第二代移动通信系统

1、第四章 第二代移动通信系统自上世纪90年代以来，以数字技术为主体的第二代移动通信系统得到了极大的发展，短短的十年，其用户就超过了十亿。在中国，以GSM为主，IS-95CDMA为辅的第二代移动通信系统只用了十年的时间，就发展了近2.8亿用户，并超过固定电话用户数，成为世界上最大的移动经营网络。任何一类数字式语音信号在无线环境中传播存在三个挑战:1. 选择低速率编码方式, 以适应有限带宽的要求;2. 选择有效的编码方式降低误码率, 以适应恶劣的传播环境;3. 选择有效的调制方式和平滑的包络特性, 以减少杂散辐射.下面，我们将概述GSM和CDMA系统的特性、信令、系统制式等方面的知识。第一节 第二代

2、数字移动通信系统的特性一、时分多址（TDMA）系统特性GSM系统采用时分多址（TDMA）技术，这种技术在频率时间关系上形成一个矩阵，而每一信道对应于其频率时间矩阵上的一个点，在基站系统的控制和分配下，可为任一移动用户提供电话或非话数据业务。TDMA系统具有如下特性：1） 每载波多路。TDMA系统是一个时分复用系统，如GSM数字系统中每载波含8个时隙，即8个业务信道。随着技术的发展，半速率业务信道的出现使其设计能力还可翻一倍。2） 突发脉冲序列传输。移动台信号功率的发射是不连续的，仅在规定的时隙内发射脉冲序列；或者说，在任何给定的瞬间，占有同一载频而进行通话中的移动台仅有一台在发射信号。3） 传

3、输速率和自适应均衡。TDMA系统中，如果每载波含有的时隙多，则频率间隔宽，传输速率高。当码元持续时间与时延扩展量相当时，务必采用自适应均衡技术。例如当GSM系统传输速率达271kbit/s时，二进制射频数字调制方式码元宽度为3.7s。而城市移动通信的时延扩展通常是3s，郊区为0.3s。随着小区半径扩大和地形地物等因素还有可能增大时延扩展量，因此在GSM系统中采用了自适应均衡器，以获得16s的抗时延扩展能力。4） 传输开销大。TDMA系统分成时隙传输，使得收信机在每一突发脉冲序列上都需要重新获得同步。同时，为了把一个时隙和另一个时隙分开，防护时间也是必须的，因此，TDMA系统通常比FDMA系统需

4、要更多的传输开销。5） 先进的开放的技术规范。许多改进可以通过改变软件的方式实现，对于昂贵的无线设备只有很小的影响。例如话音编码算法的改进而降低比特率时，TDMA系统的信道更容易重新配置以接纳新技术。另外，如GSM技术规范采用开放互联模式，对于不同供货厂商的互联互通有共同的制约因素，有利于形成一种既竞争又互相促进的机制。这也是GSM系统能够迅速在全球扩展的一个重要原因。6） 共用设备的成本低。由于每一载波可为多个用户提供业务，所以TDMA系统共用设备的每用户平均成本与FDMA系统相比是大大地降低了。7） 有利于大规模集成。由于TDMA系统移动台的收发是在各自不同的时隙内进行的，因此可以不使用双

5、工器，既节约了成本，又减小了体积。而大量和复杂的数字信号处理又刺激了大规模集成电路的发展。从而再次促使了移动台制造成本的降低。二、码分多址（CDMA）系统特性1.CDMA系统一般原理码分多址接续的基础是使用一组正交（或准正交）的伪随机噪声（PN）序列（简称伪码）通过相关处理实现多用户共享频率资源和同时入网接续的功能。码分多址采用扩频技术。扩频技术的概念就是把原始信息的带宽变换成带宽宽得多的类噪声信号。扩频的含义是：假定一基带数据流的速率是Rb bit/s，发信系统将此数据变换为Bc带宽的传输信号。若Bc>>Rb（通常达23个数量级），且扩展编码序列与原始信号不相关，则认为信号获得了

6、频谱扩散。在第一章中，我们介绍了接收机输入端的载干比为： （41）在FDMA或TDMA系统中，RbBc，Eb/Io总是大于1，因此C/I>1为正的分贝数。而在CDMA系统中，Bc>>Rb。因此C/I<1为负的分贝数。通常，对于一个二进制码元的编码系统，在接收机正常工作情况下，可接受的Eb/Io为15dB，若Bc/Rb为1000倍即30dB，则接收机仍可接受的C/I为-15dB。也就是说，即使存在比信号高15dB的干扰，接收机仍能按要求正常工作。图41可帮助我们理解这个机理。(d)接收机输入端的扩频信号和干扰(b)接收机解扩输出端的频谱有用信号谱 -干扰信号谱Bc射频带宽

