CDMA信道编码及结构解析剖析
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浅谈CDMA移动通信系统中的信道编码技术CDMA移动通信系统是一种常见的无线通信技术,它通过调制和分离不同的码来实现多用户同时访问同一频率带的功能。
信道编码技术在CDMA移动通信中起着非常重要的作用,它可以有效提高通信系统的容量和可靠性。
下面将对CDMA移动通信系统中的信道编码技术进行浅谈。
1. 信道编码技术的作用在CDMA移动通信中,信道编码技术可以将信息编码为一组码字,在信道传输过程中可以通过冗余码提高数据的可靠性和抗干扰能力。
同时,信道编码技术还可以降低误码率,提高系统的频谱效率和容量。
2. CDMA移动通信中的信道编码技术差分编码:差分编码是CDMA移动通信系统中常用的一种编码技术。
它使用当前符号和上一个符号之间的差值来构建编码后的码字,这种编码方式可以减少传输数据时的冗余度。
同时,差分编码还可以在有限的带宽内提供较高的错误保护能力,提高系统的容量和可靠性。
卷积编码:卷积编码是一种线性的编码技术,其原理是采用存储器和移位寄存器搭配,以使每一位输入码都能影响多个输出码。
在CDMA移动通信系统中,使用卷积编码技术可以在保证信息传输可靠性的基础上,提高系统的容量和频谱效率。
Turbo编码:Turbo编码是一种迭代反馈编码技术,其可靠性比卷积编码更强。
在CDMA移动通信中,Turbo编码技术可以有效降低误码率和提高频谱效率。
此外,Turbo编码技术还具有良好的性能和可扩展性,可以满足不同应用场景的需求。
3. 总结信道编码技术是CDMA移动通信系统中非常重要的一部分,它可以提高数据传输的可靠性和抗干扰能力,降低误码率,提高系统的容量和频谱效率。
目前,差分编码、卷积编码和Turbo编码是CDMA移动通信系统常用的信道编码技术。
通过合理地使用信道编码技术,可以更好地提高无线通信系统的传输效率和可靠性,满足用户不断增长的通信需求。
通信系统中的信道编码及解码技术探究在现代的通信系统中,信道编码及解码技术是至关重要的一环。
信道编码是通过对信息进行编码,增加冗余性,从而提高信息传输的可靠性和抗干扰能力。
解码则是将接收到的编码信息进行恢复,使其能够被正确地解读和利用。
1. 信道编码的基本原理信道编码的基本原理是通过对信息进行冗余编码来提高抗干扰能力。
在传输信息的过程中,由于信道噪声和干扰等因素,会导致信息传输错误。
冗余编码在发送端对信息进行编码,增加冗余性,从而使接收端能够更容易地检测和纠正错误。
常用的信道编码技术有奇偶校验码、循环冗余检验码(CRC)、海明码等。
其中,奇偶校验码通过在数据中增加一位校验位,使得数据位的值总数保持为奇数或偶数,从而可以检测出单个错误位。
循环冗余检验码则是通过在数据末尾增加一定的冗余位,使接收端能够根据冗余位的计算结果来判断是否存在错误位。
海明码则可以检测和纠正多个错误位,提高了信道编码的可靠性。
2. 信道解码的基本原理信道解码是将接收到的编码信息恢复成原始信息的过程。
解码过程是编码过程的逆过程,需要根据编码时所采用的编码规则和算法进行解码操作。
在解码过程中,最常用的方法是采用硬判决和软判决两种策略。
硬判决是将接收到的信号直接判定为发送端发送的最近的编码值,适用于信噪比较高的情况。
而软判决则是根据接收到的信号的强度等特征,通过一定的算法来判定发送端可能发送的编码值,适用于信噪比较低的情况。
此外,还有一些先进的信道解码技术,如迭代解码技术、Turbo码和LDPC码等。
迭代解码技术是通过多次迭代计算来不断优化解码过程,提高解码的准确性和性能。
Turbo码和LDPC码是近年来发展起来的一种高效的信道编码和解码技术,能够在较低的信噪比下实现接近香农极限的性能。
3. 信道编码和解码技术在通信系统中的应用信道编码和解码技术在现代通信系统中得到了广泛的应用。
在无线通信领域,信道编码和解码技术可以有效提高信号的抗噪声和抗干扰能力,提高传输的可靠性和覆盖范围。
