華為CDMA2000通信原理20101114

1、學習目標學習目標l了解了解CDMA通信技術的基本原理通信技術的基本原理l以以IS-95為例，掌握為例，掌握CDMA相關技術：相關技術：信源編碼、信道編碼、交織、加擾、擴頻、調(diào)制信源編碼、信道編碼、交織、加擾、擴頻、調(diào)制關鍵技術：功控、軟切換、關鍵技術：功控、軟切換、RAKE接收機接收機信道結構：導頻、同步、尋呼、業(yè)務、接入信道結構：導頻、同步、尋呼、業(yè)務、接入長碼、短碼和長碼、短碼和Walsh碼在碼在CDMA系統(tǒng)中的作用系統(tǒng)中的作用l掌握掌握CDMA 1X的技術特點的技術特點CDMA 1X系統(tǒng)和系統(tǒng)和IS95系統(tǒng)的區(qū)別系統(tǒng)的區(qū)別學習完本課程，您應該能夠：學習完本課程，您應該能夠：課程內(nèi)容課程內(nèi)

2、容第一章第一章: 概述概述第二章第二章: CDMA 核心技術核心技術第三章第三章: CDMA 空中接口空中接口第四章第四章: CDMA 核心網(wǎng)絡核心網(wǎng)絡第五章第五章: CDMA 編號方案編號方案 第一代移動通信第一代移動通信 1980s第二代移動通信第二代移動通信 1990s第三代移動通信第三代移動通信現(xiàn)在現(xiàn)在3G為運營商提供了完善的解決方案為運營商提供了完善的解決方案 AMPS模擬技術TACSNMTOTHERS數(shù)字技術語音業(yè)務GSMCDMA IS95TDMA IS-136PDC寬帶業(yè)務UMTS WCDMACDMA 2000TD-SCDMA移動通信發(fā)展歷程移動通信發(fā)展歷程概述概述多址技術多址技

3、術同一時間同一頻段上同一時間同一頻段上根據(jù)不同的擴頻碼進根據(jù)不同的擴頻碼進行區(qū)分業(yè)務信道行區(qū)分業(yè)務信道不同的業(yè)務信道占用不同的頻段不同的業(yè)務信道占用不同的頻段同頻段的業(yè)務信道以不同頻段的業(yè)務信道以不同的時隙進行區(qū)分同的時隙進行區(qū)分FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMAUser User User User User User 概述概述3G3G的目標的目標概述概述l 全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標準，全球無縫覆蓋全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標準，全球無縫覆蓋l 高效的頻譜效率高效的頻譜效率l 更高的服務質(zhì)量、保密性和可靠性

4、更高的服務質(zhì)量、保密性和可靠性l 易于從易于從2G系統(tǒng)平滑演進與過渡，并反向兼容系統(tǒng)平滑演進與過渡，并反向兼容2G系統(tǒng)系統(tǒng)l 能提供多種業(yè)務，數(shù)據(jù)業(yè)務速率最高可達能提供多種業(yè)務，數(shù)據(jù)業(yè)務速率最高可達2Mbps 車速環(huán)境：車速環(huán)境：144kbps 步行環(huán)境：步行環(huán)境：384kbps 室內(nèi)環(huán)境：室內(nèi)環(huán)境：2Mbps3G3G的標準的標準 3G systemCDMA20003GPP2FDD mode WCDMA 3GPPFDD modeTD-SCDMA CWTSTDD mode概述概述3G3G三種主流技術的對比三種主流技術的對比WCDMATD-SCDMACDMA2000載頻間隔載頻間隔5M*21.6M

5、1.25M*2碼片速率碼片速率3.84Mc/s1.28Mc/sN*1.228Mc/s雙工方式雙工方式FDDTDDFDD幀長幀長10ms10ms (子幀子幀5ms)20ms擴頻方式擴頻方式DS-CDMADS-CDMADS-CDMA和和MC-CDMA信道編碼信道編碼卷積碼、卷積碼、Turbo碼碼卷積碼、卷積碼、Turbo碼碼卷積碼、卷積碼、Turbo碼碼調(diào)制方式調(diào)制方式QPSK/BPSKQPSK/8PSK數(shù)據(jù)調(diào)制：數(shù)據(jù)調(diào)制：QPSK/BPSK功率控制功率控制開環(huán)結合快速閉環(huán)開環(huán)結合快速閉環(huán)開環(huán)結合閉環(huán)開環(huán)結合閉環(huán)開環(huán)結合快速閉環(huán)開環(huán)結合快速閉環(huán)功率控制速率功率控制速率1500次次/s200次次/s

6、800次次/s基站同步基站同步同步同步/異步異步同步同步同步同步三種主流3G技術對比CDMACDMA發(fā)展歷程發(fā)展歷程概述概述CDMA2000CDMA2000系統(tǒng)中的頻率分配系統(tǒng)中的頻率分配l波段波段0，擴頻速率，擴頻速率1Transmit Frequency Band (MHz)BlockDesignatorCDMA C h a n n e l ValidityC D M A Channel NumberMobile StationBase StationA(10MHz)Valid1-311825.030-834.330870.030-879.330B(10MHz)Valid356-64483

7、5.680-844.320880.680-889.320A(1.5MHz)Valid689-694845.670-845.820890.670-890.820B(2.5MHz)Valid739-777847.170-848.310892.170-893.310頻率計算公式頻率計算公式F=870+N*0.03N: CDMA信道號（頻點）信道號（頻點）概述概述CDMA2000CDMA2000系統(tǒng)中的頻率分配系統(tǒng)中的頻率分配l波段波段1 ，擴頻速率，擴頻速率1Transmit Frequency Band (MHz)BlockDesignatorC D M A Channel ValidityC D

8、 M A Channel NumberMobile StationBase StationA(15MHz)Valid25-2751851.250-1863.7501931.250-1943.750D(5MHz)Valid325-3751866.250-1868.7501946.250-1948.750B(15MHz)Valid425-6751871.250-1883.7501951.250-1963.750E(5MHz)Valid725-7751886.250-1888.7501966.250-1968.750F(5MHz)Valid825-8751891.250-1893.7501971.2

