CDMA通信原理

1、CDMA通信原理摘要：本文从系统出发，简要介绍了CDMA系统的组成部分，并详细介绍了基站子系统和网络子系统，另外分析了CDMA的呼叫流程、无线链路的调制，最后详细介绍了CDMA的关键技术：扩频技术，软切换技术，功率控制技术，分集接收技术，自适应天线。关键字：CDMA 无线链路 扩频 软切换 功率控制 分集接收 自适应天线目 录一 CDMA简介3二 系统原理41 系统结构和原理41.1 系统结构41.2 组成部分简介42 CDMA的接口和协议63 子系统介绍63.1 基站子系统63.2 交换子系统10与VLR功能10与AC功能12四 无线链路（CDMA信道调制）141 前向链路141.1 导频信

2、道161.2同步信道171.3 寻呼信道181.4 前向业务信道181.5 相关知识192 反向链路202.1 接入信道222.2 反向业务信道232.3 相关知识23四 呼叫处理251 登记262 呼叫控制282.1 移动台始呼过程282.2移动台终止呼叫处理29五 CDMA的关键技术301 扩频通信技术301.1 扩频通信相关理论基础31扩频通信的可行性31扩频码的产生321.2 扩频通信原理及工作方式332 功率控制技术342.1反向开环功率控制342.2 反向闭环功率控制352.3 前向功率控制363 软切换技术373.1硬切换与软切换37硬切换37软切换373.2 更软切换384 分

3、集接收技术395.1 空间分集395.2 频率分集405.3 时间分集405 自适应天线41附录：CDMA常用术语43一 CDMA简介CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access),它是在数字技术的分支扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即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。CDMA的主要

4、优势:1.话音清晰CDMA采用了先进的扩频技术和数字话音编码技术，使通话噪音大大降低。其系统的声码器可以动态调整数据传输速率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。同时门限值根据背景噪音的改变而变，这样即使在背景噪音较大的情况下，也可以得到较好的通话质量，打电话时几乎没有杂音。特别是在嘈杂的背景中，对方能清晰听到您的声音。2.辐射小普通的手机（GSM和模拟手机）功率一般能控制在600毫瓦以下，而CDMA手机的问世，给人们带来了"绿色"手机的曙光，因为与GSM手机相比，CDMA手机的发射功率尚不足其一个小零头。CDMA系统发射功率最高只有200毫瓦，普通通话功率可控制在零点

5、几毫瓦，其辐射作用可以忽略不计，对健康没有不良影响。基站和手机发射功率的降低，将大大延长手机的通话时间，意味着电池、话机的寿命长了，对环境起到了保护作用，故称之为"绿色手机"。3.掉线率低基站是手机通话的保障，当用户移动到基站覆盖范围的边缘时，基站就应该自动"切换"来保障你，否则就会掉话。CDMA系统切换时的基站覆盖是"单独覆盖双覆盖单独覆盖"，而且是自动切换到相邻较为空闲的基站上，也就是说，在确认手机已移动到另一基站单独覆盖地区时，才与原先的基站断开，即软切换，这样就保障了手机不会掉话。4.时钟准确由于CDMA采用全球同步技术，通过

6、接收全球定位信息，即可确保系统正常工作。此外，CDMA还可为用户自动提供准确的时钟，勿需用户自行调整，当地准确的时间信息一目了然，为频繁进行跨时区差旅的商务人士提供了方便。 其时钟准确的原理是因为CDMA选用了精确的全球卫星定位系统（GPS），目前，全球卫星定位系统（GPS）是这种时钟参考的最佳选择。GPS是一个由24颗绕地球运转的卫星组成的天线导航系统，它的优势在于全球覆盖，系统时钟精度高，不易受电磁暴、低频干扰源的影响。作为备份，远距离导航（LORAN-C）系统也是一个很好的选择，该系统采用地波传播技术，同样具有时钟精确、不受电离层变化影响、衰减小、相位及幅度稳定等特点 ，从而保证了时钟准