CDMA的语音编码与信道编码摘要:随着3G移动通信技术的逐步实现以及移动通信与互联网的融合,全球正迅速步入移动信息时代。
CDMA已被广泛接纳为第三代移动通信的核心技术之一,它具有优越的性能。
本文主要介绍CDMA中常用的语音编码技术与信道技术。
关键词:语音编码信道编码受激励线性编码码激励线性预测编码矢量和激励线性预测编码编码器解码器卷积码1 CDMA中的语音编码技术语音编码为信源编码,是将模拟信号转变为数字信号,然后在信道中传输。
在数字移动通信中,语音编码技术具有相当关键的作用,高质量低速率的话音编码技术与高效率数字调制技术相结合,可以为数字移动网提供高于模拟移动网的系统容量。
目前,国际上语音编码技术的研究方向有两个:降低话音编码速率和提高话音质量。
1.1 语音编码技术的分类语音编码技术有三种类型:波形编码、参量编码和混合编码。
●波形编码:是在时域上对模拟话音的电压波形按一定的速率抽样,再将幅度量化,对每个量化点用代码表示。
解码是相反过程,将接收的数字序列经解码和滤波后恢复成模拟信号。
波形编码能提供很好的话音质量,但编码信号的速率较高,一般应用在信号带宽要求不高的通信中。
脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)常见的波形编码,其编码速率在16~64kbps。
●参量编码:又称声源编码,是以发音模型作基础,从模拟话音提取各个特征参量并进行量化编码,可实现低速率语音编码,达到2~4.8kbps。
但话音质量只能达到中等。
●混合编码:是将波形编码和参量编码结合起来,既有波形编码的高质量优点又有参量编码的低速率优点。
其压缩比达到4~16kbps。
泛欧GSM系统的规则脉冲激励-长期预测编码(RPE-LTP)就是混合编码方案。
1.2 CDMA的语音编码CDMA系统如同其它数字式移动电话系统,它也采用语音编码技术来降低语音的编码速率。
CDMA系统的语音编码主要有从线性预测编码技术发展而来的激励线性预测编码QCELP和增强型可变速率编码EVRC。
CDMA移动通信基础CDMA移动通信基础CDMA( Division Multiple Access)是一种移动通信技术,是利用信道编码技术实现多用户使用同一频段的一种通信方式。
CDMA移动通信基础是了解CDMA技术的基本原理和核心技术的基础知识。
1. CDMA技术的原理CDMA技术的基本原理是将不同的用户数据按照一定的编码方式进行编码,然后通过扩频技术将编码后的数据发送到整个频段。
接收端通过解码和去除其他用户干扰的方式,将特定用户的数据还原出来。
CDMA技术主要包括信道编码、信道容量和干扰抑制三个方面。
1.1 信道编码CDMA技术通过采用码片作为信号的传输方式,将用户数据进行编码与解码过程。
码片是一种特殊的伪随机序列,能够使信息在传输过程中增加冗余度,提高信号的鲁棒性和抗干扰能力。
1.2 信道容量CDMA技术具有高信道容量的特点。
由于CDMA技术采用扩频技术,可以在同一频段内传输多个用户的数据,从而提高了频段的利用率。
CDMA技术的信道容量远高于传统的时分多路复用和频分多路复用技术。
1.3 干扰抑制CDMA技术可以通过编码和解码的过程对其他用户的信号进行抑制。
由于CDMA技术是将所有用户的信号混合传输,所以没有固定的时间、频率和位序来分离不同用户的信号。
其他用户的信号会被视为干扰信号,需要通过解码过程进行抑制。
2. CDMA系统的结构CDMA系统由基站、移动台和交换网三部分组成。
基站负责与移动台进行无线通信,传输和接收数据,以及与交换网连接进行调度管理。
移动台是用户使用的移动终端设备,在与基站建立通信连接后可以进行语音通话或数据传输。
交换网则负责处理和转发数据,实现移动通信的集中管理。
3. CDMA系统的优点和应用CDMA技术具有以下优点:抗干扰能力强,能有效抵抗同频干扰和多径干扰。
高带宽利用率,实现多用户使用同一频段。
通信质量稳定,支持高速数据传输和语音通话。
系统容量大,能够容纳大量用户通信。
