CDMA理論基礎知識1.ppt

1、CDMA理論基礎知識-概述,移動通信的發(fā)展與CDMA技術的出現(xiàn),移動通信的發(fā)展與CDMA技術的出現(xiàn),CDMA與GSM同屬于2代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。 GSM是歐洲標準，全球都有應用，中國稱為全球通，向3G演進的方向是WCDMA CDMA是北美標準，主要在北美洲。南美洲、亞洲。澳洲也有運營商。向3G演進的方向是CDMA2000,三種3G制式的比較,現(xiàn)在總共有3中3G制式存在,三種3G制式的比較（1）,三種3G制式的比較（2）,CDMA2000技術的發(fā)展演進,CDMA2000 1X概述,CDMA2000 1X概述,碼片速率：1.2288 Mcps IS-95A/B是其子集,RC1/RC2 反向導頻，反

2、向采用相干解調 前向發(fā)射分集：OTD 、 STS 前向快速功率控制,速率800Hz 支持快速尋呼信道,終端待機時間更長 幀長可變:5ms 、 20ms 、 40ms 、 80ms 信道編碼增加Turbo碼 物理層支持速率最大可達307.2kbps 話音用戶容量是IS-95A/B的1.52倍，數(shù)據業(yè)務吞吐能力提高3倍以上,CDMA2000 1X帶來的技術優(yōu)勢,系統(tǒng)吞吐量提高 前向快速功率控制 前向發(fā)射分集OTD 、STS 導頻輔助相干解調約(3dB) Turbo編碼的引入 更強的搞干擾性 改進的前向糾錯(中/高速數(shù)據傳輸采用Turbo Code) 頻譜利用率提高 Walsh碼資源加倍 HPSK

3、、 QPSK調制,CDMA2000 1X帶來的技術優(yōu)勢,支持高速SCH,單個信道的峰值速率高達307.2kbps 更多的信道類型使高層信令控制更加完善 終端待機時間更長 快速尋呼信道 前向兼容 射頻部分 基帶處理部分(RC),什么是CDMA?,是800 MHz 和1900 MHz PCS 運營商的選擇 滿足CTIA Users Performance Requirements 大容量 獨特的編碼方案提供保密通信,C D M A,ode,ivision,ultiple,ccess,CDMA 能夠提供優(yōu)異的話音質量,什么是多址技術 ?,由于在電話和無線通信系統(tǒng)初期，運營商力圖在一條電路上同時提供盡

4、可能多的業(yè)務。 媒介的類型 - 舉例: 雙絞線 同軸電纜 光纖 空中接口(無線信號) 多址技術的優(yōu)點 增加容量:為更多用戶提供服務 減少資金投入 降低每用戶的費用 管理方便,Each pair of屗 users enjoys a dedicated, private circuit through the transmission medium, unaware that the other users exist.,Multiple Access: 多個獨立的用戶對一個傳輸媒介的同時、私有的使用,多址技術,物理傳輸媒介是一個公共資源, 可以根據建立在不同使用技術的不同標準細分為單獨的信道.

5、 這里列出了三種主要的多址技術: FDMA Frequency Division Multiple Access 每個用戶使用一個不同的頻率 一個信道是一個頻率 TDMA Time Division Multiple Access 每個用戶使用一個時間上的一個不同窗口(時隙) (“time slot”) 一個信道是在一個指定頻率上的一個指定的時隙 CDMA Code Division Multiple Access 每個用戶在所有的時間內使用相同的頻率,通過不同的code patterns區(qū)分 一個信道是一個唯一的 (一套) code pattern(s),信道:在傳輸媒介上為每個用戶單獨分配

6、的,專用的一個通道,CDMA特點和優(yōu)勢,容量大,CDMA 10 MHz 8個CDMA載波 每載波、每扇區(qū)20個話音信道 每小區(qū)3個扇區(qū) 頻率復用系數(shù)=1 支持有效話音信道數(shù)=8 * 20 * 3 = 480,CDMA與GSM的小區(qū)容量對比,GSM 10 MHz 50個GSM載波(10MHz/200KHz) 每載波8個時隙(包括控制信道和業(yè)務信道) 每小區(qū)3個扇區(qū) 頻率復用系數(shù)(通常)=4 可配置的站型為S444 支持有效話音信道數(shù) =48 * 8 * /4 = 96-87,去除BCCH一個用來從移動臺到基站的通信 (稱為 反向鏈路 或上行鏈路) 在800M蜂窩系統(tǒng)中, 雙工間隔為 45 MHz

