CDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化崗位認(rèn)證教材第一部分

1、中國電信集團(tuán)公司C網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化崗位認(rèn)證教材CDMA教材上篇廣東郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院2010年5月使用說明一、使用范圍本教材專門為中國電信集團(tuán)公司C網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員崗位認(rèn)證考試而開發(fā),不作為規(guī)定教材。二、組成本教材共一冊,包含的課程如下:²CDMA原理²CDMA信道²CDMA空中信令流程²CDMA空口技術(shù)規(guī)范、協(xié)議²CDMA 2000 1X EV-DO原理三、版本演進(jìn)版本時間演進(jìn)內(nèi)容第一版2010年5月新編目錄第1章CDMA技術(shù)原理 (11.1 CDMA技術(shù)的發(fā)展 (11.1.1 主要移動通信系統(tǒng)介紹 (11.1.2 第三代移動通信系統(tǒng)簡介 (21.2

2、多址技術(shù) (11.2.1 頻分多址 (11.2.2 時分多址 (21.2.3 碼分多址 (21.3 擴(kuò)頻通信原理 (31.3.1 擴(kuò)頻通信基本概念 (31.3.2 擴(kuò)頻通信的基本原理 (31.3.3 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ) (41.4 CDMA碼序列 (51.4.1 Walsh碼 (61.4.2 PN短碼 (71.4.3 PN長碼 (91.4.4 三種擴(kuò)頻碼的比較 (91.5 CDMA關(guān)鍵技術(shù) (101.5.1 功率控制 (101.5.2 軟切換 (141.5.3 RAKE接收機(jī)工作原理 (201.5.4 CDMA呼吸效應(yīng) (21第2章CDMA的信道 (242.1 IS-95信道 (242.1.1

3、 反向CDMA信道 (242.1.2 前向CDMA信道 (262.2 CDMA2000 1x的新特性 (292.2.1 CDMA2000 1x信道 (30第3章CDMA空中信令流程 (333.1 與信令流程有關(guān)的幾個概念 (333.1.1 IMSI (333.1.2 ESN (343.1.3 登記 (343.1.4 導(dǎo)頻信號集 (343.2 移動臺狀態(tài)變遷流程 (343.3 CDMA基本信令流程 (393.3.1 語音業(yè)務(wù)起呼 (393.3.2 語音業(yè)務(wù)被呼 (403.3.3 位置登記的流程 (413.3.4 短消息的流程 (423.3.5 切換流程 (443.3.6 語音業(yè)務(wù)釋放 (473.

4、3.7 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)起呼 (48第4章CDMA空口技術(shù)規(guī)范、協(xié)議 (504.1 協(xié)議架構(gòu) (504.2 空中接口層次結(jié)構(gòu) (514.2.1 物理層描述 (514.2.2 MAC層描述 (524.2.3 LAC層描述 (524.2.4 層3描述 (534.3 A接口協(xié)議層次 (534.3.1 A接口協(xié)議層次結(jié)構(gòu) (534.3.2 內(nèi)部接口層次結(jié)構(gòu) (54第5章CDMA 2000 1X EV-DO原理 (555.1 1X EV-DO系統(tǒng)概述 (555.1.1 CDMA2000技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn) (555.1.2 1X EV-DO與IS-95/1X網(wǎng)絡(luò)的兼容性 (555.1.3 從CDMA2000 1X 向

5、1X EV-DO 演進(jìn) (565.2 1X EV-DO 協(xié)議與物理層技術(shù) (565.2.1 1X EV-DO網(wǎng)絡(luò)參考模型 (565.2.2 1X EV-DO 空中接口協(xié)議模型 (585.2.3 1X EV-DO 前向信道 (605.2.4 1X EV-DO 反向信道 (615.3 1X EV-DO 空中接口關(guān)鍵技術(shù) (635.3.1 前向時分復(fù)用 (645.3.2 前向自適應(yīng)調(diào)制和編碼技術(shù) (645.3.3 前向HARQ (655.3.4 前向鏈路調(diào)度算法 (655.3.5 前向快速扇區(qū)選擇和切換 (665.3.6 速率控制 (675.4 1X EV-DO Rev.A (675.4.1 1X

6、EV-DO Rev.A技術(shù)改進(jìn) (675.4.2 物理層新增功能 (685.5 CDMA2000 1X EV-DO 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程 (725.5.1 A T 始呼流程 (735.5.2 A T 發(fā)起的呼叫激活流程 (75第1章CDMA技術(shù)原理1.1 CDMA技術(shù)的發(fā)展移動通信系指通信雙方或至少一方是處于移動中進(jìn)行信息交流的通信。20年代開始在軍事及某些特殊領(lǐng)域使用,40年代才逐步向民用擴(kuò)展,最近十年間才是移動通信真正迅猛發(fā)展的時期,而且由于其許多的優(yōu)點(diǎn),前景十分廣闊。第一代:1980年出現(xiàn),為模擬話音通信系統(tǒng),如AMPS、TACS、NMT、NTT等系統(tǒng)。第二代:1980年末出現(xiàn),傳遞話音和低速數(shù)

7、據(jù),為窄帶數(shù)字通信系統(tǒng),如GSM、PD C、D-AMPS、CDMA(IS95等。第二代半:1996年出現(xiàn),用于解決中速數(shù)據(jù)傳遞的數(shù)字通信系統(tǒng),如GPRS、IS95B 等第三代:用于傳遞高速數(shù)據(jù),以支持多媒體應(yīng)用,如WCDMA、CDMA2000、TD-SC DMA等。1.1.1 主要移動通信系統(tǒng)介紹l AMPS先進(jìn)的移動電話系統(tǒng)(AMPS,使用模擬蜂窩傳輸?shù)?00MHz頻帶。AMPS在北美、南美和部分環(huán)太平洋國家廣泛使用。l TACS全接入通信系統(tǒng)(TACS,使用900MHz頻帶。有兩種版本的TACS:ETACS(歐洲和NTACS(日本,英國、日本和部分亞洲國家廣泛使用該標(biāo)準(zhǔn)。l GSM全球移動

8、通信系統(tǒng)(GSM,使用900MHz頻帶,使用1800MHz頻帶的叫DCS 1800。GSM發(fā)源于歐洲,它是作為全球數(shù)字蜂窩通信的TDMA標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計的。GSM支持64kbi t/s的數(shù)據(jù),可與ISDN互連.GSM采用FDD雙工方式,TDMA多址方式,每載頻支持8信道,使用200kHz的帶寬。l IS-54北美數(shù)字蜂窩(IS-54標(biāo)準(zhǔn),使用800MHz頻帶,也叫D-AMPS。IS-54在兩種北美數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)中,是較早推出的一種,它指定使用TDMA。l IS-95北美數(shù)字蜂窩(IS-95標(biāo)準(zhǔn),使用800MHz頻帶或1.9GHz頻帶。IS-95指定使用CD MA,CDMA成為美國PCS網(wǎng)的首選技術(shù)。目

