《數字通信》六、3G-CDMA移動通信系統(tǒng)(rake)20

碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)王德勝dswang@華中科技大學電信學院《數字通信》第10章碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)引言10.1DS-CDMA基本原理10.2DS-CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的容量10.3IS-95蜂窩系統(tǒng)的無線傳輸10.4CDMA蜂窩通信的關鍵技術習題引言：蜂窩通信系統(tǒng)發(fā)展歷程1.第一代模擬蜂窩系統(tǒng)(1G)(1).AMPS(美)：1978年，美國貝爾實驗室研制，1983年投入商用，50多個國家采用。

(2).TACS(英)：1983年，在AMPS基礎上開發(fā)，1985年投入商用，20多個國家采用。

(3).其它2.第二代窄帶數字蜂窩系統(tǒng)(2G)(1).GSM(歐洲)：1988年，歐洲郵電行政大會(CEPT)下屬歐洲移動通信特別小組頒布泛歐數字移動通信網(GSM)標準，

1991年投入商用，成為當前全球用戶最多的系統(tǒng)。

4(2).1988年，美國蜂窩電信工業(yè)協(xié)會(CTIA)發(fā)布了用戶性能需求(UPR)文件，提出對第二代蜂窩通信系統(tǒng)的要求，主要有：

系統(tǒng)容量至少是AMPS的10倍；通信質量等于或優(yōu)于AMPS；

與模擬AMPS兼容(雙模)，等。有關組織及公司依此研發(fā)了以下系統(tǒng)：①.D-AMPS(IS-54標準，TDMA技術)：

1989年，美國工業(yè)協(xié)會(TIA)制定標準，

1991年投入商用。但目前容量為AMPS的3~6倍。達不到UPR的要求。②.N-CDMA(IS-95標準，DS-CDMA技術)：

1993年，美國Qualcomm公司開發(fā)的DS-CDMA蜂窩系統(tǒng)被采納為北美數字蜂窩標準(IS-95)，正式投入商用。

能全面滿足、甚至超過UPR的要求，故有人稱之為2.5G蜂窩系統(tǒng)。

6Concept:CDMAPowerFrequencyTimeFDMAFrequencyPowerTimeFDMA/TDMAFrequencyCDMAPowerTimeEvolutionofmultipleaccesstechniques

7InterferenceSourcesLong&ShortCodeSpreadingEncoding&InterleavingLong&ShortCodeCorrelatorDecode&DeinterleavingBasebandDataBasebandDataBackgroundNoiseExternalInterferenceOtherCellInterferenceOtherUserNoise384kbps1152kbps3.84mcps3.84mcps1152kbps384kbpsCDMATransmitterCDMAReceiver5MHzBWfc5MHzBWfc390kHzBW0390kHzBW05MHzBWfc5MHzBWfcfc-100dB/HzfcSpuriousSignalsConcept:CDMA3.第三代寬帶數字蜂窩系統(tǒng)(3G)

全球提出10種標準，主要是寬帶DS-CDMA系統(tǒng)：

①.WCDMA(歐)；

②.cdma2000(美)；

③.TD-SCDMA(中)：時分雙工(TDD)、空分(S)/直擴碼分多址

(DS-CDMA)。

IS-95(N-CDMA)屬于2G，但它是3G、4G的基礎，是本章研究內容。10.1DS-CDMA基本原理地址碼同步D1解調采樣載波同步時鐘同步相關檢測擴頻信碼D1(Rb)地址碼C1(Rp=PRb)載波

fC……S(t)S’(t)解擴DNCNfCfCC1調制調制C1…CN為正交碼序列

10SpreadspectrumsignalDS-CDMAtransmitterGenerationofaBPSK-modulatedSSsignal10.1.DS-CDMA基本原理

10.1.1.正交碼序列

10.1.2.DS-CDMA工作原理

(1).定義設Ci，i=1、2…N是重復周期為T的一組碼序列（一周內子碼元數為P，子碼周期為TP=T/P

）。若它們的互相關函數為0，即

則稱為正交碼序列組，可作為DS-CDMA系統(tǒng)的地址碼。10.1.1.正交碼序列注：具有尖銳自相關峰的碼序列稱之為PN碼

(Pseudo-Noisesequence）.

