CDMA学习总结.docx

1 扩频通信扩频（Spread Spectrum SS）的理论基础是香农定理：对于给定的信息传输速率，可以使用不同的带宽和信噪比的组合来传输。将信息带宽扩展许多倍，来换取信噪比的好处，增强了系统的抗干扰能力。1） 四种扩频2） 直接序列扩频（DSSS）3） 调频扩频4） 跳时扩频5） 混合模式2 码序列在扩频通信系统中，伪随机码序列和正交编码是十分重要的对于伪随机码主要是M序列和Gold序列对于正交编码，以Walsh码3 调制技术振幅键控（ASK）移频键控（FSK）移相键控（PSK）4 卷积码卷积码是一种纠错码，5 交织技术当移动通信信道出现深衰落时，数字信号的传输可能出现成串的突发差错，一般的差错编码（如卷积码）只能纠正有限个错误，对于大量的突发误码无能为力；码分多址系统采用交织编码和卷积码结合的方式来纠正突发错误。交织的目的就是把一个较长的突发错误离散成随机差错，使得纠错编码技术更容易纠正。6 IS-95的主要特点：1） 频段安排 AMPS系统的信道间隔为30kHz,每个CDMA信道使用42个AMPS信道，系统带宽为1.25MHz，使用的PN码速率为1.2288Mcps。在实际的系统中，每个CDMA信道两侧各有8个AMPS信道作为保护频带。具体的频率安排：反向链路为824MHz-849MHz，前向链路为869MHz-894MHz,上行链路和下行链路的频道间隔为45MHz。 PCS系统没有沿用AMPS系统的频谱，该系统在1850MHz-1990MHz的频带上共使用了120MHz的带宽，采用了50kHz的信道间隔。每个PCS的CDMA载波带宽也是1.25MHz2） 信道数每个系统带宽共有64个码分信道，CDMA系统带宽为1.25MHz3） 调制方式和扩频方式 前向链路采用QPSK调制，反向链路采用OQPS调制，前向和反向链路均采用直接序列扩频4） 信道编码5） 交织编码6） 扩频码扩频码的速率1.228Mcps，即码片的码元宽度为0.8138us，基站识别码采用周期为215-1的m序列（短码），用户识别码采用周期为242-1的m序列（长码），前向链路采用64个正交的walsh码（Walsh码片的速率也为1.288Mcps）作为64个信道的地址码，反向链路利用Walsh码进行64进制正交调制。前向链路扩频码是Walsh序列，反向链路的扩频码是长码7） 前向链路的所有信道（导频，同步，寻呼和业务信道）使用相同的短PN码序列，不同基站采用不同的PN偏置，反向链路信道（接入信道和业务信道）和前向链路的调制方式不同，8） 在IS95系统的前向链路中，不同的信道通过专用的正交Walsh序列来区别，由于Walsh序列的正交性，不同信道的信号是正交的，因此区分了不同的移动台用户，相邻的基站可以使用相同的Walsh序列，虽然信号之间可能不满足正交性，但是来自不同基站的信号可以使用不同的PN短码偏置来区分。前向物理信道按照Walsh码序列可提供64个信道W0-W63。根据物理信道所传送的信息功能不同，可将物理信道划分为几种逻辑信道：导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道。前向链路的逻辑信道包括：1个导频信道、1个同步信道、1-7个寻呼信道，55个前向业务信道。导频信道（W0），同步信道（W32）,寻呼信道（W1-W7）和前向业务信道，业务信道含有业务数据和功率控制子信道，前者传送用户信息和信令信息，后者传送功率控制信息。9） 前向导频信道前向导频信道使用全0的信息序列，没有进过编码、交织。用Walsh 0进行扩频，导频信号是连续发射的，导频信道的发射功率占基站总功率的20%，由于PN码序列的周期为215=32768码片（马上就会讨论为什么不是215-1），所以基站的导频信号码的PN序列周期内可容纳512个码长为64的Walsh函数序列，所有基站的导频信号均使用相同的短PN码，不同的基站通过对应的时间偏置来识别的。