CDMA信道結(jié)構(gòu)與調(diào)制

CDMA信道結(jié)構(gòu)與調(diào)制主要內(nèi)容

IS95前向信道的作用與結(jié)構(gòu)

IS95反向信道的作用與結(jié)構(gòu)

1X新增加的前反向信道CDMA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(kuò)頻解擴(kuò)調(diào)制解調(diào)射頻發(fā)射射頻接收發(fā)送端接收端無(wú)線信道信道調(diào)制與編碼差錯(cuò)控制編碼（糾錯(cuò)編碼）：循環(huán)冗余校驗(yàn)、卷積、塊交織、Turbo碼和擾碼。常用術(shù)語(yǔ)比特（Bit），符號(hào)(Symbol)，碼片(Chip)輸入的含有信息的數(shù)據(jù)稱為比特經(jīng)過(guò)信道編碼和交織后的數(shù)據(jù)稱為符號(hào)經(jīng)過(guò)最終擴(kuò)頻得到的數(shù)據(jù)稱為碼片速率：比特速率：bps、符號(hào)速率：sps、碼片速率：cps處理增益最終擴(kuò)頻速率和比特速率的比在IS95A系統(tǒng)中，處理增益為128(1.2288M/9.6k)，

也就是21dB(10lg(1.2288M/9.6k))前向（下行）：從BTS到MS(Forwardchannel)反向（上行）：從MS到BTS(Reversechannel)信源編碼話音編碼器8KQCELP13KQCELP8KEVRC特點(diǎn)支持語(yǔ)音激活在典型的雙工通話中，通話的占空比小于35%,不通話的時(shí)候降低發(fā)射速率，有效提高系統(tǒng)容量。信道編碼

卷積編碼卷積編碼技術(shù)能夠有效地克服數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。移動(dòng)通信的傳輸信道屬變參信道，不僅會(huì)引起隨機(jī)錯(cuò)誤，而且會(huì)造成突發(fā)錯(cuò)誤。通過(guò)編碼器生成的信息位叫符號(hào)，這些符號(hào)與當(dāng)前寄存器中所有比特相關(guān)這種內(nèi)部互關(guān)聯(lián)性有助于檢測(cè)和糾正差錯(cuò)。移位寄存器的長(zhǎng)度稱為約束長(zhǎng)度(K=9)移位寄存器越長(zhǎng)，編碼結(jié)果糾正突發(fā)差錯(cuò)的性能就越好這里，每輸入一個(gè)比特，都輸出兩個(gè)符號(hào)（卷積率為1/2）(速率變?yōu)?倍)。SymbolOutput12345678g0g1c0c1DataBitInput卷積率1/2,k=9卷積編碼信道編碼舉例信道編碼適合糾正非連續(xù)的少量錯(cuò)誤編碼解碼床前明月光春眠不覺(jué)曉白發(fā)三千丈紅豆生南國(guó)床床前前明明月月光光春春眠眠不不覺(jué)覺(jué)曉曉白白發(fā)發(fā)三三千千丈丈紅紅豆豆生生南南國(guó)國(guó)床？前前明明月月光光春春眠眠？不覺(jué)覺(jué)曉曉白白發(fā)發(fā)三三？千丈？紅紅豆豆生生南？國(guó)國(guó)交織技術(shù)原理（1）床前明月光春眠不覺(jué)曉白發(fā)三千丈紅豆生南國(guó)床床前前明明月月光光春春眠眠不不覺(jué)覺(jué)曉曉白白發(fā)發(fā)三三千千丈丈紅紅豆豆生生南南國(guó)國(guó)？？？？？？？？？？春春眠眠？不覺(jué)覺(jué)曉曉白白發(fā)發(fā)三三？千丈？紅紅豆豆生生南？國(guó)國(guó)？？？？編碼信道編碼對(duì)連續(xù)的碼元出錯(cuò)不能糾錯(cuò)交織技術(shù)原理（2）優(yōu)點(diǎn)：交織技術(shù)是改變數(shù)據(jù)流的傳輸順序，將突發(fā)的錯(cuò)誤隨機(jī)化。提高糾錯(cuò)編碼的有效性。缺點(diǎn)：由于改變了數(shù)據(jù)流的傳輸順序，必須要等整個(gè)數(shù)據(jù)塊接收后才能糾錯(cuò)，加大了處理延時(shí)，因此交織深度應(yīng)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)要求有不同的選擇。

