RA100001 CDMA通信原理
第1章 CDMA发展简史
(3) 通用分组无线业务GPRS（144kbit/s）
(4) GSM/EDGE384（将调制方式由GMSK更新为8P8K之类更高效率方式，
将传输速率上升至384kbit/s）
(5) 最终以网络业务覆盖再度平滑无缝隙地演进至IMT-2000 W-CDMA-（DS）
cdma2000-（MC）的演进策略是：
(6) 由目前与AMPS叠加的IS-95-A ，cdma2000的第一阶段 (7) 过渡到可传输115.2kbit/s的IS-95-B ，
(8) 实施加倍容量的IS-95C，最终平滑无缝隙地演进至传输速率可高达
2Mbit/s的cdma2000。
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第2章 数字移动通信技术
第2章 数字移动通信技术
2.1 多址技术
多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）三种接入方式。图2-1用模型表示了这三种方法简单的一个概念。
时间时间FDMA时间TDMACDMA频率码频率频率
图2-1 三种多址方式概念示意图
FDMA是以不同的频率信道实现通信的，TDMA是以不同的时隙实现通信的，CDMA是以不同的代码序列实现通信的。
2.1.2 频分多址
频分，有时也称之为信道化，就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输一路话音或控制信息。在系统的控制下，任何一个用户都可以接入这些信道中的任何一个。
模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子，数字蜂窝系统中也同样可以采用FDMA，只是不会采用纯频分的方式，比如GSM和CDMA系统就采用了FDMA。
2.1.3 时分多址
时分多址是在一个带宽的无线载波上，按时间（或称为时隙）划分为若干时分信道，每一用户占用一个时隙，只在这一指定的时隙内收（或发）信号，故称为时分多址。此多址方式在数字蜂窝系统中采用，GSM系统也采用了此种方式。
TDMA是一种较复杂的结构，最简单的情况是单路载频被划分成许多不同的时隙，每个时隙传输一路猝发式信息。TDMA中关键部分为用户部分，每一
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第2章 数字移动通信技术
个用户分配给一个时隙（在呼叫开始时分配），用户与基站之间进行同步通信，并对时隙进行计数。当自己的时隙到来时，移动台就启动接收和解调电路，对基站发来的猝发式信息进行解码。同样，当用户要发送信息时，首先将信息进行缓存，等到自己时隙的到来。在时隙开始后，再将信息以加倍的速率发射出去，然后又开始积累下一次猝发式传输。
TDMA的一个变形是在一个单频信道上进行发射和接收，称之为时分双工（TDD）。其最简单的结构就是利用两个时隙，一个发一个收。当移动台发射时基站接收，基站发射时移动台接收，交替进行。TDD具有TDMA结构的许多优点：猝发式传输、不需要天线的收发共用装置等等。它的主要优点是可以在单一载频上实现发射和接收，而不需要上行和下行两个载频，不需要频率切换，因而可以降低成本。TDD的主要缺点是满足不了大规模系统的容量要求。
2.1.4 码分多址
码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式。它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息，也就是说，允许用户之间的相互干扰。其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息。有多少个互为正交的码序列，就可以有多少个用户同时在一个载波上通信。每个发射机都有自己唯一的代码（伪随机码），同时接收机也知道要接收的代码，用这个代码作为信号的滤波器，接收机就能从所有其他信号的背景中恢复成原来的信息码（这个过程称为解扩）。
CDMA按照获得带宽信号所采取的调制方式分为直接序列扩频（DS）、跳频（FH）和跳时（TH），如下图2-2所示：
频率DSFHTH时间
图2-2 三种CDMA扩频方式概念示意图
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2.2 RAKE接收机
RAKE接收机也称为多径接收机，即是指移动台中有多个RAKE接收机，由于无线信号传播中存在多径效应，因此基站发出的信号会经过不同的路径到达移动台处，经不同路径到达移动台处的信号的时间是不同的，如果两个信号到达移动台处的时间差超过一个信号码元的宽度，RAKE接收机就可将其分别成功解调，移动台将各个RAKE接收机收到的信号进行矢量相加（即对不同时间到达移动台的信号进行不同的时间延迟到达同相），每个接收机可单独接收一路多径信号，这样移动台就可以处理几个多径分量，达到抗多径衰落的目的，提高移动台的接收性能。基站对每个移动台信号的接收也是采用同样的道理，即也采用多个RAKE接收机。另外，在移动台进行软切换的时候，也正是由于使用不同的RAKE接收机接收不同基站的信号才得以实现。
2.3 多用户检测
基于RAKE接收机原理的CDMA接收机将其它用户的信号视为干扰信号，但是优化后接收机可以将检测所有信号或从指定的信号中减去其它信号的干扰。
当新的用户或干扰源进入网络时，其它用户的服务质量会下降，网络抗干扰能力越强，可服务的用户就越多。干扰一个基站或移动台的多路接入干扰是小区内和小区间干扰的总和。
多用户检测（MUD）也称为联合检测和干扰消除，它提供了降低多路接入干扰的影响，因而增加系统容量。同时MUD显著降低了CDMA系统的远近效应。MUD可以缓解系统对功率控制的需求。
2.4 功率控制
由于CDMA系统不同用户同一时间采用相同的频率，所以CDMA系统为自干扰系统，如果系统采用的扩频码不是完全正交的（实际系统中使用的地址码是近似正交的），因而造成相互之间的干扰。在一个CDMA系统中，每一码分信道都会受到来自其它码分信道的干扰，这种干扰是一种固有的内在干扰。由于各个用户距离基站距离不同而使得基站接收到各个用户的信号强弱不同，由于信号间存在干扰，尤其是强信号会对弱信号造成很大的干扰，甚至造成系统的崩溃，因此必须采用某种方式来控制各个用户的发射功率，使得各个用户到达基站的信号强度基本一致。
CDMA系统的容量主要受限于系统内部移动台的相互干扰，所以每个移动台的信号达到基站时都达到最小所需的信噪比，系统容量将会达到最大值。
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CDMA功率控制分为：前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又分为开环和闭环功率控制。 1. 反向开环功率控制
反向开环功率控制是移动台根据在小区中所接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率。其目的是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时都有相同的标称功率。
开环功率控制是为了补偿平均路径衰落的变化和阴影、拐弯等效应，它必须有一个很大的动态范围。IS95空中接口规定开环功率控制动态范围是－32dB～＋32dB。
1) 刚进入接入信道时（闭环校正尚未激活）
平均输出功率（dBm）= -平均输入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+ INIT_PWR（dB）
其中：平均功率是相对于1.23 MHz标称CDMA信道带宽而言； INIT_PWR是对第一个接入信道序列所需作的调整；
NOM_PWR是为了补偿由于前向CDMA 信道和反向CDMA 信道之间不相关造成的路径损耗。
2) 其后的试探序列不断增加发射功率（步长为PWR_STEP），直到收到一
个效应或序列结束。输出的功率电平为：
平均输出功率（dBm）= -平均输入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR（dB）＋PWR_STEP之和（dB）
3) 在反向业务信道开始发送之后一旦收到一个功率控制比特，移动台的平均
输出功率变为：
平均输出功率（dBm） = -平均输入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR （dB）+PWR_STEP 之和（dB）+所有闭环功率校正之和（dB）
其中：NOM_PWR 的范围为 －8～7 dB，标称值为0dB INIT_PWR 的范围为－16～15 dB，标称值为0dB PWR_STEP 的范围为 0～7 dB 2. 反向闭环功率控制
闭环功率控制的目的是使基站对移动台的开环功率估计迅速作出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。
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