培训cdma系统结构与关键技术PPT课件.pptx

CDMA2000系统结构与关键技术 主讲人 孙璇 2020 3 21 1 Cdma20001X是由IS 95A B标准演进而来的第三代移动通信标准 是基于IS 95CDMA的宽带CDMA传输体制 DORevA标准则新引入了多项关键技术 不但大幅提升了反向吞吐量 同时在链路时延方面亦有较大改善 前言 2 2020 3 21 2 目录 第一章移动通信技术发展概况第二章CDMA2000概述第三章CDMA20001x基本原理第四章CDMA20001x关键技术 2020 3 21 3 引入 先考虑几个问题 信息是用什么来衡量的 直接把信息放到空中接口上传输可以不可以 移动通信的信息是用什么来承载的 对于一个移动通信系统 有哪些信息 CDMA网络有哪些业务 衡量一个信息的强弱 好坏 有哪几个量来衡量 不同的移动通信标准之间有什么区别 无线电的传输会遇到什么样的问题 4 2020 3 21 4 2020 3 21 5 2020 3 21 6 2020 3 21 7 2020 3 21 8 2020 3 21 9 2020 3 21 10 2020 3 21 11 2020 3 21 12 2020 3 21 13 2020 3 21 14 2020 3 21 15 2020 3 21 16 2020 3 21 17 2020 3 21 18 1949 11中央人民政府邮电部成立1994 1 12经国家经贸委批准 吉通公司成立 被授权建设 运营和管理国家公用经济信息通信网 简称金桥工程 即CHINAGBN 与中国电信的CHINANET进行竞争 1994 3 26邮电部移动通信局成立 1995年正式进行企业法人注册登记 1994 7 19经国务院批准 中国联通成立 是中国第二家经营电信基本业务和增值业务的全国性国有大型电信企业 被赋予打破 老中国电信 垄断地位的色彩 1998 3邮电部拆分为国家邮政局以及在原电子部和邮电部基础上组建的信息产业部 由信产部负责电信行业监督 1999 2信产部开始决定对中国电信第一次拆分重组 中国电信的寻呼 卫星和移动业务剥离出去 原中国电信拆分成新中国电信 中国移动和中国卫星通信等3个公司 寻呼业务并入联通 1999 4网通成立 获得了电信运营许可证 2000 12铁通成立 获得了电信运营许可证 中国电信业发展和变革编年史 2020 3 21 19 2001 10中国电信第二次拆分重组南北拆分的方案出台 中国电信长途骨干网将按照光纤数和信道容量进行分家 其中北方十省与网通 吉通合并后的中国网络通信集团公司占有30 南方和西部21省组成新的中国电信占有70 拆分重组后形成新的5 1格局 包括了中国电信 中国网通 中国移动 中国联通 中国铁通以及中国卫星通信集团公司 在重组过程中吉通公司消失 2004年初国务院决定 铁通由铁道部移交国资委管理 并更名为中国铁通集团有限公司 作为国有独资基础电信运营企业独立运作 2008 6 29工信部成立 承担原信息产业部工作职责 2008 5 23国资委 中组部主导第三次拆分重组正式开始 调整如下 中国电信收购中国联通CDMA网 包括资产和用户 中国联通G网与中国网通合并 中国卫通的基础电信业务并入中国电信 中国铁通并入中国移动 2009 1 7工信部为移动 电信 联通发放第三代移动通信牌照 相关国家机构全称展示经贸委 国家经济贸易委员会信产部 信息产业部工信部 工业和信息化部国资委 国务院国有资产监督管理委员会中组部 中共中央组织部 中国电信业发展和变革编年史 2020 3 21 20 3G全称 英译3rdGeneration 全称为 第三代移动通信技术 IMT 2000 特征 在室内 室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps 384kbps以及144kbps的传输速率对比 GPRS提供上行 下行 42 8kbps 85 6kbps 标准 ITU认可的国际3G标准有四种 TD SCDMAWCDMACdma2000Wimax 3G简介 21 随着移动通信技术演进 数据传输速率提升 移动应用不断丰富 1995年问世的第一代模拟制式手机 1G 只能进行语音通话 1996到1997年出现的第二代GSM TDMA 窄带CDMA等数字制式手机增加了接收数据的功能 如电子邮件或网页 3G与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升 它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游 并处理图像 音乐 视频流等多种媒体形式 提供包括网页浏览 电话会议 电子商务等多种信息服务目前 技术正朝B3G 4G演化 各大制式将趋向融合 并体现出 无线化 和 宽带化 的特征 移动通信技术的演进路径 2020 3 21 22 移动通信未来发展趋势 模拟通信 数字通信 多媒体业务 数字调制技术数据压缩软切换差错控制短信息高质量语音业务 模拟调制技术小区制硬切换网络规划 IMT 2000技术多媒体业务 100kbps分组数据业务动态无线资源管理 随时随地的无线接入无缝业务提供网络融合与重用多媒体终端 10Mbps数据速率基于全IP核心网 无处不在的业务环境 1G 2G 3G 4G AMPSTACSNMT 