1、CDMA概述,第一课 : CDMA理论简介,第一课:CDMA理论简介 目的和要求,采用多址技术的好处 信道(Channel)的通用定义 标识CDMA信道的两个基本参数 扩频(Spread Spectrum)调制的基本原理 扩频信号的基本特征 使得CDMA系统具有较大用户容量的一些基本因素 扩频序列与伪随机(Pseudorandom)序列 扩频信号的码片速率(Chip Rate) 处理增益(Processing Gain)的概念 明确CDMA前向信道和反向信道(Forward and Reverse Channel) 掌握正交(Orthogonal)的概念 前向信道与沃氏函数(Walsh Fun
2、ction)的关系 明确PN码的作用及PN偏置(PN Offset)的作用,多址技术,自从电话技术和无线电技术问世以来,人们就在试图通过单条电路传送尽可能多的业务。 传输介质类型举例: 双绞线 同轴电缆 光缆 空中接口(无线电信号) 采用多址技术的好处 增加系统的容量,为更多的用户提供服务 因为所需传输媒介减少,降低了系统成本 降低单用户的费用 更易于管理,每对用户各自通过传输介质使用一专用电路通信而彼此并不知道其他用户的存在。,多址技术: 多个独立用户同时使用传输介质而互不影响。,信道,物理传输介质是一种可以根据所采用的不同技术进一步划分为单个信道的资源: 下面介绍几种最流行的多址技术: F
3、DMA 频分多址 每个用户使用不同的频率 一个信道对应一个频率 TDMA 时分多址 每个用户使用不同的时隙 一个信道就是特定频率的特定时隙 CDMA 码分多址 一个信道对应一种独特的码序列。 每个用户使用相同的频率,但采用不同的码序列。,信道: 通过传输媒介为一个用户传送信息的专用通路。,基本概念,45 or 80 MHz,CDMA信道,CDMA 反向信道 1.25 MHz,CDMA 前向信道 1.25 MHz,扩频原理,Spread 频谱,传统通信系统,发送的 低速信息,TX,恢复出的 低速信息,RX,窄带信号,扩频系统,快速 扩频序列,发送的 低速信息,TX,恢复出的 低速信息,RX,快速
4、 扩频序列,宽带信号,CDMA扩频原理,发端数据流与一扩频序列结合到一起 在终接端,只要具备正确的定时和扩频序列,合成信号可以被压缩并恢复出原始数据 压缩频谱后,恢复出的原始数据流仍然保持完整。,CDMA扩频原理 多次连续扩频,可以采用连续多个扩频序列进行扩频,然后以相反的顺序进行频谱压缩,恢复出原始数据 这些扩频序列可以具有所需的不同特征 发端所用的扩频序列必须与终接端所用序列保持同步。,前向码分信道的区分,移动台调谐到一个特定的CDMA频率, 从基站的一个扇区接收前向CDMA信道。 前向CDMA信道传送合成信号,该合成信号最多可由64个前向码分信道组成 在这些码分信道中,一些是业务信道,而
5、另外一些则是CDMA系统正常工作所需的开销信道。 区分这64个前向码分信道需要64个数码,这64个数码序列的集合称为沃氏码,所有这些码序列都称为沃氏码。,不同基站的区分,移动台处于多个基站环绕之中,所有基站都以相同的频率发射。 每个基站的每个扇区所发射的前向CDMA信道中,可包含64个不同的前向码分信道。 移动台必须能够鉴别不同基站的不同扇区。 为了识别不同基站的扇区,定义了两种二进制数字序列,即I和Q短PN序列(或称短码)。 在CDMA系统中,这些短PN序列可以有512种不同偏置。每一种对应一数码序列,可用于识别特定基站的特定扇区。,A,B,最多64个 码分信道,最多64个 码分信道,反向码
6、分信道的区分,CDMA系统必须能够唯一地识别每一个试图与基站建立通信的移动台。 移动台的数量非常大。 为了唯一地识别每一个可能的反向码分信道,定义了一个二进制数码序列称为长PN序列(或长码)。 该序列非常长,可以有上万亿种表现形式。每一种表现形式对应一数码,用于识别每个特定用户(称为用户长码)或特定接入信道。,沃氏码,64个序列, 每个64位码片(chip)长 码片(chip)就是一个二进制数(0或1) 每个沃氏码与其它所有沃氏码均正交 这意味着可以从一多个沃氏码混合的信号中识别并筛选出特定的沃氏码。 如果两个长度相同的二进制数列异或的结果具有相同数量的0和1,则它们是正交的。,沃氏码# -
7、64-码片序列 -0 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001 01010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101012 00110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100113 01100110011001100110011001100110011001100110011001100110011001104 0000111100001111000011110
8、0001111000011110000111100001111000011115 01011010010110100101101001011010010110100101101001011010010110106 00111100001111000011110000111100001111000011110000111100001111007 01101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010018 0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111
9、1119 0101010110101010010101011010101001010101101010100101010110101010 10 0011001111001100001100111100110000110011110011000011001111001100 11 0110011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001 12 0000111111110000000011111111000000001111111100000000111111110000 13 01011010101001010101101
10、01010010101011010101001010101101010100101 14 0011110011000011001111001100001100111100110000110011110011000011 15 0110100110010110011010011001011001101001100101100110100110010110 16 0000000000000000111111111111111100000000000000001111111111111111 17 010101010101010110101010101010100101010101010101101
11、0101010101010 18 0011001100110011110011001100110000110011001100111100110011001100 19 0110011001100110100110011001100101100110011001101001100110011001 20 0000111100001111111100001111000000001111000011111111000011110000 21 0101101001011010101001011010010101011010010110101010010110100101 22 00111100001
12、11100110000111100001100111100001111001100001111000011 23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110 24 0000000011111111111111110000000000000000111111111111111100000000 25 0101010110101010101010100101010101010101101010101010101001010101 26 001100111100110011001100001100110011001
13、1110011001100110000110011 27 0110011010011001100110010110011001100110100110011001100101100110 28 0000111111110000111100000000111100001111111100001111000000001111 29 0101101010100101101001010101101001011010101001011010010101011010 30 0011110011000011110000110011110000111100110000111100001100111100 31
