第五章碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)

1、第五章 CDMA移動通信系統(tǒng) 田增山移動通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1作用熟悉CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為CDMA系統(tǒng)和擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本應(yīng)用和研發(fā)打下基礎(chǔ)。掌握CDMA無線接口，掌握CDMA移動通信的系統(tǒng)。2學(xué)習(xí)重點(diǎn)和要求IS-95CDMA移動通信系統(tǒng)的無線信道IS-95CDMA蜂窩系統(tǒng)的控制功能CDMA2000的無線信道35.1 概述 5.2 IS-95CDMA蜂窩系統(tǒng)的無線傳輸5.3 IS-95CDMA蜂窩系統(tǒng)的消息格式和信道結(jié)構(gòu)5.4 IS-95CDMA蜂窩系統(tǒng)的控制功能 5.5 CDMA2000空中接口5.6 CDMA的3G技術(shù)主要內(nèi)容45.1 概 述 碼分多址特征CDMA的多址干擾和功率控制IS-9

2、5CDMA系統(tǒng)工作頻率IS-95CDMA系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)IS-95CDMA系統(tǒng)的語音編碼5碼分多址蜂窩通信系統(tǒng)的特征如下：(1) 根據(jù)理論分析， CDMA蜂窩系統(tǒng)與模擬蜂窩系統(tǒng)或TDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)相比具有更大的通信容量。 (2) CDMA蜂窩系統(tǒng)的全部用戶共享一個(gè)無線信道， 用戶信號的區(qū)分只靠所用碼型的不同， 因此當(dāng)蜂窩系統(tǒng)的負(fù)荷滿載時(shí)， 另外增加少數(shù)用戶只會引起話音質(zhì)量的輕微下降(或者說信干比稍微降低)， 而不會出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。 5.1.1 碼分多址的特征6(3) CDMA蜂窩系統(tǒng)具有“軟切換”功能。 即在過區(qū)切換的起始階段， 由原小區(qū)的基站與新小區(qū)的基站同時(shí)為過區(qū)的移動臺服務(wù)， 直到該移動臺

3、與新基站之間建立起可靠的通信鏈路后， 原基站才中斷它和該移動臺的聯(lián)系。 CDMA蜂窩系統(tǒng)的軟切換功能既可以保證過區(qū)切換的可靠性(防止切換錯誤時(shí)反復(fù)要求切換)， 又可以使通信中的用戶不易察覺。5.1.1 碼分多址的特征7(4) CDMA蜂窩系統(tǒng)可以充分利用人類對話的不連續(xù)特性來實(shí)現(xiàn)話音激活技術(shù)， 以提高系統(tǒng)的通信容量。 (5) CDMA蜂窩系統(tǒng)以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)， 因而它具有擴(kuò)頻通信系統(tǒng)所固有的優(yōu)點(diǎn)， 如抗干擾、 抗多徑衰落和具有保密性等。5.1.1 碼分多址的特征8CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的多址干擾CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的功率控制5.1.2 多址干擾和功率控制9蜂窩通信系統(tǒng)無論采用何種多址方式， 都會

4、存在各種各樣的外部干擾和系統(tǒng)本身產(chǎn)生的特定干擾。 FDMA與TDMA蜂窩系統(tǒng)的共道干擾和CDMA蜂窩系統(tǒng)的多址干擾都是系統(tǒng)本身存在的內(nèi)部干擾。CDMA蜂窩系統(tǒng)的多址干擾分兩種情況：一是基站在接收某一移動臺的信號時(shí)， 會受到本小區(qū)和鄰近小區(qū)其他移動臺所發(fā)信號的干擾； 二是移動臺在接收所屬基站發(fā)來的信號時(shí)， 會受到所屬基站和鄰近基站向其他移動臺所發(fā)信號的干擾。1）CDMA的多址干擾10CDMA蜂窩系統(tǒng)的多址干擾 1）CDMA的多址干擾11CDMA蜂窩系統(tǒng)的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”是一個(gè)非常突出的問題， 它主要發(fā)生在反向傳輸鏈路上。 移動臺在小區(qū)內(nèi)的位置是隨機(jī)分布的， 而且是經(jīng)常變化的， 同一部移動臺可能有時(shí)處

5、于小區(qū)邊緣， 有時(shí)靠近基站。 如果移動臺的發(fā)射機(jī)功率按照最大通信距離設(shè)計(jì)， 則當(dāng)移動臺駛近基站時(shí)， 必然會有過量而又有害的功率輻射。 2）CDMA的功率控制12(1) 反向功率控制。 反向功率控制也稱上行鏈路功率控制。 其主要要求是使任一移動臺無論處于什么位置上， 其信號在到達(dá)基站的接收機(jī)時(shí)， 都具有相同的電平， 而且剛剛達(dá)到信干比要求的門限。(2) 正向功率控制。 正向功率控制也稱下行鏈路功率控制。 其要求是調(diào)整基站向移動臺發(fā)射的功率， 使任一移動臺無論處于小區(qū)中的任何位置上， 收到基站的信號電平都剛剛達(dá)到信干比所要求的門限值。 2）CDMA的功率控制13雙模CDMA蜂窩系統(tǒng)使用美國聯(lián)邦通信

6、委員會(FCC)分配給蜂窩通信系統(tǒng)使用的頻段。 移動臺向基站的傳輸頻段是 824849 MHz, 基站向移動臺的傳輸頻段是 869894 MHz。 允許CDMA蜂窩系統(tǒng)占用的頻段如表 5-1。 在數(shù)字傳輸模式工作時(shí)， 移動臺可以按照預(yù)定的或要求的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志來安排其頻率配置。 如果移動臺預(yù)定的或要求的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志沒有被認(rèn)出， 它就開始向一個(gè)頻率指配在“基本CDMA頻道”上的基站進(jìn)行捕獲和同步。 基本CDMA頻道號碼在系統(tǒng)A是 283， 在系統(tǒng)B是 3845.1.3 CDMA的工作頻率14如果基本CDMA頻道的頻率指配未起作用而沒有選出預(yù)定的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志， 移動臺要試圖捕獲并同步到“輔助CDMA頻道”的頻率

7、上， 其頻道號碼在系統(tǒng)A是 691， 在系統(tǒng)B是 777。規(guī)定的頻率容差是： 基站發(fā)送的載波頻率要保持在指配頻率的510-8之內(nèi)， 移動臺發(fā)送的載波頻率要保持比基站發(fā)送的頻率低 45 MHz300 Hz。 5.1.3 CDMA的工作頻率15在數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)中， 全網(wǎng)必須具有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)， 這種統(tǒng)一而精確的時(shí)間基準(zhǔn)對CDMA蜂窩系統(tǒng)來說尤為重要。CDMA蜂窩系統(tǒng)利用“全球定位系統(tǒng)”(GPS)的時(shí)標(biāo)， GPS的時(shí)間和“世界協(xié)調(diào)時(shí)間”(UTC)是同步的， 二者之差是秒的整倍數(shù)。各基站都配有GPS接收機(jī)， 保持系統(tǒng)中各基站有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)， 稱為CDMA系統(tǒng)的公共時(shí)間基準(zhǔn)。5.1.4 CDMA的時(shí)

8、間基準(zhǔn)16IS-95 CDMA蜂窩系統(tǒng)開發(fā)的聲碼器采用碼激勵線性預(yù)測(CELP)編碼算法， 也稱為QCELP算法。 其基本速率是 8 kb/s， 但是可隨輸入話音消息的特征而動態(tài)地分為四種， 即 8, 4, 2, 1 kb/s， 可以 9.6, 4.8, 2.4, 1.2 kb/s的信道速率分別傳輸。 發(fā)送端的編碼器對輸入的話音取樣， 產(chǎn)生編碼的話音分組(Packet)傳輸?shù)浇邮斩恕?接收端的解碼器把收到的話音分組解碼， 再恢復(fù)成話音樣點(diǎn)。5.1.5 CDMA的語音編碼175.2.1 IS-95CDMA信道組成 5.2.2 IS-95CDMA正向編碼5.2.3 IS-95CDMA反向編碼5.2

