CDMA系统原理
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CDMA工作原理CDMA(码分多址)是以分组的形式广播您的通话的,但与TDMA(时分多址)不同的是,所有通话均在同一信道上传递,它通过指定给各个对话的特殊代码来区分每个对话。
当您使用CDMA 电话时,它实际上接收了在您所使用的网络上传输的所有电话,但只有那些带有您的特殊代码的通话才会被从分组的数据状态重新转换为语音。
单个的CDMA网络单元在这三种数字协议(TDMA,GSM,CDMA)中是最大的,CDMA能管理网络单元覆盖的广阔空间,因为它的智能电话在靠近天线时会自动降低功率,而在远离天线时又会加大功率。
象GSM一样,CDMA以13Kbps的速率传输语音,以9600bps的速率传输数据,但它提供的通话质量在三种数字协议中是最清晰的,而且通话容量是模拟电话的20倍(请看下方的“CDMA工作原理”)。
CDMA既可以在800MHz也可以在1900MHz的频段上工作。
Qualcomm,这个最先将CDMA推向商用的公司,推出了一种双频段电话,被称为QCP2700它允许您在CDMA的两个频率之间进行切换。
象TDMA一样,CDMA在必需时也可以切换到模拟方式,但请注意,这常常是从数字连接变成一个虽然更可靠但质量却较差的模拟连接。
CDMA 工作原理1 拨号:当您拨了一个电话号码,这个号码将与您的电话ID号一起以无线电广播的形式发射出去2 分组传递:电话对您的语音进行数字化,并把它划分为数据位包,然后使用扩频技术广播这些数据包。
CDMA指定440亿个代码中一个代码代表这次对话,并将数据包分散在多个无线电频谱段上,这个代码使您的通话与在同一无线电频段上同时发射的其它通话区分开来。
3 接收与连接:距离最近的CDMA无线捕捉到您的电话的无线电广播,并将它传递到中央交换计算机,这个计算机识别您的电话ID。
这样,蜂窝服务电话提供商可以跟踪您的通话并根据空中占用时间进行计费。
中央交换计算机将您连到安装在电话公司总局的公用电话交换网上,或连到本系统中的其它蜂窝用户。
CDMA通信的基本原理功率控制CDMA通信与传统的通信系统像比较,发端多了扩频调制,收端多了扩频解调CDMA通信在发端将待传入的话音,通过A/D转换将模拟语音转变成了二进制数据信息,通过高速率的伪随机扩频调制,从原理上讲,两者相乘,扩展到一个很宽的频带,因而在信道中传输信号的带宽远大于信息带宽。
在接受端,接受机不仅接受到有用的信号,同时还接受到各种干扰信号和噪声。
利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩。
本地伪码与接受到的扩频信号中伪码一致,通过相关运算可还原成原始窄带信号,顺利通过窄道滤波器,恢复原始数据,再通过数/模(D/A)转换,恢复原始语音。
接收机接收到的干扰和噪声,由于和本地伪随机序列不相关,经过接收扩解,将干扰和噪声频谱大大扩展,频谱功率密度大大下降,落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降,因此在窄带滤波器输出端的信噪比或信干比得到极大改善,其改善程度就是扩频的处理增益。
CDMA蜂窝网的关键技术--功率控制CDMA蜂窝移动通信系统中,所以的用户使用相同的频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号,则信号到达基站时,因为传输路程不同,基站接受到到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这时间所谓的"远近效应"。
通常,路径损耗的总动态范围在80dB的范围内。
为了获得高质量和高的容量,所有的信号不管离基站的远近,到达基站的信号功率都应该相同,这就是功率控制的目的:使每个用户到达基站的功率相同。
从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。
比如若从通信的正向、反向链路角度来考虑,一般可以分为反向功率控制和正向功率控制;若从实现功控的方式则可划分为集中式功率控制和分布式控制;还可以从功率控制环路的类型来划分,有可分为开环功控、闭环功控(外环功控和内环功控)。
1.反向功控CDMA系统的通信质量和容量主要受限于收到干扰功率的大小。
1、CDMA原理图2、编码技术2-1信源编码2-1-1信源编码的目的是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分,以达到压缩码率和带宽,实现信号的有效传输;2-1-2最常用的信源编码是PCM,它采用A律波形编码。
分为取样、量化和编码三步;一路语音信号编码后的速率为64Kb/s;2-1-3移动通信中如果采用PCM编码技术,则传一路话音信号需要64K带宽,传8路话音需要512K带宽。
对于1个频点只有200KHZ带宽的GSM系统来说,会造成频率资源的浪费,因此GSM系统中采用GMSK编码技术,编码后的速率为13Kb/s;2-1-4第三代移动通信系统中,不仅要支持语音通信,还要支持多媒体数据业务,因此必须采用更加先进的编码技术。
