《CDMA无线网络原理》课件

无线网络原理CDMA本课程将探讨CDMA技术如何应用于无线网络,包括CDMA的基本原理、系统架构和关键技术了解CDMA的发展历程和在现代移动通信中的地位,为将来的网络演进做好准备技术概述CDMA基于扩频技术码分多址接入12CDMA是一种基于扩频技术的CDMA采用码分多址技术,允许无线通信技术,能够提高频谱利多个用户同时共享同一频带,提用率和系统容量高系统容量抗干扰性能优异安全性和隐私性34CDMA系统具有出色的抗干扰CDMA系统采用独特的伪随机性能,能够有效抑制窄带干扰和码,提高了通信的安全性和隐私多径效应性系统原理CDMA信号扩频1CDMA系统采用扩频技术,将原本窄带的信号扩展到更宽的频带,可以提高抗干扰能力和频谱利用率码分多址2CDMA系统使用正交码来实现多用户共享同一个频段,每个用户使用不同的扩频码软切换3CDMA系统具有区域重叠覆盖,手机可以在不同基站间进行软切换,提高通信质量和连续性扩频技术频谱利用抗干扰能力多址接入安全性扩频技术利用广阔的频谱资源,扩频信号具有很强的抗干扰能力扩频技术可以实现多用户同时共扩频信号具有较高的安全性,难通过将窄带信号扩展到更宽的频,能有效抵御窄带干扰和宽带噪享频谱资源,通过分配不同的码以被窃听和干扰,提高了系统的带,从而提高频谱利用率声的影响序实现多址接入安全性码分多址频谱效率抗干扰能力同步通信CDMA通过码分多址技术可以高效利用有CDMA使用扩频信号,对信道干扰具有强大CDMA要求手机和基站保持严格的时间同限的频谱资源,提高频谱效率它通过分配的抗干扰能力即使信号中包含有干扰信号步,以确保正确的码分多址这需要复杂的正交码来实现多用户共享同一个频带,也能通过相关检测将干扰信号抑制信号同步机制,是CDMA的一大挑战正交码分配正交码概念正交码分配正交码是一种特殊的码序列,其中任意两个码序列之间相互正交,即在CDMA系统中,每个用户被分配一个唯一的正交码序列这些正对任意码序列的内积都为零这种特性可以用于多个用户同时访问交码被用于对用户信号进行编码,从而实现多个用户共享同一信道相同频率信道而不会产生干扰编码与调制编码CDMA系统采用卷积编码来增强抗干扰性能,同时实现信道的译码调制使用QPSK进行数字调制,利用正交相位来实现更高的频谱利用率扩频采用直接序列扩频技术,利用伪随机码来将窄带信号扩展到更宽的频带接收端同步载波同步1同步接收端载波频率与发送端一致码元同步2确保码元边界对齐并保持同步时钟同步3接收端时钟与发送端保持同步在CDMA系统中,接收端需要与发送端实现良好的同步,包括载波同步、码元同步和时钟同步这确保接收端能够正确解调和解码传输信号,实现有效的通信同步技术是CDMA系统可靠运行的基础信道测量与功率控制信道测量功率控制基站通过测量移动设备发送信号的移动设备会根据基站的反馈动态调强度来确定其位置和信道状态，以整发射功率,以降低干扰同时保证优化网络性能信号质量信号调谐基站会持续监测信号并进行细微调整,以维持最佳的信号传输质量和网络覆盖频带利用率倍10%

3.3bits10频谱利用率频谱效率容量提升相比其他通信技术,CDMA能在有限的频谱单位频带内能传输的比特数,CDMA系统可与FDMA相比,CDMA系统的容量可提升约资源中实现更高的频率复用,提高了频谱利达到

