抢修发新员工中文cdma1x空口基本原理

1、CDMA1X空口基本原理阿尔卡特朗讯中国2008年7月CDMA基本原理CDMA系统主要特点抗干扰能力强CDMA系统主要特点前向链路采用64位WALSH码区分信道，共有导频、寻呼、同步、前向业务等4类信道，不同基站之间采用2（15次方）PN码相位区分，共有512个相位（相邻相位之间相差64个PN码片），采用了卷积编码（K=9，R= l2）、交织等信道编码方式。后向链路共有接入、反向业务2类信道，信道及用户之间采用2（42次方）-1 PN码相位区分，采用了卷积编码（K=9、R=l3, R= l2 ）、交织等信道编码方式，同时采用了64进制调制方式。此标准规定的系统是同步CDMA系统（信道、基站区分

2、采用PN码相位），因此，必须有一个时间参考源，标准规定采用GPS定时。为了提高系统容量，一是在前向信道中加入了功率控制子信道，用于移动台的闭环功率控制；二是采用了可变速率声码器，实现话音激活；三是移动台采用非连续发送方式。CDMA系统主要特点首次在蜂窝移动通信系统中提出软切换、更软切换概念，并在实际系统中实现了此概念。前向信道采用相干解调方式，反向信道采用非相干解调方式。实现了“软容量”，即当系统满负载工作时，再增加少数用户，系统性能会稍有下降。实现了路径分集（RAKE接收），由于CDMA系统传输带宽较宽，信号传输带宽大于相关带宽时，就可以用1W的（时间）分辨率分辨出多径分量，再进行分集合并，

3、从而改善接收性能。可以与其他窄带系统共存，因为扩频之后，信号功率谱展宽，功率谱密度降低，对其他窄带系统影响很小，IS-95A系统信号对窄带信号而言近似白噪声。实现了高保密通信，鉴权、数字格式、宽带信令可由受话人指定的密码进行保护CDMA系统主要技术特点-RAKE接收技术在移动通信中，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（

4、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。CDMA系统主要技术特点-速率判定技术由于CDMA是多个用户共同占用同一频带资源，相互之间通过PN码来区分，因此，

5、同时通话用户数越多，相互之间干扰就越大。在一定的服务质量下，如果要有效利用系统资源，那么必须采用相应的措施。现在通用的方法是采用语音压缩编码及话音激活技术。IS-95系统就是采用了8 kbits（IS-95A）或13 kbits（IS-95B）语音编码技术以及变速率话音激活技术。同时，变速率也为随路信令的传输提供了方便。对于IS-95系统，接收端无法知道发送数据速率，只能通过提取信道质量信息，判定发送端可能发送的速率。切换软切换：在切换过程中，移动台开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、减少掉话可能，且有利于增加反向容量更软切换：与软切换类

6、似，发生在同一基站的不同扇区之间。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 到其它系统的切换软切换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频信号搜索情况基站引导手机进行软切换导频集导频集是指具有相同的频率但有不同的PN码相位的导频集合有效集：与正在联系的基站对应的导频集合。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。相邻集：当前不在有效集或候选集中但是有可能进入候选

7、集的导频集合。 剩余集：其它导频集合。软切换过程(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将该导频放入相邻集, 然后向BS发HCMCDMA中的功率控制CDMA系统是自干扰系统，限制CDMA系统容量的因素是总干扰在CDMA系统中，功率控制是关键技术功率控制类型反向开环功率控制闭环功率控制内环功率控制：800 Hz外环功

8、率控制前向闭环功率控制消息报告方式：周期报告、门限报告反向开环功率控制移动台所需发射功率受以下因素影响移动台与基站距离小区负荷信道环境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，直接确定发射功率发射功率=k-平均接收功率+NOM_PWR+INIT_PWR+接入修正值接收功率发射功率反向开环功率控制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

9、环功率控制动态范围是32dB32dB。反向闭环功率控制内环功率控制基站测量Eb/Nt和设定的目标Eb/Nt进行比较，大于则指令移动台降低发射功率，否则增加发射功率。调节速率为800Hz外环功率控制统计误帧率，设定所需的目标Eb/Nt 前向功率控制移动台测量前向业务信道帧质量，周期方式或门限方式上报帧质量。基站根据上报的帧质量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。CDMA几个常见术语比特(bit)、符号(Symbol)与码片(Chip)信息数据单位称为比特（bit）经过卷积编码器、交织与符号重复后的数据被称为符号(symbol)经过最终扩频后得到的数据被称为码片(chip)

10、处理增益(Processing Gain)最终速率与信息速率的比在IS-95中处理增益为1.2288M/9.6k = 128CDMA中应用的分集技术时间分集采用符号交织，检错纠错编码等方法。频率分集将能量扩展到宽带中实现。IS-95将信号扩展到整个1.25M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伪随机性 确定了线性移位寄存器上抽头的位置，PN序列是固定不变的。最长伪随机序列 N位移位寄存器的最长序列为2N-1近似正交性 PN序列与其任间一个周期移位的序列相比较，一致的位数与不一致的

11、位数的差为1移位 chipsS0S1s2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13s14sum01000100110101111000100110101111-111-1-11-11-1-1-1-1111-101000100110101115001101011110001-11-1-1-1-1111111-1-111PN伪随机码 长度为215-1chips，周期为26.67ms 前向所有基站、手机用相同序列的短码，前向通过一定的短码移位来识别不同的基站反向用作OQPSK的I、调制QPSK-四相移频键控短码 很长很长，242-1chips，周期为41.4天 前向信道长码用作扰码 反向所