7、确的可能性。5.保密性好客户在使用移动电话时，往往担心自己的移动电话被别人监听或盗打，但是要窃听通话，必须要找到码址。CDMA手机的用户每次通话时，系统都将在2的42次方个码中随机分配任意一个码给该手机用户，共有4.4万亿种可能的排列，要想破解密码或窃听简直不可想象。而且CDMA采用的扩频通信技术使通信具有天然的保密性，其消息在空中信道上被截获的概率几乎为零另外，CDMA系统的鉴权、数字格式、扩频处理等通话保护措施，可提供最佳的保密特性，防止通信过程中的盗听和手机密码的盗用。二 系统原理CDMA系统网络结构符合典型的数字蜂窝移动通信的网络结构，与GSM的网络结构相似：1 系统结构和原理1.1

8、系统结构系统结构1.2 组成部分简介MS移动站，即手机，由基带、中频、射频部分组成，提供用户通往网络系统的无线通道。BS基站，提供其区域用户无线通道的一种物理装置，它包括3个部分：用于发射、接收无线信号的BTS（基站收发信台）；用于BS控制的BSC及用于BS、OAM的BSM，一个BSC可以控制多个BTS。BTS是用户在其元件区域内通信所需的实际装置。对于无线发射、接收，低噪声放大器、功率放大器、信号合成器/分配器以及变频器都装在无线频率单元上。对于无线信号的处理，调制解调、CDMA频道编码/解码以及GPS接收器都在CDMA数字单元内，呼叫过程和OAM能在BTS控制处理器中执行。在BTS和BSC

9、之间邮件路由和路径由BTS互联网络系统提供。BSC管理BS资源并控制BS区域用户，所有来自MS的通信邮件在BSC中处理，切换的邮件选择以及语音邮件在编码激励线性预测与PCM间的转换都在代码转换机及波段开关组（TSB）上执行，TSB用E1线路与MX相连。BSC呼叫过程和BSC资源管理在呼叫控制处理器中实现。CDMA互联网络系统交换BSC内部邮件，同时提供通往BTS的路径。时钟脉冲发生器、分配器向TSB源于GPS的时钟信号。BSM为BS装置提供OAM功能，针对BS操作程序及BS维护的故障接收皆于BSMP（BSM处理器）内执行。对于BS操作的人机界面，也包括在BSMP内，当BS装置发生任何错误或者故

10、障时ALM产生警告信号。MSC移动交换中心，它是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它除了具有固定网的交换中心的呼叫控制等功能外，还具有无线资源管理、移动性管理等功能。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MSC还应能完成区域MSC(GMSC)的功能，即查询MS位置信息的功能。OMC操作维护中心，用于蜂窝网络日常管理以及为网络工程和规划提供数据库的集中化设备。通常，OMC同时管理移动交换中心MSC和各基站子系统BSS，但也可配置为只负责由许多BSS构成的无线子系统，这种配置的OMC称作无线操作及维护中心（OMC-R）。同样OMC如用

11、于管理MSC时，就称之为OMC-S。LMF-本地维护设备。除了OMC外，LMF提供给技术人员对BTS操作和维护的另一种途径。这对于尚未与OMC接通的新装置BTS来说更为有用。当BTS与OMC接通后，LMF也可以作为远端设备。VLR访问位置寄存器，存放其控制区域内所有拜访的移动用户信息，这些信息包括MS建立和释放呼叫以及提供漫游和补充业务的管理所需的全部数据。HLR 归属位置寄存器，运营商用于管理移动用户的数据库。HLR存放着该HLR控制的所有移动用户数据，以及每个移动用户的路由信息和状态信息，每个移动用户都应在某个HLR注册登记。HLR跟踪漫游的手机，存储位置信息，并在呼叫建立期间向MX提供位