一幀中的384個(gè)調(diào)制符輸入到一個(gè)24乘16的塊交織器陣列(從左向右按列讀出)該陣列表示20ms幀的信息。9600bps塊交織器(輸入陣列)現(xiàn)在，9600bps的數(shù)據(jù)不再相關(guān)相鄰碼符號(hào)從時(shí)間上隔離開(kāi)突發(fā)差錯(cuò)的影響得到減少增強(qiáng)了碼符號(hào)抗單比特差錯(cuò)的能力READ9600bps塊交織器(輸出陣列)

擾碼

目的：增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全、降低峰均比，使干擾隨機(jī)化

通過(guò)對(duì)塊交織輸出數(shù)據(jù)和PN碼片的抽樣進(jìn)行模2加實(shí)現(xiàn)速率相同復(fù)用器輸出的每個(gè)碼符號(hào)與指定的沃氏函數(shù)異或沃氏函數(shù)為固定碼片速率1.2288Mcps各信道通過(guò)沃氏函數(shù)互相加以區(qū)分?jǐn)U頻后的帶寬大大超過(guò)源數(shù)據(jù)的帶寬ToQuadratureSpreading800HzMuxTimingPowerControlBit(800bps)MUXWt1.2288McpsScrambledData19.2KspsWalshFunctionfromIndex正交擴(kuò)頻速率不相同QPSK調(diào)制IQIchannelPNsequence1.2288McpsQchannelPNsequence1.2288McpsBasebandfilterBasebandfilterCos(2pfct)Sin(2pfct)I(t)Q(t)s(t)APN短碼碼片速率:1.2288Mcps.當(dāng)同一載頻的所有的信道擴(kuò)頻后，采用QPSK調(diào)制，并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，混合之后經(jīng)過(guò)射頻調(diào)制發(fā)射IS-95系統(tǒng)前反向物理信道IS-95信道結(jié)構(gòu)前向同步信道（F-SynCH）W32前向?qū)ず粜诺溃‵-PCH）W1前向業(yè)務(wù)信道(F-TCH)反向接入信道(R-ACH)反向業(yè)務(wù)信道(R-TCH)前向?qū)ьl信道（F-PICH）W0導(dǎo)頻信道、同步信道和尋呼信道屬于開(kāi)銷(xiāo)信道或公共信道，時(shí)刻存在;業(yè)務(wù)信道為私有信道，在打電話時(shí)建立，掛機(jī)后消失。前向信道反向信道前向?qū)ьl信道（F-PICH）導(dǎo)頻信道的作用幫助手機(jī)捕獲系統(tǒng)

多徑搜索提供相位參考，幫助手機(jī)進(jìn)行信道估計(jì)，作相干解調(diào)切換時(shí)，手機(jī)測(cè)量導(dǎo)頻信道，進(jìn)行導(dǎo)頻強(qiáng)度比較導(dǎo)頻信道的生成導(dǎo)頻信道使用沃氏函數(shù)0擴(kuò)頻采用PN短序列偏置，允許每個(gè)CDMA載頻最多可有512個(gè)不同的導(dǎo)頻信道特定導(dǎo)頻PN序列的PN偏置指數(shù)(0-511)乘以64可確定實(shí)際偏置（如：PN15）例:15(偏置指數(shù))x64=960PNchips結(jié)果:導(dǎo)頻PN序列的起始將會(huì)延遲

960chipsx0.8138s/chip=781.25sPilotChannel(All0)1.2288Mcps

IPNQPNWalshFunction0導(dǎo)頻信道的捕獲（移動(dòng)臺(tái)捕獲）在15秒內(nèi)(典型值2到4秒)，所有可能的偏置(32,768)均檢查一遍移動(dòng)臺(tái)記住具有最佳相關(guān)性（Ec/Io最佳）信號(hào)的偏置然后移動(dòng)臺(tái)再用沃氏碼32（同步）解調(diào)信號(hào)00...0100...0100...0100...0100...0100...0100...01導(dǎo)頻信道(W0)前向同步信道（F-SynCH）基本參數(shù)

