朗讯CDMA技术培训资料

1、CDMA系统概念系统概念 CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多 址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定 地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时 间、空间和频率上都可以重叠；将需传送的具有一 定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带 宽的伪随机码进行调制，使原有的数据信号的带宽 被扩展，接收端进行向反的过程，进行接扩，增强 了抗干扰的能力。 vCDMA系统属于子干扰系统。 系统零时：定义1980年1月6日0时整为系统起始时间。 偏置为零的长码和短码此时同时处于初始状态 所有基站将在GPS时间的每个偶秒起始时刻（或在此 之后80ms整数倍处）作为0偏置PN码（周期为80/3

2、ms）的 初态，即在此之前恰好输出了1个“1”和连续15个“0” 这样的PN码片 所有基站需将1980年1月6日零时（GPS起始时间）作 为m序列长码的初态（在此之前恰好输出了一个“1”码 片和41个连续的“0”码片） 使用GPS定时的好处：切换快，同步简单 CDMA系统时间系统时间 CDMA系统缺点系统缺点 来自非同步CDMA网中不同的用户的扩频序列不完全 正交，从而引起多址干扰； 由于使用相同的载频，许多用户共用一个信道，强信 号对弱信号有着明显的抑制作用，从而产生“远 近”效应，影响用户通话。 vCDMA系统中采用功率控制技术解决“远-进”效 应。 我国我国CDMA系统频率使用规划系统频

3、率使用规划 联通新时空CDMA占用的载频上行（825MHz-835MHz）下 行（870MHz-880MHz） 载频计算： 上行：载频=0.030MHz*载频号+825.000MHz 下行：载频=0.030MHz*载频号+870.000MHz 载频号信道号上行（MHz）下行（MHz） 7283833.49878.49 6242832.26877.26 5201831.03876.03 4160829.80874.80 3119828.57873.57 278827.34872.34 137826.11871.11 CDMA系统编号计划系统编号计划 MSISDN：移动用户号码 CC+NDS+SN

4、 IMSI:国际移动用户识别码 MCC+MNC+MSIN 国家号 码86 移动 国家号码86 数字蜂窝移动业务 接入号133 移动网号 联通：03 移动用户号 移动用户 识别码 CDMA系统构成系统构成 CDMA系统结构图 MSC HLR EIR SC BSCBTS MS OMCAUC SMESME MSCIWF VLR SCVLR PSTN ISDN PSPDN A E Q FL Um C H N D Q MMM Abis B G Pi Ai Di 功能模块 接口 CDMA系统构成部件说明： BSC基站控制器对一个或多个BTS进行控制及相应呼 叫控制的功能实体 BTS基站收发信机为一个小区服

5、务的无线收发设备 MSC移动交换中心对位于它管辖区域中的移动台进行控 制、交换的功能实体 OMC操作维护中心操作、维护系统中的各种功能实体 AUC鉴权中心为认证移动用户的身份和产生相应的 鉴定参数的功能实体 EIR设备识别寄存器存储有关移动台设备参数的数据库 HLR归属位置寄存器管理部门用于移动用户管理的数据库 CDMA系统构成部件说明： VLR拜访位置寄存器MSC为所管辖区域中MS的呼叫、所 需检索信息的数据库 MS移动台 ISDN综合业务数字网 PSTN公用电话交换网 PSPDN公用数据交换网 PLMN共用陆地移动网 SC短消息中心 CDMA 系统接口、协议系统接口、协议 接口：代表两个相

6、邻实体之间的连接点。 协议：说明连接点上交换信息需要遵守的规则。 IS95 L3 IS95 L2 IS95 L1 IS95 L3 IS95 L2 IS95 L1 Abis L3 Abis L2 Abis L1 Abis L3 Abis L2 Abis L1 BSSAP SCCP MTP BSSAP SCCP MTP TCAP MAP UmAbisA MSBTSBSCMSC CDMA网络结构协议图 前向 v导频信道 v同步信道 v寻呼信道 v业务信道（含功率控制子信道） 反向 v接入信道 v业务信道 CDMA信道类型信道类型 BTS W0: PILOT ACCESS W32: SYNC W1:

7、PAGING Wn: TRAFFIC TRAFFIC 前向CDMA信道 (基站发送的1.23 MHz 信道) 导频信道同步信道寻呼信道1寻呼信道7业务信道1业务信道25 业务信道55 W0 W32W2W7W8W31W0 业务信道24 W33 移动台功率 控制子信道 业务数据 W：编码信道 CDMA系统前向信道结构系统前向信道结构 导频、同步、寻呼信道结构导频、同步、寻呼信道结构 导频信道导频信道 （全（全0） Walsh (0) 去去QPSK 2.4ksps4.8ksps4.8ksps 调制调制 符号符号 码符号码符号 重复的重复的 码符号码符号 1.2kbps 卷积编码卷积编码 r=1/2,

8、K=9 符号符号 重复重复 块交织块交织 同步信道比特同步信道比特 Walsh (32) 寻呼信道比特寻呼信道比特 19.2ksps 9.6ksps 19.2ksps19.2ksps 调制调制 符号符号 码符号码符号 重复的重复的 码符号码符号 9.6kbps 4.8kbps 卷积编码卷积编码 r=1/2,K=9 码符号码符号 重复重复 块交织块交织 寻呼信道寻呼信道P 的长码掩码的长码掩码 长码发生器长码发生器 抽取器抽取器 1.2288Mcps Walsh (N) 去去QPSK 去去QPSK 1.2288Mcps 1.2288Mcps 1.2288Mcps Add Frame Qualit

9、y Indicator F-TCH bits Add 8 Encoder Tail bits Convolutional Encoder R=1/2, K=9 Symbol Repetition Block Interleaver (384 Symbols) + Symbol point Mapping ( 0+1, 1-1) Channel Gain F-PSCH gain Power Control bit positionDecimator Long code Generator (1.2288Mcps) Power Control bits 800Hz Power Control Sy

10、mbol Puncture User ns Long Code Mask Bits 0 0 8 12 Data Rate (kbps) 1.2 2.4 4.8 9.6 Factpr 8X 4X 2X 1X 19.2 kspsBits/Frame 16 40 80 172 + Wn To QPSK CDMA系统前向业务信道结构系统前向业务信道结构 反向CDMA信道 (基站接收的1.23 MHz 信道) 以长码进行编址 与寻呼信道 有关的接入信道 业务 信道 1 业务 信道 与寻呼信道 有关的接入信道 与寻呼信道 有关的接入信道 与寻呼信道 有关的接入信道 CDMA系统反向信道结构系统反向信道结构

11、 R-ACH bits Add 8 Encoder Tail bits Convolutional Encoder R=1/3, K=9 Symbol Repetition Block Interleaver (576 Symbols) 64-ary Othogonal Modulator Data Burst Randomizer Long code Generator (1.2288Mbps) User ns Long Code Mask Data Rate (kbps) 4.8 Factpr 2X 28.8 kspsBits/Frame 88 + To OQPSK 28.8 ksps30

12、7.2 ksps 接接入入信信道道将将支支持持 4800 bps的的固固定定速速率率 接入信道公用长码掩码 41 33 32 28 27 25 24 9 8 0 110001111ACNPCNBASE_IDPILOT_PN R-ACH信道结构信道结构 Add Frame Quality Indicator R-TCH bits Add 8 Encoder Tail Bits Convolutional Encoder R=1/3, K=9 Symbol Repetition Block Interleaver (576 Symbols) 64-ary Othogonal Modulator D

13、ata Burst Randomizer Long code Generator (1.2288Mbps) User ns Long Code Mask Bits 0 0 8 12 Data Rate (kbps) 1.2 2.4 4.8 9.6 Factpr 8X 4X 2X 1X 28.8 kspsBits/Frame 16 40 80 172 + To OQPSK 28.8 ksps307.2 ksps 公 用 长 码 掩 码 41 32 31 0 1100011000 重 排 的 ESN CDMA系统反向业务信道结构系统反向业务信道结构 CDMA关键技术关键技术 分集技术分集技术 分集

