京、广州、上海、西安建成,并开始小部份在北京、广州、上海、西安建成,并开始小部份商用。商用。n2000年年2月
4、月16日,中国联通以运营商的身份与美日,中国联通以运营商的身份与美国高通公司签署了国高通公司签署了CDMA知识产权框架协议,为知识产权框架协议,为中国联通中国联通CDMA的建设打清了道路。的建设打清了道路。n2000年年10月,中国联通副总裁王建宙宣布将启月,中国联通副总裁王建宙宣布将启动动CDMA网络建设,于该年年底正式开始了筹备网络建设,于该年年底正式开始了筹备工作。工作。7CDMA在中国的发展在中国的发展n2001年年12月月22日,联通新时空日,联通新时空CDMA网络网络建成。建成。n2002年年1月月8日,联通新时空日,联通新时空CDMA开通放开通放号。号。n2003年年1月月28日
5、,上海联通率先开通日,上海联通率先开通CDMA1X网络,中国联通网络,中国联通CDMA全面进入全面进入了了2.5G。n2008年年2月月CDMA用户已经达到用户已经达到2256万户。万户。n中国电信将中国电信将CDMA网络从网络从1X升级到升级到EV-DO Rev.A,数据传输能力提高,数据传输能力提高n2010年年1月,月,EV-DO Rev.B广州预商用广州预商用8CDMA原理原理nCDMA的发展的发展n扩频的概念扩频的概念n扩频技术基本类型扩频技术基本类型nCDMA工作原理工作原理nCDMA的地址码的地址码nCDMA的信道的信道nCDMA的系统构成的系统构成9扩频的概念扩频的概念n扩频通
6、信的定义扩频通信的定义信号的频谱被展宽了信号的频谱被展宽了 采用扩频码序列调制的方式来展宽信号采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱频谱 在接收端用相关解调来解扩在接收端用相关解调来解扩 fPfP10扩频的概念扩频的概念n扩频通信的理论基础扩频通信的理论基础香农公式香农公式:C=B*log2(1+SNR)(bps)n结论:结论:可通过增加频带宽度的方法,在较可通过增加频带宽度的方法,在较低的信噪比情况下,传输信息。低的信噪比情况下,传输信息。在强干扰条件下保证可靠安全地通在强干扰条件下保证可靠安全地通信。信。11CDMA原理原理nCDMA的发展的发展n扩频的概念扩频的概念n扩频技术基本类型扩频
7、技术基本类型nCDMA工作原理工作原理nCDMA的地址码的地址码nCDMA的信道的信道nCDMA的系统构成的系统构成12扩频技术的基本类型扩频技术的基本类型n扩频技术的基本类型:扩频技术的基本类型:直接序列扩频直接序列扩频(DS-Direct Scquency)跳频跳频(FHFrequency Hopping)跳时跳时(THTime Hopping)混合扩频混合扩频(DSFH、DSTH、DSFHTH)nCDMA蜂窝通信系统主要采用的扩频蜂窝通信系统主要采用的扩频技术为:技术为:直接序列扩频直接序列扩频(DS)或简称直扩或简称直扩.13扩频技术的基本类型扩频技术的基本类型n扩频技术的基本类型:扩
8、频技术的基本类型:直接序列扩频直接序列扩频(DS-Direct Scquency)跳频跳频(FHFrequency Hopping)跳时跳时(THTime Hopping)混合扩频混合扩频(DSFH、DSTH、DSFHTH)nCDMA蜂窝通信系统主要采用的扩频蜂窝通信系统主要采用的扩频技术为:技术为:直接序列扩频直接序列扩频(DS)或简称直扩或简称直扩.14CDMA原理原理nCDMA的发展的发展n扩频的概念扩频的概念n扩频技术基本类型扩频技术基本类型nCDMA工作原理工作原理nCDMA的地址码的地址码nCDMA的信道的信道nCDMA的系统构成的系统构成15CDMA工作原理工作原理16CDMA工
9、作原理工作原理nCDMA以一个窄带信号开始,采用扩频技以一个窄带信号开始,采用扩频技术扩展到术扩展到1.25MHz的宽带信号。的宽带信号。n接收时,从宽带信号中恢复信号。接收时,从宽带信号中恢复信号。nCDMA系统干扰主要来自系统干扰主要来自:相邻小区和同小区其他用户相邻小区和同小区其他用户基带数据前向纠错与交织正交扩频与调制Rake接收机与解调解码与解交织基带数据9.6 kbps9.6 kbps19.2 ksps19.2 ksps1.2288 Mcps1.2288 Mcps10kHzBW1.25MHz BW10kHzBW1.25MHz BW引入噪声背景噪声杂散信号相邻小区干扰同一小区其它用户
10、干扰17CDMA几个常见术语几个常见术语n比特比特(bit)、符号、符号(Symbol)与码片与码片(Chip)信息数据单位称为比特(信息数据单位称为比特(bit)经过卷积编码器、交织与符号重复后的经过卷积编码器、交织与符号重复后的数据被称为符号数据被称为符号(symbol)经过最终扩频后得到的数据被称为码片经过最终扩频后得到的数据被称为码片(chip)基带数据前向纠错与交织正交扩频与调制Rake接收机与解调解码与解交织基带数据9.6 kbps9.6 kbps19.2 ksps19.2 ksps1.2288 Mcps1.2288 Mcps10kHzBW1.25MHz BW10kHzBW1.25