為便于收端實現(xiàn)地址碼同步，它們應具有尖銳的自相關峰，即滿足τP(>>1)Tp0-1(m序列)例：(2).常用正交碼①Walsh(沃爾什)序列：在τ=0時刻嚴格正交(Ri,j(0)=0)，自相關不好。②

m序列：

τ任意值時都準正交(Ri,j(τ)<<Ri(0)=P)，自相關很好。③

Gold序列：

τ任意值時都準正交(Ri,j(τ)<<Ri(0)=P)，自相關很好。

例：4階Walsh序列組如下所示（一個序列周期）∴碼序列互相正交。（0、1)域（+1、-1)域1－1…t1－1…t1－1…Tt1－1…TtTpWalsh函數的定義Wal（n，t）n表示序號2N階Walsh函數定義為：m序列：最大長度線性移位寄存器序列例：3階m序列3階m序列的一個周期m序列的性質：

(1).序列周期長度(n位移存器每位取值0，1值，D1D2D3+CP3階m序列CP1234567D11110010D20111001D31011100各種組合有種，但全0不會出現(xiàn))(2).歸一化自相關函數---相關系數ρ(τ)=R(τ)/R(0)m(t)1011100+1-1+1+1+1-1-1m(t-TP)0101110-1+1-1+1+1+1-1m(t-2TP)0010111-1-1+1-1+1+1+1m(t-3TP)1001011+1-1-1+1-1+1+1m(t-4TP)1100101+1+1-1-1+1-1+1m(t-5TP)1110010+1+1+1-1-1+1-1m(t-6TP)0111001-1+1+1+1-1-1+13階m序列及其時間偏移m序列

一個周期序列內有1個尖銳的自相關峰另一個角度看問題：m(t)與m(t-τ),τ>Tp,互相關值很小，準正交。(2).隨機性①.0，1碼元數基本相等(1比0多1個)：4個1，3個0②.游程(連0或連1)：

游程總數=L=2N-1：23-1=22=4

長度為1的游程數=L/21：2

長度為2的游程數=L/22：1…

長度為K的游程數=L/2K，K≤n-1…τ/Tpρ(τ)-2-1012345678911-1/N=-1/7

長度為n-1的連0數=1

長度為n的連1數=1(初始狀態(tài)全1，開始輸出n個1)

長度為n的連0不存在(初始狀態(tài)全0，輸出恒為0)

(3).m序列等具有隨機性及尖銳的自相關峰，與白噪聲類似，故稱為偽噪聲碼(PN碼：Pseudo-NoiseSequence)(4).m序列與其時間偏移序列模2加(相乘)為另一時間偏移的該m序列。例如3階m序列：(5).不同時間偏移(時間偏置τ，)的同一m序列之間準正交，故可在同步組網的DS-CDMA系統(tǒng)中作地址碼。當n很大時，正交性好(相關系數ρ=1/N=1/(2n-1)，可用的序列很多(N=2n-1)。