9、50-1973.750C(15MHz)Valid925-11751896.250-1908.7501976.250-1988.750計算公式：計算公式：F=1930+N*0.05N: CDMA信道號（頻點）信道號（頻點）概述概述CDMA2000 1XCDMA2000 1X網(wǎng)絡結構網(wǎng)絡結構MS: 移動臺移動臺 BTS: 基站基站BSC: 基站控制器基站控制器 MSC: 移動交換中心移動交換中心HLR :歸屬位置寄存器歸屬位置寄存器 VLR: 拜訪位置寄存器拜訪位置寄存器PCF: 分組數(shù)據(jù)控制功能分組數(shù)據(jù)控制功能 PDSN: 分組數(shù)據(jù)控制節(jié)點分組數(shù)據(jù)控制節(jié)點 HA: 家鄉(xiāng)代理家鄉(xiāng)代理 FA: 外地

10、代理外地代理 SCP: 業(yè)務控制點業(yè)務控制點 Radius: 遠程認證撥入用戶業(yè)務遠程認證撥入用戶業(yè)務AbisA1(信令)A2(業(yè)務)A11(信令)A10(業(yè)務)A3(信令&業(yè)務)A7(信令)概述概述課程內(nèi)容課程內(nèi)容第一章第一章: 概述概述第二章第二章: CDMA 核心技術核心技術第三章第三章: CDMA 空中接口空中接口第四章第四章: CDMA 核心網(wǎng)絡核心網(wǎng)絡第五章第五章: CDMA 編號方案編號方案 相關性相關性(a)(b)相關（相關性100 ）不相關（0相關） CDMA 核心技術核心技術+1-1+1-1+1-1+1正交函數(shù)正交函數(shù)l正交函數(shù)具有正交函數(shù)具有0相關性。如果兩個二進制序列的

11、異或結果具有相關性。如果兩個二進制序列的異或結果具有相同個數(shù)的相同個數(shù)的0和和1，那么，這兩個序列不相關。，那么，這兩個序列不相關。000001010101例子例子:101001011111CDMA 核心技術核心技術不相關：不相關：相關：相關：發(fā)送端以正交函數(shù)為擴頻碼進行擴頻發(fā)送端以正交函數(shù)為擴頻碼進行擴頻CDMA 核心技術核心技術100110110011001100110011010010110011010011001用戶輸入信息用戶輸入信息正交擴頻序列正交擴頻序列（正交函數(shù)）（正交函數(shù)）擴頻后的發(fā)送數(shù)據(jù)擴頻后的發(fā)送數(shù)據(jù)+1-1+1-1在接收端的信號恢復在接收端的信號恢復10011+1-1接

12、收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)100101100110100110010110011001100110011011110000000011111111相關擴頻序列相關擴頻序列?接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)100101100110100110010101010101010101010111000011001111001100不相關擴頻序列不相關擴頻序列CDMA 核心技術核心技術擴頻與解擴擴頻與解擴信號信號 突發(fā)干擾突發(fā)干擾白噪聲白噪聲信號速率的提高，意味著信號帶寬的展寬信號速率的提高，意味著信號帶寬的展寬S(f) is the energy density.fS（f）擴頻前的信號頻譜擴頻前的信號頻譜信號信號f0解擴前的信號

13、頻譜解擴前的信號頻譜信號信號噪聲噪聲S（f）f0ff0解擴后的信號頻譜解擴后的信號頻譜信號信號噪聲噪聲S（f）f擴頻后的信號頻譜擴頻后的信號頻譜信號信號f0S（f）fCDMA 核心技術核心技術CDMACDMA通信模型通信模型Interleaving信源解碼deinterleaving信源編碼信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收CDMA核心技術核心技術常用術語常用術語 l比特（比特（Bit），符號），符號(Symbol) ，碼片，碼片 (Chip)輸入的含有信息的數(shù)據(jù)稱為比特輸入的含有信息的數(shù)據(jù)稱為比特經(jīng)過信道編碼和交織后的數(shù)據(jù)成為符號經(jīng)過信道編碼和交織后的數(shù)據(jù)成為

14、符號經(jīng)過最終擴頻得到的數(shù)據(jù)成為碼片經(jīng)過最終擴頻得到的數(shù)據(jù)成為碼片l處理增益處理增益最終擴頻速率和比特速率的的比最終擴頻速率和比特速率的的比在在IS95A系統(tǒng)中，處理增益為系統(tǒng)中，處理增益為128，也就是，也就是21dBl前向（下行）：從前向（下行）：從BTS到到MSl反向（上行）：從反向（上行）：從MS到到BTSCDMA核心技術核心技術在典型的雙工通話中，通話的占空比小于在典型的雙工通話中，通話的占空比小于35%,不通話的不通話的時候降低發(fā)射速率，有效提高系統(tǒng)容量。時候降低發(fā)射速率，有效提高系統(tǒng)容量。信源編碼信源編碼l話音編碼器話音編碼器 8K QCELP13K QCELPEVRCl特點特點支

15、持語音激活支持語音激活CDMA 核心技術核心技術信道編碼信道編碼信道編碼采用卷積碼或者信道編碼采用卷積碼或者TURBO碼。碼。對于卷積碼：對于卷積碼：約束長度：移位寄存器數(shù)約束長度：移位寄存器數(shù)+1。編碼效率：輸入編碼效率：輸入bit數(shù)數(shù) / 輸出輸出bit數(shù)。數(shù)。卷積碼編碼器Input (bits)Output (symbols)CDMA 核心技術核心技術 Turbo Turbo 碼碼 CDMA 核心技術核心技術lTurbo 碼。它巧妙地將兩個簡單分量碼通過偽隨機交織器并碼。它巧妙地將兩個簡單分量碼通過偽隨機交織器并行級聯(lián)來構造具有偽隨機特性的長碼，并通過在兩個軟入行級聯(lián)來構造具有偽隨機特性

