1CDMA & 3G简介主讲：刘琨 办公地点：图书馆三楼信软学院办公室 办公电话：6126732603 E-mail: sailsmoonsina.com2思考题nCDMA与GSM技术比较。nWimax是什么？它和Wi-Fi，3G是什么关 系？nWCDMA、cdma2000、TD-SCDMA的技 术特点分别是什么？3主要内容nCDMA原理n3G简介4CDMA原理nCDMA的发展n扩频的概念n扩频技术基本类型nCDMA工作原理nCDMA的地址码nCDMA的信道nCDMA的系统构成5CDMA的发展 n CDMA技术早已在军用抗干扰通信研究中得到 广泛应用。n1989年11月， Qualcomm在美国的现场试验证 明CDMA用于蜂窝移动通信的容量大。n1995年香港和美国的IS-95 CDMA系统开始投入 商用。 n1998年2月，美国高通公司宣布将IS-95B标准用 于CDMA基础平台上。其后，cdma2000成为窄 带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。 n1999年CDMA在日本和美国形成增长的高峰期 ，全球的增长率高达250%，用户已达2000万。 ncdma2000在标准研究的前期，高通提出了1X和 3X的发展策略。 目前6CDMA在中国的发展n1994年Qualcomm首先在天津建技术试验网。n1998年具有14万容量的长城CDMA商用试验网 在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部份 商用。n2000年2月16日，中国联通以运营商的身份与美 国高通公司签署了CDMA知识产权框架协议，为 中国联通CDMA的建设打清了道路。n2000年10月，中国联通副总裁王建宙宣布将启 动CDMA网络建设，于该年年底正式开始了筹备 工作。7CDMA在中国的发展 n2001年12月22日，联通新时空CDMA网络 建成。n2002年1月8日，联通新时空CDMA开通放 号。n2003年1月28日，上海联通率先开通 CDMA1X网络，中国联通CDMA全面进入 了2.5G。 n2008年2月CDMA用户已经达到2256万户 。n中国电信将CDMA网络从1X升级到EV-DO Rev.A，数据传输能力提高n2010年1月， EV-DO Rev.B广州预商用8CDMA原理nCDMA的发展n扩频的概念n扩频技术基本类型nCDMA工作原理nCDMA的地址码nCDMA的信道nCDMA的系统构成9扩频的概念n扩频通信的定义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 频谱 在接收端用相关解调来解扩 fPfP10扩频的概念n扩频通信的理论基础香农公式:C=B*log2(1+SNR) (bps)n结论：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。在强干扰条件下保证可靠安全地通信 。11CDMA原理nCDMA的发展n扩频的概念n扩频技术基本类型nCDMA工作原理nCDMA的地址码nCDMA的信道nCDMA的系统构成12扩频技术的基本类型n扩频技术的基本类型：直接序列扩频(DS-Direct Scquency) 跳频(FHFrequency Hopping)跳时(THTime Hopping) 混合扩频(DSFH、DSTH、DSFH TH)nCDMA蜂窝通信系统主要采用的扩频 技术为：直接序列扩频(DS)或简称直扩.13扩频技术的基本类型n扩频技术的基本类型：直接序列扩频(DS-Direct Scquency) 跳频(FHFrequency Hopping)跳时(THTime Hopping) 混合扩频(DSFH、DSTH、DSFH TH)nCDMA蜂窝通信系统主要采用的扩频 技术为：直接序列扩频(DS)或简称直扩.14CDMA原理nCDMA的发展n扩频的概念n扩频技术基本类型nCDMA工作原理nCDMA的地址码nCDMA的信道nCDMA的系统构成15CDMA工作原理16CDMA工作原理nCDMA以一个窄带信号开始，采用扩频技 术扩展到1.25MHz的宽带信号。n接收时，从宽带信号中恢复信号。nCDMA系统干扰主要来自:相邻小区和同小区其他用户17CDMA几个常见术语n比特(bit)、符号(Symbol)与码片(Chip)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 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 (chip)图18CDMA几个常见术语n理解symbol和chip的关系扩频解扩码片符号数据扩频码扩频信号 =数据码字扩频码数据 =扩频信号码字1-11-11-11-11-119CDMA几个常见术语期望信号其他用户信号期望的扩频信号扩频码解扩后的数据其他扩频信号积分后的其他信号1-11-11-18-81-18 -8解扩后的其他信号相关接收机的基本操作积分后的数据处理增益20CDMA几个常见术语n比特(bit)、符号(Symbol)与码片(Chip)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 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 (chip)n处理增益(Processing Gain)扩频后最终速率与信息速率的比率在IS-95中处理增益为：n1.2288M/9.6k = 128，即21dB图21CDMA几个常见术语n处理增益Gp(Processing Gain)n系统的抗干扰容限MJn式中：（S/N）。