7、Bd信息带宽图41 扩频与解扩处理频谱原理图在发端，有用信号经扩频处理后，频谱被展宽如图41（a）所示；在收端，利用伪码的相关性作解扩处理后，有用信号频谱被恢复成窄带谱，如图41（b）所示，而宽带无用信号与本地伪码不相关，因此不能解扩，仍为宽带谱；此时，即使存在窄带干扰信号的加入，也将为本地伪码所扩展而成为宽带谱。当我们用一个窄带滤波器排除带外的（干扰和）噪声电平时，就大大地提高了窄带内的信噪比。扩频技术的基本参数是扩频增益Gp，其定义为频谱扩展前的信号带宽Bd与频谱扩展后的信号带宽Bc之比，它在数值上等于扩频解调前后的信噪比之比，也等于信息比特内所包含的PN序列的码元数N。 (42)扩频增益

8、Gp是扩频通信中扩频解调处理对信噪比改善程度的度量，因此，也称作扩频处理增益。Gp愈大，该系统的抗干扰性愈强。扩频从工作原理上还可分为直接序列扩频（DS）系统和跳频（FH）系统两类。用于第二代移动通信系统的IS-95CDMA系统为直接序列扩频系统。其工作原理如图42所示。比特率为Rb的数据Yi（t）被一个速率很高的PN序列扩频码Ci（t）调制后便展宽了频谱，这个过程称为扩频。然后再对频谱展宽后的序列进行射频调制，成为扩展频谱的射频信号Si（t），经天线发射出去。图42 直扩系统的工作原理图在接收端，射频信号经混频后变为中频信号。为识别它所需要接收的信号，使用一种与发端相同的扩频码，对中频信号进

9、行反扩展，将宽带似噪声信号恢复成窄带信号，这个过程称为解扩。解扩后的窄带信号经解调器进行解码，恢复成原始的数据输出。伪随机噪声（PN）序列的码型将影响码序列的相关性。序列的码元通常称为“码片”（chip），其宽度Tc将决定扩展频谱的宽度，对于二元PN序列，其幅度为1或1。伪码的数学模型的设计直接影响直扩系统的性能。通常对伪码有三个要求：1）伪码的比特率应能满足扩频带宽的需要；2）伪码的自相关要大，且互相关要小；3）伪码应具有近似噪声的频谱性质，即近似连续谱，且为均匀分布。通常采用的伪码有M序列、Gold序列等多种伪随机噪声序列。图43示出了CDMA系统的一般原理框图。所有用户都能联接到同一信道

10、，各用户占用同一频域、时域和空间，彼此用不同的特征码作为地址码加以区别。同一码族中的不同特征码正交性好，各条通道互相独立，各种同步（如码片同步、位同步、帧同步等）都由各通道自行解决而无需在不相关的用户之间作任何协调和同步。每部接收机的输出为需要信号与来自其他用户的干扰之和，后者被减小了相当于处理增益倍数的幅度。图43 CDMA接续原理图2.CDMA系统特性1）无需频率管理或分配在FDMA和TDMA中，进行频率管理往往是一件关键性的工作，有时为了减少实时干扰，还需实行动态频率管理。而在CDMA中，只有一个公共无线信道，不需要频率管理，也无需动态频率分配。2）在CDMA中没有保护时间在TDMA中，

11、时隙间需要保护时间，保护时间占有一定比特的时间间隔（如GSM系统为8.25比特）；而在CDMA中，不需要保护时间，从而提高了信息效率。3）更适合于移动环境的信道多径效应引起的快衰落严重地影响着移动通信无线信号传输的可靠性。在CDMA系统中，由于应用了扩频技术，就有了抗多径效应的固有特性。当多径时延大于PN序列的一个码片宽度时，多径信号间相关性系数就很小，从而多径信号对系统性能的影响就很小。所以说CDMA系统具有抑制多径干扰的能力，更适合于移动环境下的信道传输。4）不需要均衡器在TDMA中，传输速率远高于10kb/s，需要一个均衡器以减少由于时延扩展所产生的码间干扰。然而在CDMA中，由于扩频的

12、抗干扰性，只需一个相关器代替接收机的均衡器用于解扩即可，相关器比均衡器简单而可靠。5）话音激活持续期的利用人类讲话的特征对CDMA方式有利。人类话音激活持续周期即话音激活概率为3540。在CDMA中，所有用户共用一个无线信道。如果采用间断传输技术，当用户不在讲话时，在同一无线信道内的所有其他用户信道会由于干扰减少而得益，因此，利用话音激活周期的特点最多可降低相互干扰达65，从而可以增大系统容量近3倍。这种现象是利用CDMA技术所独有的。6）用扇形小区来提高容量在TDMA中，每一小区可采用扇形化来降低干扰，同时也提高了同频复用效率。但由于每一扇区要平分原小区的信道，所以扇形化对系统容量增加所起作

