(重郵信科版)第一部分 第一講 CDMA2000無線通信原理基礎

移動通信的無線接入（CYIT3G培訓中心）

本資料僅作技術交流和學習使用，版權著作權等一切權利歸作者及其所在單位所有。任何單位和個人不得用于任何商業(yè)用途。一、無線電波傳播方式電波傳播方式1、直射波2、反射波3、地表面波二、移動通信電波傳播特性1、快衰落2、慢衰落三、分集技術宏分集微分集

1、頻率

2、時間

3、極化

4、空間

5、角度

6、場分量

7、路徑分集(RAKE)四、多址技術FDMATDMACDMACDMA的基礎是擴頻通信CDMA基礎1、定義 擴頻通信技術是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調制的方法來實現的，與所傳信息數據無關；在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、解擴及恢復所傳信息數據。2、定義的意義

①信號的頻譜被展寬了

②采用擴頻碼序列調制的方式來展寬信號頻譜 ③在接受端用相關解調（或相干解調）來解擴3、擴頻通信的理論基礎

①香農公式

②公式分析A、在給定的傳輸速率C不變的條件下，頻帶寬度W和信噪比S／N是可以互換的。即可通過增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比情況下，傳輸信息。B、擴展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴頻通信的重要特點，并由此為擴頻通信的應用奠定了基礎。4、擴頻通信的主要性能指標

①處理增益

各種擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力大體上都與擴頻系統(tǒng)的處理增益Gp成正比，Gp表示了擴頻系統(tǒng)信噪比改善的程度。即有

式中，BW為擴頻信號帶寬，Bm為信息帶寬；Rc為偽隨機碼的信息速率，Rb為基帶信號的信息速率。②抗干擾容限 通信系統(tǒng)要正常工作，還需保證輸出端有一定的信噪比，并扣除系統(tǒng)內部的信噪比的損耗，因此就引入抗干擾容限Mj，其定義如下：

式中，(S/N)o中為輸出端的信噪比；LS為系統(tǒng)損耗。例子：一個擴頻系統(tǒng)中，偽隨機碼的速率是基帶信號速率的100倍。要求最小的輸出信噪比為6dB，系統(tǒng)損耗為3dB，則干擾容限為這說明，該系統(tǒng)能在干擾輸入功率電平比擴頻信號功率電平高11dB的范圍內正常工作，也就是該系統(tǒng)能夠在接收輸入信噪比大于或等于－11dB的環(huán)境下正常工作。5、擴頻通信系統(tǒng)的原理框圖

6、擴頻系統(tǒng)的分類

①DS-SS

是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端去擴展信號的頻譜。而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。 ②FH-SS

用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說，用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調制，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。系統(tǒng)有幾個、幾十個、甚至上干個頻率、由所傳信息與擴頻碼的組合去進行選擇控制，不斷跳變。所以，跳頻系統(tǒng)也占用了比信息帶寬要寬得多的頻帶③TH-SS

跳時是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。首先把時間軸分成許多時片。在一幀內哪個時片發(fā)射信號由擴頻碼序列去進行控制?？梢园烟鴷r理解為：用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控。由于采用了很窄的時片去發(fā)送信號，相對說來，信號的頻譜也就展寬了。7、直擴系統(tǒng)的原理

①信號時域波形與頻域波形關系

②可以采用窄的脈沖序列去進行調制某一載波，得到一個很寬的雙邊帶的直擴信號。采用的脈沖越窄，擴展的頻譜越寬。直擴系統(tǒng)正是應用了這一原理，直接用重復頻率很高的窄脈沖序列來展寬信號的頻譜.

8、擴頻通信的主要特點

①易于重復使用頻率，提高了無線頻譜利用率

無線頻譜十分寶貴，雖然從長波到微波都得到了開發(fā)利用，仍然滿足不了社會的需求。在窄帶通信中，主要依靠波道劃分來防止信道之間發(fā)生干擾。為此，世界各國都設立了頻率管理機構，用戶只能使用申請獲準的頻率。 擴頻通信發(fā)送功率極低(1～650mW)，采用了相關接收這一高技術，且可工作在信道噪聲和熱噪聲背景中，易于在同一地區(qū)重復使用同一頻率,也可與現今各種窄道通信共享同一頻率資源。所以，在美國及世界絕大多數國家，擴頻通信不需申請頻率，任何個人與單位可以無執(zhí)照使用。②抗干擾性強，誤碼率低

擴頻通信在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，而收端又采用相關檢測的辦法來解擴，使有用寬帶信息信號恢復成窄帶信號，而把非所需信號擴展成寬帶信號，然后通過窄帶濾波技術提取有用的信號。這祥，對于各種干擾信號，因其在收端的非相關性，解擴后窄帶信號中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干擾性強。在目前商用的通信系統(tǒng)中，擴頻通信是唯一能夠工作于負信噪比條件下的通信方式。 ③隱蔽性好，對各種窄帶通信系統(tǒng)干擾很小

由于擴頻信號在相對較寬的頻帶上被擴展了，單位頻帶內的功率很小，信號湮沒在噪聲里，一般不容易被發(fā)現，而想進一步檢測信號的參數(如偽隨機編碼序列)就更加困難，因此說其隱蔽性好。 再者，由于擴頻信號具有很低的功率譜密度，它對目前使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。 ④具有多址能力，易于實現碼分多址