7、 在1900 MHz PCS中,雙工間隔為 80 MHz CDMA Forward Channel (前向信道) 1.25 MHz Forward Link CDMA Reverse Channel (反向信道) the 1.25 MHz Reverse Link CDMA Code Channel (CDMA碼信道) 在前向信道或反向信道中的每個獨立的二進制流l 碼信道通過數(shù)學的碼進行區(qū)分 前向信道中的碼信道: Pilot, Sync, Paging and Forward Traffic channels 后向信道中的碼信道: Access and Reverse Traffic chan

8、nels,術語定義,比特（bit）、符號（Symbol）與碼片（Chip） 純信息數(shù)據稱為比特（bit） 在經過卷積編碼器、符號重復與交織后的數(shù)據被稱為符號（symbol） 經過最終擴頻后得到的數(shù)據被稱為碼片（chip） 處理增益（Processing Gain） 理解為最終擴頻速率與信息速率的比；,CDMA: Using a New Dimension,所有的CDMA用戶同時占用同樣的頻率, 頻率和時間在這里不用作區(qū)分的標準 CDMA 系統(tǒng)使用“碼”區(qū)分信道 CDMA干擾主要來自附近的用戶 每個用戶是喧鬧的人群中一個較小的聲音, 疊加了一個獨特的可恢復的的碼 所有用戶的發(fā)射功率都必須嚴格控制

9、, 使這些信號到達基站時具有相同的信號強度.,Figure of Merit: Ec/Io, Eb/No (energy per chip bit /interference noise spectral density) CDMA: Ec/Io -17 to -2 dB CDMA: Eb/No +6 dB,CDMA 是一個擴頻系統(tǒng),通常使用的技術力圖把信號壓縮在盡可能小的帶寬內 直接序列擴頻系統(tǒng)使用快速的擴展序列與輸入數(shù)據混合 擴展序列在接收端獨立再生, 并與接收的寬帶信號一起恢復原始數(shù)據 去擴展會帶來實質上的增益, 增益與頻譜擴展的倍數(shù)成比例 CDMA系統(tǒng)使用一個較大的帶寬, 從而有較大的

10、處理增益, 從而提高了容量.,擴頻系統(tǒng)原理示意(1),擴頻系統(tǒng)原理示意(2),擴頻系統(tǒng)原理示意(3),可以恢復的運算,任意的數(shù)據比特流都可以與一個擴頻序列疊加 在接收端, 如果可以獲得原始的擴頻序列,并且正確同步, 接收到信號可以被解擴 在解擴后, 原始的數(shù)據流可以被完整無缺的恢復,通過 CDMA “運送 和接收”,無論在運送,接收或CDMA系統(tǒng)中, 封裝非常重要 貨物被放置在嵌套的容器內, 進行保護和編址 運送時按照一定的順序打包, 接收時要按照相反的順序“去包裝” 在CDMA系統(tǒng)內,容器是擴頻碼,CDMA的嵌套擴展序列,CDMA 聯(lián)合使用了三種不同的擴頻序列形成了獨特的,強壯的信道 擴頻序

11、列在發(fā)送端和接收端都容易產生 擴展序列在發(fā)送端依次擴展, 在接收端依相反的順序解擴, 就可以恢復原始的數(shù)據流,CDMA的簡單模型,d0(t),C0(t),dm-1(t),Cm-1(t),C0(t),d0(t),(Tb=nTc),CDMA的簡單示例發(fā)送端,d0(t),t,t,t,W1(t),d3(t),t,t,t,c1(t),s1(t),s0(t),t,Tb,Tc,s(t)=s0(t)+ s1(t),CDMA的簡單示例接收端,b0(t) =s(t)c0(t),t,t,t,c0(t),s(t),b1(t) =s(t)c1(t),t,t,c1(t),s(t),t,Tb,Tb,+1,-1,-1,+1,

12、擴頻與解擴（DS-CDMA）,擴頻與解擴（DS-CDMA）,期望信號,其他用戶信號,期望的擴頻信號,擴頻碼,解擴后的數(shù)據,其他擴頻信號,積分后的其他信號,1,-1,1,-1,1,-1,8,-8,1,-1,8,-8,解擴后的其他信號,相關接收機的基本操作,積分后的數(shù)據,處理增益,CDMA過程中的頻譜變化,相關性和正交,相關性：指兩個信號的相似程度。 相關性使用相關系數(shù)來衡量，當兩個信號完全相同時的相關系數(shù)為1，當兩個信號的相關系數(shù)為0時稱兩個信號正交。 對于離散的數(shù)字序列相關系數(shù)定義為： 假設有兩個等長的二進制數(shù)字編碼序列：x（ x1 ，x2 ，x3 ，xi ，xn）和y（ y1 ，y2 ，y3