1、PN偏置2、同步系統(tǒng)時(shí)鐘3、SID/NID（系統(tǒng)號(hào)/網(wǎng)絡(luò)號(hào)）4、尋呼信道速率5、PN長(zhǎng)碼初始狀態(tài)系統(tǒng)捕獲階段采用比特率為1200bps移動(dòng)臺(tái)在手機(jī)初始化和每次呼叫結(jié)束時(shí)重新與系統(tǒng)同步(AcquiredPilot)同步信道同步信道的生成交織后的同步信道數(shù)據(jù)再被Walsh32擴(kuò)頻，其碼片速率是1.2288McpsWalsh同步信道數(shù)據(jù)再被正交PN碼進(jìn)行擴(kuò)頻1200bpsWalshFunction321.2288McpsIPNQPN卷積碼和符號(hào)重復(fù)塊交織R=1/2ModulationSymbols4800sps4800spsBitsChips前向?qū)ず粜诺绬蝹€(gè)CDMA載頻最多可支持七個(gè)尋呼信道（W1-W7）信道1(沃氏函數(shù)1，W1)為基本尋呼信道其它附加的尋呼信道用沃氏函數(shù)2到7不用的尋呼信道可用于前向業(yè)務(wù)信道支持兩種速率：9600bps和4800bps尋呼信道基站用尋呼信道發(fā)送系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)信息和與特定移動(dòng)臺(tái)相關(guān)的消息.尋呼信道的生成沃氏碼#1(或#2,...或#7)用于擴(kuò)頻，因此其速率增加64倍，為1.2288Mcps9600bps4800bpsWalshfunction1.2288McpsQPN1.2288Mcps19.2Ksps19.2Ksps尋呼信道AddressMaskR=1/2抽取器卷積碼&重復(fù)IPN塊交織符號(hào)調(diào)制LongPNCodeGeneratorW1….W7尋呼信道消息移動(dòng)臺(tái)指示消息接入

參數(shù)

消息擴(kuò)展的系統(tǒng)參數(shù)消息擴(kuò)展的鄰道消息系統(tǒng)參數(shù)消息CDMA信道列表消息全局業(yè)務(wù)重定向消息配置參數(shù)消息開(kāi)銷(xiāo)消息ACC_CONFIG_SEQCONFIG_SEQ信令分析

尋呼方式

1、時(shí)隙模式

T=1.28*2SCISCI=[0,1,2]T：尋呼時(shí)隙周期，SCI：時(shí)隙周期索引基本尋呼時(shí)隙周期1.28S：每個(gè)尋呼幀20ms，4個(gè)幀組成一個(gè)尋呼信道時(shí)隙，16個(gè)尋呼信道時(shí)隙構(gòu)成1個(gè)基本尋呼時(shí)隙周期：20ms*4*16/1000=1.28S在基本尋呼時(shí)隙周期的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行SCI確定尋呼時(shí)隙周期2、非時(shí)隙模式在非時(shí)隙模式下，移動(dòng)臺(tái)一直監(jiān)聽(tīng)尋呼信道（一直在工作）在時(shí)隙模式下，移動(dòng)臺(tái)只需要在其指配的時(shí)隙中監(jiān)聽(tīng)尋呼信道，其它時(shí)間可以關(guān)掉接收機(jī)（有利于節(jié)電）注：手機(jī)待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)短與尋呼信道密切相關(guān)。前向業(yè)務(wù)信道前向業(yè)務(wù)信道SyncPaging前向業(yè)務(wù)信道前向業(yè)務(wù)信道PilotCDMA基站前向業(yè)務(wù)信道在呼叫期間，業(yè)務(wù)信道用于向某一特定移動(dòng)臺(tái)發(fā)送用戶信息和信令信息業(yè)務(wù)信道的最大數(shù)目：64減去1個(gè)導(dǎo)頻信道、1個(gè)同步信道、1~7個(gè)尋呼信道每個(gè)CDMA載頻最少可以有55個(gè)業(yè)務(wù)信道不用的尋呼信道可以額外提供6個(gè)業(yè)務(wù)信道，每個(gè)CDMA載頻最多可提供61個(gè)業(yè)務(wù)信道WalshfunctionPowerControlBit

IPN9600bps4800bps2400bps1200bps(聲碼器)ConvolutionalEncodingandRepetition1.2288McpsLongPNCodeGeneration800HzR=1/2,K=9QPNDecimator數(shù)字采樣抽取DecimatorAddressMask