12、置信息。当手机开机运行时，它的位置信息经MX传递到HLR。当MX为建立手机终止呼叫而请求HLR的路由信息时，HLR响应并将位置信息传递给MX。位置取消要求VLR删除漫游手机的信息EIR设备识别寄存器，存储有关手机的设备参数的数据库。主要完成对手机的识别、监视、闭锁等功能。MC短消息中心，存储和转发短信息的功能实体。SME-短消息实体，是合成和分解短信息的实体，位于MSC、HLR和MS内。AC-鉴权中心，用来认证移动用户的身份并产生相应鉴权参数的功能实体。PSTN公用数字网2 CDMA的接口和协议CDMA系统的主要接口包括Um接口、A接口和交换子系统内部接口，这三种主要接口的定义和标准化可以保证

13、不同供应商生产的MS、BSS（基站子系统）和NSS（网络子系统）能纳入同一个CDMA数字移动通信网运行和使用。（1）Um接口：BSS与MS之间的空中接口，即无线接口；（2）A接口：MSC与BSC之间的接口，采用标准的2.048Mbit/s PCM数字传输链路，主要传递呼叫处理、移动性管理、基站管理和移动台管理，使用BSSAP协议；（3）交换子系统内部各实体之间的接口：包括B、C、D、E、H、M、N和Q接口，其接口协议是MAP协议。3 子系统介绍3.1 基站子系统 基站子系统(BSS)由一个集中的基站控制器(BSC)和若干个基站无线收发信台(BTS)组成。在CDMA系统的基站子系统中，声码器选择

14、器(V/S)单元是必需的，而且从功能上说属于BSS，但其实体一般放在移动交换机(MSC)一侧，也可以放在MSC和BSS之间。在逻辑上受BSS控制。声码器选择器(V/S)单元用来完成BSS与固定网之间码型的变换及速率的配合，在软切换时具有分集作用。当移动台拨打移动台时，语音编码应该只经过选择器而不经过声码器传至被叫移动交换局，这样避免两次编解码，提高了话音质量。一般来说，声码器与选择器是合在一起的。这就使它具有以下特点：Ø 当软切换时，它能将前向业务信道的语音数据链路分配到正在软切换的所有BTS；Ø 当软切换时，它能从所有参与软切换的BTS的反向业务信道语音数据链路里选择最好

15、的一条传送至MSC；Ø 它能对反向业务信道进行解码，将语音从QCELP变换成PCM。并且对前向业务信道进行编码，将语音从PCM变换成QCELP。 基站收发信台(BTS)包括了在固定端实现CDMA空中接口所需的设备，如：射频收发信机、模拟接口卡、信道卡等。BSC控制着BTS，用来管理无线资源和进行操作维护。主要功能如下：无线信道的管理在CDMA中，其物理信道占用1.23MHz的频宽，采用CDMAFDMA方式。在这同一物理信道通过不同码字区分不同的逻辑信道。前向CDMA信道(基站至移动台方向)的逻辑信道包括导频信道、同步信道、寻呼信道和前向业务信道。反向CDMA信道(移动台至基站方向)的

16、逻辑信道包括接入信道、反向业务信道。BSS对公共控制信道管理包括对导频信道、同步信道、寻呼信道的管理。在CDMA系统的每个物理信道中，导频信道必须存在，对于同步信道和寻呼信道可根据情况分配不同的信道数，这与网络设计有关。基站子系统结构 CDMA的无线业务信道管理包括：信道分配、链路监视、信道释放、空闲信道观察、业务信道功率控制。BSS支持全速率、半速率、14速率、18速率业务信道。(2)有线信道的管理主要是用于指示MSC和BSC之间的信道阻塞，包括BSS无线信道与地面电路关系的管理.(3)BSSMSC管理BSS在BSSMSC管理中所起的作用是：当控制信道过载时，BSS向MSC发送过载消息。(4