13、 ，yi ，yn）則x和y相關系數(shù)為：,如果兩個二進制數(shù)字編碼序列相關系數(shù)為0，稱兩者為正交序列。多個兩兩正交的二進制數(shù)字編碼序列構成的碼組稱為正交碼組。,正交序列擴頻,原始信號編碼1,擴頻序列1,擴頻信號1,混合擴頻信號1+2,原始信號編碼2,擴頻序列2,擴頻信號2,解擴與信號分離1,擴頻序列1,解擴后的數(shù)據,混合擴頻信號1+2,判決電路輸出,解擴與信號分離2,擴頻序列2,解擴后的數(shù)據,混合擴頻信號1+2,判決電路輸出,我們需要多少個擴頻碼 (1) -區(qū)分前向碼信道,一個調節(jié)到特定頻率的移動臺,接收某一基站的某一小區(qū)的前向信道信號 這個前向信道攜帶了最大可有64個“前向碼信道”組成的復合信號

14、 這些碼信道中有一部分是“業(yè)務信道”,其他是使CDMA系統(tǒng)正常運作需要的 開銷信道 一個由64個數(shù)學碼組成的碼集被用來區(qū)分64個可能的前向碼信道, 這64個碼信道可能包含在一個前向CDMA信道中 碼集中的數(shù)學碼被稱為 “Walsh Codes”,我們需要多少個擴頻碼 (2) -區(qū)分各個基站,一個移動臺周圍可能有若干個基站, 所有這些基站使用相同的頻率發(fā)射 每個基站的每個扇區(qū)都發(fā)射最多由64個碼信道組成的CDMA前向信道 一個移動臺必須能夠區(qū)分不同基站的不同扇區(qū), 而且只監(jiān)聽一組碼信道 兩個二進制數(shù)字序列, 稱為 I and Q Short PN Sequences (or Short PN C

15、odes) , 被用作定義不同基站扇區(qū)的識別 在一個CDMA系統(tǒng)中, 這兩個有 Short PN Sequences 可以512種不同的方式使用, 每一種構成了一個數(shù)學碼, 用來識別特定基站的特定扇區(qū),我們需要多少個擴頻碼 (3) -區(qū)分反向碼信道,CDMA系統(tǒng)必須能夠唯一地識別每一個可能與基站通信的移動臺 在市場上有數(shù)量眾多的移動臺 一個稱為 Long PN Sequence (or Long PN Code) 的二進制數(shù)字序列被用來唯一地石碑每一個可能的反向碼信道 這個序列非常長, 有數(shù)以億計的不同使用方式. 每一種使用方式構成一個數(shù)學碼, 用來識別一個特定的用戶(被稱為 User Lon

16、g Code)或一個特定的接入信道 (在本課程后面會作解釋).,Walsh Codes 屬性,64個 “魔法”序列, 每一個長度為 64 chips 一個 chip是一個二進制數(shù)字(0或1) 每一個Walsh Code都正交與其他 Walsh Codes 這意味著能夠通過一個“濾波”的過程, 從一個與其他Walsh codes混合的信號中識別中, 因此能夠抽取一個特定的Walsh codes. 兩個同樣長度的二進制串是正交的, 如果他們兩個異或的結果具有相同數(shù)量的“0”和“1”,WALSH CODES # - 64-Chip Sequence - 0 000000000000000000000

17、0000000000000000000000000000000000000000000 1 0101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 2 0011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011 3 0110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110 4 00001111000011110000111100001111000011110000111100001

18、11100001111 5 0101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010 6 0011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100 7 0110100101101001011010010110100101101001011010010110100101101001 8 0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111 9 010101011010101001

19、0101011010101001010101101010100101010110101010 10 0011001111001100001100111100110000110011110011000011001111001100 11 0110011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001 12 0000111111110000000011111111000000001111111100000000111111110000 13 0101101010100101010110101010010101011010101001

20、010101101010100101 14 0011110011000011001111001100001100111100110000110011110011000011 15 0110100110010110011010011001011001101001100101100110100110010110 16 0000000000000000111111111111111100000000000000001111111111111111 17 0101010101010101101010101010101001010101010101011010101010101010 18 001100

