《CDMA原理》课件

原理CDMA是一种广泛应用于无线通信领域的CDMACode DivisionMultiple Access多址接入技术它通过使用独特的编码方式实现了多个用户同时共享同一,频谱资源提高了频谱利用效率,技术概述CDMA多址接入技术CDMA技术采用基于码分多址的方式，允许多个用户同时共享同一个频谱资源扩频通信技术CDMA系统利用宽带扩频技术对信号进行编码和调制，增加了抗干扰能力手机接入技术CDMA通过软切换技术实现了移动用户的连续性访问，提高了系统容量和覆盖能力系统架构CDMA基站移动终端核心网络系统的基站负责与移动终端设备手机等终端设备通过与基站进行系统的核心网络负责对接外部网CDMA CDMA CDMA进行无线通信协调信号传输、功率管理交互实现语音通话、数据传输等业务功络提供业务支撑、用户管理、资源调度,,,等关键功能能等功能扩频技术原理

1.基带信号1将需要传输的信息编码为基带信号

2.扩频编码2将基带信号利用特定算法映射为更宽带的扩频信号

3.频谱扩展3扩频后的信号频谱得到有效拓展

4.抗干扰4扩频信号能够有效抵御窄带干扰扩频技术通过对基带信号进行编码扩展将窄带信号转换为宽带信号从而获得抗干扰性、码分复用等特性是系统的核心技术之一,,,CDMA扩频编码频谱扩散编码方式数据速率抗干扰能力扩频技术通过使用宽带信号系统采用伪随机编码扩频后的信号带宽大大增加扩频技术可以有效抑制窄带CDMA来改变窄带信号的频谱，从序列码对信号进行编码，支持更高的数据传输速率干扰和蜂窝内和蜂窝间干扰PN而将信号分散到更宽的频带扩频，每个用户分配不同的同时可以动态调整码，提高系统的抗干扰性能PN内，达到抗干扰、提高保密码以实现多址接入长度以适应不同的服务需求PN性的目的码片同步码片同步初始化系统首先通过检测同步引导码来获取系统时间信息并快速,锁定码片同步码片相位跟踪接收机通过对收到的信号进行相关检测不断调整码片相位,以保持准确同步码片调整及频率锁定系统根据码片相位变化情况动态调整码片频率最终实现码,,片及载波频率的完全锁定功率控制电力平衡动态调整12系统需要严格的功率根据用户位置和信道状况动CDMA控制以维持信号的电力平衡态调整每个用户的发射功率,,避免某些用户过强的干扰影使信号达到最佳接收水平,响其他用户保证容量多种算法34合理的功率控制可提高系统系统采用开环控制、CDMA容量减少系统间和系统内的闭环控制等多种功率控制算,干扰确保服务质量法配合手机端的快速功率调,,整信道接入码片正交性码片同步系统采用扩频码片作为实现码片同步是用户接入的基CDMA用户信道的载体其正交性能是础需要建立精确的时钟同步和,,关键确保码片之间正交可最功率控制机制同步偏差将导大限度地避免多用户间相互干致严重的多址干扰扰动态分配系统采用动态码片分配技术能根据用户需求灵活分配信道资源CDMA,,提高系统的服务质量和频谱利用效率多址接入码片隔离不同用户使用不同的码片进行信号扩频实现了互不干扰的多用户接入,时分多址通过分配不同的时隙给各用户实现了多用户共享同一无线信道,频分多址不同用户分配不同的频带资源通过频率隔离实现了多用户并发接入,系统容量分析系统容量系统支持的最大用户数量CDMA取决于系统总功率和接入码片数量主要影响因素包括用户位置、干扰环境、功率控制策略等频谱效率系统的频谱效率较高能有CDMA,效利用频谱资源满足更多用户,需求但也存在多址干扰情况,需要优化系统参数链路预算系统需要进行精确的链路CDMA预算合理分配上下行功率以确,,保链路质量满足要求提升系统,容量频谱效率分析

