[工学]5CDMA技术应用示例-IS95简介.ppt

第五讲,CDMA技术应用示例IS95简介,肖立民 清华大学微波与数字通信国家重点实验室 2002年3月 广州,内容提要,CDMA 系统 逻辑数据信道 前向链路结构 反向链路结构 编码 功率控制 切换,CDMA 系统,逻辑信道(1),IS95逻辑信道(2),两种逻辑信道 控制信道和业务信道,IS95逻辑信道(2),前向链路,前向链路空中接口特征 (1),复用 前向链路的信道化是基于正交码分复用方案，所用码是沃尔什函数的一组正交子集。 从多址角度讲，CDMA中的C在前向链路中指沃尔什函数的复用。 抗干扰 前向链路波形用直接序列PN码扩谱技术进行调制，用以分离特定基站的信号，并减少接收到的其他基站信号的干扰。 移动台用PN码的相位来区分基站信号。,前向链路空中接口特征 (2),调制 前向波形使I路和Q路的射频载波被不同PN码的双极性基带数据流调制，成为一种四相相移键控(QPSK)信号 脉冲成形 I路和Q路输出信道中的基带数字脉冲形状由FIR滤波器决定，滤波器的设计要使发射的功率谱对邻近频率影响最小。 PN码片速率 PN码的码片速率是1.2288Mbits/s，是最大数据率9.6kbits/s的128倍。,前向链路空中接口特征 (3),有效带宽 前向链路信号能量基本上控制在1.25MHz的带宽内。 语音编码 采用变速率语音编码，根据语音的动态范围，数据率可为：1200、2400、4800和9600bit/s。 纠错编码 前向链路应用了码率1/2的卷积编码和维特比译码。 交织 为了防止突发错误，前向链路在发送前对符号进行交织，交织长度为20ms。,前向链路信道配置,简化的IS-95前向链路（基站到手机）,前向话务信道结构,重 复,符号重复用来向交织器和扩谱提供恒定的比特率,前向导频、同步、寻呼信道结构,前向链路射频,Forward Link Summary 前向链路总结,最高数据率可至19,200 sps 数据经19,200 cps的长码扰码 长码相位由移动台 ESN确定 信道由64个沃尔什函数（H0 至 H63)之一确定 “在一个扇区的前向链路上CDMA信道“正交 导频使用H0 同步信道采用H32 个或多个寻呼信道 . 导频只发射短码 每个扇区有一个导频偏移 可供识别不同的和扇区的前向链路 定义了个不同的偏移,Variable Data Rates 可变数据速率,Reverse Link 反向链路,反向链路特征(1),多址接入 反向链路的信道化是基于传统的PN序列扩谱码分多址方案的这种方案总用42阶长PN码的不同相位偏置来区分用户，相位偏置相当于用户的地址 正交扩谱 反向链路数据用与前向链路相同的两个短PN码进行直接扩谱正交调制； 调制 反向链路波形用64码片长的序列来表示6位二进制符号，进行64进制正交调制。I路和Q路的射频载波被不同PN码的双极性基带数据流调制，其中Q路的数据流经过半个PN码片延时，成为一种四相相移键控(OQPSK)。,反向链路特征(2),脉冲成形 I路和Q路输出信道中的基带数字脉冲形状由FIR滤波器决定，滤波器的设计要使发射的功率谱对邻近频率影响最小。 PN码片速率 PN码片的速率是1.2288Mbit/s，为最大速据率9.6kbit/s的128倍。 捕获 基站通过移动台发送的不包含数据的报头来捕获和跟踪移动台信号,反向链路特征(3),语音编码 采用变速率语音编码，每20ms帧的数据率可为1200、2400、4800和9600bit/s 纠错编码 反向链路应用了1/3的卷积编码和维特比译码。 交织 为了防止突发性错误，方向链路在发送前对符号进行交织，交织长度为20ms.,简化的反向链路,反向链路详细构造,Reverse Link RF 反向链路RF,IS-95反向链路,1/3率的卷积编码+6/64率的块编码效果相当于1/32率卷积解码。 用沃尔什函数完成块编码 每6个数据位选择64个沃尔什函数之一（每个长64码元） 可进行非相关检测（例如Wn或+Wn对应同样的6位数据序列） 长PN实现x4扩展至最终的1.25MHz带宽。 