第8章码分多址(CDMA)移动通信系统(一)
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第⼀代到第四代多址技术:从FDMA、TDMA、CDMA到OFDMA 做通信物理层有关的内容研究已经有很长⼀段时间了。
⼀直没有怎么总结,今天借着秋招,来总结⼀波。
本⽂所讲的是多址技术,⽇常常见的有时分多址、频分多址、码分多址,对应TDMA、FDMA、CDMA。
那么什么是多址技术呢,为什么需要多址技术呢?早期的⽆线电报就不需要多址技术,因为它的通信⽅式是点对点的,能发能收,就OK了。
⽽现在的移动通信,为了实现更⾼的通信效率,采⽤了基础⽹络构架。
在这个基础⽹络构架当中,包括了很多基站,基站之间是相互连接的。
⼿机在通信的时候,不是直接和另⼀部⼿机通过⽆线电来通信,⽽是先发送信号到离⾃⼰最近的基站,基站把信号送到离另⼀部⼿机最近的基站,再由这个基站通过⽆线的⽅式送达⽬的⼿机。
那么,就会有多部⼿机同时和⼀个基站通信,基站如何区分不同⼿机的信号呢?这就需要多址技术了。
已经获得过实际使⽤的多址技术包括 FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA。
这⼏个技术都叫 XDMA,差别就在第⼀个字母。
FDMA 的意思是,通过频率把⽤户区分的多个⽤户同时接⼊的技术。
OFDMA 也是⼀种 FDMA,只不过它是正交的 FDMA ,有更⾼的频谱效率。
多址技术在⽆线通信当中占据着⾮常重要的地位。
⽬前为⽌,移动通信是以多址技术来划分时代的。
FDMA、TDMA、CDMA 和 OFDMA分别代表了第⼀代到第四代的移动通信技术。
FDMA 和 TDMA我们⾸先来看 FDMA。
不同的⽤户占据不同的频段,从⽽避免了相互⼲扰,实现了区分。
⼿机选择哪⼀个频率,可以通过滤波器来实现。
由于滤波器的阻断都有过渡带,因此,相邻的两个频率之间⼀般会保留⼀定的带宽作为保护。
从原理上说,TDMA 和 FDMA 类似,只不过把频率换成了时间⽽已。
时间资源被划分成帧,每⼀帧内⼜被划分为若⼲时隙,不同的⽤户使⽤不同的时隙实现区分。
由于信道存在时延扩展,不同的时隙之间也需要保留⼀定的保护时间。
CDMA系统一.概述CDMA (Code Division Multiple Access)称作码分多址。
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。
或说是靠信号的不同形来区分的。
从频域或时域观察,多个CDMA信号是互相重叠的。
码分多址是以扩频技术为妹础,所谓扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。
CDMA信号的产生包括调制和扩频两个步骤,可以先用待传送的信息比特刈•载波进行调制,再用伪随机系列(PN)扩展信号的频谱,也可以先用伪随机系列为待传送的信息比特相乘, 把信息的频谱扩展后,再对载波进行调制。
这两种方式是等效的。
适用于CDMA系统的扩频技术是直接序列扩频(DS),这巾CDMA系统称作直接序列扩频CDMA 系统(DS-CDMA)o在直接序列扩频CDMA系统中,所有用户(或称信道)工作在相同的中心频率上,用户信息信号与高速率的伪随机码序列(PN序列或称码字)相乘得到宽带信号。
不同的川户使用不同PN序列。
这些PN序列相互正交,利用PN序列来区分不同的用户,如图0—1所示。
得到的宽带信号再去调制载波信号的某个参量。
▲玛字图0—1 DS—CDMA示意图接收端要从收到的扩频信号中恢复出它携带的信息,必须经过解扩和解调两个步骤。