导频信号PN码序列初始相位（状态）的偏置数目等于512，即每偏移64chips为一个码分导频信道。初始相位可用偏置指数表示，从0到511，共有512个，相位偏置指数乘64=引导PN序列偏移的码片数。例如，给定的偏置指数为15是，相对基准时间偏置的码片数为1564=960chips，又因为码片速率为1.2288Mcps，已知每一码片宽0.8138us，所以偏置指数为15（对应960chips的码片偏移），相当于时间偏移为781.25us。10） 前向同步信道前向同步信道是经过编码、交织、和调制的信号，主要传输同步信息。导频信息可以利用该信号得到起始时间同步，所以移动台要解调这个信道。此外同步信道还传送前向寻呼信道的信息速率。11） 前向链路总结：前向链路中，起扩频作用的是Walsh序列，此外Walsh序列还用来区分前向链路的不同信道，不同的短PN码偏置可用来区分不同的基站，在同基站的各前向信道的QPSK调制结构中，I路和Q路的PN码偏置相同，但特征多项式不同。长PN码在前向业务信道和寻呼信道中用于数据加扰，没有起到扩频作用，前向导频和同步信道中没有使用长PN码12） IS-95反向链路信道反向链路仅包括两种信道：接入信道和业务信道，没有导频信道。每个系统台或者使用接入信道或者使用业务信道，但不能同时使用两个信道。反向链路的码分物理信道是有周期为242-1的PN长码构成的，用长码的不同相位偏置来区分不同的用户。实现多址接入。最多可设置的接入信道为n=32个，最多可设置的反向业务信道为m=64，但是总信道数n+m = 64, 实际上，长码也是有42位长码掩码确定的。 反向链路和前向链路的一个根本区别是：前向链路采用彼此正交的Walsh码进行信道化，而反向链路使用长码进行信道化。这是因为前向链路由于采用了前向导频信道，Walsh码序列在相位对齐，符号对齐，和码片对齐的情况下是彼此正交的。而反向链路没有采用导频信道，各个信号是异步的，不可能将来自不同用户的Walsh码对齐，所以不采用Walsh码来区分不同的反向链路信号，而是利用同一用户发送的不同Walsh函数提供62进制正交解调，CDMA是码分多址通信系统，它主要使用到了两类码资源，Walsh码和PN码。Walsh码(沃尔什序列)：Walsh码来源于H矩阵，根据H矩阵中“1”和“1”的交变次数重新排列就可以得到Walsh矩阵，该矩阵中各行列之间是相互正交(Mutual Orthogonal)的，可以保证使用它扩频的信道也是互相正交的。对于CDMA前向链路，采用64阶Walsh序列扩频, 每个W序列用于一种前向物理信道(标准），实现码分多址功能。信道数记为W0-W63，码片速率：1.2288Mc/S。沃尔什序列可以消除或抑制多址干扰(MAI)。理论上，如果在多址信道中信号是相互正交的，那么多址干扰可以减少至零。然而实际上由于多径信号和来自其他小区的信号与所需信号是不同步的，共信道干扰不会为零。异步到达的延迟和衰减的多径信号与同步到达的原始信号不是完全正交的，这些信号就带来干扰。来自其他小区的信号也不是同步或正交的，这也会导致干扰发生,在反向链路中，沃尔什码序列仅用作扩频。伪随机序列PN(Pseudorandom Noisecdma系统中，伪随机序列(PN)用于数据的加扰和扩谱调制。在传送数据之前，把数据序列转化成“随机的”，类似于噪声的形式，从而实现数据加扰。接收机再用PN码把被加扰的序列恢复成原始数据序列。CDMA中用到的PN序列可以分为长PN码（长码）和短PN码（短码），长PN码可用于区分不同的用户，短PN码用于区分不同的基站。具体实现如下：长PN码：不同的移动台都有一个长码生成器。其中长码状态寄存器(LCSR)保持与系统时间的同步，掩码寄存器(MR)存有只有用户可识别的码型。长码状态寄存器(LCSR)每个脉冲周期转变一次状态。状态寄存器(LCSR)和掩码寄存器(MR)合并至加和寄存器(SUMMER)，SUMMER寄存器的数字单元在每个时钟周期内进行模2和计算，逐比特生成长码。