12、有手机用户用相同序列的长码，但有不同的相位长码前向信道使用WALSH CODE区分 共64组WALSH码 相互之间完全正交 前向用WALSH码扩频，区分不同的信道，W0-导频信道，W32-同频信道，W1-寻呼信道，其它为业务信道 反向用来作正交调制，每6个码符号作为一个调制符号WALSH码前向信道 导频信道 无任何信息，区别不同基站，比较不同基站之间的信号强度（1个） 寻呼信道 提供系统信息和向手机发送控制消息（系统参数、接入参数、邻区 表、接入信道参数、CDMA信道列表、时隙寻呼及寻呼消息、各种指令、信道分 配消息等等） （7个） 同步信道 只传送同步信息（SID、NID、PN offset

13、、长码状态、系统时间、 寻呼信道速率等）（1个） 业务信道 话音信息、邻小区更新消息、软切换消息、功率控制消息等反向信道 接入信道 发送控制或响应消息（如登记消息、起呼消息、寻呼响应消息等） 业务信道 话音信息、导频强度测量消息、FER测量消息、切换完成消息等CDMA前反向信道导频信道作用全0信息，用Walsh 0扩展。直接用PN短码进行调制导频信道作用BTS连续发射提供给手机相位参考，相干解调用帮助手机捕获系统，进行信道估计、多径搜索切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较同步信道作用手机通过同步信道获得与系统的长码同步：导频偏置PILOT_PN系统时间SYS_TIME长码状态LC_STAT

14、E寻呼信道速率P_RAT等同步信道速率固定为1200bps寻呼信道作用BTS在寻呼信道上广播系统参数消息接入参数消息邻区列表CDMA信道列表BTS通过寻呼信道寻呼手机指配业务信道寻呼信道速率为9600bps或4800bps寻呼信道帧长为20ms 满功率对应数值增益278信道功率的简单计算方法 几个主要信道的数值增益参数 pilot channel digital gain: 108 sync channel digital gain: 34 paging channel digital gain :64 normal traffic channel digital gain: 57 min t

15、raffic channel digital gain: 34 max traffic channel digital gain: 80Ec/IoLight Traffic LoadingHeavily LoadedEc/Io = (3/4.4)= 68.2%= -1.67 db.Ec/Io = (3/10.4)= 28.8%= -5.4 db.3w1.1wPilotPagingSyncI0ECTraffic Channels6w0.3w3w1.1wPilotPagingSyncI0EC0.3w 通常所说的Ec/Io都是指的导频信道的Ec/Io，不考虑其它扇区和外来干扰的情况下： Pilot

16、Ec/Io = -1.67dB 在满负载情况下： Pilot Ec/Io = 3/20 = -8.2dBEc/Io有多个扇区，但没有主导频的情形只有一个主导频的情形Io = -90 dbmEc = -96 dbmEc/Io = -6 dbIo = 10 signalseach -90 dbm= -80 dbmEc of any onesector = -96Ec/Io = -16 db2w1.5wPilotPagingSyncI0ECTrafficChannels4w0.5wBTS1I0ECBTS2BTS3BTS4BTS5BTS6BTS7BTS8BTS9BTS10PilotSync & Pag

17、ingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTraffic 解决导频污染的唯一办法是提供一个主导频Ec/Io 环状基站分布，容易产生导频污染天线高度分布不均，很高的天线辐射信号没有建筑物损

18、耗，容易越区产生导频污染，因为天线有上旁瓣，高层建筑上容易收到各基站天线上旁瓣的信号（也没有建筑物损耗），过多的用宏蜂窝解决室内覆盖会增加导频污染Ec/Io优化中常见问题弱覆盖现象描述弱覆盖区域手机接收电平较弱，有效导频集内各导频Ec/Io都很差手机通话时发射功率较高，且容易发生掉话解决方案调整天线方位角，但是要注意不要造成新的弱覆盖问题调小天线下倾角使用高增益天线提高基站导频信道发射功率增加基站密度使用直放站设备优化中常见问题导频污染现象描述手机接收电平值较高有效导频集内导频个数较多(3个以上)各导频在测试点功率差别不大且都比较高，形成相互干扰解决方案调整周围相关扇区天线的方位角和下倾角更换

19、天线类型调整周围相关基站扇区导频发射功率等在导频污染区域调整出一个主导频。优化中常见问题越区覆盖现象描述某个扇区的覆盖范围超出了其设计覆盖范围，有较强的信号出现在本应是其它扇区覆盖的区域，造成与其它扇区之间的相互干扰越区覆盖是导致导频污染的原因之一解决方案增大天线下倾角调整天线方位角，适当避开本扇区，同时注意造成新的干扰更换成增益小一些的天线类型降低天线高度减低基站导频功率优化中常见问题切换问题现象描述当移动台处于通话状态，随着无线环境和主导覆盖扇区的变化，需要快速的切换来保证通话的持续和质量较长的切换延迟会增加上下行链路的干扰而导致通话质量下降或掉话过多的切换又会增加系统信令负载，也会增加下行链路干扰频繁切换现象经常出现在弱覆盖区域和导频污染区域解决方案可通过调整天线方位角和俯仰角、调整基站发射功率、调整切换门限等方法，减少频繁切换区域小区呼吸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，