2.5频谱效率每Hz频谱的传输容量5比TDMA高CDMA凭借其码分复用可显著提高频谱利用效率10比FDMA高CDMA系统的频带被多个码分用户共享，利用系统效率更高CDMA技术利用码分复用特性,可以不同频段同时工作,大幅提高了频谱利用效率每个用户在同一频段内拥有独立的正交扩频码,实现了宽带高容量传输抗干扰性能强大的抗干扰能力动态功率控制系统采用扩频技术能有效抑制窄带干扰和宽带干扰并系统采用功率控制技术可动态调整每个用户的发射功CDMA,,CDMA,提供出色的抗多径干扰性能这使在复杂的无线电环境率最大限度地降低干扰提高系统容量这大幅提高了CDMA,,CDMA中仍能保持良好的通信质量系统的抗干扰能力软切换手机软切换是系统中一种用于保持通话连续性的关键技术Soft HandoffCDMA当用户从一个基站覆盖区切换到另一个基站覆盖区时手机会同时连接到,两个或多个基站实现平稳无缝的切换过程,这种机制可以大幅提高系统的抗干扰能力和覆盖范围同时减少因切换导致,的语音中断和数据丢失为用户提供更加可靠的通信服务,频带复用频带共享宽带扩频多址接入系统采用频带复用技术能够在有系统采用宽带扩频技术通过将窄系统采用码分多址技术可以让多CDMA,CDMA,CDMA,限的频谱资源中提高频谱的利用效率带信号扩展到更宽的频带上传输可以有个用户同时在同一频段上通信大幅提升,,不同小区或扇区可以复用相同的频段从效抑制多径干扰和窄带干扰提升系统性了系统的容量和频谱利用效率,,而提升频谱利用率能分集技术信号多样性空间分集分集技术利用信号的多样性特性通过接收不同路径上的多个副采用多个天线接收不同位置的信号利用天线间的空间差异实现,,本信号提高系统抗干扰和抗衰落的能力分集增益,时间分集频率分集利用时间上不同的副本信号通过时间延迟的方式实现分集增益利用不同频率的副本信号通过频率差异的方式实现分集增益,,多径传播直射信号1直达发射站的信号反射信号2被障碍物反射后的信号折射信号3穿过大气层后折射的信号散射信号4被障碍物散射的信号多径传播是指无线电信号在传播过程中会产生多条传播路径,造成接收处出现多个副本信号这些副本信号因差异的传播距离和环境而产生幅度和相位的差异,从而对接收信号产生干扰和衰落,是无线通信的一个重要特征正确认知和控制多径传播对无线系统设计至关重要信道编码编码目标编码方式12提高系统抗噪声能力减少包括卷积编码、块编码、,传输错误率提高信道利用编码等多种技术,LDPC率解码算法组合应用34采用维特比算法、贝叶斯概通常将编码技术与调制、多率算法等提高解码准确度址接入等方式配合使用调制技术基带调制频带调制基带调制是系统中常用的一种调制方式它将数字信号频带调制则通过改变载波频率来传输信息这种方式可以提高CDMA直接调制到载波上简单高效常见的基带调制技术包括系统频谱利用率但对信号功率和带宽有更高要求,BPSK,、和QPSK MSK接收机结构系统采用复杂的接收机结构来处理接收到的信号主要CDMA包括信道滤波、码片同步、合成、信道估计、信号解调RAKE等步骤能够有效抑制多径干扰提高接收信号的质量,通过优化接收机结构和算法可以大幅改善系统的性能,CDMA,包括抗干扰能力、多径性能、能量捕获等关键指标这对于提升系统容量和覆盖范围至关重要标准演进CDMA1G时代1年代末第一代标准诞生基于模拟频分1980,CDMA IS-95,多址技术2G时代2年代中期和标准应运而生开1990,CDMA2000WCDMA,启了数字移动通信新纪元3G时代3世纪初、和21,CDMA20001X CDMA20001xEV-DO标准相继发展WCDMA/HSPA4G时代4年代标准开始普及极大提升了系统的网2010,LTE,CDMA络性能5G时代5年代标准引入全新空口技术为未来移动通2020,5G NR,信发展铺平道路系统3G CDMA高速数据传输全新网络架构智能终端普及系统支持高达的峰值数系统采用全新的多媒体子系系统推动了智能手机的广泛应3G CDMA2Mbps3G CDMAIP3G CDMA据速率大幅提升了移动互联网和多媒体统架构实现了语音、视频和数据的用提供了移动互联网、定位导航等丰富,IMS,,业务的传输能力融合传输的增值服务系统4G