450NTT kbps HSCSD GPRSIS 136 PRS EDGEIS 95B WCDMATD SCDMACDMA2000 HSPACDMA20001XEV 9 6kbps 14 4kbps 0 144 2Mbps 10Mbps 100Mbps 1Gbps IMT Advanced3GPPLTE3GPP2AIE0 GSMIS 136 CDPDPDCIS 95A 2020 3 21 23 首先 移动互联网快速发展符合两大阵营的利益 是两大阵营共同的愿望 合作互补大于竞争互斥电信阵营方面 3G建设的巨大投入投资需要在数据业务上收回 而互联网丰富的服务种类和内容都有可能借鉴 移植到3G网络 互联网阵营方面 互联网虽然有丰富的内容 却难以管理和计费 欠缺健康的商业模式 电信网既可以承载互联网服务 又便于管理和收费 是互联网阵营的福音其次 移动互联网发展的基础设施已经具备用户方面 截止2007年6月有4430万中国移动用户通过无线手机访问过WAP网站 89 的中国被调查者对在移动中享受全面的互联网体验感兴趣 用户基数和消费习惯等指标满足市场发展需要 政策方面 与广电网相比 互联网和电信网融合在政策方面的阻力要小很多 至少不存在部门利益的博弈网络方面 3G网络的正式运营突破了速率瓶颈 提供了移动互联网业务创新土壤终端方面 高速低功耗微型CPU技术和手机操作系统的成熟使MID能提供完整的移动互联网体验 移动互联网产业是随着电信网与互联网融合出现的新兴产业 体现了移动化和宽带化的发展趋势随着3G网络的正式运营 移动互联网发展的条件已成熟 3G时代的移动网络与互联网融合 2020 3 21 24 3G网络承载力的提升极大地促进了移动应用的繁荣 3G移动应用可分为通信 娱乐 信息 交易 移动web2 0等5种通信类应用除了传统的语音外 包括改善后的移动email 移动IM等数据业务 以及3G特有的可视移动电话娱乐类应用在3G时代将全面升级 包括图文 音乐 电视 游戏等交易类应用在3G时代将得到广泛应用 如移动商街信息类应用如手机广告和移动搜索将得到改善 各种LBS服务将在3G网络的支持下变得流行移动web2 0类应用是移动网和电信网融合的典型 3G将成为推动融合 改善体验的重要力量 手机二维码 移动搜索 手机图文 AddYourText 手机电视 手机游戏 移动email 娱乐类 通信类 信息类 移动商街 交易类 移动音乐 移动IM 移动LBS 移动博 播 客 移动web2 0类 可视移动电话 移动SNS 手机广告 移动RSS 3G时代的移动应用及其归类 2020 3 21 25 26 移动通信技术的发展概况 AMPS TACS NMT 其它 第一代80年代 模拟 模 拟 技 术 GSM CDMA IS95 TDMA IS 136 PDC 第二代90年代 数字 需求驱动 数 字 技 术 语 音 业 务 第三代 IMT 2000 UMTS WCDMA CDMA 2000 需求驱动 宽 带 业 务 TD SCDMA 2020 3 21 26 目录 第一章移动通信技术发展概况第二章CDMA2000概述第三章CDMA20001x基本原理第四章CDMA20001x关键技术 2020 3 21 27 2 1CDMA演进路线 1 3 28 2020 3 21 28 2 1CDMA演进路线 2 3 cdma2000是由IS 95A B标准演进而来的第三代移动通信标准 由3GPP2负责具体标准化工作 目前cdma2000有由3GPP2制定的Release0 A B C和D五个支持cdma2000 1x及其增强型技术的版本 由EIA TIA发布的支持cdma2000 1x EV DO的IS 856和IS 856A标准 以及cdma2000 1x EV DV Cdma2000 1x采用直接序列扩频码分多址DS CDMA 频分双工FDD方式 码片速率为1 2288Mcps 载波带宽为1 25MHz 29 2020 3 21 29 2 1CDMA演进路线 3 3 Cdma2000 1x EV DO 也称为HRPD 技术 主要对数据业务进行了增强 不支持语音 在1 25MHz的带宽内可提供最高2 4Mbps的下行数据传输速率 DORev0版本已经在韩国 美国和日本等国家商用 DORevA版本在1 25MHz的带宽内可提供最高3 1Mbps的下行数据传输速率 在DORevA的基础上 采用多载波捆绑的方式进一步提高数据速率 形成了DORevB标准 也称为空中接口演进AIEPhase1 该标准已经发布 Cdma2000 1x EV DV即1x演进数据话音业务 通过引入一系列新技术 提高了数据业务和语音业务的性能 30 2020 3 21 30 31 2 1CDMA发展历史和现状 国际 90年代初 Qualcomm公司首次将CDMA技术引入民用通信领域 1993年 第一个CDMA标准IS 95A发布 1997年 CDMA标准IS 95B发布 2000年 CDMA2000 1X标准IS 2000Release0 ReleaseA出台 2000年 1XEV DO 1XEV DV等宽带CDMA技术纷纷出台 部分提案已经被3GPP2采纳 2020 3 21 31 32 1997年 中国的北京 西安 上海 广州建有CDMA实验网 中国长城网 133网 2000年7月 中兴推出独立开发的BSS产品和手机产品2001年5月 