9、前54%的許可證持有者使用CDMA。CDM A One是IS-95品牌名稱,CDMA2000無線通信標(biāo)準(zhǔn)也是以IS-95為基礎(chǔ)演變的。1.1.2 第三代移動通信系統(tǒng)簡介第三代移動通信系統(tǒng)能提供多種類型、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù),能實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋,具有全球漫游能力,可與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容,小型便攜式終端在任何時候、任何地點(diǎn)可以進(jìn)行任何種類的通信。由于其諸多的優(yōu)點(diǎn),吸引了全世界各個運(yùn)營商、生產(chǎn)廠家與廣大用戶。1. IMT-2000的歷史第三代移動通信系統(tǒng)最早由國際電信聯(lián)盟(ITU1985年提出,曾被稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)FPLMTS(Future Public Land Mobile Telecom

10、munication System,后來考慮到該系統(tǒng)將于2000年左右進(jìn)入商用市場,并且其工作的頻段在2000MHz,故于1996年正式更名為IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000。2. 第三代移動通信系統(tǒng)的目標(biāo)(1能實(shí)現(xiàn)全球漫游:用戶可以在整個系統(tǒng)甚至全球范圍內(nèi)漫游,且可以在不同速率、不同的運(yùn)動狀態(tài)下獲得有質(zhì)量保證的服務(wù);(2能提供多種業(yè)務(wù):提供話音、可變速率的數(shù)據(jù)、視頻通話業(yè)務(wù),特別是多媒體業(yè)務(wù);(3能適應(yīng)多種環(huán)境:可以綜合現(xiàn)有的公眾電話交換網(wǎng)(PSTN、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、無繩系統(tǒng)、地面移動通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等多種系統(tǒng),提

11、供無縫隙的覆蓋;(4足夠的系統(tǒng)容量,強(qiáng)大的多種用戶管理能力,高保密性能和服務(wù)質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),對其無線傳輸技術(shù)(RTT:Radio Transmission Technology提出了以下要求;(1高速傳輸以支持多媒體任務(wù)室內(nèi)環(huán)境至少2Mbit/s;室內(nèi)外步行環(huán)境至少384kbit/s;室外車輛運(yùn)動中至少144kbit/s;衛(wèi)星移動環(huán)境至少9.6kbit/s;(2傳輸速率能夠按需分配;(3上下行鏈路能適應(yīng)不對稱需求。第三代移動通信系統(tǒng)的引入是一個漸變演進(jìn)的過程,并充分考慮向下兼容的原則。通信業(yè)務(wù)方面,將以第二代出現(xiàn)的各種業(yè)務(wù)為基礎(chǔ),逐步引入寬帶及多媒體業(yè)務(wù);通信技術(shù)方面,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)施將與

12、有線網(wǎng)的智能化、寬帶化結(jié)合在一起,通過一種演變的過程進(jìn)入第三代,而無線傳輸技術(shù)將經(jīng)歷一場革命,為第三代移動通信新業(yè)務(wù)的提供奠定基礎(chǔ)。3. 第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化的制定第三代移動通信系統(tǒng)IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)化工作是在國際電信聯(lián)盟的指導(dǎo)下有組織有步驟地進(jìn)行的。目前在ITU組織中負(fù)責(zé)第三代移動通信系統(tǒng)體制技術(shù)規(guī)范制定的工作組主要包括如下三個:ITU-R、ITU-T、ICG.ITU-R:負(fù)責(zé)系統(tǒng)集成無線部分,解決頻譜與法規(guī)問題,協(xié)調(diào)無線傳輸技術(shù)的評估活動。IUT-T:負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)端的標(biāo)準(zhǔn)化工作.主要包括網(wǎng)絡(luò)部分、信令與協(xié)議、編號與尋址、網(wǎng)管及安全性等問題。ICG for IMT-2000:中間協(xié)調(diào)組,負(fù)

13、責(zé)協(xié)調(diào)工作,使ITU-R和ITU-T之間能定期進(jìn)行交流,并協(xié)調(diào)在制定IMT-2000技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的各種問題。4. IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)的頻率制定1992年負(fù)責(zé)全球無線頻率管理和分配的WARC-92大會根據(jù)當(dāng)時CCIR對未來陸地移動通信需要頻率的估算,確定在2GHz周圍總共辟出230MHz頻帶作為第三代移動通信系統(tǒng)的專用頻率:18852025MHz、21102200MHz作為2000年以后的全球性移動通信使用,其中衛(wèi)星通信使用的頻段19802010MHz和2170-2200MHz最遲到2005年退出。1995年WRC大會作出決議,對分配給移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)的頻率又做了少量變動,為第二大區(qū)增加了201

14、0-2025MHz和2160-2170MHz頻段,且要求退出頻率的時間提前到2000年。IMT-2000將使用18751975MHz和21102160MHz兩段頻率,目前各國及國際組織對移動通信頻率的劃分也各不相同。3G頻率劃分如下圖1-1所示, 圖1-13G頻率劃分5. 目前對3G的研究目前ITU對3G的研究工作主要由3GPP和3GPP2來承擔(dān)。3GPP:是以WCDMA為基礎(chǔ),集合了Erission,Nokia,Simense等歐洲公司以及日本的NTT,韓國的一些公司,共同研究3G的組織。3GPP2:是以CDMA2000為基礎(chǔ),集合了Qualcomm,Lucent等美國公司及日本的A RIB

15、,韓國的一些公司,共同研究3G的組織。6. 3G的RTT技術(shù)IMT-2000中最關(guān)鍵的是無線傳輸技術(shù)(RTT。為了確定IMT-2000 RTT的關(guān)鍵技術(shù),ITU對多種無線接入方案(衛(wèi)星接入除外進(jìn)行了艱難的融合,以盡可能達(dá)到形成統(tǒng)一的RTT標(biāo)準(zhǔn)的目的。但是,經(jīng)過一年多的研究之后,ITU發(fā)現(xiàn)要想獲得不同RTT技術(shù)間的完全融合是根本行不通的。因此,1999年11月,ITU TG8/1在芬蘭舉行的會議上通過了“I MT-2000無線接口技術(shù)規(guī)范”,最終確定了IMT-2000可用的5種RTT技術(shù),這些技術(shù)覆蓋了歐洲與日本的WCDMA、美國的cdma2000和中國的TD-SCDMA。l WCDMA是歐洲和

16、日本提出的寬帶CDMA標(biāo)準(zhǔn),并且雙方已經(jīng)達(dá)成一致,彼此間差異很小。其技術(shù)特點(diǎn)是:頻分雙工,可適應(yīng)多種速率和多種業(yè)務(wù);前向鏈路快速功率控制、反向鏈路相干解調(diào);支持不同載頻間切換,基站之間無須同步,適用于高速環(huán)境。l CDMA2000是北美基于IS-95系統(tǒng)演變而來的。其技術(shù)特點(diǎn)是:反向鏈路相干接收、前向鏈路發(fā)送分集;基站之間由GPS同步;與IS-95兼容性好,技術(shù)成熟、風(fēng)險小,綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能好。l TD-SCDMA是中國第一次向ITU提出的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的提案,它基于TDM A和同步CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)特點(diǎn)是:時分雙工(TDD,并結(jié)合了智能天線和軟件無線電等多種先進(jìn)技術(shù)。7. CDMA