13、用很小。在CDMA中，采用扇形小区即降低干扰就能提高系统容量，理论上无线容量增长与扇区数增长呈线性关系。7）柔性容量在CDMA中，当系统容量达到饱和时，还可适当地增加少量用户，不过这是以稍为牺牲通信质量为代价而换取的。在这种情况下增加的用户，称为柔性的或软容量。例如，一个小区设计容量为40信道，当这个小区再增加一个用户（信道）时，总载干比(C/I)只下降，可见通信质量劣化很少。FDMA和TDMA系统却不可能有这种能力。8）软切换和更软切换由于相邻小区间采用相同的无线信道，仅有的差别是代码序列不同。因此移动用户从一个小区到另一个小区时没有频率切换问题，他可以做到先接上新的再断开旧的。因此CDMA

14、的切换被称为软切换。通常，在不同的BTS之间（同BSC）的切换称为软切换，而在同一BTS不同扇区之间的切换称为更软切换。这种切换的最大优点是对信道的利用没有造成任何浪费。9）更适合于微小区和建筑物内部的通信由于CDMA系统能有效地降低人为干扰、窄带干扰、多径干扰的影响；能克服由时延扩展造成的码间干扰；可采用软切换的越区切换及无需频率管理和分配等优点，所以他是一种极其适合于微蜂窝小区和建筑物内部通信的技术体制。10）设备简单在CDMA系统中，所有用户共享一个无线信道，每个基站或扇区只需一个无线电台，因而使成本很低又节省了设备空间和安装、维护费用。 第二节 G网概要一、工作频段和信道安排GSM系统

15、工作频段上行 890915MHz 其中移动：890909MHz 联通：909915MHz下行 935960MHz 其中移动：935954MHz 联通：954960MHz双工间隔为45MHz载频间隔为200kHz整个工作频段为2×25MHz，共分为124对载频，其序号用n表示，则上行频率 MHz （43）下行频率Fd(n)=Fu(n)+45=935+0.2n MHz式中 n1124正整数n值称为绝对射频信道号码（ARFCN）。为了保护与数字移动通信所用频段相邻的其他无线通信业务，通常不使用第1和第124频道。另外，为了在移动和联通两个运营者之间减少载频干扰，也取第94频道为空闲，使两个

16、系统有较好的隔离。根据无线电规则RR4，GSM系统的发射类别为271KF7W，即每载频使用时分多址（TDMA）技术，含8个基本物理信道，调制速率为270.833kbit/s的GMSK（BT0.3）调制。GSM系统中的小区（cell）也有大小之分。大者，基站与移动台间的距离仅受时延的限制，可达35km，适用于稀路由区域；小者，小区半径可降至1km以下，受容量限制，适用于市区高话务区。系统可接受的同频干扰保护比可低至C/I9dB（带跳频）和12dB（无跳频），因此，采用每个小区具有三个扇形的3小区复用模式（相当于9小区簇）是可行的。二、信道类型和组合无线子系统的物理信道支撑着逻辑信道，逻辑信道又可

17、分为业务信道（Traffic Channel）和信令信道（Signalling Channel）两大类；前者也称话务和数据信道，后者也称为控制信道（Contral Channel）。（1）业务信道业务信道（TCH）载有编码的话音或用户数据。它有全速率业务信道（TCH/F）和半速率业务信道（TCH/H）之分，两者分别载有总速率为22.8和11.4kbit/s的信息。因此，一个载频可提供8个全速率或16个半速率业务信道（或两者的组合，例如4个全速率加8个半速率等），并包括各自所带有的随路控制信道。1）话音业务信道载有编码话音的业务信道分为全速率话音业务信道（TCH/FS）和半速率话音业务信道（TC

18、H/HS），两者的总速率分别为22.8和11.4kbit/s。对于全速率话音编码，话音帧长20ms，每帧含260比特，提供的净速率为13kbit/s。2）数据业务信道在全速率或半速率信道上，通过不同的速率适配、信道编码和交织，支撑着直至9.6kbit/s的透明和非透明数据业务。用于不同用户数据速率的业务信道，具体有： 9.6kbit/s，全速率数据业务信道（TCH/F9.6） 4.8kbit/s，全速率数据业务信道（TCH/F4.8）4.8kbit/s，半速率数据业务信道（TCH/H4.8）2.4kbit/s，全速率数据业务信道（TCH/F2.4）2.4kbit/s，半速率数据业务信道（TCH