中国联通在全国范围内建设CDMA网络2001年8月 中兴通讯开通国内第一个cdma20001x实验局2002年 中国联通全面启动cdma20001x网络升级工程 2 1CDMA发展历史和现状 国内 2020 3 21 32 33 2 1cdma2000空中接口演进 2020 3 21 33 276商用运营商102国家 地区268商用CDMA1X网络23CDMA1X网络部署中106商用1xEV DORel 0网络431xEV DORel 0网络部署中65商用1xEV DORev A网络341xEV DORev A网络部署中463 150 000CDMA2000用户 3Q2008 105 200 000CDMA20001xEV DO用户 3Q2008 Source DataprovidedbyCDGasofFeb 20 2009 2 1全球CDMA发展情况快照 34 2020 3 21 34 35 IS 41核心网 GSM核心网 NNI IS 95 Cdma 2000 GSM WCDMA 2 2核心网与无线接口的对应关系 1 2 2020 3 21 35 36 IS 41是美国现用交换机之间的相互操作的接口规范 而IS 95空中接口标准是美国高通公司1995年公布的第一版 IS 95A定义了800M频段蜂窝系统的空中接口 ANSI J STD 008定义的是PCS版的空中接口 即1 9G频段系列 IS 95B包含了IS 95A的全部内容和ANSI J STD 008 TSB74标准 TSB74定义的是有关速率集合2 14 4 标准 上图的另一个含义是 从现有GSM 包括GPRS 很难平滑过渡到未来的3G 能够复用的部分不多 主要是由于3GPP所定义的Iu接口和2G的A接口差别较大 从IS 95A到CDMA2000则只要通过更改部分插版及软件升级即可完成 这主要是因为IS 95基站系统大部分采用了分组交换控制技术 2 2核心网与无线接口的对应关系 2 2 2020 3 21 36 37 2 2IS2000与IS 95比较 IS 2000先进的业务功能传输速率可达2Mb s分组和电路模式的数据业务性能和容量都得到提高 IS 95主要是语音业务二种速率 9 6kb s14 4kb s 1 25MRF带宽电路模式的数据业务 2020 3 21 37 2 33G常用工作频段 IMT 2000 FDD频段 1920 1980MHz 2110 2170MHzFDD补充频段 1755 1785MHz 1850 1880MHz占用60MHz 30MHz 对称频段 TDD频段 1880 1920MHz 2010 2025MHzTDD补充频段 2300 2400MHz占用40MHz 15MHz 100MHz 非对称频段 摘自 信息产业部无 2002 479号文件 38 2020 3 21 38 2 3800MHz频谱分配 基站收 上行 825 00 0 03N 基站发 下行 870 00 0 03N 频点 中心频率 39 2020 3 21 39 2 3EVDO频段规划 EVDO的标准支持从Band0到Band7的所有频段 包含800M 1900M 450M 2100M等 目前在800M 1900M 450M都有非常成熟的系统设备和多样化的终端 中国CDMA网800M一共有7个载波的宽带 频率规划按照1x从频段高段往下走 DO从低段开始往上走的原则进行 37 78 119 160 201 242 283 40 2020 3 21 40 2 3未来移动通信频率分配 IMT Advanced标准 提供两种新的能力新的移动接入能力漫游 本地无线接入能力IMT Advanced标准的候选频率410 430MHz和450 470MHz等2300 2400MHz等2011年发布4G标准 预计2012年投入商用 41 2020 3 21 41 2 4cdma2000特点和优势 1 9 1 无线网络规划简单 频率复用系数高 工程设计简单 扩容方便 2 覆盖范围大 覆盖半径是标准GSM的2倍左右 相同覆盖范围所用的基站少 节省投资 3 频谱利用率高 4 隐蔽性好 保密性高 很难被盗打 5 采用独特的软切换技术 降低了掉话率 6 话音质量高 7 采用完善的功率控制 话音激活技术 降低了手机发射功率 增加了系统容量 延长了电池使用时间 对人体健康的影响最小 8 全高速分组结构 平滑过渡到3G 降低运营商成本 42 2020 3 21 42 43 无线网络规划简单 频率复用系数高 工程设计简单 扩容方便 2 4cdma2000特点和优势 2 9 2020 3 21 43 44 2 4cdma2000特点和优势 3 9 覆盖范围大 是标准GSM的2倍左右 相同覆盖范围所用的基站少 节省投资 覆盖1000km2 GSM需要200个基站 CDMA只需50个基站 2020 3 21 44 45 2 4cdma2000特点和优势 4 9 频谱利用率高 相同频谱情况下 容量是模拟系统的8 10倍 是GSM的5 5倍 采用调频的多址技术 业务信道在不同频段分配给不同的用户 TACS AMPS 采用时分的多址技术 业务信道在不同的时间分配给不同的用户GSM DAMPS CDMA是采用扩频的码分多址技术 所有用户在同一时间 同一频段上 根据不同的编码获得业务信道 2020 3 21 45 46 2 4cdma2000特点和优势 5 9 