9、 IS-95CDMA系統(tǒng)無線傳輸18 5.2.1 IS-95CDMA信道組成 CDMA蜂窩系統(tǒng)信道組成：前向信道導(dǎo)頻信道-1同步信道-1尋呼信道-7正向業(yè)務(wù)信道-55反向信道接入信道-32反向業(yè)務(wù)信道這些信道的示意圖如圖所示。19CDMA蜂窩系統(tǒng)的信道示意圖 5.2.1 IS-95CDMA信道組成 20導(dǎo)頻信道傳輸由基站連續(xù)發(fā)送的導(dǎo)頻信號。 導(dǎo)頻信號是一種無調(diào)制的直接序列擴(kuò)頻信號， 令移動臺可迅速而精確地捕獲信道的定時(shí)信息， 并提取相干載波進(jìn)行信號的解調(diào)。 移動臺通過對周圍不同基站的導(dǎo)頻信號進(jìn)行檢測和比較， 可以決定什么時(shí)候需要進(jìn)行過區(qū)切換。1）導(dǎo)頻信道21同步信道主要傳輸同步信息(還包括提供

10、移動臺選用的尋呼信道數(shù)據(jù)率)。 在同步期間， 移動臺利用此同步信息進(jìn)行同步調(diào)整。 一旦同步完成， 它通常不再使用同步信道， 但當(dāng)設(shè)備關(guān)機(jī)后重新開機(jī)時(shí)， 還需要重新進(jìn)行同步。 當(dāng)通信業(yè)務(wù)量很多, 所有業(yè)務(wù)信道均被占用而不敷應(yīng)用時(shí)， 此同步信道也可臨時(shí)改作業(yè)務(wù)信道使用。2）同步信道22尋呼信道在呼叫接續(xù)階段傳輸尋呼移動臺的信息。 移動臺通常在建立同步后， 接著就選擇一個(gè)尋呼信道(也可以由基站指定)來監(jiān)聽系統(tǒng)發(fā)出的尋呼信息和其他指令。 在需要時(shí)， 尋呼信道可以改作業(yè)務(wù)信道使用， 直至全部用完。3）尋呼信道23正向業(yè)務(wù)信道共有四種傳輸速率(9600， 4800， 2400， 1200 b/s)。 業(yè)務(wù)

11、速率可以逐幀(20 ms)改變， 以動態(tài)地適應(yīng)通信者的話音特征。 4）正向業(yè)務(wù)信道24當(dāng)移動臺沒有使用業(yè)務(wù)信道時(shí)， 接入信道提供移動臺到基站的傳輸通路， 在其中發(fā)起呼叫， 對尋呼進(jìn)行響應(yīng)以及傳送登記注冊等短信息。 接入信道和正向傳輸中的尋呼信道相對應(yīng)， 以相互傳送指令、 應(yīng)答和其他有關(guān)的信息。 不過， 接入信道是一種分時(shí)隙的隨機(jī)接入信道， 允許多個(gè)用戶同時(shí)搶占同一接入信道。 每個(gè)尋呼信道所支持的接入信道數(shù)最多可達(dá) 32 個(gè)。 5）接入信道25與正向業(yè)務(wù)信道相對應(yīng)。6）反向業(yè)務(wù)信道26前向信道編碼數(shù)據(jù)速率卷積編碼碼元重復(fù)分組交織數(shù)據(jù)加擾正交擴(kuò)頻四相調(diào)制信道參數(shù)5.2.2 IS-95CDMA正向編

12、碼27CDMA信道綜合使用頻分和碼分多址技術(shù)。 所謂頻分， 是指把可供使用的頻段分成若干個(gè)寬為 1.25 MHz的頻道， 它是傳輸擴(kuò)頻調(diào)制信號所需的最小帶寬。 在建網(wǎng)初始階段， 一個(gè)CDMA蜂窩服務(wù)區(qū)可以只占用一個(gè)這樣的頻道， 以后隨著通信業(yè)務(wù)量的增多， 一個(gè)CDMA 蜂窩服務(wù)區(qū)可以占用多個(gè)這樣的頻道， 使各個(gè)基站以頻分方式使用這些頻道。 所謂碼分， 是指用正交沃爾什函數(shù)來區(qū)分不同用途的信道(如導(dǎo)頻信道、 同步信道、 尋呼信道)， 并用一對偽碼的不同偏置進(jìn)行四相調(diào)制來區(qū)分不同基站發(fā)出的信號。5.2.2 IS-95CDMA正向編碼28 正向CDMA信道包含：1個(gè)導(dǎo)頻信道， 1個(gè)同步信道(必要時(shí)可

13、以改作業(yè)務(wù)信道)， 7個(gè)尋呼信道(必要時(shí)可以改作業(yè)務(wù)信道)，55 個(gè)(最多 63 個(gè))正向業(yè)務(wù)信道。5.2.2 IS-95CDMA正向編碼291）正向信道編碼301）正向信道編碼311）正向信道編碼321）正向信道編碼332）數(shù)據(jù)速率同步信道的數(shù)據(jù)速率為 1200 b/s， 尋呼信道為 9600 b/s 或 4800 b/s， 正向業(yè)務(wù)信道為 9600, 4800, 2400, 1200 b/s。343）卷積編碼數(shù)據(jù)在傳輸之前都要進(jìn)行卷積編碼， 卷積碼的碼率為 1/2， 約束長度為 9。 35對于同步信道， 經(jīng)過卷積編碼后的各個(gè)碼元， 在分組交織之前， 都要重復(fù)一次(每碼元連續(xù)出現(xiàn) 2 次)。

14、 對于尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道， 只要數(shù)據(jù)率低于 9600 b/s, 在分組交織之前都要重復(fù)。 速率為 4800 b/s時(shí)， 各碼元要重復(fù)一次(每碼元連續(xù)出現(xiàn) 2 次); 速率為 2400 b/s時(shí)， 各碼元要重復(fù) 3 次(每碼元連續(xù)出現(xiàn) 4 次); 速率為 1200 b/s時(shí)， 各碼元要重復(fù) 7 次(每碼元連續(xù)出現(xiàn) 8 次)。 4）碼元重復(fù) 36所有碼元在重復(fù)之后都要進(jìn)行分組交織。同步信道所用的交織跨度等于 26.666 ms， 相當(dāng)于碼元速率為 4800 s/s時(shí)的 128 個(gè)調(diào)制碼元寬度。 交織器組成的陣列是 8 行16 列(即 128 個(gè)單元)。尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道所用的交織跨度等于

15、20 ms， 這相當(dāng)于碼元速率為 19 200 s/s 時(shí)的 384 個(gè)調(diào)制碼元寬度。 交織器組成的陣列是 24 行16 列(即 384 個(gè)單元)。 5）分組交織 37數(shù)據(jù)掩蔽用于尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道， 其作用是為通信提供保密。 掩蔽器把交織器輸出的碼元流和按用戶編址的PN序列進(jìn)行模 2 相加。 6）數(shù)據(jù)加擾 38為了使正向傳輸?shù)母鱾€(gè)信道之間具有正交性， 在正向CDMA信道中傳輸?shù)乃行盘柖家昧倪M(jìn)制的沃爾什函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。 這種沃爾什函數(shù)的 6464 矩陣可用以下的循環(huán)步驟產(chǎn)生：7）正交擴(kuò)頻 397）正交擴(kuò)頻 40在正交擴(kuò)展之后， 各種信號都要進(jìn)行四相擴(kuò)展。 四相擴(kuò)展所用的序列稱為引導(dǎo)P