19、/H2.4）数据业务信道还支撑具有净速率为12kbit/s的非限制的数字承载业务。在GSM系统中，为了提高系统效率，还引入额外一类信道，即TCH/8,它的速率很低,仅用于信令和短消息传输.如果TCH/H可看作为TCH/F的一半，则TCH/8便可看作为TCH/F的八分之一。TCH/8应归于慢速随路控制信道（SACCH）的范围。（2）控制信道控制信道（CCH）用于传送信令或同步数据。它主要有三种：广播控制信道（BCCH）、公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）。如图44所示。逻辑信道控制信道CCH业务信道TCH广播控制信道BCCH公共控制信道CCCH专用控制信道DCCH下行上行独立专用

20、控制信道SDCCH随路控制信道ACCHFCCH(BCCH1)SCH(BCCH2)BCCH(BCCH3)PCHAGCHRACHSACCHFACCH下行（下行/上行）图44 GSM逻辑信道类型1）广播控制信道广播控制信道仅作为下行信道使用，即从基站到移动台的单向传输。它由三种信道构成：a 频率校正信道（FCCH）：载有供移动台频率校正用的信息。b 同步信道（SCH）：载有供移动台帧同步和基站收发信站识别信息。实际上，该信道包含两个编码参数：l 基站识别码（BSIC），它占有6个比特（信道编码之前），其中3个比特为07范围的PLMN色码，另3个比特为07范围的基站色码（BCC）；l 简化的TDMA帧

21、号RFN，它占有19个比特。c 广播信道（BCCH）：通常，在每个基站收发信站中总有一个收发信机含有这个信道，以向移动台广播系统信息。BCCH所载的参数主要有：l 公共控制信道（CCCH）号码以及CCCH是否与SDCCH（独立专用控制信道）相组合；l 为接入准许信息所预约的各CCCH上的区块（Block）号码；l 向同样寻呼组的移动台传送寻呼信息之间的51TDMA复合帧号码。2)公共控制信道公共控制信道是一个双向信道，它分为下述三种信道：a 寻呼信道（PCH）：这是一个下行信道，用于寻呼被叫的移动台。b 随机接入信道（RACH）：这是一个上行信道，用于移动台随机提出入网接续申请，即请求分配一个

22、SDCCH。c 准予接入信道（AGCH）：这是一个下行信道，用于基站对移动台的入网接续请求作出应答，即分配一个SDCCH或直接分配一个TCH。3）专用控制信道使用时由基站将其分给移动台，进行移动台与基站之间的信号传输，它主要有以下三种信道构成：a 独立专用控制信道（SDCCH）：用于传送信道分配等信号，它还可分为：l 独立专用控制信道（SDCCH/8）l 与CCCH相组合的独立专用控制信道（SDCCH/4）b 慢速随路控制信道（SACCH）：它与一条业务信道或一条SDCCH联用，在传送用户信息期间带传某些特定信息，例如无线传输的测量报告等。该信道共有以下几类：l TCH/F随路控制信道（SAC

23、CH/TF）；l TCH/H随路控制信道（SACCH/TH）；l SDCCH/4随路控制信道（SACCH/C4）；l SDCCH/8随路控制信道（SACCH/C8）。c 快速随路控制信道（FACCH）：它与一条业务信道联用，并携带与SDCCH同样的信号，但只在未分配SDCCH时才分配FACCH，通过从业务信道借取的帧来实现接续，传送诸如“越区切换”等指令信息。FACCH还可分为：l TCH/F随路控制信道（FACCH/F）l TCH/H随路控制信道（FACCH/H）除了上述三类控制信道外，还有一种小区广播控制信道（CBCH），它仅用于下行，载有短消息业务小区广播（SMSCB）信息，使用像SDC

24、CH相同的物理信道。（3）信道组合可能的信道组合有多种，常见的有其中CCCHPCHRACHAGCH；上述组合的第3和第4种，严格地分配到小区配置的BCCH载频的时隙0位置上。图45和图46示出了全速率情况下，支撑广播、公共控制和业务信道的复帧格式。图45 广播和公共控制信道的复帧图46 业务信道的复帧三、突发脉冲序列一个突发脉冲序列就是一串已调制的载频数据流，发生在一个时隙内，持续时间为（576+12/13）s，即156.25比特的持续期。在这个时间间隔内，发送的振幅从开始的0值上升到其标称值，达到标称值后将持续一段时间，此时信号的相位得到调制而送出一组比特，然后，振幅再下降到0。这是每个移动

25、台的典型发送，而对BTS而言，如果邻接的两个时隙不发送，则与移动台一样；如果邻接的时隙接连发送则按GSM规范，允许BTS保持振幅恒定。但这个连贯序列串的起始与结束应与图47相符。图47 常规突发序列的振幅图相应于各类不同的信道，各类突发脉冲序列也有不同的格式，我们仅以用于业务信道的常规突发序列为例，作一介绍。如图47所示为常规突发序列的时间振幅图。图中给出了规范所明确的时间框，它表明了可接受的限制范围，而振幅必须落入该限制范围内。恒幅部分对业务信道而言持续147比特，振幅下降到“0”时，功率电平应低于恒幅时电平的107（70dBc）或106.5W（36dBm）。突发序列的尾部留有8.25比特的