隐蔽性好 保密性好 每个用户都深深淹没在噪声中 2020 3 21 46 47 CDMA 小区 扇区切换采用软 更软切换切换是先接续再中断 服务质量高 有效降低掉话其他无线系统 小区 扇区切换采用硬切换切换是先中断再接续 容易产生掉话 更软切换 同一基站 相同频率 不同扇区的CDMA信道间 采用独特的软切换技术 降低了掉话率 2 4cdma2000特点和优势 6 9 2020 3 21 47 48 话音质量高 采用8K 13K 8KEVRC语音编码技术 良好的背景噪声抑制功能 话音质量 64kPCM 13kGSM QCELP 高通码激励线性预测编码EVRC 增强型可变速率编码 8kQCELPCDMA 13kQCELPCDMA 8kEVRCCDMA 2 4cdma2000特点和优势 7 9 2020 3 21 48 49 采用完善的功率控制 话音激活技术 降低了手机发射功率 增加了系统容量 延长了电池使用时间 对人体健康的影响最小 发射功率小 功率控制 语音激活 2 4cdma2000特点和优势 8 9 2020 3 21 49 2 4cdma2000特点和优势 9 9 全高速分组结构 向3G平滑过渡 降低运营商成本 50 2020 3 21 50 目录 第一章移动通信技术发展概况第二章CDMA2000概述第三章CDMA20001x基本原理第四章CDMA20001x关键技术 2020 3 21 51 3 1CDMA系统原理 CDMA系统为每个用户分配了各自特定的地址码 利用公共信道来传输信息 CDMA系统的地址码相互具有准正交性 以区别地址 而在频率 时间和空间上都可能重叠 52 2020 3 21 52 3 1多址技术 自从电话技术和无线电技术问世以来 人们就在试图通过单条电路传送尽可能多的业务 传输介质类型举例 双绞线同轴电缆光缆空中接口 无线电信号 采用多址技术的好处增加系统的容量 为更多的用户提供服务因为所需传输媒介减少 降低了系统成本降低单用户的费用 每对用户各自通过传输介质使用一专用电路通信而彼此并不知道其他用户的存在 多址技术 多个独立用户同时使用传输介质而互不影响 53 2020 3 21 53 3 1信道的含义 物理传输介质是一种可以根据所采用的不同技术进一步划分为单个信道的资源 下面介绍几种最流行的多址技术 FDMA频分多址每个用户使用不同的频率一个信道对应一个频率TDMA时分多址每个用户使用不同的时隙一个信道就是特定频率的特定时隙CDMA码分多址一个信道对应一种独特的码序列 每个用户使用相同的频率 但采用不同的码序列 信道 通过传输媒介为一个用户传送信息的专用通路 54 2020 3 21 54 3 1CDMA码分信道 45MHz CDMA频点与信道 CDMA反向信道1 25MHz CDMA前向信道1 25MHz 码分信道 频率 55 2020 3 21 55 56 3 1CDMA直接扩频 2020 3 21 56 57 3 1扩频通信的定义 扩展频谱 SS SpreadSpectrum 通信简称扩频通信 扩频通信技术 在发端采用扩频码调制 使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽 在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据 2020 3 21 57 58 3 1扩频通信的理论基础 结论 在信道容量C不变的情况下 信号频带宽度B与信噪比S N完全可以互相交换 即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量 2020 3 21 58 59 3 1CDMA扩频原理 1 3 发端数据流与一扩频序列结合到一起在终接端 只要具备正确的定时和扩频序列 合成信号可以被压缩并恢复出原始数据压缩频谱后 恢复出的原始数据流仍然保持完整 2020 3 21 59 60 举例 以四位扩频码来说明扩频与解扩 注意 正电平1 逻辑0负电平 1 逻辑1 3 1CDMA扩频原理 2 3 2020 3 21 60 61 举例 以四位扩频码来说明扩频与解扩 3 1CDMA扩频原理 3 3 2020 3 21 61 62 3 1扩频通信的特点和分类 隐蔽性和保密性好多个用户可以同时占用相同频带 实现多址抗衰落 抗多径干扰抗干扰能力强 直接序列扩展频谱DSSSCDMA采用的是直接序列扩频 即将需要传送的信号与速率远大于信息速率的伪随机序列编码 扩频码 直接混合 这样调制信号的频谱宽度远大于原来信息的频谱宽度 调频FH跳时TH线性调频chirp 2020 3 21 62 63 3 1数字信号的表示 二进制的值 01 电流无有 电压负正 穿孔纸带无孔有孔 音频调幅无音频有音频 移频键控较高频率较低频率 移相键控和基准相位相反 和基准相位相同 差分移相键控 反相不反相 电报空号传号 2020 3 21 63 64 3 1数字信号的编码 采用二进制表示数字信号的突出优点在于电路的实现非常容易 这是因为表示两种状态的元器件很多 比如以下的几种方式 继电器的吸合与释放 二极管的导通与截止 三极管的饱和与截止 触发器 磁心等两种对立状态 前提是大家都要遵循一定的约定 为了保证硬件电路的工作 需要对其表示的信息按一定的规律进行编码 2020 3 21 64 65 3 1二进制编码 数字信号的符号 1 或者 