16、N序列。 引導(dǎo)PN序列的作用是給不同基站發(fā)出的信號賦以不同的特征， 便于移動臺識別所需的基站。 不同的基站使用相同的PN序列， 但各自采用不同的時(shí)間偏置。 由于PN序列的相關(guān)特性在時(shí)間偏移大于一個(gè)子碼寬度時(shí)， 其相關(guān)值就等于 0 或接近于 0， 因而移動臺用相關(guān)檢測法很容易把不同基站的信號區(qū)分開來。 8）四相擴(kuò)展 410 偏置引導(dǎo)PN序列必須在時(shí)間的偶數(shù)秒(以基站傳輸時(shí)間為基準(zhǔn))起始傳輸， 其他PN引導(dǎo)序列的偏置指數(shù)規(guī)定了它和 0 偏置引導(dǎo)PN序列偏離的時(shí)間值。 如上所述， 偏置指數(shù)為 15 時(shí)， 引導(dǎo)PN序列的偏離時(shí)間為 781.25s， 說明該P(yáng)N序列要從每一偶數(shù)秒之后 781.25s 開

17、始。8）四相擴(kuò)展42引導(dǎo)PN序列有兩個(gè)： I 支路PN序列和Q支路PN序列， 它們的長度均為 215(32 768)個(gè)子碼。 其構(gòu)成是以下面的生成多項(xiàng)式為基礎(chǔ)的：PI(x)=x15+x13+x9+x8+x7+x5+1PQ(x)=x15+x12+x11+x10+x6+x5+x4+x3+1 8）四相擴(kuò)展43引導(dǎo)PN序列的周期長度是 32 768/1 228 800=26.66 ms, 即每 2 秒有 75 個(gè)PN序列周期。信號經(jīng)過基帶濾波器之后， 按照相位關(guān)系進(jìn)行四相調(diào)制。兩個(gè)支路的合成信號具有如圖所示的相位點(diǎn)和轉(zhuǎn)換關(guān)系。 顯然， 它和典型的四相相移鍵控(QPSK)具有相同的信號相量圖。 值得注意

18、的是， 這里的四相調(diào)制是由兩個(gè)不同的PN序列直接對輸入碼元進(jìn)行擴(kuò)展而得到的。(輸入碼元未經(jīng)串/并變換。)8）四相擴(kuò)展448）四相擴(kuò)展45正向CDMA信道的信號相位點(diǎn)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系 8）四相擴(kuò)展46同步信道參數(shù) 9）信道參數(shù)47尋呼信道參數(shù) 9）信道參數(shù)48正向業(yè)務(wù)信道參數(shù) 9）信道參數(shù)49反向信道編碼數(shù)據(jù)速率卷積編碼碼元重復(fù)分組交織可變數(shù)據(jù)速率傳輸正交調(diào)制直接序列擴(kuò)展四相擴(kuò)展信道參數(shù)5.2.3反向傳輸 50反向CDMA信道由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道組成。 每個(gè)接入信道用不同碼序列來區(qū)分，每個(gè)反向業(yè)務(wù)信道也用不同的碼序列來區(qū)分。5.2.3 IS-95CDMA反向編碼511）反向信道編碼 521）反向

19、信道編碼532）數(shù)據(jù)速率接入信道用 4800 b/s的固定速率。 反向業(yè)務(wù)信道用 9600， 4800， 2400和 1200 b/s的可變速率。 兩種信道的數(shù)據(jù)中均要加入編碼器尾比特， 用于把卷積編碼器復(fù)位到規(guī)定的狀態(tài)。 此外， 在反向業(yè)務(wù)信道上傳送 9600 b/s和 4800 b/s數(shù)據(jù)時(shí)， 也要加質(zhì)量指示比特(CRC校驗(yàn)比特)。54接入信道和反向業(yè)務(wù)信道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都要進(jìn)行卷積編碼， 卷積碼的碼率為 1/3， 約束長度為 9。 3）卷積編碼55反向業(yè)務(wù)信道的碼元重復(fù)方法和正向業(yè)務(wù)信道一樣。 數(shù)據(jù)速率為 9600 b/s時(shí)， 碼元不重復(fù)； 數(shù)據(jù)速率為 4800、 2400 和 1200

20、b/s時(shí)， 碼元分別重復(fù) 1 次、 3 次和 7 次(每一碼元連續(xù)出現(xiàn) 2 次、 4 次和 8 次)。 這樣就使得各種速率的數(shù)據(jù)都變換成 28 800 碼元每秒。 這里不同的地方是重復(fù)的碼元不是重復(fù)發(fā)送多次， 相反， 除去發(fā)送其中的一個(gè)碼元外， 其余的重復(fù)碼元全部被刪除。 在接入信道上， 因?yàn)閿?shù)據(jù)速率固定為 4800 b/s， 所以每一碼元只重復(fù) 1 次， 而且兩個(gè)重復(fù)碼元都要發(fā)送。4）碼元重復(fù)56所有碼元在重復(fù)之后都要進(jìn)行分組交織。 分組交織的跨度為 20 ms。 交織器組成的陣列是32 行18 列(即 576 個(gè)單元)。 5）分組交織57為了減少移動臺的功耗和減小它對CDMA信道產(chǎn)生的干擾

21、， 對交織器輸出的碼元用一時(shí)間濾波器進(jìn)行選通， 只允許所需碼元輸出， 而刪除其他重復(fù)的碼元。 這種過程如下圖所示。 6）可變數(shù)據(jù)速率傳輸5859 由圖可見， 傳輸?shù)恼伎毡入S傳輸速率而變： 當(dāng)數(shù)據(jù)速率是 9600 b/s時(shí)， 選通門允許交織器輸出的所有碼元進(jìn)行傳輸， 即占空比為 1； 當(dāng)數(shù)據(jù)速率是 4800 b/s時(shí)， 選通門只允許交織器輸出的碼元有 1/2 進(jìn)行傳輸， 即占空比為 1/2； 依此類推。 在選通過程中， 把 20 ms的幀分成 16 個(gè)等長的段， 即功率控制段， 每段 1.25 ms， 編號從0 至 15。 根據(jù)一定的規(guī)律， 使某些功率段被連通， 而某些功率控制段被斷開。 這種選

22、通要保證進(jìn)入交織器的重復(fù)碼元只發(fā)送其中一個(gè)。 不過，在接入信道中， 兩個(gè)重復(fù)的碼元都要傳輸，如圖 。6）可變數(shù)據(jù)速率傳輸60接入信道傳輸結(jié)構(gòu) 6）可變數(shù)據(jù)速率傳輸61在反向CDMA信道中， 把交織器輸出的碼元每 6 個(gè)作為一組, 用 26=64 進(jìn)制的沃爾什函數(shù)之一(稱調(diào)制碼元)進(jìn)行傳輸。 沃爾什函數(shù)的構(gòu)成見式(8 - 20)。 調(diào)制碼元的傳輸速率為 28 800/6=4800 s/s。 調(diào)制碼元的時(shí)間寬度為 1/4800=205.333 s。 每一調(diào)制碼元含 64 個(gè)子碼， 因此沃爾什函數(shù)的子碼速率為 644800=307.2 kc/s， 相應(yīng)的子碼寬度為 3.255 s。 7）正交多進(jìn)制調(diào)

