CDMA培训资料实用教案

1、CDMA系统系统(xtng)缺点缺点来自(li z)非同步CDMA网中不同的用户的扩频序列不完全正交，从而引起多址干扰；由于使用相同的载频，许多用户共用一个信道，强信号对弱信号有着明显的抑制作用，从而产生“远近”效应，影响用户通话。vCDMA系统中采用功率(gngl)控制技术解决“远-进”效应。第2页/共37页第1页/共37页第一页，共38页。我国我国CDMA系统系统(xtng)频率使用频率使用规划规划 联通新时空CDMA占用的载频上行（825MHz-835MHz）下行（870MHz-880MHz）载频计算：上行：载频=0.030MHz*载频号+825.000MHz下行：载频=0.030MHz

2、*载频号+870.000MHz载频号信道号上行（MHz）下行（MHz）7283833.49878.496242832.26877.265201831.03876.034160829.80874.803119828.57873.57278827.34872.34137826.11871.11第3页/共37页第2页/共37页第二页，共38页。CDMA系统编号系统编号(bin ho)计划计划MSISDN：移动用户号码 CC+NDS+SNIMSI:国际移动用户识别码 MCC+MNC+MSIN国家号码86移动国家号码86数字蜂窝移动业务接入号133移动网号联通：03移动用户号移动用户识别码第4页/共37

3、页第3页/共37页第三页，共38页。CDMA系统系统(xtng)构成构成CDMA系统(xtng)结构图MSCHLREIRSCBSCBTSMSOMCAUCSMESMEMSCIWFVLRSCVLRPSTNISDNPSPDNAEQFLUmCHNDQMMMAbisBGPiAiDi功能模块接口第5页/共37页第4页/共37页第四页，共38页。CDMA系统构成部件(bjin)说明：BSC基站控制器对一个或多个BTS进行控制及相应呼叫控制的功能实体BTS基站收发信机为一个小区服务的无线收发设备MSC移动交换中心对位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体OMC操作维护中心操作、维护系统中的各种功能实体

4、AUC鉴权中心为认证移动用户的身份和产生相应的鉴定参数的功能实体EIR设备识别寄存器存储有关移动台设备参数的数据库HLR归属位置寄存器管理部门用于移动用户管理的数据库第6页/共37页第5页/共37页第五页，共38页。CDMA系统(xtng)构成部件说明：VLR拜访位置寄存器MSC为所管辖区域中MS的呼叫、所需检索信息的数据库MS移动台ISDN综合业务数字网PSTN公用电话交换网PSPDN公用数据交换网PLMN共用陆地移动网SC短消息中心第7页/共37页第6页/共37页第六页，共38页。CDMA 系统系统(xtng)接口、协议接口、协议接口：代表两个相邻实体之间的连接点。协议：说明连接点上交换信

5、息需要遵守(znshu)的规则。IS95 L3IS95 L2IS95 L1IS95 L3IS95 L2IS95 L1Abis L3Abis L2Abis L1Abis L3Abis L2Abis L1BSSAPSCCPMTPBSSAPSCCPMTPTCAPMAPUmAbisAMSBTSBSCMSCCDMA网络结构协议(xiy)图第8页/共37页第7页/共37页第七页，共38页。 前向导频信道(xn do)同步信道(xn do)寻呼信道(xn do)业务信道(xn do)（含功率控制子信道(xn do)） 反向接入信道(xn do)业务信道(xn do)CDMA信道信道(xn do)类型类型BT

6、SW0: PILOTACCESSW32: SYNCW1: PAGINGWn: TRAFFICTRAFFIC第9页/共37页第8页/共37页第八页，共38页。前向CDMA信道(基站发送的1.23 MHz 信道)导频信道同步信道寻呼信道1寻呼信道7业务信道1业务信道25业务信道55W0W32W2W7W8W31W0业务信道24W33移动台功率控制子信道业务数据W：编码信道CDMA系统系统(xtng)前向信道结构前向信道结构第10页/共37页第9页/共37页第九页，共38页。导频、同步、寻呼信道导频、同步、寻呼信道(xn do)结构结构导频信道导频信道（全（全0）Walsh (0)去去QPSK2.4k

