电信认证CDMA原理基础知识5.ppt

CDMA概述第五课：功率控制、登记和切换,5a:功率控制,CDMA功率控制,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，造成了实际的限制移动台精确的功率控制是至关重要的，如果我们想要：获得最大系统容量延长移动台电池寿命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,反向开环功率控制,反向闭环功率控制,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,Setpoint,or,反向闭环功率控制,开闭环功率估算,平均输入功率定义为移动台在其使用的1.23MHzRF信道带宽内接收到的功率,接入参数值不同基站之间可能会有所不同,以适应不同的前向功率级和天线增益,这些值在由寻呼信道提供的接入参数消息中详细说明,接入信道上的开环试探,反向业务信道初始发射,接收到第一个功率控制比特后,根据：,1.平均输入功率,移动台测得,2.接入参数,基站提供,后续试探根据基站提供的接入参数进行调整,根据：,1.平均输入功率,移动台测得,2.接入参数,基站提供,3.所有接入试探调整值的总和,根据：,1.平均输入功率,移动台测得,2.接入参数,基站提供,3.所有接入试探调整值的总和,4.所有接收到的功率控制比特值的总和,反向外环功率控制,不是IS-95A和J-STD-008的标准.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,Setpoint,or,反向闭环功率控制,前向业务信道功率控制,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,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,SetPoint,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,CDMA概述第五课：功率控制、登记和切换,5a:功率控制复习,5a:ReviewQuestions,1.Whatisthepurposeofpowercontrol?Tomaximizesystemcapacitybyminimizingnoise/interference,andtoincreasebatterylifeinthemobilestations.2.Whatistheidealsituationatthebasestationregardingpowerlevelofthereceived移动台stationsignals?Toreceiveexactlythesame(minimum)powerlevelfromeverymobilestation.3.WhathappensduringReverseOpenLoopPowerControl?Themobilestationmakesaninitialestimationofthepoweratwhichitshouldtransmittheinitialaccessprobebasedonthemeanreceivedpower,thebuilt-inturnaroundconstant,andsomeparametersreceivedfromthebasestationintheAccessParametersMessage;thenitrefinesthisestimatethroughsuccessiveprobesatincreasedpoweruntilitreceivesacknowledgmentfromthebasestation(orgivesup).,5a:ReviewQuestions(cont),4.WhathappensduringReverseClosedLoopPowerControl?Themobilestationcorrectsitsoutputpowerlevelbasedonpower-up/power-downcommandsreceivedfromthebasestationonthepowercontrolsubchannel.5.WhathappensduringReverseOuterLoopPowerControl?TheBSCmonitors,andadjustsifnecessary,theSetpointusedbytheBTStogeneratethepower-up/power-downcommandsforthemobilestations.ItdoesthatbasedontheFrameErrorRateforthatmobilestationmeasuredatthebasestation.,CDMA