17、2000標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)CDMA2000技術(shù)的完整演進(jìn)過程如錯誤!未找到引用源。1-2所示。 圖1-2 CDMA2000技術(shù)的演進(jìn)過程真正在全球得到廣泛應(yīng)用的第一個CDMA標(biāo)準(zhǔn)是IS-95A,這一標(biāo)準(zhǔn)支持8K語音編碼服務(wù)、13K語音編碼服務(wù),其中13K語音編碼服務(wù)質(zhì)量已非常接近有線電話的語音質(zhì)量。隨著移動通信對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長,1998年2月,美國Qualcomm公司宣布IS-95B標(biāo)準(zhǔn)用于CDMA基礎(chǔ)平臺。IS-95B提升了CDMA系統(tǒng)性能,并增加了用戶移動通信設(shè)備的數(shù)據(jù)流量,提供對64 kbit/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。采用IS-95規(guī)范的CDMA系統(tǒng)統(tǒng)稱為CDMA One。對應(yīng)CDMA2000技術(shù)的

18、演進(jìn)過程,CDMA各階段系統(tǒng)的描述如表所示。表1-1 CDMA 系統(tǒng)演進(jìn) 系統(tǒng)速率 業(yè)務(wù) 階段 CDMAOne (IS-95A ,IS-95B 14.4 kbit/s ,64 kbit/s語音/數(shù)據(jù) 2GCDMA2000 1x153.6 kbit/s 語音/數(shù)據(jù) 2.5G CDMA2000 1x EV-DO2.4 Mbit/s 以上 數(shù)據(jù) 3G CDMA2000 1x EV-DV4 M bit/s 以上 語音/數(shù)據(jù)3G 1.2 多址技術(shù)多址技術(shù)使眾多的用戶共用公共的通信線路。為使信號多路化而實(shí)現(xiàn)多址的方法基本上有三種,它們分別采用頻率、時間或代碼分隔的多址連接方式,即人們通常所稱的頻分多址(F

19、DMA 、時分多址(TDMA 和碼分多址(CDMA 三種接入方式。0用模型表示了這三種方法簡單的一個概念. f TDMA f CDMA圖1-3 三種多址方式概念示意圖FDMA 是以不同的頻率信道實(shí)現(xiàn)通信的,TDMA 是以不同的時隙實(shí)現(xiàn)通信的,CDM A 是以不同的代碼序列實(shí)現(xiàn)通信的.1.2.1 頻分多址頻分,有時也稱之為信道化,就是把整個可分配的頻譜劃分成許多單個無線電信道(發(fā)射和接收載頻對,每個信道可以傳輸一路話音或控制信息。在系統(tǒng)的控制下,任何一個用戶都可以接入這些信道中的任何一個。模擬蜂窩系統(tǒng)是FDMA 結(jié)構(gòu)的一個典型例子,數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中也同樣可以采用FDM A ,比如GSM 和CDMA

20、 系統(tǒng)也采用了FDMA 。1.2.2 時分多址時分多址是在一個帶寬的無線載波上,按時間(或稱為時隙劃分為若干時分信道,每一用戶占用一個時隙,只在這一指定的時隙內(nèi)收(或發(fā)信號,故稱為時分多址。此多址方式在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中采用,GSM系統(tǒng)也采用了此種方式。TDMA是一種較復(fù)雜的結(jié)構(gòu),最簡單的情況是單路載頻被劃分成許多不同的時隙,每個時隙傳輸一路突發(fā)式信息,TDMA中關(guān)鍵部分為用戶部分,每一個用戶分配給一個時隙(在呼叫開始時分配,用戶與基站之間進(jìn)行同步通信,并對時隙進(jìn)行計數(shù)。當(dāng)自己的時隙到來時,移動臺就啟動接收和解調(diào)電路,對基站發(fā)來的突發(fā)式信息進(jìn)行解碼。同樣,當(dāng)用戶要發(fā)送信息時,首先將信息進(jìn)行緩存,等

21、到自己時隙的到來.在時隙開始后,再將信息以加倍的速率發(fā)射出去,然后又開始積累下一次突發(fā)式傳輸。TDMA的一個變形是在一個單頻信道上進(jìn)行發(fā)射和接收,稱之為時分雙工(TDD。其最簡單的結(jié)構(gòu)就是利用兩個時隙,一個發(fā)一個收。當(dāng)移動臺發(fā)射時基站接收、基站發(fā)射時移動臺接收,交替進(jìn)行。TDD具有TDMA結(jié)構(gòu)的許多優(yōu)點(diǎn):突發(fā)式傳輸、不需要天線的收發(fā)共用裝置等等。它的主要優(yōu)點(diǎn)是可以在單一載頻上實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收,而不需要上行和下行兩個載頻,不需要頻率切換,因而可以降低成本。TDD的主要缺點(diǎn)是滿足不了大規(guī)模系統(tǒng)的容量要求。1.2.3 碼分多址碼分多址是一種利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同的碼序列實(shí)現(xiàn)的多址方式,它不像FDM

22、A、TDMA那樣把用戶的信息從頻率和時間上進(jìn)行分離,它可在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息,也就是說,允許用戶之間的相互干擾。其關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編碼,編碼后的信息混合后不會丟失原來的信息。有多少個互為正交的碼序列,就可以有多少個用戶同時在一個載波上通信。每個發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼(偽隨機(jī)碼,同時接收機(jī)也知道要接收的代碼,用這個代碼作為信號的濾波器,接收機(jī)就能從所有其他信號的背景中恢復(fù)成原來的信息碼(這個過程稱為解擴(kuò)。CDMA按照獲得帶寬信號所采取的調(diào)制方式分為直接序列擴(kuò)頻(DS、跳頻(FH和跳時(TH,如下0所示:頻率 時間圖1-4三種CDMA擴(kuò)頻方式概念示意圖1.3 擴(kuò)頻通

23、信原理1.3.1 擴(kuò)頻通信基本概念所謂擴(kuò)展頻譜通信,可定義如下:擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式,其信號所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息所必需的最小帶寬;頻帶的展寬是通過編碼及調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)的,與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān);在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。此定義包括四方面的內(nèi)容:(1 信號的頻譜被展寬了;(2 信號頻譜的展寬是通過擴(kuò)頻碼序列調(diào)制的方式實(shí)現(xiàn)的.我們知道,在時間上有限的信號,其頻譜是無限的.信號的頻帶寬度與其持續(xù)時間近似成反比,因此,如果用很窄的脈沖序列被所傳的信息調(diào)制,則可產(chǎn)生很寬的頻帶信號.這種很窄的脈沖碼序列,其碼速率是很高的,稱為擴(kuò)頻碼序列;(3 采用的擴(kuò)頻