7、sps4.8ksps4.8ksps调制调制符号符号码符号码符号重复的重复的码符号码符号1.2kbps卷积编码卷积编码r=1/2,K=9符号符号重复重复块交织块交织同步信道比特同步信道比特Walsh (32)寻呼信道比特寻呼信道比特19.2ksps9.6ksps19.2ksps19.2ksps调制调制符号符号码符号码符号重复的重复的码符号码符号9.6kbps4.8kbps卷积编码卷积编码r=1/2,K=9码符号码符号重复重复块交织块交织寻呼信道寻呼信道P的长码掩码的长码掩码长码发生器长码发生器抽取器抽取器1.2288McpsWalsh (N)去去QPSK去去QPSK1.2288Mcps1.228

8、8Mcps1.2288Mcps第11页/共37页第10页/共37页第十页，共38页。Add Frame Quality IndicatorF-TCH bitsAdd 8 Encoder Tail bitsConvolutional Encoder R=1/2, K=9Symbol RepetitionBlock Interleaver (384 Symbols)+Symbol point Mapping( 0+1, 1-1)Channel GainF-PSCH gainPower Control bit positionDecimatorLong code Generator (1.2288M

9、cps)Power Control bits800HzPower Control Symbol PunctureUser ns Long Code MaskBits00812Data Rate (kbps)1.22.44.89.6Factpr8X4X2X1X19.2 kspsBits/Frame164080172+WnTo QPSKCDMA系统系统(xtng)前向业务信道结前向业务信道结构构第12页/共37页第11页/共37页第十一页，共38页。反向CDMA信道(基站接收的1.23 MHz 信道)以长码进行编址与寻呼信道有关的接入信道业务信道1业务信道与寻呼信道有关的接入信道与寻呼信道有关的接

10、入信道与寻呼信道有关的接入信道CDMA系统反向系统反向(fn xin)信道结构信道结构第13页/共37页第12页/共37页第十二页，共38页。R-ACH bitsAdd 8 Encoder Tail bitsConvolutional Encoder R=1/3, K=9Symbol RepetitionBlock Interleaver (576 Symbols)64-ary Othogonal ModulatorData Burst RandomizerLong code Generator (1.2288Mbps)User ns Long Code MaskData Rate (kbps

11、)4.8Factpr2X28.8 kspsBits/Frame88+To OQPSK28.8 ksps307.2 ksps接接入入信信道道将将支支持持 4800 bps的的固固定定速速率率接入信道公用长码掩码 41 33 32 28 27 25 24 9 8 0110001111ACNPCNBASE_IDPILOT_PNR-ACH信道信道(xn do)结构结构第14页/共37页第13页/共37页第十三页，共38页。Add Frame Quality IndicatorR-TCH bitsAdd 8 Encoder Tail BitsConvolutional Encoder R=1/3, K=

12、9Symbol RepetitionBlock Interleaver (576 Symbols)64-ary Othogonal ModulatorData Burst RandomizerLong code Generator (1.2288Mbps)User ns Long Code MaskBits00812Data Rate (kbps)1.22.44.89.6Factpr8X4X2X1X28.8 kspsBits/Frame164080172+To OQPSK28.8 ksps307.2 ksps 公 用 长 码 掩 码 41 32 31 0 1100011000 重 排 的 ES

13、NCDMA系统反向业务信道系统反向业务信道(xn do)结构结构第15页/共37页第14页/共37页第十四页，共38页。CDMA关键技术关键技术第16页/共37页第15页/共37页第十五页，共38页。分集技术分集技术(jsh) 分集技术（diversity techniques）：利用多条传输相同信息且有尽量相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径，并在接收端对这些信号进行适当的合并，以便(ybin)大大降低多经衰落的影响，从而改善传输的可靠性。分集空间分集时间分集极化分集角度分集频率分集第17页/共37页第16页/共37页第十六页，共38页。 时间分集采用符号(fho)交织，检错纠错编

14、码等方法。 频率分集将能量扩展到宽带中实现。CDMA将信号扩展到整个1.23M上。 空间分集 在基站采用双接收天线。 在手机和基站采用RAKE接收，合并不同传输延时的信号 软切换的时候，移动台和多个基站同时联系，从中选出最好的帧送给交换机CDMA系统系统(xtng)应用的分集技术应用的分集技术第18页/共37页第17页/共37页第十七页，共38页。 在移动通信中，移动台与基站之间的环境复杂，到达接收信号不会是一条路径来的信号，而是多径合成信号。对于采用其他技术的移动通信系统，只能(zh nn)采用复杂的抵抗技术，减少影响。而对采用CDMA技术的移动通信系统，由于CDMA的相关特性，只要路径之间