21、1100110011110011001100110000110011001100111100110011001100 19 0110011001100110100110011001100101100110011001101001100110011001 20 0000111100001111111100001111000000001111000011111111000011110000 21 0101101001011010101001011010010101011010010110101010010110100101 22 0011110000111100110000111100001100

22、111100001111001100001111000011 23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110 24 0000000011111111111111110000000000000000111111111111111100000000 25 0101010110101010101010100101010101010101101010101010101001010101 26 00110011110011001100110000110011001100111100110011001100001100

23、11 27 0110011010011001100110010110011001100110100110011001100101100110 28 0000111111110000111100000000111100001111111100001111000000001111 29 0101101010100101101001010101101001011010101001011010010101011010 30 0011110011000011110000110011110000111100110000111100001100111100 31 0110100110010110100101

24、100110100101101001100101101001011001101001 32 0000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111 33 0101010101010101010101010101010110101010101010101010101010101010 34 0011001100110011001100110011001111001100110011001100110011001100 35 01100110011001100110011001100110100110011001100110

25、01100110011001 36 0000111100001111000011110000111111110000111100001111000011110000 37 0101101001011010010110100101101010100101101001011010010110100101 38 0011110000111100001111000011110011000011110000111100001111000011 39 0110100101101001011010010110100110010110100101101001011010010110 40 0000000011

26、111111000000001111111111111111000000001111111100000000 41 0101010110101010010101011010101010101010010101011010101001010101 42 0011001111001100001100111100110011001100001100111100110000110011 43 0110011010011001011001101001100110011001011001101001100101100110 44 00001111111100000000111111110000111100

27、00000011111111000000001111 45 0101101010100101010110101010010110100101010110101010010101011010 46 0011110011000011001111001100001111000011001111001100001100111100 47 0110100110010110011010011001011010010110011010011001011001101001 48 0000000000000000111111111111111111111111111111110000000000000000 4

28、9 0101010101010101101010101010101010101010101010100101010101010101 50 0011001100110011110011001100110011001100110011000011001100110011 51 0110011001100110100110011001100110011001100110010110011001100110 52 0000111100001111111100001111000011110000111100000000111100001111 53 01011010010110101010010110

29、10010110100101101001010101101001011010 54 0011110000111100110000111100001111000011110000110011110000111100 55 0110100101101001100101101001011010010110100101100110100101101001 56 0000000011111111111111110000000011111111000000000000000011111111 57 010101011010101010101010010101011010101001010101010101

30、0110101010 58 0011001111001100110011000011001111001100001100110011001111001100 59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001 60 0000111111110000111100000000111111110000000011110000111111110000 61 0101101010100101101001010101101010100101010110100101101010100101 62 00111100110000

31、11110000110011110011000011001111000011110011000011 63 0110100110010110100101100110100110010110011010010110100110010110,EXAMPLE: Correlation of Walsh Code #23 with Walsh Code #59 #23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110 #59 0110011010011001100110010110011010011001011001100

32、110011010011001 XOR 0000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111 Correlation Results: 32 1s, 32 0s: Orthogonal!,Walsh碼的特點,Walsh碼的特點： 彼此完全正交 長度為M的Walsh碼組所包含的碼的個數(shù)也為M， 不同的碼按照它在矩陣中所在行的序號分別稱為 W0、W1、WM-1 用長度為M的Walsh碼做擴頻碼時，擴頻因子應當 是M，這樣接收端可以完全恢復發(fā)送端的波形。,Walsh Codes的產生,Short PN Code,short

33、PN code 包含兩個 PN Sequences, I 和 Q, 每一個的長度為 32,768 chips 兩個PN Sequences 的產生類似,但移位寄存器的生成多項式不同 他們總在一起使用, 即用在QPSK的兩相正交調制上,偽隨機碼m序列,最大長度線性反饋移位寄存器序列,m序列的產生,生成多項式為本原多項式,PN Sequences: 產生和屬性,偽噪聲序列 PseudoNoise (PN) sequences 是由移位寄存器產生的 無反饋網絡的移位寄存器: 形成序列的長度 =寄存器的個數(shù) 帶抽頭的移位寄存器產生一個長度為2N-1 chips的序列, (N為移位寄存器的個數(shù)), 序列

34、具有下列性質: 這樣的序列如果逐位比較, 是匹配的(明顯地, 任何序列同它自己是匹配) 這樣序列同他們本身是近似正交的, 如果在時間上沒有精確對準的話. False correlation is small,Sector/Cell 標識-PN OFFSET,CDMA “Short” and “Long” PN Codes,CDMA系統(tǒng)使用三個 PN code 序列: 兩個 “short” 和一個 “l(fā)ong” 兩個 short PN codes (稱為“I” 和 “Q”) 被用來在前向鏈路中正交調制區(qū)分不同基站或小區(qū) 這兩個short codes由15位 PN code 發(fā)生器產生. 產生的字