每42天重复一次 每个手机机都有特定的相位（偏移） 短PN编码是随机的（但不扩展） 每26.6667毫秒重复一次,IS95码,短代码,只有两种短代码用于IS95中（I和Q信道） 最大长度序列，带一个附加位 length = 215 = 32,678 chips 代码的偏移或相位用于区分小区传输。 所有的BTS小区发送一个导频，该导频为未调制的I和Q短代码 用于手机切换时识别扇区 有512个可用的偏移（例如每64个码片）,同 步,每个BTS扇区广播导频信号（仅限于短代码）。 通常的导频功率=最大传输功率的15% 同一个代码 可用于所有的扇区，但带有不同的偏移，以区分不同的扇区和BTS。 GPS提供严格的导频时钟（最坏的情况是小于10毫秒） 手机在接入时能获得导频。 在同步信道上进行数据解码并建立系统时钟 在通话期间，手机持续搜索有无其他用于切换的导频，由于全球系统时钟限制，搜索空间比较窄。 手机根据邻区导频偏移表进行搜索,长代码,最大长度序列 41天以1.2288 Mcps (242 1)重复一次 手机ESN被用来从长代码中获得手机本身特有的长代码相位 用在反向链路中，区分每个移动设备 提供x4扩展 如果没有长代码，各手机间传输之间非常相关 在前向链路中使用长编码以提供下列功能 对客户数据扰码 使控制功率比特位随机化,CDMA中使用的编码,功率控制,功率控制,要使容量最大必须有干扰管理 反向链路开环功率控制 为手机提供到达BTS所需的传输功率估值 反向链路闭环功率控制 通过由BTS每1.25毫秒向手机发送 1 dB指令来完成 基于在BTS接收到的Eb/No，和在BSC接收到的FER 抗衰落 前向链路功率控制 根据来自手机的FER报告对每个前向信道进行功率调整（50赫兹） 不如反向链路关键，因为所有的信道（一个扇区）是在一个公共的集合信道中并一起衰减。,反向链路开环功率控制,手机通过接收总功率（RSSI）评估达到BTS的发送功率 开环评估： 移动台功率(dBm)=目标SNR(dB)+基站功率(dB)+总的反向噪声和干扰接收功率(dbm)常数接收功率(dbm) 当手机离BTS越来越近时，Ptx降低,反向链路闭环功率控制,开环发送功率准确度应在10 dB之内 Ptx =- RSSI-73+INIT_PWR+NOM_PWR + S(Access Probe Corrections)(接入探针修正系数)+ S (Sum of closed Loop corrections) (dBm) (闭环修正系数之和) 闭环修正系数依据FER和接收的Eb/No 确定。,反向链路闭环功率控制,需要的Eb/No随速度、相异性和环境（通常为4到9dB）的变化而变化 功率控制最终由FER（质量）推动,前向链路功率控制,正向链路功率控制比较缓慢（50赫兹）。两个触发器用于正向链路功率控制 周期的报告 门限的报告,Forward Link Power Control 前向链路功率控制,Handoff 切换,CDMA Handoff CDMA切换,GSM和AMPS系统采用先中断再连接”的方式进行切换 手机识别目标BTS扇区并向BSC报告 在与BTS2建立连接之前，先断开与BTS1的连接 CDMA采用“先连接再中断”的方式进行切换 手机识别目标BTS扇区并向BSC报告 同时连接多达6个扇区 被称为“软切换”,Soft Handoff 软切换,手机可同时连接至6个BS 多达6个BTS区段可被分派到有效集 先连接再中断操作 宏分集 减少阴影的影响 因N1重复使用，在IS-95中很必要,更软切换,手机同时连接到同一BTS的2到3个扇区,Soft, Softer and Soft-Softer Handoff 软切换、更软和软-更软切换,软切换 两个或多个不同的BTS Example: BTS1_a + BTS2_ g (2 way SHO) or BTS1_a + BTS2_ g + BTS3_ g (3 way SHO) 2到3帧至声码器 Softer 更软切换 手机连接到同一个BTS的2到3个扇区 在BTS处进行分集合并 Example: BTS1_a + BTS1_ b 一个帧至声码器 Soft-softer 软-更软切换 Example: BTS1_a +