23、制 62在反向業(yè)務(wù)信道和接入信道傳輸?shù)男盘柖家瞄L碼進(jìn)行擴(kuò)展。 前者是數(shù)據(jù)猝發(fā)隨機(jī)化產(chǎn)生器輸出的碼流與長碼模 2 相加； 后者是六十四進(jìn)制正交調(diào)制器輸出的碼流和長碼模 2 相加。長碼的周期是 242-1 個(gè)子碼并滿足以下特征多項(xiàng)式的線性遞歸關(guān)系： P(x)=x42+x35+x33+x31+x27+x26+x25+x22+x21+x19+x18+x17+x16+x10+x7+x6+x5+x3+x2+x1+18）直接序列擴(kuò)展63長碼的各個(gè)PN子碼是用一 42 位的掩碼和序列產(chǎn)生器的 42 位狀態(tài)矢量進(jìn)行模 2 內(nèi)乘而產(chǎn)生的。用于長碼產(chǎn)生器的掩碼根據(jù)移動臺用來傳輸?shù)男诺李愋投儭?掩碼的格式見下圖。

24、當(dāng)在接入信道傳輸時(shí)， 掩碼為： M41到M33要置成“110001111”, M32到M28要置成選用的接入信道號碼， M27到M25要置成對應(yīng)的尋呼信道號碼(范圍是 1 到 7)， M24到M9要置成當(dāng)前的基站標(biāo)志， M8到M0要置成當(dāng)前CDMA信道的引導(dǎo)PN偏置。8）直接序列擴(kuò)展64長碼產(chǎn)生器 8）直接序列擴(kuò)展658）直接序列擴(kuò)展掩碼格式 66ESN的置換規(guī)則如下： ESN=(E31, E30, E29, E28, E27, E26, E2, E1, E0)置換后的ESN為 ESN=(E0, E31, E22, E13, E4, E26, E17, E8, E30, E21, E12， E

25、3, E25, E16, E7, E29, E20, E11, E2, E24, E15, E6,E28, E19, E10, E1, E23, E14, E5, E27, E18, E9) 8）直接序列擴(kuò)展67反向CDMA信道四相擴(kuò)展所用的序列就是前面正向CDMA信道所用的I與Q引導(dǎo)PN序列。經(jīng)過PN序列擴(kuò)展之后， Q支路的信號要經(jīng)過一個(gè)延遲電路， 把時(shí)間延遲 1/2 個(gè)子碼寬度(409.901 ns)， 再送入基帶濾波器。信號經(jīng)過基帶濾波器之后， 按照相位關(guān)系進(jìn)行四相調(diào)制。合成信號的相位點(diǎn)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖所示。 9）四相擴(kuò)展68反向CDMA信道的信號相位點(diǎn)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系 9）四相擴(kuò)展69反向

26、業(yè)務(wù)信道參數(shù) 10）信道參數(shù)70接入信道參數(shù) 10）信道參數(shù)715.3 消息格式和信道結(jié)構(gòu)5.3.1導(dǎo)頻信道5.3.2同步信道5.3.3尋呼信道5.3.4正向業(yè)務(wù)信道5.3.5功率控制子信道5.3.6接入信道5.3.7反向業(yè)務(wù)信道725.3.1導(dǎo)頻信道導(dǎo)頻信道發(fā)送的是未調(diào)制的擴(kuò)頻信號。 移動臺從導(dǎo)頻信道獲取同步信道PN碼的同步和交織幀定時(shí)。 導(dǎo)頻信道的擴(kuò)展頻譜碼序列是長為 (32 768子碼)的PN碼， 子碼速率為1.2288Mc/s， 序列重復(fù)時(shí)間為32 768/1.2288 =26.666 ms， 在每個(gè)2秒中， 導(dǎo)頻信道重復(fù)75次。 基站在所有時(shí)間內(nèi)都在激活的正向CDMA信道上發(fā)送導(dǎo)頻信

27、號。73消息結(jié)構(gòu)如圖所示。 在同步信道消息之后加上填充比特， 以形成同步消息容器， 使其總長度等于 93 bit的整倍數(shù)， 以便與同步信道結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)， 填充比特均置“0”， 且不進(jìn)行CRC校驗(yàn)。5.3.2 同步信道745.3.2 同步信道75長度域以八進(jìn)制數(shù)值表示同步消息的長度(含長度域、 消息正文域和CRC域)， 長度域共計(jì)8 bit， 因此， 同步信道消息的最大長度為8255=2040 bit。 CRC域長 30 bit， 其生成多項(xiàng)式如下： g(x)=x30+x29+x21+x20+x15+x13+x12 +x11+x8+x7+x6+x2+x+15.3.2 同步信道76同步信道結(jié)構(gòu)如圖所

28、示。 信道被劃分成若干個(gè)超幀， 超幀長 80 ms， 含96 bit。 每個(gè)超幀分為三個(gè)同步信道幀， 幀長 80/3=26.666 ms。各幀的第一個(gè)比特為信息啟動(SOM)比特。 根據(jù)需要， 用幾個(gè)同步信道超幀傳輸一個(gè)同步消息容器， 每個(gè)容器中第一個(gè)同步信道幀的SOM置“1”, 而把其后的所有SOM均置“0”。5.3.2 同步信道77同步信道結(jié)構(gòu) 5.3.2 同步信道78尋呼信號也是經(jīng)過編碼、 交織、 擴(kuò)展調(diào)制的擴(kuò)頻信號， 數(shù)據(jù)速率為 9600 b/s或者 4800b/s(不支持 2400 b/s和 1200 b/s)。 在一給定的系統(tǒng)中，所有尋呼信道均以相同的速率發(fā)送信息。尋呼信道消息由長

29、度域、消息正文域和CRC域構(gòu)成， 如圖所示。5.3.3 尋呼信道79尋呼信道消息結(jié)構(gòu) 5.3.3 尋呼信道80長度域以八進(jìn)制數(shù)值指示尋呼信道消息的長度(含長度域、 消息正文域和CRC域)。 長度域共計(jì) 8 bit， 但是基站要限制尋呼信道消息的最大長度為 1488=1184 bit， 因而長度域的最大值不超過 148。 CRC域含 30 bit， 其生成多項(xiàng)式和同步信道一樣。尋呼信道結(jié)構(gòu)如圖所示。 5.3.3 尋呼信道81尋呼信道結(jié)構(gòu) 5.3.3 尋呼信道82尋呼信道掩碼格式 5.3.3 尋呼信道83基站在正向業(yè)務(wù)信道上以可變速率 9600、 4800、 2400 或 1200 b/s傳送信息

30、， 數(shù)據(jù)速率可以逐幀選擇。 雖然數(shù)據(jù)速率可以逐幀改變， 但調(diào)制碼元速率(靠碼字重復(fù))仍保持恒定， 即為 19 200 s/s。正向業(yè)務(wù)信道的消息結(jié)構(gòu)見圖。5.3.4 正向業(yè)務(wù)信道84正向業(yè)務(wù)信道的消息結(jié)構(gòu) 5.3.4 正向業(yè)務(wù)信道85長度域用八進(jìn)制數(shù)值指示消息長度(含長度域、 消息正文域和CRC域)。 長度域共計(jì) 8 bit， 最小值等于 5， 即消息長度為 58=40 bit， 最大值等于 148； 即消息長度為 1488=1184 bit。 CRC域共含 16 bit， 其生成多項(xiàng)式為 g(x)=x16+x12+x5+1正向業(yè)務(wù)信道劃分成寬度為 20 ms的業(yè)務(wù)信道幀。 幀結(jié)構(gòu)如圖。5.3

