《CDMA移動通信系統(tǒng)》課件

CDMA移動通信系統(tǒng)CDMA是CodeDivisionMultipleAccess的縮寫，是一種成熟的移動通信技術(shù)。CDMA技術(shù)在現(xiàn)代移動通信中應用廣泛，例如3G和4G移動網(wǎng)絡。WDCDMA系統(tǒng)概述1碼分多址CDMA代表碼分多址，一種無線通信技術(shù)。2頻譜利用率高CDMA系統(tǒng)可以有效地利用有限的無線頻譜資源。3抗干擾能力強CDMA系統(tǒng)具有較強的抗多徑衰落和干擾能力。4語音質(zhì)量好CDMA系統(tǒng)可以提供清晰的語音通信質(zhì)量。CDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)CDMA網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)主要包括基站、移動交換中心（MSC）、歸屬位置寄存器（HLR）、訪問位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）等組件。基站負責與移動終端進行無線通信，MSC負責處理呼叫控制、路由選擇和用戶管理等功能。HLR存儲用戶的信息，VLR則存儲用戶當前的位置信息，AUC負責驗證用戶身份并授權(quán)訪問網(wǎng)絡。此外，還有其他輔助組件如短信中心（SMSC）和語音郵件中心（VMSC）等。CDMA信號發(fā)射與接收1發(fā)射端信息信號經(jīng)過編碼和擴頻處理，與載波合成發(fā)射信號，通過天線傳輸。2接收端接收信號經(jīng)過天線接收，經(jīng)過解擴、解碼等處理，恢復原始信息信號。3功率控制CDMA系統(tǒng)采用功率控制技術(shù)，確保所有用戶信號在接收端獲得相同的信號強度，提高系統(tǒng)容量。CDMA擴頻技術(shù)擴頻原理將窄帶信號擴展到更寬的頻帶，通過將信號與偽隨機碼進行相乘，將信息隱藏在更寬的頻率范圍?？垢蓴_能力利用擴頻技術(shù)，可以有效抵抗窄帶干擾，提高系統(tǒng)通信的可靠性。多址接入CDMA系統(tǒng)采用碼分多址接入方式，允許多個用戶同時共享同一個頻帶，提升頻譜利用率。功率控制CDMA系統(tǒng)中，功率控制技術(shù)可以根據(jù)用戶的距離和信號質(zhì)量，動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，降低干擾。擴頻碼的選擇與生成1正交性確保不同用戶信號之間的相互干擾最小2自相關(guān)性保證信號在接收端能正確識別3隨機性防止信號被惡意攻擊4可擴展性支持未來用戶的增加CDMA系統(tǒng)中，擴頻碼的選擇和生成至關(guān)重要。理想的擴頻碼應滿足正交性、自相關(guān)性、隨機性和可擴展性等條件。正交性可以確保不同用戶信號之間相互干擾最小，而自相關(guān)性則保證信號在接收端能夠被正確識別。隨機性則是為了防止信號被惡意攻擊，而可擴展性則可以支持未來用戶的增加。CDMA多址接入技術(shù)碼分多址CDMA使用不同的碼字來區(qū)分不同的用戶，即使在同一頻率和時間內(nèi)，也能夠?qū)崿F(xiàn)多個用戶同時通信。頻率復用CDMA系統(tǒng)可以在同一頻率范圍內(nèi)分配給多個用戶，提高頻譜利用率。干擾抑制CDMA技術(shù)通過對信號進行擴頻和解擴，能夠有效地抑制來自其他用戶的干擾，提高通信質(zhì)量。CDMA系統(tǒng)頻譜利用效率CDMA系統(tǒng)采用擴頻技術(shù)將信號擴展到更寬的頻帶多個用戶共享同一個頻段提高頻譜利用效率降低干擾提升系統(tǒng)容量CDMA頻譜利用效率高相比傳統(tǒng)的FDMA和TDMA系統(tǒng)CDMA系統(tǒng)容量分析CDMA系統(tǒng)容量分析是指對CDMA系統(tǒng)可支持的最大用戶數(shù)進行評估。CDMA系統(tǒng)容量與多種因素密切相關(guān)，包括系統(tǒng)帶寬、信道質(zhì)量、用戶分布、功率控制策略等。