16、的長碼，并通過在兩個軟入/軟軟出出(SISO)譯碼器之間進行多次迭代實現(xiàn)了偽隨機譯碼。譯碼器之間進行多次迭代實現(xiàn)了偽隨機譯碼。lTurbo碼在大數(shù)據(jù)包時使用碼在大數(shù)據(jù)包時使用lTurbo碼的特點碼的特點對輸入的信息序列進行兩次編碼，譯碼時可相互交換信息對輸入的信息序列進行兩次編碼，譯碼時可相互交換信息交織器的引入使得信息比特不僅受鄰近校驗比特的保護，而且受交織器的引入使得信息比特不僅受鄰近校驗比特的保護，而且受距離很遠的校驗比特的保護距離很遠的校驗比特的保護lTurbo碼性能明顯優(yōu)于卷積碼，可以達到接近香農(nóng)極限的效果碼性能明顯優(yōu)于卷積碼，可以達到接近香農(nóng)極限的效果交織交織數(shù)據(jù)的傳送反向數(shù)據(jù)的傳

17、送反向1 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 111111 12 222222 27 777777 76 666666 63 333333 34 444444 41 287364 51 287364 55 555555 58 888888 8交織交織CDMA 核心技術核心技術Out001110加擾加擾MM序列序列l(wèi)包含兩部分：包含兩部分：移位寄存器序列移位寄存器序列掩碼掩碼l輸出序列的周期是輸出序列的周期是 2N-1 bits，N為

18、寄存器個數(shù)為寄存器個數(shù)l當掩碼不同時，輸出的移位寄存器序列相位不同當掩碼不同時，輸出的移位寄存器序列相位不同CDMA 核心技術核心技術長碼長碼 l長碼是周期為長碼是周期為242-1的的M-序列序列l(wèi)長碼的功能：長碼的功能： 加擾前向加擾前向CDMA信道信道控制功率控制比特的插入控制功率控制比特的插入在反向，區(qū)分出不同的在反向，區(qū)分出不同的MSCDMA 核心技術核心技術短碼短碼PNaPNcPNbCDMA 核心技術核心技術l短碼為一周期短碼為一周期215 的的M-序列序列每個扇區(qū)在短碼中指配一個時間偏置（相位）每個扇區(qū)在短碼中指配一個時間偏置（相位）系統(tǒng)利用系統(tǒng)利用PN短碼的時間偏置來區(qū)別（短碼的

19、時間偏置來區(qū)別（BTS）扇區(qū)）扇區(qū) 可允許所有可允許所有Walsh碼在各（碼在各（BTS）扇區(qū)復用）扇區(qū)復用 系統(tǒng)規(guī)定系統(tǒng)規(guī)定PN碼最小偏移值為碼最小偏移值為64chips，共有，共有512個時間偏置（個時間偏置（215 /64=512）l同一（同一（BTS）扇區(qū)內(nèi)所有）扇區(qū)內(nèi)所有CDMA信道的短碼相同信道的短碼相同l不同（不同（BTS）扇區(qū)內(nèi)的）扇區(qū)內(nèi)的CDMA信道的短碼時間偏置不同信道的短碼時間偏置不同WalshWalsh碼碼W2n=WnWnWnWnW1=0W2=0001W4=0 0 0 00 1 0 10 0 1 10 1 1 0Walsh code不同的不同的Walsh碼之間是正交的。

20、碼之間是正交的。Walsh碼是一種正交擴頻碼碼是一種正交擴頻碼Wim 代表階數(shù)為代表階數(shù)為m的的Walsh矩陣中的矩陣中的i行。行。CDMA 核心技術核心技術l在前向，每個符號都需要用在前向，每個符號都需要用Walsh碼進行擴頻。碼進行擴頻。l在前向，在前向，Walsh碼用于區(qū)分出不同的用戶。碼用于區(qū)分出不同的用戶。l在反向，對在反向，對IS95A/B, 每輸入每輸入6個符號，輸出一個個符號，輸出一個Walsh函數(shù)。函數(shù)。例如，如果輸入的符號序列為例如，如果輸入的符號序列為110011，那么輸出的符號序列為，那么輸出的符號序列為W5164 (110011binary=51decimal). l

21、在反向，對于在反向，對于CDMA2000, Walsh函數(shù)用于區(qū)分信道類型。函數(shù)用于區(qū)分信道類型。（RC3-9）Walsh Walsh 碼碼CDMA 核心技術核心技術變長變長WalshWalsh碼碼6448163212960019200 3840076800153600 307200 614400Data rate -bps-W01 =0W02 =00W12 =01W04 =0000W24 =0011W14 =0101W34 =0110W08 =00000000W48 =00001111W28 =00110011W68 =00111100W18 =01010101W58 =01011010W3

22、8 =01100110W78 =01101001( W016 ,W816)( W416 ,W1216 )( W216 ,W1416 )( W616 ,W1416 )( W116 ,W916 )( W516 ,W1316 )( W316 ,W1116 )( W716 ,W1516 )對于不同的信息速率，使用不同的長對于不同的信息速率，使用不同的長度的度的Walsh碼，以確保最后的擴頻碼碼，以確保最后的擴頻碼片速率為片速率為1.2288MChipsCDMA 核心技術核心技術QPSK調(diào)制調(diào)制IQI channel PN sequence1.2288McpsQ channel PN sequence1

23、.2288McpsBaseband filterBaseband filterCos(2pfct)Sin(2pfct)I(t)Q(t)s(t)A1.2288Mcps: 短碼碼片速率短碼碼片速率.當同一載頻的所有的信道擴頻后，采用當同一載頻的所有的信道擴頻后，采用QPSK調(diào)制，并轉調(diào)制，并轉換為模擬信號，混合之后經(jīng)過射頻調(diào)制發(fā)射換為模擬信號，混合之后經(jīng)過射頻調(diào)制發(fā)射CDMA 核心技術核心技術功率控制功率控制切換切換分集與分集與Rake接收機接收機CDMA 核心技術核心技術功率控制功率控制l反向功率控制反向功率控制開環(huán)功率控制開環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制 內(nèi)環(huán)功率控制內(nèi)環(huán)功率控制: 800