17、)信道编码和解码BSS使用卷积编码和交织等技术进行信道编码和解码。(5)测量 BSS中的测量主要有两种，一种是用于功率控制的测量，即BSS测量移动台的反向FER(误帧率)，根据误帧率与标准误帧率位比较，决定目标Eb/No的升高或降低，并将测量到的移动台Eb/No与目标Eb/No值相比较，以通知移动台升高或降低发射功率，这就是CDMA闭环功率控制。CDMA的开环功率控制需要基站子系统作的工作是判断在开环功率控制公式中的几个常量参数值，并通过寻呼信道消息通知移动台。在CDMA的前向功率控制中，BSS根据移动台的FER测量结果，决定增加或降低前向业务信道发射功率。 另一种是用于切换的测量。BSS收到

18、从MS来的测量信息，进行处理。如果是一个基站不同扇区之间的软切换(更软切换)，则由BSS决定切换方向，然后将切换结果报告MSC。如果是不同BTS之间的软切换，可由BSC决定切换方向也可由MSC决定(由运营者设定)。BSC间或MSC间的切换，必须由MSC决定切换方向。在CDMA系统中，BSC或MSC一般只依靠来自移动台的测量结果就可判断切换方向，这也就是通常所说的移动台辅助切换。仅有些时候，还需要对移动台的信号强度进行测量，才能判断切换方向，这时由MSC控制BSS对移动台反向业务信道进行测量，并将结果报告MSC，同移动台报告的测量结果一起作为MSC确定切换方向的依据.(6)支持码变换速率适配在实

19、际应用中，码变换器在功能上将被划归到BSS，它不被认为是一个独立设备，BSS直接控制码变换器，在BSS和码变换器之间不定义控制接口。为了节省电路，码变换器一般被放在MSC的侧，但它仍被认为是BSS的一部分。(7)切换(包括软切换和硬切换)在以下几种情况时可能发生软切换利硬切换(内部和外部)：比如无线传播、业务分配、操作和维护激活、设备故障。在进行一个小区的内部切换即不同扇区间的切换(更软切换)时，由BSS决定目标扇区并通知MSC需要进行一次切换。在一个小区的内部切换完成以后，也将通知MSC。在一个BSS内的不同小区间切换时，由BSS或MSC选择目标小区。由BSS选择目标小区时，在小区间切换完成

20、以后，将通知MSC，若由MSC决定目标小区，BSS将得到的测量结果报告给MSC，由MSC进行计算优选，确定最终切换目标。外部切换是指当一个候选目标小区与原小区不在同BSS时，就尝试进行一次外部切换，可分为软切换和硬切换两种切换。此类切换包括同一MSC下的不同BSS间的切换和MSC间的切换(原BSS和目标BSS由不同的MSC控制)。(8)传递移动性管理消息移动性管理消息在MS和MSCVLRHLR之间通过BSS进行传输。如鉴权、登记、切换和漫游等消息，BSS负责将这些消息传给网络部分。(9)寻呼 BSS负责将网络来的寻呼消息转换成相应的空中接口消息向一定范围的小区分发。重呼功能可以放在BSS，也可

21、以放在MSC，可由运营者和厂家协调。(10)操作维护功能 BSS的操作功能包括：对BTSBSC参数的修改，对BSC的硬件配置；BSS的维护功能包括：对BSC的故障定位，支持BSC和BTS的再配置，对BSC的软件升级。另外，为了实现对系统的远端操作维护，BSS到OMC(操作维护中心)之间要有接口，以便将BSS的数据文件以及测量结果传送到OMC。(11)测量监视BSS能完成话务量测量、信令状态测量，以及对指定MS的监视。(12)支持扩容功能BSS对扩容的支持包括：Ø 小区分割和扩展；Ø 增减BSS中的设备；Ø 增减信道数目。(13)功率控制功能BSS支持闭环和外环功率