26、时间不发任何信号而作为相邻时隙的防护段，这是发信功率的上升或下降所需要的，以避免相邻时隙间的干扰。在上行方向，这保护时间还能补偿设备同步的不精确和多径回波的影响。这个保护时间，在设计上应该说是基本够用而并不充裕。突发脉冲序列本身的传播时延由系统的时间提前量补偿。四、时间提前量与时延从基站的角度看，下行方向延时3个时隙（Bp）就可以得到上行方向的结构，3Bp延时是GSM规范中规定的，是一个常数，也就是上行时隙号与其对应下行时隙号有3个偏移。从MS的角度看，这是由于传播时延的影响，当MS与BTS相距30km时，环路时延达到200s。相对于577s的时隙长度，其影响是不容忽略的，它将降低传输质量甚至

27、丢失信息。为了解决这一问题，MS用一个时间值来补偿传播时延，以调整收发时延始终保持3Bp，这个数值称为时间提前量（Timing Advance）。此时，从MS的角度看，上下行之间准确的偏移量是3Bp减去TA。TA值由BTS计算并通过信令方式通知MS，MS时延结构如图48所示。TNTNBTS TXMS TXTA图48 时间提前量的结构在GSM规范中，TA包含6位二进制码元，其数值为063，而每个码元传输时间为3.69s，由此可见，最大的TA值应为233s，这相当于电波传送35km的往返时间。从这点出发，也可推知GSM系统（当八个时隙正常运用时）的小区覆盖最大半径只能是35km。五、收发信机主要性

28、能（1）发信机性能1输出功率GSM系统中，基站发信机的输出功率可在30dB范围内调整，步级为2dB。如表41所示。表41而移动台发信功率受基站指令控制，其分级数据见表42表42功率控制电平范围从15级（13dBm）到0级（43dBm）。以2dB±2dB步级变化。2输出射频带宽无论是基站或移动台对于连续调制信号输出射频调制谱均应满足表43的规定表43对于由开关瞬态现象产生的射频频谱，移动台和基站应分别满足表44和表45的规定。表44表453杂散发射杂散发射的测试条件符合表46的要求表46基站杂散发射功率应不大于表47所列的值表47移动台杂散功率应不大于表48所列的值表484频率和相位精

29、度基站和移动台的频率源绝对精度分别优于0.05ppm和0.1ppm，用以产生各自射频部分所需的载频并作为时标。在一个时隙内，相位误差的均方根（RMS）应不大于5º，峰值小于20º。5互调衰减*基站端，在干扰为等幅波信号，频率偏移800kHz，电平低于发送信号功率30dB的测试条件下，任一互调成分不大于-70dB。在合并几个发信机至一付天线时，也会引起互调。当测试带宽为300kHz时，这个互调成分的峰值功率在发送频带内不超过-70dBc或-36dBm（250nw）*在移动端，当两个移动台靠得很近时，也会引起互调。在测试带宽为300kHz时，移动台互调成分的峰值功率在发送频带内

30、不应超过-70dBc或-36dBm（250nw）。（2）收信机性能1灵敏度表49列出了不同信道类型和传播条件下的参考灵敏度特性。满足此表性能的参考灵敏度为l 基站-104dBml 手持移动台-102dBm表49表中FER为帧删除率；BER为误比特率；RBER为剩余误比特率（“好”帧中的检错数与“好”帧所传输比特数之比）2阻塞特性当下列信号同时输入到收信机时，应能达到表49所列参考灵敏度特性：l 有用信号，其频率为f0，而电平比参考灵敏度电平高3dB；l 一个连续的正弦波信号，其频率为f，而电平如表410所示。表4103互调特性当下列信号同时输入到收信机时，应满足表49所示的参考灵敏度特性：l

31、有用信号、其频率为f0，电平比参考灵敏度电平高了3dB；l 一个连续正弦波信号，其频率为f1，电平为70dBv，即-43dBm；l CCITT Rec.V52定义的511位伪随机序列中一个148位子序列在频率f2上的已调信号，其电平为70dBv，即-43dBm；对于手持机此电平可放宽到64dBv，并使f02f1f2和|f2-f1|800kHz。4杂散抑制当下列信号同时输入到收信机时，应达到表49所示的参考灵敏度特性：l 有用信号，其频率伪f0，其电平比参考灵敏度高3dB；l 一个连续正弦波信号，其频率为f，电平为70dBv，即-43dBm。f应分别在带内和带外选取带内为（f045MHz，f08