概述第五课：功率控制、登记和切换,5b:登记,漫游,移动台可能为以下漫游状态：归属：移动台在其归属地(非漫游)NID漫游：移动台在一外部NID范围内，但在其归属SID的范围内SID漫游：移动台在外部SID范围内移动台内有一个归属对列表该列表内是SID/NID对，定义移动台的归属位置这些数据存储在半永久性存储器中当前的SID/NID包含在系统参数消息(在寻呼信道中发送)中,HomeSID/NIDList,(2,3)(2,0)(3,1),CDMA登记,登记就是移动台通知蜂窝系统它的位置、状态、标识及其它特征的方式寻呼和登记之间要保持平衡登记间隔太久会造成寻呼率过高频繁登记会使接入信道的负荷过重合理的系统设计可以使基站在建立移动台终接呼叫时有效地寻呼移动台登记还提供：移动台的时隙周期索引和划分时隙模式移动台类别码（SCM）和协议版本号以便基站可以知道移动台的性能移动台登记的两种类型非自主登记：基站明确要求登记或根据移动台接收到的其它类型的消息隐含请求登记自主登记：由一些事件触发，而不是因为接收到来自基站的明确或隐含请求,CMDA登记形式,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更登记隐含登记受命登记业务信道登记,自主登记,目前不支持的登记,非自主登记,所有类型的登记都可以通过系统参数消息被激活或被禁用,开机登记,移动台登记，当：用户开机后切换到另外一服务系统后延迟20秒防止因移动台电源频繁开和关造成多次登记,关机登记,当用户关机时移动台登记在登记尝试完成之前移动台不会关掉电源移动台不会执行关机登记，如果在当前系统没有登记可防止不必要地向用户发送寻呼尝试可能不可靠,基于定时器的登记,当一个计时器计满时，移动台执行登记登记间隔由基站决定允许系统注销关机登记失败的移动台,基于距离的登记,当移动台的当前基站和它上次登记的基站之间的距离超过一个特定的门限时，移动台执行登记在大多数移动台是静态时非常有用其触发是根据GPS数据中的地理数据距离是通过计算两个基站之间的经纬度差决定的计算所需信息由系统参数消息提供,基于区域的登记,当移动台进入一个新的区域时执行登记区域就是在系统和网络内由基站组成的基站组移动台存储有它已经登记过的区域的列表每个区域由其登记区域号码参数(REG_ZONE)加上该区域所属的SID和NID唯一识别对应每一个已经登记的区域移动台激活一个定时器，当前所在区域除外，并且当定时器的计时值到达上限时对应区域被删除如果移动台进入一个新区域，而该区域已经在登记表中，移动台不重新登记。,参数变更登记,当移动台修改任何以下参数(存储在移动台中)后，执行登记：首选时隙周期索引时隙模式指示呼叫终止使能指示或移动台支持的以下性能发生改变：频段移动台功率类别（SCM）速率工作模式,隐含登记,发生在当移动台和基站交换与登记不是直接相关的消息时该消息传送的信息足以识别移动台及其位置当移动台发送一条启呼消息或寻呼响应消息时，被认为是一次隐含登记与AMPS和IS-54兼容对于减少受命登记非常有效。,启呼消息-寻呼响应消息-,受命登记和业务信道登记,受命登记基站命令移动台登记移动台可以是在空闲状态或处于呼叫状态业务信道登记当移动台占用一个业务信道时，基站可获得移动台的登记信息信息交换发生在业务信道上用于系统间切换,CDMA概述第五课：功率控制、登记和切换,5b:登记复习,5b:ReviewQuestions,1.Definethethreeroamingstatesinwhichamobilestationcanbefound.Home-themobilestationisinitshomelocation(notroaming),NIDroaming-themobilestationiswithinaforeignNIDbutinthehomeSID,andSIDroaming-themobilestationiswithinaforeignSID.2.DefineCDMAregistrationandexplainitspurpose.CDMAregistrationisthemeansbywhichamobilestationnotifiesthecellularsystemofitslocation,status,identificationandothercharacteristics.ThepurposeofCDMAregistrationistoallowthesystemtoefficientlypagethemobilestationwhenestablishingamobile-terminatedcall.,5b:ReviewQuestions(cont),3.Namethesevenformsofregistration,indicatingwhethertheyareautonomousornot.Autonomous:Power-upregistration,Power-downregistration,Timer-basedregistration,Distance-basedregistration,andZone-basedregistration.Non-autonomous:Parameter-changeregistrationandImplicitregistration.,CDMA概述第五课：功率控制、登记和切换,5c:切换,切换,切换就是当移动台从一个基站的覆盖范围进入另外一个基站的覆盖范围时移动台保持与移动电话交换局(MTSO)通信的过程。