通信技术中的信道编码与解码理论解析在现代通信系统中,可靠且高效的数据传输是至关重要的。
为了保证数据传输的可靠性,通信技术采用了信道编码与解码的方法。
信道编码和解码是通信系统中的核心部分,它们通过引入冗余信息来增强数据传输的鲁棒性,从而有效地提高信道的传输质量。
信道编码的主要目的是通过添加冗余数据来提高数据传输的可靠性。
冗余数据是通过一定的算法和编码方式添加到原始数据中的,当接收端收到编码后的数据时,可以通过解码过程还原出原始数据。
通常,信道编码技术是在传输过程中引入的,它能够检测和纠正异常和错误,从而有效地提高信道传输的可靠性。
常用的信道编码技术包括奇偶校验编码、海明编码和卷积编码等。
奇偶校验编码是一种最简单的编码方式,它通过对数据位进行奇偶校验,来检测并纠正传输中的错误。
海明编码则是一种具有纠错能力的编码方式,它通过添加冗余位来实现错误的检测和纠正,能够有效地提高数据传输的可靠性。
卷积编码是一种更为复杂的编码方式,它使用滑动窗口和有限状态机来对数据进行编码,具有更高的纠错能力和传输效率。
在信道解码方面,解码器根据事先设定的规则和编码方式,将接收到的经过编码后的数据进行恢复,从而还原出原始数据。
不同的编码方式需要对应的解码算法和解码器,并且解码过程需要考虑信道传输中可能出现的噪声、干扰和错误等问题。
解码器通常使用的是纠错码和纠错算法,以提高数据的恢复能力。
纠错码是常用的解码算法之一,它能够检测和纠正数据传输中的错误。
纠错码通常采用的是重复编码、奇偶校验码、海明码等技术,结合一定的算法和规则来实现对错误数据的修正。
纠错码方案通常会在传输过程中引入额外的冗余数据,从而能够在接收端通过检测和比较冗余位与数据位的差异,来判断错误并进行错误的修正。
除了纠错码,还有一种常用的解码算法是迭代解码算法。
迭代解码算法是一种基于概率图模型的复杂解码方式,它通过使用反馈机制和迭代计算的方法来逐步提高解码的准确性,从而达到更好的纠错效果。
CDMA信道编码及结构解析随着亚太地区等新兴市场的潜力被大力开发,CDMA进入了高速发展期,在2002年一年中,全球共增用户数3400多万。
截至2004年2月,中国联通在CDMA用户已达2000万用户,成为全球第二大cdma移动通信运营商。
cdma技术体制上的优势使其成为移动数据通信的首选,即将到来的第三代移动通信(3G)技术都是基于cdma技术体制的。
cdma,即码分多址包含两个基本技术:一个是码分技术,其基础是扩频通信;另一个是多址技术。
将这两个基本技术结合在一起,并吸收其他一些关键技术,形成了今天码分多址移动通信系统的技术支撑。
本文将从这两个主要技术入手介绍cdma信道编码及前反向信道结构。
1扩频增益扩频调制是一种无线通信技术。
他所用的传送频带比任何用户的信息频带和数据速率都大许多倍。
用W表示传送带宽(单位为Hz),用R表示数据速率(单位为bit/s),W/R被称为扩展系数或处理增益。
W/R的值一般可以在一百到一百万的范围(20db—60db)。
1.1仙农容量公式(Shan non’scapacityequation)C=Blog2[1 + S/N]其中:B为传送带宽(单位为Hz);C为信道容量(单位为bit/s);S/N为信号噪声功率比。
1.2CDMA扩频增益传统通信系统通常压缩信号速率至尽可能小的带宽信道进行传送,cdma系统则采用宽带信道传送信号,以获得处理增益,提高信道容量,如图1所示。
根据仙农公式,增加信道带宽可以换取更高的信道容量或者是更低的信噪比,以提高收发双方通信的可靠性。
cdma扩频增益:当一个用户以9600bps速率进行语音通信时,cdma的信道带宽是1,228,800hz,处理增益为1,228,800hz/9600= 128 = 21 db。
以此推算,每当用户数增加一倍,信道处理增益下降3db,当用户数达到32个时,信噪比接近底线,达到单扇区容量极限。
实际上,cdma系统对单载波单扇区通话的用户数进行了限制,以确保系统处理增益可以保持在理想的水平。