31、.4 正向業(yè)務(wù)信道86正向業(yè)務(wù)信道幀結(jié)構(gòu) 5.3.4 正向業(yè)務(wù)信道87數(shù)據(jù)速率為 9600 b/s或 4800 b/s時(shí)， 分別使用 12 bit或 8 bit的幀質(zhì)量指示(CRC)， 其生成多項(xiàng)式分別為g(x)=x12+x11+x10+x9+x8+x4+x+1g(x)=x8+x7+x4+x3+x+1 正向業(yè)務(wù)信道掩碼格式如圖。 5.3.4 正向業(yè)務(wù)信道88正向業(yè)務(wù)信道掩碼格式 5.3.4 正向業(yè)務(wù)信道89在正向業(yè)務(wù)信道幀中， 第一個(gè)信令業(yè)務(wù)比特稱作消息啟動(SOM)比特。 如果一正向業(yè)務(wù)信道消息在一幀中開始， 基站要把此比特置“1”； 如果此幀中包含的正向業(yè)務(wù)信道消息是在前一幀中開始， 基站

32、要把這 SOM 比特置“0”。 如果幀中所發(fā)消息的最后包含任何未用的比特， 基站要把這些比特置“0”， 稱之為填充比特。作為例子， 下圖給出了一種正向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)(9600 b/s)， 其中既有空白和猝發(fā)幀， 也有混合和猝發(fā)幀。5.3.4 正向業(yè)務(wù)信道90正向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)舉例 5.3.4 正向業(yè)務(wù)信道91功率控制比特要在正向業(yè)務(wù)信道上連續(xù)地進(jìn)行傳輸， 每 1.25 ms發(fā)送 1 bit(“0”或“1”), 實(shí)際速率為 800 b/s。 “0”比特表示移動臺要增大其平均功率， “1”比特表示移動臺要減少其平均功率。基站的反向業(yè)務(wù)信道接收機(jī)在 1.25 ms的時(shí)間間隔內(nèi)(相當(dāng)于 24 個(gè)調(diào)制碼元寬

33、度)， 對特定移動臺來的信號強(qiáng)度進(jìn)行估值， 并根據(jù)此估值來確定控制比特應(yīng)該取“0”還是取“1”， 然后采用插入技術(shù)， 把此控制比特嵌入正向業(yè)務(wù)信道中進(jìn)行傳輸。 5.3.5 功率控制子信道92把 20 ms的時(shí)間間隔分成 16 個(gè)功率控制段， 每段寬 1.25 ms， 編號從 0 到 15。 當(dāng)基站在某一功率控制段從反向業(yè)務(wù)信道中估計(jì)出信號的強(qiáng)度時(shí)， 它跟著就在此功率控制段的后面， 把功率控制比特由另一功率控制段插入正向業(yè)務(wù)信道中。 下圖中， 信號在編號 5 的功率控制段中從反向業(yè)務(wù)信道被收到， 功率控制比特將在編號 5+2=7 的功率控制段中， 由正向業(yè)務(wù)信道進(jìn)行傳輸。5.3.5 功率控制子信

34、道935.3.5 功率控制子信道101194移動臺利用接入信道啟動與基站的通信和響應(yīng)尋呼信道所傳送的消息。 接入信道使用隨機(jī)接入?yún)f(xié)議， 數(shù)據(jù)速率固定為 4800 b/s。對應(yīng)于正向CDMA信道上的每個(gè)尋呼信道， 在反向CDMA信道上至少存在一個(gè)接入信道， 最多可達(dá) 32 個(gè)， 編號從 0 到 31。 每個(gè)接入信道只和單一的尋呼信道相聯(lián)系， 使得在接入信道上傳送的消息能在相應(yīng)的尋呼信道上得到響應(yīng)， 而在尋呼信道上發(fā)送的消息也能在相應(yīng)的接入信道上得到響應(yīng)。5.3.6 接入信道95接入信道的消息結(jié)構(gòu)如圖所示， 它也由消息長度域、 消息正文域和CRC域組成。 消息長度域長 8 bit， 因?yàn)橐苿优_限定

35、消息長度域的值不超過 110， 故接入信道消息的最大長度(含消息長度域、 消息正文域和CRC域)為 8110=880 bit。 5.3.6 接入信道96接入信道的消息結(jié)構(gòu) 5.3.6 接入信道97CRC域長 30 bit， 其生成多項(xiàng)式和前述同步信道一樣。接入信道消息容器由接入信道消息和填充比特組成， 填充比特置“0”， 其長度根據(jù)需要而定。接入信道分成若干個(gè)時(shí)隙(AS1, AS2, , ASn, )， 時(shí)隙由消息容器和報(bào)頭組成， 其結(jié)構(gòu)如圖所示。 消息容器含(3+MAX-CAP-SZ)個(gè)接入信道幀， 報(bào)頭含(1+PAM-SZ)個(gè)接入信道幀。 圖中MAX-CAP-SZ取 0， PAM-SZ取

36、1。5.3.6 接入信道98接入信道時(shí)隙結(jié)構(gòu) 5.3.6 接入信道995.3.6 接入信道接入信道的幀結(jié)構(gòu)如圖所示， 每幀長 20 ms， 含 96 bit， 其中信息比特 88 個(gè)， 編碼尾比特 8 個(gè)。100 接入信道報(bào)頭由包含 96 個(gè)“0”的幀組成， 其作用是幫助基站捕獲接入信道。 接入信道報(bào)頭在時(shí)隙開始處發(fā)送， 其后跟著發(fā)送接入信道消息容器。接入信道時(shí)隙是接入信道幀的整倍數(shù)， 長度不超過 4+MAX-CAP-SZ+PAM-SZ個(gè)接入信道幀。 接入信道時(shí)隙在接入信道幀的分界處開始和結(jié)束, 和一特定尋呼信道結(jié)合的所有接入信道具有相同的時(shí)隙尺寸。5.3.6 接入信道101不同基站的接入信道

37、時(shí)隙可以用不同的長度， 因而移動臺在傳輸之前要判定其所用接入信道時(shí)隙的長度和開始時(shí)間。由此而構(gòu)成的接入信道結(jié)構(gòu)如所示。 圖中 NfS是消息傳輸所需要的接入信道幀數(shù)， T是編碼尾比特。5.3.6 接入信道102接入信道結(jié)構(gòu)舉例 5.3.6 接入信道103移動臺在通信過程中用反向業(yè)務(wù)信道向基站傳輸話音、 數(shù)據(jù)和信令信息， 因而它的許多特征和正向業(yè)務(wù)信道一樣。 反向業(yè)務(wù)信道也以可變數(shù)據(jù)速率 9600、 4800、 2400、 1200 b/s傳送信息， 幀長也是 20 ms， 數(shù)據(jù)速率也可逐幀選擇。反向業(yè)務(wù)信道的幀結(jié)構(gòu)與正向業(yè)務(wù)信道的幀結(jié)構(gòu)完全一樣。反向業(yè)務(wù)信道的消息結(jié)構(gòu)如下圖所示， 包括消息長度域

38、、 消息正文域和CRC域。5.3.7 反向業(yè)務(wù)信道104反向業(yè)務(wù)信道的消息結(jié)構(gòu) 5.3.7 反向業(yè)務(wù)信道105反向業(yè)務(wù)信道報(bào)頭由 192 個(gè)“0”的幀組成(不含幀質(zhì)量指示比持)， 以 9600 b/s的速率傳送， 其作用是幫助基站完成反向業(yè)務(wù)信道的初始捕獲。 當(dāng)沒有服務(wù)選擇被激活的時(shí)候， 移動臺也發(fā)送一種無值業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)， 以保持基站和移動臺的連接性。 無值業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)由包含 16 個(gè)“1”、 跟著 8 個(gè)“0”的幀組成， 以 1200 b/s的速率發(fā)送。5.3.7 反向業(yè)務(wù)信道1065.4 CDMA系統(tǒng)的控制功能 5.4.1 登記注冊5.4.2 切換5.4.3 呼叫處理1075.4.1 登記注冊登記