隨機性：波形0，1等概，隨機變化m序列發(fā)生器的一般構成(1).構成：將移位寄存器某些級(反饋系數Ci=1的級)模2加后反饋至輸入級，在時鐘驅動下產生m序列。(2).生成多項式D1D2D3cpDn+n階m序列C0=1C1C2Cn-1Cn=1X0=1X1X2Xn-1例：3階m序列，n=3，反饋系數=13(八進制)=1×8+3=11D=1011B=C0C1C2C3，則，生成多項式?(x)=1+x2+x3階次n反饋系數(八進制)313423545，67，756103，147，155……(3).已找到的部分m序列10.1.2.DS-CDMA工作原理地址碼同步DK解調采樣載波同步時鐘同步相關檢測擴頻信碼D1(Rb)地址碼C1(Rp=KRb)載波

fC……S(t)S’(t)解擴DNCNfCfCC1調制調制設：系統(tǒng)有關參數如下

(1).N個用戶信碼為d1、d、…、dN，信碼速率Rb（單位：b/s，比特/秒）、周期Tb=1/Rb。

(2).采用包含N個碼序列的正交碼組c1、c2、…、cN作為地址碼，子碼速率Rp（單位：c/s，碼片/秒或子碼/秒）、周期Tp=1/Rp。地址碼序列每周期包含P個子碼元，序列周期

(3).設置信碼周期Tb為子碼序列周期T的整數倍

,K為整數

則

上式表明，信息碼與地址碼相乘后占據的頻譜寬度擴展了KP倍。

則，由N個正交地址碼在一對雙工載頻上構成N個邏輯信道，可供N對用戶同時通信：

由上式可見，發(fā)端先擴頻調制再載波調制或先載波調制再擴頻調制得到，二者是等效的。與此對應，收端也有二種等效的解調方案。圖中所示系統(tǒng)，發(fā)端先擴頻調制再載波調制，收端先載波解調再擴頻解調。下面分析其工作原理。,2PSK調制

收端用戶1從發(fā)端N個用戶發(fā)射在空中，在時域及頻域完全混疊的DS-CDMA信號中，接收到發(fā)端用戶1的信碼，而且不存在多址干擾(其它地址碼用戶的干擾)。10.2DS-CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的容量(由多址干擾限定)信碼d1Rb…信碼dn/PNnPN1(Rp)fcIS1BPFSPN1B=2RbfcS’解擴S”解調d1…實際接收端是首先解擴(輸入信號與地址碼相乘，再由BPF

濾波輸出解擴后的窄帶信號)，然后再載波解調。由于無對地址碼的相關檢測處理(輸入信號與地址碼相乘再積分)，因而存在多址干擾，從而限制了系統(tǒng)的容量。設：S1=d1(t)·PN1(t)·cosωct

Si=di(t)·PNi(t)·cosωct…式中，PN地址碼為不同時間偏移的同一m序列，互相正交。則收端各點信號功率譜如下圖：

C、I、Io、Rb、Eb、W、n、C/I12S功率譜I=W·Io=(n-1)·P≈n·PfIoS’功率譜f2RbIoEb/2S”功率譜fEb/2IoC’C’/I’=Eb/2Io2Rb

有功率控制各用戶到達接收機信號強度相同

n>>1，n-1≈nC=P=RbEbW=RPI’C=有用信號功率

I=其他用戶干擾(多址干擾)信號功率

Io=多址干擾功率譜密度

Rb=數據碼速率(b/s)Eb=數據每bit能量W=擴頻信號帶寬。發(fā)端擴頻數據要經過RP/2帶寬低通成型濾波器

(無碼間串擾)后再進行2PSK調制，則W=Rp

n=一個小區(qū)內同時工作最大用戶數，即最大可用邏輯信道數—小區(qū)容量(ch/cell)C/I=Rb·Eb/WI0=(Eb/I0)/(W/Rb)W/Rb=Rp/Rb

為擴頻因子。是有/無擴頻系統(tǒng)射頻信號帶寬之比。(如果沒有擴頻，信碼要經過Rb/2帶寬低通成形濾波器后再進行2PSK調制，則射頻帶寬為Rb。)

Eb/Io=歸一化信干比。為解擴后信干比Eb/2Io的2倍。決定了2PSK解調輸出數據誤碼率或話音質量，對IS-95系統(tǒng)實測表明應取Eb/Io=7dB=5(4級話音)?？傻肅/I=RbEb/WIo=(Eb/Io)/(Rp/Rb)又有C/I=P/nP=1/n則得小區(qū)容量

n=(Rp/Rb)/(Eb/Io)