22、控制功能。BSC可以设置误帧率（FER）的目标值。(14)呼吸功能BSS支持呼吸功能。呼吸作用实际就是BTS在一个CDMA频带里的接收功率超过一个限定值时，主动减少它的发射功率。(I5)小区规划BSS能支持重叠覆盖和非重叠覆盖结构，它根据需要最多可配置9个扇区。(16)BTS与MS接口BTS到MS的空中接口符合IS95A的要求。BTS支持CDMA所有类型移动台的操作。(17)加密BSS具有话音和消息加密功能，由MSC控制实现。(18)接收机空间分集BTS具有接收机空间分集功能。(19)同步如果码序列在传输中有传输时延，在收端便不能解调恢复出原始数数据，需要在接受端通过人工的时延来补偿传输及数字

23、信号处理造成的时延。要做到这种补偿，我们必需建立一种同步体制，即必须使收、发端产生的码序列同步。这就是CDMA系统的同步问题。由于CDMA系统中的码速率非常高，因此必须有一套高精度的同步时钟作为参考，协调全网所有基站的工作。目前，全球卫星定位系统（GPS）是这种时钟参考的最佳选择。GPS是一个由24颗绕地球运转的卫星组成的天线导航系统，它的优势在于全球覆盖，系统时钟精度高，不易受电磁暴、低频干扰源的影响。每个BTS、BSC都装有GPS，以保证系统同步。在CDMA系统中，BSS对以上功能的完成确保了系统的正常运转。3.2 交换子系统 交换子系统是以移动交换机为核心，并包括与之其相连的相邻MSC、

24、VLR、HLR、ACOMC、EIR、MC、PSTN。交换子系统的典型结构如图交换子系统的结构组成 MSC除具有一般交换机的功能如电路交换，CCITT 7号信令的各种应用部分(ISUP,MAP等)之外，还具有许多与移动性有关的功能。(1)地面电路管理 地面电路就是那些在MSC和BS之间用于承载业务(语音或数据)和信令信息的设施。地面电路管理包括地面电路分配、地面电路阻塞和解闭以及地面电路复位。MSC选择使用地面电路。(2)无线资源管理功能 无线资源管理功能包括对切换、寻呼无线业务信道释放等的管理。首先介绍对切换(包括软切换和硬切换)的管理。 在一个小区的内部切换时，BSS将通知MSC需要进行一次

25、切换。在切换完成以后,也将通知MSC。当小区间切换时，由BSS或MSC选择目标小区，在前一种情况下，BSS将通知MSC需要进行一次切换。在切换完成以后，也要通知MSC切换已经完成。当目标小区在原小区的BSS的覆盖范围之外时，就需要进行外部切换，它包括MSC间的切换，即原BSS和目标BSS由不同的MSC控制。MSC间的连续切换，即指移动台在一次通话过程中，连续经过两个以上的MSC区域。为节省资源，主控MSC必须建立新的链路连接，例如，由MSCA切换至MSCB时，MSCA与MSCB有链路连接，这时又切换至MSCC，为节省资源，应建立MSCA与MSCC之间的直接连接，而不是保持MSCA至MSCB之间

26、的电路，再建立MSCB至MSCC之间电路连接。这就需要有主控MSC控制，切换信道、保持通话。以上讲述了对切换的管理功能，无线资源管理还包括以下一些管理功能。无线业务信道的释放管理基本上是由MSC控制的。然而由于无线传播的原因BSS也可以请求MSC释放一个呼叫。对于寻呼，在MSCVLR里存有一个登记区域表(表中地址通常不止一个)，MSC可根据此表做出决定，向其认为移动台可能存在的所有BSS传达寻呼请求消息。(3)MSC管理在MSC处理器过载时，MSC有责任将过载消息发送到BSS以阻止部分业务。(4)信道编码和解码信道编码的类型是由MSC指配BSS进行的。(5)移动性管理移动性管理是MSC非常重要