24、碼序列與所傳信息數(shù)據(jù)是無關(guān)的,也就是說它與一般的正弦波信號一樣,絲毫不影響信息傳輸?shù)耐该餍?擴(kuò)頻碼序列僅僅起擴(kuò)展信號頻譜的作用;(4 在接收端用相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)。1.3.2 擴(kuò)頻通信的基本原理擴(kuò)頻通信的基本原理如圖1-5所示: 圖1-5擴(kuò)頻通信基本原理在發(fā)端輸入的信息(比特率bit先經(jīng)過信息調(diào)制形成數(shù)字信號(符號率symbol,然后由擴(kuò)頻發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜(碼片率chip。展寬后的信號調(diào)制到射頻發(fā)送出去,在收端接收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去解擴(kuò),最后經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出。由此可見,一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行三

25、次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào),解擴(kuò)和射頻解調(diào).按照擴(kuò)展頻譜的方式不同,現(xiàn)有的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可分為:直接序列(DS擴(kuò)頻,跳頻(FH擴(kuò)頻,跳時(TH擴(kuò)頻,線性調(diào)頻(Chirp擴(kuò)頻,以及上述幾種方式的組合。1.3.3 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)在擴(kuò)頻通信中采用寬頻帶的信號來傳送信息,主要是為了通信的安全可靠,這可用信息論和抗干擾理論的基本觀點(diǎn)來解釋。 信息論中的仙農(nóng)(Shannon公式描述如下:其中C-信道容量(比特/秒N-噪聲功率W-信道帶寬(赫茲S-信號功率此公式原意是說:在給定信號功率S 和白噪聲功率N 的情況下,只要采用某種編碼系統(tǒng)

26、,我們就能以任意小的差錯概率,以接近于 C 的傳輸信息的速率來傳送信息。但同時此公式也指出,在保持信息傳輸速率 C 不變的條件下,我們可以用不同頻帶寬度W 和信噪功率比S/N 來傳輸信息。換句話說,頻帶W 和信噪比S/N是可以互換的。如果增加頻帶寬度,就可以在較低的信噪比的情況下用相同的信息率以任意小的差錯概率來傳輸信息。甚至在信號被噪聲湮沒的情況下,只要相應(yīng)地增加信號帶寬,也能保持可靠的通信.此公式指明了采用擴(kuò)展頻譜信號進(jìn)行通信的優(yōu)越性,即用擴(kuò)展頻譜的方法以換取信噪比的增益。下圖1-6顯示出了擴(kuò)頻和解擴(kuò)的全過程 圖1-6擴(kuò)頻、解擴(kuò)原理圖由此,我們可以看出,擴(kuò)頻通信具備以下優(yōu)點(diǎn):²隱

27、蔽性和保密性好²多個用戶可以同時占用相同頻帶,實(shí)現(xiàn)多址²抗衰落、抗多徑干擾²抗干擾能力強(qiáng)1.4 CDMA碼序列地址碼和擴(kuò)頻碼的設(shè)計是碼分多址體制的關(guān)鍵技術(shù)之一。具有良好的相關(guān)特性和隨機(jī)性的地址碼和擴(kuò)頻碼對碼分多址通信是非常重要的,對系統(tǒng)的性能具有決定的作用,它直接關(guān)系到系統(tǒng)的多址能力,關(guān)系到抗干擾、抗噪聲、抗截獲的能力及多徑保護(hù)和抗衰落的能力,關(guān)系到信息數(shù)據(jù)的隱蔽和保密,關(guān)系到捕獲與同步系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。在CDMA中需要采用地址碼來區(qū)分不同的地址,其中主要有以下四種不同類型:(1用戶地址:用于區(qū)分不同移動用戶;(2多速率(多媒體業(yè)務(wù)地址:用于多媒體業(yè)務(wù)中區(qū)分不同速率類型

28、的業(yè)務(wù);(3信道地址:用于區(qū)分每個小區(qū)或每個扇區(qū)內(nèi)的不同信道;(4基站地址:用于區(qū)分不同基站或扇區(qū)。其中:(1、(2多用于反向信道,以移動臺為主;(3、(4多用于正向信道,以基站為主。1.4.1 Walsh碼Walsh碼(又稱為Walsh函數(shù)有著良好的互相關(guān)和較好的自相關(guān)特性,由于在CDMA中采用了Walsh正交碼,下面我們介紹Walsh碼的生成與性質(zhì)。Walsh 碼是正交擴(kuò)頻碼,根據(jù)Walsh函數(shù)集而產(chǎn)生。Walsh函數(shù)是一類取值介于1與-1的二元正交函數(shù)系。它有多種等價定義方法,最常用的是Hadamard編號法。Walsh函數(shù)集是完備的非正弦型正交函數(shù)集,常用作用戶的地址碼。正交函數(shù)的產(chǎn)生

29、過程如下圖1-7所示 圖1-7Walsh函數(shù)產(chǎn)生過程Walsh碼的功能如下:在CDMA2000 1X中,Walsh碼用于進(jìn)行前向擴(kuò)頻,區(qū)分扇區(qū)內(nèi)前向碼分信道,反向做正交調(diào)制。Walsh碼在前向信道中的應(yīng)用如圖1-8所示。圖1-8中,Walsh碼在CDMA 中的應(yīng)用基站在相同頻率下同時發(fā)送幾條信道,一個扇區(qū)下的所有手機(jī)都將收到包含所有信道的復(fù)合信號,并且必須識別需要解調(diào)的信道。用Walsh碼區(qū)分這些前向信道的方法是:每個扇區(qū)有64個不同的Walsh碼,每個Wa lsh碼是64Chips,每一個Walsh碼經(jīng)過擴(kuò)頻后分配給一條信道,擴(kuò)頻速率是1.2288Mcps。在手機(jī)終端,接收到的信號應(yīng)與所需信

30、道的Walsh碼相關(guān)。 圖1-8Walsh碼前向信道區(qū)分圖基站在相同頻率下同時發(fā)送幾條信道,一個扇區(qū)下的所有手機(jī)都將收到包含所有信道的復(fù)合信號,并且必須識別需要解調(diào) 的信道。用Walsh 碼區(qū)分這些前向信道的方法是:每個扇區(qū)有64個不同的Walsh 碼,每個Walsh 碼是64Chips ,每一個Walsh 碼經(jīng)過擴(kuò)頻后分配給一條信道,擴(kuò)頻速率是1.2288Mcps 。在手機(jī)終端,接收到的信號應(yīng)與所需信道的Wal sh 碼相關(guān)。前向信道包括導(dǎo)頻、同步、尋呼、前向業(yè)務(wù)信道等。導(dǎo)頻信道占用Walsh 碼0,同步信道占用Walsh 碼32,尋呼信道占用Walsh 碼1-7(通常使用一條尋呼信道Wal

31、sh 碼1,前向業(yè)務(wù)信道可以自由使用其余的Walsh 碼。1.4.2 PN 短碼1. PN 短碼的產(chǎn)生過程如下:偽隨機(jī)序列(PN 碼具有類似噪聲序列的性質(zhì),是一種貌似隨機(jī)但實(shí)際上有規(guī)律的周期性二進(jìn)制序列,如果知道當(dāng)前PN 碼的狀態(tài)和產(chǎn)生公式,則可推出以后PN 碼的狀態(tài)。PN 碼的生成過程原理如圖1-9所示。圖1-9 PN 碼生成過程圖中輸入為001,輸出為一個不斷重復(fù)1001011這7位數(shù)的序列。PN 碼最初的多項式是由模2加算法產(chǎn)生,其狀態(tài)公式由移位寄存器和異或門組成,長度取決于所用寄存器的長度(長度為2n -1,屬于m 序列。PN 短碼序列由提供32767chips 的15比特寄存器產(chǎn)生(