0 是电码的基本单元 简称码元 由若干码元做成一个码组 代表一个字符 数字 指令或字母 这种方法称为二进制编码 如电报 电传码 五进制 ASCII码 计算机里的八进制十六进制等 2020 3 21 65 66 3 1CDMA码序列 码分多址的含义 所谓码分多址是指以不同的二进制码来区分不同的用户的多址方式 这种多址方式是相对于FDMA和TDMA而言的 IS 95中 多址的概念并不唯一表示为码分用户多址 还包括码分基站多址和码分信道多址 这三种多址方式的实现采用了三种不同的码序列 它们具有各不相同的特点 起着各不相同的作用 地址码的选择直接影响到CDMA系统的容量 抗干扰能力 接入和切换速度等性能 2020 3 21 66 67 扩频码速率 1 2288Mc s 扩频码 前向为Walsh码和PN短码 反向为PN长码 3 1CDMA扩频码的选择 扩频码的使用是扩频通信的关键点 2020 3 21 67 68 3 1PN码在CDMA中的应用 CDMA系统中有两个序列的PN码 PN长码 242 1 r 42 PN短码 215 r 15 不同的用途前向信道 长码扰码 短码正交调制 标识基站 反向信道 长码扩频 标识用户 短码正交调制 2020 3 21 68 69 3 1Walsh码及应用 Walsh函数是一种非正弦波的完备正交函数系统 可用哈达玛矩阵H通过递推关系构成 由于它仅有可能的取值是 1和 1 或0和1 比较适合于用来表达和处理数字信号 Walsh函数具有理想的互相关特性 在Walsh函数中 两两之间的互相关函数为 0 亦即它们之间是正交的 Walsh码的定义 2020 3 21 69 70 3 1Walsh码在CDMA中的应用 用64阶Walsh函数进行前向扩频 区分扇区内前向码分信道反向做正交调制 2020 3 21 70 71 3 2CDMA整体网络结构 MS IP网络 PSTN PDSN FA MSC PCF BSC HLR MC Other MSC BTS C E Ai Q A Abis Um N EIR F A10 A11 CDMA2000系统结构图 AAA HA VLR D B AUC H 2020 3 21 71 3 2CDMA20001x系统网元介绍 无线侧 BSS BSC BTS BSC 完成无线资源的分配 呼叫处理 功率控制以及支持终端的各类切换 BTS 基站收发信机BTS完成基带信号的调制与解调 射频信号收发等功能 核心网侧 电路域 MSS MSC VLR HLR AUC 分组域 PDSS PDSN AAA HA 此外 还包括短消息 定位 智能网等网元实体 72 2020 3 21 72 3 2CDMA20001x系统网元介绍 电路域 MSS MSC VLR HLR AUC MSC 完成对位于其服务区域内终端的普通话音业务进行控制 交换的功能实体 也是本通信网络和其他公用通信网络在普通语音业务上进行互连互通的接续设备 HLR 提供相关业务功能用户信息的存储和管理功能 包括为具有普通语音业务的移动用户进行开户 注销 业务的授权和撤消等 同时协助完成用户的呼叫和业务操作 VLR 用于存储和更新漫游到该VLR服务区域的移动台的用户数据 如最新的位置区和功能配置表等 当用户漫游访问到VLR的覆盖区域时 VLR将调用HLR下用户的数据信息 VLR还在数据库中存储呼叫建立所必需的信息以供MSC检索 一个VLR可负责一个或多个MSC区域 AuC 是一个管理与移动台相关的鉴权信息的功能实体 完成对移动用户的鉴权 存储移动用户的鉴权参数 并能根据MSC VLR的请求产生 传送相应的鉴权参数 AUC中的用户鉴权参数 AUC中的用户鉴权可以采用加密的方式存放 73 2020 3 21 73 3 2CDMA20001x系统网元介绍 电路域 EIR 存书移动台的设备参数 短消息中心MC 作为交换子系统中的一个相对独立的业务实体 和MSC HLR等其它实体配合 完成用户短消息的接收 存储和转发 保存用户相关的短消息的数据 分组域 PDSS PDSN AAA HA PDSN 分组数据服务节点 作为接入网关 提供SimpleIP和MobileIP接入方式 为移动台提供访问Internet或Intranet服务 AAA Authentication Accounting AuthorizationServer 鉴权 计费 授权服务器 目前采用RADIUS服务器方式 HA 归属代理 HomeAgent 是在MS归属网上的路由器 负责维护MS的当前位置信息 建立MS的IP地址和MS转交地址的对应关系 移动IP时使用 74 2020 3 21 74 3 2CDMA20001x系统网元介绍 BSS对外的接口都是标准接口 BSS与MSS PDSS的接口为A接口 MS与BSS之间的接口为Um接口 BSC和BTS之间的接口为自定义的Abis接口 BSS和操作维护之间的接口是内部接口 CDMA2000A接口 A1 A2 A3 A5 A7A1接口 承载BSS和MSC之间有关基站管理部分和直接传递部分的信令信息 包括与呼叫处理 移动性管理 无线资源管理 鉴权和加密有关的信令消息 A2接口 承载基站侧与MSC侧交换网络之间的PCM数据 A3接口 用于支持当移动台处于业务信道状态时所发生的BSS之间的软切换 BSC互连 A3接口被划分成两部分 A3信令接口和A3业务接口 A5接口 