24、 Hz 外環(huán)功率控制外環(huán)功率控制l前向功率控制前向功率控制基于測量報告的功率控制基于測量報告的功率控制 門限方式門限方式 周期方式周期方式閉環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制 .CDMA 核心技術核心技術反向開環(huán)功率控制反向開環(huán)功率控制MS所需要的發(fā)射功率受以下因素制約：所需要的發(fā)射功率受以下因素制約： MS和和BTS之間的距離之間的距離 小區(qū)負荷小區(qū)負荷 信道環(huán)境信道環(huán)境 MS根據(jù)接收到的根據(jù)接收到的BTS功率來確定自己的發(fā)射功率功率來確定自己的發(fā)射功率 BTSMobile反向開環(huán)功率控制反向開環(huán)功率控制BTSBTSMS發(fā)射功率發(fā)射功率CDMA 核心技術核心技術反向閉環(huán)功率控制反向閉環(huán)功率控制CDMA

25、核心技術核心技術BTS功率控制比特功率控制比特Eb/Nt 值值FER 值值內(nèi)環(huán)功率控制內(nèi)環(huán)功率控制外環(huán)功率控制外環(huán)功率控制Eb/Nt 改變量改變量BSCBTS前向功率控制前向功率控制: : 基于測量報告的功率控制基于測量報告的功率控制 lMSMS測量前向業(yè)務信道幀質(zhì)量，以周期方式或門限測量前向業(yè)務信道幀質(zhì)量，以周期方式或門限方式上報幀質(zhì)量。方式上報幀質(zhì)量。BTSBTS根據(jù)上報的幀質(zhì)量情況確定根據(jù)上報的幀質(zhì)量情況確定是否進行前向功率調(diào)節(jié)。是否進行前向功率調(diào)節(jié)。l前向功率控制是一種慢速功率調(diào)節(jié)。前向功率控制是一種慢速功率調(diào)節(jié)。CDMA 核心技術核心技術前向閉環(huán)功率控制前向閉環(huán)功率控制l與與IS95

26、系統(tǒng)相比，系統(tǒng)相比，CDMA2000技術中引入了快速功率控制。技術中引入了快速功率控制。lCDMA20001x系統(tǒng)中，對前向鏈路的功率控制做了較大改系統(tǒng)中，對前向鏈路的功率控制做了較大改進，改進后的前向功率控制和反向功率控制一樣，最高可達進，改進后的前向功率控制和反向功率控制一樣，最高可達800Hz，能夠跟蹤補償更快的衰落。，能夠跟蹤補償更快的衰落。功率控制比特功率控制比特Eb/NtCDMA 核心技術核心技術lCDMA20001 x系統(tǒng)的話音容量理論上是系統(tǒng)的話音容量理論上是IS一一95系統(tǒng)的系統(tǒng)的2倍，其中前倍，其中前向功率控制的改進提供了很大的貢獻。向功率控制的改進提供了很大的貢獻。前向快

27、速功控的原理與反向閉前向快速功控的原理與反向閉環(huán)功率控制相似，它在環(huán)功率控制相似，它在Ms增加了一個功率控制環(huán)，用于保持一個確定增加了一個功率控制環(huán)，用于保持一個確定的目標值。的目標值。 切換切換l 軟切換軟切換在切換過程中，在切換過程中，MSMS開始與新的開始與新的BTSBTS聯(lián)系時，并不中斷與原有的聯(lián)系時，并不中斷與原有的BTSBTS的通信。軟切換會帶來更好的話音質(zhì)量，實現(xiàn)無縫切換、減少掉的通信。軟切換會帶來更好的話音質(zhì)量，實現(xiàn)無縫切換、減少掉話可能，且有利于增加反向容量。話可能，且有利于增加反向容量。l 更軟切換更軟切換與軟切換類似，發(fā)生在同一與軟切換類似，發(fā)生在同一BTSBTS的不同扇

28、區(qū)之間。的不同扇區(qū)之間。l 硬切換硬切換在切換過程中，在切換過程中，MSMS與新的與新的BTSBTS聯(lián)系前，先中斷與原聯(lián)系前，先中斷與原BTSBTS的通信，再的通信，再與新與新BTSBTS建立聯(lián)系。硬切換過程中有短暫的中斷，容易掉話。建立聯(lián)系。硬切換過程中有短暫的中斷，容易掉話。CDMA 核心技術核心技術軟軟/ /更軟更軟 切換切換 軟切換時分支在軟切換時分支在BSC進行合并進行合并 更軟切換時分支在更軟切換時分支在BTS進行合并進行合并 MS合并信號合并信號從各個扇區(qū)接收從各個扇區(qū)接收到信號到信號CDMA 核心技術核心技術導頻集導頻集正在和手機保持通信的所有導頻的集合正在和手機保持通信的所有

29、導頻的集合當前不在有效集中，但其對應的前向業(yè)務當前不在有效集中，但其對應的前向業(yè)務信道已有足夠強度可以被成功解調(diào)的所有信道已有足夠強度可以被成功解調(diào)的所有導頻集合導頻集合當前不在有效集或候選集中但是有可能進當前不在有效集或候選集中但是有可能進入候選集的導頻集合入候選集的導頻集合其它導頻集合其它導頻集合l具有相同的頻率但有不同的具有相同的頻率但有不同的PN短碼相位的導頻集合短碼相位的導頻集合CDMA 核心技術核心技術T_ADD,T_DROP,T_TDROPT_ADD,T_DROP,T_TDROP時間時間Ec/Io扇區(qū)扇區(qū)A扇區(qū)扇區(qū) BGuard Time(T-TDROP)Add Threshol