32、00kHz）和（f0800kHz，f045MHz）内；带外为9kHz12.75GHz频带内除上述带内频段以外的其余频率。5杂散辐射在表46规定的杂散发射测试条件下，基站和移动台接收机的杂散发射，在9kHz1GHz频带内不超过2nW（-57dBm）；在112.75GHz频带内不超过20nW（-47dBm）。五、GPRS（1）GPRS的一般性能虽然GSM在第二代移动通信系统中占了绝大部分用户，但是GSM系统的最高传输速率仅为9.6kbit/s，且只能完成电路数据交换，远不能满足移动数据业务的需求。因此，欧洲电信标准委员会（ETSI）在现有GSM网络的基础上，推出了通用分组无线业务（GPRS，Gen

33、eral Packet Radio Service）技术，他是在原有GSM网络上叠加了一个支持高速分组数据的网络，也为GSM系统向第三代宽带移动通信系统的平滑过渡奠定了基础，因而GPRS也被称为2.5G系统。GPRS是移动通信技术和数据通信技术的完美结晶。他采用分组交换技术，可以让多个用户共享几个信道资源。理论上讲，如果把空中接口上的TDMA帧中的8个全速率时隙都用来传送数据的话，最高可以提供高达171.2kbit/s的无线数据，这个速率已经超过常规的因特网所用的数据速率了。此外，GPRS还能够提高GSM系统的无线资源利用率，由于分组数据技术的特点，它可以在保证话音业务的同时，利用无线信道的空

34、闲资源完成分组数据业务，大大地提高了GSM无线频率资源的利用率。与目前以电路型交换为基础的短消息等数据业务不同，GPRS网络可向移动用户提供因特网浏览、Email、WAP浏览、无线定位以及增强型短消息等多种应用。（2）GPRS的移动台GPRS的移动台有三种类型。A类：可同时提供GPRS服务和电路交换承载业务的能力，即在同一时间内既进行一般的GSM话音业务又可以接收GPRS数据包。B类：可同时侦听GPRS和GSM系统的寻呼信息，但在某一时刻只能支持其中的一种业务。C类：要么支持GSM网络，要么支持GPRS网络，它只能通过人工的方式进行网络更换，无法同时支持两种业务。（3）GPRS的编码方案GPR

35、S系统定义了四种不同的编码方案：从CS1到CS4。共有4种信道编码模式，他们的传输速率不同，所以有关的质量要求也不同。表411列出了当BER10条件下，四种编码方案的有关参数。表411 四种编码方案差异数据速率kbit/sC/N（dB）覆盖区减小百分比（）*频率复用簇基站额外功率预算（dB）*带跳频不带跳频话音业务9.69121007-90CS19.056.29.0799-2.8CS213.49.811.36112+0.8CS315.612.012.75413+3.0CS421.419.317.034>19+10.3*采用奥村（Okumura-Hata）传播模式*为了达到与话音一样的覆盖

36、范围，基站需增加的功率第三节 C网概要一、空中接口参数表412列出了IS-95CDMA系统空中接口的主要参数。表412 IS-95空中接口参数带宽1.25MHz码片速率1.2288Mchip/s下行频段（MHz）86989419301980（我国用：870880）上行频段（MHz）82484918501910（我国用：825835）帧长度20ms比特率 kbit/s9.6/14.4/115.2功率控制上行：开环快速闭环；下行：慢速控制环RAKE指针数目4软切换支持语音编码器QCELP 8 kbit/sEVRC 8 kbit/sACELP 13kbit/s扩展码Walsh长M序列系统的载波间距是

37、1.25MHz，考虑到IS-95标准与D-AMPS共用一个频段，而D-AMPS的频道间隔是30kHz，所以中国联通CDMA系统的工作频率为：上行 FU8250.03N下行 FD8700.03N （44）收发间隔为45MHz，N1333，以41为步级，共有七对信道。从N283开始，Fu833.49MHz上行825MHz835MHz下行870MHz880MHz3778119160201242283 FD878.49MHz二、信道结构（1）下行链路的信道结构1控制信道：在下行链路有三类控制信道：导频信道、同步信道和寻呼信道。*导频信道（Pilot Channel）。导频信道发送的是一个非调制的扩频信

38、号。它对其它63个信道的相干解调起到相位基准的作用。另外，当移动台从一个覆盖区至另一覆盖区时，导频信道可用作探测新基站的搜索目标。与其他信号相比，导频信号的发射功率较大，便于移动台准确跟踪。*同步信道(Sync Channel)。同步信道所载的信息允许移动台确定系统时间和基站导频偏置，为系统接入作准备。在完成同步过程后，就利用导频信号作为参考相干载波相位，实现移动台接收解调。同步信道在捕捉导频时使用，一旦捕获，就不再使用，同步信道的数据速率为1200bit/s。*寻呼信道（Paging Channel）。每个基站有一个或n个寻呼信道，当有输入呼叫时，寻呼信道广播移动台的识别码。在寻呼信道上，收

