移动通信技术与设备 教学课件 作者 解相吾 第6章.ppt

《移动通信技术与设备 教学课件 作者 解相吾 第6章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第6章CDMA移动通信系统【本章内容简介】本章主要介绍CDMA通信原理及技术，包括扩频通信的基本概念，CDMA系统的基本特点和基本特性，CDMA系统信道组成，系统结构组成等内容。并对IS-95CDMA系统的主要业务和业务编号以及路由接续作了详细的说明。【学习重点与要求】本章重点掌握扩频通信的基本原理，对CDMA系统的基本特点和结构组成有一个全面的认识。6.1概述码分多址（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）是在扩频通信技术的基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。扩频通信的基本原理是把需要传送

2、的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端也使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号转换成原信息数据的窄带信号——解扩，以实现信息通信。6.1概述与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的优点，其中一部分是扩频通信系统所固有的，另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率复用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性

3、好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，容量和质量之间可做权衡取舍（软容量）等属性。与其他系统相比，这些属性使CDMA具有更加明显的优势。6.1.1扩频通信的基本概念1．基本概念扩频通信技术是一种信息传输方式，是码分多址的基础，是数字移动通信中的一种多址接入方式。特别是在第三代移动通信中，它已成为最主要的多址接入方式。扩频通信是扩展频谱（SS，SpreadSpectrum）通信的简称。在发端，采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽；在收端，采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所

4、传信息数据。传输任何信息都需要一定的频带，称为信息带宽或基带信号频带宽度。例如人类语音的信息带宽为300～3400Hz，电视图像信息带宽为6．5MHz。6.1.1扩频通信的基本概念由信号理论知道，在时间上有限的信号，其频谱是无限的。脉冲信号宽度越窄，其频谱就越宽。作为工程估算，信号的频带宽度与其脉冲宽度近似成反比。例如，1μs脉冲的带宽约为1MHz。因此，如果很窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。需要说明的是，所采用的扩频序列与所传的信息数据是无关的，也就是说它与一般的正弦载波信号是相类似的，丝毫不影响信息传

5、输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。应该指出的是，有许多调制技术所用的传输带宽大于传输信息所需要的最小带宽，但它们并不属于扩频通信，例如宽带调频等。6.1.1扩频通信的基本概念如果我们用W代表系统占用带宽或信号带宽，B代表信息带宽，则一般认为：W/B=1～2窄带通信W/B≥50宽带通信W/B≥100扩频通信扩频通信系统用100倍以上的信号带宽来传输信息，最主要的目的是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证安全可靠地通信。下面我们将用信息论和抗干扰理论来加以说明，并且在后面分析CDMA蜂窝系统通信容量时将

6、证明，CDMA蜂窝系统的容量将是GSM系统的4倍，是模拟蜂窝系统的20倍。扩频通信系统的基本组成框图如图6-1所示。图6-1扩频通信系统基本组成框图6.1.1扩频通信的基本概念在扩频通信系统中，输入的信息先经经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列对数字信号进行调制，以展宽信号的频谱，展宽后的信号再经过射频调制发送出去。信息数据（速率Ri）经过信息调制器后输出的是窄带信号（图6-2中（a）），经过扩频调制（加扩）后频谱被展宽（图6-2中（b），其中Rc>Ri），在接收机的输入信号中加有干扰信号；其功率谱如

7、图6-2中（c）所示，经过扩频解调（解扩）后有用信号变成窄带信号，而干扰信号变成宽带信号（图6-2中（d）），再经过窄带滤波器，滤掉有用信号带外的干扰信号（图6-2中（e）），从而降低了干扰信号的强度，改善了信噪比。这就是扩频通信系统抗干扰的基本原理。图6-2扩频通信系统频谱变换图6.1.1扩频通信的基本概念2．扩频通信的理论基础扩频通信的理论基础来源于信息论和抗干扰理论。仙农（Shannon）在其信息论中得出带宽与信噪比互换的关系式，即仙农公式：C=Wlog2（1+S/N）（6-1）式中，W为信号频带宽度，单位为Hz；S

8、为信号平均功率，单位为W；N为噪声平均功率，单位为W；C为信道容量，单位为bit/s。仙农公式原意是说，在给定信号功率S和白噪声功率N的情况下，只要采用某种编码系统，就能以任意小的差错概率，以接近于C的传输速率来传送信息。从这个公式可以得出一个重要的结论：给定的信道容量C可