30、d (T_ADD)DropThreshold (T_DROP)軟切換區(qū)域軟切換區(qū)域三個與導頻探測有關的參數(shù)：三個與導頻探測有關的參數(shù)：T_ADD T_COMP T_DROP一個定時器參數(shù)：一個定時器參數(shù)：T_TDROPCDMA 核心技術核心技術軟切換相對門限軟切換相對門限Pilot P1Pilot P2Pilot P0t0T_COMP0.5dBt1t2T_ADD導頻強度導頻強度CDMA 核心技術核心技術P0候選集中的導頻候選集中的導頻P1,P2激活集中的導頻激活集中的導頻t0 當當P0T_ADD時發(fā)送導頻強度測量消息時發(fā)送導頻強度測量消息t1 當當P0P1+T_COMP0.5dB時發(fā)送導頻強度

31、測量消息時發(fā)送導頻強度測量消息t2 當當P0P2+T_COMP0.5dB時發(fā)送導頻強度測量消息時發(fā)送導頻強度測量消息導頻集之間的相互轉換導頻集之間的相互轉換T_ADDT_DROPPilot 1導頻強度導頻強度Pilot 2T_TDROPT_TDROP相鄰集相鄰集候選集候選集激活集激活集候選集候選集相鄰集相鄰集TIME12345678CDMA 核心技術核心技術分集技術分集技術l時間分集時間分集采用符號交織，檢錯糾錯編碼等方法。采用符號交織，檢錯糾錯編碼等方法。l頻率分集頻率分集通過將信號能量在寬頻帶中擴展實現(xiàn)的。通過將信號能量在寬頻帶中擴展實現(xiàn)的。CDMA將信號擴展到整將信號擴展到整個個1.23

32、MHz上。上。l空間分集空間分集在在BTS采用雙接收天線。采用雙接收天線。在手機和在手機和BTS采用采用RAKE接收，合并不同傳輸延時的信號。接收，合并不同傳輸延時的信號。軟切換的時候，軟切換的時候，MS和多個和多個BTS同時聯(lián)系，從中選出最好的幀。同時聯(lián)系，從中選出最好的幀。CDMA 核心技術核心技術RakeRake接收機原理接收機原理RAKE接收機有效克服多徑衰落，提高接收性能接收機有效克服多徑衰落，提高接收性能接收機接收機相關器相關器1相關器相關器1相關器相關器1 搜索器搜索器計算相關時延計算相關時延 合并合并The combined signaltts(t)s(t)CDMA 核心技術核

33、心技術發(fā)射分級發(fā)射分級lCDMA2000 1XCDMA2000 1X前向支持多種發(fā)射模式前向支持多種發(fā)射模式TDTD（Transmit DiversityTransmit Diversity發(fā)射分集）發(fā)射分集）OTDOTD（Orthogonal Transmit DiversityOrthogonal Transmit Diversity） 通過分離數(shù)據(jù)流，采用正交序列擴展兩個數(shù)據(jù)流來完成通過分離數(shù)據(jù)流，采用正交序列擴展兩個數(shù)據(jù)流來完成STSSTS（ Space Time SpreadingSpace Time Spreading） 在多天線上發(fā)射所有前向信道在多天線上發(fā)射所有前向信道 以互補

34、的以互補的WalshWalsh碼或偽隨機碼擴頻碼或偽隨機碼擴頻Non-TDNon-TDCDMA 核心技術核心技術發(fā)射分集發(fā)射分集發(fā)射分集可以增強發(fā)射分集可以增強MS的接收性能。的接收性能。OTDPath 1Path 2Transmission diversity processingData streamData stream 1Data stream 2Restoring data streamAntenna 2Antenna 1CDMA 核心技術核心技術課程內(nèi)容課程內(nèi)容第一章第一章: 概述概述第二章第二章: CDMA 核心技術核心技術第三章第三章: CDMA 空中接口空中接口第四章第四章:

35、 CDMA 核心網(wǎng)絡核心網(wǎng)絡第五章第五章: CDMA 編號方案編號方案 IS95-AIS95-A物理信道物理信道l 前向信道前向信道 導頻信道導頻信道(F-PICH) 同步信道同步信道(F-SynCH) 尋呼信道尋呼信道(F-PCH) 業(yè)務信道業(yè)務信道(F-TCH)（含功率控制子信道）（含功率控制子信道）l 反向信道反向信道 接入信道接入信道(R-ACH) 業(yè)務信道業(yè)務信道(R-TCH)CDMA 空中接口空中接口 導頻信道調(diào)制過程導頻信道調(diào)制過程W064導頻信道（導頻信道（F-PICHF-PICH）導頻信道的作用導頻信道的作用 幫助手機捕獲系統(tǒng)幫助手機捕獲系統(tǒng) 多徑搜索多徑搜索 提供相位參考，

36、幫助手機進行信道估計，作相干解調(diào)提供相位參考，幫助手機進行信道估計，作相干解調(diào) 切換時手機測量導頻信道，進行導頻強度比較切換時手機測量導頻信道，進行導頻強度比較導頻信道傳送導頻信道傳送全全0信息，用信息，用Walsh 0碼擴展，直接用碼擴展，直接用PN短碼進行調(diào)制短碼進行調(diào)制 BTS連續(xù)發(fā)射導頻信道連續(xù)發(fā)射導頻信道CDMA 空中接口空中接口 To QPSK coder2.4kbps4.8kbps4.8kbps符號符號重復的符號重復的符號1.2kbps卷積卷積r=1/2,K=9符號重復符號重復塊交織塊交織同步信道比同步信道比特特W3264同步信道同步信道(F-SynCH)(F-SynCH)同步信