解扩就是接收端以与发送端相同的PN序列与接收到的扩频信号相乘,恢复出原频带信号;解扩后的信号再经过常规的解调,即可恢复出其中传送的信息。
二.DS-CDMA移动通信原理图0-2为DS-CDMA移动通信系统原理框图。
系统中采用包含N个正交的PN序列CI, C2,…,6作为地址码,分别与信码dl,d2,…,dn相乘或模2加实现扩频调制。
信码速率fb (单位:b/s,比特/秒)、丿謹月Tb=l/fb;地址码速率fp (单位:c/s,子码/秒或码片/秒)、翩Tp=l/fp, 地址码序列每周期包含p个子码元,序列周期T = pT p.通常设置(0-1)(0-2)式中,K为正整数。
码分多址(CDMA)数字蜂窝移动通信系统
赵仲衡
【期刊名称】《电子世界》
【年(卷),期】1998(000)003
【摘要】继模拟蜂窝移动通信系统和GSM数字蜂窝移动通信系统之后,CDMA(码分多址)数字蜂窝系统又于1997年岁末登场亮相。
尽管这一系统现在仅在北京、上海、广州、西安等几个城市投入商业运行,但它优异的性价比及巨大的商业潜机将使其不会在公众电信舞台上充当配角。
【总页数】1页(P15)
【作者】赵仲衡
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
【相关文献】
1.码分多址数字蜂窝移动通信技术讲座第六讲CDMA蜂窝移动通信系统结构及设计 [J], 朱云龙;吴彦群
2.码分多址数字蜂窝移动通信技术讲座第七讲CDMA蜂窝移动通信系统的发展趋势 [J], 朱云龙;吴彦群
3.码分多址(CDMA)蜂窝移动通信系统中位置登记方式 [J], 王平
4.TD-SCDMA数字蜂窝移动通信系统基站工程设计 [J], 闫仲舒
5.码分多址(CDMA)蜂窝移动通信系统中位置登记方式 [J], 王平
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引言20 世纪70 年代末第一代移动通信系统面世以来,移动通信产业一直以惊人的速度迅猛发展。
其中码分多址移动通信以其容量大、频谱利用率高等诸多优点,显示出强大的生命力,引起人们的广泛关注,成为第三代移动通信的核心技术。
CDMA 是当今通信界关注的大热点。
CDMA 是当前公认的一种国际标准技术。
它具有频谱利用率极高和通信质量好等一系列显著优点。
CDMA 为解决频率资源非常紧缺这一当前移动通信技术发展中最关键的问题提供了理想途径,为移动通信提供了质量最高,成本效益最好的方案,成为最受设备制造商青睐的一种通信方式。
CDMA 适用于各种移动通信,已被公认为是移动通信的发展方向。
CDMA 不仅是当今最先进和最具市场潜力的通信技术,而且是一种跨世纪的技术。
第一章绪论1.1移动通信的发展史移动通信的发展相继起步于海、路、空的研究领域,大体经历了三个阶段。
从初期的军事移动通信阶段,发展到民用专业移动通信阶段,19 世纪70 年代末国际上出现的蜂窝汽车电话标志着公众移动通信新阶段的到来,历经10 年才日益成熟起来。
从此,移动通信的制造业和运营业进入了空前发展的阶段。
80年代,随着各种蜂窝系统在各国的应用,制式也五花八门,不能兼容互通,适应不了欧洲共同体的发展需求,于是开发了GSM 数字蜂窝系统。
美国从扩容和兼容的观点开发了可采用TDMA 技术的D-AMPS数字蜂窝系统。
为进一步扩大容量,采用CDMA 技术的数字蜂窝系统得以问世。
1.2移动通信的发展现状近20 年来,移动通信在微电子技术基础上与计算机技术密切结合,正在产生革命性飞跃,各种新技术层出不穷,一代又一代的新系统不断涌现,短短20 年间,第一代移动通信已经得到广泛应用,第二代移动通信系统正日益普及,并且已经第一代模拟系统,第三代移动通信系统(IMT-2000 )即将进入大规模商用化阶段。