14、 0110100110010110100101100110100101101001100101101001011001101001 32 0000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111 33 0101010101010101010101010101010110101010101010101010101010101010 34 0011001100110011001100110011001111001100110011001100110011001100 35 011001100110011001100110011
15、0011010011001100110011001100110011001 36 0000111100001111000011110000111111110000111100001111000011110000 37 0101101001011010010110100101101010100101101001011010010110100101 38 0011110000111100001111000011110011000011110000111100001111000011 39 0110100101101001011010010110100110010110100101101001011
16、010010110 40 0000000011111111000000001111111111111111000000001111111100000000 41 0101010110101010010101011010101010101010010101011010101001010101 42 0011001111001100001100111100110011001100001100111100110000110011 43 0110011010011001011001101001100110011001011001101001100101100110 44 000011111111000
17、0000011111111000011110000000011111111000000001111 45 0101101010100101010110101010010110100101010110101010010101011010 46 0011110011000011001111001100001111000011001111001100001100111100 47 0110100110010110011010011001011010010110011010011001011001101001 48 0000000000000000111111111111111111111111111
18、111110000000000000000 49 0101010101010101101010101010101010101010101010100101010101010101 50 0011001100110011110011001100110011001100110011000011001100110011 51 0110011001100110100110011001100110011001100110010110011001100110 52 0000111100001111111100001111000011110000111100000000111100001111 53 010
19、1101001011010101001011010010110100101101001010101101001011010 54 0011110000111100110000111100001111000011110000110011110000111100 55 0110100101101001100101101001011010010110100101100110100101101001 56 0000000011111111111111110000000011111111000000000000000011111111 57 0101010110101010101010100101010
20、110101010010101010101010110101010 58 0011001111001100110011000011001111001100001100110011001111001100 59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001 60 0000111111110000111100000000111111110000000011110000111111110000 61 01011010101001011010010101011010101001010101101001011010101
21、00101 62 0011110011000011110000110011110011000011001111000011110011000011 63 0110100110010110100101100110100110010110011010010110100110010110,举例: 沃氏码#23与沃氏码#59的相关性#23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110 #59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001
22、 XOR 0000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111相关结果:32个1, 32个0,正交!,相关性与正交性,相关性反映两个二进制数列的相似程度,Code #23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110(Code #23) 1001011010010110011010010110100110010110100101100110100101101001Code #59 0110011010011001100110010110
23、011010011001011001100110011010011001,沃氏码表,0 1 2 3,4 5 6 7,1 1,8 9 0 1,1 1 1 1,2 3 4 5,1 1 1 1,6 7 8 9,2 2 2 2,0 1 2 3,2 2 2 2,4 5 6 7,2 2 3 3,8 9 0 1,3 3 3 3,2 3 4 5,3 3 3 3,6 7 8 9,4 4 4 4,0 1 2 3,4 4 4 4,4 5 6 7,4 4 5 5,8 9 0 1,5 5 5 5,2 3 4 5,5 5 5 5,6 7 8 9,6 6 6 6,0 1 2 3,0,1,2,3,0 0 0 0,0 1 0
24、1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0
25、1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,4,5,6,7,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1
26、0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0
27、1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,8,9,10,11,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1
28、0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,
29、1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,12,13,14,15,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,
30、0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,16,17,18,19,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,
31、0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0
32、0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,20,21,22,23,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1
33、1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,
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44、1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 1 0 0,1 0 0 1,48,49,50,51,0 0 0 0,0 1 0 1,0 0 1 1,0 1 1 0,
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