11、MHz BW引入噪声背景噪声杂散信号相邻小区干扰同一小区其它用户干扰图图18CDMA几个常见术语几个常见术语n理解理解symbol和和chip的关系的关系扩频扩频解扩解扩码片码片符号符号数据数据扩频码扩频码扩频信号扩频信号=数据数据码字码字扩频码扩频码数据数据=扩频信号扩频信号码字码字1-11-11-11-11-119CDMA几个常见术语几个常见术语期望信号期望信号其他用户信号其他用户信号期望的扩频信号期望的扩频信号扩频码扩频码解扩后的数据解扩后的数据其他扩频信号其他扩频信号积分后的其他信号积分后的其他信号1-11-11-18-81-1 8-8解扩后的其他信号解扩后的其他信号相关接收机的基本操
12、作相关接收机的基本操作积分后的数据积分后的数据处理增益处理增益20CDMA几个常见术语几个常见术语n比特比特(bit)、符号、符号(Symbol)与码片与码片(Chip)信息数据单位称为比特(信息数据单位称为比特(bit)经过卷积编码器、交织与符号重复后的经过卷积编码器、交织与符号重复后的数据被称为符号数据被称为符号(symbol)经过最终扩频后得到的数据被称为码片经过最终扩频后得到的数据被称为码片(chip)n处理增益处理增益(Processing Gain)扩频后最终速率与信息速率的比率扩频后最终速率与信息速率的比率在在IS-95中处理增益为:中处理增益为:n1.2288M/9.6k=12
13、8,即,即21dB基带数据前向纠错与交织正交扩频与调制Rake接收机与解调解码与解交织基带数据9.6 kbps9.6 kbps19.2 ksps19.2 ksps1.2288 Mcps1.2288 Mcps10kHzBW1.25MHz BW10kHzBW1.25MHz BW引入噪声背景噪声杂散信号相邻小区干扰同一小区其它用户干扰图图21CDMA几个常见术语几个常见术语n处理增益处理增益Gp(Processing Gain)n系统的抗干扰容限系统的抗干扰容限MJn式中:(式中:(S/N)。)。=输出端的信噪比输出端的信噪比 n结论:结论:扩频处理增益提高后,抗干扰容限大大提高,扩频处理增益提高后
14、,抗干扰容限大大提高,甚至信号在一定的噪声湮没下也能正常通信。甚至信号在一定的噪声湮没下也能正常通信。22CDMA原理原理nCDMA的发展的发展n扩频的概念扩频的概念n扩频技术基本类型扩频技术基本类型nCDMA工作原理工作原理nCDMA的地址码的地址码nCDMA的信道的信道nCDMA的系统构成的系统构成23CDMA地址码的选择地址码的选择n地址码的重要影响地址码的重要影响直接影响到直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰系统的容量、抗干扰能力、接入等性能。能力、接入等性能。n对地址码的要求对地址码的要求地址码数量足够地址码数量足够相关函数特性尖锐相关函数特性尖锐近似白噪声特性近似白噪声特性编码方案
15、简单编码方案简单24CDMA系统中采用的地址码系统中采用的地址码n伪随机噪声序列(伪随机噪声序列(PNPseudo Noise)目前主要使用的是目前主要使用的是 m序列序列.PN short code(PN短码短码)PN long code (PN长码长码)nWalsh code25M序列的特性序列的特性nm序列一个周期内序列一个周期内1和和0的码元数大致的码元数大致相等。相等。nm序列和其移位后的序列逐位模序列和其移位后的序列逐位模2加,加,所得的序列还是所得的序列还是m序列,只是相位不序列,只是相位不同。同。nM序列发生器中的移位寄存器的各种状序列发生器中的移位寄存器的各种状态态,除全除全
16、0外,其他状态在一个周期内只外,其他状态在一个周期内只出现一次出现一次.26M序列的自相关性序列的自相关性n对于周期为对于周期为P=2n-1的的m序列序列M序列的自相关性序列的自相关性27自相关性:一个序列和该序列的任意移自相关性:一个序列和该序列的任意移位的序列相关性度量位的序列相关性度量A:对应位相同数目:对应位相同数目D:对应位不同的数目:对应位不同的数目-28伪随机码伪随机码(PN CODE)的生成的生成01000111004010210151106111701130011142567329PN序列的产生序列的产生三级移位寄存器构成三级移位寄存器构成的的m序列发生器序列发生器30n包含
17、两部分包含两部分(1)最大移位寄存器序列)最大移位寄存器序列(2)掩码)掩码 n 输出序列周期为输出序列周期为 2N-1(没(没有全有全0状态)状态)n当掩码不同时,输出相位当掩码不同时,输出相位不同不同nIS-95系统中用手机的系统中用手机的ESN来计算出标识不同用户的来计算出标识不同用户的掩码掩码Out001110M序列的产生序列的产生31nPN短码由短码由15位移位寄存器加反馈形成位移位寄存器加反馈形成的。的。n长度为长度为215-1的序列(在的序列(在M序列中增加一序列中增加一全零状态,所以其周期为全零状态,所以其周期为215)。n码片的速率为码片的速率为1.2288Mcps,每,每2
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