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第8章 1码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
CDMA蜂窝通信系统的许多电台共用一个频率发
送信号或接收信号,近地强信号压制远地弱信号的现 象称之为“远近效应”,也称近端对远端的干扰。 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(上行)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
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 概 述
美国高通Qualcomm公司开发的CDMA蜂窝体制定名
为IS – 95,被人们称为窄带码分多址(N - CDMA),载
波频带宽度为1.25MHz,采用频分双工(FDD/FDMA) 方式,上行为869~894MHz,下行为824~849MHz ,占用
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。解决这个问题的办法是功率控制。
下张内容----- (1) 反向功率控制
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(Eb/Io)要求的门限。
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。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。
成话音样点。
实际中语音编码采用DSP实现。
下张内容-----几种低数据比特率语音编码性能比较
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
几种低数据比特率语音编码性能比较
数据比特率 (Kbps) 脉冲编码调 64 复杂度 (MIPS) 0.01 0 时延(ms) 质量 (MOS) 4.3
制PCM
多脉冲线性 8 10 35 3.5
一定程度, 它们就可以使用相同的频道而不产生明显的相互干扰。 1、话音激活期的影响 2、扇区的作用 3、邻近小区的干扰
W / Rb GF n Eb / I 0 d
W:总频段宽度 Eb:信息的1比特能量 Rb:信息的比特率 Io:干扰的功率谱密度 G:扇区数 F:信道再用效率 d:话音的占空比
下张内容-----几种蜂窝通信系统的通信容量的比较
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8.1.4 IS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准
在数字蜂窝通信系统中, 全网必须具有统一的时 间标准, 这种统一而精确的时间基准对CDMA蜂窝系 统来说尤为重要。 CDMA蜂窝系统利用“全球定位系统”(GPS)的时
标, GPS的时间和“世界协调时间”(UTC)是同步的,
下张内容-----码分多址蜂窝通信系统的特征如下:
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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。 (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
8.1.5 IS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码
IS-95 CDMA蜂窝系统开发的声码器采用码激励线 性预测(CELP)编码算法, 也称为QCELP算法。 其基 本速率是 8 kb/s, 但是可随输入话音消息的特征而动 态地分为四种, 即 8, 4, 2, 1 kb/s, 可以 9.6, 4.8, 2.4, 1.2 kb/s的信道速率分别传输。 发送端的编码器对输入 的话音取样, 产生编码的话音分组(Packet)传输到接收 端。 接收端的解码器把收到的话音分组解码, 再恢复
(9)多种形式的分集 分集是对付多径衰落很好的办法, 有三种主要分集方式: 时间分集 、 频率分集 和空间 分集 。CDMA系统综合采用了上述几种分集方式,使性 能大为改善。
(RAKE) (移动台) (基站)
(10)不需均衡器,而需相关器。
下张内容-----(11)
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(11)高质量话音和数据传输。利用先进的无线接 口和话音编码技术,可以更好的抑制背景噪声。可用 高冗余度纠错技术,保证话音和数据的高质量、无误 性。 缺点:(1)占用信号频带宽(2)系统实现复杂(3)在 衰落时变信道中,实现同步、实现信道估值困难(4) 寻求性能好数量多的码分多址方面仍存在问题(5) 存 在自干扰(6)存在―远近效应‖----近端对远端的干扰。
二者之差是秒的整倍数。 CDMA 蜂 窝 系 统 各 基 站 都 配 有 GPS ( Global
Position System)接收机,保持系统中各基站有统一的
时间基准, 称为CDMA系统的公共时间基准。
下张内容-----8.1.5 IS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
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。 中国电信(老联通)CDMA的移动
台向基站的传输频段是825 ~ 835MHz,基站向移动台的
传输频段是 870~880MHz。工作的多址方式是 FDMA/CDMA/FDD
下张内容----- 8.1.4 IS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准
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要想变得强大就需要学习得更多。
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道德问题。
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本章要解决的问题
1、码分多址的特征:(1)~ (8)
2、CDMA蜂窝通信系统的多址干扰 3、CDMA蜂窝通信系统的功率控制:“远近效应”,也称近端对远 端的干扰。 4、IS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率 5、IS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准 6、IS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码 7、IS-95 CDMA蜂窝系统的无线传输 信道组成 8、IS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能 登记注册、切换 软切换的呼叫过程:
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(4) CDMA蜂窝系统可以利用话音激活技术,扇区分 割技术,可变速率声码器,宽带CDMA技术提高系统的 通信容量。
(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。
(6) 频率规划简单 用户按不同的序列码区分,所以 不同的CDMA载波可在相邻的小区内使用,网络规划灵 活, 扩展简单。 (7) 无 需 防 护 间 隔 , 只 需 扩 频 码 满 足 正 交 性 ; 而 FDMA、TDMA为防护频率重叠、时间重叠,需设置防 护间隔。 下张内容----- (8) (9)
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。 (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。 下张内容-----(4) (5) (6)(7)
P170)
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一) 几种蜂窝通信系统的通信容量的比较如下:
1、 模拟FDMA系统 总频段宽度: 1.25 MHz
(AMPS) 频道间隔: 30 kHz 信道数目: 1.25×106/(30×103)=41.7
每区群小区数: 7
通信容量: 41.7/7=6 2、TDMA系统 总频段宽度: 1.25 MHz
第8章 码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
(8) “绿色手机” 普通的手机(GSM和模拟手机) 功率一般能控制在600毫瓦以下, CDMA系统发射功率最 高只有200毫瓦, 普通通话功率可控制在零点几毫瓦,其 辐射作用可以忽略不计, 对人体健康没有不良影响。低功 耗,对减小移动台及电池体积均有利。
下张内容-----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)
(a)
(b)
图 8 - 1 CDMA蜂窝系统的多址干扰
下张内容-----2. CDMA蜂窝通信系统的功率控制
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
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。
下张内容-----CDMA蜂窝系统的多址干扰分两种情况:
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。
电平都刚刚达到信干比所要求的门限值。
下张内容-----8.1.3 IS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率