19.2ksps1.2288McpsScrambling加擾bitssymbolschips19.2kspsCHANNELELEMENTMUXBlockInterleaving采用8kbps語(yǔ)音編碼：前向業(yè)務(wù)信道的生成19.2kspsSU(1sector)J10SUCFECWalsh#1SyncFECWalsh#32Walsh#0FECWalsh#12FECWalsh#23FECWalsh#27FECWalsh#44PilotPagingVocoderVocoderVocoderVocoder其它用戶Trans-mitter,SectorXSIQPN偏移120CDMA前向信道生成與解調(diào)一個(gè)前向信道的識(shí)別:頻點(diǎn)FrequencyPN短碼偏移區(qū)分扇區(qū)PNOffsetofthesector扇區(qū)內(nèi)唯一的Walsh碼CDMAFrequency聲碼器前向糾錯(cuò)擴(kuò)頻公共信道私有信道CDMA前向信道解調(diào)（手機(jī)側(cè)的解調(diào)）DigitalRakeReceiverReceiverRFSectionIF,DetectorTransmitterRFSectionVocoderTrafficCorrelatorPNxxxWalshxxTrafficCorrelatorPNxxxWalshxxTrafficCorrelatorPNxxxWalshxxPilotSearcherPNxxxWalsh0ViterbiDecoderCPUDuplexerTransmitterDigitalSectionLongCodeGen.OpenLoopTransmitGainAdjustMessagesMessagesAudioAudioPacketsSymbolsSymbolsChipsRFRFAGCIS-95A要求最少需要四個(gè)可以獨(dú)立工作相關(guān)解調(diào)器（即：三個(gè)解調(diào)器，一個(gè)搜索器）其中三個(gè)必須能夠解調(diào)各個(gè)多徑分量（即：搜索3個(gè)多徑信號(hào)）一個(gè)必須是搜索器，能夠搜索每個(gè)導(dǎo)頻PN偏置并評(píng)估其信號(hào)強(qiáng)度（導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度）Rake接收機(jī)原理接收機(jī)相關(guān)器1相關(guān)器1相關(guān)器1

搜索器計(jì)算相關(guān)時(shí)延

合并Thecombinedsignaltts(t)s(t)RAKE接收機(jī)有效克服多徑衰落，提高接收性能主要內(nèi)容IS95前向信道的作用與結(jié)構(gòu)

IS95反向信道的作用與結(jié)構(gòu)

1X新增加的前反向信道移動(dòng)臺(tái)用接入信道：與基站建立初始通信對(duì)尋呼信道消息作出響應(yīng)固定數(shù)據(jù)率：4800bps每個(gè)接入信道僅與一個(gè)尋呼信道相關(guān)每個(gè)尋呼信道最多可支持32個(gè)接入信道(0-31)4800bps反向接入信道(ReverseAccessChannel)兩類消息:響應(yīng)消息(響應(yīng)基站的消息)請(qǐng)求消息(移動(dòng)臺(tái)自動(dòng)發(fā)送)28.8kspsConvolutionalEncoder&RepetitionR=1/31.2288McpsAccessChannel

LongCodeMaskLongPNCode

Generator28.8kspsOrthogonalModulation307.2kcps1.2288McpsQPN(NoOffset)I

PN(NoOffset)D1/2PNChipDelayBlockInterleaverAccessChannelInformation(88bits/Frame)4.8kpbsDirectSequenceSpreading接入信道的生成PN長(zhǎng)碼擴(kuò)頻反向業(yè)務(wù)信道用于在呼叫期間發(fā)送用戶的話音業(yè)務(wù)用戶對(duì)來(lái)自基站的命令和查詢的響應(yīng)用戶對(duì)基站請(qǐng)求支持可變速率操作8Kbps聲碼器速率集1-9600,4800,2400和1200bps13Kbps聲碼器速率集2-14400,7200,3600,1800bps反向業(yè)務(wù)信道

9600bps4800bps2400bps1200bps28.8kspsR=1/3,K=91.2288McpsUserAddress

MaskLongPNCodeGenerator28.8kspsOrthogonalModulationDataBurstRandomizer307.2kcps1.2288McpsQPN(nooffset)I

PN(nooffset)D1/2PNChipDelayDirectSequenceSpreadingConvolutionalEncoder&RepetitionBlockInterleaver采用8kbps語(yǔ)音編碼反向業(yè)務(wù)信道的生成（不講）

反向業(yè)務(wù)信道:數(shù)據(jù)突發(fā)隨機(jī)化一些重復(fù)的符號(hào)被刪除交織器的輸出受一個(gè)時(shí)間濾波器的控制進(jìn)行選通傳輸門(mén)控的周期隨傳輸數(shù)據(jù)率變化用一個(gè)偽隨機(jī)屏蔽模式碼屏蔽掉由符號(hào)重復(fù)所產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)1.2288McpsUserAddress

MaskLongCodePNGeneratorDataBurstRandomizer307.2kcpsFromOrthogonalModulationFrameDataRateToDirectSequenceSpreading

