第8章CDMA技术基础2.ppt
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1、CDMA关键技术 CDMA系统容量,移动通信原理与系统,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) 处理增益(Processing Gain) 在IS-95中处理增益为1.2288M/9.6k = 128,即21dB,Building a CDMA Signal,Bits from Users Vocoder,Symbols,Chips,Forward Error Correction,Coding and Spreading,1、引言-CDMA常见术语,移动通信原理与系统,所有用户在通信过程
2、中都使用统一载波、占据相同的带宽,即共享同一个无线频道 任意一个用户的通信信号对其他用户的通信都是一个干扰(多址干扰), 通话的用户数越多,相互间的干扰就越大,解调器输入端的信噪比就越低。 多址干扰大到一定程度时,系统将不能正常工作,同时通话的最大用户数量,即系统容量。 在保持系统性能一定的前提下,提高系统容量质量的办法是消除多址干扰,即关键技术,1、引言-CDMA关键技术,移动通信原理与系统,2、CDMA关键技术,2.1 功率控制 2.2 分集技术(RAKE接收) 2.3 编码与调制 2.4 扇区划分 2.5 越区切换,移动通信原理与系统,2.1 功率控制,1、远近效应 当基站同时接收两个距
3、离不同的移动台发来的信号时,由于两个移动台频率相同,则距基站近的移动台(它离基站的距离为 )将对距基站远的移动台(它离基站的距离为 ) 当 信号产生严重干扰。,移动通信原理与系统,近端对远端干扰比 在同样地形、地物条件下,传输损耗近似与距离的四次反成正比,即有 则,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,例 近端用户距离 远端用户距离 则 近端对远端干扰比,功率控制是CDMA的关键技术 区分反向功率控制和正向功率控制,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,2、反向链路功率控制 每个移动台的发射功率控制到基站所需的信噪比的最小值。 联合采用开环及闭环功控,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,A、
4、反向开环功控 移动台接收并测量基站发来的信号强度,并估计下行传输损耗,然后根据这种估计,自行调整其发射功率。 响应时间:毫秒级 控制动态范围:几十分贝; 优点: 简当易行,不需在移动台基站间交换控制信息,因而控制速度快而且节省开销; 对慢衰落比较有效,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,根据总的接收到的信号功率,移动台对需要的发射功率作出粗略的初始判断,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,B、反向闭环功控 基站检测来自移动台的信号强度或信噪比,根据测的结果与预定的标准值相比较,形成功率调整指令,通知移动台调整其发射功率。 调整阶距:1dB 调整范围:48dB 调整速率:每秒800次,2.1
5、 功率控制,移动通信原理与系统,B、反向闭环功控,补偿前向和反向路径之间的不对称 允许补偿快衰落的影响,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,B、反向闭环功控 反向闭环功控包括内环功控和外环功控 内环功控:目的保持移动台尽可能的接近它的预定的信号强度或信噪比的标称值; 外环功控:为一个给定的移动台调整基站预定信号或信噪比的标准值,即标称功率,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,B、反向闭环功控,给定值根据反向业务信道的FER调整(在基站控制器决定) 以50帧/秒(20ms/帧)的速率抽样 给定值每1-2秒调整一次,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,C、反向功控的效果,2.1 功率控制,移
6、动通信原理与系统,3、正向链路功率控制 调整基站向移动台发射的功率,是集中式控制。 目标:任意移动台无论处于蜂窝小区的任何位置上,收到基站发来的信号电平都恰好达到信干比所要求的门限值。 A、开环 基站利用接入程序接收的移动台的功率估算出正向链路的传输损耗,并调节各业务信道的起始功率;,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,B、 闭环 基站与移动台结合进行动态功率控制,即由移动台检测基站发来的信号强度,并不断地比较信号电平与干扰电平的比值。 如果此比值小于预定的门限值,移动台就向基站发出增加功率的请求,基站收到调整功率的请求后,按的调整阶距改变相应的发射功率。 调整阶距:0.5dB 调整范围:
7、6dB 调整速率:每15-20ms一次,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,3、正向链路功率控制,基站缓慢地降低到每个移动台的功率 随着FER(在移动台测定)的增加,移动台要求增加正向业务信道的功率,发送功率测量报告消息,2.1 功率控制,移动通信原理与系统,2.1 功率控制 2.2 分集技术(RAKE接收) 2.3 编码与调制 2.4 扇区划分 2.5 越区切换,2、CDMA关键技术,移动通信原理与系统,1、移动信道的特征 多径传播 快衰落 时延扩展 相关带宽 慢衰落 扩频技术,对抗多径干扰而言,只有在 范围内,扩频增益有抗多径能力, 而当 ,扩频增益对多径时散无济于事。,2.2 分集技术
8、,移动通信原理与系统,抗衰落的一种有效方式,其分集方式有:,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,A、显分集 宏分集 减小慢衰落影响 微分集 减小快衰落影响 B、隐分集: 主要指把分集作用隐蔽于传输信号之中。 交织编码 扩频 C、合并方式: A、选择式合并 B、等增益合并 C、最大比值合并,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,2、 CDMA中应用的分集技术 时间分集 采用符号交织,检错纠错编码等方法。 频率分集 将能量扩展到宽带中实现。IS-95将信号扩展到整个1.25M上。 空间分集 在基站采用双接收天线,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,路径分集 在手机和基站采用RAKE接收,合并不
9、同传输延时的信号 宏分集: 软切换的时候,移动台和多个基站同时联系,从中选出最好的帧送给交换机,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,3、RAKE接收 CDMA系统中,多径传播的每一条路径都是经同一地址码调制的载有相同信息的不同延时的信号。 由随机码的相关性知,当来自两条不同路径的信号的时延差超过一个码片宽度时,这两个信号可看作互不相关 RAKE接收对各条路径分别进行相关接收,提取出不同延时的相关峰,然后进行适当合并 克服了多径效应问题,等效增加了接收功率(或发射功率,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,3、RAKE接收 一般的分集技术把多径信号作为干扰来处理,而RAKE接收机采取变害为利,
10、即利用多径现象来增强信号。 RAKE接收部分主要由相关器、搜寻相关器和合并器组成。,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,4、RAKE接收机,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,4、RAKE接收 搜寻相关器搜索和估算各路信号的强度和伪随机码的相位(即相对时延), 从到达的各路信号中找出最强的N路信号,并给出这N路信号中伪码的参考相位, 本地码的N个发生器的输出码相位分别与这N个对应路径信号中的伪码同步 经过各自解扩,N个相关器于 时刻,通过相加求和电路再经判决电路产生数据输出。,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,4、RAKE接收 IS95中, 基站接收机 N=4 两个搜索相关器 共6个相
11、关器 移动台接收机 N=3 一个搜索相关器 共4个相关器,2.2 分集技术,移动通信原理与系统,2.1 功率控制 2.2 分集技术(RAKE接收) 2.3 编码与调制 2.4 扇区划分 2.5 越区切换,2、CDMA关键技术,移动通信原理与系统,1、正交调制与正交扩频 采用PN序列进行正交扩频,是信号特性接近白噪声特性,从而能改善系统的信噪比。 正交调制提高了频谱利用率 QPSK、OQPSK,2.3 编码与调制,移动通信原理与系统,2、编码 数字化通信必须使用编码技术,包括信源编码和信道编码。语音编码包括波形编码、参数编码(声码器)和波形与参数的混合编码。 A、波形编码 波形编码是传统的语音编
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- CDMA 技术 基础
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