CDMA通信原理

1、精选课件1 精选课件2 通过本课程学习,您可以: l掌握CDMA基本通信原理及相关技术. l了解CDMA关键技术. l了解CDMA编号计划. 精选课件3 第二章第二章 CDMA通信原理通信原理 第三章第三章 CDMA关键技术关键技术 第四章第四章 CDMA编号计划编号计划 精选课件4 CDMA2000标准进展情况 2000年6月，公布IS-2000 Release A标准 1xEV-DO (Data Only) 与IS-95 A、B、cdma2000 1X RTT同一频段 Rel 0 前向峰值数据速率2.45 Mbps；反向峰值数据速率153.6Kbps Rev A前向峰值数据速率3.1 Mb

2、ps；反向峰值数据速率1.8 Mbps 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cdma2000 1X RTT系统后向兼容 前向和反向均高于IMT2000要求的数据速率 前向4.8 Mbps ，反向 1.8 Mbps 精选课件5 lCDMA蜂窝移动通信体制频率的范围为50M （上行和下行各25M） ，中 国联通和中国长城共有30M频率（上行和下行各15M）可供使用。 l800M、900M频率分配表 频频 率率 820830840850860870880890900910920930940950960 运运营营 单单位位 技技术术体体制

3、制 频频率率 范范围围 (MHz)频宽 GSM 890-915 935-960 25M CDMA 824-849 869-894 25M 中国 联通 CDMA 825-835 870-880 10M 长城CDMA 835-840 880-885 5M 中国 联通 GSM 909-915 954-960 6M 西北五省 AMPS 835-845 880-890 10M ETACS 880-890 925-935 10M TACS 890-903 935-948 13M 中 国 移 动 GSM 903-909 948-954 6M 多址技术多址技术 Frequency Time Power Fre

4、quency Time Power Frequency Time Power User User User User User User FDMA TDMACDMA 同一时间同一频段上根 据不同的扩频码进行区 分用户. 同频段的业务信道 以不同的时隙进行 用户区分. 不同的用户占用不 同的频段. CDMA技术优势技术优势 n 系统容量大. n更高的频谱效率. n 语音质量好,更高的保密性. n 手机发射功率小,省电. 精选课件8 BSC MSC HLR VLR PDSNHA AAA Internet PLMN/PSTN CDMACDMA网络结构网络结构 分组域分组域 电路域电路域 BTS BT

5、S BTS M2000 接入网接入网 ANAAA 精选课件9 第一章第一章 CDMA概述概述 第三章第三章 CDMA关键技术关键技术 第四章第四章 CDMA编号计划编号计划 CDMA通信模型通信模型 信源信源 解码解码 信源信源 编码编码 信道信道 编码编码 交织交织 信道信道 解码解码 解交织解交织 加扰加扰 解扰解扰 扩频扩频 解扩解扩 调制调制 解调解调 射频射频 发射发射 射频射频 接收接收 bit symbol symbol chip bitsymbolsymbol chip 发射端发射端 接收端接收端 l前向(下行):从BTS到MS l反向(上行):从MS到BTS 精选课件11 第

6、一章第一章 CDMA概述概述 第二章第二章 CDMA通信原理通信原理 第四章第四章 CDMA空中接口空中接口 第五章第五章 CDMA编号计划编号计划 CDMA关键技术关键技术 n前向功控前向功控 u基于测量报告功率控制 uEIB功率控制 u闭环功率控制 n反向功控反向功控 u开环功率控制 u闭环功率控制 功率控制功率控制 n软切换软切换 n更软切换更软切换 n硬切换硬切换 u同频硬切换 u异频硬切换 切切 换换 n时间分集时间分集 n空间分集空间分集 n频率分集频率分集 分集技术分集技术 功率控制功率控制 功率控制的必要性功率控制的必要性: : n解决远近效应问题. n补偿衰落,提高通信质量.

