CDMA移动通信系统的基本原理.ppt

1、CDMA移动通信系统的基本原理,2009年3月,目 录,CDMA网络结构 多址通信方式 CDMA基站子系统 CDMA 无线规划,CDMA数字蜂窝移动通信网网络参考模型 CDMA系统结构 CDMA网络结构实例,一、CDMA网络结构,中国联通CDMA网络参数模型,CDMA主网,短信部分,智能网,一、CDMA网络结构,MS 移动台 BS 基站子系统 MSC 移动交换中心 HLR 归属位置寄存器 VLR 拜访位置寄存器 AC(AUC) 鉴权中心 MC 消息中心 SME 短消息实体 OMC 操作维护中心 IP 智能外设 SCP 业务控制点 SSP 业务交换点,各逻辑功能实体的定义,一、CDMA网络结构,

2、CDMA系统结构,一、CDMA网络结构,CDMA系统结构实例,一、CDMA网络结构,各逻辑功能实体的定义,BTS 无线基站 CBSC 集中基站控制器 VMS 语言信箱业务中心 MSC 移动交换中心 SCP 智能业务控制点 PLMN 公共陆地移动网 HLR 归属位置寄存器 SSP 智能业务交换点 PSTN 公共电话交换网 VLR 拜访位置寄存器 STP 信令转接点 INMS 网管系统 AuC 鉴权中心 SMSC 短消息业务中心,一、CDMA网络结构,FDMA 频分多址 TDMA 时分多址 CDMA 码分多址,二、多址通信方式,三种多址通信方式,1、 FDMA 频分多址 2、 TDMA 时分多址

3、3、 CDMA 码分多址,二、多址通信方式,频分多址（FDMA）,在频分多址系统中，把可以使用的总频段划分为若干占用较小带宽的频道，这些频道在频域上互不重叠，每个频道就是一个通信信道，分配给一个用户。,二、多址通信方式,时分多址（TDMA）,在时分多址系统中，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），每一个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户。,二、多址通信方式,码分多址（CDMA）,在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。 从频域或时域来观察多个CDMA信

4、号是互相重叠的。接收机用相关器可以在多个CDMA信号中选出使用预定码型的信号。其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声或干扰，通常称之为多址干扰。,二、多址通信方式,三种多址技术频域、时域比较,二、多址通信方式,硬件设备内容 接口内容 Um接口（Is-95标准）的信道结构 基站(BTS)设备举例 GPS接收机,三、CDMA基站子系统,硬件设备内容： 基站控制器 BSC 基站 BTS 直放站 RPT 操作维护终端 OMC-R,三、CDMA基站子系统,接口内容： Um接口：BTSMS之间，开放式Is-95A； Abis接口：BTSBSC之

5、间厂商内部接口不开放，每个E1（2Mb/s）可传120路话； A接口：BSCMSC之间，开放式，每个E1 (2Mb/s）可传30路话。,三、CDMA基站子系统,Um接口（Is-95A标准）的信道结构：,三、CDMA基站子系统,基站（BTS）设备举例： 微蜂窝基站配置 模块化基站配置（宏蜂窝基站）,三、CDMA基站子系统,微蜂窝基站配置,灵活的配置 室内覆盖可选择无分集收信天线 灵活的电源选择（100200VAC，或+24/-48VDC 多种安装方案（墙上，桅杆，屋顶，室内） 通过加装风扇和加热器可在室外-40oC52oC工作 菊花链（一条E1连3个基站）,三、CDMA基站子系统,适合联通网络解

6、决大商场，体育馆等热点区域，可不占用机房，减少设站费用，微基站共址安装（最大3个）共享 T1/E1 GPS天线 电源柜 分散的微基站至GPS天线最大距离为150m 搬运方便，节省时间,三、CDMA基站子系统,微蜂窝基站配置,全向配置，3扇面配置 标准输出功率2W，特殊情况可提供10W20W功率输出，特别适合在农村、山区等低话务区全向配置，安装简便，迅速开通，方便灵活。,三、CDMA基站子系统,微蜂窝基站配置,微蜂窝基站支持菊花链,菊花链最大支持3个微基站/E1,2Mb/s,From BTS,三、CDMA基站子系统,模块化基站（宏蜂窝基站）,每机架可支持3扇面3载频(3/3/3),或最大全向9载