32、215-1,比特0加在序列的最后一位使其成為32768chips 。PN 短碼序列與Walsh 碼的速率相同,每26.67毫秒重復(fù)一次,這32768 chips 的序列被劃分為512種不同本頁已使用福昕閱讀器進(jìn)行編輯。福昕軟件(C2005-2010,版權(quán)所有,僅供試用。的偏移(稱為偏移序號,每個偏移為64chips。每個PN短碼序列的偏移均與同序列其它偏移正交。2. PN短碼序列具有以下特性:²PN短碼序列可以看作具有I和Q兩種不同成分序列的二維二進(jìn)制矢量,每一個的長度為32768chip;²每一個PN短碼序列均與它自身相關(guān),即與時間偏置為零的短碼序列相關(guān);²一個

33、零偏置短碼序列與它自身的任何非零偏置的短碼序列正交。²實(shí)際中以64chips偏移做為一個偏移序號(PN_OFFSET_INDEX,即可用的PN碼是0-511。PN短碼序列主要特性如圖1-10所示。 圖1-10PN短碼序列主要特性3. PN短碼的功能有:如果MS同時收到兩個基站的信號,每個基站都發(fā)送一系列前向編碼信道,MS如何區(qū)分這兩個基站的信號?使用PN短碼序列即可達(dá)到這個目的。PN短碼用于前向信道的正交調(diào)制,每個載扇均使用I、Q兩種PN短碼序列進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。我們可以通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃將PN短碼分配給不同的載扇。PN短碼序列也用于數(shù)字調(diào)制,前向鏈路為QPSK調(diào)制,反向鏈路為O-QPSK調(diào)制

34、。1.4.3 PN長碼1. PN長碼的產(chǎn)生過程PN長碼序列由42位反饋移位寄存器產(chǎn)生,產(chǎn)生原理如圖1-11所示。 圖1-11PN長碼產(chǎn)生原理這個序列需要41天10小時12分19.4秒循環(huán)一次,因此我們稱之為PN長碼。PN長碼序列 只有一個,為了對同一載扇下的反向行區(qū)分,PN長碼序列應(yīng)用偏移的方式。每個寄存器產(chǎn)生的比特均經(jīng)過掩碼,不同的掩碼產(chǎn)生不同的偏移。該序列是根據(jù)42位長碼寄存器的內(nèi)容、32位的ESN及掩碼生成的,然后結(jié)果再經(jīng)過一個異或門,輸出的序列為PN長碼序列。PN長碼序列的擴(kuò)頻速率為1.2288 Mcps。2. PN長碼的功能PN長碼序列的主要功能用于反向信道。當(dāng)一個基站為幾個用戶服務(wù)

35、時,因為所有的用戶都在相同載頻上,基站很難區(qū)分這些用戶,PN長碼序列則用于在反向信道上用戶的識別和區(qū)分。在前向信道PN長碼序列用于建立用戶與前向業(yè)務(wù)信道和尋呼信道的連接。PN長碼序列只有一個,因此PN長碼序列應(yīng)用偏移的方式對同一載扇下的反向信道(接入信道和反向業(yè)務(wù)信道進(jìn)行區(qū)分。每個寄存器產(chǎn)生的比特均經(jīng)過掩碼,不同的掩碼產(chǎn)生不同的偏移。MS用ESN/UIM提供唯一的長碼序列序列偏移,ESN/UIM只有32比特,而移位寄存器有42比特,因此我們給ESM/UIM加上10比特的前綴(1100011000。PN 長碼序列是根據(jù)42位長碼寄存器的內(nèi)容、32位的ESN/UIM及掩碼生成的,然后結(jié)果再經(jīng)過一個

36、異或門,輸出的序列為最終PN長碼序列。在接入信道,接入信道掩碼用于所有向基站發(fā)送消息的MS。1.4.4 三種擴(kuò)頻碼的比較下面對CDMA2000 1x系統(tǒng)中的三種擴(kuò)頻碼進(jìn)行比較,具體說明如表1-2所示。表1-2三種擴(kuò)頻碼比較 1.5 CDMA關(guān)鍵技術(shù)1.5.1 功率控制1. 功率控制目的CDMA的功率控制包括前向功率控制、反向功率控制。如果小區(qū)中的所有用戶均以相同功率發(fā)射,則靠近基站的移動臺到達(dá)基站的信號強(qiáng),遠(yuǎn)離基站的移動臺到達(dá)基站的信號弱,導(dǎo)致強(qiáng)信號掩蓋弱信號,這就是移動通信中的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”問題。因為CDMA是一個自干擾系統(tǒng),所有用戶共同使用同一頻率,所以“遠(yuǎn)近效應(yīng)”問題更加突出。CDMA系統(tǒng)

37、中某個用戶信號的功率(包括前反向較強(qiáng),對該用戶被正確接收是有利的,但卻會增加對共享的頻帶內(nèi)其它的用戶的干擾,甚至淹沒其它用戶的信號,結(jié)果使其它用戶通信質(zhì)量劣化,導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降。為了克服遠(yuǎn)近效應(yīng),必須根據(jù)通信距離的不同,實(shí)時地調(diào)整發(fā)射機(jī)所需的功率,這就是“功率控制”?！斑h(yuǎn)近效應(yīng)”如下圖所示: 圖1-12CDMA遠(yuǎn)近效應(yīng)功率控制的原則如下:²控制基站、移動臺的發(fā)射功率:首先保證信號經(jīng)過復(fù)雜多變的無線空間傳輸后到達(dá)對方接收機(jī)時,能滿足正確解調(diào)所需的解調(diào)門限。²在滿足上一條的原則下,盡可能降低基站、移動臺的發(fā)射功率,以降低用戶之間的干擾,使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到最優(yōu)。²距離基站越

38、近的移動臺比距離基站越遠(yuǎn)的或者處于衰落區(qū)的移動臺發(fā)射功率要小。2. 前向功控CDMA的前向信道功率要分配給前向?qū)ьl信道、同步信道、尋呼信道和各個業(yè)務(wù)信道?；拘枰{(diào)整分配給每一個信道的功率,使處于不同傳播環(huán)境下的各個移動臺都得到足夠的信號能量。前向功率控制的目的就是實(shí)現(xiàn)合理分配前向業(yè)務(wù)信道功率,在保證通訊質(zhì)量的前提下,使其對相鄰基站/扇區(qū)產(chǎn)生的干擾最小,也就是使前向信道的發(fā)射功率在滿足移動臺解調(diào)最小需求信噪比的情況下盡可能小。前向功控的原理如下圖所示:圖1-13前向功控的原理圖移動臺通過Power Measurement Report Message上報當(dāng)前信道的質(zhì)量狀況:上報周期內(nèi)的壞幀數(shù),