35、串的長度位 215 -1 bits , 系統(tǒng)在在最長連“0”后面插入一個“0”, 長度變?yōu)?2768; 重復周期是 26.666. milliseconds (2 s重復 75次). long PN code 在前向鏈路中被用來擴展和數(shù)據擾碼/隨機化; 在反向鏈路中用來區(qū)分移動臺. long code 是由 42-bit PN code 發(fā)生器產生. 產生的字串在沒有插“0”之前長度是 242 -1 (大約 4.4萬億) bits long; 它的循環(huán)周期大約 41 天, 10 小時, 12 分鐘 和19.4 秒. 這三個 CDMA PN codes 都同步于系統(tǒng)時間起點 (January 6

36、, 1980 at 00:00:00 hours),前向碼信道,PILOT: WALSH CODE 0 導頻信道是一個“信號燈”, 不包含任何數(shù)據信息. 它在系統(tǒng)捕獲時作為時間參考, 在切換時作為測量的參考 SYNC: WALSH CODE 32 同步信道攜帶了系統(tǒng)標識信息和移動臺在系統(tǒng)捕獲期間需要使用的系統(tǒng)參數(shù) PAGING: WALSH CODES 1 up to 7 可配置17個尋呼信道,由容量需要決定. 他們攜帶尋呼消息, 系統(tǒng)參數(shù)消息, 和呼叫建立命令 TRAFFIC: any remaining WALSH codes 業(yè)務信道是指配一個單獨的用戶用來傳輸呼叫數(shù)據. 所有剩余的Wa

37、lsh code 都可用, 僅受限于由于噪音影響的總容量,前向信道的編碼過程,A Forward Channel is identified by: its CDMA RF carrier Frequency the unique Short Code PN Offset of the sector the unique Walsh Code of the user,反向碼信道,反向碼信道有兩種類型: 業(yè)務信道(TRAFFIC CHANNELS) : 每個用戶在呼叫過程中使用業(yè)務信道傳送話音數(shù)據 一個反向業(yè)務信道由一個用戶特定的公共長碼或保密長碼定義 市面上有數(shù)量眾多的CDMA手機, 因此就有

38、數(shù)量眾多的反向業(yè)務信道 接入信道(ACCESS CHANNELS): 未處在通話狀態(tài)下的移動臺使用接入信道傳送registration requests, call setup requests, page responses, order responses, 和其他的信令消息 一個接入信道由與用戶無關的公共 長碼掩模定義 接入信道同尋呼信道是成對使用的. 一個尋呼信道最多可對應32接入信道,反向信道的編碼過程,A Reverse Channel is identified by: its CDMA RF carrier Frequency the unique Long Code PN O

39、ffset of the individual handset,CDMA Channels-SUMMARY,這三種擴頻碼在前向和反向鏈路中使用的方式不同 一個前向碼信道由一個指配給用戶的Walsh Code 和一個指配給扇區(qū)的特定PN offset 定義 一個反向信道由一個使用長碼序列的特定偏移定義,WALSH CODE: Individual User SHORT PN OFFSET: Sector,LONG CODE OFFSET: individual handset,FORWARD CHANNELS,REVERSE CHANNELS,LONG CODE: Data Scrambling

40、,WALSH CODES: used as symbols for robustness SHORT PN: used at 0 offset for tracking,頻譜使用和系統(tǒng)容量,每一種無線技術 (AMPS, NAMPS, D-AMPS, GSM, CDMA)使用與它們自身獨特的信號特定相適應的調制技術 無線系統(tǒng)的總業(yè)務容量主要取決于無線信號特點和射頻設計(頻率復用) 無線信號的抗干擾能力決定了可以容忍多少干擾, 因此也決定了使用相同頻率的小區(qū)在空間上需要隔離的距離 對于一個特定的S/N要求, 信號帶寬決定了多少射頻信號可以“賽”進運營商取得牌照的頻譜范圍,Eb/N0 和 S/N 之

