cdma技术原理.ppt

RA000001CDMA通信原理 NSS 1 1 2 学习目标 对CDMA技术特别是网络知识有一个初步的 全局的了解 为CDMA技术的深层次学习打基础 本教材虽然是CDMA技术的普及性教材 但也要求学员有一定的电信基础和相关知识的了解 学习完本课程 您应该能够 3 课程内容 第一章CDMA技术及其发展演进第二章CDMA技术特点和特色业务第三章CDMA在中国的应用 4 第一章CDMA技术及其发展演进 移动通信的发展与CDMA技术的出现三种3G制式的比较什么是CDMA技术CDMA技术与其它多址技术的比较CDMA技术的发展演进CDMA20001X概述CDMA20001X带来的技术优势CDMA网络参考模型CDMA接口标准 5 参考资料 CDMA通信原理IOS40IS41DM800系统概述800MHzCDMA数字蜂窝移动通信系统设备总技术规范 交换子系统部分 6 移动通信的发展与CDMA技术的出现 7 移动通信的发展与CDMA技术的出现 CDMA与GSM同属于2代数字移动通信系统GSM是欧洲标准 全球都有应用 中国称为全球通 向3G演进的方向是WCDMACDMA是北美标准 主要在北美洲 南美洲 亚洲 澳洲也有运营商 向3G演进的方向是CDMA2000 8 三种3G制式的比较 现在总共有3中3G制式存在 9 三种3G制式的比较 1 10 三种3G制式的比较 2 11 什么是CDMA技术 CDMA CodeDivisionMultipleAccess 码分多址 所有用户在同一时间 同一频段上 根据编码获得业务信道 12 CDMA技术与其它多址技术的比较 码 业务信道在不同频段分配给不同用户如 TACS系统 AMPS系统 业务信道在不同时间分配给不同用户如 GSM 所有用户在同一时间 同一频段上 根据编码获得业务信道 13 CDMA技术与其它多址技术的比较 CDMA10MHz8个CDMA载波每载波20个话音信道每站点3个扇区频率复用系数 1支持有效话音信道数 8 20 3 480 GSM10MHz50个GSM载波 10MHz 200KHz 每载波8个时隙 包括业务信道和控制信道 每站点3个扇区频率复用系数 通常 4可配置的站型为S444支持有效话音信道数 48 7 2 4 87 在相同频谱利用度情况下 CDMA容量是GSM的4 5倍 大容量 14 CDMA技术与其它多址技术的比较 广覆盖 CDMA小区覆盖随负载的变化而变化在无负载情况下 小区半径是标准GSM的3倍在每扇区20信道的负载条件下 半径是标准GSM的2倍GSM小区在加载的情况下 覆盖保持不变 在相同覆盖条件下 基站数量大大减少 15 CDMA2000技术的发展演进 16 CDMA20001X概述 17 CDMA20001X概述 码片速率 1 2288McpsIS 95A B是其子集 RC1 RC2反向导频 反向采用相干解调前向发射分集 OTD STS前向快速功率控制 速率800Hz支持快速寻呼信道 终端待机时间更长帧长可变 5ms 20ms 40ms 80ms信道编码增加Turbo码物理层支持速率最大可达307 2kbps话音用户容量是IS 95A B的1 5 2倍 数据业务吞吐能力提高3倍以上 18 CDMA20001X带来的技术优势 系统吞吐量提高前向快速功率控制前向发射分集OTD STS导频辅助相干解调约 3dB Turbo编码的引入更强的搞干扰性改进的前向纠错 中 高速数据传输采用TurboCode 频谱利用率提高Walsh码资源加倍HPSK QPSK调制 19 CDMA20001X带来的技术优势 支持高速SCH 单个信道的峰值速率高达307 2kbps更多的信道类型使高层信令控制更加完善终端待机时间更长快速寻呼信道前向兼容射频部分基带处理部分 RC 20 CDMA网络参考模型 21 CDMA接口标准 22 问题 现在世界上总共有几种3G标准 CDMA2000的演进方式是什么 23 小结 CDMA即CodeDivisionMultipleAccess 码分多址 是一种采用先进无线扩频技术的数字通信多址接入方式 CDMA2000标准的发展经历了从IS 95A IS 95B到cdma20001x 及cdma20001xEV的发展过程 24 第二章CDMA技术特点和特色业务 第一节CDMA的关键技术第二节CDMA的特色业务第三节CDMA2000新业务第四节CDMA的移动性管理第五节CDMA的安全性管理 25 第一节CDMA关键技术 扩频技术RAKE接收技术语音编码信道编码功率控制软切换技术增强硬切换技术小区呼吸鉴权技术 26 CDMA关键技术 扩频技术 CDMA扩频技术可以减少频率选择性衰落的影响 