生成的移位长码的是由用户唯一的偏制(Users Offset)码型所决定的，加扰后其他用户将无法解调此短PN码（m序列）：cdma系统中的短PN码由15阶移位寄存器产生的m序列，并且每个周期在PN序列的特定位置插入一个码片，从而加长了一个码片。所以修正后的短PN码周期是普通序列长度为32767再加一个码片，也就是32768个码片。不同基站用不同时间偏置进行区分。每个偏置是64码片的整数倍，总共有32768/64=512个可能的偏置。可用于识别512个基站，在1.2288Mcps的速率上，序列每26.66ms重复一次，即每两秒75次。总述：Walsh码前向用于区分不同物理信道，反向用于扩频。PN伪随机码前向用于区分不同基站（m序列）和加扰（长码），反向用于区分不同用户和反向物理信道（长码）13） 反向链路信道结构总结1） 交织2） 扩频码 Walsh码序列在3）14） CDMA 2000物理层概述15）7 CDMA 2000物理层概述1）RCn RC = Radio Configuration，RC1和RC2是为了保持和IS-95的后向兼容。2）SR1和SR3Spreading Rate,扩频速率的意思。指的是前向或反向CDMA信道上的PN码片速率类型。在CDMA2000系统中，有两种频谱扩展技术可用，多载波（MC，Multiple Carrier）和直接序列扩谱（DS），在MC方式中，编码和交织后的调制符号可多路分解到N（N=3，6，9，12）个1.25MHz的载波上，每个载波的码片速率仅为1.2288Mcps、在DS方式中，码片速率为1.2288Mcps（N=1，3，6，9，12）编码和交织以后再一个载波上调制，载波的带宽为N1.25MHz，CDMA2000系统的前向链路支持DS和MC两种方式，反向链路只支持DS方式。WCDMA，主同步码PSC叫做总分层格雷码序列，有其专门的内容定义。总长度为256个码片，在一个系统的各个小区的各个时隙中传输，而且各个小区都是使用的这惟一一个PSC。辅同步码有16个，也有其专门的内容定义，排列组合成64个不同的辅同步码序列。扰码 在下行链路中总共可用的扰码有2的18次方减一个。他们也有详细的生成过程。但在系统中只用前8192个码，他们被分成512组，每组16个，其中包括一个主扰码和15个次扰码。这512个主扰码被分成64组，每组8个。64个组对应64个不同的辅同步码序列，通过辅同步码序列相关操作，可以推断出该小区的主扰码属于那个主扰码码组，然后再用8个主扰码分别进行相关运算，便得到小区使用的下行扰码了。首先手机要同步，同步过程涉及到的物理信道有两条，主同步信道和从同步信道。主同步信道上发射的是主同步码，主同步码在每个时隙的最开始的256个码片上发射，发射主同步码的时候，手机滤波器上就会有高电平指示，这样就获得了时隙同步。获得时隙同步之后，手机就知道了这个小区的每个时隙的开始。这个时候手机会去读从同步信道。从同步信道上发射的是从同步码，从同步码的序列是64组固定序列中的一种，也在每个时隙的前256个码片发射，对应主扰码组的组号。手机也知道这64个固定序列。当手机逐个读取从同步码之后，就知道了从同步码的固定序列，也就知道了序列的开始位置和序列对应的主扰码组号。于是一个无线帧的开始就确定了，当然，还有主扰码组的组号。需要要强调一下，主从同步信道都是不扩频不加扰的，所以手机不需要知道扩频码和扰码就能读取这2个信道的信息。 获取同步之后，手机已经收集了该小区的很多有用信息，但是还是不知道该小区的主扰码，所以接下来的过程就是要获取小区信息的关键主扰码。 获取主扰码的过程就像解一个方程。涉及到的物理信道是CPICH，公共导频信道。CPICH发射的信息是固定的全1序列，该信道的扩频码也是固定的Cch，256，0，这些是在协议里固定好的，手机自己也知道。那手机怎么获取主扰码呢？ 在同步过程的第2步里，手机已经知道了主扰码组的租号。在这个组里，一共有8个主扰码。手机用这8个主扰码挨个去解扰CPICH，在用Cch，256，0去解扩CPICH，如果得到的是全1序列，那么用来解扰的扰码就是当前小区的主扰码。