CDMA系統(tǒng)采用擴頻技術(shù)，在一定帶寬內(nèi)可以容納更多用戶，并具有更高的頻譜利用效率。與傳統(tǒng)的TDMA和FDMA系統(tǒng)相比，CDMA系統(tǒng)在相同帶寬下可以支持更多用戶，且抗干擾能力更強。100用戶數(shù)CDMA系統(tǒng)可支持的用戶數(shù)10K話務量CDMA系統(tǒng)可承載的最大話務量10M數(shù)據(jù)速率CDMA系統(tǒng)可提供的最高數(shù)據(jù)速率CDMA系統(tǒng)功率控制目標保證所有用戶能夠以最佳功率進行通信，避免信號干擾。保持信號強度，減少信號衰減，提高通信質(zhì)量。方法根據(jù)用戶與基站之間的距離和信號強度，動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率。通過閉環(huán)功率控制，確保每個用戶都能以最小的發(fā)射功率實現(xiàn)可靠通信。優(yōu)勢提高系統(tǒng)容量，延長電池續(xù)航時間。減少信號干擾，提升系統(tǒng)效率。CDMA系統(tǒng)手機狀態(tài)管理信號強度手機接收信號的強度，反映了手機與基站之間的距離和環(huán)境影響。電池電量手機電池剩余電量，影響手機使用時間。網(wǎng)絡狀態(tài)手機是否連接到網(wǎng)絡，網(wǎng)絡類型和信號質(zhì)量。漫游狀態(tài)手機是否處于漫游狀態(tài)，漫游類型和資費。CDMA系統(tǒng)信道編碼技術(shù)編碼技術(shù)概述信道編碼技術(shù)通過添加冗余信息，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。在CDMA系統(tǒng)中，信道編碼主要用于降低噪聲和干擾的影響，提高接收端數(shù)據(jù)解碼的準確率。常用編碼技術(shù)常用的信道編碼技術(shù)包括卷積碼、Turbo碼和LDPC碼。卷積碼結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便；Turbo碼和LDPC碼性能更優(yōu)異，但實現(xiàn)復雜度更高。CDMA系統(tǒng)語音編碼技術(shù)11.壓縮語音數(shù)據(jù)降低數(shù)據(jù)速率，提升傳輸效率。22.提高信噪比降低語音傳輸過程中的噪聲影響。33.減少帶寬占用提高CDMA系統(tǒng)的用戶容量。44.增強語音清晰度改善語音質(zhì)量，提升用戶體驗。CDMA系統(tǒng)無線鏈路質(zhì)量控制信號強度接收信號強度指示(RSSI)用于評估鏈路質(zhì)量。錯誤率比特錯誤率(BER)和幀錯誤率(FER)反映無線鏈路傳輸?shù)目煽啃?。延遲數(shù)據(jù)傳輸延遲會影響語音通話質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。干擾來自其他無線設(shè)備或環(huán)境的干擾會降低信號質(zhì)量。CDMA系統(tǒng)多路徑傳播的影響信號衰落多路徑傳播會導致信號疊加，造成信號衰落，降低信號質(zhì)量。碼間干擾多徑信號到達時間不同，造成碼間干擾，影響數(shù)據(jù)傳輸速率。頻率選擇性衰落不同頻率的信號在多徑傳播中衰落程度不同，造成頻率選擇性衰落。相位模糊多徑信號到達時，相位信息發(fā)生變化，導致相位模糊，影響信號解調(diào)。CDMA系統(tǒng)軟切換技術(shù)軟切換是指在移動用戶從一個基站切換到另一個基站時，新的基站開始提供信號，同時舊基站仍然繼續(xù)提供信號，直到移動用戶完全切換到新基站。1信號增強提升移動用戶體驗2減少掉話提高通話穩(wěn)定性3降低切換延遲保持語音通話質(zhì)量4提高系統(tǒng)容量優(yōu)化基站資源利用率CDMA系統(tǒng)硬切換技術(shù)切換時機當手機信號強度下降到一定程度時，系統(tǒng)會觸發(fā)硬切換操作。切換過程手機斷開與原基站的連接，并立即連接到新的基站。