3.3bits/Hz的频谱效率10倍用效率容量分析用户承载能力CDMA系统能够支持大量用户同时接入每个基站覆盖半径为5-20公里频谱效率CDMA系统利用扩频技术实现了更高的频谱利用率与TDMA相比,频谱利用效率提高2-3倍系统容量采用扩频码分多址技术,CDMA系统容量可达到TDMA的3-6倍软切换信号质量检测1持续监测当前信号强度和质量切换条件判断2根据预设条件决定是否需要切换切换过程控制3平稳可靠地完成切换过程软切换是CDMA网络的关键技术之一,它能够在不中断通话的情况下,实现移动用户在小区之间的无缝切换这不仅提高了网络的可靠性和连续性,也优化了频谱利用,确保了用户体验的稳定性硬切换建立连接1手机与基站建立无线电连接测量信号2检测当前服务小区和邻近小区的信号强度发起切换3当当前小区信号下降时,主动向新小区发起切换请求完成切换4与新小区建立连接,切换完成硬切换是指当手机检测当前服务小区信号强度下降时,主动向新小区发起切换请求,与新小区建立连接,完成切换过程这种切换方式简单可靠,但需要暂时中断服务,所以用于低移动速度场景手机与基站同步系统时间同步手机与基站需要保持系统时间的精确同步，以确保信号的有效传输1频率同步2手机与基站之间需要保持高精度的频率同步，以支持扩频技术的正常工作码同步3通过码同步，手机能够准确地跟踪基站发送的扩频码序列，保证信号的正确解调CDMA系统中，手机与基站之间需要保持多方面的时间、频率和扩频码序列的精确同步，确保信号的正确传输和解调这种同步不仅需要在通信建立时实现，还需要在通信过程中保持稳定，以应对信号的多径传播和频率偏移等影响多径传播信号反射相位干扰信号在传播过程中会遇到各种障碍物,产生反射,形成多条传播路径不同路径的信号会产生相位差,造成信号的叠加和抵消,形成干扰时延差异信号衰落不同路径的信号会产生时间差,导致信号失真和码间干扰长距离传播和多次反射会使信号强度大幅衰减,降低接收信号质量信号强度分布CDMA系统中,各用户信号之间存在明显的幅度差异,这主要取决于用户的位置、速度及环境因素信号强度分布的均匀性直接影响系统容量和性能系统应通过精确的功率控制和隔离化技术,保证各用户接收信号在合理范围内链路预算信号强度分析路径损耗链路预算需要评估无线电信号在从发通过建模和测试,估算信号在传播过程射端到接收端整个传输过程中可能遭中会遭受多大程度的路径损耗受的衰减系统裕量链路预算计算在预算过程中预留一定的系统裕量,以根据系统参数、信号传播特性等因素,应对实际情况中的不确定因素计算整个链路的总传输损耗信道划分频段划分单元规划码分复用无线电频谱被划分为不同的频段,如低频、蜂窝网络将覆盖区域划分为多个单元,每个CDMA技术通过分配正交码实现同一频段中频、高频、甚高频等,每个频段拥有不同单元使用不同的频段或时隙,以最大化频谱的多用户共享,提高了系统容量和频谱利用的传播特性和应用场景利用率效率多小区网络信号无缝覆盖动态负载均衡通过多小区网络设计,可以实现全多小区网络可自动感知各区域的覆盖,确保用户随时随地都能接收用户分布和流量,实现动态调度和到清晰稳定的信号负载均衡,提高资源利用效率提高系统容量确保连续性服务通过合理规划小区覆盖区域和频采用小区间无缝切换技术,用户在谱资源分配,多小区网络可有效提移动过程中能保持通话连续性和升系统的容量和吞吐量服务质量频谱效率50%频谱利用率CDMA系统典型频谱利用率约为50%4容量提升相比同等频段中TDMA系统,CDMA可提升4倍容量5频谱效率CDMA技术可提高5倍频谱效率容量扩充技术多载波技术扇区技术微蜂窝网络软切换技术通过使用多个载波信号同时传采用扇区覆盖的基站布局可以在宏基站的基础上部署大量微通过在多个基站之间实现平滑输数据,可以大幅提高系统的频提高信号强度,减少干扰,从而基站,可以在狭小区域内提供更的切换,可以最大限度地利用网谱利用率和容量每个载波可提升系统容量采用多扇区设高的信号质量和接入容量,大幅络资源,提高系统的容量和覆盖以独立调制和解调,从而增加网计可以实现更精细的容量分配提高整体系统的容量效果络覆盖范围扩频通信标准标准标准IS-953GPP由Qualcomm公司提出的CDMA用于3G和4G移动通信系统的扩频扩频通信标准,采用直接序列扩频技术标准,包括WCDMA、TD-技术,是CDMA技术应用于2G移动SCDMA和LTE等采用码分多址通信的代表接入技术标准IEEE

