第10章 码分多址(CDMA)移动通信系统.ppt

第10章码分多址(CDMA)移动通信系统
概述
CDMA蜂窝通信系统的通信容量
CDMA蜂窝系统的无线传输
* CDMA蜂窝系统的消息格式和信道结构
CDMA蜂窝系统的控制功能
概述
扩频的概念
码分多址是以扩频技术为基础的。所谓扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。扩频技术用于通信系统具有抗干扰、抗多径、隐蔽、保密和多址能力。
适用于码分多址蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩频(DS)或简称直扩。
扩频信号的产生包括调制和扩频两个步骤。比如,先用要传送的信息比特对载波进行调制,再用伪随机序列(PN序列)扩展信号的频谱;也可以先用伪随机序列与信息比特相乘(把信息的频谱扩展),再对载波进行调制。二者是等效的。
设信息速率为Rb(bit/s), 伪随机序列的速率为Rp(子码/秒),定义扩频因子为
通常L>>1,且为整数,它是信号频谱的扩展倍数,也等于扩频系统抑制噪声的处理增益。
接收端要从收到的扩频信号中恢复出它携带的信息,必须经过解扩和解调两个步骤。所谓解扩是接收机以相同的伪随机序列与接收的扩频信号相乘,也称相关接收。解扩后的信号再经过常规的解调,即可恢复出其中传送的信息。
图 10-1 m序列的自相关函数
码分多址的特征
1. CDMA蜂窝通信系统的多址干扰
蜂窝通信系统无论是采用何种多址方式都会存在各种各样的外部干扰和系统本身产生的特定干扰。FDMA与TDMA蜂窝系统的共道干扰和CDMA蜂窝系统的多址干扰都是系统本身存在的内部干扰。对于各种干扰来说, 对蜂窝系统的容量起主要制约作用的是系统本身存在的自我干扰。
图 10-2 CDMA蜂窝系统的多址干扰
2. CDMA蜂窝通信系统的功率控制
(1) 反向功率控制。反向功率控制也称上行链路功率控制。其主要要求是使任一移动台无论处于什么位置上, 其信号在到达基站的接收机时,都具有相同的电平,而且刚刚达到信干比要求的门限。显然,能做到这一点, 既可以有效地防止“远近效应”,又可以最大限度地减小多址干扰。
进行反向功率控制的办法可以在移动台接收并测量基站发来的信号强度,并估计正向传输损耗,然后根据这种估计来调节移动台的反向发射功率。如果接收信号增强, 就降低其发射功率;接收信号减弱,就增加其发射功率。
功率控制的原则是:当信道的传播条件突然改善时,功率控制应作出快速反应(例如在几微秒时间内),以防止信号突然增强而对其它用户产生附加干扰;相反,当传播条件突然变坏时,功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说,宁愿单个用户的信号质量短时间恶化,也要防止许多用户都增大背景干扰。
(2) 正向功率控制。正向功率控制也称下行链路功率控制。其要求是调整基站向移动台发射的功率,使任一移动台无论处于小区中的任何位置上,收到基站的信号电平都刚刚达到信干比所要求的门限值。作到这一点,可以避免基站向距离近的移动台辐射过大的信号功率,也可以防止或减少由于移动台进入传播条件恶劣或背景干扰过强的地区而发生误码率增大或通信质量下降的现象。
3. 码分多址蜂窝通信系统的特点
①根据理论分析,CDMA蜂窝系统与模拟蜂窝系统或TDMA数字蜂窝系统相比具有更大的通信容量。
② CDMA蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道,用户信号的区分只靠所用码型的不同,因此当蜂窝系统的负荷满载时,另外增加少数用户,只会引起话音质量的轻微下降(或者说信干比稍微降低),而不会出现阻塞现象。在FDMA蜂窝系统或TDMA蜂窝系统中,当全部频道或时隙被占满以后,哪怕只增加一个用户也没有可能。CDMA蜂窝系统的这种特征,使系统容量与用户数之间存在一种“软”的关系。