CDMA技术及IS-95系统(02-12).pptVIP

CDMA技术及IS-95系统 中国科学技术大学 个人通信与扩频实验室 邱玲 2002，12，6 提 要 l前言 蜂窝结构，多址方式 l主要的蜂窝移动通信标准 第一代 - 模拟系统，第二代 - 数字系统，第三代 多媒体系统 lCDMA通信技术 CDMA特点，多址能力与系统容量，CDMA增强技术 lIS-95移动通信系统 IS-95标准，IS-95中的关键技术 一、前 言 1、蜂窝结构-移动通信系统的基础 蜂窝结构与频率重复利用：蜂窝概念是解决频率不足 和用户容量问题的一个重大突破。 蜂窝系统的信道与容量 总频率带宽 = 33MHz， 话音信道 =25KHz*2=50KHz/双向信道 总共可用信道数 S= 660 共同使用全部可用频率的N个小区一簇 N = 4，4个小区使用33MHz带宽 每个小区可用信道数 = 165 双向信道总数C=(49/4)660=8084 N = 7，7个小区使用33MHz带宽 每个小区可用信道数 k= 95 双向信道总数C=(49/7)660=4620 N = 12，12个小区使用33MHz带宽 每个小区可用信道数 = 55 双向信道总数C=(49/12)660=2694 爱尔兰容量与系统用户数之间的关系：A=UAu，Au：每个用户产生的话务量 （爱尔兰），A：与C和GOS有关的量， U：系统用户总数 （C=100， Au0.1，GOS=0.5%，U=809个） 2、多址方式 -移动通信的基本技术 TDD与FDD TDD：时分双工 FDD：频分双工 FDMA：频分多址接入 TDMA：时分多址接入 CDMA：码分多址接入 SDMA：空分多址接入 CSMA（载波检测多址接入） -接入协议 二、主要的蜂窝移动通信标准 1、第一代移动通信 -模拟系统 基本技术特征：模拟技术，模拟电路单元 重要技术贡献：蜂窝结构，漫游，切换 2、第二代移动通信 -数字系统 基本技术特征 ：数字技术，数字处理单元 重要技术贡献：SIM卡，轻小手机，大容量 3、第三代移动通信 -智能系统 基本技术特征： 智能技术 ，智能化处理单元 重要技术贡献： 多媒体业务，更大容量，智能处理， 智能网络 三、CDMA通信技术 1、CDMA特点 码分多址：选取正交扩频码，不同用户使用不同扩频码， 相互正交彼此不干扰，实现多址通信。 频谱扩展：低功率谱密度下工作。 相关解调：用户使用自己的扩频码对接收信号作相关处理 解调，信噪比高，抗干扰能力强。 同频通信：不同用户使用不同扩频码，可以使用相同频率 和频段，实现彼此不干扰通信。 有限频率资源的重复利用，频率的重复率为1，频带利用率高。 抗多径衰落的分集接收技术，城市高速移动环境特别有效。 语音的话音激活技术，无声不传信号，CDMA可利用提高容量。 数据纠错技术，可用来改善通信质量，CDMA更可提高系统容 量。 2、多址能力与系统容量 移动通信中的CDMA和TDMA能力比较 移动通信技术特征 CDMA应用能力 TDMA应用能力 频率重复利用 高 (r=1) 不高 (r4) 抗多径衰落 可（REKA接收） 不可 纠错技术 用于提高容量 用于改善质量 干扰对消技术 有，待实用研究 有or无，待研究 多用户检测 有，待实用研究 有or无，待研究 话音激活技术 用于提高容量 待研究 链路时延 不敏感 敏感 同步要求 可要，可不要 必须 频谱利用率 -表征系统容量的关键参数 以话音通信为例，说明CDMA和TDMA的频谱利用率。 TDMA：使用时隙分配方法，一用户一时隙，每个时隙间 的保护时间，按1:0.1计算。频率重复利用率为1/4。 TDMA的频谱利用能力 = N / (1.14) = N23.72% N是相应频谱的理论最大用户数。 CDMA：使用话音激活技术，至少能提高一倍容量；多 径接收和纠错处理又至少能提高一倍容量。 CDMA的频谱利用能力至少= 22N12% = N48% 至少是TDMA系统容量的两倍以上。 CDMA的频谱利用能力明显优越于TDMA。 3、CDMA增强技术 智能天线与阵列天线 多用户检测与多址干扰对消 发射分集与RAKE接收 纠错码和与它的组合方法 智能处理与自适应控制管理 四、IS-95移动通信系统 IS-95公共空中接口是美国TIA于1993年公布的双模式 （CDMA/AMPS）的标准，QCDMA标准。其主要包 括下列几部分。 频段： 上行 824849MHZ（基站接收） 下行 869894MHZ（移动台接收） 信道数： 64（码分信道）/每一载频 每一小区可分为3个扇形区，可共用一个载频 每一网络分为9个载频，其中收发各占12.5MHZ，共占 25MHZ频段 射频宽带： 第一频道2 X 1.77MHZ；其它频道2 X 1.23MHZ。 调制方式： 基站QPSK 移动台OQPSK 扩频方式：DS（直接序列扩频） 话音编码：可变速率CELP，最大速率为8kb/s, 最大数据速 率为9.6kb/s,每帧时间为20ms 信道编码 卷积编码 下行 码率R=1/2， 约束长度K=9 上行 码率R=1/3；约束长度=9 交织：交织间距20ms。 码片的速率：1.2288Mc/s 基站识别码为m序列，周期为215-1 64个正交沃尔什函数组成64个码分信道 导频、同步信道：供移动台作载波和时间同步 多径利用；RAKE接收方式，移动台为3个，基站为4个。 MSC是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于 本MSC区域的移动用户进行通信管理和控制。具体 有如下功能： 信道管理和分配； 呼叫处理和控制； 越区切换与漫游的控制； 用户位置信息的登记与管理； 用户号码和移动设备号码的登记与管理； 服务类型的控制； 对用户鉴权； 为系统连接别的MSC和其它公用通信网（如 PSTN,ISDN）提供链路接口。 BSC主要为大量BTS提供几种控制和管理: 无线信道分配； 建立和删除无线信道； 越区切换操作以及交换等功能（和 MSC共同完成