CDMA技術培訓資料課件

CDMA系統(tǒng)概念

CDMA系統(tǒng)是基于碼分技術（擴頻技術）和多址技術的通信系統(tǒng)，系統(tǒng)為每個用戶分配各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準正交性，從而在時間、空間和頻率上都可以重疊；將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的偽隨機碼進行調(diào)制，使原有的數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，接收端進行向反的過程，進行接擴，增強了抗干擾的能力。CDMA系統(tǒng)屬于子干擾系統(tǒng)。10

系統(tǒng)零時：定義1980年1月6日0時整為系統(tǒng)起始時間。偏置為零的長碼和短碼此時同時處于初始狀態(tài)所有基站將在GPS時間的每個偶秒起始時刻（或在此之后80ms整數(shù)倍處）作為0偏置PN碼（周期為80/3ms）的初態(tài)，即在此之前恰好輸出了1個“1”和連續(xù)15個“0”這樣的PN碼片所有基站需將1980年1月6日零時（GPS起始時間）作為m序列長碼的初態(tài)（在此之前恰好輸出了一個“1”碼片和41個連續(xù)的“0”碼片）使用GPS定時的好處：切換快，同步簡單CDMA系統(tǒng)時間20CDMA系統(tǒng)缺點來自非同步CDMA網(wǎng)中不同的用戶的擴頻序列不完全正交，從而引起多址干擾；由于使用相同的載頻，許多用戶共用一個信道，強信號對弱信號有著明顯的抑制作用，從而產(chǎn)生“遠－－近”效應，影響用戶通話。CDMA系統(tǒng)中采用功率控制技術解決“遠---進”效應。30CDMA系統(tǒng)編號計劃MSISDN：移動用戶號碼CC+NDS+SNIMSI:國際移動用戶識別碼MCC+MNC+MSIN國家號碼86移動國家號碼86數(shù)字蜂窩移動業(yè)務接入號133移動網(wǎng)號聯(lián)通：03移動用戶號移動用戶識別碼50CDMA系統(tǒng)構成CDMA系統(tǒng)結構圖MSCHLREIRSCBSCBTSMSOMCAUCSMESMEMSCIWFVLRSCVLRPSTNISDNPSPDNAEQFLUmCHNDQMMMAbisBGPiAiDi功能模塊接口60CDMA系統(tǒng)構成部件說明：BSC基站控制器對一個或多個BTS進行控制及相應呼叫控制的功能實體BTS基站收發(fā)信機為一個小區(qū)服務的無線收發(fā)設備MSC移動交換中心對位于它管轄區(qū)域中的移動臺進行控制、交換的功能實體OMC操作維護中心操作、維護系統(tǒng)中的各種功能實體AUC鑒權中心為認證移動用戶的身份和產(chǎn)生相應的鑒定參數(shù)的功能實體EIR設備識別寄存器存儲有關移動臺設備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫HLR歸屬位置寄存器管理部門用于移動用戶管理的數(shù)據(jù)庫70CDMA系統(tǒng)接口、協(xié)議接口：代表兩個相鄰實體之間的連接點。協(xié)議：說明連接點上交換信息需要遵守的規(guī)則。IS95L3IS95L2IS95L1IS95L3IS95L2IS95L1AbisL3AbisL2AbisL1AbisL3AbisL2AbisL1BSSAPSCCPMTPBSSAPSCCPMTPTCAPMAPUmAbisAMSBTSBSCMSCCDMA網(wǎng)絡結構協(xié)議圖90前向導頻信道同步信道尋呼信道業(yè)務信道（含功率控制子信道）反向接入信道業(yè)務信道CDMA信道類型BTSW0:PILOTACCESSW32:SYNCW1:PAGINGWn:TRAFFICTRAFFIC100前向CDMA信道(基站發(fā)送的1.23MHz信道)…導頻信道同步信道尋呼信道1尋呼信道7業(yè)務信道1業(yè)務信道25業(yè)務信道55……W0W32W2W7W8W31W0業(yè)務信道24W33移動臺功率控制子信道業(yè)務數(shù)據(jù)W：編碼信道CDMA系統(tǒng)前向信道結構110AddFrameQualityIndicatorF-TCHbitsAdd8EncoderTailbitsConvolutionalEncoderR=1/2,K=9SymbolRepetitionBlockInterleaver(384Symbols)+SymbolpointMapping(0+1,1-1)ChannelGainF-PSCHgainPowerControlbitpositionDecimatorLongcodeGenerator(1.2288Mcps)PowerControlbits800HzPowerControlSymbolPunctureUsern’sLongCodeMaskBits00812DataRate(kbps)1.22.44.89.6Factpr8X4X2X1X19.2kspsBits/Frame164080172+WnToQPSKCDMA系統(tǒng)前向業(yè)務信道結構130反向CDMA信道(基站接收的1.23MHz信道)以長碼進行編址與尋呼信道有關的接入信道業(yè)務信道1業(yè)務信道與尋呼信道有關的接入信道與尋呼信道有關的接入信道與尋呼信道有關的接入信道CDMA系統(tǒng)反向信道結構140R-ACHbitsAdd8EncoderTailbitsConvolutionalEncoderR=1/3,K=9SymbolRepetitionBlockInterleaver(576Symbols)64-aryOthogonalModulatorDataBurstRandomizerLongcodeGenerator(1.2288Mbps)Usern’sLongCodeMaskDataRate(kbps)4.8Factpr2X28.8kspsBits/Frame88+ToOQPSK28.8ksps307.2kspsR-ACH信道結構150CDMA關鍵技術170分集技術分集技術（diversitytechniques）：利用多條傳輸相同信息且有盡量相等的平均信號強度和相互獨立衰落特性的信號路徑，并在接收端對這些信號進行適當?shù)暮喜ⅲ员愦蟠蠼档投嘟?jīng)衰落的影響，從而改善傳輸?shù)目煽啃?。分集空間分集時間分集極化分集角度分集頻率分集180時間分集采用符號交織，檢錯糾錯編碼等方法。頻率分集將能量擴展到寬帶中實現(xiàn)。CDMA將信號擴展到整個1.23M上。