在WCDMA中,采用了自适应多速率语音编码(AMR)技术。
它支持8种编码速率:12.2、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75Kb/s.3、AMR控制AMR:允许系统根据无线接口资源动态调整语音的编码速率负荷重时,降低AMR的语音速率,这样既减轻负载,又增加系统容量。
采用4.75K时相对12.2K容量提高约40%负载轻时,增加AMR语音速率,尽量提高QOS,增加满意度对于上行覆盖受限的情况,降低AMR的语音速率可以有效扩大上行的覆盖范围4、信道编码目的使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差。
同时在原数据流中加入冗余信息,提高数据传输速率。
5、信道编码的特点5-1信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息,从而获得纠错能力5-2目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码(1/2,1/3)5-3使用编码增加了无效负荷和传输时间5-4适合纠正非连续的少量错误6、交织编码技术6-1优点交织技术是改变数据流的传输顺序,将突发的错误随机化。
提高纠错编码的有效性。
6-2缺点:由于改变了数据流的传输顺序,必须要等整个数据块接收后才能纠错加大了处理延时,因此交织深度应根据不同的业务要求选择。
CDMA技术原理及主要特点CDMA是Code Division Multiple Access的英文缩写,中文翻译为码分多址。
CDMA是用于数字蜂窝移动通信的一种先进的无线扩频通信技术,它能满足近年来运营者对大容量、廉价、高质量的移动通信系统的需求。
CDMA中的多址可以被理解为一个滤波问题,多个用户同时使用同一频谱,然后采用不同的滤波器和处理技术,将不同用户的信号互不干扰地接收和解调出来。
移动通信一般采用三种多址方式:FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)。
FDMA就是信号功率被集中在频域中一个相对的窄带中传输,不同信号被分配到不同频率的信道里,发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制,这样在规定的窄带里只能通过有用信号的能量,而任何其他频率的信号被排斥在外。
模拟的FM蜂窝系统采用的就是FDMA方式。
TDMA就是一个信道由一连串周期性的时隙构成,不同信号的能量被分配到不同的时隙里,利用定时选通来限制邻道的干扰,从而只让在规定时隙中有用的信号能量通过。
现在使用的TDMA蜂窝系统实际上都是FDMA和TDMA的组合。
CDMA 就是每一个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频,不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。
在接收机里,信号用相关器加以分离,相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱,将有用信号的信息识别和提取出来。
CDMA技术作为一种抗干扰的通信手段,很早就在军事通信中得到了应用,但是将CDMA技术应用于民用的数字蜂窝移动通信系统,还是80年代末才由美国Qualcomm公司实现的。
QCDMA系统中采用了许多先进的技术从而保证了系统性能的优势,其标准称为IS-95系列,包含多个标准。
多径衰落是移动通信系统需要克服的主要问题,CDMA系统采用了多种形式的分集,从而很好地解决了这一问题。
CDMA系统采用符合交织、检错和纠错编码等方法实现了时间分集;CDMA系统的信号带宽是1.25MHz,起到了频率分集的作用;基站使用多付接收天线,基站和移动台都使用了Rake 接收机技术,软切换时,移动台和基站同时联系,从中选取最好的信号送给交换机,从而起到了空间分集的作用。
⏹CDMA系统原理、网络规划与优化技术内容提纲第一部分CDMA定义及其发展历程第二部分CDMA网络结构及技术优势第三部分CDMA 1X数据业务介绍第四部分CDMA 网络规划与优化技术⏹CDMA专业定义⏹CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division MultipleAccess),它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。
CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求,第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。