27 CDMA关键技术 扩频技术 28 CDMA关键技术 RAKE接收技术 时间分集采用符号交织 检错纠错编码等方法 频率分集通过将信号能量在宽频带中扩展实现的 CDMA将信号扩展到整个1 25M上 空间分集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 29 CDMA关键技术 RAKE接收技术 S t 发射信号 接收技术无线环境 多径效应 30 CDMA关键技术 RAKE接收技术 RAKE接收技术在多径衰落条件下有效提高接收性能 31 CDMA关键技术 语音编码 典型的双工通话中 通话的占空比小于35 不通话的时候降低发射速率 有效提高系统容量 可变速率声码器 8KQCELP13KQCELP特点 支持话音激活 32 CDMA关键技术 信道编码 CDMA采用卷积码与Turbo码 降低误码率 提高系统性能 满足语音通信与数据通信需求 33 CDMA关键技术 功率控制 反向开环功率控制闭环功率控制内环功率控制 800Hz外环功率控制前向闭环功率控制消息报告方式 周期报告 门限报告EIB ErasureIndicatorBit 方式 50HzQIB方式 50Hz快速功率控制 800Hz 34 CDMA关键技术 功率控制 每个用户对于其他用户都相当于干扰 远近效应会严重影响系统容量 采用功率控制技术减少了相互之间的干扰 提高了系统整体容量 远近效应与功率控制 35 CDMA关键技术 功率控制 反向开环 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 直接确定发射功率 36 CDMA关键技术 功率控制 反向闭环 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外环功率控制统计误帧率 设定所需的目标Eb Nt 37 CDMA关键技术 软切换技术 软切换 不同基站BTS间切换不同BSC间切换更软切换 同基站不同扇区间切换硬切换 异频切换不同系统间切换 CDMA系统支持多种切换技术 38 CDMA关键技术 软切换技术 软切换技术改善话音质量 控制手机干扰降低掉话率 提高容量与覆盖范围 39 CDMA关键技术 增强硬切换技术 CDMA技术支持不同频率基站之间硬切换 支持不同系统间的硬切换 增强硬切换技术有效提高切换成功率 降低掉话率 40 CDMA关键技术 增强硬切换技术 CDMA技术支持不同频率基站之间硬切换 支持不同系统间的硬切换 增强硬切换技术有效提高切换成功率 降低掉话率 City2 City1 City3 41 当相邻小区的负荷不相同时 负荷重的小区降低发射功率 使本小区边缘的用户切换到临近小区 从而实现负载控制 CDMA关键技术 小区呼吸 小区呼吸 动态分配小区负荷 改善网络覆盖 增加系统容量 负载控制使用的主要手段包括小区呼吸和同覆盖异频小区之间的切换 42 CDMA关键技术 鉴权技术 CDMA通过完善的鉴权流程有效防止非法复制手机 不能非法复制手机了 43 CDMA关键技术 鉴权技术 共享保密数据 A 44 CDMA关键技术 鉴权技术 A KEY 63 4847 3231 0bit保存在手机和AC中 只用于计算SSD SSD代替A Key参与后续鉴权流程计算 45 CDMA关键技术 鉴权技术 RAND Challenge 46 CDMA关键技术 鉴权技术 鉴权的类型 1 按接续过程中鉴权的时刻位置登记时鉴权 始呼鉴权 终呼鉴权 FLASH鉴权2 按鉴权对象 基站查询 用于手机主动确认基站是否是真实的 独特查询 网络侧查询手机是否是真实的 47 第二节CDMA特色业务 48 CDMA特色业务 特色业务例一 如意锁特征 手机用户使用任一固定电话拨打接入码 输入PIN码 就可进行手机闭锁 开锁操作 无须到营业厅登记 交费 怎么 刚捡到就不能打了 49 CDMA特色业务 特色业务例二 FOLLOWME特征 用户可以用任意一部电话使用该业务 进行登记转移 保证移动用户来话不被丢失 50 CDMA特色业务 特色业务例三 友情通特征 被叫用户签约该业务后 系统将要求主叫输入密码 只有密码正确输入才可接续至被叫 对于无法输入正确密码的用户将被拒绝呼叫或被转接 51 CDMA特色业务 特色业务例四 LOOKFOR业务特征一 某一用户呼叫群内用户时 群内用户终端依次振铃 直到应答为止特征二 某一用户呼叫组内用户时 组内用户终端同时振铃 直到应答为止 52 第三节CDMA2000新业务 移动分组数据业务移动定位业务平等接入业务 53 网络发展方向 CDMA2000新业务 数据业务 54 CDMA2000新业务 定位业务 