7、 n增加系统的容量. 精选课件14 功率控制功率控制 无功率控制无功率控制 AB P( ) P( ) P( ) 从从A接收到功率接收到功率 从从B接收到功率接收到功率 A的发射功率的发射功率B的发射功率的发射功率Total receive P( ) P( ) 成功恢复用户成功恢复用户A 的信号的信号 用户用户B的信号被的信号被 淹没淹没 解扩解扩 精选课件15 功率控制功率控制 有功率控制有功率控制 AB P( ) P( ) P( ) 从从A接收到功率接收到功率 从从B接收到功率接收到功率 A的发射功率的发射功率B的发射功率的发射功率Total receive P( ) P( ) 成功恢复用户

8、成功恢复用户A 的信号的信号 用户用户A的信号被的信号被 淹没淹没 解扩解扩 精选课件16 功率控制功率控制 （1） （2） （3） （4） 解扩解扩 P( ) P( ) P( ) P( ) （1）（2）（3） P( ) （4） Total receive P( )P( )P( )P( ) （1）（2）（3）（4） Total receive 解扩解扩 无功率控制无功率控制 P( ) P( ) （1） P( ) （2） P( ) （3） P( ) （4）Total receive 解扩解扩有功率控制有功率控制 P( ) （5） P( ) （5） （5） 精选课件17 切换必要性切换必要性 BT

9、S1 BTS2 我想使用BTS2信号. 从BTS1移到BTS2覆盖区时,BTS1的信号越来越弱,BTS2的信号越来越强.MS需 要使用更好的BTS信号来进行通讯. 切换分类切换分类 切换切换 软切换软切换:在切换过程中,MS可以与两个或多个BTS保持联 系,实现无缝切换,带来更好的话音质量. 更软切换更软切换:在切换过程中,MS与同一基站的两个或多个 扇区之间同时保持通讯. 硬切换硬切换:在切换过程中,MS先中断与原BTS或载频的联系, 再建立与目标BTS或载频的联系,即先中断再联系.切换过 程中会有短暂的中断,容易引起掉话. 硬切换分为硬切换分为:同频硬切换和异频硬切换. 1 2 3 软切换

10、软切换 BTS1BTS2 软切换分支在 BSC进行合并. 软切换软切换 更软切换更软切换 更软切换更软切换 更软切换分支在 BTS进行合并. 精选课件21 分集技术分集技术 发射信号发射信号 S(t) t 精选课件22 分集技术分集技术 分集技术是同时接收衰落互不相关的两个或更多个输入信号后,系统分别解调 这些信号然后将他们相加,这样系统可以接收到更多有用信号,克服衰落. 分集技术是一项主要的抗衰落技术,可以大大提高多径衰落下的传输可靠性. 分集技术分类: u按照在移动通信中的应用可分为:接收分集和发射分集; u按照分集的不同角度,不同方法和措施可分为:空间分集,时间分集和频率分集; 分集技术

11、分集技术 时间分集时间分集:是利用基站和移动台的RAKE接收机来完成的.对于一个信道带 宽为1.23MHz的CDMA系统,当来自两个不同路径信号的时延为1us时,也即 这两条路径相差大约300m时,RAKE接收机就可以将它们分别提取出来而 不混淆. 频率分集频率分集:根据衰落的频率选择性,当两个频率间隔大于信道带宽相关 带宽时,接收到的此两种频率的衰落信号不相关,市区的相关带宽一般 为50kHz左右,郊区的相关带宽一般为250kHz左右.而CDMA的一个信道 带宽为1.23MKz，无论在市区还是郊区都远远大于相关带宽的要求,所 以CDMA的宽带传输本身就是频率分集. 空间分集空间分集:即用几个

12、独立天线或在不同场地分别发射和接收信号,以保证 各信号之间的衰落独立. 1 2 3 Rake接收机接收机 lBTS和和MS通过使用通过使用Rake接收机有效克服多径衰落接收机有效克服多径衰落,提高接收性能提高接收性能. lMS采用了采用了Rake接收机技术接收机技术,可以同时和多个可以同时和多个BTS实现通讯实现通讯,以实现软切换以实现软切换. 精选课件25 第一章第一章 CDMA概述概述 第二章第二章 CDMA通信原理通信原理 第三章第三章 CDMA关键技术关键技术 覆盖区定义覆盖区定义 位置区位置区 MSC MSC 区区 扇区扇区 PLMN 区区 服务区服务区 小区小区 扇区扇区 CDMA