39、總幀數(shù)。BSC據(jù)此計算出當(dāng)前的FER,與目標(biāo)FER相比,以此來控制基站進(jìn)行前向功率調(diào)整。 3. 1X中的前向快速功率控制CDMA系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用表明,系統(tǒng)的容量并不僅僅是取決于反向容量,往往還受限于前向鏈路的容量。這就對前向鏈路的功率控制提出了更高的要求。前向快速功率控制就是實(shí)現(xiàn)合理分配前向業(yè)務(wù)信道功率,在保證通訊質(zhì)量的前提下,使其對相鄰基站/扇區(qū)產(chǎn)生的干擾最小,也就是使前向信道的發(fā)射功率在滿足移動臺解調(diào)最小需求信噪比的情況下盡可能小。通過調(diào)整,既能維持基站與位于小區(qū)邊緣的移動臺之間的通信,又能在較好的通信傳輸特性時最大限度地降低前向發(fā)射功率,減少對相鄰小區(qū)的干擾,增加前向鏈路的相對容量。前向快

40、速功率控制分為前向外環(huán)功率控制和前向閉環(huán)功率控制。在外環(huán)使能的情況下,兩種功率控制機(jī)制共同起作用,達(dá)到前向快速功率控制的目標(biāo)。前向快速功率控制雖然發(fā)生作用的點(diǎn)是在基站側(cè),但是進(jìn)行功率控制的外環(huán)參數(shù)和功率控制比特都是移動臺檢測前向鏈路的信號質(zhì)量得出輸出結(jié)果,并把最后的結(jié)果通過反向?qū)ьl信道上的功率控制子信道傳給基站。原理圖如下圖所示:實(shí)際值目標(biāo)值圖1-14前向快速功率控制原理4. 反向功控在CDMA系統(tǒng)的反向鏈路中引入了功率控制,通過調(diào)整用戶發(fā)射機(jī)功率,使各用戶不論在基站覆蓋區(qū)的什么位置和經(jīng)過何種傳播環(huán)境,都能保證各個用戶信號到達(dá)基站接收機(jī)時具有相同的功率。在實(shí)際系統(tǒng)中,由于用戶的移動性,使用戶信

41、號的傳播環(huán)境隨時變化,致使每時每刻到達(dá)基站時所經(jīng)歷的傳播路徑、信號強(qiáng)度、時延、相移都隨機(jī)變化,接受信號的功率在期望值附近起伏變化。反向功率控制包括三部分:開環(huán)功率控制、閉環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制。在實(shí)際系統(tǒng)中,反向功率控制是由上述三種功率控制共同完成的,即首先對移動臺發(fā)射功率作開環(huán)估計,然后由閉環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制對開環(huán)估計作進(jìn)一步修正,力圖做到精確的功率控制。(1反向開環(huán)功控CDMA系統(tǒng)的每一個移動臺都一直在計算從基站到移動臺的路徑損耗,當(dāng)移動臺接收到從基站來的信號很強(qiáng)時,表明要么離基站很近,要么有一個特別好的傳播路徑,這時移動臺可降低它的發(fā)送功率,而基站依然可以正常接收;相反,當(dāng)移動臺

42、接收到的信號很弱時,它就增加發(fā)送功率,以抵消衰耗,這就是開環(huán)功率控制。開環(huán)功率控制簡單、直接,不需在移動臺和基站之間交換控制信息,同時控制速度快并節(jié)省開銷。反向開環(huán)功控的原理如下圖所示:B圖1-15反向開環(huán)功控的原理圖(2反向閉環(huán)功控反向閉環(huán)功控正又分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩部分,內(nèi)環(huán)指基站接收移動臺的信號后,將其強(qiáng)度與一門限(下面稱為“閉環(huán)門限”相比,如果高于該門限,向移動臺發(fā)送“降低發(fā)射功率”的功率控制指令;否則發(fā)送“增加發(fā)射功率”的指令。外環(huán)的作用是對內(nèi)環(huán)門限進(jìn)行調(diào)整,這種調(diào)整是根據(jù)基站所接收到的反向業(yè)務(wù)信道的指令指標(biāo)(誤幀率的變化來進(jìn)行的。通常FER都有一定的目標(biāo)值,當(dāng)實(shí)際接收的FER高于目標(biāo)值

43、時,基站就需要提高內(nèi)環(huán)門限,以增加移動臺的反向發(fā)射功率;反之,當(dāng)實(shí)際接收的FER低于目標(biāo)值時,基站就適當(dāng)降低內(nèi)環(huán)門限,以降低移動臺的反向發(fā)射功率。最后,在基站和移動臺的共同作用下,使基站能夠在保證一定接收質(zhì)量的前提下,讓移動臺以盡可能低的功率發(fā)射信號,以減小對其它用戶的干擾,提高容量。反向閉環(huán)功控原理如下所示: 圖1-16反向閉環(huán)功控原理圖1.5.2 軟切換1. 導(dǎo)頻集“導(dǎo)頻信號”可用一個導(dǎo)頻信號序列偏置和一個載頻標(biāo)明,一個導(dǎo)頻信號集的所有導(dǎo)頻信號具有相同的CDMA載頻。移動臺搜索導(dǎo)頻信號以探測現(xiàn)有的CDMA信道,并測量它們的強(qiáng)度,當(dāng)移動臺探測了一個導(dǎo)頻信號具有足夠的強(qiáng)度,但并不與任何分配給它

44、的前向業(yè)務(wù)信道相聯(lián)系時,它就發(fā)送一條導(dǎo)頻信號強(qiáng)度測量消息至基站,基站分配一條前向業(yè)務(wù)信道給移動臺,并指示移動臺開始切換。業(yè)務(wù)狀態(tài)下,相對于移動臺來說,在某一載頻下,所有不同偏置的導(dǎo)頻信號被分類為如下集合:有效導(dǎo)頻信號集:所有與移動臺的前向業(yè)務(wù)信道相聯(lián)系的導(dǎo)頻信號。候選導(dǎo)頻信號集:當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻信號集里,但是已經(jīng)具有足夠的強(qiáng)度,能被成功解調(diào)的導(dǎo)頻信號。相鄰導(dǎo)頻信號集:由于強(qiáng)度不夠,當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻信號集或候選導(dǎo)頻信號集內(nèi),但是可能會成為有效集或候選集的導(dǎo)頻信號。剩余導(dǎo)頻信號集:在當(dāng)前CDMA載頻上,當(dāng)前系統(tǒng)里的所有可能的導(dǎo)頻信號集合(P ILOT_INCs的整數(shù)倍,但不包括在相鄰導(dǎo)頻信號集,候