37、道的作用同步信道的作用l手機通過同步信道獲得與系統(tǒng)的同步手機通過同步信道獲得與系統(tǒng)的同步 同步信道提供同步信道提供 導頻偏置導頻偏置PILOT_PN 系統(tǒng)時間系統(tǒng)時間SYS_TIME 長碼狀態(tài)長碼狀態(tài)LC_STATE 尋呼信道速率尋呼信道速率P_RATl 同步信道速率固定為同步信道速率固定為1200bpsCDMA 空中接口空中接口 調(diào)制符號調(diào)制符號尋呼信道比特尋呼信道比特19.2kbps或或 9.6kbps19.2kbps19.2kbps符號符號9.6kbps 或或4.8kbps卷積卷積r=1/2,K=9符號重復符號重復塊交織塊交織尋呼信道尋呼信道P的長碼的長碼掩碼掩碼長碼生成器長碼生成器抽取

38、器抽取器1.2288McpsTo QPSK coder19.2kbps重復的符號重復的符號尋呼信道尋呼信道(F-PCH)(F-PCH)l BTS在尋呼信道上廣播在尋呼信道上廣播 系統(tǒng)參數(shù)消息系統(tǒng)參數(shù)消息 接入?yún)?shù)消息接入?yún)?shù)消息 鄰區(qū)列表鄰區(qū)列表 CDMA信道列表信道列表l BTS通過尋呼信道通過尋呼信道 尋呼手機尋呼手機 指配業(yè)務信道指配業(yè)務信道 19.2kbpsCDMA 空中接口空中接口 W164l 尋呼信道尋呼信道速速率為率為9600bps或或4800bpsl 尋呼信道幀長為尋呼信道幀長為20msl W1 W7 用于尋呼信道擴頻用于尋呼信道擴頻前向業(yè)務信道前向業(yè)務信道(F-TCH)(F-

39、TCH)IQ I 信道信道PN序列序列1.2288 McpsPN 1.2288 Mcps重復的符號重復的符號19.2kbps8.6kbps9.6kbps4.8kbps2.4kbps1.2kbps增加幀質(zhì)量指示比特增加幀質(zhì)量指示比特(12,10,8,6)增加增加8位幀尾比特位幀尾比特卷積編碼卷積編碼r=1/2,K=9符號重復符號重復前向業(yè)務信道信息比特前向業(yè)務信道信息比特(172/80/40 or 16bits/幀幀) 塊交織塊交織19.2kbpsMUX長發(fā)生成器長發(fā)生成器功率控制比特功率控制比特Q 信道信道PN序列序列1.2288 Mcps基帶濾波基帶濾波基帶濾波基帶濾波I(t)Q(t)抽取器

40、抽取器抽取器抽取器+XXQPSK 調(diào)制調(diào)制4.0kbps2.0kbps0.8kbps19.2sybps9.6sybps4.8kbps2.4sybpsSin(2pfct)Cos(2pfct)用于在前向傳送用于在前向傳送BTS的數(shù)據(jù)和信令的數(shù)據(jù)和信令Walsh 碼碼CDMA 空中接口空中接口 19.2kbps反向接入信道反向接入信道(R-ACH)(R-ACH)4.8 ksps (307.2kbps)PN 碼片碼片1.2288 Mcps正交擴頻正交擴頻重復的符號重復的符號流流28.8 kbpsCode symbol14.4 kbps4.4 kbps4.8 kbps每幀增加每幀增加8bit編編碼尾比特

41、碼尾比特卷積編碼卷積編碼r=1/3,K=9符號重復符號重復接入信道信息比接入信道信息比特特 (80 bits/frame)塊交織塊交織28.8 kbps數(shù)據(jù)突發(fā)隨機化數(shù)據(jù)突發(fā)隨機化長碼生成器長碼生成器長碼掩碼長碼掩碼重復的符重復的符號流號流用于用于MS在反向接入系統(tǒng)和響應尋呼在反向接入系統(tǒng)和響應尋呼IQ I 信道信道PN序列序列1.2288 McpsQ 信道信道PN序列序列1.2288 Mcps基帶濾波基帶濾波基帶濾波基帶濾波I(t)Q(t)+XXQPSK 調(diào)制調(diào)制Sin(2pfct)Cos(2pfct)1/2 PN 碼片碼片時延時延=406.9nsWalsh碼碼CDMA 空中接口空中接口 反

42、向業(yè)務信道反向業(yè)務信道(R-TCH)(R-TCH)Repetitive symbol 28.8 kbps卷積碼卷積碼r=1/3,K=9Symbol repetitionReverse traffic channel(172,80,40 or 16 bits/frame)交織交織28.8kbps14.4kbps7.2kbps3.6kbps增加幀質(zhì)量指示增加幀質(zhì)量指示比特比特(12,10,8,6)增加增加8位幀尾比特位幀尾比特8.6kbps4.0kbps2.0kbps0.8kbps9.6kbps4.8kbps2.4kbps1.2kbps符號符號用于用于MS在反向傳送數(shù)據(jù)和信令在反向傳送數(shù)據(jù)和信令4

43、.8 ksps (307.2kbps)1.2288 Mcps正交擴頻正交擴頻數(shù)據(jù)突發(fā)隨機化數(shù)據(jù)突發(fā)隨機化Long code PN generatorLong code maskIQ I 信道信道 PN序列序列1.2288 McpsQ 信道信道 PN序列序列1.2288 McpsBaseband filterBaseband filterI(t)Q(t)+XXQPSK ModulationSin(2pfct)Cos(2pfct)1/2 PN chipsDelayed time=406.9nsWalsh codeCDMA 空中接口空中接口 MSMS初始化過程初始化過程l尋找尋找CDMA頻點，捕獲頻

44、點，捕獲導頻信道導頻信道，實現(xiàn)短碼同步，實現(xiàn)短碼同步l接收接收同步信道同步信道消息，獲取消息，獲取LC_STATE, SYS_TIME, P_RAT等系統(tǒng)信等系統(tǒng)信息息l守候在守候在基本尋呼信道基本尋呼信道，接收系統(tǒng)消息，接收系統(tǒng)消息l在在接入信道接入信道進行登記、發(fā)起始呼或響應被叫進行登記、發(fā)起始呼或響應被叫CDMA 空中接口空中接口 BTSPilot channelSynchronous channelPaging channelAccess channelCDMA2000 CDMA2000 前向信道前向信道CDMA2000 前向信道前向信道F-CACHF-CPCCHF-PICHF-CCC