39、到它们识别码的移动台，经上行链路接入信道作出响应。在寻呼信道上的数据速率是4800或9600bit/s。2业务信道（Traffic Channel）每个下行业务信道包含一个首选编码信道和17个补充编码信道。业务信道有两种速率集合。速率集合1支持数据速率9.6、4.8、2.4和1.2 kbit/s；速率集合2支持数据速率14.4、7.2、3.6和1.8 kbit/s。在补充业务编码信道上仅可实现全速率（9.6或14.4 kbit/s）。移动台必须支持速率集合1，但也可任选支持速率集合2。（2）上行链路的信道结构上行链路有两种逻辑信道，即接入信道和业务信道。1接入信道（Access Channel

40、）移动台使用接入信道发起呼叫，对从基站来的寻呼信道消息进行响应，进行位置更新。每个接入信道与一个下行链路寻呼信道相关，因此最多可以有7个接入信道。在接入信道上的数据速率是4800 bit/s。2业务信道上行业务信道与下行业务信道基本相似，也包含一个单一首选编码信道和07个辅助编码信道。同样，业务信道必须支持速率集合1，也可任选支持速率集合2；而辅助信道只能使用全速率（14.4或9.6 kbit/s）。（3）导频PN码相位偏置规划导频PN码数目共512个（0511），规划者要对系统中不同的基站和扇区赋于PN码的偏置，这是C网小区规划的主要环节。通常使用导频增量因子（pilot-inc）来决定选取

41、PN码相位偏置，导频增量因子取决于搜索窗参数和小区半径，如表413所示。表413 导频增量因子与小区半径导频增量因子偏移指数增量小区半径（km）164<52128510319210164256162153202126638426317448313785213742对于IS-95CDMA系统，码片速率为1.2288Mchip/s，所以每一码片对应244m的传播距离，一个PN偏移指数（64码片）对应15.6km的传播距离。因此，规划设计人员应避免使两个基站之间的传播时延超出导频信号的相位偏移，否则就会出现所谓的PN混乱。PN混乱的后果，就是使用户接收到来自另一基站的干扰太强，或切换到错误目标

42、小区上而引起掉话。（4）功率控制在DS-CDMA系统中，最难实现的是功率控制要求，这主要有多路接入的干扰造成的。因为该系统中，所有用户使用相同的频率同时发送信息，彼此间必然存在相互干扰。而移动台位置的随机性，使远端用户的信号被近端用户的干扰所覆盖，这种传播现象称为远近效应，是移动通信系统特有的。为了获得高的容量，必须克服远近效应，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应当相同，这就是DS-CDMA系统实现功率控制的目的，发信机功率控制的好坏是决定DS-CDMA系统容量的关键因素。与上行链路相比，下行链路中所有信道通过相同的路径传播，移动台接收到的信号与干扰相对值是不变的，因此不存在消

43、除远近效应进行功率控制的问题。下行链路中功率控制的目的是为了减小对邻近小区的干扰。并补偿从其它小区来的干扰。另外，功率控制还可以通过补偿衰落来提高系统的抗衰落能力，对于提高移动台抗干扰性能很有用。现有的两种功率控制方法是：开环控制和闭环控制。开环控制是移动台根据在小区接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率以符合规定的电平（保证误码性能）。但是因为上、下行链路之间的快衰落是非相关的，因此，开环功率控制仅是获得适当的平均功率。还需要闭环功率控制，闭环功控是根据测量的信干比（SIR），发送指令给发信机，纠正开环功率控制，使移动台保持最理想的发射功率。IS-95CDMA有三种不同的功率控制：上行链路使

44、用开环和闭环功率控制；下行链路使用相对较慢的功率控制。1开环功率控制开环功率控制有两个功能：调整移动台的初始接入信道传输功率，并补偿路径衰落中大的突发衰落。移动台在移动时使用自动增益控制（AGC）电路测量的接收信号强度，决定移动台和基站之间的路径衰耗的估计值。此估计值只是给出了每个用户的一个大概的传输衰落的估计。接收到的功率愈小，传输损耗愈大。移动台的传输功率由下式决定：平均输出功率（dBm） 平均输入功率（dBm）偏置功率参数 （45）800MHz频段移动台（类别0）的偏置功率是73dBm用于调整开环功率控制的参数是:小区尺寸，小区有效发射功率（ERP）和接收机灵敏度。这些参数均在同步信道上