承载基站侧与IWF之间电路数据的传输 A7接口 支持当移动台处于还没有控制在业务信道状态时所发生的BSS之间的切换 并支持移动台在进行BSS之间软切换时需要建立新的业务时的控制流程 75 2020 3 21 75 3 2CDMA20001x系统网元介绍 CDMA2000A接口 A8 A9 A10 A11 AbisA8接口 承载BSS和PCF之间数据的传输 A9接口 承载BSS和PCF之间信令的传输 用于维护BSS到PCF之间的A8连接 A10接口 承载PCF和PDSN之间的数据传输 A11接口 承载PCF和PDSN之间的信令传输 用于维护BSS到PCF之间的A10连接 Abis接口 基站控制器BSC和基站收发信机BTS之间的接口协议 76 2020 3 21 76 77 3 2电路域网络结构 MSC SSP HLR VLR AUC MC BSC BTS MC MS MSC PSTN BSS MSS A B C D H N M Q Abis Um E Ai 2020 3 21 77 78 3 2功能实体MSC VLR B接口为非标准化接口 实际中MSC和VLR通常合设在一起 使得B接口变为内部接口 MSC VLR主要功能 2020 3 21 78 79 3 2功能实体HLR AUC HLR AUC作为CDMA核心网公共实体 负责对用户的数据信息 业务签约信息和位置信息的管理 HLR与AUC间的H接口为一个内部接口 HLR AUC主要功能 2020 3 21 79 80 信息流 语音编码 信道编码 扰码 扩频 调制 RF传送 信道解码 扰码还原 解扩 解调 RF接收 信息流 3 4CDMA通信模型 语音解码 2020 3 21 80 81 3 4数字信号的纠错编码 考察由3位二进制数字构成的8种不同的天气情况 如 000 晴 001 云 010 阴 011 雨 100 雪 101 霜 110 雾 111 雹 若上述码组中只准许使用4种来传送消息 如 000 晴 011 云 101 阴 110 雨 虽然只能传送4种不同的天气 但是接收端却有可能发现码组中的一个错码 2020 3 21 81 82 3 4数字信号的纠错编码 在现行的各种移动通信系统中 都采用了纠错编码技术 纠错编码是必不可少的基础技术之一 在CDMA移动通信系统中 采用卷积编码和交织技术 信息位 监督位 晴 云 阴 雨 000 011 101 110 2020 3 21 82 83 3 4数字信号的纠错编码 数字化移动通信信道中传输过程会产生随机差错 也会出现成串的突发差错 前面介绍的各种编码主要用来纠正随机差错 对付突发的差错主要以下两种编码 卷积码交织码 卷积编码有着极强的纠错能力和一定的纠正突发差错的能力 这种突发性的差错主要是由快衰落引起的 而交织编码主要是用来克服突发性差错 通常和其他如卷积分组码结合使用 交织的机理是把突发性差错变成随机性差错而得到纠正 它既不增加监督码元 也不改变码速 所以不影响编码的有效性 2020 3 21 83 84 3 4卷积编码和块交织 InterleavingMethod 待传比特 卷积编码 交织 接收比特 卷积解码 维特比解码 Example Encode Convolutional Interleaver De Interleaver Decoder Hello HHEELLLLOOFFOOLLKKSS ELSOLHLOFKLEOLSHOLKF ELSOLHLOFKLEOLSHOLKF HHEELLL OOFFO LLKK S HELLOFOLKS HELLOFOLKS 2020 3 21 84 85 3 4数字信号的纠错编码 卷积 D D D 约束长度4 码长为3 码率为1 3的卷积编码器 g0 g1 c0 c1 c2 卷积的译码有多种方法如大数逻辑 序列 维特比等 2020 3 21 85 86 3 4数字信号的纠错编码 交织 交织的简单原理 16位原始码流1101001101001110 按4x4矩阵排列 写入发送矩阵 1101 0011 0100 1110 1x01 0 x11 0 x00 1x10 按行写入 按列读出 按列写入 按行读出 信道受扰序列 1001xxxx01011100 接收端矩阵输出 1x010 x110 x001x10 2020 3 21 86 87 3 4数字信号的调制 1 4 用数字信号对载频调制就是数字式调制 和模拟信号类似有 ASK 振幅键控 FSK 频移键控 PSK 相移键控 GMSK 最小频移键控 DPSK 相对相移 QPSK 正交相移 OQPSK 交叉正交相移 就性能而言 PSK最好 FSK次之 ASK一般 2020 3 21 87 88 3 4数字信号的调制 2 4 QPSK调制 串 并 LPF LPF BPF LC 90 Rb QPSK 2020 3 21 88 89 3 4数字信号的调制 3 4 BPF 载波恢复电路 LPF LPF 判决电路 判决电路 复用器 定时信号恢复 90 恢复信号 QPSK解调 2020 3 21 89 90 3 4数字信号的调制 4 4 OQPSK是OffsetQPSK的缩写 称为交错QPSK 即在I Q支路上错开一个码元的时间进行调制 这样一来避免了码元的同时转换 减小了相位跳变的幅度 频特性得到改善 即旁瓣的幅度要小一些 在CDMA中被用在反向信道的调制 其他性能和QPSK差不多 解调方法也很相近 