擴頻通信提高了抗干擾性能，但付出了占用頻帶寬的代價。

如果讓許多用戶共用這一寬頻帶，則可大為提高頻帶的利用率。由于在擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調制，充分利用各種不同碼型的擴頻碼序列之間優(yōu)良的自相關特性和互相關特性，在接收端利用相關檢測技術進行解擴，則在分配給不同用戶碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號，提取出有用信號。這樣一來，在一寬頻帶上 許多對用戶可以同時通話而互不干擾。 ⑤抗多徑干擾 在無線通信的各個頻段，多徑干擾始終是一個難以解決的問題之一。在以往的窄帶通信中，采用兩種方法來提高抗多徑干擾的能力：

采用分集接收技術和梳狀濾波器的方法。這兩種技術在擴頻通信中都易于實現。利用擴頻碼的自相關特性，在接收端從多徑信號中提取和分離出最強的有用信號，或把多個路徑來的同一碼序列的波形相加合成，這相當于梳狀濾波器的作用。另外，采用頻率跳變擴頻調制方式的擴頻系統(tǒng)中，由于用多個頻率的信號傳送同一個信息，實際上起到了頻率分集的作用。

⑥保密性好 保密性是擴頻通信最初在軍事通信中獲得應用的主要原因。由于擴頻系統(tǒng)使用周期很長的偽隨機碼進行擴頻，經調制后的數字信息類似于隨機噪聲，在接收端進行解擴時，只有采用與發(fā)送端同步的擴頻碼才能正確恢復發(fā)送的信息。而在不知偽隨機碼時破譯是很困難的，所以使信息得到了保密。9、擴頻碼序列

①碼序列的自相關特性

m序列A 1111-1-1-11-1-111-11-1B -11111-1-1-11-1-111-11(右移動一位）A×B -1111-111-1-11-11-1-1-1∑=-1A 1111-1-1-11-1-111-11-1C 1-11111-1-1-11-1-111-1（右移兩位）A×C 1-111-1-11-11-1-1-1-111∑=-1A 1111-1-1-11-1-111-11-1D

-11-11111-1-1-11-1-111（右移三位）A×D-11-11-1-11-1111-111-1∑=-1

A 1111-1-1-11-1-111-11-1E 1111-1-1-11-1-111-11-1A×E111111111111111∑=15

②碼序列的互相關特性

walsh序列1）walsh序列的產生2）walsh序列的互相關特性M序列的自相關函數曾現明顯二值特性，M序列具有理想的自相關特性。W0 -1-1-1-1-1-1-1-1W1 -11-11-11-11W2 -1-111-1-111W3 -111-1-111-1W4 -1-1-1-11111W5 -11-111-11-1W6 -1-11111-1-1W7 -111-11-1-11W0×W1 1-11-11-11-1∑=0W3×W7 1111-1-1-1-1∑=0W4×

W5 1-11-11-11-1∑=0Walsh序列的互相函數具有單值特性，Walsh序列具有理想的互相關特性。CDMA的示例：五、天饋線系統(tǒng)天線的主要性能指標

1、方向圖

2、方向性參數

3、天線增益

4、輸入阻抗

5、駐波比

6、極化方式

7、雙極化天線隔離度

天線的選擇

1、城區(qū)內話務密集地區(qū)

2、在郊區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)

3、在農村地區(qū)

4、在鐵路或公路沿線

5、在城區(qū)內的一些室內或地下

CDMA2000的無線業(yè)務一、短信業(yè)務短信流程(一)、點對點短信流程(二)、擴展短信實體(ESME)短信流程(三)、應用服務器與短信網關之間的通信協(xié)議A、SMPPB、CMPPC、SGIPD、SMGPE、CNGP發(fā)送短信：SMSC號碼是+861380，對方號碼是，消息內容是“Hello!”。從手機發(fā)出的PDU串是：08

91683108200505F0

11000D

91683158812764F8

000000

06

C8329BFD0E01(四)、通過計算機串口收發(fā)短信遵循GSMTS07.05協(xié)議收發(fā)短信的模式

1、BlockMode2、TextMode3、PDUMode分段含義說明08SMSC地址信息的長度共8個八位字節(jié)(包括91)91SMSC地址格式(TON/NPI)用國際格式號碼(在前面加‘+’)683108200505F0SMSC地址86，補‘F’湊成偶數個11基本參數(TP-MTI/VFP)發(fā)送，TP-VP用相對格式00消息基準值(TP-MR)00D目標地址數字個數共13個十進制數(不包括91和‘F’)91目標地址格式(TON/NPI)用國際格式號碼(在前面加‘+’)683158812764F8目標地址(TP-DA)86，補‘F’湊成偶數個00協(xié)議標識(TP-PID)是普通GSM類型，點到點方式00用戶信息編碼方式(TP-DCS)7-bit編碼00有效期(TP-VP)5分鐘06用戶信息長度(TP-UDL)實際長度6個字節(jié)C8329BFD0E01用戶信息(TP-UD)“Hello!”接收短信

SMSC號碼是+8613800250500，對方號碼是，消息內容是“你好!”。從手機發(fā)出的PDU串是：0891683108200505F0

840D91683158812764F8

00

08

30302180635480

06

4F60597D0021

分段含義說明08地址信息的長度個八位字節(jié)(包括91)91SMSC地址格式(TON/NPI)用國際格式號碼(在前面加‘+’)683108200505F0SMSC地址86，補‘F’湊成偶數個84基本參數(TP-MTI/MMS/RP)接收，無更多消息，有回復地址0D源地址數字個數共13個十進制數(不包括91和‘F’)91源地址格式(TON/NPI)用國際格式號碼(在前面加‘+’)683158812764F8源地址