45、传输。开环功率控制原理如图49所示。因为移动台1到基站（BTS）的距离d1比移动台2到基站的距离d2短，所以移动台1接收到的信号传输损耗较小。假定移动台1的平均输入功率是70dBm，移动台2的平均输入功率是90dBm。因为类别0移动台没有纠错参数，为了在基站获得相同的接收功率，移动台的传输功率可由（45）式计算，分别为17dBm和7dBm。图49 上行链路开环功率控制原理2闭环功率控制因为IS-95CDMA上、下行链路之间的频率间隔是45MHz，所以它们之间的衰落处理相关性不强。为了很好地补偿上行链路的传输衰落，基站也控制移动台的传输功率。这就是闭环功率控制。图410所示是闭环功率控制原理，基

46、站每1.25ms（等于6个调制符号）测量接收到的SIR，与目标SIR相比较，决定是增加移动台功率还是降低移动台功率。功率控制比特每1.25ms通过抽取数据符号，在下行首选编码信道上传输。图410 闭环功率控制原理移动台根据功率控制比特相应地调整它的发射功率。调整的幅度可以由系统设定为0.25，0.5或1dB。闭环功率控制动态范围是±24dB，移动台工作在类别0时，闭环功率控制和开环功率控制合起来的动态控制范围是±32dB；（类别1对应的动态控制范围是±40dB）。闭环功率控制导致的功率控制标准偏差的典型值是1.11.5dB。3下行链路低速功率控制基站依据路径损耗和

47、干扰环境，控制一个给定的移动台的发射功率，称为下行链路低速功率控制。在小区边缘基站信号弱并且近端的干扰信号强，下行链路低速功率控制的目的是提高小区边缘的移动台的功率以确保链路的信号质量。下行链路功率控制的机制是：基站周期性地降低发射到移动台的发射功率，移动台测量误帧率（FER），当FER超过预定义值时，移动台要求基站对它的发射功率增加1，每1520ms进行一次调整。下行链路低速功率控制调整的动态范围是±6dB。（5）RAKE接收机DS扩频信号非常适合多径信道传输。在多径信道中，源传输信号被障碍物和山丘反射，接收机就会收到多个不同时延的拷贝信号。如果时延拷贝信号之间的时延超过一个码片，

48、接收机就可以分别对它们进行解调。实际上，从每一个多径信号的角度看，其它多径信号都是干扰并被处理增益抑制，但是对于RAKE接收机可以对多个信号进行分别处理合成而获得益处。因此DS-CDMA的信号波形很容易实现多路分集。RAKE接收机包含多个相关器，每个相关器接收一个多路信号。在相关器进行取扩展后，信号进行合成，例如，采用最大比率合成。因为接收的多路信号是衰落不相关的，因此进行分集可以提高接收性能。图410所示是RAKE接收机的基本原理。在扩频和调制后，信号被发送，通过多径信道传输，如图411中，列举了三个多径路径，对应的时延是1，2，3和衰落因子1，2，3。RAKE接收机相对于每个多径元件有一个

49、接收指针，在每个接收指针中，接收到的信号由扩展码进行相关处理，接收到的信号是用多径信号的时延时间校正的。在去扩展后，信号被加权和合成。在图411中，使用的是最大速率合成，即每个信号由路径增益（衰落因子）加权。小于一个码片的小范围变化由一个编码追踪环路负责处理，编码追踪环路用于追踪每个信号的时延。图411 RAKE接收机的原理（6）软切换在同频的二个以上基站之间的切换称为软切换，在同一基站小区内的不同扇区之间的切换称为更软切换。在CDMA系统中，因为邻近小区的频率和现有小区的频率相同，在两小区接近时，将可能对邻近小区产生强干扰，从而使系统容量下降。为了避免这种干扰，当邻近小区的信号强度超过现有小

50、区的信号强度时，从现有小区到邻近小区需要进行无间断切换，这在实践中是可以实现的。切换机制容许移动台在接收到更强的信号（更低的传输损耗）时，可以切换到该小区。在软切换中，移动台是连接到多个基站上的（同时可连接至6个基站），它的功率控制由它接收到的最强信号的小区决定。同样，在更软切换中，移动台是连接到同一基站的多个（23个）扇区上的。工程上，导频组依据切换参数转移如图412所示：活动组郊外组邻近组剩余组导频被候补导频替换T-TDROP超过导频低于T-DROP时间超过T-TDROP活动组未满且导频超过T-ADD导频超过T-ADD图412 导频组转移示例工程上移动台实用的切换参数是：TADD（导频检测门限）：12dB；TDROP（导频丢弃门限）：14dB；TComp（活动组与候补组间的比较门限）：2.5dB；TTDROP（丢弃计时器值）：3dB，对应时间4秒。 第四节 小灵通（PHS）的特性小灵通源于日本的PHS（Personal Handy-phone System），是一个时分双工时分多址