CDMA原理与关键技术.ppt

2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,1,CDMAOne原理CDMAOne关键技术,CDMA原理与关键技术,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,2,扩频通信原理,干扰,扩频技术的基本参数：Eb/No,1.抑制干扰2.隐蔽性好3.码分多址4.抗衰落，多径,好处,GP为扩频增益,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,3,伪随机码PN,扩频码的选择,作用扩频实现多址（地址码）,m序列,Walsh（沃尔什）码,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,4,PN码简介,伪随机序列伪随机序列（或称PN码）具有类似于噪声序列的性质，是一种貌似随机但实际上是有规律的周期性二进制序列。在采用码分多址方式的通信技术中，地址码都是从伪随机序列中选取的，但是不同的用途采用不同的伪随机序列。m序列m序列是所有伪随机序列中，最重要、最基本的一种伪随机序列，也是最简单、最易实现的一种周期性伪随机序列（也是IS-95A系统使用的一种伪随机序列）。,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,5,PN码在IS-95系统中的应用短码,短码短码是指周期为215-1的m序列，长度为32768的子码在前向信道上，用于进行正交调制，不同基站使用不同相位的m序列进行调制，以实现相互的区分。定义相位差的度量单位为64个比特，即共有512个相位可用（215/64=512），每个基站的相位被称为PNOffset。在反向信道上，在进行直接序列扩频后，使用I系列和Q系列的短码进行OQPSK的四相调制。因在反向信道是不需标识属于哪个基站，所以对于所有的移动台都使用相同相位的m序列，相位偏置为0。,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,6,PN码在IS-95系统中的应用长码,长码短码是指周期为242-1的m序列在前向信道上，用于产生扰码，为通信提供保密。在反向信道上，用于进行直接序列扩频，每个用户被分配给不同的相位。每个用户使用的长码相位由ESN决定，即每个移动台都有固定的长码相位。,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,7,第三种扩频码Walsh码,Walsh码IS-95A系统使用64阶Walsh在前向信道上，用Walsh码进行正交调制，用于区分前向的各个信道导频信道Walsh码0同步信道Walsh码32寻呼信道Walsh码1到7业务信道剩余的Walsh码在反向信道上，对于交织器输出的6个一组的码元进行64阶正交调6个码元为一组最多有64种组合，正好与64组Walsh码建立一一对应的关系，这样可使系统扩频增益提高6倍。,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,8,IS-95的信道前向信道,前向信道导频信道基站连续发射使所有在基站覆盖区中工作的移动台进行同步和切换同步信道发送同步信息，如：导频PN码偏移、系统时间、寻呼信道数据速率等帮助移动台与系统取得时间同步寻呼信道提供手机进入系统所需的参数信息，并分配业务信道每个寻呼信道分为许多寻呼信道时隙，用以提高寻呼信道的容量前向业务信道基站向移动台传送话音数据及功率控制等信息,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,9,IS-95的信道反向信道,反向信道反向接入信道用户通过此信道进行系统登记，发起呼叫及响应寻呼与寻呼信道相对应，配合使用反向业务信道手机向基站传送话音、数据、命令应答及请求等,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,10,CdmaOne前向链路数据流方框图,导频“1”,W0,同步信道1200bit/s,卷积编码,交织,W31,4800bit/s,寻呼信道9.6kbit/s4.8kbit/s2.4kbit/s,卷积编码,交织,Wi,19.2kbit/s,寻呼信道长码掩码,长码发生器,业务信道9.6kbit/s4.8kbit/s2.4kbit/s1.2kbit/s,卷积编码,交织,Wj,用户k的长码掩码,长码发生器,功率控制比特,19.2kbit/s,复用,Q信道导频伪码,Q,I信道导频伪码,I,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,11,CdmaOne反向业务信道数据流方框图,话音编码器,卷积编码,符号重复,交织,64元正交调制,长码发生器,长码掩码,标识用户身份,9.6kbit/s4.8kbit/s2.4kbit/s1.2kbit/s,28.8kbit/s14.4kbit/s7.2kbit/s3.6kbit/s,28.8kbit/s,28.8kbit/s,307.2kcps,1.2288Mcps,PNI,PNQ,Q,I,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,12,IS-95的主要参数,EC/I0：导频信号的每码片的能量与接收总频谱能量的比值PN-Offset：CDMA扩频伪随机码的偏置激活、候选、相邻和剩余导频集合T-ADD，T-DROP，T-TDROP：用于CDMA软切换门限参数T-ADD：导频信号的Ec/Io上门限T-DROP：导频信号的Ec/Io下门限T-TDROP：Ec/Io小于T-DROP的延时计时器,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,13,SRCH_WIN_A，SRCH_WIN_N，SRCH_WIN_R：搜索窗口尺寸的定义（用于搜索小区的信号）。单位：chipSRCH_WIN_A：用于搜索有效（激活）和侯选导频信号SRCH_WIN_N：用于搜索相邻导频信号SRCH_WIN_R：用于搜索剩余导频信号Rx：MS接收到的业务信道的信号强度FER：MS接收到的业务信道上的误帧率,IS-95的主要参数,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,14,IS-95的主要技术指标,1.