一、CDMA主要技术参数CDMA建立在正交编码,相关接收的基础上,利用扩频通信原理实现多址通信,频段(MHZ)824-849 (基站收),869-894(基站发)频带间隔1,25MHZ扩频方式DS-PN扩频码元速率1.2288Mchips/s帧长(ms)20可变语音编码及话音激活速率(kbps)QCELP/CELP8,13数据调制速率(kbps)1.2/1.8,2.4/3.6,4.8/7.2,9.6/14.4调制方式QPSK,64-Ary OQPSK数据速率(kbps)9.6/14.4(IS-95A),64/115.2(IS-95B)二、CDMA关键技术1,直接序列扩频:信息承载信号被一个高码片速率的扩展码相乘.CDMA利用自相关性非常大而互相关性小的码序列作为地址码,对已被原始用户信息信号调制的载频进行二次调制,扩展其信号频谱.IS-95采用180度相移键控QPSK.有效的降低功率谱密度提高信噪比,保密性好, 同时用户共用同一宽带频谱不存在互调干扰.CDMA采用三层编码结构:用户码(42比特长码),基站码(15比特时间偏移码),信道的正交码(64正交walsh码).2,多种分集技术分集合成技术是指系统提供二个或更多个输入信号到接收端,这些输入信号的衰落各不相关,系统分别接收它们再将它们合成处理后进行判决,大大降低衰落对信号的影响.依据衰落的频率,时间和空间的选择性,相应有频率分集,时间分集和空间分集. 空间分集通过几个独立天线或在不同位置分别发射和接收信号,采用选择性合成技术总是选择信号较强的一个输出,降低了地形等因素对信号的影响.CDMA越区软切换就是空间分集的一个有利例证.CDMA采用扩频技术,根据宽带信号不会在使用频率均衰落这一特性,其宽带传输即为频率分集,克服了因信号传送的多条路径以及用户的移动性带来的多径衰落. CDMA利用交织编码,纠错和检错编码等技术在不同时隙发送信号,利用衰落的时间选择性来进行时间分集.同时CDMA采用RAKE接受机(基站采用4 finger 接受机,手机采用3 finger接受机)分别接收时延较大的不同路径强信号然后合并,采用数字判别恢复信号.CDMA采用多种分集技术减少衰落对信号的影响,获取高质量的通信.3,功率控制FDMA和TDMA依靠用户占用不同的频率和时隙来区分用户,而CDMA依靠地址码来解扩,依据功率来区分信号.对于移动通信中,假设基站覆盖小区中所有用户均以相同功率发射,则靠近基站的手机信号到达基站的功率较强,而远离基站的手机信号较弱,强信号掩盖弱信号,称为远近效应.这对于CDMA影响尤为突出.CDMA只有通过自动功率控制来克服远近效应.上行链路(手机至基站)功率控制:一方面通过手机对其发射功率的开环估计(手机估计从基站到手机的路径损耗以及根据收到的基站功率发送第一个功率试验值),另一方面通过基站辅助闭环控制(基站检测从手机来的信噪比,并与系统设置的信噪比进行比较产生功率校正命令发送给手机),来保证所有手机信号到达基站时具有相同功率.下行链路(基站到手机)采用功率控制技术克服同频干扰:基站估计下行链路的传输损耗,分配给每个业务信道一定的初始功率,然后周期性的减少发射功率直至手机发出增加功率请求.4,相关接收CDMA在接收端将高频扩频信号变成中频信号时,噪声和干扰的功率大于有用信号功率,这时必须依靠地址码的相关特性将有用信号提取出来.采用匹配滤波器使有用信号匹配输出,而噪声和干扰由于未匹配而被抑制,从而得到最大的信噪比.5,语音编码语音编码包括波形编码(采用线性预测技术,尽可能地重现原始语音波形,语音质量高但传输的比特数多)和参数编码(依据人类语音生成模型为基础分析表征语音的特征参数并传送这些参数,在接收端合成恢复,比特数降低但语音质量不高),因此目前多混合使用这二种编码采用码激励线性预测编码CELP,矢量和激励线性预测编码VSELP.