上式推導只考慮了：

(1).本小區(qū)用戶的多址干擾；

(2).各通話用戶是連續(xù)發(fā)射；

(3).小區(qū)未分扇區(qū)

按實際情況修正后小區(qū)容量為

n=(Rp/Rb)/(Eb/Io)·(G·F)/d

式中，

d=話音占空比(0.35)。

G=扇區(qū)系數(2.55)F=頻道再用效率(0.6)

話音占空比=0.35(1).對方講話時我不講：占空比=50%(2).我講話時有字間、話間、甚至更長時間停頓：占空比=70%×50%=0.35

無話音時停止發(fā)射，則干擾降低到原來的0.35，小區(qū)用戶可增加1/0.35，而總干擾WIo不變，即Io

不變，則Eb/Io不變，話音質量不變。G=扇區(qū)系數(2.55)

基站采用120o定向天線，將小區(qū)劃分為3個扇區(qū)后，干擾降低3倍，小區(qū)用戶可增加3倍，而總干擾Io不變。由于扇區(qū)之間有15%的重疊，所以實際應用應取

G=3(1-0.15)=3×0.85=2.55F=頻道再用效率(0.6)DS-CDMA所有小區(qū)使用相同頻率，周圍小區(qū)用戶也對本小區(qū)用戶產生干擾，為保持總干擾Io不變，要減少小區(qū)用戶數，理論分析得其值為0.6。

IS-95系統(tǒng)參數為

W=Rp=1.2288MHz(留保護帶后占用帶寬1.25MHz)Rb=9.6KHzW/Rb=128Eb/Io=7dB=5d=0.35（語音激活因子）

G=2.55F=0.6

系統(tǒng)容量n=(W/Rb)/(Eb/Io)·(G·F)/d=120(ch/cell)

占用同相帶寬W=1.25MHz，美國FDMA(AMPS)及

TDMA(D-AMPS)蜂窩系統(tǒng)容量：

n(FDMA)=6(ch/cell)

n(TDMA)=31.25(ch/cell)

三種系統(tǒng)容量關系：

n(CDMA)=4n(TDMA)=20n(FDMA)使用頻段824~849MHz(上行)869~894MHz(下行)載波帶寬1.25MHz信道數據速率1.2288Mb/s調制方式QPSK(下行)OQPSK(上行)語音編碼QCELP(可變速率碼激勵線性預測編碼)語音碼速率(kb/s)8.6、4.0、2.0、0.8信道編碼CRC+卷積編碼+交織地址碼長PN序列42階m序列，碼速率1.2288MC/s短PN序列15階m序列，子碼速率1.2288MC/sWalsh序列64階Walsh序列IS-95無線傳輸標準10.3IS-95蜂窩系統(tǒng)的無線傳輸10.3.1地址碼及邏輯信道IS-95采用全碼分多址方式，有三種地址碼：基站地址碼、信道地址碼和用戶地址碼。它們復合在一起構成完整的地址碼。(1).基站地址碼(下行)

采用不同時間偏置的短PN碼短PN碼為15階m序列，在14個連0后插入1個0構成，長度=215=512×64，周期=215/1.2288MC/S=2秒/75=26.67mS

從15個連0之后在CDMA系統(tǒng)偶數秒開始的短PN碼為0偏置序列(2).信道地址碼同一基站用64階Walsh序列作為地址碼構成下行邏輯信道。不同基站的相同序號邏輯信道不會發(fā)生同道干擾，因為不同基站地址碼正交。(3)用戶地址碼