45、選導(dǎo)頻信號集和有效導(dǎo)頻信號集里的導(dǎo)頻信號。 圖1-17軟切換的導(dǎo)頻集2. 軟切換(1軟切換的概念所謂軟切換就是當(dāng)移動臺需要跟一個新的基站通信時,并不先中斷與原基站的聯(lián)系。軟切換是CDMA移動通信系統(tǒng)所特有的,以往的系統(tǒng)所進(jìn)行的都是硬切換,即先中斷與原基站的聯(lián)系,再在一指定時間內(nèi)與新基站取得聯(lián)系。軟切換只能在相同頻率的CDMA信道間進(jìn)行,它在兩個基站覆蓋區(qū)的交界處起到了業(yè)務(wù)信道的分集作用。軟切換有以下幾種方式:²同一BTS內(nèi)相同載頻不同扇區(qū)之間的切換,也就是通常說的更軟切換(softer handoff;²同一BSC內(nèi)不同BTS之間相同載頻的切換;²同一MSC內(nèi),不

46、同BSC的之間相同載頻的切換。(2軟切換的優(yōu)點(diǎn)FDMA、TDMA系統(tǒng)中廣泛采用硬切換技術(shù),當(dāng)硬切換發(fā)生時,因為原基站與新基的載波頻率不同,移動臺必須在接收新基站的信號之前,中斷與原基站的通信,往往由于在與原基站鏈路切斷后,移動臺不能立即得到與新基站之間的鏈路,會中斷通信。另外,當(dāng)硬切換區(qū)域面積狹窄時,會出現(xiàn)新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應(yīng)”,影響業(yè)務(wù)信道的傳輸。在CDMA系統(tǒng)中提出的軟切換技術(shù),與硬切換技術(shù)相比,具有以下更好的優(yōu)點(diǎn):²軟切換發(fā)生時,移動臺只有在取得了與新基站的鏈接之后,才會中斷與原基站的聯(lián)系,通信中斷的概率大大降低。²軟切換進(jìn)行過程中,移動臺和基站均采

47、用了分集接收的技術(shù),有抵抗衰落的能力,不用過多增加移動臺的發(fā)射功率;同時,基站宏分集接收保證在參與軟切換的基站中,只需要有一個基站能正確接收移動臺的信號就可以進(jìn)行正常的通信,由于通過反向功率控制,可以使移動臺的發(fā)射功率降至最小,這進(jìn)一步降低移動臺對其它用戶的干擾,增加了系統(tǒng)反向容量。²進(jìn)入軟切換區(qū)域的移動臺即使不能立即得到與新基站通信的鏈路,也可以進(jìn)入切換等待的排隊隊列,從而減少了系統(tǒng)的阻塞率。軟切換示意圖如下圖1-18所示: 圖1-18 軟切換示意圖(3更軟切換更軟切換是指發(fā)生在同一基站下不同扇區(qū)之間的切換。在基站收發(fā)機(jī)(BTS 側(cè),不同扇區(qū)天線的接收信號對基站來說就相當(dāng)于不同的多

48、徑分量,由RAKE 接收機(jī)進(jìn)行合并后送至BSC ,作為此基站的語音幀。而軟切換是由BSC 完成的,將來自不同基站的信號都送至選擇器,由選擇器選擇最好的一路,再進(jìn)行話音編解碼。 圖1-19 更軟切換示意圖軟切換和更軟切換的區(qū)別如下圖1-20所示: 圖1-20 軟切換與更軟切換的區(qū)別由圖可以看出,軟切換由BSC 幀處理板進(jìn)行選擇合并,更軟切換不同分支信號在BT S 分集合并。 3. 硬切換當(dāng)移動臺從一個基站的覆蓋范圍移動到另外一個基站的覆蓋范圍,通過切換移動臺保同一個扇區(qū)內(nèi)小區(qū)切換持與基站的通信。硬切換是在呼叫過程中,移動臺先中斷與原基站的通信,再與目標(biāo)基站取得聯(lián)系,發(fā)生在分配不同頻率或者不同的幀

49、偏置的CDMA信道之間的切換。在呼叫過程中,根據(jù)候選導(dǎo)頻強(qiáng)度測量報告和門限值的設(shè)置,基站可能指示移動臺進(jìn)行硬切換。硬切換可以發(fā)生在相鄰的基站集之間,不同的頻率配置之間,或是不同的幀偏置之間?？梢栽谕粋€小區(qū)的不同載波之間,也可以在不同小區(qū)的不同載波之間。在CDMA中,有以下幾種發(fā)生硬切換的情況:²不同的頻率間的硬切換;²同一設(shè)備商、同一頻率間的硬切換;²不同設(shè)備商間的硬切換;²不同的設(shè)備商,同一個頻率上同一系統(tǒng)中的硬切換。4. 軟切換的相關(guān)參數(shù)²T_ADD:導(dǎo)頻信號加入門限,如果移動臺檢查相鄰導(dǎo)頻信號集或剩余導(dǎo)頻信號集中的某一個導(dǎo)頻信號的強(qiáng)度達(dá)

50、到T_ADD,移動臺將把這一導(dǎo)頻信號加到候選導(dǎo)頻信號集中,并向基站發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測量報告消息(PSMM。²T_DROP:導(dǎo)頻信號去掉門限,移動臺需要對在有效導(dǎo)頻信號集和候選導(dǎo)頻信號集里的每一個導(dǎo)頻信號保留一個切換去掉定時器。每當(dāng)與之相對應(yīng)的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度小于T_ DROP時,移動臺需要打開定時器。如果與之相對應(yīng)的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度超過T_DROP,移動臺復(fù)位該定時器。如果達(dá)到T_TDROP,移動臺復(fù)位該定時器,并向基站發(fā)送PS MM消息。如果T_TDROP改變,移動臺必須在100ms內(nèi)開始使用新值。²T_TDROP:切換去掉定時器,若該定時器超時,若該定時器所對應(yīng)的導(dǎo)頻信號是有效導(dǎo)頻

51、信號集的一個導(dǎo)頻信號,就發(fā)送導(dǎo)頻信號強(qiáng)度測量消息。如果這一導(dǎo)頻信號是候選導(dǎo)頻信號集中的導(dǎo)頻信號,它將被移至相鄰導(dǎo)頻信號集。²T_COMP:有效導(dǎo)頻信號集與候選導(dǎo)頻信號集比較門限,當(dāng)候選導(dǎo)頻信號集里的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度比有效導(dǎo)頻信號集中的導(dǎo)頻信號超過此門限時,移動臺發(fā)送一個導(dǎo)頻信號強(qiáng)度測量報告消息?；局眠@一字段為候選導(dǎo)頻信號集與有效導(dǎo)頻信號集比值的門限,單位為0.5dB。²SRCH_WIN_A:有效導(dǎo)頻信號集和候選導(dǎo)頻信號集搜索窗口大小,它對應(yīng)于移動臺使用的有效導(dǎo)頻信號集和候選導(dǎo)頻信號集搜索窗口的大小。移動臺的搜索窗口以有效導(dǎo)引信號集中最早到來的可用導(dǎo)頻信號多徑成分為中心。

