文档介绍：第十四讲 CDMA的基本原理和扩频通信系统
11/10/2017
主要内容
CDMA系统的发展
CDMA原理
扩频的原理
直扩系统的原理及组成
跳频系统的原理及组成
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CDMA技术的产生与发展
20世纪80年代末, 全球范围从模拟向数字蜂窝技术的突然转变, 使欧洲的GSM数字技术得以迅速推广, 占据了无可争议的市场领先地位。几乎与GSM技术同时诞生的还有CDMA技术。与原来模拟通信系统所采用的FDMA技术和GSM系统所采用的TDMA 技术相对应, CDMA是码分多址(Code Division Multiple Access)技术的英文缩写, 它是在数字技术的分支——扩频通信技术的基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。正是由于它是以扩频通信技术为基础的, 能够更加充分的利用频谱资源, 更加有效的解决频谱短缺问题, 因此被视为是实现第3代移动通信的首选。
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CDMA技术标准化发展阶段
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CDMA技术的发展, 推进了3G的实现进程。CDMA技术的标准化经历了如下几个阶段(如图3-1所示): IS-95是CDMA One系列标准中最先发布的标准, 真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA 标准是IS-95A, 这一标准支持8K编码话音服务。其后又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准, 的CDMA PCS系统的STD-008标准, 其中13K编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长, 1998年, IS-95B 标准应用于CDMA基础平台。 IS-95B可提高CDMA系统性能, 并增加用户移动通信设备的数据流量, 提供对64 kb/s数据业务的支持。其后, CDMA 2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。CDMA 2000在标准研究的前期, 提出了1X和3X的发展策略, 但随后的研究表明, 1X和1X增强型技术代表了未来发展方向。
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我国CDMA标准的发展
中国CDMA的发展并不迟, 也有长期军用研究的技术积累, 1993年国家863计划已开展了CDMA蜂窝技术研究。1994年高通首先在天津建设技术试验网。1998年, 具有14万容量的长城CDMA商用试验网在北京、广州、上海、西安建成, 并开始小部分商用。 1999年4月, 我国成立了中国无线通信标准研究组CWTS, 其主要目的是加强我国的标准制定工作。 CWTS下属的WG4即为CDMA工作组, 它的主要任务就是制定适合我国具体情况的CDMA标准, 加强中国对国际标准制定的影响力。此后, 我国向国际电信联盟递交了第三代移动通信技术规范TD-CDMA标准, 该标准在1999年11月结束的有关世界第三代移动通信标准制定会上被最终确定为第三代移动通信技术规范的系列标准之一。这是中国提出的电信技术标准第一次被国际电信联盟所采用, 同时也证明了我已逐渐与世界同步, 我们的民族产业也日益引起世界的瞩目。
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码分多址的基本原理
模拟系统是靠频率的不同来区别不同用户的, GSM系统靠的是极其微小的时差, 而CDMA则是靠编码的不同来区别不同的用户。由于CDMA系统采用的是二进制编码技术, , 而且每个终端的编码还会随时发生变化, 两部CDMA终端编码相同的可能性是“二百年一遇”, 因此, 在CDMA系统中进行盗码几乎不可能。
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正是因为CDMA系统是根据编码, 而不是根据频率来区分用户的, 所以, 每个用户被分配的带宽可以很宽, 实际上, CDMA的编码过程也扩展了信号的频谱, 因而, CDMA通常也用扩频多址(SSMA, Spread Spectrum Multiple Access)来表征。在信号发送端的编码过程亦称为扩频调制, 其所产生的信号也称为扩频信号。在接收端, 只有具有正确的码序列的接收机才能将接收到的信号与码序列进行相应的运算, 从而恢复出原始信息。换句话说, 信号对于不具有正确码序列的接收机来讲是完全保密的。
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扩频通信基本概念
1. 背景
扩频通信是近年发展非常迅速的一种技术, 它与光纤通信、卫星通信, 一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。它不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势, 而且广泛地渗透到了社会的各个领域, 如通信、遥测、监控、报警和导航等。
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2. 定义
所谓扩频通信, 即扩展频谱通信(Spread munication), 是一种把信息的频谱展宽之后再进行传输的技术。频谱的展宽是通过使待传送的信息数据被数据传输速率高许多倍的伪随机码序列(也称扩频序列)的调制来实现的, 与所传信息数据无关。在接收端则采用相同的扩频码进行相关同步接收、解扩, 将宽带信号恢复成原来