41、間的關系,CDMA系統(tǒng)的S/N 優(yōu)點,其他無線系統(tǒng): 降低干擾的措施,在以前的無線系統(tǒng)中,需要得到信號必須具有足夠的強度來克服干擾的影響 AMPS, TDMA 和 GSM 依靠物理距離隔離來保證干擾幅度較小 同信道用戶被保持在安全距離以外, 通過仔細的頻率規(guī)劃 相鄰的用戶和小區(qū)必須使用不同的頻率來避免干擾,Figure of Merit: C/I (carrier/interference ratio) AMPS: +17 dB TDMA: +14 to 17 dB GSM: +12 to 14 dB,CDMA關鍵技術擴頻技術,CDMA擴頻技術可以減少頻率選擇性衰落的影響,CDMA關鍵技術擴頻

42、技術,CDMA關鍵技術RAKE接收技術,時間分集 采用符號交織，檢錯糾錯編碼等方法。 頻率分集 通過將信號能量在寬頻帶中擴展實現(xiàn)的。CDMA將信號擴展到整個1.25M上。 空間分集 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關鍵技術RAKE接收技術,S(t),發(fā)射信號,接收技術無線環(huán)境-多徑效應,CDMA關鍵技術RAKE接收技術,RAKE接收技術在多徑衰落條件下有效提高接收性能,CDMA關鍵技術語音編碼,可變速率聲碼器: 8K QCELP 13K QCELP 特點: 支持話音激活,

43、典型的雙工通話中，通話的占空比小于35%,不通話的時候降低發(fā)射速率，有效提高系統(tǒng)容量。,CDMA關鍵技術信道編碼,CDMA采用卷積碼與Turbo碼，降低誤碼率，提高系統(tǒng)性能，滿足語音通信與數(shù)據通信需求,CDMA關鍵技術功率控制,反向 開環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 內環(huán)功率控制：800 Hz 外環(huán)功率控制 前向 閉環(huán)功率控制 消息報告方式：周期報告、門限報告 EIB(Erasure Indicator Bit)方式：50 Hz QIB方式：50 Hz 快速功率控制：800 Hz,CDMA關鍵技術功率控制,每個用戶對于其他用戶都相當于干擾，遠近效應會嚴重影響系統(tǒng)容量,采用功率控制技術減少了相互之間的

44、干擾，提高了系統(tǒng)整體容量,遠近效應與功率控制,CDMA關鍵技術功率控制(反向開環(huán)),移動臺所需發(fā)射功率受以下因素影響 移動臺與基站距離 小區(qū)負荷 信道環(huán)境 CDMA系統(tǒng)規(guī)定用一個常數(shù)來補償路徑損耗與小區(qū)負荷的影響，這個常數(shù)可由基站調整 移動臺根據接收前向信道的功率，直接確定發(fā)射功率,CDMA關鍵技術功率控制(反向閉環(huán)),內環(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。調節(jié)速率為 800Hz 外環(huán)功率控制 統(tǒng)計誤幀率，設定所需的目標Eb/Nt,CDMA關鍵技術軟切換技術,軟切換: 不同基站BTS間切換 不同BSC間切換 更軟切換:

45、同基站不同扇區(qū)間切換 硬切換: 異頻切換 不同系統(tǒng)間切換,CDMA系統(tǒng)支持多種切換技術,CDMA關鍵技術軟切換技術,軟切換技術 改善話音質量；控制手機干擾 降低掉話率；提高容量與覆蓋范圍,CDMA關鍵技術增強硬切換技術,CDMA技術支持不同頻率基站之間硬切換，支持不同系統(tǒng)間的硬切換,增強硬切換技術有效提高切換成功率，降低掉話率,CDMA關鍵技術增強硬切換技術,CDMA技術支持不同頻率基站之間硬切換，支持不同系統(tǒng)間的硬切換,增強硬切換技術有效提高切換成功率，降低掉話率,City2,City1,City3,CDMA關鍵技術小區(qū)呼吸,當相鄰小區(qū)的負荷不相同時，負荷重的小區(qū)降低發(fā)射功率，使本小區(qū)邊緣的

46、用戶切換到臨近小區(qū)，從而實現(xiàn)負載控制,“小區(qū)呼吸”動態(tài)分配小區(qū)負荷，改善網絡覆蓋, 增加系統(tǒng)容量,負載控制使用的主要手段包括小區(qū)呼吸和同覆蓋異頻小區(qū)之間的切換。,CDMA關鍵技術鑒權技術,CDMA通過完善的鑒權流程有效防止非法復制手機,不能非法復制手機了？！,CDMA關鍵技術鑒權技術,共享保密數(shù)據_A,CDMA關鍵技術鑒權技術,A_KEY,63.48 47.32 31.0 bit 保存在手機和AC中，只用于計算SSD。SSD代替A_Key參與后續(xù)鑒權流程計算,CDMA關鍵技術鑒權技術,RAND_Challenge,CDMA關鍵技術鑒權技術,鑒權的類型： 1、按接續(xù)過程中鑒權的時刻 位置登記時鑒