14、技术（diversity techniques）：利用多条 传输相同信息且有尽量相等的平均信号强度和相互 独立衰落特性的信号路径，并在接收端对这些信号 进行适当的合并，以便大大降低多经衰落的影响， 从而改善传输的可靠性。 分集 空间分集 时间分集 极化分集 角度分集 频率分集 时间分集 采用符号交织，检错纠错编码等方法。 频率分集 将能量扩展到宽带中实现。CDMA将信号扩展到整个1.23M上。 空间分集 在基站采用双接收天线。 在手机和基站采用RAKE接收，合并不同传输延时的信号 软切换的时候，移动台和多个基站同时联系，从中选出最好的帧 送给交换机 CDMA系统应用的分集技术系统应用的分集技术

15、 在移动通信中，移动台与基站之间的环境复杂，到达接收信号 不会是一条路径来的信号，而是多径合成信号。对于采用其他技术 的移动通信系统，只能采用复杂的抵抗技术，减少影响。而对采用 CDMA技术的移动通信系统，由于CDMA的相关特性，只要路径之 间的时延差大于一个PN码片宽度，就可以利用多径信号加强接收 效果，此种技术称为RAKE分集接收技术（俗称路径分集）。 一般RAKE接收机由搜索器（Searcher）、解调器（Finger）、 合并器（Combiner）3个模块组成。搜索器完成路径搜索，主要原 理是利用码的自相关及互相关特性。解调器完成信号的解扩、解调， 解调器的个数决定了解调的路径数，通常

16、CDMA基站系统一个 RAKE接收机由4个Finger组成，移动台由3个Finger组成。合并器 完成多个解调器输出的信号的合并处理，通用的合并算法有选择式 相加合并、等增益合并、最大比合并3种。合并后的信号输出到译 码单元，进行信道译码处理。 RAKE接收技术接收技术 CDMA系统的功率控制系统的功率控制 CDMA系统是自干扰系统，限制CDMA系统 容量的因素是“干扰”； CDMA功率控制的目标： 克服反向链路的远近效应；基站从各个移动台 接收到的功率相同； 保证接收机的解调性能情况下，尽量降低发射 功率，减小对其他用户的干扰。 当达到以下条件，系统容量最大 当在可接受的信号质量下，功率最小

17、 基站从各个移动台接收到的功率相同 在CDMA系统中，功率控制是关键技术 功率控制功率控制的原则原则是：当信道的传播条件突然改善 时，功率控制应作出快速反应（例如几微秒），以防 止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰，相反， 当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢 一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶 化，也要防止许多用户因为单个用户的信号电平突然 变大而增大背景干扰。 功率控制功率控制 CDMA系统的功率控制类型系统的功率控制类型 功率控制 反向功率控制 前向功率控制 开环功率控制 闭环功率控制 内环功率控制 外环功率控制 功率控制分为反向功率控制及正向功率控制两种，其中，

18、反向功率 控制尤其重要，因为，反向是依靠准正交码区分的，因此，用户之间存 在相互间干扰，只有保证到达基站各用户间功率一致（防止远近效应）， 才能保证用户容量及质量。进行反向功率控制的以在移动台接收并测量 基站发来的导频信号，根据导频信号强弱估计正确的传输损耗，并根据 这种估计来调节移动台的反向发射功率。接收信号增强就降低其发射功 率，接收信号减弱就增强其发射功率。 反向开环功率控制是由移动台发起的工作 移动台所需发射功率受以下因素影响 移动台与基站距离 小区负荷 信道环境 CDMA系统规定用一个常数来补偿路径损耗与小区负荷的影响，这个常 数可由基站调整 移动台根据接收前向信道的功率，直接确定发

19、射功率 反向开环功率控制是移动台根据在小区中所接收功率的 变化，迅速调节移动台发射功率。 其目的是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时都 有相同的标称功率。 开环功率控制是为了补偿平均路径衰落的变化和阴影、 拐弯等效应，它必须有一个很大的动态范围。IS95空中 接口规定开环功率控制动态范围是32dB32dB。 反向开环功率控制反向开环功率控制 内环功率控制内环功率控制 基站测量Eb/Nt和设定的目标Eb/Nt进行比较，大于则指令移动 台降低发射功率，否则增加发射功率。调节速率为 800Hz 外环功率控制外环功率控制 统计误帧率，测量接收到的能量并估计Eb/Nt 将接收到的Eb/Nt与设定门限