同时存在可变速率话音编码器,提供4种速率在话音间歇期减少传输速率并降低发射功率,减少干扰,6,容量soft blocking特性CDMA确定系统容量的重要参数为Eb/No, Eb为有用信号每比特能量, No为干扰和噪声总和的功率谱密度;系统忙时用户增多, Eb/No降低, 通信质量下降;系统闲时, 用户减少,Eb/No增加,通信质量提高.7,越区软切换CDMA所有覆盖小区均采用同一频带,同时存在RAKE接受机,手机在小区之间的移动不须进行频率和时隙的改换,是一种软切换.8,可靠前向纠错在IS-95 系统中, 采用卷积码和维特比译码来实现差错控制算法-- 前向:卷积编码的码率为1/2 约束长度为9-- 反向:卷积编码的码率为1/3 约束长度为9另外除导频信道以外,其他所有信道信息在传送前都要加入用于接收较验的循环较验信息;同时业务信道中加入用于标识帧质量的循环较验.四,CDMA系统结构参考模型CDMA系统中各个实体和相关接口如图五所示.AC:鉴权中心BS:基站HLR:归属位置寄存器ISDN:综合数字业务网MC:短消息中心MS:移动台(手机)MSC:移动交换中心PSTN:公用交换电话网VLR:拜访位置寄存器三、CDMA呼叫流程1,手机-固定预发话:手机开机获取当前基站导频信道和同步信道信息,用户拨打号码并按"SEND"键.发话:手机将拨打的号码,手机模式,手机识别码发送至基站,基站将号码传送到ECPC 即进入发话阶段.信道分配:ECP/CDN对接收到的码执行D-x-D数字分析决定路由和计费信息,若呼叫号码无效ECPC中止此次呼叫要求5EDCS送音信号或录音通知;若呼叫号码有效ECPC请求基站分配业务信道,请求5EDCS分配PHV编码器;ECPC收到PHV分配信息后将信息传送给基站,基站进行分组协议初始化.发码:ECPC将呼叫消息(呼叫标识,需发的码,PHV中继标识,PSTN中继群列表等)发送至5EDCS,5EDCS选择占用PSTN中继线并发码至对端局,对端局回送回铃音信号通过5EDCS送给基站.通话:当PSTN用户应答,建立通话,此时PHV和PH4在手机和PSTN用户之间提供双向语音通路.2,固定-手机来话分析:5EDCS根据收到的码进行数字分析,将码送至ECPC作进一步分析.寻呼和回铃音:ECPC执行D-x-D分析,并检查手机最后位置登记, 向相应基站发出寻呼请求;同时请求5EDCS向PSTN局发送回铃音寻呼响应:当手机认可寻呼后向当前服务基站发出寻呼响应,基站继续向ECPC报告寻呼响应;若手机未响应寻呼则选路至录音通知.信道分配:基站分配业务信道并通知手机,ECPC请求5EDCS分配PHV编码器;ECPC 收到PHV分配信息后将信息传送给基站,基站进行分组协议初始化.通知:基站传送ECPC发送的ALERTING消息通知手机来话.通话:当手机应答,基站认可应答后通知ECPC,ECPC发送接收及PHV中继标识到5EDCS,5EDCS释放回铃音建立通话,此时PHV和PH4在手机和PSTN用户之间提供双向语音通路.3,手机-手机手机到手机的呼叫其实就是手机-固定,固定-手机的二个半呼叫的组合. 不同的是:ECPC将这二个半呼叫分别单独处理,若主被叫用户属于同一5EDCS则需利用环回中继(loop around trunk);若主被叫位于不同5EDCS 则需占用DCS局间环回中继(inter-DCS trunk).4,越区切换在无线通信过程中,因为手机的移动性,在通话过程中往往发生无线资源的变更,若手机用户仍处于本地覆盖区则称为切换.CDMA呼叫过程中由于CDMA技术的特点,存在不同的切换类型,尤其是先连后断的软切换方式.如下所示:更软切换:手机用户在同一基站覆盖区,在不同扇区之间移动,由信道单元CE建立手机和二个扇区的连接.软切换:手机用户在同一ECPC控制下的不同基站之间移动,由PHV执行二个基站信号的帧选择,实现软切换.准软切换:手机用户在不同CDMA载频之间变化,同时PHV电路保持不变,但需要先断后连,因为空中接口参数已变化.硬切换:在通过IS-41进行通信的不同服务区之间的切换称为硬切换.一定是先断后连.。
目录
一.前言
二.关键字
三.第一部分 CDMA 系统概述
四.第二部分 CDMA 信道编码
五.后记
六.