802.11WiFi通信标准,采用FHSS和DSSS两种扩频技术,提供无线局域网接入服务扩频模式直接序列扩频跳频扩频时间跳频扩频混合扩频采用高速伪随机码序列调制载信号频率在多个信道间跳跃，利用非周期性的时间跳频序列结合直接序列和跳频技术，既波信号，信号带宽大大增加，对抗窄带干扰和多径效应能调制信号，能同时抵抗干扰和能抗窄带干扰又能抗多径衰落对抗窄带干扰能力强提高抗干扰能力和安全性多径衰落适合于高速移动通，提高了系统的抗干扰性能信扩频带宽分配动态分配高效利用12扩频技术允许灵活动态的带宽通过有效分配带宽,扩频技术可分配,根据用户需求和网络情况以最大限度地提高频谱资源的动态调整每个用户的带宽利用率灵活扩容提高质量34可根据用户需求和网络负载情合理分配带宽有助于减少干扰,况,动态地调整带宽分配,从而实提高通信质量,确保更好的用户现网络容量的灵活扩充体验码控码控过程通信应用同步控制码控是通过编码和解码的过程实现的,通过在CDMA无线通信系统中,码控技术可以用码控技术还可以用于实现发送端和接收端的生成和识别特定的码字来控制系统运行于信道分配、功率控制、多址接入等关键环同步,确保系统的正常运行节信号检测信号能量检测1通过测量信号能量确定信号是否存在,是CDMA系统中最基本的信号检测方式相关检测2将收到的信号与本地生成的参考信号进行相关运算,可检测出信号的存在和时间偏移编码检测3将收到的信号与本地生成的各种码型进行相关运算,可确定信号所使用的编码容量规划覆盖范围分析容量评估资源调配对网络覆盖范围进行深入分析,确保在关键根据用户需求和应用场景,合理评估网络的充分利用频谱资源,合理分配基站数量和功区域提供稳定的信号覆盖容量需求,确保系统能够满足高峰时期的负率,优化网络性能载无线电传播自由空间传播多路径传播12信号在无障碍环境下传播,没有信号会反射、折射和绕射,造成任何反射、折射或遮挡信号多条传播路径,引起信号干扰和强度随距离增加而衰减相位抖动陆地移动通信传播信号衰减模型34受地形、建筑物等的影响,信号采用经验公式如Okumura-在陆地移动通信环境下会有更Hata模型和COST231-Hata模复杂的传播特性型对信号衰减进行预测和分析信道建模信道建模的目标主要信道模型信道冲激响应描述通过数学模型描述无线传播环境中信号的传常见的信道模型包括自由空间模型、对数距信道冲激响应能够全面描述信道的时延散射播特性,包括路径损耗、多径效应、阴影衰离模型、Rayleigh和Rician衰落模型等特性,为分析无线信号的传播提供依据落等选择合适的模型可以更好地反映实际传播环境码分多址技术的应用广泛应用于无线通信CDMA技术被广泛应用于手机、卫星通信、无线局域网等无线通信领域军事通信的重要基础CDMA的抗干扰能力强,在军事通信中发挥着关键作用时代的关键技术5GCDMA是5G新空口技术的重要组成部分,在容量、速率等方面有突出表现总结与展望在本次课程中，我们深入探讨了CDMA无线网络的原理和技术细节通过对扩频技术、码分多址、正交码分配、编码与调制等关键概念的学习，我们全面理解了CDMA系统的工作机制展望未来,CDMA技术正在不断创新,在信道测量、功率控制、容量扩充等方面都有新的突破随着5G时代的到来,CDMA将与其他技术深度融合,为下一代移动通信系统提供更强大的支撑我们相信CDMA技术将继续为人类通信事业做出重大贡献。