1-CDMA移动通信原理.ppt

CDMA移动通信原理 福建三元达通讯股份有限公司移动网优事业部周东波simon zhou 目录 扩频通信原理CDMA系统工作原理CDMA系统关键技术 CDMA多址技术的原理是基于扩频技术 将需传送的具有一定信号带宽信息数据 用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制 使原数据信号的带宽被扩展 再经载波调制并发送出去 接收端由使用完全相同的伪随机码 与接收的带宽信号作相关处理 把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩 以实现信息通信 扩频通信原理 扩频通信结构简图 扩频通信示意图 扩频技术示意图 S f S f 扩频通信的优点 抗干扰能力强 减小多径干扰 多个用户可以同时占用相同频带 隐蔽性和保密性好 目录 扩频通信原理 CDMA系统工作原理CDMA系统关键技术 CDMA系统网络 接口及其控制结构 信道结构 采用调频的多址技术 业务信道在不同频段分配给不同的用户 TACS AMPS 采用时分的多址技术 业务信道在不同的时间分配给不同的用户GSM DAMPS CDMA是采用扩频的码分多址技术 所有用户在同一时间 同一频段上 根据不同的编码获得业务信道 频分多址 时分多址 码分多址 M序列的基本性质 伪随机序列周期 P 2 r 1 r为移位寄存器级数M序列和其移位后的序列逐位模二加 所得序列还是M序列 只是初相不同两个不同相位的M序列 当周期P很大时 这两个序列几乎是正交的 M序列自相关性非常好 所以CDMA中选择M序列PN码作为地址码 不同相位的M序列几乎正交 所以CDMA中用来为每一用户的业务信道分配了一个相位 CDMA系统中的三种码WALSH码 WALSHCODES 64 ChipSequence 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101012001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011001130110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110400001111000011110000111100001111000011110000111100001111000011115010110100101101001011010010110100101101001011010010110100101101060011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100701101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010018000000001111111100000000111111110000000011111111000000001111111190101010110101010010101011010101001010101101010100101010110101010100011001111001100001100111100110000110011110011000011001111001100110110011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001120000111111110000000011111111000000001111111100000000111111110000130101101010100101010110101010010101011010101001010101101010100101140011110011000011001111001100001100111100110000110011110011000011150110100110010110011010011001011001101001100101100110100110010110160000000000000000111111111111111100000000000000001111111111111111170101010101010101101010101010101001010101010101011010101010101010180011001100110011110011001100110000110011001100111100110011001100190110011001100110100110011001100101100110011001101001100110011001200000111100001111111100001111000000001111000011111111000011110000210101101001011010101001011010010101011010010110101010010110100101220011110000111100110000111100001100111100001111001100001111000011230110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110240000000011111111111111110000000000000000111111111111111100000000250101010110101010101010100101010101010101101010101010101001010101260011001111001100110011000011001100110011110011001100110000110011270110011010011001100110010110011001100110100110011001100101100110280000111111110000111100000000111100001111111100001111000000001111290101101010100101101001010101101001011010101001011010010101011010300011110011000011110000110011110000111100110000111100001100111100310110100110010110100101100110100101101001100101101001011001101001320000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111330101010101010101010101010101010110101010101010101010101010101010340011001100110011001100110011001111001100110011001100110011001100350110011001100110011001100110011010011001100110011001100110011001360000111100001111000011110000111111110000111100001111000011110000370101101001011010010110100101101010100101101001011010010110100101380011110000111100001111000011110011000011110000111100001111000011390110100101101001011010010110100110010110100101101001011010010110400000000011111111000000001111111111111111000000001111111100000000410101010110101010010101011010101010101010010101011010101001010101420011001111001100001100111100110011001100001100111100110000110011430110011010011001011001101001100110011001011001101001100101100110440000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111450101101010100101010110101010010110100101010110101010010101011010460011110011000011001111001100001111000011001111001100001100111100470110100110010110011