2020 3 21 90 目录 第一章移动通信技术发展概况第二章CDMA2000概述第三章CDMA20001x基本原理第四章CDMA20001x关键技术 2020 3 21 91 4 1关键技术 功率控制软切换分集技术 92 2020 3 21 92 4 1CDMA功率控制作用 CDMA是一种基于用户数量的干扰受限系统与AMPS TDMA系统不同 CDMA系统是软容量限制系统每个用户都是共享信道中的噪声源用户的噪声是累积的这就对系统能够容纳多少用户 造成了实际的限制如果我们想要 获得最大系统容量延长移动台电池寿命移动台精确的功率控制是至关重要的功率控制的目标就是 使每个移动台保持在绝对最小功率级 并确保可接受的服务质量理想情况 在基站从每个移动台接收到的信号功率应该是相同的 干扰最小 移动台发射过多的功率会增加对其它移动台的干扰 2020 3 21 93 4 1CDMA系统的功率控制 反向链路开环功率控制反向链路闭环功率控制前向链路慢速功率控制前向链路快速功率控制小区呼吸功率控制 2020 3 21 94 4 1反向开环功率控制 2020 3 21 95 4 1开环功率控制中估算输出功率 平均输出功率 dBm 平均接收功率 dBm 功率偏移 干扰校正 NOM PWR INIT PWR 干扰校正 min max 7 Ec Io 7 功率偏移 96 2020 3 21 96 4 1反向闭环功率控制流程示意 BTS 功率控制比特 Eb Nt值 FER值 内环功率控制 外环功率控制 Eb Nt改变量 BSC BTS 包含内环功率控制和外环功率控制 97 2020 3 21 97 4 1反向闭环功率控制 内环功率控制 补偿前向和反向路径之间的不对称由发往移动台的提升功率 0 和降低功率 1 指令组成 根据在基站测得的信号强度并与以特定门限值 给定值 相比较确定发送0或1每条指令要求移动台增加或减少发射功率1dB每秒发射800次 始终以全功率发射允许补偿快衰落的影响 移动台 BTS SignalStrengthMeasurement 门限值 or 反向闭环功率控制 2020 3 21 98 4 1反向闭环功率控制 外环功率控制 反向链路差错控制的渐进形式给定值根据反向业务信道的FER调整 在基站控制器决定 以50帧 秒 20ms 帧 的速率抽样给定值每1 2秒调整一次 FER 移动台 BTS BSC 反向外环功率控制 SignalStrengthMeasurement 门限值t or 反向闭环功率控制 2020 3 21 99 4 11x引入的新的功率控制 前向快速功控 前向外环功率控制实现点在移动台 基站需要做的工作就是把外环控制的门限值在寻呼消息中发给移动台 其中包括FCH和SCH的外环上下限和初始门限 外环功率控制根据指配的前向业务信道要达到的目标误帧率 FER 所需的Eb Nt来估算门限设置值 2020 3 21 100 4 1反向信道输出功率 RC3 RC6 平均Pilot信道输出功率 dBm 开环估计 ACC CORRECTIONS 所有闭环功率控制校正平均Code信道输出功率 dBm 平均Pilot输出功率 0 125 Nominal Attribute Gain Rate FrameDuration Coding 其他项 2020 3 21 101 4 1前向业务信道功率控制 慢速功率控制 基站缓慢地降低到每个移动台的功率随着FER 在移动台测定 的增加 移动台要求增加前向业务信道的功率 发送功率测量报告消息 MS测量前向业务信道帧质量 以周期方式或门限方式上报帧质量 BTS根据上报的帧质量情况确定是否进行前向功率调节 2020 3 21 102 4 1功率控制机制概要 所有类型的功率控制共同工作 移动台的功率消耗降低到最小 并增加了系统的整体容量 FER FER 移动台 BTS BSC SignalStrengthMeasurement 门限值t or AdjustFwd Power 反向外环功率控制 反向闭环功率控制 前向链路功率控制 反向开环功率控制 2020 3 21 103 小区呼吸是CDMA系统的一个重要功能 它主要用于调解系统中各小区的负载 使系统容量达到最大 并避免切换发生问题 实现方法 调整导频信号功率占基站总发射功率的比例 达到控制小区覆盖面积的目的 4 1CDMA功率控制作用 小区呼吸 2020 3 21 104 4 1功率控制效果 2020 3 21 105 4 2CDMA切换 空闲状态 空闲切换 小区重选 CDMA to CDMA切换 更软切换 软切换 CDMA to Analog切换 2020 3 21 106 软切换 有以下几种情况同一BTS内不同扇区相同载频之间 又称更软切换 同一BSC内不同BTS相同载频之间 同一MSC内 不同BSC相同载频之间 软切换发生时 除了载频相同之外 声码器 帧偏置也保持不变 硬切换 跨MSC或跨频的切换 半软切唤 实际上是同一一BSC内的硬切换 原则上同一BSC内的切换应当是软切换 更软切换 但是由于资源的占用情况 无充足的无线资源如载频和帧偏置 只有声码器保持不变 因而称为半软切换 4 2切换的类型 2020 3 21 107 PN104 PN108 A PagingChannelMsgs SyncChannelMsg 104 108 Ec Io 3dB 4 2CDMA中的空闲切换 接入失败易发生区域 