13、编号编号 用户和终端号码用户和终端号码 MDN IMSI ESN MEID TMSI TLDN 无线网络号码无线网络号码 SID NID PZID REGZONE ID BSID BSC ID MARKET ID ENTITY ID CGI 核心网络号码核心网络号码 信令点编码 SSN 用户和终端号码用户和终端号码 MDN:Mobile Directory Number,移动号码薄号码移动号码薄号码. 为本网移动用户作被叫时为本网移动用户作被叫时, ,主叫用户所需拨的号码主叫用户所需拨的号码. . 1. MDN CC (Country Code)MAC (Mobile Access code)

14、SN (Subscriber Number) 例例: 86 133 10002000 MCC (Mobile Country Code)MNC (Mobile Network Code)MSIN (Subscriber Number) 例例: 460 09 0123456789 IMSI:International Mobile Subscriber Identity ,国际移动用户识别码国际移动用户识别码. 是在是在CDMA数字公用陆地蜂窝移动通信网中唯一地识别一个移动用户的号码数字公用陆地蜂窝移动通信网中唯一地识别一个移动用户的号码. 2.IMSI 用户和终端号码用户和终端号码 ESN:E

15、lectronic Serial Number,电子序列号电子序列号. 电子序列号是唯一地识别一个移动台设备的号码电子序列号是唯一地识别一个移动台设备的号码. ESN一般用一般用8位位16进制的数字表示进制的数字表示. 3.ESN 厂家编号厂家编号(8 bits)保留号段保留号段(6 bits)设备序号设备序号(18 bits) 共32bits,用8位16进制数字标识 MEID:Mobile Equipment Identifier,移动台设备标识移动台设备标识. 与与ESN功能相同功能相同,前面共前面共56bits,可规避和解决可规避和解决ESN资源不足问题资源不足问题. 校验码不在空口传输

16、校验码不在空口传输. 4.MEID 厂家编号厂家编号(32 bits)序列号序列号(24 bits)校验码校验码(4 bits) 共60bits,前56bits用于代替ESN标识序列号 用户和终端号码用户和终端号码 TMSI :Temporary Mobile Station Identity,临时移动台标识临时移动台标识. l与IMSI无直接关系,可以随时改变. l代替IMSI号码在无线接口上识别用户. l防止在无线接口上被监听. l防止窃取IMSI号码. 5.TMSI 6.TLDN CC (Country Code)MAC (Mobile Access code)SN (Subscribe

17、r Number) 例例: 86 133 90008765 TMSI_ZONE(1-8 byte)TMSI_CODE (2-4 byte) TLDN: Temporary Local Directory Number,临时本地号码薄号码临时本地号码薄号码. 为了加强系统的保密性而在为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别内分配的临时用户识别,它在某一它在某一VLR区域内与区域内与IMSI唯唯 一对应一对应. 无线网络号码无线网络号码 SID NID REGZONE PZID BSID=CELL ID+ Sector ID BSID 无线网络号码无线网络号码 SID: System I

18、dentification,系统标识系统标识. 长度长度15bits,用来识别一个无线覆盖区用来识别一个无线覆盖区. 1. SID NID: Network Identification,网络标识网络标识. 长度长度16bits,和和SID用来识别一个无线覆盖区用来识别一个无线覆盖区. 2. NID PZID: Packet Zone Identification,数据包区域标识数据包区域标识. 长度两个字节长度两个字节,和和SID/NID用来唯一标识一个用来唯一标识一个PCF,供供PDSN用来识别呼叫用来识别呼叫. 3. PZID REGZONE: Registration Zone,注册区域注册区域. 长度长度12bits,用来标识用来标识MS位置更新区域位置更新区域. 4. REGZONE 无线网络号码无线网络号码 BSID: Base Station Identification. 长度长度16bits,用来标识扇区用来标识扇区,当一个基站包含多个扇区时当一个基站包含多个扇区时,应该有多个应该有多个BSID. 5. BSID CEL