010011001011010010110011010011001011001101001480000000000000000111111111111111111111111111111110000000000000000490101010101010101101010101010101010101010101010100101010101010101500011001100110011110011001100110011001100110011000011001100110011510110011001100110100110011001100110011001100110010110011001100110520000111100001111111100001111000011110000111100000000111100001111530101101001011010101001011010010110100101101001010101101001011010540011110000111100110000111100001111000011110000110011110000111100550110100101101001100101101001011010010110100101100110100101101001560000000011111111111111110000000011111111000000000000000011111111570101010110101010101010100101010110101010010101010101010110101010580011001111001100110011000011001111001100001100110011001111001100590110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001600000111111110000111100000000111111110000000011110000111111110000610101101010100101101001010101101010100101010110100101101010100101620011110011000011110000110011110011000011001111000011110011000011630110100110010110100101100110100110010110011010010110100110010110 CDMA系统中的三种码长码 longcode 长码 longcode 由一个42位的移位寄存器产生的伪随机码和一个42位的长码掩码通过与门模2加输出得到的 每种信道的长码掩码是不同的 长码掩码也是通过42位移位寄存器产生的 长度为2 42 1 在CDMA系统中 长码在前向链路用于扰码 反向链路用于扩频 CDMA系统中的三种码长码掩码 接入信道长码掩码 M41 M33 110001111 M32 M28 所选接入信道号 M27 M25 移动台所属寻呼信道号 1 7 M24 M9 目前基站的BASE ID 基站识别码 M8 M0 置为前向CDMA信道的PILOT PN 反向业务信道 M41 M32 1100011000 M31 M0 移动台电子串号 ESN 比特的重新排列 ESN E31 E30 E29 E28 E27 E26 E2 E1 E0 重排后ESN E0 E31 E22 E13 E4 E26 E17 E8 E30 E21 E12 E3 E25 E16 E7 E29 E20 E11 E2 E24 E15 E6 E28 E19 E10 E1 E23 E14 E5 E27 E18 E9 CDMA系统中的三种码短码 shortcode 32 768码片长26 2 3ms 每2秒重复75次 短码 shortcode 用于前反向信道正交调制 在前向信道 不同的基站使用不同的短码用于标识不同的基站 短码长度为2 15 CDMA系统中的三种码三种码的比较 CDMA通信系统编解码原理示意图 CDMA多用户通信原理示意图 CDMA通信中的干扰 CDMA前向信道 CDMA前向信道 导频信道 WALSHCODE0 基站在此信道发送导频信号供移动台识别基站并引导移动台入网同步信道 WALSHCODE32 基站在此信道发送同步信息提供移动台建立与系统的定时和同步寻呼信道 WALSHCODES1upto7 基站在此信道向移动台发送有关寻呼 指令以及业务信道指配信息业务信道 anyremainingWALSHcodes 传送前向通信数据及信令 CDMA反向信道 每一个移动台唯一对应于一个用户长码所有移动台的信息在在同一个1 25 MHz宽的载频上传输与移动台邻近的BTS可以为它提供信道PN短码序列用于简化调制格式Walsh码用于正交调制 CDMA反向信道 CDMA反向信道有两种 业务信道 TRAFFICCHANNELS 传送反向通信数据及信令 业务信道被不同的用户占用时 不同的用户由不同的用户长码定义接入信道 ACCESSCHANNELS 供移动台随机占用 移动台在此信道发起呼叫以及传送应答信息一个接入信道由特定的公用长码标识接入信道与寻呼信道配合使用 每个寻呼信道可以与高达32个接入信道配合 信道化总结 调制解调芯片的内部结构 基站传送的前向CDMA信道 导频 同步信道 寻呼信道 速率集合1前向业务信道 28 8kbps14 4kbps7 2kbps3 6kbps 速率集合2前向业务信道 13 35kbps6 25kbps2 75kbps1 05kbps 使用速率集合2用户m的前向业务信道信息比特 267 125 55或21比特 帧 长码发生器 抽取器 800bps MUX 块交织 沃尔什函数n 抽取器 用户m的长码掩码 1 2288Mcps 功率控制比特 A 调制符号 重复的码符号 编码符号 卷积编码器r 1 2 K 9 符号重复 28 8kbps 每6个输入删除2个 增加一个备用比特 每帧增加8个编码器尾比特 14 4kbps7 2kbps3 6kbps1 8kbps 增加帧质量指示比特 12 10 8或6比特 帧 19 2kbps 19 2kbps 800Hz 前向CDMA信道QPSK调制 基站接收的反向CDMA信道 接入信道的反向CDMA信道结构 速率集1的业务信道的反向CDMA信道结构 速率集2的业务信道的反向CDMA信道结构 反向CDMA信道可变数据率传输示例 CDMA系统呼叫处理过程移动台起呼 CDMA系统呼叫处理过程固定台起呼 1of2 CDMA系统呼叫处理过程固定台起呼 2of2 软切换建立 软切换完成 CDMA开机过程 寻找所有可接收的导频信号选择最强的信号建立频率和PN时间基准 基站标识 解调同步信道建立系统时间确定寻呼信道长码标志 移动台通信简化过程 搜索基站导频信道解调基站同步信道移动台在接入信道上请求基站在寻呼信道证实指派业务信道通信 目录 扩频通信原理CDMA系统工作原理 CDMA系统关键技术 CDMA系统的关键技术 功率控制 精确的功率控制技术反向链路开环功率控制反向链路闭环功率控制反向链路外环功率控制前向链路功率控制 CDMA系统的关键技术反向开环功率控制 开环功率控制假设前向路径与反向路径的衰耗类似接收功率 发射功率 73 dbm 参数 800M 接收功率 发射功率 76 dbm 参数 1900M CDMA系统的关键技术反向闭环功率控制 CDMA系统的关键技术反向闭环功率控制 反向闭环功率控制基站检测信噪比SNR 与门限值比较 产生对移动台的功率控制命令每1 25ms更新一次 每秒重复800次 校正开环功率控制未消除的 与前向链路相独立的损耗 移动台 BTS 信号强度测量 预设值 或 CDMA系统的关键技术反向外环功率控制 FER 移动台 BTS BSC 反向外环功率控制 信号强度测量 预设值 或 CDMA系统的关键技术前向链路功率控制 前向链路功率控制基站系统缓慢地减少对每一移动台的前向链路发射功率当移动台检测到FER增大 就请求基站系统增大前向链路发射功率 FER 移动台 BTS BSC 功率调整 反向链路开环功率控制假设前向路径与反向路径的衰耗类似接收功率 发射功率 73 dbm 反向链路闭环功率控制基站检测Eb No 与门限值比较 产生对移动台的功率控制命令每1 25ms更新一次 每秒重复800次 1db的步长 反向链路外环功率控制在BSC中统计的FER须等于1 据此更新基站的Eb No门限值 CDMA系统的关键技术功率控制工作示意图 前向链路功率控制基站系统缓慢地减少对每一移动台的前向链路发射功率当移动台检测到FER增大 就请求基站系统增大前向链路发射功率 功率控制子信道结构和取代 传输速率X的值9600bps24800bps42400bps81200bps16 Ci 1 Ci Ci 2 Ci 3 Ci 4 Ci 5 抽取的调制符号 Es Eb 2 Es Eb X 功率控制比特 Es Eb 2 每个调制符号