52、78;SRCH_WIN_N:相鄰導(dǎo)頻信號集搜索窗口大小,它對應(yīng)于移動臺使用的相鄰導(dǎo)引信號集搜索窗口大小的值。移動臺應(yīng)以導(dǎo)頻的PN序列偏置為搜索窗口中心。²SRCH_WIN_R:剩余導(dǎo)頻信號集搜索窗口大小,它對應(yīng)于移動臺使用的相鄰導(dǎo)頻信號集搜索窗口大小的值。移動臺應(yīng)以導(dǎo)頻的PN序列偏置為搜索窗口中心,移動臺應(yīng)僅搜索剩余導(dǎo)頻信號集中其導(dǎo)頻信號PN序列偏置等于PILOT_INCs整數(shù)倍的導(dǎo)頻信號。本頁已使用福昕閱讀器進(jìn)行編輯. 福昕軟件(C2005-2010,版權(quán)所有, 僅供試用. 1X系統(tǒng)關(guān)于切換的參數(shù)還有以下三個:軟切換斜率,切換加截距,切換去截距. 5. 搜索過程 對各種不同導(dǎo)頻集,

53、手機(jī)采用不同的搜索策略.對于激活集與候選集,采用的搜索頻 度很高, 相鄰集搜索頻度次之, 對剩余集搜索最慢. 整個導(dǎo)頻搜索的時間安排見下圖所示: 圖 1-21 手機(jī)對導(dǎo)頻信號的搜索時間安排 從上圖可以看出,在完成一次對全部激活集或候選集中的導(dǎo)頻搜索后,搜索一個相鄰 集中的導(dǎo)頻信號.然后再一次完成激活集與候選集中所有導(dǎo)頻搜索后,搜索另一個相鄰集 中的導(dǎo)頻信號. 在完成對相鄰集中所有導(dǎo)頻信號搜索后, 才搜索一個剩余集中的導(dǎo)頻信號. 周而復(fù)始,完成對所有導(dǎo)頻集中的信號的搜索. 手機(jī)搜索能力有限,當(dāng)搜索窗尺寸越大,導(dǎo)頻集中的導(dǎo)頻數(shù)越多時,遍歷導(dǎo)頻集中所 有導(dǎo)頻的時間就越長. 6. 軟切換的過程 (1I

54、S-95 的軟切換過程 -18- 本頁已使用福昕閱讀器進(jìn)行編輯. 福昕軟件(C2005-2010,版權(quán)所有, 僅供試用. 導(dǎo)頻信號加入門限 導(dǎo)頻信號去掉門限 圖 1-22 IS-95 的軟切換過程 MS檢測到某個導(dǎo)頻強(qiáng)度超過T_ADD,發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測量消息PSMM給BS,并且將該 導(dǎo)頻移到候選集中; BS發(fā)送切換指示消息; MS將該導(dǎo)頻轉(zhuǎn)移到有效導(dǎo)頻集中,并發(fā)送切換完成消息; 有效集中的某個導(dǎo)頻強(qiáng)度低于T_DROP,MS啟動切換去定時器(T_TDROP ; 切換去定時器超時,導(dǎo)頻強(qiáng)度仍然低于T_DROP,MS發(fā)送PSMM; BS發(fā)送切換指示消息; MS將該導(dǎo)頻從有效導(dǎo)頻集移到相鄰集中,并發(fā)送切

55、換完成消息. (2IS-2000 動態(tài)軟切換過程 IS2000-1X 的軟切換流程中,我們采用動態(tài)門限,而非 IS-95 中采用的絕對門限. IS2000 軟切換算法說明: -19- 圖 1-23 IS-2000 動態(tài)軟切換過程 導(dǎo)頻 P2 強(qiáng)度超過 T_ADD, 移動臺把導(dǎo)頻移入候選集. 導(dǎo)頻 P2 強(qiáng)度超過 (SOFT_SLOPE/8×10×log10(PS1 + ADD_INTERCEPT/2.移動 臺發(fā)送 PSMM 移動臺收到 EHDM, GHDM 或 UHDM, 把導(dǎo)頻 P2 加入到有效集, 并發(fā)送HCM. 導(dǎo) 頻 P1 強(qiáng) 度 降 低 到 低 于 (SOFT_S

56、LOPE/8 × 10 × log10(PS2+DROP_I NTERCEPT/2,移動臺啟動切換去掉定時器. 切換去掉定時器超時,移動臺發(fā)送 PSMM. 移動臺收到 EHDM, GHDM 或 UHDM.把導(dǎo)頻 P1 送入候選集并發(fā)送 HCM. 導(dǎo)頻 P1 強(qiáng)度降低到低于 T_DROP. 移動臺啟動切換去掉定時器. 切換去掉定時器超時,移動臺把導(dǎo)頻 P1 從候選集移入相鄰集 其中,SOFT_SLOPE表示軟切換斜率,ADD_INTERCEPT表示切換加截距,DROP_I NTERCEPT表示切換去截距. 1.5.3 RAKE 接收機(jī)工作原理 如圖 1-24 所示, RAKE

57、 接收機(jī)的基本原理是利用了空間分集技術(shù). 發(fā)射機(jī)發(fā)出的擴(kuò)頻 信號,在傳輸過程中受到不同建筑物,山崗等各種障礙物的反射和折射,到達(dá)接收機(jī)時每 個波束具有不同的延遲,形成多徑信號.如果不同路徑信號的延遲超過一個偽碼的碼片的 時延,則在接收端可將不同的波束區(qū)別開來.將這些不同波束分別經(jīng)過不同的延遲線,對 齊以及合并在一起,則可達(dá)到變害為利,把原來是干擾的信號變成有用信號組合在一起. -20- 本頁已使用福昕閱讀器進(jìn)行編輯. 福昕軟件(C2005-2010,版權(quán)所有, 僅供試用. 圖 1-24 RAKE 接收機(jī)原理示意圖 RAKE 接收機(jī)由搜索器(Searcher ,解調(diào)器(Finger ,合并器(C

58、ombiner3 個模塊組成. 搜索器完成路徑搜索,主要原理是利用碼的自相關(guān)及互相關(guān)特性. 解調(diào)器完成信號的解擴(kuò),解調(diào).解調(diào)器的個數(shù)決定了解調(diào)的路徑數(shù),通常一個 RAKE 接收機(jī)由 4 個 Finger 組成,移動臺由 3 個 Finger 組成. 合并器完成多個解調(diào)器輸出的信號的合并處理,通用的合并算法有選擇式相加合并, 等增益合并,最大比合并 3 種.合并后的信號輸出到譯碼單元,進(jìn)行信道譯碼處理. 1.5.4 CDMA 呼吸效應(yīng) 1. 呼吸效應(yīng)的概念 在 CDMA 系統(tǒng)中,所有的頻率和時間是每個用戶都在同時共享的公共資源,而非給 某個用戶單獨(dú)所有.無線信道是基于不同的擴(kuò)頻碼字來區(qū)分的,理論上來說系統(tǒng)容量也就 自然取決于碼字資源即擴(kuò)頻碼的數(shù)量,但實(shí)際的系統(tǒng)容量(實(shí)際可以分配的擴(kuò)頻碼數(shù)量 , 卻是受限于系統(tǒng)的自干擾,即不同用戶間由于擴(kuò)頻碼并非理想正交而產(chǎn)生的多址干擾,同 時包括本小區(qū)用戶干擾及其他小區(qū)干擾.所以說