总之,移动通信技术正在以前所未有的速度向前迈进,预计到2010 年,在所有通信设备中移动通信设备将居于首位[1]。
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。
第一章测试1【单选题】(2分)选项中哪种方法不可以减轻或抵抗衰弱现象?()A.分集接收B.不连续发射C.跳频技术D.频率复用2【单选题】(2分)选项中哪个号码是唯一识别移动用户号码?()A.MSIDNB.IMEIC.IMSID.MSRN3【单选题】(1分)移动台在通话状态下的切换是由哪个网络实体来决定的?()A.BTSB.MSC.MSCD.BSC4【单选题】(2分)关于位置区识别码的描述,哪项是正确的?()A.MNB.中国的移动国家代码为86,中国电信移动网的移动网络代码为00。
C.OGI在全球范围内是唯一的而LAI在全球范围内不是唯一的。
D.LAI由MCE.LAI组成。
F.当移动台在空闲时,当它发现当前小区的LAI与它SIM中的不同时将自动进行位置登记。
5【单选题】(3分)跳频能有效地改善以下哪种现象?()A.时间扩散B.单通C.互调干扰D.多径衰落6【多选题】(2分)GSM中的抗干扰技术有()A.功率控制B.跳频C.DTXD.切换7【多选题】(1分)导致手机信号波动的主要原因有()A.小区重选或切换B.多径效应C.发射信号功率波动D.寻呼策略不合理E.功控或DTXF.天线安装不稳而摇动8【判断题】(2分)多径效应是由于电波在空间上经过多条路径传播后到达接收机,因此多径效应具有空间选择性。
()A.对B.。
移动通信作业题习题第⼀章概述1、移动通信有哪些特点?(8条)因何产⽣?2、模拟通信系统能采⽤TDD ⽅式吗?为什么?3、⼤区制与⼩区制的根本区别?(1~2句话)第⼆章移动信道中的电波传播1、试⽐较10dBW 、10W 和10dB 有⽆差别?2、某⼀移动信道,传播路径如下图所⽰,假定d1=10Km,d2=5Km,⼯作频率为450MHz,︱x ︱= 82m,求电波传播损耗L .(L=130.22dB)3、某⼀移动体,在接收850MHz 的移动⽆线电传输中,观测到多普勒频移为20~60Hz 。
移动⽆线天线的波束宽度?是多少?ms 的移动速度v 是多少? (o 141?=,21.2/v m s = )4、若载波频率f 0=800MHz ,移动台以速率V=50Km/h 沿电波传播⽅向⾏驶,求接收信号的平均衰落率A 。
(A=74)5、简述时延扩展和相关带宽的概念及物理意义?6、移动信道中,信号的衰落有哪两种?分别由何原因引起?各⾃服从什么分布?(写出表达式)7、已知某⼀移动通信系统,⼯作频率 f =150MHz ,基站天线⾼度为100⽶,天线增益为6dB ,移动台天线⾼度为3⽶,没有增益,通信距离为10Km ,市区、中等起伏地。
求(1)路径损耗 [LA]。
(2)若BS 发射功率PT=10W ,求MS 接收信号的功率中值[PPC]。
([LA]= 126.96 dB ,[PPC] = -110.96 dBw )o 1040, 1.5,20,20,90,15,COST 231/Walfish/Ikegami Hata m b roof f MHz h m h m h m w m ?======8、假定平顶建筑试⽐较-模型和模型的预测结果。
9、在考虑天线⽅向性时,信道模型需考虑哪些因素?10、某⼀蜂窝系统,位处市区中等起伏地。
基站h =100m 、G b=6dB P =10w ,采⽤中⼼激励⽅式,设其中⼀⼩区有A、B两移动台,设备相同、并同时⼯作,参数有:功率为10w、B i=16kHz、?f TR=2kHz、Fm=3kHz、?f=5kHz、h m=3m、Gm=0。