47、權、始呼鑒權、終呼鑒權、FLASH鑒權 2、按鑒權對象： 基站查詢（用于手機主動確認基站是否是真實的）、獨特查詢（網絡側查詢手機是否是真實的）,IS95技術調制方式,IS95系統(tǒng)時間,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80/3 ms）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

48、用GPS定時的好處：切換快，同步簡單。,IS95A信道類型,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,前向信道類型導頻信道,前向信道類型同步信道,前向信道類型尋呼信道,前向信道類型業(yè)務信道,反向信道類型接入信道結構,反向信道類型業(yè)務信道結構,移動臺初始化過程,(1) 尋找CDMA頻點，捕獲導頻信道，實現(xiàn)短碼同步 (2) 接收同步信道消息，獲取LC_STATE, SYS_TIME P_RAT等系統(tǒng)信息 (3) 定時改變，實現(xiàn)長碼同步 (4) 守候在基本尋呼信道，接收系統(tǒng)消息 (5) 可進行登記、始呼或被呼,IS-95A信道總結,IS95A技術小結

49、,碼片速率：1.2288 Mcps 調制 前向：QPSK 反向：OQPSK 功率控制 前向：消息方式的慢速功率控制 反向：開環(huán)功率控制；快速功率控制（800Hz） 切換：軟切換/更軟切換、硬切換,IS95B的變化,IS-95B從IS-95A演化而來，完全兼容IS-95A 主要變化： 增加速率集2：14.4k、7.2k、3.6k與1.8kbps， 增加EIB方式的前向功率控制 增加增補碼分信道以提高數(shù)據傳輸能力。單個用戶可最多使用8個碼分信道（1 FCH + 7 SCCH），最大數(shù)據傳輸速率可達 76.8（速率集1） / 115.2kbps（速率集2） 軟切換相對門限 接入過程中的切換 移動臺輔

50、助的硬切換 BSS間的軟切換,IS95B反向業(yè)務信道結構 - 速率集,IS-95B功率控制類型,反向功率控制 開環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 內環(huán)功率控制：800 Hz 外環(huán)功率控制 前向功率控制 閉環(huán)功率控制 消息報告方式：周期報告、門限報告 EIB方式（Erasure Indicator Bit）：50 Hz EIB用于速率集2。MS在反向業(yè)務信道向BS發(fā)送EIB。其中，如果收到的是一壞幀，則置EIB=1；收到的是一好幀，則置EIB=0。 功率控制速率：50Hz。,軟切換“動態(tài)”門限,切換過程： (1) 手機將有效集中的導頻按強度排序為： PS1PS2PSn (2) 導頻P2強度超過T_ADD

51、，手機將其加入候選集 (3) 導頻P2強度超過(SOFT_SLOPE/8) * 10 * log10(PSi) + ADD_INTERCEPT/2，手機向BS上報導頻強度測量消息 (4) BS命令MS將P2加入有效集,軟切換“動態(tài)”門限,(5) 導頻P1強度小于(SOFT_SLOPE/8) * 10 * log10(PSi) + DROP_INTERCEPT/2，手機啟動T_DROP定時器 (6) T_DROP定時器超時，手機上報導頻測量消息 (7) BS命令MS將P1從有效集中刪除 (8) 導頻P1強度小于T_DROP，啟動定時器 (9) 定時器超時，MS將P1從候選集中刪除,移動臺輔助的硬

52、切換,第五章 CDMA 1X 技術,第一節(jié) CDMA 1X技術特點 第二節(jié) CDMA 1X前向信道介紹 第三節(jié) CDMA 1X反向信道介紹 第四節(jié) CDMA 1X特點及優(yōu)勢總結,CDMA 1X空口協(xié)議模型,CDMA 1X空口協(xié)議功能結構,CDMA 1X技術特點Turbo碼,Turbo碼在大數(shù)據包時使用 Turbo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 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 Turbo碼性能明顯優(yōu)于卷積碼，可以達到接近香農極限的效果,CDMA 1X技術特點Walsh碼,CDMA 1X技術特點反向HPSK調制,CDM