由移動臺電子序號(ESN)作掩碼得到不同時間偏移的長PN碼作為用戶地址碼長PN碼為42階m序列。在41個連0之后開始的序列為0時間偏置序列，與CDMA系統(tǒng)時鐘的一個特殊時刻保持同步。移動臺電子序號(ESN)及用戶地址碼唯一標識移動用戶。不同移動臺用戶地址碼相互正交。也作為上行邏輯信道地址碼。(4)由于基站地址碼及用戶地址碼分別采用不同時間偏置的長PN碼及短PN碼，所以全網必須嚴格同步。這由所有基站都采用GPS來實現(xiàn)。

同一基站正/反向(下/上行)邏輯信道構成正向邏輯信道(BSMS)導頻信道：無信息調制的短PN碼擴頻信號，供移動臺提取定時及相干載波。(2)同步信道：傳輸同步信息，包括系統(tǒng)定時及基站短PN碼的偏置系數，移動臺獲取同步信息后就不再使用該信道(3)尋呼信道：尋呼移動臺(4)業(yè)務信道：信息共有四種傳輸速率(1.3kb/s)發(fā)音時傳輸速率提高；停頓時傳輸速率降低，有利于減小多址干擾，提高系統(tǒng)容量。業(yè)務信道也插入隨路信令，用于功率控制和過區(qū)切換。2.反向邏輯信道(MSBS)接入信道：傳送接入信令，與正向尋呼信道配合，完成移動臺的呼叫接續(xù)。(2)反向業(yè)務信道：與正向業(yè)務信道相對應。->p6410.3.2下行傳輸沃爾什函數0

1.2288Mc/sA導頻信道信息比特

（全0）同步信道信息比特分組交織器A沃爾什函數32

1.2288Mc/s1.2kb/s2.4ks/s4.8ks/s4.8ks/s碼元調制碼元碼元重復卷積編碼器調制碼元r=1/2,k=9尋呼信道比特分組交織器A沃爾什函數p

1.2288Mc/s9.6kb/s19.2kb/s19.2ks/s19.2ks/s碼元調制碼元碼元重復卷積編碼器調制碼元4.8kb/s9.6kb/s分頻器長碼產生器19.2kb/s1.2288Mc/s尋呼信道的長碼掩蔽用戶m在正向業(yè)務信道的信息比特卷積交織器A沃爾什函數n

1.2288Mc/s8.6kb/s9.2調制碼元幀質量指示器碼元r=1/2碼元重復加編碼器尾比特k=94.0kb/s2.0kb/s0.8kb/s4.42.00.8(kb/s)1.2(kb/s)2.4(ks/s)分頻器調制碼元19.2ks/s分頻器長碼產生器復接800Hz1.2288Mc/s分組交織器功率控制比特800b/s19.2ks/s19.2ks/s用戶m的長碼掩碼基帶濾波器基帶濾波器ΣS(t)sinωctcosωctI(t)Q(t)IQI信道引導PN序列1.2288Mc/sQ信道引導PN序列1.2288Mc/sA數據速率。(1).同步信道：1.2kb/s(2).尋呼信道：9.6kb/s、4.8kb/s(3).正向業(yè)務信道：

8.6kb/s—〉9.6kb/s

按幀(20ms)處理：[8.6kb/sx20ms+(CRC)12b+(尾比特)8b]/20ms=9.6kb/sCRC校驗(CyclicRedundancyCheck循環(huán)冗余碼校驗)

循環(huán)線性分組碼，具有糾、檢錯功能，指示幀數據質量卷積編碼尾比特：8bit全0，加在1幀數據尾部，以便完成最后8位有效數據的卷積編碼。4.0kb/s—〉4.8kb/s

按幀處理：

[4.0kb/sx20ms+(CRC)8b+(尾比特)8b]/20ms=4.8kb/s2.0kb/s—〉2.4kb/s按幀處理：[2.0kb/sx20ms+(尾比特)8b]/20ms=2.4kb/s0.8kb/s—〉1.2kb/s按幀處理：[0.8kb/sx20ms+(尾比特)8b]/20ms=1.2kb/s2.卷積編碼(糾錯糾錯)碼率r=1/2約束長度=9的卷積編碼。碼率(編碼效率)r=1/2：每輸入1位數據，輸出2位編碼約束長度：1位編碼與連續(xù)9位編碼有關。