LTE高带宽和低延迟全网络架构IP系统利用先进的无线技采用了全新的纯网络4G LTE4G LTEIP术提供了高达的下行峰架构简化了网络结构提高了网,1Gbps,,值速率和的空中时延络的灵活性和扩展性10-15ms,为用户带来优质的移动互联网体验增强的移动性广泛的应用场景实现了更好的移动性支适用于智能手机、平板4G LTE4G LTE持用户可以在高速移动环境下电脑、笔记本电脑等各类移动,保持稳定的连接设备满足了用户多样化的应用,需求系统5G NR超高速极低时延海量连接高能效系统能提供峰值数据网络的端到端时延可达毫支持每平方公里多达网络采用先进的功率控制5G NR5G15G1005G速率高达的传输速度秒以下，大大提升了实时交万设备的连接密度，满足物和节能技术，能大幅降低终20Gbps，远超互应用的性能联网时代的海量终端接入需端和基站的能耗4G LTE求系统优势CDMA频谱利用率高系统容量大12技术能充分利用有限系统能同时服务更多CDMA CDMA的频谱资源实现频谱效率的用户拥有出色的系统容量,,最大化灵活性强抗干扰能力强34系统具有高度的灵活采用扩频技术能有效CDMA CDMA,性能轻松应对各种复杂的网抵御各种干扰提高通信质量,,络需求系统局限性CDMA频谱利用效率低覆盖能力弱能耗较高切换性能不佳系统需要大量频谱资系统对传播损耗和多系统采用功率控制来系统的软切换机制对CDMA CDMACDMACDMA源来支持多路共享导致频径效应的抗干扰能力较弱解决互相干扰导致终端功移动速度要求较高在高速,,,,谱利用效率较低高频谱利城乡覆盖差异较大偏远地耗较高续航能力较差这移动场景下切换性能和可,,,用效率是移动通信系统的重区覆盖效果较差对智能手机等便携式终端使靠性较弱要指标之一用体验有一定影响网络部署规划覆盖范围1根据用户分布需求确定覆盖范围基站选址2选择合适的基站位置以保证覆盖网络容量3根据用户数量和业务需求确保系统容量网络优化4持续监测和调整以提高网络性能CDMA网络部署需要综合考虑覆盖范围、基站选址、网络容量和优化等多个因素首先确定覆盖区域,选择合适的基站位置,满足系统容量需求在运营过程中持续监测和调整,以达到最佳的网络性能网络优化策略优化网络性能降低网络成本通过调整关键参数和优化网络资源采取合理的网络规划和资源管理有,分配提高网络的吞吐量、延迟和可效利用网络基础设施降低网络建设,,靠性和运营成本提升用户体验提高能源效率通过优化网络覆盖、改善信号质量采用节能技术和方案降低网络设备,和响应时间为用户提供更好的通信的能耗实现绿色可持续发展,,体验业务需求分析确定目标用户群预测业务量和容量需求12深入了解潜在客户的特点和需求确定系统的主要服务结合市场调研数据合理预测系统的语音、数据等业务需求,CDMA,对象量为容量规划提供依据,需求分析与优先级排序网络能力验证与测试34针对不同业务需求的特点分析其重要性和紧迫性合理安排在实际部署前对系统能否满足预期需求进行全面的评估和,,,部署顺序测试应用案例分析技术广泛应用于手机通信、卫星通信、军事通信等领域CDMA其中，手机通信系统是最成功的应用案例之一例如CDMA，中国电信和中国联通的网络都采用了技术，为3G/4G CDMA用户提供了高质量的语音和数据服务同时，技术也被CDMA应用于遥感卫星、导航卫星等空间通信系统中，发挥了重要作用发展趋势探讨网络演进人工智能与大数据5G技术将进一步提高网络速度和大数据分析有助于5G AICDMA和容量支持海量设备连接和低优化频谱利用、提升能效和改,延迟通信推动向更智善用户体验促进整体系统性能,CDMA,能化和高效化发展的提升虚拟化和云化物联网应用拓展网络功能虚拟化和云化有助于将与物联网技术深度融CDMA系统更灵活、可扩展和合支持海量低功耗设备的连接CDMA,基础设施更节约提高整体运营和智能应用的发展开拓更广阔,,效率的应用前景总结与思考技术发展潜力应用场景广泛技术历程5G CDMA网络以其更高的带宽和更低的时延技术可应用于自动驾驶、远程医疗、技术作为第二代移动通信的关键5G,5G CDMA为未来智能社会的发展提供了广阔的空工业自动化等多个领域释放全新的社会技术为移动通信发展做出了重要贡献,,间价值。