1995年,第一个CDMA商用系统运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用,全球许多国家和地区,包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络,特别是在美国和日本,CDMA成为国内的主要移动通信技术,其中美国10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA网络。
⏹移动通信发展历程多址技术码分多址(CDMA)技术是使用一组正交的伪随机码序列对有用信号进行扩频处理的技术,与FDMA和TDMA技术相比,该技术对频率的利用率最高,是数字移动通信系统的主流技术。
⏹CDMA发展历程⏹CDMA网络结构C网核心网电路域(CS)各功能实体作用1、MSC (Mobile Switching Center移动交换中心) 完成通话接续,计费,BSS基站子系统和MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理等功能。
2、HLR (Home Location Register归属位置寄存器) 主要存储两类信息:一移动用户识别号码、业务类型、用户类别等数据;二是有关移动用户目前所处位置的信息、用户开关机状态等。
3、VLR (Visitor Location Register拜访位置寄存器) 存储MSC所管辖区域中的移动台(称拜访客户)的相关用户数据,包括:用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户可获得的服务等参数。
C网核心网分组域(PS)各功能实体作用1、PCF(Packet Control Function分组控制功能)主要包括分组数据呼叫在起呼过程中通信链路的建立,在释放过程和分组数据硬切换过程中的通信链路的释放。
2、PDSN(Packet Data Service Node分组数据服务节点)承接无线网络和分组数据网络的无线分组数据接入网关,为cdma2000移动台提供访问Internet或Intranet的服务。
3、AAA(Authentication,Accounting,Authorization Server)负责鉴权、授权、计账、数据业务开户管理功能、记录数据流量。
CDMA通信模型CDMA技术的原理是基于扩频技术。
发射端将需传送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(1.25M)被扩展,再经载波调制并发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号(即解扩),以实现信息通信。
⏹CDMA常用基本概念(一)⏹特(Bit):输入含有信息的数据称为比特.⏹符号(Symbol) :经过信道编码和交织后的数据成为符号.⏹码片(Chip):经过最终扩频得到的数据成为码片.1.2288MB⏹前向(下行):从BTS到MS.⏹反向(上行):从MS到BTS.⏹CDMA常用基本概念(二)☐Rx_Power手机接收电平:手机接收到的CDMA信号电平强度。
此值要求在室外-80dB以上、室内-90dB以上为覆盖正常;☐Ec/Io:手机接收到的导频功率的强度Ec除以手机接收到的全部功率的总和(Io)得到的比值,主要用来衡量CDMA网络的通话质量。
此值小于-14dB无法通话;-14dB到-12dB通话总量稍差;-12dB到-7dB通话质量一般;-7dB以上,则信号非常好;☐Tx_Power:手机发射功率,最大值为+23dB。
一般要求室外小于0dB,室内小于+10dB。
☐FFER:前向信号误帧率,要求小于10%。
☐CDMA所具优势☐CDMA是移动通信技术的发展方向,在2G阶段,CDMA增强型IS95A与GSM在技术体制上处于同一代产品,提供大致相同的业务,但CDMA技术有其独到之处,在通话质量好、掉话少、低辐射、健康环保等方面具有显著特色。
在 2.5G阶段,CDMA2000 1X RTT 与GPRS在技术上已有明显不同,在传输速率上1X RTT高于GPRS,在新业务承载上1X RTT比GPRS 成熟,可提供更多的中高速率的新业务,而从2.5G向3G技术体制过渡上,CDMA2000 1X向CDMA1X EVDO过渡比GPRS 向WCDMA过渡更为平滑CDMA所具优势(一)系统容量大。
根据理论计算及现场试验表明,CDMA系统的信道容量是模拟系统的10~20倍,是TDMA系统的4倍。
CDMA系统的高容量很大一部分因素是因为它的频率复用系数远远超过其它制式的蜂窝系统,同时CDMA使用了话音激活和扇区化,快速功率控制等。
CDMA所具优势(二)CDMA所具优势(三)频谱利用率高。
相同频谱情况下容量是模拟系统的8-10倍,是GSM的4-6倍。
CDMA所具优势(四)CDMA系统采用软切换方式。
所谓软切换是指移动台需要切换时,先与新的基站连通再与原基站切断联系,而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。