在以下情况，切换可保持呼叫：用户穿过小区的边界用户遭遇噪声或超过特定门限的干扰呼叫期间基站的组成部件出现故障退出服务切换包括以下几个阶段：切换起始目标选择切换完成,CDMA与AMPS/TDMA切换,AMPS/TDMA切换先断后接（break-before-make）通话质量变差掉话的概率增加CDMA切换先接后断（Make-before-break）由移动台指引，不是基站用户没有感觉改善了呼叫质量,基站B,MAKE,AMPSTDMA,BREAK,基站A,基站B,基站A,基站B,CDMA,切换阶段,切换起始AMPS切换触发是由基站开始的TDMA切换触发也是由基站发起的，但移动台在处理过程中起辅助作用CDMA软切换和更软切换由移动台发起目标选择AMPS采用一种机制而TDMA采用两种机制相邻基站的定位接收机(LCR)TDMA也可以完成移动台对相邻控制信道的测量(MAHO)CDMA典型地只采用一种机制(MDHO)移动台测量相邻导频信道并发送导频强度测量消息(PSMM)切换完成TDMA/AMPS话音通路总是要切换掉CDMA话音通路只有在硬切换时要先断掉,CDMA切换,软切换,软切换：移动台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.可以同时包括三个基站并使用三个基站的信号移动台合并从每个基站发送来的信号帧,更软切换,CDMA-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MTSO,CDMA-to-Analog切换,AMPS小区,CDMA小区,CDMA/AMPS边界小区(相同扇区化),CDMA-to-CDMA软切换,AMPS-to-AMPS切换,CDMA-to-CDMA更软切换,CDMA-to-AMPS切换,导频集：有效导频集：分配给移动台的与当前的前向业务信道相关的导频集合(最多6个导频)候选导频集：当前不在有效导频集里，由移动台接收到的有足够的强度显示与该导频相对应的基站的前向业务信道可以被成功解调的导频的集合(最多5个导频)相邻导频集：当前不在有效导频集或候选导频集里，但根据某种算法可能进入候选导频集的导频集合(最少20个导频)剩余导频集：当前系统中，当前CDMA载频中的所有其它可能的导频导频集中的所有导频具有相同的频率这些导频集可以在切换期间由基站更新,导频集,1.Active2.Candidate3.Neighbor4.Remaining,导频集,导频强度测量消息(PSMM),在切换处理过程中，移动台利用导频强度测量消息指引基站。移动台用导频强度测量消息报告与当前正在被解调的前向业务信道(不管是否将继续从其接收业务)相关的导频的强度，以及相邻导频集和剩余导频集里正在被接收的具有足够强度，因此与其相关的t业务信道能够被成功解调的导频的强度。在上图中移动台正在解调基站A的业务信道并从基站A得到它的时间基准它同时仍在解调基站B的业务信道，但基站B的导频已变得太弱了基站C的导频已变得有足够得强度，移动台将开始接收该基站的业务信道,Timing,A,C,B,PSMM,业务信道,导频信道,软切换信令,T_ADD：导频加入检测门限T_DROP：导频去掉门限T_TDROP：去掉定时器期满防止当移动台遭遇衰落时，PSMM的不必要发送,导频强度,导频强度超过T_ADD,收到EHOD消息,导频加入到相邻导频集,发送EHOC消息,收到NLU消息,时间,导频强度低于T_DROP,去掉计时器启动,T_TDROP,T_ADD,T_DROP,收到EHOD消息，导频加入到有效导频集发送EHOC消息，收到NLU消息,N,C,N,A,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),去掉定时器期满,发送PSMM(请求增加)，导频加入到候选导频集,发送PSMM(请求移去),软切换期间的功率控制,软切换期间，移动台从多个基站同时接收功率控制比特如果两个或多个功率控制子信道是相同的，则其功率控制比特每1.25ms被分集合并如果移动台接收到来自不同功率控制子信道的功率控制比特不同，则降低平均输出功率1dB只有当来自所有功率控制子信道的功率控制比特都要求提升功率，移动台才会提升平均输出功率1dB,CDMA概述第五课：功率控制、登记和切换,5c:切换复习,5c:Revi