編碼器初始狀態(tài)為全0(上1幀的尾比特，8個0)，每輸入1位數據比特，便輸出2位編碼符號(C0、C1)。

8位尾比特幫助已進入移存器的最后8位有效數據完成卷積編碼。一幀內，碼元數加倍，碼符速率加倍。信息速率b/s=bit/s，符號速率s/s=symbol/s3.碼元重復卷積編碼送分組交織前，要碼元重復：(1).同步信道重復1次，速率加倍成為4.8ks/s(2).尋呼信道及正向業(yè)務信道4.分組交織。(1).同步信道交織跨度26.666ms，交織塊碼符數=4.8ks/sx26.666ms=128s

交織矩陣：8行x16列(2).尋呼信道及正向業(yè)務信道交織跨度20ms，交織塊碼符數=19.2ks/sx20ms=384s

交織矩陣：24行x16列5.數據掩蔽(加擾)。(1).用于尋呼信道和正向業(yè)務信道，對信息加擾(擾亂、加密)(2).擾碼由用戶地址長PN碼1/64抽樣得到碼速率1.2288MC/S÷64＝19.2KS/S(3).加擾與去擾發(fā)端用擾碼與調制碼符模2加實現(xiàn)加擾，收端用同樣的擾碼進行去擾。6.功率控制子信道。正向業(yè)務信道的調制碼符以800b/s的平均速率對調制碼符進行鑿孔(重寫)，插入功率控制比特，去控制移動臺的功率。7.正交擴展(邏輯信道地址碼擴頻)。

64階Walsh序列組有64個正交序列，每個序列有64個子碼元，記為Wi，i=0,1,2…63。它們互相正交，作為邏輯信道地址碼，將對應信道的調制碼符進行擴頻。子碼速率1.2288MC/S。每個調制碼符對應的子碼序列周期：Ts/64Tp=Rp/64Rs(1).同步信道。

W321.2288MC/S÷(64x4.8KS/S)=4個W序列周期/調制碼符(2).尋呼信道和正向業(yè)務信道。

Wi,i≠0、321.2288MC/S÷19.2KS/S=1個W序列周期/調制碼符(3).導頻信道。信號比特為全0，Wo為全0，擴展后為全0。8.四相擴展。各邏輯信道信號分別進行四相擴展，線性疊加后發(fā)射出去。(1).數據同時送同相/正交支路(I/Q支路)，無串/并變換。(2).I/Q支路分別用引導PN序列(短PN序列)—PNI/PNQ擴展(擴頻)PNI與PNQ是互相正交的15階m序列(生成多項式不同)，在14個連0后插入1個0，長度==512x64，子碼速率1.2288MC/S，碼序列周期=/1.2288MC/S=2秒/75=26.67ms

從15連0之后在GPS偶數秒開始的PNI/PNQ為0偏置PNI/PNQ。(3).基站下行信號地址碼為復合地址碼=Wi短PN碼(4).引導PN碼的作用。①.基站地址碼②.引導幫助W序列擴頻：各信道W序列擴頻帶寬不一致，再用短PN序列擴頻使各信道帶寬一致。