软切换可以有效地提高切换的可靠性,大大减少切换造成的掉话,因为据统计,模拟系统、TDMA系统无线信道上的掉话90%发生在切换中。
⏹CDMA所具优势(五)⏹保密性强。
CDMA系统的信号扰码方式提供了高度的保密性,使这种数字蜂窝系统在防止串话、盗用等方面具有其它系统不可比拟的优点。
CDMA所具优势(六)低发射功率。
采用完善的功率控制、语音激活技术,降低了手机发射功率,增加了系统容量,延长了电池使用时间,对人体健康的影响最小,绿色手机。
CDMA所具优势(七)话音质量高。
CDMA采用8K QCELP、8K EVRC、13K QCELP语音编码技术,具有良好的背景噪声抑制功能。
CDMA所具优势(八)全高速的数据业务结构,向3G平滑过渡,降低网络投资成本。
CDMA频率分配(一)CDMA频率分配(二)⏹CDMA 1X数据业务建立流程(pcf分组控制功能)⏹CDMA 1X拨号接入过程1、MS通过业务信道(TCH)与无线网络建立空中接口(Um)链路;2、PCF向PDSN发出R-P链路建立的请求消息,PDSN收到该消息后,发出响应消息并建立R-P链路;3、在完成链路控制协议LCP后(LCP: State is Open),开始身份认证阶段。
认证协议采用PAP或者CHAP方式;4、PDSN向AAA发送接入请求消息(Access Request);5、AAA启动认证过程,完成认证过程后,向PDSN发送接入接受消息(Access Accept);6、PDSN收到AAA返回的接受消息,给MS发送CHAP接受确认;7、MS向PDSN发送IPCP(IP Control Protocol)配置请求;PDSN分配IP地址给MS,同时下发的还有DNS信息;8、PPP连接建立之后,MS就可以开始连接网络。
CDMA 1X用户认证和计费用户的认证和计费工作都是由AAA服务器实现。
关于AAA服务器,有以下几点需要说明:1、目前AAA认证主要是基于IMSI号段。
公用业务的上网账号(即NAI)是类似于以前窄带拨号那样的公众账号,VPDN帐号则根据实际情况进行设置;2、目前C网上网的功能鉴权的由HLR实现。
AAA只针对IMSI 号段信息以及NAI进行认证,用户终端根据不同的业务使用不同的NAI来拨号接入。
AAA根据IMSI进行业务接入控制,控制用户访问互联网/W AP/用户VPN;根据NAI对应返回公网/私网/VPDN等不同的接入属性;3、AAA上的IMSI和MDN绑定信息,主要是为了对新用户的W AP业务进行鉴权的,不涉及用户的互联网业务使用。
因此营帐在AAA开户出现失败或者工单积压的时候,主要影响W AP,不影响用户使用互联网业务。
4、对于VPDN业务,AAA服务器只认证用户的域信息,不对具体的VPDN帐号进行验证。
⏹CDMA1X的业务信道CDMA1X的数据通过两个信道传送:1、FCH基本业务信道:速率为9.6kbps2、SCH补充业务信道:9.6kbps、19.2kbps、38.4kbps、76.8kbps、153.6kbps⏹分配FCH还是SCH?取决于:1、用户数据需求;2、资源(功率\W ALSH\CE);3、无线环境;注:华为设备支持同时分配FCH和SCH;⏹1X业务各速率的基本条件CDMA 网络规划与优化任务介绍在整个移动网络的建设中,网络规划和优化基本贯穿了网络建设的整个过程,且是其中两个极为关键的过程,这里主要是针对一个工程项目的实施进行介绍。
网络规划的主要任务是:针对一个建设项目给出规划方案,它包括网络规划策略和规划分析方法、站址规划与勘测、工程参数规划、邻区和PN规划、网络系统参数规划等。
网络优化的主要任务是:针对一个已经开始运行的网络,对其工程参数、系统配置数据进行调整,以使网络性能达到最佳效果;或者根据网络的发展,对网络进行进一步扩容。
CDMA 网络规划与优化流程从话务覆盖分析开始到安装调测之前均属于网络规划的范畴。
设备安装调测,开始运行后,若网络质量达不到预期的要求,则需要对网络进行优化。
清晰了解网络规划和优化在整个项目实施过程中的位置和作用,有助于区分和掌握各个环节的重点。
网络规划工具准备网络规划要求的工具主要有:1、手持GPS终端、指南针、望远镜;2、地图(Mapinfo电子地图或者交通旅游图);3、Mapinfo软件(可结合Google Earth软件使用);4、仿真工具(可选);确定规划原则和初步思路在开始网络规划时,首先需要确定规划的原则,原则的确定来自于用户对覆盖、容量和质量的需求,因此,在了解到客户的需求后,结合几个方面进行分析,需要开始了解以下的内容:覆盖:确定用户地理区域、语音和数据业务分别的覆盖要求、室内覆盖的要求、接收电平及Ec/Io要求等。
容量:整个网络拟规划的容量、语音用户与数据用户的分布、业务模型的确定等。
质量:网络运行指标要求、FER要求等。
同在预规划中提到的一样,在进行覆盖分析时,为了保证规划的针对性,需要对提供服务的区域进行区域划分,从而对不同的区域提供不同的分析和规划策略。
基站信息收集一般来说,新建网络会尽量利用自有的基站站址或其它机房信息。