7、频配置. 能与现有的基站共存协调发展 小型化减少机架占地面积 全向、3扇面、6扇面配置(1*1,1*3,1*6) 每个载频/扇面最大支持40信道单元(工程为20信道单元） 每架最大支持6个E1 最少的天线配置2或3付天线/每扇面。 可同时支持宽带CDMA,三、CDMA基站子系统,采用模块化基站的优势,适合联通网络为提高容量向3G过渡配置应用 高稳定性，高有效性，易扩容 支持IS-95话音和数据 支持3G-1X容量加倍，应用高速数据64KbPs业务（最高可 达144Kbps） 向3G业务无缝演进 具有支持宽带CDMA的能力 不需另增额外机架,三、CDMA基站子系统,模块化基站（宏蜂窝基站）,24

8、/-48V DC电源 可选的外接电源和电池 室外基站可应用交流电 射频功率 1900Mhz：16W/每载频 800Mhz： 20W/每载频 每载频每扇面支持20或40信道单元具有三方软切功能 信道共享,三、CDMA基站子系统,模块化基站（宏蜂窝基站）,多载频放大器（MCA）单元： 5MHz带宽放大器 支持连续3载频 每载频20W功率输出 利用超线性放大器（ULAM） 支持3G应用 增加功放可靠性,三、CDMA基站子系统,模块化基站（宏蜂窝基站）,多载频放大器MCA,3:1,1:3,3:1,f1,f2,f3,f1+f2+f3,三、CDMA基站子系统,GPS接收机,GPS的作用是通过控制本地时钟,

9、由本地时钟输出同步信号供给BTS，使全网BTS同步。在大多数BTS系统中,GPS接收机都是其他公司提供的。这些GPS接收机一般向BTS提供三个信号。,其中19.6608MHz是CDMA进行解调的基本频率。UTC用于计算长码的相位。偶秒用于同步短码和超帧。某些公司的接收机还向BTS提供某些内部使用的特殊基准频率。,三、CDMA基站子系统,四、CDMA无线规划,频率配置 导频PN码相位偏置规划 导频搜索窗口参数 导频污染问题与解决方法 CDMA切换 CDMA分集,频率配置 工作频段 频道带宽及中心频率位置 CDMA频率安排,四、CDMA无线规划,工作频段,中国电信CDMA系统的工作频率为： 825

10、MHz835MHz（基站收） 870MHz880MHz（基站发）,四、CDMA无线规划,频道带宽及中心频率位置,第一载频为283。 CDMA频道带宽为1.23MHz；收发频道间隔45MHz。 中心频率在AMPS的283号频道（833.49MHz)处的CDMA频道为CDMA 基本频道。以后视发展情况逐步由高端向低端扩展，例如使用第二个CDMA 频道，中心频点位置为242号，最多可以有7个CDMA频道。 CDMA不需进行频率规划，各小区可以使用相同频道。但各小区要进行 导频相位偏置规划。,四、CDMA无线规划,CDMA频率安排,四、CDMA无线规划,导频PN码相位偏置规划 导频PN码相位偏置规划

11、导频PN码规划举例,四、CDMA无线规划,导频PN码相位偏置规划,导频PN码数目共512个（0511），设计者要对系统中不同的基站和扇区赋于PN 码的偏置，这类同于GSM频率小区规划（如4x3小区规划）。一般来说使用Pilot-inc (导频增量因子)来决定选取PN码相位偏置，导频增量因子取决搜索窗参数和小区半径 导频增量因子 偏移指数增量 小区半径 （Km） 基站数（扇区） 1 64 5 512 2 128 510 256 3 192 1016 171 4 256 1621 128 5 320 2126 102 6 348 2631 85 7 448 3137 73 8 512 3742 6