反向業(yè)務(wù)信道:直接序列擴(kuò)頻反向業(yè)務(wù)信道使用長(zhǎng)碼進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻移動(dòng)臺(tái)使用基于ESN的長(zhǎng)碼掩碼來(lái)區(qū)別彼此1.2288McpsUserAddress

Mask(ESN)LongCodePNGeneratorDataBurstRandomizer307.2kcpsToQuadratureSpreading1.2288McpsCDMA反向信道生成與解調(diào)MSCBSCBTS(1sector)ChannelElementAccessChannelsVocoderVocoderVocoderVocoderReceiver,SectorXChannelElementChannelElementChannelElementChannelElementLongCodeGenLongCodeGenLongCodeGenLongCodeGenLongCodeGen其它用戶UserLongCodeUserLongCodeUserLongCodeUserLongCodeUserLongCodeUserLongCode每個(gè)移動(dòng)臺(tái)可由移動(dòng)臺(tái)內(nèi)部產(chǎn)生的用戶長(zhǎng)碼的偏置唯一地識(shí)別所有移動(dòng)臺(tái)在同一1.23MHz寬的頻帶內(nèi)同時(shí)傳送信息附近的任一BTS可以向移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)信道部件(或稱信元、CE單元，俗稱信道板

ChannelElement)并成功地提取移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)CDMA反向信道的解調(diào)（基站側(cè)的解調(diào)）移動(dòng)臺(tái)調(diào)制過(guò)程的反過(guò)程多徑分量有益于CDMA處理來(lái)自多個(gè)接收單元的信號(hào)可以被矢量合并，以改善總的接收信號(hào)質(zhì)量U/D

CommandDe-InterleaverSpeechOutputCombinerBTSReceiverBSCDemodulatorSearchCorrelatorDemodulatorSearchCorrelatorDemodulatorSearchCorrelatorDemodulatorSearchCorrelatorPowerControl

DecisionViterbiDecoder聲碼器ChanneLElement注：對(duì)一個(gè)用戶，BTS接收機(jī)對(duì)應(yīng)4個(gè)解調(diào)路徑（4條路徑分量），每個(gè)解調(diào)路徑包含1個(gè)解調(diào)器和2個(gè)搜索器。移動(dòng)臺(tái)呼叫處理過(guò)程加電初始化狀態(tài)空閑狀態(tài)系統(tǒng)接入狀態(tài)業(yè)務(wù)信道狀態(tài)MS充分獲得系統(tǒng)定時(shí)MS收到PCH消息需要證實(shí)或響應(yīng)；發(fā)起呼叫或注冊(cè)MS轉(zhuǎn)向業(yè)務(wù)信道MS結(jié)束使用業(yè)務(wù)信道收到除始呼消息和尋呼響應(yīng)消息之外的對(duì)ACH上發(fā)送的消息的證實(shí)MS空閑切換或者無(wú)法收到PCH消息P30

CDMA移動(dòng)臺(tái)初始化過(guò)程

CDMA移動(dòng)臺(tái)初始化過(guò)程：1、首先搜索CDMA頻點(diǎn)，捕獲導(dǎo)頻信息，做相干解調(diào)（導(dǎo)頻）2、然后捕獲同步信道，獲取長(zhǎng)碼狀態(tài)、系統(tǒng)時(shí)間、尋呼信道速率等消息（同步）3、然后到達(dá)尋呼信道，接收系統(tǒng)參數(shù)消息，接入?yún)?shù)消息，鄰區(qū)列表消息，信道列表消息，擴(kuò)展系統(tǒng)參數(shù)消息等（尋呼）4、最后守候在尋呼信道，做登記、主叫或響應(yīng)尋呼。（駐守尋呼）PilotchannelSynchronouschannelPagingchannelAccesschannel呼叫流程主叫MSC/VLR

BSCBTS被叫HLR/AUCMS被叫MSC/VLR

BSCBTSMS課程回顧1.手機(jī)上電之后2.手機(jī)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法監(jiān)聽(tīng)到尋呼信道消息4.手機(jī)結(jié)束業(yè)務(wù)信道的使用后3.手機(jī)發(fā)生了空閑切換1.在信道的工作流程中，什么情況下手機(jī)需要重新回到初始化狀態(tài)？主要內(nèi)容IS95前向信道的作用與結(jié)構(gòu)

IS95反向信道的作用與結(jié)構(gòu)

1X新增加的前反向信道CDMA2000-1X特點(diǎn)(2.5G)支持高速數(shù)據(jù)傳