这样最多试8次就能确定主扰码。这也是为什么512个主扰码要分成64组的原因。简单讲就是UE将主扰码组（8个扰码）一个一个在CPICH上试（同步），直到找到相关结果最大的一个（全1序列），这就确定了主扰码。WCDMA各个信道的具体作用详解！物理信道特定的载频+扰码+信道化编码+一段持续时间+参考相位。.L-K8L#J$m9r分为传输信道和逻辑信道（分为专用物理信道（DPCH），和公共物理信道（CPCH）信道映射关系：上行：CCCHPRACHDCCHDPDCH和DPCCH下行：PCCHS-CCPCH|国内领先的通信技术论坛90%(C)a4D-O3H6DBCCHP-CCPCH和S-CCPCHCCCHS-CCPCH(w.P 85a+C!S双工方式：WCDMA使用频分双工（FDD），双工间隔190MHz频段：上行19201980 下行211021708k)V2K&l上行物理信道：专用物理数据信道（UL-DPDCH）功能：传送话音和数据专用物理控制信道（UL-DPCCH）功能：传送控制信息|国内领先的通信技术论坛-M#a&O-E7R5-g5m;m下行物理信道：专用物理数据信道（DL-DPDCH）功能：传送话音和数据专用物理控制信道（DL-DPCCH）功能：传送控制信息|国内领先的通信技术论坛#O#$l%V6L%Gr8p5H公共下行信道：CPCH主同步信道(P-SCH)，内容：主同步码PSC（256特定码组标识WCDMA，具有自相关特性，在时隙的前10/1发射，和SSC由正交特性）作用：UE开机时用已知的PSC去和网络发送的PSC运算得到+1，完成时隙同步不加OVSF码和扰码MSCBSC 移动通信论坛9u:C,p6a4l:S& N#_辅同步信道（S-SCH）内容：辅同步码SSC,共有16组，放在一个无线帧的15个时隙里=16的15次方的组合，选用64组具有代表性的组合，手机对这64辅同步码表组合是已知的。1S6f1c#P#Y5?b6k3功能：手机对辅同步码表，连续对出3个TS（时隙）的辅同步码在64组中是唯一的，横向手机知道了这事哪3个TS，完成帧同步，纵向知道这是第几组辅同步码，对应主扰码组（64选1）加快开机速度公共导频信道CPICH主公共导频信道F-CPICH内容：全0，以小区使用的主扰码加扰，信道化编码为cch，256,0mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。&6k&V9l!,z*E:k6j3U1M功能：UE根据主扰码组定出的范围，一个一个地测出这个小区的主扰码（8选1）为UE提供接受信号相位参考基准（完成相干解调，UE小功率发射）,|/v9K9P%$+D2H在切换的测量过程中，UE测量P-CPICH信道的强度和下行其他信道的参考相位（除DPCH），作为切换和小区重选的判断依据。$jW%;j6X+,E每个小区中的每个载波只有一个P-CPICHMSCBSC 移动通信论坛3s+h8r!m5M)RB4A:xP-CPICH在整个小区广播%U*l-o)cx!D3M7i公共控制物理信道CCPCH主公共控制物理信道P-CCPCH内容：传输小区系统消息（逻辑信道BCCH/传输信道BCH），包括（MCC国家码、MNC移动网好、Cell ID等相应参数）MSCBSC 移动通信论坛2Z*Z7_+C72C.n!n功能：用于承载下行系统控制和广播信息（就是小区广播）结构：一个无线帧的时常：10ms移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单$S4m3y3o7r.S(m数据传送速率：30kbpscch，256，1本小区主扰码mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。S$H$*R0F2Q,8w)P3h:mk.没有PILOT(提供相位)、TPC(功率控制)、TFCI（传输格式指示）辅公共控制物理信道S-CCPCH功能：