39、注冊是移動臺向基站報(bào)告其位置狀態(tài)、 身份標(biāo)志和其他特征的過程。 通過注冊， 基站可以知道移動臺的位置、 等級和通信能力， 確定移動臺在尋呼信道的哪個(gè)時(shí)隙中監(jiān)聽，并能有效地向移動臺發(fā)起呼叫等。 顯然， 注冊是蜂窩通信系統(tǒng)在控制和操作中不可少的功能。 108 IS-95 支持以下幾種類型的注冊： (1) 開電源注冊。 移動臺打開電源時(shí)要注冊， 移動臺從其他服務(wù)系統(tǒng)(如模擬系統(tǒng))切換過來時(shí)也要注冊。 為了防止電源因連續(xù)多次接通和斷開而需多次注冊， 通常移動臺在打開電源后要延遲 20 s才予以注冊。 (2) 斷電源注冊。 移動臺斷開電源時(shí)要注冊， 但只有它在當(dāng)前服務(wù)的系統(tǒng)中已經(jīng)注冊過后才能進(jìn)行斷電源注

40、冊。5.4.1 登記注冊-類型109(3) 周期性注冊。 為了使移動臺按一定的時(shí)間間隔進(jìn)行周期性注冊， 移動臺要設(shè)置一種計(jì)數(shù)器。 計(jì)數(shù)器的最大值受基站控制。 當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到最大(或稱計(jì)滿、 終止)時(shí)， 移動臺即進(jìn)行一次注冊。(4) 根據(jù)距離注冊。 如果當(dāng)前的基站和上次注冊的基站之間的距離超過了門限值， 則移動臺要進(jìn)行注冊。 移動臺根據(jù)兩個(gè)基站的緯度和經(jīng)度之差來計(jì)算它已經(jīng)移動的距離。 5.4.1 登記注冊-類型110(5) 根據(jù)區(qū)域注冊。 為了便于對通信進(jìn)行控制和管理， 把蜂窩通信系統(tǒng)劃分為三個(gè)層次， 即系統(tǒng)、 網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域。 網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的子集， 區(qū)域是系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的組成部分(由一組基站組成)。(6)

41、 參數(shù)改變注冊。 當(dāng)移動臺修改其存儲的某些參數(shù)時(shí)， 要進(jìn)行注冊。5.4.1 登記注冊-類型111系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的示意圖 5.4.1 登記注冊-類型112(7) 受命注冊。 基站發(fā)送請求指令， 指揮移動臺進(jìn)行注冊。(8) 默認(rèn)注冊。 當(dāng)移動臺成功地發(fā)送出一啟動信息或?qū)ず魬?yīng)答信息時(shí)， 基站能借此判斷出移動臺的位置， 不涉及二者之間的任何注冊信息的交換， 這叫做默認(rèn)注冊。 (9) 業(yè)務(wù)信道注冊。 一旦基站得到移動臺已被分配到一業(yè)務(wù)信道的注冊信息時(shí)， 則基站通知移動臺它已被注冊。5.4.1 登記注冊-類型113(1) 軟切換： 移動臺開始與新的基站通信但不立即中斷它和原來基站通信的一種切換方式。 軟切換只

42、能在同一頻率的CDMA信道中進(jìn)行。 軟切換是CDMA蜂窩系統(tǒng)獨(dú)有的切換功能， 可有效地提高切換的可靠性， 而且若移動臺處于小區(qū)的邊緣上， 軟切換能提供正向業(yè)務(wù)信道分集， 也能提供反向業(yè)務(wù)信道的分集， 從而保證通信的質(zhì)量。5.4.2 切換-類型114(2) CDMA到CDMA的硬切換： 當(dāng)各基站使用不同頻率或幀偏置時(shí)， 基站引導(dǎo)移動臺進(jìn)行的一種切換方式。(3) CDMA到模擬系統(tǒng)的切換： 基站引導(dǎo)移動臺由正向業(yè)務(wù)信道向模擬話音信道切換。5.4.2 切換-類型115同一CDMA信道的導(dǎo)頻分為四類。(1) 激活組： 和分配給移動臺的正向業(yè)務(wù)信道結(jié)合的導(dǎo)頻。(2) 候補(bǔ)組： 未列入激活組， 但具有足夠

43、的強(qiáng)度表明它與正向業(yè)務(wù)信道結(jié)合并能成功地被解調(diào)。(3) 鄰近組： 未列入激活組和候補(bǔ)組， 但可作為切換的備用導(dǎo)頻。 (4) 剩余組： 未列入上述(1)、 (2)、 (3)組的導(dǎo)頻。 5.4.2 切換-導(dǎo)頻集116當(dāng)移動臺駛向一基站， 然后又離開該基站時(shí)， 移動臺收到該基站的導(dǎo)頻強(qiáng)度先由弱變強(qiáng)，接著又由強(qiáng)變?nèi)酰?因而該導(dǎo)頻信號可能由鄰近組和候補(bǔ)組進(jìn)入激活組， 然后又返回鄰近組。 在此期間， 移動臺和基站之間的信息交換如下：5.4.2 切換-切換流程117切換門限舉例 5.4.2 切換-切換流程118(1) 導(dǎo)頻強(qiáng)度超過門限(上)， 移動臺向基站發(fā)送一導(dǎo)頻強(qiáng)度測量消息， 并把導(dǎo)頻轉(zhuǎn)換到候補(bǔ)組。(2

44、) 基站向移動臺發(fā)送一切換引導(dǎo)消息；(3) 移動臺把導(dǎo)頻轉(zhuǎn)換到激活組， 并向基站發(fā)送一切換完成消息；(4) 導(dǎo)頻強(qiáng)度降低到門限(下)之下， 移動臺啟動“切換下降計(jì)時(shí)器”；5.4.2 切換-切換流程119(5) 切換下降計(jì)時(shí)器終止， 移動臺向基站發(fā)送一導(dǎo)頻測量消息；(6) 基站向移動臺發(fā)送一切換消息； (7) 移動臺把導(dǎo)頻從激活組轉(zhuǎn)移到鄰近組， 并向基站發(fā)送一切換完成消息。5.4.2 切換-切換流程120下面概要地說明軟切換的優(yōu)點(diǎn)。(1) 在一般模擬蜂窩系統(tǒng)中， 當(dāng)基站發(fā)現(xiàn)某一移動臺發(fā)來的信號強(qiáng)度低到門限以下時(shí)， 表明移動臺已接近小區(qū)的邊緣， 于是基站就詢問系統(tǒng)控制器是否有其他基站能收到這個(gè)移動

45、臺的信號而且有足夠的強(qiáng)度。 5.4.2 切換-軟切換優(yōu)點(diǎn)121(2) 軟切換為在CDMA通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分集接收提供了條件。 當(dāng)移動臺處于兩個(gè)(或三個(gè))小區(qū)的交界處進(jìn)行軟切換時(shí)， 會有兩個(gè)(或三個(gè))基站同時(shí)向它發(fā)送相同的信息， 移動臺搜索并解調(diào)這些信號， 即可按一定的方式(比如最大比值合并方式)進(jìn)行分集合并。 5.4.2切換-軟切換優(yōu)點(diǎn)1221）移動臺呼叫處理2）基站呼叫處理5.4.3 呼叫處理123(1) 移動臺初始化狀態(tài)。 移動臺接通電源后就進(jìn)入初始化狀態(tài)。 在此狀態(tài)下， 移動臺首先要判定它要在模擬系統(tǒng)中工作還是要在CDMA系統(tǒng)中工作。(2) 移動臺空閑狀態(tài)。 移動臺在完成同步和定時(shí)后， 即