同步：W序列自相關特性很差(相關峰不尖銳，且一序列周期內有多個相關峰)，收端只能通過短PN碼同步，來達到W序列同步。(5).QPSK(正交BPSK，即四相PSK)載波調制。二路載波正交的BPSK相加或成為QPSK，載波相位關系如圖(6).為什么四相擴展兩支路傳送相同數據？①.從信息傳輸角度看，等價于二相擴展(只用1個支路)②.四相擴展屬于分集發(fā)送，收端將二路正交信號(PN碼正交且載波正交)分別檢測后合并，因而具有以下優(yōu)點：

a.減小碼間竄擾及多址干擾

b.可采用非相干解調(只用在無導頻信道的反向傳輸)。10.3.3反向傳輸接入信道比特(每幀88比特)加編碼器尾比特kb/s4.4卷積編碼器kb/s4.8碼元重復ks/s14.4碼元碼元ks/s28.8分組交織器碼元ks/s28.8正交調制器(64進制)調制碼元(沃爾什子碼)4.8ks/s(=307.2kc/s)D基帶濾波器基帶濾波器Σs(t)sinωctcosωctI(t)Q(t)IQ長碼產生器長碼掩蔽PN子碼I信道序列1.2288Mc/sQ信道序列1.2288Mc/s1/2PN子碼延時＝406.9ns1.2288Mc/sr=1/3k=9反向業(yè)務信道信息比特(每幀172,80,

40或16比特)加編碼器尾比特卷積編碼器碼元重復碼元分組交織器碼元ks/s28.8正交調制器(64進制)調制碼元4.8ks/sD基帶濾波器基帶濾波器Σs(t)sinωctcosωctI(t)Q(t)IQ長碼產生器長碼掩蔽PN子碼I信道序列1.2288Mc/sQ信道序列1.2288Mc/s1/2PN子碼延時＝406.9nsr=1/3k=9(307.2kc/s)數據猝發(fā)隨機化器1.2288

Mc/s幀數據率碼元ks/s28.8幀質量指示器14.4ks/s1.2kb/s0.8kb/s4.08.62.00.8kb/s1.數據速率、卷積編碼、碼元重復、分組交織、幀質量指示(CRC編碼)：與正向傳輸類似。2.正交多進制調制。(1).方法交織器輸出碼元每6個分為一組，有64種數值，用64位階W序列之一(稱為調制符號)進行傳輸。調制符號速率=28.8KS/S÷6=4.8KS/S

子碼速率=4.8KS/Sx64=307.2KC/S(2).優(yōu)點具有糾檢錯能力：64階Wi相互正交，即Wi/Wj對應子碼位相同/不相同的各有32個，碼距32，可糾正32/2=16位以下的子碼誤碼。補償上行信號非相干解調帶來的誤碼率的增加。3.長PN碼擴展。(1).42階m序列，長度-1，子碼速率1.2288MC/S。碼序列周期=(-1)÷1.2288MC/S≈41天(2).不同時間偏置的長PN碼相互正交，兼作用戶地址碼及邏輯信道地址碼。(3).由掩碼設置不同時間偏置的長PN碼。例：由掩碼設置不同時間偏置的3階m序列。D1D2D3與門：選通M3M2M1掩碼M1M2M3001010011100101110111D1D2D3m1110010011100110111001011100011100111001011110010010111010010110010111D1、D2、D3是順次延時一子碼周期的m序列由掩碼選通其中的1、2、3個模2加得不同時間偏置的m序列

m序列與其時間偏置m序列模2加仍為該m序列(時間偏置不同)

不同時間偏置m序列正交

長PN碼發(fā)生器(4).掩碼格式

移動臺有二個獨有的掩碼：公開掩碼、私用掩碼。移動臺電子序號(ESN)：全球唯一，由生產廠家固化在移動臺內。

ESN置換規(guī)則：

ESN=(E31、E30、E29…E2、E1、E0)置換后ESN=(E0、E31、E22…E27、E18、E9)

ESN置換目的防止連號ESN(銷售在同一地區(qū))對應的長碼時間偏移相近。相關值過大。4.四相擴展。(1).基本原理同正向信道。(2).有以下二點區(qū)別：①.移動臺固定使用0偏置短PN碼②.Q支路延遲半個子碼周期，成為偏移四相移相鍵控0QPS(OffsetQPSK)