45、HF-DCCHF-FCHF-PCF-SCCHF-SCHF-PICHF-TDPICHF-APICHF-ATDPICHF-SYNCHF-TCHF-BCHF-PCHF-QPCHsubchannel(RC12)(RC39)Note: 常用的信道如黑色圖塊所示。常用的信道如黑色圖塊所示。CDMA 空中接口空中接口 CDMA2000 CDMA2000 前向信道前向信道 CDMA2000中新引入的信道中新引入的信道CDMA2000物理信道可以分為公共信道和專用信道：物理信道可以分為公共信道和專用信道： 公共物理信道：公共物理信道：Forward Pilot Channel(F-PICH) ：前向導頻信道：前

46、向導頻信道Forward Synchronous Channel(F-SYNC）：前向同步信道）：前向同步信道Forward Paging Channel(F-PCH) ：前向尋呼信道：前向尋呼信道Forward Broadcast Control Channel(F-BCCH)：前向廣播控制信道：前向廣播控制信道Forward Quick Paging Channel(F-QPCH) ：前向快速尋呼信道：前向快速尋呼信道Forward Common Power Control Channel(F-CPCCH) ：前向公共功率控制信道：前向公共功率控制信道Forward Common Assi

47、gnment Channel(F-CACH)：前向公共指配信道：前向公共指配信道Forward Common Control Channel(F-CCCH): 前向公共控制信道前向公共控制信道兼容兼容IS95信道信道 專用物理信道：專用物理信道： Forward Dedicated Control Channel(F-DCCH) ： 前向專用控制信道前向專用控制信道Forward Fundamental Channel(F-FCH) ：前向基本信道：前向基本信道Forward Supplemental Channel(F-SCH) ；前向補充信道；前向補充信道CDMA2000系統(tǒng)中采用不同的信

48、道速率和信道捆綁方式系統(tǒng)中采用不同的信道速率和信道捆綁方式.使得使得CDMA2000整體性能優(yōu)于整體性能優(yōu)于IS-95.CDMA 空中接口空中接口 前向快速尋呼信道（前向快速尋呼信道（F-QPCHF-QPCH）l特點：特點：快速尋呼信道快速尋呼信道F-QPCH采用了采用了OOK調(diào)制方式，移動臺對它解調(diào)調(diào)制方式，移動臺對它解調(diào)可以非常簡單迅速可以非常簡單迅速采用采用80ms為一個為一個QPCH時隙，每個時隙又劃分成了尋呼指示符時隙，每個時隙又劃分成了尋呼指示符,配置改變指示符和廣播指示符來通知移動臺是否需要在下一個配置改變指示符和廣播指示符來通知移動臺是否需要在下一個F-CCCH或或F-PCH的

49、時隙上接收尋呼消息、廣播消息、的時隙上接收尋呼消息、廣播消息、系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置參數(shù)參數(shù)l作用：作用： 使使MS解調(diào)迅速，并且不必長時間地連續(xù)監(jiān)聽解調(diào)迅速，并且不必長時間地連續(xù)監(jiān)聽F-PCH，從而達到延，從而達到延長長MS待機時間的目的待機時間的目的CDMA 空中接口空中接口 前向補充信道前向補充信道 (F-SCH)(F-SCH)lF-SCH用于高速數(shù)據(jù)的傳送，而用于高速數(shù)據(jù)的傳送，而F-FCH用于低速用于低速素數(shù)的傳送素數(shù)的傳送l當數(shù)據(jù)業(yè)務呼叫建立的時候，首先分配給當數(shù)據(jù)業(yè)務呼叫建立的時候，首先分配給MS的是的是F-FCH。如果數(shù)據(jù)速率超過。如果數(shù)據(jù)速率超過9.6K,那么系統(tǒng)將會分那么系統(tǒng)將會

50、分配配F-SCH給給MSCDMA 空中接口空中接口 前向專用控制信道（前向專用控制信道（F-DCCHF-DCCH）lF-DCCH用于在呼叫過程中傳送特定用戶的信令信息用于在呼叫過程中傳送特定用戶的信令信息和業(yè)務信息和業(yè)務信息l每個前向業(yè)務信道可以有一個每個前向業(yè)務信道可以有一個F-DCCHl支持支持5ms幀幀l支持非連續(xù)傳輸支持非連續(xù)傳輸CDMA 空中接口空中接口 前向無線配置前向無線配置(Radio Configuration)(Radio Configuration)無線配置：無線配置：簡稱為簡稱為RC,是指一系列前向或者反向信道的工作模式，每種是指一系列前向或者反向信道的工作模式，每種R

51、C支持一套數(shù)據(jù)速率，其支持一套數(shù)據(jù)速率，其差別在于物理信道的各種參數(shù)，包括調(diào)制特性和擴頻速率。差別在于物理信道的各種參數(shù)，包括調(diào)制特性和擴頻速率。擴頻速率擴頻速率: 可以理解為碼片速率，可以理解為碼片速率，1代表代表:1*1.2288Mchip/s.Radio ConfigurationSpreading RateMax Data Rate* (kbps)Effective FEC Code RateOTD AllowedFEC Encoding Modulation 1*19.61/2NoConv.BPSK 2*114.43/4NoConvBPSK31153.61/4YesConv and

52、TurboQPSK41307.21/2YesConv and TurboQPSK51230.43/8YesConv and TurboQPSK63307.21/6YesConv and TurboQPSK73614.41/3YesConv and TurboQPSK83460.81/4 or 1/3YesConv and TurboQPSK931036.81/2or 1/3YesConv and TurboQPSK* 兼容兼容 IS95CDMA 空中接口空中接口 CDMA2000 CDMA2000 反向信道反向信道Reverse CDMA2000 channelR-ACHR-TCH opera