12、4,四、CDMA无线规划,导频PN码规划举例,选6作为导频增量因子，共28个基站3扇区导频PN码规划,四、CDMA无线规划,导频搜索窗口参数 CDMA基站为四类导频信号集中的每一类指定一个搜索窗口 SRCH-win-A 用于搜索活动组和候选组导频 SRCH-win-N 用于搜索邻近组导频 SRCH-win-R 用于搜索剩余组导频,四、CDMA无线规划,接入信道搜索窗, 接入信道必须能够搜索到覆盖区内所有最大路径传播时延的信号，能监测到覆盖区内所有移动台发出的呼叫。 由于直放站的引入会增加最大路径传播时延，因此须增加接入信道搜索窗长度。 接入信道搜索窗最大长度：512 chip， 相当 62.4

13、km。,四、CDMA无线规划,路径传播时延（举例）,引进直放站后的路径传播时延由三部分组成：,Dtotal=DB-R+DR+ DR-m,接入信道搜索窗=DB-R+DR+ DR-m2,四、CDMA无线规划,激活导频集与业务信道多径搜索窗, 搜索窗必须足够大，以至于能“看见”所有强的路径信号成份。 如果搜索窗不够宽，强的多径信号成份可能会引起掉话。 最大搜索窗长度：226chips (113chips),四、CDMA无线规划,搜索窗口设置要考虑的问题,搜索窗口太大，移动台每次搜索到的总导频数减少。 搜索窗口太小，移动台搜索不到窗口外的导频，造成强干扰。 如果导频不在邻近组的列表中，将不允许导频进入

14、活动组 造成干扰。,四、CDMA无线规划,导频污染简介,导频污染的发生 1）手机收到三个以上的导频信号且其强度都超过或达到T-add值以上 则造成了导频污染。这时由于手机只能接收三个导频，多余的导频 造成污染。 2）如手机又侦查到一个更强的导频信号。该导频将取代在有效导频集 中的一个导频。但在未进入有效导频集前该导频会产生干扰引发断 话。 导频污染的诊断利用规划工具 1）显示出在每地点的重叠导频数 2）显示出在每地点的导频及其来源,四、CDMA无线规划,导频污染的预防,基站位置的安排 天线方位角 天线下倾度,四、CDMA无线规划,导频污染的预防,利用功率衰减 调整天线方位角 调整天线下倾角 利

15、用多于三路的软切换手机 要求提供六路软切换 但六路软切换需要更多的信道,四、CDMA无线规划,CDMA切换 硬切换 软切换 更软切换 软更软切换,四、CDMA无线规划,CDMA切换,GSM和AMPS系统采用先中断再连接”的方式进行切换 手机识别目标BTS扇区并向BSC报告 在与BTS2建立连接之前，先断开与BTS1的连接 CDMA采用“先连接再中断”的方式进行切换 手机识别目标BTS扇区并向BSC报告 同时连接多达6个扇区 被称为“软切换”,四、CDMA无线规划,软切换,手机可同时连接至6个BS 多达6个BTS区段可被分派到有效集 先连接再中断操作 宏分集 减少阴影的影响 因N1重复使用，在I

16、S-95中很必要,四、CDMA无线规划,更软切换,手机同时连接到同一BTS的2到3个扇区,四、CDMA无线规划,软切换和更软切换,S = Soft-handoff s = softer handoff S1 = No soft-handoff S2 = 2-way soft-handoff s2 = 2-way softer-handoff S2s2 = 2-way Soft, 2-way softer handoff,四、CDMA无线规划,CDMA切换 导频组分类和切换参数 导频组依据切换参数转换,四、CDMA无线规划,导频组分类和切换参数,扇区导频分类： A、活动组（actire set）由目前正在支持移动台呼叫的扇区导频组成 B、候补组（candidAte set）由导频强度能够支持呼叫的扇区导频组成 C、邻近组（neighbor set）由极可能成为软切换的候选者的扇区导频组成 D、剩余组（remaining set）由未包括上述3组的扇区导频组成 移动台使用的切换参数： A、T-ADD（导频检测门限） 工程选用 -12dB B、T-DROP（导频丢弃门限） 工程选用-14dB C、T-Comp（活动组与候选组间的比较门限）