數(shù)據(jù)傳輸切換過程中，手機會短暫中斷數(shù)據(jù)傳輸，可能導致數(shù)據(jù)丟失。切換頻率硬切換頻率相對較低，通常只發(fā)生在信號強度急劇下降的情況下。CDMA系統(tǒng)話音質(zhì)量控制語音質(zhì)量監(jiān)測采用語音質(zhì)量評價指標，例如MOS評分，對通話質(zhì)量進行評估。語音信號處理應用自適應噪聲抑制、回聲消除等技術(shù)，改善語音信號質(zhì)量。網(wǎng)絡優(yōu)化通過優(yōu)化網(wǎng)絡參數(shù)和資源分配，提高語音信道質(zhì)量。質(zhì)量管理建立語音質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，對通話質(zhì)量進行實時監(jiān)控和分析。CDMA系統(tǒng)切換過程中的信令1切換請求信令當手機信號變?nèi)鯐r，它會向基站發(fā)送切換請求信令，告知其需要切換到另一個基站。2切換授權(quán)信令基站接收切換請求后，會分析當前網(wǎng)絡狀況，并向手機發(fā)送切換授權(quán)信令，告知其是否允許切換。3切換完成信令手機收到切換授權(quán)后，會向目標基站發(fā)送切換完成信令，并與目標基站建立新的連接，完成切換過程。CDMA系統(tǒng)信令傳輸技術(shù)信令類型CDMA系統(tǒng)信令包括控制信令、業(yè)務信令以及維護信令?？刂菩帕钣糜诠芾砭W(wǎng)絡資源，例如呼叫建立、接入控制等。業(yè)務信令用于傳輸用戶信息，如語音、數(shù)據(jù)等。維護信令用于網(wǎng)絡維護，例如故障診斷和網(wǎng)絡管理等。傳輸方式CDMA系統(tǒng)信令采用分組數(shù)據(jù)傳輸方式。信令數(shù)據(jù)被封裝成分組，通過無線鏈路發(fā)送和接收，每個分組都包含信令類型、信令內(nèi)容和目標用戶等信息。信令分組通過物理信道和邏輯信道傳輸，并經(jīng)過信道編碼和調(diào)制等過程。CDMA系統(tǒng)業(yè)務管理與計費業(yè)務管理管理和控制各種業(yè)務類型，包括語音、數(shù)據(jù)、短信等。計費系統(tǒng)記錄用戶使用各種服務的流量，并進行計費和結(jié)算。計費方案制定不同業(yè)務的計費規(guī)則，例如按時間、流量或通話時長計費。流程業(yè)務管理和計費系統(tǒng)協(xié)同運作，確保用戶使用服務的正常計費和結(jié)算。CDMA系統(tǒng)安全性分析11.身份認證CDMA系統(tǒng)使用各種身份驗證機制，例如密碼和PIN碼，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。22.數(shù)據(jù)加密CDMA系統(tǒng)對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，以防止竊聽和數(shù)據(jù)篡改。33.頻率跳頻CDMA系統(tǒng)使用頻率跳頻技術(shù)，以防止信號被干擾或攔截。44.功率控制CDMA系統(tǒng)使用功率控制技術(shù)，以防止惡意用戶干擾網(wǎng)絡。CDMA系統(tǒng)發(fā)展趨勢向更高速率發(fā)展CDMA技術(shù)不斷演進，支持更高數(shù)據(jù)速率，滿足用戶對高速移動互聯(lián)網(wǎng)的需求。向更低功耗發(fā)展改進技術(shù)，降低手機耗電，延長電池續(xù)航時間，提升用戶體驗。向更低成本發(fā)展優(yōu)化技術(shù)，降低運營商建設(shè)成本，降低用戶使用成本，擴大CDMA用戶群體。向更安全發(fā)展加強安全防護措施，防止網(wǎng)絡攻擊，保護用戶數(shù)據(jù)安全。CDMA系統(tǒng)與2G/3G/4G的演進14GLTE/WiMAX23GUMTS/CDMA200032GGSM/CDMA41G模擬蜂窩CDMA技術(shù)在移動通信領(lǐng)域不斷發(fā)展演進，從2G到3G再到4G，其技術(shù)性能和應用場景也隨之提升。