= 输出端的信噪比 n结论：扩频处理增益提高后，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。22CDMA原理nCDMA的发展n扩频的概念n扩频技术基本类型nCDMA工作原理nCDMA的地址码nCDMA的信道nCDMA的系统构成23CDMA地址码的选择n地址码的重要影响直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰 能力、接入等性能。n对地址码的要求地址码数量足够相关函数特性尖锐近似白噪声特性编码方案简单24CDMA系统中采用的地址码n伪随机噪声序列（PNPseudo Noise）目前主要使用的是 m序列 .PN short code (PN短码)PN long code (PN长码)nWalsh code25M序列的特性nm序列一个周期内1和0的码元数大致 相等。nm序列和其移位后的序列逐位模2加， 所得的序列还是m序列，只是相位不同 。nM序列发生器中的移位寄存器的各种状 态,除全0外，其他状态在一个周期内只 出现一次.26M序列的自相关性n对于周期为P=2n-1的m序列M序列的自相关性27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A：对应位相同数目D：对应位不同的数目- -28伪随机码 (PN CODE) 的生成0100011 1004 0102 1015 1106 1117 0113 0011142567329PN序列的产生三级移位寄存器构成的 m序列发生器30n包含两部分 （1）最大移位寄存器序列 （2）掩码 n 输出序列周期为 2N-1 （没 有全0状态）n当掩码不同时，输出相位 不同nIS-95系统中用手机的ESN 来计算出标识不同用户的 掩码M序列的产生31nPN短码由15位移位寄存器加反馈形成 的。n长度为215-1的序列（在M序列中增加一 全零状态，所以其周期为215） 。n码片的速率为1.2288Mcps，每 26.67ms重复一次。nPN短码在IS-95空中逻辑信道中的作用 是：n前向信道上区分基站或扇区。n反向信道用于正交调制。CDMA系统中采用的编码- PN PN 短码短码32nPN长码由42位移位寄存器加反馈及掩 码形成的。n周期为242-1，产生码片的速率为 1.2288Mchip/s，每41天重复一次。nPN长码在IS95空中逻辑信道中的作用 是：n前向信道上用于扰码。n反向信道上用于区分各个用户。CDMA系统中采用的编码-PN长码长码33CDMA系统中采用的编码-Walsh Walsh 码码n在CDMA系统中，空中逻辑信道采用64阶 Walsh码n64维Walsh矩阵的每一行作为一个Walsh 码，故而每个Walsh码有64个码元，分别为 w(0)到w(63)。 W2n=WnWnWnWnW1=0W2=0001W4=0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0348阶Walsh码W00 0 0 0 0 0 0 0W10 1 0 1 0 1 0 1W20 0 1 1 0 0 1 1W30 1 1 0 0 1 1 0W40 0 0 0 1 1 1 1W50 1 0 1 1 0 1 0W60 0 1 1 1 1 0 0W70 1 1 0 1 0 0 135Walsh码的正交性n64阶Walsh码符合以下正交性：n 1 i=j nw(i)*w(j)=n 0 ij nWalsh码在IS-95空中逻辑信道中的作用是 ：用于前向逻辑信道中,以区分同一小区的 逻辑信道.反向信道上以6个码元对应一个Walsh序 列作64阶正交调制。36CDMA系统地址码的作用nPN长码 前向信道上用于扰码加密。反向信道上用于区分各个用户。nPN短码 前向信道上，以64个码片为一个偏置单位，区 分基站或扇区。反向信道上用于正交调制。nWalsh码前向信道上用于区分逻辑信道。反向信道上以6个码元对应一个Walsh序列作 64阶正交调制。3764 chips32,768 chips / 64 = 512 PN offsets.PN chipsPN短码偏置cdma扩频序列 39CDMA原理nCDMA的发展n扩频的概念n扩频技术基本类型nCDMA工作原理nCDMA的地址码nCDMA的信道nCDMA的系统构成40CDMA的信道n前向信道导频信道同步信道寻呼信道业务信道（含功率控制子信道）n反向信道接入信道业务信道41前向信道n导频信道pilot channel发送导频信号,供移动台识别基站并引导 移动台入网.n同步信道synchronizing channel发送同步信息,与系统定时,同步n寻呼信道paging channel（最多可以有7 个）n若干个业务信道traffic channel42前向信道结构前向CDMA信道 (基站发送的1.25 MHz 信道)导引信 道同步信 道寻呼信 道1寻呼信 道7业务信 道1业务信 道25业务信 道55W0W32W1W7W8W31W63业务信 道24W33移动台功 率控制子信 道业务数据W：编码信道43CDMACDMA前向信道结构前向信道结构44CDMACDMA前向信道结构前向信道结构由移动台 ESN生 成的长码掩码45反向信道n接入信道发起同基站的通信,响应基站发来的 寻呼,信道消息进行系统注册,在没有 业务时接入系统和对系统进行实时情 况的回应n反向业务信道 用来在建立呼叫期间传输用户信息和 信令信息 46CDMA反向信道结构47CDMACDMA反向信道结构反向信道结构48CDMACDMA反向信道结构反向信道结构由移动台 ESN生 成的长 码掩码49CDMA原理nCDMA的发展n扩频的概念n扩频技术基本类型nCDMA工作原理nCDMA的地址码nCDMA的信道nCDMA的系统构成50CDMA系统构成MCMC513G简介n3G发展历史n什么是IMT2000