53、A 1X前向采用QPSK調制，類似IS95的QPSK,反向采用HPSK調制。 HPSK ( Hybrid PSK )，亦稱為OCQPSK ( Orthogonal Complex QPSK )，其作用在于： 減少信號過零率 降低對移動臺功放的線性要求,CDMA 1X技術特點多種發(fā)射模式,CDMA2000 1X前向支持多種發(fā)射模式 TD（Transmit Diversity發(fā)射分集） OTD（Orthogonal Transmit Diversity） 通過分離數(shù)據流，采用正交序列擴展兩個數(shù)據流來完成 STS（ Space Time Spreading） 在多天線上發(fā)射所有前向信道 以互補的Wa

54、lsh碼或偽隨機碼擴頻 Non-TD,CDMA 1X技術特點發(fā)射分集,CDMA 1X技術特點功率控制,反向 開環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 內環(huán)功率控制：800 Hz 外環(huán)功率控制 前向 閉環(huán)功率控制 消息報告方式：周期報告、門限報告 EIB方式：50 Hz 快速功率控制：800 Hz,CDMA 1X技術特點功率控制,IS-95系統(tǒng)在前向信道中應用慢速功率控制技術，在反向信道中應用快速功率控制技術。 CDMA1X在前向信道也應用了快速功率控制技術。 在移動臺通話過程中，移動臺測量接收到的業(yè)務信道的Eb/Nt，并與門限值進行比較，然后根據比較結果，向基站發(fā)出升高或降低發(fā)射功率的指令，以維持接收到的全

55、速率業(yè)務信道的Eb/Nt不變。,CDMA 1X技術特點功率控制,CDMA1X前向信道類型,CDMA1X前向信道類型,前向信道類型公用信道,前向信道類型廣播控制信道,特點： 基站用它來發(fā)送系統(tǒng)開銷信息（例如原來在F-PCH上發(fā)送的開銷信息），以及需要廣播的消息（例如短消息）。 F-BCCH可以工作在非連續(xù)方式。當F-BCCH工作在較低的數(shù)據速率時，可以重復多次發(fā)射，從而降低每次的發(fā)射功率。 作用： F-BCCH重復發(fā)射，移動臺通過對重復信息進行合并來獲得時間分集的增益，使基站可以把發(fā)射功率降低，從而提高前向信道的總體容量。,前向信道類型快速尋呼信道,特點： 快速尋呼信道F-QPCH采用了OOK調

56、制方式，移動臺對它解調可以非常簡單迅速。另外，它采用80ms為一個QPCH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F-CCCH或F-PCH的時隙上接收尋呼消息、廣播消息、系統(tǒng)配置參數(shù) 作用： 使移動臺解調迅速，并且不必長時間地連續(xù)監(jiān)聽F-PCH，從而達到延長MS待機時間的目的。,前向信道類型導頻信道,公共導頻信道F-PICH 系統(tǒng)向所有的用戶提供連續(xù)導頻信息 提供信道增益和相位估計 檢測多徑信號 小區(qū)捕獲和切換 發(fā)射分集導頻信道F-TDPICH 支持發(fā)射分集，與F-PICH配合 輔助導頻信道F-APICH、F-ATDPICH 波束成形 支持智能

57、天線的應用,前向信道類型業(yè)務信道,基本業(yè)務信道F-FCH 5ms和20ms幀，20ms用于語音業(yè)務，5ms幀用于控制信令的快速傳送 靈活的可變速率數(shù)據傳輸 補充業(yè)務信道F-SCH 用于高速的數(shù)據傳輸 由基站規(guī)定數(shù)據傳輸速率，因此不需要速率檢測 支持多個補充信道的組合來完成不同的業(yè)務 支持高速電路數(shù)據傳輸和分組數(shù)據傳輸 獨立設置FER，可以靈活的根據業(yè)務要求和資源使用情況進行控制 支持突發(fā)數(shù)據模式,前向信道類型專用信道,專用控制信道F-DCCH F-DCCH用于在呼叫過程中傳送用戶特定的信令信息 每個前向業(yè)務信道可以有一個F-DCCH 支持5ms幀 支持非連續(xù)傳輸,前向無線配置RC,CDMA 1X反向信道類型,CDMA 1X反向信道類型,反向信道分為反向公用信道和反向專用信道,反向公用信道：,反向導頻信道,(,R-PICH),反向接入信道,(,R-ACH),增強接入信道,(,R-EACH),公共控制信道,(,R-CCCH),反向專用信道：,反向專用控制信道,(,R-DCCH),基本信道,(,R-FCH),補充信道,(,R-SCH),補充碼分信道,(,R-SCC