信號相位：OQPSKQPSKOQPSK優(yōu)點：I支路和Q支路子碼數據一次只能變一個，相位只能發(fā)生90度改變，消除了QPSK的180度相位變化，包絡變化相對恒定，對功放線性度要求放寬(包絡不恒定的調制信號經過非線性功放，頻譜會展寬)。(3).四相擴展的優(yōu)點①.四相擴展兩支路傳送相同的數據，從信息傳輸角度看，等價于二相擴展(只用一個支路)。②.四相擴展屬于分集發(fā)送，收端將二路正交信號分別檢測后合并，因而具有以下優(yōu)點：

a.減小碼間竄擾及多址干擾

b.可采用非相干解調(反向傳輸無導頻信道，基站無法提取相干載頻)?！遰(t)=d(t)·cosw0t+d(t)·sinw0t∴rc(t)=d(t)·cosθ+d(t)·sinθrs(t)=-d(t)·sinθ+d(t)cosθ∴∑LPFLPFr(t)合并，非相干載波正交載波調制的非相干解調(IS-95比這復雜)5.可變數據率傳輸(反向業(yè)務信道)。為減小移動臺功耗及對其它信道的多址干擾，反向業(yè)務信道重復的碼元經過隨機的選擇，實際只發(fā)送無重復的碼元：卷積糾碼前速率發(fā)送9.6kb/s4.8kb/s2.4kb/s1.2kb/s全發(fā)送(∵無重復)發(fā)一次(去掉一次重復)發(fā)一次(去掉三次重復)發(fā)一次(去掉七次重復)10.4CDMA蜂窩通信的關鍵技術和特點10.4.1自動功率控制

1.遠近效應及功率控制MS2MS1BSPT2PT1d1d2

RX框圖。遠近效應。功率控制。RX框圖BPF解調D/A解擴s’s”DsPNfc2.功率控制目標(1).上行(MS—〉BS)：BS收到任何位置MS發(fā)來的信號工率都相等，且剛好達到C/I門限。(2).下行(BS—〉MS)：任何位置移動臺收到BS發(fā)來信號剛好達到C/I門限。3.上行(MS—〉BS)功率控制方法。①.方法

MS檢測來自BS的下行信號強度及質量，作為BS收到的上行信號強度與質量的估值，來調整上行信號發(fā)射功率。步長/調整速率：±0.5dB/ms②.特點簡單對陰影效應引起的慢衰落有效對多徑效應引起的快衰落無效(∵上/下行Δf=4.5MHz∴快衰落獨立)(2)閉環(huán)功率。①.方法BS檢測來自MS的信號強度和質量，發(fā)指令給MS調整發(fā)射功率。②.特點對快衰落也有效(3).實際控制方案：開環(huán)、閉環(huán)結合，功率控制快速、精確。粗控：開環(huán)功率控制精控：閉環(huán)功率控制4.下行(BS—〉MS)功率控制方法慢速閉環(huán)功率控制(以幀長20ms為單位)

步長±0.5dB

調節(jié)范圍±6dB

下行功率控制基本未用(控制速率及動態(tài)范圍小)的原因：10.4.2RAKE接收機

1.原理RAKE接收機利用PN碼銳尖的自相關特性，用多個并行相關器接受多徑信號，再合并成一路信號，實現(xiàn)多徑分集，降低誤碼率，提高話音質量：不同路徑信號傳輸時延不同：0、Δ2、Δ3、…ΔN

每個相關器本地PN碼時間偏置與對應路徑信號的對齊設計PN碼子碼周期TP小于各路徑傳輸時延差，即各路徑PN碼時間偏置大于TP，則相互正交，可分別解調出各自路徑的數據例：IS-95中PN碼速率Rp=1.2288MC/s，則最小可分開的多徑時延差為Tp=1/Rp=0.814us

時間上對齊后合并2.IS-95系統(tǒng)RAKE接收機并行相關接收機個數

B