15、的时延差大于一个PN码片宽度，就可以利用多径信号加强接收效果，此种技术称为RAKE分集接收技术（俗称路径分集）。 一般RAKE接收机由搜索器（Searcher）、解调器（Finger）、合并器（Combiner）3个模块组成。搜索器完成路径搜索，主要原理是利用码的自相关及互相关特性。解调器完成信号的解扩、解调，解调器的个数决定了解调的路径数，通常CDMA基站系统一个RAKE接收机由4个Finger组成，移动台由3个Finger组成。合并器完成多个解调器输出的信号的合并处理，通用的合并算法有选择式相加合并、等增益合并、最大比合并3种。合并后的信号输出到译码单元，进行信道译码处理。RAKE接收接收

16、(jishu)技术技术第19页/共37页第18页/共37页第十八页，共38页。CDMA系统系统(xtng)的功率控制的功率控制CDMA系统是自干扰系统，限制(xinzh)CDMA系统容量的因素是“干扰”；CDMA功率控制的目标：克服反向链路的远近效应；基站从各个移动台接收到的功率相同；保证接收机的解调性能情况下，尽量降低发射功率，减小对其他用户的干扰。当达到以下条件，系统容量最大当在可接受的信号质量下，功率最小基站从各个移动台接收到的功率相同在CDMA系统中，功率控制是关键技术第20页/共37页第19页/共37页第十九页，共38页。 功率控制的原则(yunz)是：当信道的传播条件突然改善时，功

17、率控制应作出快速反应（例如几微秒），以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰，相反，当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止许多用户因为单个用户的信号电平突然变大而增大背景干扰。功率功率(gngl)控制控制第21页/共37页第20页/共37页第二十页，共38页。CDMA系统的功率系统的功率(gngl)控制类控制类型型功率控制反向功率控制前向功率控制开环功率控制闭环功率控制内环功率控制外环功率控制 功率控制分为反向功率控制及正向功率控制两种，其中，反向功率控制尤其重要，因为，反向是依靠准正交码区分的，因此，用户(yngh)之间存在

18、相互间干扰，只有保证到达基站各用户(yngh)间功率一致（防止远近效应），才能保证用户(yngh)容量及质量。进行反向功率控制的以在移动台接收并测量基站发来的导频信号，根据导频信号强弱估计正确的传输损耗，并根据这种估计来调节移动台的反向发射功率。接收信号增强就降低其发射功率，接收信号减弱就增强其发射功率。第22页/共37页第21页/共37页第二十一页，共38页。 反向开环功率控制是由移动台发起的工作 移动台所需发射功率受以下因素影响移动台与基站距离(jl)小区负荷信道环境 CDMA系统规定用一个常数来补偿路径损耗与小区负荷的影响，这个常数可由基站调整 移动台根据接收前向信道的功率，直接确定发射

19、功率反向开环功率控制(kngzh)是移动台根据在小区中所接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率。其目的是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时都有相同的标称功率。开环功率控制(kngzh)是为了补偿平均路径衰落的变化和阴影、拐弯等效应，它必须有一个很大的动态范围。IS95空中接口规定开环功率控制(kngzh)动态范围是32dB32dB。反向开环功率反向开环功率(gngl)控制控制第23页/共37页第22页/共37页第二十二页，共38页。内环功率控制内环功率控制基站测量基站测量Eb/Nt和设定的目标和设定的目标Eb/Nt进行比较，大于则指令移动进行比较，大于则指令移动台降低台降低(jingd)发

20、射功率，否则增加发射功率。调节速率为发射功率，否则增加发射功率。调节速率为 800Hz外环功率控制外环功率控制统计误帧率，测量接收到的能量并估计统计误帧率，测量接收到的能量并估计Eb/Nt将接收到的将接收到的Eb/Nt与设定门限进行比较与设定门限进行比较产生功率控制命令产生功率控制命令反向闭环功率反向闭环功率(gngl)控制控制第24页/共37页第23页/共37页第二十三页，共38页。 移动台测量前向业务信道帧质量(zhling)，周期方式或门限方式上报帧质量(zhling)。基站根据上报的帧质量(zhling)情况确定是否进行前向功率调节 前向功率控制是一种慢速功率调节。前向功率前向功率(g

21、ngl)控制控制第25页/共37页第24页/共37页第二十四页，共38页。切换切换(qi hun) 当移动用户处于通话状态时，如果出现用户从一个小区移动导另一个小区的情况，为了保证通话的连续，系统需要将对该移动台的连接控制也从一个小区移动到另一个小区，这种将正在处于通话状态的移动台转移到新业务(yw)信道上（新的小区）的过程称为“切换”（Handover）。 切换的目的(md)：实现移动通信系统的“无缝隙”覆盖，即当移动台从一个小区进入另一个小区时，保证通信的连续性。切换类型类型：硬切换、软切换、更软切换第26页/共37页第25页/共37页第二十五页，共38页。 软切换：在切换过程中，移动台开