CDMA技術(shù)不斷與其他通信技術(shù)融合創(chuàng)新，推動了移動通信技術(shù)的進步。CDMA系統(tǒng)優(yōu)缺點分析優(yōu)點容量大抗干擾能力強頻譜利用率高語音質(zhì)量好缺點設(shè)備成本高功耗較高基站覆蓋范圍小系統(tǒng)復雜CDMA系統(tǒng)的應用案例CDMA技術(shù)在移動通信領(lǐng)域有著廣泛的應用，例如：移動電話、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、衛(wèi)星通信等。CDMA技術(shù)應用于移動電話，可實現(xiàn)高質(zhì)量語音通信，并支持多種增值業(yè)務，例如：短信、彩信、移動互聯(lián)網(wǎng)等。在無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡方面，CDMA技術(shù)可用于建立高速率、低延遲的無線網(wǎng)絡，滿足用戶對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。CDMA系統(tǒng)的標準化國際標準化組織(ISO)ISO制定了相關(guān)標準，確保CDMA系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)兼容互通，促進技術(shù)交流與合作。3GPP3GPP制定了CDMA2000標準，規(guī)范了CDMA系統(tǒng)各個方面，包括無線接口、核心網(wǎng)絡、移動終端等。中國國家標準(GB)中國制定了CDMA系統(tǒng)的國家標準，例如GB/T18803-2002《移動通信系統(tǒng)CDMA2000規(guī)范》，確保CDMA系統(tǒng)在中國市場的應用。CDMA系統(tǒng)的技術(shù)特點頻譜利用率高CDMA技術(shù)利用擴頻技術(shù)，多個用戶可以共享相同的頻譜，提高了頻譜利用率?？垢蓴_能力強CDMA系統(tǒng)采用擴頻技術(shù)，可以有效地抑制噪聲和干擾，提高通信質(zhì)量。安全性高CDMA系統(tǒng)采用加密技術(shù)和身份認證機制，保證了通信的安全性。數(shù)據(jù)傳輸速率快CDMA系統(tǒng)支持多種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可以提供高速率的數(shù)據(jù)傳輸服務。CDMA系統(tǒng)的市場地位CDMA系統(tǒng)曾一度占據(jù)全球移動通信市場的重要份額，特別是在北美和亞洲地區(qū)。隨著3G和4G技術(shù)的興起，CDMA系統(tǒng)在全球市場份額有所下降，但在某些特定市場仍保持著競爭力。例如，CDMA系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)、無線數(shù)據(jù)通信和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域仍具有優(yōu)勢。CDMA系統(tǒng)未來發(fā)展方向11.融合與協(xié)同未來，CDMA系統(tǒng)將與其他通信技術(shù)融合，形成更強大的通信網(wǎng)絡。22.高速率數(shù)據(jù)傳輸隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，高速率數(shù)據(jù)傳輸成為關(guān)鍵需求。33.新興應用支持CDMA系統(tǒng)將支持物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新興應用，拓展應用場景。44.安全與隱私隨著網(wǎng)絡安全威脅不斷升級，加強安全性和隱私保護成為重點。CDMA系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)技術(shù)優(yōu)勢CDMA系統(tǒng)具有頻譜利用率高、抗干擾能力強、安全性好等優(yōu)勢。