空間分集

在基站采用雙接收天線。在手機和基站采用RAKE接收，合并不同傳輸延時的信號軟切換的時候，移動臺和多個基站同時聯(lián)系，從中選出最好的幀送給交換機CDMA系統(tǒng)應用的分集技術190CDMA系統(tǒng)的功率控制CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)，限制CDMA系統(tǒng)容量的因素是“干擾”；CDMA功率控制的目標：克服反向鏈路的遠近效應；基站從各個移動臺接收到的功率相同；保證接收機的解調(diào)性能情況下，盡量降低發(fā)射功率，減小對其他用戶的干擾。當達到以下條件，系統(tǒng)容量最大當在可接受的信號質量下，功率最小基站從各個移動臺接收到的功率相同在CDMA系統(tǒng)中，功率控制是關鍵技術210

功率控制的原則是：當信道的傳播條件突然改善時，功率控制應作出快速反應（例如幾微秒），以防止信號突然增強而對其他用戶產(chǎn)生附加干擾，相反，當傳播條件突然變壞時，功率調(diào)整的速度可以相對慢一些。也就是說，寧愿單個用戶的信號質量短時間惡化，也要防止許多用戶因為單個用戶的信號電平突然變大而增大背景干擾。功率控制220CDMA系統(tǒng)的功率控制類型功率控制反向功率控制前向功率控制開環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制內(nèi)環(huán)功率控制外環(huán)功率控制

功率控制分為反向功率控制及正向功率控制兩種，其中，反向功率控制尤其重要，因為，反向是依靠準正交碼區(qū)分的，因此，用戶之間存在相互間干擾，只有保證到達基站各用戶間功率一致（防止遠近效應），才能保證用戶容量及質量。進行反向功率控制的以在移動臺接收并測量基站發(fā)來的導頻信號，根據(jù)導頻信號強弱估計正確的傳輸損耗，并根據(jù)這種估計來調(diào)節(jié)移動臺的反向發(fā)射功率。接收信號增強就降低其發(fā)射功率，接收信號減弱就增強其發(fā)射功率。230內(nèi)環(huán)功率控制基站測量Eb/Nt和設定的目標Eb/Nt進行比較，大于則指令移動臺降低發(fā)射功率，否則增加發(fā)射功率。調(diào)節(jié)速率為800Hz外環(huán)功率控制統(tǒng)計誤幀率，測量接收到的能量并估計Eb/Nt將接收到的Eb/Nt與設定門限進行比較產(chǎn)生功率控制命令反向閉環(huán)功率控制250移動臺測量前向業(yè)務信道幀質量，周期方式或門限方式上報幀質量?；靖鶕?jù)上報的幀質量情況確定是否進行前向功率調(diào)節(jié)前向功率控制是一種慢速功率調(diào)節(jié)。前向功率控制260

