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1、CDMA通信原理培訓(xùn)工程部:鄧小丁2008-8-26CDMA的含義CDMA：CodeDivisionMultipleAccess即碼分多址接入。它是以擴(kuò)頻通信技術(shù)為基礎(chǔ)的。WCDMA即寬帶碼分多址接入也是以擴(kuò)頻通信技術(shù)為基礎(chǔ)的。?N用戶/寬帶信道?C/I在中頻濾波后也為負(fù)，但在解擴(kuò)后為正?可以認(rèn)為解擴(kuò)是最后一次濾波?3個(gè)用戶/窄帶信道?C/I在中頻濾波前為負(fù)，濾波后為正1231TDMA(3時(shí)隙)30kHzFrequencyTime?1個(gè)用戶/窄帶信道?C/I在中頻濾波前為負(fù)，濾波后為正FDMA30kH
2、zFrequencyTimeDS-CDMA1.23MHzFrequencyTimeCDMACDMA基本原理WalshCode一、碼分多址技術(shù)基礎(chǔ)擴(kuò)展頻譜通信的含義擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的帶寬，在收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。a、信號(hào)頻譜被擴(kuò)寬了。但容量卻提高了。b、采用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制的方式來(lái)展寬信號(hào)頻譜。采用大約0.814us脈沖（帶寬為1.2288MHz)來(lái)直接序列擴(kuò)頻。擴(kuò)頻碼只是起到擴(kuò)展信號(hào)頻譜的作用，并不
3、影響所傳數(shù)據(jù)的透明性。c、在接收端用相關(guān)解調(diào)來(lái)解擴(kuò)。在接收端用與發(fā)送端完全相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)。一、碼分多址技術(shù)基礎(chǔ)擴(kuò)展頻譜通信的主要特點(diǎn)1、抗干擾能力強(qiáng)。擴(kuò)頻系統(tǒng)擴(kuò)展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力越強(qiáng)。因其信號(hào)頻帶展寬了，干擾方也必須在更寬的頻帶上去干擾，就必須提高干擾功率。如果頻帶變寬100倍，則干擾功率必須提高100倍！2、隱蔽性好。擴(kuò)頻系統(tǒng)擴(kuò)展了頻譜，所以其功率密度很低，甚至湮沒(méi)于噪聲中，所以別人很難發(fā)現(xiàn)有信號(hào)存在，而且對(duì)其他窄帶系統(tǒng)干擾很小。可在原有窄帶的頻段內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)頻通信，提
4、高頻譜利用率。3、可以實(shí)現(xiàn)碼分多址。擴(kuò)頻通信提高抗干擾性能，但占用了頻帶寬的代價(jià)。但是，如果讓許多用戶共用這一寬頻帶，則可極大提高頻帶的利用率。在擴(kuò)頻碼序列中利用正交或準(zhǔn)正交的擴(kuò)頻碼序列之間的相關(guān)特性，給不同用戶分配不同的擴(kuò)頻碼，可一、碼分多址技術(shù)基礎(chǔ)以區(qū)分不同用戶。這樣在一寬頻帶上許多用戶可以同時(shí)通信而互不造成嚴(yán)重干擾。雖然碼分多址占用較寬頻帶，但平均到每個(gè)用戶占用帶寬來(lái)計(jì)算，則頻帶利用率高。在FDMA的AMPS系統(tǒng)、TDMA的GSM系統(tǒng)和CDMA的蜂窩系統(tǒng)中，CDMA系統(tǒng)容量最大，為FDMA的20
5、倍，TDMA的4倍。4、抗衰落、抗多徑干擾無(wú)線道信不可避免會(huì)出現(xiàn)慢衰落、快衰落等現(xiàn)象。在頻域上看，快衰落會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰落。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有潛在的抗頻率選擇性衰落的能力，這是因?yàn)閿U(kuò)頻頻譜已經(jīng)很寬，頻譜密度很低，如在傳輸中小部分頻譜衰落時(shí)，不會(huì)造成信號(hào)嚴(yán)重畸變。還可以采取把多個(gè)路徑來(lái)的同一碼序的波形相加合成，從而能有效克服多徑效應(yīng)。信息論香農(nóng)公式前面提到擴(kuò)頻將信號(hào)帶寬擴(kuò)寬了，但頻譜資源卻是寶貴的，為什么還要用寬頻信號(hào)傳輸窄帶信號(hào)呢？目的就是為了安全可靠。香農(nóng)公式表示了帶寬與信噪比互換關(guān)系：C=Blog2(
6、1+S/N)。C為信道容量，單位為b/s;B為信號(hào)頻帶寬度，單位為Hz；S為信號(hào)平均功率，單位為W；N為噪聲平均功率，單位為W。公式表明：在給定信號(hào)功率和白噪聲功率N的情況下，只要采用某種編碼系統(tǒng)，就能以任意小的差錯(cuò)概率，以接近于C的傳輸速率來(lái)傳送信息。反過(guò)來(lái)，在保持信息傳輸速率C不變的條件下，可以用不同頻帶寬度B和信噪功率比（信噪比）來(lái)傳輸信息。即如果增加信號(hào)頻帶寬度，就可以在較低的信噪比的條件下以任意小的差錯(cuò)概率來(lái)傳輸信息。所以擴(kuò)頻能夠以大的帶寬來(lái)?yè)Q取低的信噪比。抗干擾性理論柯捷爾尼可夫公式信息傳
7、輸差錯(cuò)概率公式：Pe≈f(E/n0)(1-1)。公式表明，差錯(cuò)概率Pe是信號(hào)能量E與噪聲功率譜密度n0之比的函數(shù)。設(shè)信息持續(xù)時(shí)間為T，或數(shù)字信息的碼元寬度為T，則信息帶寬為Bm=1/T（1-2）。信號(hào)功率則為S=E/T(1-3)。設(shè)擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬為B，則噪聲功率為N=n0B(1-4)。將式（1-2）~（1-4）代入到(1-1)中，可得:Pe≈f(STB/N)=f(S/N*B/Bm)。上式表明差錯(cuò)概率Pe是信噪比（S/N）和信號(hào)帶寬與信息帶寬之比（B/Bm）二者乘積的函數(shù)。同樣，可以增加信號(hào)帶寬的方法來(lái)
8、換取低信噪比。由信息論和抗干擾理論中的兩個(gè)公式可以看出，將信息帶寬擴(kuò)展100倍或更多，來(lái)傳輸信息，就是為了提高通信的抗干擾能力。即在強(qiáng)干擾條件保證可靠安全地通信。這就是擴(kuò)頻通信的基本思想和理論依據(jù)。處理增益和抗干擾容限處理增益我們可以用系統(tǒng)輸出信噪比與輸入信噪比二者之比來(lái)表征擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾能力。各種擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾能力大體上都與擴(kuò)頻信號(hào)帶寬B與信息帶寬Bm之比成正比。即Gp=10lg(B/Bm)。Gp稱為擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益，它表示了擴(kuò)頻系統(tǒng)信噪比的改善