46、由初始化狀態(tài)進(jìn)入空閑狀態(tài)。在此狀態(tài)下， 移動臺可接收外來的呼叫， 可進(jìn)行向外的呼叫和登記注冊的處理， 還能置定所需的碼信道和數(shù)據(jù)率。 1）移動臺呼叫處理1241）移動臺呼叫處理125(3)系統(tǒng)接入狀態(tài)。 如果移動臺要發(fā)起呼叫， 或者要進(jìn)行注冊登記， 或者收到一種需要認(rèn)可或應(yīng)答的尋呼信息， 移動臺即進(jìn)入系統(tǒng)接入狀態(tài)， 并在接入信道上向基站發(fā)送有關(guān)的信息。 這些信息可分為兩類： 一類屬于應(yīng)答信息(被動發(fā)送)； 一類屬于請求信息(主動發(fā)送)。1）移動臺呼叫處理126接入嘗試示意圖1）移動臺呼叫處理1271）移動臺呼叫處理128(4) 移動臺在業(yè)務(wù)信道控制狀態(tài)。 在此狀態(tài)下， 移動臺和基站利用反向業(yè)務(wù)

47、信道和正向業(yè)務(wù)信道進(jìn)行信息交換。 其中比較特殊的是： 為了支持正向業(yè)務(wù)信道進(jìn)行功率控制， 移動臺要向基站報(bào)告幀錯誤率的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。 無論移動臺還是基站都可以申請“服務(wù)選擇”。 1）移動臺呼叫處理129基站呼叫處理有以下類型： (1) 導(dǎo)頻和同步信道處理。 在此期間， 基站發(fā)送導(dǎo)頻信號和同步信號， 使移動臺捕獲和同步到CDMA信道。 同時(shí)， 移動臺處于初始化狀態(tài)。(2) 尋呼信道處理。 在此期間， 基站發(fā)送尋呼信號。 同時(shí)， 移動臺處于空閑狀態(tài)或系統(tǒng)接入狀態(tài)。2）基站呼叫處理130(3) 接入信道處理。 在此期間， 基站監(jiān)聽接入信道， 以接收移動臺發(fā)來的信息。 同時(shí), 移動臺處于系統(tǒng)接入狀態(tài)。 (

48、4) 業(yè)務(wù)信道處理。 在此期間， 基站用正向業(yè)務(wù)信道和反向業(yè)務(wù)信道與移動臺交換信息。 同時(shí)， 移動臺處于業(yè)務(wù)信道控制狀態(tài)。2）基站呼叫處理1315.5 CDMA2000系統(tǒng)5.5.1 CDMA2000基本技術(shù)5.5.2 CDMA2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 5.5.3 CDMA2000信道組成5.5.4 CDMA2000物理信道編碼5.5.5 CDMA2000的信道分配5.5.6 CDMA2000數(shù)據(jù)調(diào)制5.5.7 CDMA2000擴(kuò)頻調(diào)制1325.5.1 CDMA2000基本技術(shù)多種射頻信道帶寬 前向鏈路的快速功率控制 兩種擴(kuò)展技術(shù)多載波(MC)和直接擴(kuò)譜(DS)前向鏈路的發(fā)射分集 Turbo編碼 導(dǎo)頻

49、輔助 反向鏈路相干解調(diào) 增強(qiáng)信道結(jié)構(gòu) 靈活的幀長(交織器的時(shí)間跨度) 可選擇的長交織器 133 1）多種射頻信道帶寬射頻信道帶寬可為N X 1.25MHz，其中，N1、3、6、12，但I(xiàn)S-2000的僅支持前兩種帶寬。 134移動臺檢測了前向鏈路的Eb/N0后送出功率控制比特； 功率控制信道與反向?qū)ьl信道時(shí)分復(fù)用； 為了避免編碼、成幀和解碼造成的時(shí)延，功率控制比特不用編碼； 發(fā)送功率控制比特的速率是固定的，為800bps；2）前向鏈路的快速功率控制1353）兩種擴(kuò)展技術(shù)多載波(MC)和直接擴(kuò)譜(DS) 在MC方式中，編碼和交織后的調(diào)制符號可多路分解到N個(gè)1.25MHz的載波上，每個(gè)載波的碼片速

50、率僅為1.2288Mcps，結(jié)果在整個(gè)傳輸帶寬上能有效地?cái)U(kuò)展信號。與MC方式相對應(yīng)的是DS方式，調(diào)制符號的碼片速率為N X 1.2288Mcps(N1、3、6、9或12)，但這么高碼片速率的擴(kuò)展信號都在一個(gè)載波上調(diào)制，當(dāng)然，這個(gè)載波的帶寬為N X 1.25MHz。因?yàn)镮S-95的擴(kuò)展信號帶寬為1.25MHz，所以多載波可以覆蓋N個(gè)相鄰的IS-95載波。 cdma2000前向鏈路支持DS和MC兩種方式，反向鏈路僅支持DS方式。 136前向鏈路采用的發(fā)射分集方式有三種： 多載波發(fā)射分集(MCTD)：對于MC方式，不同的載波可映射到不同的天線上；正交發(fā)射分集(OTD)：對于DS方式，可以通過分離數(shù)據(jù)

51、流，采用正交序列擴(kuò)展兩個(gè)數(shù)據(jù)流來完成； 空時(shí)擴(kuò)展(STS)：對于DS方式，通過對數(shù)據(jù)流進(jìn)行空時(shí)編碼，采用兩個(gè)不同的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)展，并發(fā)送到兩個(gè)天線上。 4）前向鏈路的發(fā)射分集137對較高速率的信道，用Turbo編碼比起傳統(tǒng)的卷積碼來，其對Eb/N0的要求更低。Turbo編碼用在高速率信道，卷積碼用在公用信道和低速率信道中。 5）Turbo編碼1386）導(dǎo)頻輔助 不僅前向鏈路使用公共導(dǎo)領(lǐng)信道，反向鏈路中還為每個(gè)業(yè)務(wù)信道都配備了一個(gè)導(dǎo)頻信道，這有別于IS-95技術(shù)。7)反向鏈路相干解調(diào) 8)增強(qiáng)信道結(jié)構(gòu) 1399）靈活的幀長9）交織器的時(shí)間跨度cdma2000支持5ms、10ms、20ms、

52、40ms和80ms的幀，交織器的時(shí)間跨度是由時(shí)延、交織器內(nèi)存的要求和Eb/N0的要求權(quán)衡而得到的。較短的幀長可以減少端到端的時(shí)延，而對較長的幀而言，幀頭占的比重小，要求的Eb/N0也將減小。 10)可選擇的長交織器 1405.5.2 CDMA2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1415.5.2 CDMA2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA2000的功能實(shí)體和重要的接口：移動臺(MS)空中接口(Um)無線接入網(wǎng)A接口核心網(wǎng)電路域核心網(wǎng)分組域核心網(wǎng)1421）移動臺(MS)移動臺（MS）是為了用戶提供服務(wù)的設(shè)備，它通過空中接口（Um），給用戶提供接入移動臺網(wǎng)絡(luò)的物理能力，來實(shí)現(xiàn)具體的服務(wù)。移動臺由移動設(shè)備（ME）和用戶識別模塊（U