導頻集是指具有相同的頻率但有不同的PN碼相位的導頻集合。激活集：與正在聯(lián)系的基站對應的導頻集合。候選集：當前不在有效集中，但是已有足夠的強度表明與該導頻對應基站的前向業(yè)務信道可以被成功解調(diào)的導頻集合。相鄰集：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。剩余集：其它導頻集合。CDMA系統(tǒng)導頻集290CDMA系統(tǒng)的軟切換優(yōu)點軟切換提高質量改善話音質量控制手機干擾降低掉話率改善小區(qū)覆蓋軟切換需要手機協(xié)助完成手機搜索強的導頻信號手機上報導頻信號搜索情況基站引導手機進行軟切換300(1)導頻強度超過T_ADD，MS向BS發(fā)PSMM將其加入候選集(23)BS發(fā)HDM命令MS將該導頻加入有效集,MS將該導頻加入有效集后向BS發(fā)HCM(4)導頻強度小于T_DROP，手機啟動T_DROP定時器(5)T_DROP定時器超時，MS向BS發(fā)PSMM(67)BS命令MS將該導頻從有效集中刪除,MS將該導頻放入相鄰集,然后向BS發(fā)HCMCDMA系統(tǒng)的軟切換的過程310CDMA系統(tǒng)的軟容量軟容量視圖鄰小區(qū)本小區(qū)

當CDMA網(wǎng)絡中所有的小區(qū)的業(yè)務強度相當時，各小區(qū)具有相同的容量，當鄰小區(qū)的用戶數(shù)目較小，業(yè)務強度較低，對本小區(qū)的干擾也就較小時，本小區(qū)可以容納更多的用戶，即具有更大的容量。反之，當鄰小區(qū)的業(yè)務強度很大時，對本小區(qū)的干擾較大，則本小區(qū)的容量就會減少。320CDMA系統(tǒng)的小區(qū)呼吸

CDMA系統(tǒng)中，小區(qū)的容量和覆蓋與系統(tǒng)干擾有緊密的關系。當小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)量增長，也就是小區(qū)容量增大時，小區(qū)基站處接收到的干擾也隨之增大，這就意味著小區(qū)邊緣的一些用戶即使在最大發(fā)射功率的情況下也無法保證自身與基站之間連接的QOS，于是這些用戶便會被切換到相鄰小區(qū)，也就是說，原小區(qū)的覆蓋范圍相對縮小了；反之，當小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)目減小，也就時小區(qū)容降低時，系統(tǒng)業(yè)務強度的降低使得基站接收的干擾功率水平下降，各用戶設備（UE）可以發(fā)射更小的功率來維持與基機站的連接，結果導致在小區(qū)內(nèi)可容忍的最大路徑損耗增大，等效為小區(qū)擴張。330當相鄰小區(qū)的負荷一重一輕時，負荷重的小區(qū)降低導頻信道的發(fā)射功率，使本小區(qū)邊緣的用戶切換到臨近小區(qū)，從而實現(xiàn)負荷分擔，也相當于增加了系統(tǒng)容量。CDMA系統(tǒng)的小區(qū)呼吸導頻1＝10導頻2＝10導頻1＝6導頻2＝14（1）（2）ABAB340擴頻擴展頻譜（擴頻、spreadspectrum）：是指用來傳輸信息的信號帶寬遠遠大于信息本身帶寬的一種傳輸方式。頻帶的擴展有獨立于信息的碼來實現(xiàn)，在接收端用同步接受實現(xiàn)接擴和數(shù)據(jù)恢復。擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點：具有選擇地址的能力；在公共信道中能實現(xiàn)碼分多址復用；信號功率譜密度低，具有隱蔽性且功率污染小；有利于數(shù)字加密、防止竊聽；抗干擾能力強，可在較低的信噪比條件下，保證系統(tǒng)傳輸質量；抗衰落能力強。350CDMA系統(tǒng)的擴頻CDMA系統(tǒng)通過擴頻可以產(chǎn)生21dB增益。信號脈沖干擾白噪聲解擴頻后的信號頻譜解擴頻前的信號頻譜S（f）f0信號干擾噪聲fS（f）f0信號干擾噪聲白噪聲白噪聲f0S(f)擴頻前的信號頻譜信號fS（f）f0擴頻后的信號頻譜信號f0f0360CDMA系統(tǒng)的語音編碼目前CDMA系統(tǒng)的話音編碼主要有兩種，即碼激勵線性預測編碼(CELP)8kbit/s和13bit/s。8kbit/s的話音編碼達到GSM系統(tǒng)的