53、tion(RC12)R-EACH operationR-CCCH operationR-SCCHR-FCHR-TCH operation (RC36)R-EACHR-PICHR-CCCHR-PICHR-DCCHR-PICH0701R-SCHR-FCH0201subchannelR-PC深色部分為常用的信道。深色部分為常用的信道。 R-ACH,R-FCH,R-SCCH 的功能類似的功能類似 IS95信道。信道。CDMA 空中接口空中接口 CDMA2000 CDMA2000 反向信道類型反向信道類型l反向信道包括反向公用信道和反向專用信道反向信道包括反向公用信道和反向專用信道lReverse co

54、mmon channel 反向公共信道反向公共信道:Reverse Access Channel(R-ACH)： 反向接入信道反向接入信道Reverse Enhanced Access Channel(R-EACH)： 增強型反向接入信道增強型反向接入信道Reverse Common Control Channel(R-CCCH)：反向公共控制信道：反向公共控制信道lReverse Dedicated Channel 反向專用信道：反向專用信道：Reverse Pilot Channel(R-PICH) ：反向導頻信道：反向導頻信道Reverse Dedicated Control Chann

55、el(R-DCCH) ：反向專用控制信道：反向專用控制信道Reverse Fundamental Channel(R-FCH)：反向基本信道：反向基本信道Reverse Supplemental Channel(R-SCH)：反向補充信道：反向補充信道Reverse Supplemental Code Channel (R-SCCH)： 反向補充碼分信道反向補充碼分信道CDMA 空中接口空中接口 MUXA導頻信道信息導頻信道信息( 全全0）)功率控制比特功率控制比特N 指擴頻速率指擴頻速率PilotPowerControlPower Control Group= 1536 NPN Chips

56、384 NPN Chips反向導頻信道反向導頻信道反向導頻信道（反向導頻信道（R-PICHR-PICH）l反向導頻信道的功能反向導頻信道的功能初始捕獲 跟蹤 反向相干解調(diào) 功率控制測量l 利用反向導頻信道，基站能進行相干解調(diào)，提高了接收性能，增大了反向信道容量l 語音業(yè)務：cdma2000 1X是IS-95A/B的1.52倍l 數(shù)據(jù)業(yè)務：cdma2000 1X是IS-95A/B的3.2倍CDMA 空中接口空中接口 其它反向信道其它反向信道lR-FCH (反向基本信道反向基本信道): 反向基本信道用于傳送反向基本信道用于傳送MS的話音信息和低速數(shù)據(jù)信息。的話音信息和低速數(shù)據(jù)信息。lR-DCH（專

57、用控制信道）（專用控制信道）反向專用控制信道用于傳送特定反向專用控制信道用于傳送特定MS通話過程的信令。通話過程的信令。lR-SCH/R-SCCH (反向補充信道反向補充信道/反向補充碼分信道反向補充碼分信道)主要用于傳送數(shù)據(jù)呼叫過程中主要用于傳送數(shù)據(jù)呼叫過程中MS的數(shù)據(jù)信息。的數(shù)據(jù)信息。CDMA 空中接口空中接口 反向無線配置反向無線配置 (Radio Configuration)(Radio Configuration)RC1RC2:IS-95A/BRC3RC4:CDMA2000 1XRC5RC6: CDMA2000 3X* 兼容兼容 IS95CDMA 空中接口空中接口 RC 1RC 2R

58、C 3RC 4RC 5RC 1RC 2RC 3RC 4RC 5RC 3RC 4RC 4RC 3F-FCH RCsR-DCCH/SCH RCsF-DCCH/SCH RCsR-FCH RCsRC RC 組合規(guī)律組合規(guī)律lRC1和和RC2兼容兼容IS95A/Bl對于對于CDMA2000 1X：前向前向RC: RC1RC5反向反向RC: RC1RC4l組合規(guī)律組合規(guī)律: 前向前向 RC1, 反向反向RC1前向前向 RC2, 反向反向RC2前向前向 RC3 或或 RC4,反向反向 RC3前向前向 RC5, 反向反向 RC4CDMA 空中接口空中接口 課程內(nèi)容課程內(nèi)容Chapter 1 概述概述Chapt

59、er 2 CDMA 核心技術核心技術Chapter 3 CDMA 空中接口空中接口Chapter 4 CDMA 核心網(wǎng)絡核心網(wǎng)絡Chapter 5 CDMA 編號計劃編號計劃典型典型CDMACDMA網(wǎng)絡網(wǎng)絡 MSBSMSCHLRACEIRVLRPSTNISDNMCUmABCDEHAiDiMSCFVLRMCSMESMEGNMMMQSCPSCPSSPAiT1T8IPHLRIPISDNDiT2T3T5T9CDMA核心網(wǎng)絡核心網(wǎng)絡 CDMACDMA網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡接口 （1 1） CDMA核心網(wǎng)絡核心網(wǎng)絡 MSC：移動業(yè)務交換中心BSC：基站控制器MC：短消息中心HLR：歸屬位置寄存器BTS：基站收發(fā)信臺

60、VM：語音郵箱VLR：拜訪位置寄存器OMC：操作維護中心 AC：鑒權中心SCP：業(yè)務控制點其他MSCPSTN/ISDN其他PLMNMC/VMMSC/SSP/VLROMCHLR/ACSDHGMSC/SSPSCPSCPSTPIOS4.0SS7IS-41IS-41IS-41IS-41移動客戶服務中心INTERNETSS7TCP/IPSS7IS-41BTSBTSBSCMSIS95-CDMA2000CDMACDMA網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡接口 （2 2） MSC/VLRGMSC HLR/AuCPDSN PSTNGPRS IP骨干網(wǎng)SS7 SCPBSSHAA1/A2BSSAPSCCPMTPPhysical layer