2020 3 21 108 4 2空闲态切换 查询邻区列表 检测最强Pilot的扇区 决定是否切换 2020 3 21 109 4 2软切换 软切换 移动台在从一个基站覆盖区域移向另一个基站时 开始与目标基站通信但不中断与当前提供服务的基站的通信 可以同时包括与三个基站保持通信 移动台合并从每个基站发送来的信号帧 2020 3 21 110 4 2更软切换 2020 3 21 111 4 2CDMA to CDMA硬切换 切换的两个基站工作在不同的频率切换的两个基站可以工作在相同的频率 但从属于不同的MSC 2020 3 21 112 4 2两种算法的比较 Cdma2000中除使用静态门限外 还使用了动态门限 这样可以更准确的判断软切换的最佳时机Cdma2000中切换完成后 是将有效导频转入候选导频集中而不是直接到相邻导频集 这样避免 乒乓效应 带来的系统软切换消息交互的负荷 提高服务质量何系统可靠性 2020 3 21 113 4 2软切换的优缺点 优点降低了越区切换的掉话率在覆盖不是很好的地方提高通话质量缺点至少两倍的空中资源更多的消耗信道资源 2020 3 21 114 2020 3 21 115 4 3语音编码技术 200643224169 687 24 82 41 21 波形编码器 声码器 语音编码器 广播质量 长途质量 通信质量 合成质量 混合编码器 Kb s PCM ADPCM 2020 3 21 116 参数编码 以人类语言生成模型为基础分析表征话音激励源和声道等特征参数 并且只要将这些参数传送到接收端来合成恢复话音信号 这样较低的传送速率就可以满足 RPE LTP LPC 13kb s 规则脉冲激励长时预测线性预测编码 GSM用 QCELP 码本激励线性预测编码 8kb s 13kb s EVRC话音激活 利用DSI 话音插空技术 发端话音识别器检测是否有话音 决定是否分配信道 采用8kb s 4kb s 2kb s 1kb s四种以适应不同速率的传输要求 在话音间歇其间低速编码 以降低传输速率 降低发射功率 4 3语音编码技术 2020 3 21 117 4 3可变速率声码器 2020 3 21 118 4 3可变速率声码器 CDMA使用可变速率输出的编码器在说话时使用全速率在停顿时使用低速率可以提高系统的容量在传输中声音听起来更自然 2020 3 21 119 目录 第三章CDMA2000EVDORevA基本原理 2020 3 21 120 121 内容介绍 第3章CDMA2000EVDORevA基本原理第1节CDMA2000EVDO概述第2节EVDORevA基本原理第3节EVDORevA信道结构第4节EVDORevA无线关键技术第5节多流技术 QoS TFT第6节基于flow的计费 呼叫访问控制 2020 3 21 121 122 3 1CDMA2000标准进展情况 2000年6月 公布IS 2000ReleaseA标准1xEV DO DataOnly 与IS 95A B cdma20001XRTT同一频段前向峰值数据速率2 4Mbps 反向峰值数据速率1 8Mbps 1xEV DV目前有多家公司提出技术方案2001年5月将形成最后的标准与IS95 A B以及cdma20001XRTT系统后向兼容前向和反向均高于IMT2000要求的数据速率前向4 8Mbps 反向614Kbps 2020 3 21 122 123 3 11XEV DO 1XEV DV技术对比 1XEV DO 利用单独的载频实现高速数据传输 优点 多个接入终端 AT 实际上时分复用所有载频资源进行数据传递 控制简单 成本较低缺点 由于话音和数据的呼叫模型不同 可能会导致频率资源浪费 1XEV DV 同一载频内既可以传送话音 又可以传送高速数据 优点 使频率资源得到了有效地利用缺点 控制复杂 成本较高 2020 3 21 123 3 1EV DO技术发展 高通公司从1996年开始开发了HDR HighDataRate 技术 并于2000年被接受为IS856标准 Release0 称为HRPD HighRatePacketData 或1xEV DO 现在一般叫做1XEV DOEV DO是1X的增强型技术 它对CDMA20001x具有良好的后向兼容性EV Evolution 表示它是演进版本 DO 是DataOptimization是缩写 一开始称作Dataonly 表示它是专门针对分组数据业务而经过优化了的技术 124 2020 3 21 124 3 1CDMAEV DO演进路径 LTE DL 2 4MbpsUL 153kbps DL 3 1MbpsUL 1 8Mbps DL 9 3MbpsUL 5 4Mbps DL 100MbpsUL 50Mbps DL 100MbpsUL 50Mbps DL 14 7MbpsUL 5 4Mbps EV DORevA平滑向EV DORevB升级 LTE是CDMA未来演进方向 125 2020 3 21 125 3 1EV DORel 0 Rel A比较 EV DORev A设计目的 无线高速数据下载 实时多媒体业务设计改进 前向3 1Mbps 反向1 8Mbps 空口吞吐量显著提升业务 信令时延明显减小 能很好的支持VT VoIP等QoS业务全兼容原有Rel 0系统 增强了和1x的互操作功能 EV DORel 0设计目的 无线高速数据下载存在不足