参考文献
前言
移动通信是当代通信领域发展最快,前景最好的部分,移动通信以其特有的灵活,便捷的优点符合了现代社会人们对通信技术的要求,成为20世纪80年代中期以来发展最为迅速的通信方式。
中国的移动通信自从1987年投入运营以来,经过十余年的快速发展,现已形成数网并存的局面,并逐渐为GSM让出频率,第二代数字网络有GSM和CDMA两种.我国现已形成世界上最大的GSM网络,移动用户占世界第二位,CDMA将作为下一世纪的无线接入技术,而WCDMA则将成为目前各种第二代移动通信系统,(GSM、IS-95、PDC等)的交汇点,发展成第三代系统。
CDMA技术将在未来的通信中起越来越重要的作用,这种高效的新型通信模式将随同其宽
带衍生技术--WCDMA快速发展,满足用户对个人通信系统的要求,并成为全球无线本地环路的必然选择.
本文综合论述了CDMA系统基本原理结构功能操作特性、容量分析、iS-95标准,重点分析了信道鳊码部分及CDMA 系统几种常用编码.
关键字
CDMA 香农定理IMT-2000 WCDMA MAP算法 TURBO码卷积码
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CDMA信道编码及结构解析
随着亚太地区等新兴市场的潜力被大力开发,CDMA进入了高速发展期,在2002年一年中,全球共增用户数3400多万。
截至2004年2月,中国联通在CDMA用户已达2000万用户,成为全球第二大cdma移动通信运营商。
cdma技术体制上的优势使其成为移动数据通信的首选,即将到来的第三代移动通信(3G)技术都是基于cdma技术体制的。
cdma,即码分多址包含两个基本技术:一个是码分技术,其基础是扩频通信;另一个是多址技术。
将这两个基本技术结合在一起,并吸收其他一些关键技术,形成了今天码分多址移动通信系统的技术支撑。
本文将从这两个主要技术入手介绍cdma信道编码及前反向信道结构。
1扩频增益
扩频调制是一种无线通信技术。
他所用的传送频带比任何用户的信息频带和数据速率都大许多倍。
用W表示传送带宽(单位为Hz),用R表示数据速率(单位为bit/s),W/R被称为扩展系数或处理增益。
W/R的值一般可以在一百到一百万的范围(20db—60db)。
1.1仙农容量公式(Shan non’scapacityequation)
C=Blog2[1 + S/N]
其中:B为传送带宽(单位为Hz);
C为信道容量(单位为bit/s);
S/N为信号噪声功率比。
1.2CDMA扩频增益
传统通信系统通常压缩信号速率至尽可能小的带宽信道进行传送,cdma系统则采用宽带信道传送信号,以获得处理增益,提高信道容量,如图1所示。
根据仙农公式,增加信道带宽可以换取更高的信道容量或者是更低的信噪比,以提高收发双方通信的可靠性。
cdma扩频增益:
当一个用户以9600bps速率进行语音通信时,cdma的信道带宽是1,228,800hz,处理增益为1,228,800hz/9600= 128 = 21 db。
以此推算,每当用户数增加一倍,信道处理增益下降3db,当用户数达到32个时,信噪比接近底线,达到单扇区容量极限。
实际上,cdma系统对单载波单扇区通话的用户数进行了限制,以确保系统处理增益可以保持在理想的水平。
发信者把需传送的低速数据与一组快速扩频序列合成后通过发射机发射出去,接收者从空中借口截取信息流后,用同一快速扩频序列进行解扩频,从而得到原始信息。
2cdma信道编码
cdma系统通过码片(chip)来传输信号(signal),通常每一比特信息要占用几个码片。
所有用户共用cdma信道资源,每个用户拥有自己唯一的码型以区别于其他用户,用户使用自己的码型(codepattern)与一长组码片进行合成处理,从中恢复出传给自己的信息,而其他用户信息则被丢弃,保证了多用户通信的安全性。
2.1cdma扩频序列
cdma信道合成了三种不同的扩频序列以实现信息传递安全、稳定和独立行。
扩频序列很容易在收发双方间生成和合成,而不会耗费过多的处理资源,如图2。
2.1.1扩频序列A—沃尔什码(Walsh Codes)