分配频段（联通使用频段）上行：825MHz835MHz下行：870MHz880MHz2.信道数：64（码分信道）/每个载频3.调制方式：前向：QPSK反向：OQPSK4.话音编码：8K、13K及8KbpsEVRC5.码片速率：1.2288Mchip/s,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,15,CDMAOne原理CDMAOne关键技术,CDMA原理与关键技术,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,16,同步话音激活技术与可变速率声码器Rake接收机技术功率控制技术切换技术多载波技术,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,17,同步,CDMA系统由PN码的不同偏置来区分不同的小区，为此要求全系统与公共参考点保持同步。GPSCDMA系统可借助GPS系统提供精确同步。,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,18,话音激活技术与可变速率声码器,话音激活与可变速率声码器技术大大提高了频谱效率话音激活典型的全双工双向通话中，每次通话的占空比小于35%，CDMA在不讲话时传输速率降低，减轻了对其它用户的干扰。（FDMA与TDMA无法实现）可变速率声码器全速率、半速率、1/4速率与1/8速率话音质量的进一步改进13Kbps声码器话音质量与有线电话相同，基站覆盖与容量受到影响8KbpsEVRC近似13Kbps的话音质量，并提升基站覆盖范围与容量,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,19,IS-95的分集技术,分集是对付多径的衰落很好的办法。采用这种方法，接收机可对多个携有相同信息且衰落特性相互独立的接收信号在合并处理后进行判决多种形式的分集技术时间分集采用了符号交织、检错和纠错编码等方法，以及Rake接收技术频率分集本身是1.25MHz宽带的信号，起到了频率分集的作用空间分集基站使用两付接收天线，基站和移动台都采用了Rake接收机技术，软切换也起到了空间分集的作用,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,20,Rake接收机技术,基站侧对应于某一个反向信道，都有四个数字解调器，而每个数字解调器又包含两个搜索单元，一个解调单元。这样，对应于每一个反向信道，每个基站都可以同时解调四个多径信号，进行相干合并。移动台侧一个搜索单元（用于搜索所有的导频多径）与三个数字解调单元。移动台最多可同时解调三个多径信号进行相干合并。,数字解调器,数字解调器,数字解调器,数字解调器,搜索单元,搜索单元,搜索单元,搜索单元,解调单元,解调单元,解调单元,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,21,功率控制技术,功率控制(PowerControl),功率控制是CDMA系统能成功运行的重要条件,反向功率控制“远近效应”正向功率控制邻小区干扰,功率控制算法：开环、闭环、外环,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,22,功率控制技术,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,23,全部的功率控制法都在一起操作，把移动台和基站的发射功率调至最低。,功率控制技术,反向外环功率控制技术,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,24,功率控制参数,额定功率偏移(NOM-PWR)扩展切换额定功率(NOM-PWR-EXT)初始调整值(INIT-PWR)范围:-1615dB，额定值为0dB功率增加步长(PWR-STEP)范围：07dB,CDMA系统的目标是确保所有移动台在基站达到相同接收功率电平,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,25,切换类型,1.软切换不同的基站之间2.更软切换-同一基站具有相同频率的不同扇区之间3.硬切换不同频率的CDMA信道之间,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,26,软切换(SoftHandover),切换过程,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,27,软切换过程,T_ADD:pilotdetectionthreshold(Typically28=-14dB)T_DROP:pilotdropthreshold(Typically32=-16dB)T_TDROP:droptimervalue(Typically3=4sec),PilotStrength,Time,T_TDROP,T_ADD,T_DROP,N,C,N,A,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,28,1.当导频强度达到T_ADD，移动台发送一个PSMM（导频强度测量消息），并将该导频转入候选导频集。,2.基站发送一个HDM（切换指示消息）。,3.移动台将该导频转到激活导频集，并发送一个HCM（切换完成消息）。,4.导频强度掉到T_DROP以下，移动台启动切换去掉计时器。,5.切换去掉计时器到期，移动台发送一个PSMM。,6.基站发送一个HDM。,7.移动台将导频从有效导频移至相邻导频集并发送切换完成消息。,软切换过程,2019/12/6,上海大唐移动通信设备有限公司,29,BSC间软切换,BSC,BSC,IBSHO,E1,MSC,MSC,BSC,ISSHO,E1,如何实现BSC之间软切换.,IBSHO：BSC间软切换ISSHO：系统间软切换,不同BSC间的切换以软切换的方式实现可在载波范围内消除硬切换的界线，从而提高系统性能及客户满意度。BSC间的软切换与系统间的软切换即可通过E1的方式，也可通过ATM的方式实现。使组网更加灵活。基于ATM的传输方式，可大大节省传输链路。,2019/1