20、进行比较 产生功率控制命令 反向闭环功率控制反向闭环功率控制 移动台测量前向业务信道帧质量，周期方式或门 限方式上报帧质量。基站根据上报的帧质量情况 确定是否进行前向功率调节 前向功率控制是一种慢速功率调节。 前向功率控制前向功率控制 切换切换 当移动用户处于通话状态时，如果出现用户从一个小 区移动导另一个小区的情况，为了保证通话的连续，系 统需要将对该移动台的连接控制也从一个小区移动到另 一个小区，这种将正在处于通话状态的移动台转移到新 业务信道上（新的小区）的过程称为“切换切换” （Handover）。 切换的目的切换的目的：实现移动通信系统的“无缝隙”覆盖，即 当移动台从一个小区进入另一

21、个小区时，保证通信的连续性。 切换类型类型：硬切换、软切换、更软切换 软切换：在切换过程中，移动台开始与新的基站联系时，并不中 断与原有的基站的通信。软切换会带来更好的话音质量，实现无缝 切换、减少掉话可能，且有利于增加反向容量； 更软切换：与软切换类似，但这种切换由基站完成，并不通知MSC， 适用于同一基站不同扇区之间进行的切换； 硬切换：在切换过程中，移动台与新的基站联系前，先中断与原 基站的通信，再与新基站建立联系。硬切换过程中有短暂的中断， 容易掉话。 不同频率间的切换 不同系统间的切换 两个不同步基站间的切换 CDMA系统的切换类型系统的切换类型 导频集是指具有相同的频率但有不同的P

22、N 码相位的导频集合。 激活集：与正在联系的基站对应的导频集合。 候选集：当前不在有效集中，但是已有足够的强度表 明与该导频对应基站的前向业务信道可以被成功解调 的导频集合。 相邻集：当前不在有效集或候选集中但是有可能进入 候选集的导频集合。 剩余集：其它导频集合。 CDMA系统导频集系统导频集 CDMA系统的软切换优点系统的软切换优点 软切换提高质量 改善话音质量 控制手机干扰 降低掉话率 改善小区覆盖 软切换需要手机协助完成 手机搜索强的导频信号 手机上报导频信号搜索情况 基站引导手机进行软切换 (1) 导频强度超过T_ADD，MS向BS发PSMM将其加入候选集 (2 3) BS发HDM命

23、令MS将该导频加入有效集, MS将该导频加入有效 集后向BS发HCM (4) 导频强度小于T_DROP，手机启动T_DROP定时器 (5) T_DROP定时器超时，MS向BS发PSMM (6 7) BS命令MS将该导频从有效集中删除, MS将该导频放入相邻集, 然后向BS发HCM CDMA系统的软切换的过程系统的软切换的过程 CDMA系统的软容量系统的软容量 软容量视图 邻小区本小区 当CDMA网络中所有的小区的业务强度相当时，各小区 具有相同的容量，当邻小区的用户数目较小，业务强度较低， 对本小区的干扰也就较小时，本小区可以容纳更多的用户， 即具有更大的容量。反之，当邻小区的业务强度很大时，

24、对 本小区的干扰较大，则本小区的容量就会减少。 CDMA系统的小区呼吸系统的小区呼吸 CDMA系统中，小区的容量和覆盖与系统干扰有紧密 的关系。当小区内用户数量增长，也就是小区容量增大时， 小区基站处接收到的干扰也随之增大，这就意味着小区边 缘的一些用户即使在最大发射功率的情况下也无法保证自 身与基站之间连接的QOS，于是这些用户便会被切换到相 邻小区，也就是说，原小区的覆盖范围相对缩小了； 反之，当小区内用户数目减小，也就时小区容降低时， 系统业务强度的降低使得基站接收的干扰功率水平下降， 各用户设备（UE）可以发射更小的功率来维持与基机站的 连接，结果导致在小区内可容忍的最大路径损耗增大，等 效为小区扩张。 当相邻小区的负荷一重一轻时，负荷重的小区降 低导频信道的发射功率，使本小区边缘的用户切换到 临近小区，从而实现负荷分担，也相当