3GPP2选用下列3种定位技术标准 GPS辅助测量精度 郊区 10米 城区 30 70米 室内 无法定位响应时间 3 10s基站导频相位测量精度 50 200米响应时间 3 6s小区ID定位精度 根据小区大小而定响应时间 3s以内 55 CDMA2000新业务 定位业务 系统根据报警用户位置信息 转到最近的报警处理中心在用户手机上亦可设置报警按钮 以达到不通话即可实现报警的目的 56 CDMA2000新业务 长途平等接入 有利于移动运营商吸收大量的长途业务用户签约选择长途运营商 保证服务质量方便用户节省长途话费 优惠策略 不用拨前缀就能直接打IP长途 57 第四节CDMA的移动性管理 自动漫游 位置登记程序 MSC支持登记和取消登记 其中登记包括开机登记 关机登记 基于定时器的登记 基于距离的登记 基于区域的登记 参数变化的登记 受命登记 业务信道的登记和隐含登记 58 第四节CDMA的移动性管理 切换程序 MSC支持的切换方式 1 局内切换2 前向切换3 后向切换4 切换到第三方 59 第五节CDMA的安全性管理 移动交换系统的安全性管理功能由用户识别安全 用户业务数据安全 信令信息安全来构成 60 问题 软切换与硬切换的区别切换到第三方的含义鉴权过程中SSD A RANDU RANDC RAND RANDBS A KEY的定义是什么 61 小结 几个重要的概念 软切换 硬切换 切换到第三方 SSD A KeyCDMA的鉴权很有特色 应该重点关注CDMA的位置登记共有九种与GSM有一定区别CDMA的功率控制原理 62 第三章CDMA在中国的应用 第一节中国CDMA标准的发展和联通一期建设情况第二节CDMA系统编号方案第三节CDMA组网方式 63 第一节中国CDMA标准的发展和联通一期建设情况 中国CDMA标准的发展CDMA联通一期建设情况 64 中国CDMA标准的发展 我国目前采用的CDMA标准主要是向美国的标准靠拢 但应注意到我国的实际情况与它们稍有不同 例如 在空中接口上 美国的标准注重CDMA与AMPS双模兼容 而在我国则没有这种需求 因此其频率 基本频道的设置以及IMSI等许多方面都要进行修改 在A接口上 美国的标准兼容了多种制式 而我国只需要其中的CDMA一种 同样地 网络接口IS 41系列标准也需要进行必要的修改 65 CDMA联通一期建设情况 联通CDMA一期工程建设窄带CDMA网络 也就是IS 95B 增强性IS 95 建设容量为1500万 覆盖全国200多个市县 省会及沿海发达地区全部覆盖 目前已实现全国漫游测试 并通过TSI国际关口局和香港 韩国 日本的CDMA网络完成了国际漫游测试 同时建设CDMA智能网 提供预付费 PPC 虚拟交换网 VPN 智能增值业务 从2002年1月8日开始试运行 2002年4月8日正式放号 2002年下半年将建设CDMA20001X网络 66 第二节CDMA系统编号方案 在CDMA系统中 出于识别用户和用户所在位置的目的 定义了如下的一些编号 MIN IMSIMDNESNTLDNSID NIDLAIGCISIN 67 移动区域定义 68 移动用户识别码MIN IMSI 移动用户识别码 国际移动用户识别码例如 0907550001 460030907550001 69 移动号码簿号码MDN 移动号码簿号码例如 8613307550001 70 电子序列号ESN 电子序号 ESN 用于唯一地识别一个移动台设备 每个双模移动台分配一个唯一的电子序号 它包含32比特 其构成如下 31 2423 1817 0bit厂家编号保留设备序号例如 FD03780A 摩托罗拉378手机第10部 设备序号由厂家自行分配 71 临时本地号码TLDN 临时本地号码簿号码例如 8613344755001 72 系统识别码 交换机号SID NID MSCID 交换机识别码 系统识别码 SID 交换机号 SWIN 用来表示NSS网络中某一个设备 例如联通CDMA网深圳MSC标记为3755 01 73 位置区识别码LAI 位置区识别码PAGING消息是在一个位置区内广播 位置区大小取决于话务量 寻呼承载能力 信令流量等格式 MCC MNC LACMCC MobileCountryCode 移动国家码 三个数字 如中国为460 MNC MobileNetworkCode 移动网号 两个数字 如联通的MNC为03 LAC LocationAreaCode 是2个字节长的十六进制BCD码 0000与FFFE不能使用 举例 460030100 74 全球小区识别码GCI 全球小区识别码小区在PLMN的唯一标识格式 LAI CIGCI是所有CDMAPLMN中小