沃尔什序列广泛的应用于cdma系统中。
沃尔什函数是相互正交(MutualOrthogonality)的,以保证用户信号也是互相正交的。
因此对于前向链路,cdma系统是一个正交扩频系统,沃尔什序列可以消除或抑制多址干扰(MAI)。
理论上,如果在多址信道中信号是相互正交的,那么多址干扰可以减少至零。
然而实际上由于多径信号和来自其他小区的信号与所需信号是不同步的,共信道干扰不会为零。
异步到达的延迟和衰减的多径信号与同步到达的原始信号不是完全正交的,这些信号就带来了干扰。
来自其他小区的信号也不是同步或正交的,这也会导致干
扰发生。
沃尔什序列在前向链路中用于复用目的,用来区分信道;在反向链路中,沃尔什码仅用作正交调制码。
64阶沃尔什码池如表1:
2.1.2扩频序列B和C—伪随机序列(PN,Pseudorandom Noise)
cdma系统中,伪随机序列(PN)用于数据的加扰和扩谱调制。
在传送数据之前,把数据序列转化成“随机的”,类似于噪声的形式,从而实现数据加扰。
接收机再用PN码把被加扰的序列恢复成原始数据序列。
需要指出的是,如果发送数据序列经过完全随机性的加扰,接收机就无法恢复原始序列。
换句话说,如果接收机知道如何恢复原始数据,发送的数据序列就不可能完全随机化。
因此,在实际cdma系统中使用的是一个足够随机的序列,一方面这个随机序列对非目标接收机是不可识别的,另一方面目标接收机能够识别并且很容易同步的产生这个随机序列。
所以把这种序列成为伪随机序列(PN)。
可以使用线性反馈移位寄存器(LFSR)生成这样的二进制序列,如图3。
1、伪随机序列特性:
1)自身的完全相关
2)移位近似正交
2、长PN码生成方式
PN码的生成方式不同于沃尔什码,需要更复杂的计算,以实现信息传递的安全性。
如下图所示,不同的手机和基站信道单元都有一个长码生成器。
其中长码状态寄存器(LCSR)保持与系统时间的同步,掩码寄存器(MR)存有只有用户可识别的码型。
长码状态寄存器(LCSR)每个脉冲周期转变一次状态。
状态寄存器(LCSR)和掩码寄存器(MR)合并至加和寄存器(SUMMER),SUMMER寄存器的数字单元在每个时钟周期内进行模2和计算,逐比特生成长码。
生成的移位长码的是由用户唯一的偏制(User’sOffset)码型所决定的,加扰后其他用户将无法解调此用户信息。
如图6。
下面简要介绍一下在业务信道和介入信道中的长PN码是如何生成的。
通常在公共业务信道中,移动台用自己的电子序列号(ESNs)和系统公共长掩码(PublicLongCodeMask)共同生成可识别的长PN码偏置(Offset)。
其中移动台的ESN代码是区别于其他移动用户的有效方式。
典型情况下业务信道使用公共长
掩码(Public Long Code Mask)来生成长PN码偏置(Offset),生成过程如图7。
业务信道以外,移动台还通过接入信道(AccessChannel)向基站发送注册和呼叫建立消息。
和公用业务信道相似,移动台也生成自己的接入信道长掩码(ACLongCode Mask),包括接入信道、基站ID、导频偏置等消息。
基站通过寻呼
信道向周围移动台发送这些参数和消息。
接入信道长码生成如图8。
3、短PN码生成方式
cdma系统中的短PN码由两组PN序列——I序列和Q序列正交生成。
I序列和Q 序列的两组PN码是由15阶移位寄存器产生的M序列,并且每个周期在PN序列的特定位置插入一个码片,从而加长了一个码片。
所以修正后的短PN码周期是普通序列长度215-1=32767再加一个码片,也就是32768个码片。
不同基站用同向(I)和正交(Q)PN码序列的不同偏置θi进行区分。
每个偏置是64码片的整数倍,总共有32768/64=512个可能的偏置。
在1.2288Mcps的速率上,I路和Q 路序列每26.66ms重复一次,即每两秒75次。
IS-95系统短PN码生成过程如图9。
cdma20001x系统短PN码生成过程如图10。
3cdma前反向信道
3.1IS-95及cdma20001x系统前方向信道组成3.1.1IS-95cdma系统前向信道组成。