22、始与新的基站联系时，并不中断与原有的基站的通信。软切换会带来更好的话音质量，实现无缝切换、减少(jinsho)掉话可能，且有利于增加反向容量； 更软切换：与软切换类似，但这种切换由基站完成，并不通知MSC，适用于同一基站不同扇区之间进行的切换； 硬切换：在切换过程中，移动台与新的基站联系前，先中断与原基站的通信，再与新基站建立联系。硬切换过程中有短暂的中断，容易掉话。不同频率间的切换不同系统间的切换两个不同步基站间的切换CDMA系统的切换系统的切换(qi hun)类型类型第27页/共37页第26页/共37页第二十六页，共38页。 导频集是指具有相同的频率但有不同的PN码相位的导频集合(jh)。

23、激活集：与正在联系的基站对应的导频集合(jh)。候选集：当前不在有效集中，但是已有足够的强度表明与该导频对应基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合(jh)。相邻集：当前不在有效集或候选集中但是有可能进入候选集的导频集合(jh)。剩余集：其它导频集合(jh)。CDMA系统系统(xtng)导频集导频集第28页/共37页第27页/共37页第二十七页，共38页。CDMA系统的软切换系统的软切换(qi hun)优点优点软切换提高质量改善话音质量控制手机干扰降低掉话率改善小区覆盖软切换需要手机协助完成手机搜索强的导频信号手机上报导(bo do)频信号搜索情况基站引导手机进行软切换第29页/共37页第2

24、8页/共37页第二十八页，共38页。(1) 导频强度超过T_ADD，MS向BS发PSMM将其加入候选集(2 3) BS发HDM命令MS将该导频加入有效集, MS将该导频加入有效集后向BS发HCM(4) 导频强度小于T_DROP，手机启动T_DROP定时器(5) T_DROP定时器超时，MS向BS发PSMM(6 7) BS命令MS将该导频从有效集中删除, MS将该导频放入相邻(xin ln)集, 然后向BS发HCMCDMA系统系统(xtng)的软切换的过程的软切换的过程第30页/共37页第29页/共37页第二十九页，共38页。CDMA系统系统(xtng)的软的软容量容量软容量(rngling)视

25、图邻小区本小区 当CDMA网络中所有的小区的业务强度相当时，各小区具有相同的容量，当邻小区的用户数目(shm)较小，业务强度较低，对本小区的干扰也就较小时，本小区可以容纳更多的用户，即具有更大的容量。反之，当邻小区的业务强度很大时，对本小区的干扰较大，则本小区的容量就会减少。第31页/共37页第30页/共37页第三十页，共38页。CDMA系统系统(xtng)的小的小区呼吸区呼吸 CDMA系统中，小区的容量和覆盖与系统干扰有紧密的关系。当小区内用户数量增长，也就是小区容量增大时，小区基站处接收到的干扰也随之增大，这就意味着小区边缘的一些用户即使在最大发射功率的情况下也无法保证自身与基站之间连接的

26、QOS，于是(ysh)这些用户便会被切换到相邻小区，也就是说，原小区的覆盖范围相对缩小了； 反之，当小区内用户数目减小，也就时小区容降低时，系统业务强度的降低使得基站接收的干扰功率水平下降，各用户设备（UE）可以发射更小的功率来维持与基机站的连接，结果导致在小区内可容忍的最大路径损耗增大，等效为小区扩张。第32页/共37页第31页/共37页第三十一页，共38页。 当相邻小区的负荷一重一轻时，负荷重的小区降低导频信道的发射功率，使本小区边缘的用户切换到临近小区，从而实现负荷分担，也相当于增加(zngji)了系统容量。CDMA系统的小区系统的小区(xio q)呼吸呼吸导频110导频210导频16导频214（1）（2）ABAB第33页/共37页第32页/共37页第三十二页，共38页。扩频扩频 扩展频谱（扩频、spread spectrum）：是指用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种传输方式。频带的扩展有独立于信息的码来实现，在接收端用同步接受实现接扩和数据恢复。扩频系统的优点：具有选择(xunz)地址的能力；在公共信道中能实现码分多址复用；信号功率谱密度低，具有隐蔽性且功率污染小；有利于数字加密、防止窃听；抗干扰能力强，可在较低的信噪比条件下，保证系统传输质量；抗衰落能力强。第34页/共3