53、IM）兩部分組成。 1432）無線接口（Um）1443）無線部分無線部分包括：基站控制器(BSC)基站收發(fā)信系統(tǒng)(BTS)分組控制功能(PCF)BTS主要負(fù)責(zé)收發(fā)空中接口的無線幀； BSC主要負(fù)責(zé)對其所管轄的多個(gè)BTS進(jìn)行管理，將話音和數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)發(fā)給移動交換中心(MSC)和分組控制功能(PCF)，也接收分別來自MSC和PCF的話音和數(shù)據(jù)。該部分為基本配置。1453）無線部分PCF主要負(fù)責(zé)與分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有關(guān)的無線資源的控制。它是cdma2000系統(tǒng)中為了支持分組數(shù)據(jù)而新增加的部分，因此，它也可以看作分組域的一個(gè)組成部分。但大多數(shù)廠商在開發(fā)產(chǎn)品的時(shí)候，將它與BSC做在一起，所以這里將它放在無線部分

54、中。1464）A接口147A接口包括4個(gè)組成部分：A1/A2/A5:BSC-MSCA3/A7:BSC-BSCA8/A9：BSC-PCFA10/A11：PCF-PDSN4）A接口148A1/A2/A5是BSC和MSC間的接口。A1是控制信令部分，它使用七號信令中的消息傳遞部分(MTP)和信令連接控制部分(SCCP)作為承載。A2是語音部分，采用64K PCM電路。A5是電路型數(shù)據(jù)，它在64K PCM電路的基礎(chǔ)上定義了一個(gè)簡單的協(xié)議，用來傳輸數(shù)據(jù)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，CDMA和cdma2000在這個(gè)接口上是完全一樣的。cdma2000主要增加了相關(guān)的控制信令。這是保證cdma2000平滑過渡的重要技術(shù)

55、手段。4）A接口149A3/A7是兩個(gè)基站控制器間的接口。這個(gè)接口主要是為了支持兩個(gè)BSC間的軟切換。其中A3接口傳遞業(yè)務(wù)信息，而A7接口傳遞控制信令信息。 4）A接口150A8/A9是BSC和PCF的接口。大多數(shù)廠商都將PCF和BSC做在一個(gè)物理實(shí)體中，所以這里不詳細(xì)討論這個(gè)接口。 A10/A11是PCF和PDSN間的接口。實(shí)際上，這個(gè)接口是cdma2000系統(tǒng)中無線部分和分組部分的連接點(diǎn)。在這個(gè)接口中，AlO負(fù)責(zé)傳遞業(yè)務(wù)， 而A11負(fù)責(zé)傳遞信令。4）A接口1515）核心網(wǎng)電路域核心網(wǎng)電路域包括：移動交換中心(MSC)拜訪位置寄存器(VLR)歸屬位置寄存器(HLR)鑒權(quán)中心(AC)等。152

56、5）核心網(wǎng)電路域1536）核心網(wǎng)分組域核心網(wǎng)分組域包括:分組控制功能(PCF)；分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)(PDSN)；認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)(AAA)；歸屬代理(HA)。1546）核心網(wǎng)分組域1555.5.3 CDMA2000信道組成前向公共物理信道組成前向?qū)Ｓ梦锢硇诺澜M成反向公共物理信道組成反向?qū)Ｓ梦锢硇诺澜M成1561）前向公共物理信道組成1572）前向?qū)Ｓ梦锢硇诺澜M成1583）反向公共物理信道組成1594）反向?qū)Ｓ梦锢硇诺澜M成1605.5.4CDMA2000物理信道編碼前向?qū)ьl信道同步信道F-SYNCH前向?qū)ず粜诺繤-PCH前向廣播控制信道F-BCCH前向快速尋呼信道F-QPCH前向公共功率控制信道F-

57、CPCCH前向公共指配信道F-CACH前向公共控制信道F-CCCH前向?qū)Ｓ每刂菩诺繤-DCCH前向基本信道F-FCH前向補(bǔ)充信道F-SCH1611）前向?qū)ьl信道前向?qū)ьl信道用于傳送導(dǎo)頻信息，由基站連續(xù)不斷地發(fā)送一種直接序列擴(kuò)頻信號，供移動臺獲得前向信道的定時(shí)和提取相干載波以進(jìn)行相干解調(diào)，并可通過對導(dǎo)頻信號進(jìn)行檢測，以比較相鄰基站的信號強(qiáng)度和決定何時(shí)需進(jìn)行越區(qū)切換。為了保證載頻檢測和提取的可靠性，導(dǎo)頻信號的電平可以高于其他信號電平。162基站利用導(dǎo)頻PN序列的時(shí)間偏置標(biāo)識每個(gè)前向CDMA信道，在CDM蜂窩系統(tǒng)中時(shí)間偏置可以復(fù)用。不同的導(dǎo)頻信道由偏置指數(shù)0511)來區(qū)別。任一導(dǎo)頻PN序列的偏置指數(shù)

58、乘上一個(gè)常數(shù)就是該序列相對于零偏置導(dǎo)頻PN序列的偏置時(shí)間。對于SR1及SR3的MC方式，這個(gè)常數(shù)是64；而在SR3的DS方式下，這個(gè)常數(shù)為192。1）前向?qū)ьl信道163前向鏈路中的導(dǎo)頻信道包括前向?qū)ьl信道F-PICH、發(fā)送分集導(dǎo)頻信道(F-TDPICH)、輔助導(dǎo)頻信道(F-APICH)和輔助發(fā)送分集導(dǎo)頻信道(F-ATDPICH)。它們都是未經(jīng)調(diào)制的擴(kuò)譜信號。由于導(dǎo)頻信道的所有比特都為“0”，所以在發(fā)送前，它只須經(jīng)過正交擴(kuò)頻(用Walsh函數(shù))、QPSK調(diào)制和濾波。F-PICH占用了Walsh函數(shù)W064對應(yīng)的碼分信道。碼分信道W64kN(N64，064kN，且N為整數(shù))不能再被使用。1）前向?qū)?/p>

59、頻信道164如果使用F-TDPICH，它將占用碼分信道W16128，并且發(fā)射功率小于或等于相應(yīng)的F-PICH。如果使用了F-APICH，它將占用碼分信道WnN ，其中N512，且1nN-1，N和n的值由BS指定。如果F-APICH和F-ATDPICH聯(lián)合使用，則F-APICH占用碼分信道WnN，F(xiàn)-ATDPICH占用碼分信道Wn+N/2N ，其中N512，且1nN/2-1，N和n的值由BS指定。1）前向?qū)ьl信道165如果BS在前向CDMA信道上使用了發(fā)送分集方式，則它必須發(fā)送相應(yīng)的F-TDPICH。如果BS在前向上應(yīng)用了智能天線或波束賦形，則可以在一個(gè)CDMA信道上產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)(專用)輔助導(dǎo)

60、頻(F-APICH)， 用來提高容量或滿足覆蓋上的特殊要求(如定向發(fā)射)。當(dāng)使用了F-APICH的CDMA信道采用了分集發(fā)送方式時(shí)，BS應(yīng)發(fā)送相應(yīng)的F-ATDPICH。 1）前向?qū)ьl信道166導(dǎo)頻信道所有比特都為0，所以在發(fā)送前不需編碼和交織，只需經(jīng)過正交擴(kuò)頻、QPSK和濾波。前向?qū)ьl信道結(jié)構(gòu)如圖所示：圖中有全0的Q支路，是因?yàn)榍跋驅(qū)ьl信道使用了復(fù)擴(kuò)頻技術(shù)，前向同步和尋呼信道同樣如此。 1）前向?qū)ьl信道167前向?qū)ьl信道結(jié)構(gòu)WalshXI輸入信息序列（全0）符號映射01，1-1信道增益XQ全0全01）前向?qū)ьl信道1681）前向?qū)ьl信道1691）前向?qū)ьl信道170同步信道用于傳送同步信息，在基站