27、的功能，关系到系统的安全性、保密性和全网的互通性，具体包括以下几个方面。a鉴权在具体应用时运营者可根据需要决定是否使用鉴权。鉴权在功能上是属于AC的，但一般为了节省时间，鉴权功能可下放到MSCVLR(但对SSD更新的过程却必须在AC中完成，这主要是为安全保密考虑)。MSC到BSS的接口被用作传送必要的查询和响应消息。网络可以对系统中每一个用户都进行鉴权，也可只对申请了此项功能的用户进行鉴权(由运营者设定)。b加密有了前面鉴权的基础，才有了话音与信令加密的可能，是否进行加密由网络决定，MSC会通知BSS是否加密，以及是话音加密还是信令加密，再由BSS通知移动台，以实现系统的安全保密。c登记登记(

28、位置更新)程序是由MSCVLRHLR负责的。在CDMA系统中文持9种登记形式，MSCVLR可根据网络运行要求来设置是否进行某种登记，可以9种登记都要，也可只设置其中的一些。d首次寻呼首次寻呼是由MSCVLR控制BSS完成的。(6)呼叫控制功能用户数据存储在MSCVLR中，当用户起呼或被呼时，为了检验用户的合法性，系统要进行鉴权，检查用户的HLR和EIR，这就是呼叫控制功能。(7)业务功能MSCVLR可以提供电信业务、承载业务和补充业务。HLR存储着与移动用户有关的数据，例如，国际移动台识别号码(IMSI或MIN)，用户号码簿号码，用户的服务项目清单(所拥有的业务)，登记与激活数据以及与漫游有关

29、的数据。HLR向MSCVLR提供用户数据，用于确定被叫移动台的位置，提供路由信息。AC提供给用户在鉴权时所需的数据，从而在空中接口对用户信息进行保护，防止移动台被盗用。根据网络管理的需要，AC可将一部分鉴权功能下放到MSC/VLR中完成，将移动台鉴权数据直接送至MSC/VLR的目的是节省鉴权时间。但值得注意的是，SSD更新不能下放，这就是说，移动台的A钥(存放在移动台及其相应AC的一个64比持数)只有移动台自己和其相应的AC知道，不会传至MSCVLR，这样可保证移动台鉴权参数的保密。下面简要介绍一下HLRAC的功能。(1)提供相关接口HLRAC应提供与MSCVLR的接口，该接口使用MAP信令；

30、HLRAC应提供与OMC的接口；HLR与AC的接口，该接口信令属内部信令。 (2)移动台被叫处理当移动台被叫时，MSC必须询问移动台所属的HLR，才能得知移动台所在地。从HLR得到移动台的漫游号TLDN(临时本地用户号码)后，进行下一步的路由选择，进一步处理此呼叫。在HLR中的操作过程如下：输入被叫移动台的号码簿号码，找到相应的IMSI，再找到被叫移动台的TLDN，然后将其提供给始呼MSC进行路由接续。(3)登记在CDMA系统中，包括9种登记形式，下面介绍HLR/AC在登记过程中所起的作用。Ø 当移动台进入到新的MSC时，在HLR中将更新移动台的位置信息；Ø 当移动台在MS

31、CVLR中已经登记时，HLR将向原来的MSC发送相关消息，清除移动台在原来VLR中的数据，这样可防止VLR中的数据量太大；Ø 由于管理上的原因，移动台被限制呼叫时，将改变HLR中该移动台的服务项目清单，HLR也应将这一信息通知VLR；Ø HLR还为MSCVLR提供所有必需的数据。当HLR收到从移动台所在地的VLR发来的登记消息后，HLR将更新自身数据(VLR地址，移动台的TLDN等)。对于始呼有限制(无长途权)的移动台，HLR可根据情况拒绝位置更新。(4)数据恢复 在HLR发生故障时，它能自动启动数据恢复程序，然后将HLR复位消息传给MSC/VLR，在与移动台首次无线连接中

32、确认其位置数据。(5)对业务的支持HLR能支持基本和补充业务。(6)安全性 安全性在这里有两种含义，一是HLRAC自身的安全性，一是用户鉴权即合法性管理的功能。Ø 对于自身安全性，HLR/AC使用备份方式，以保证系统的安全性。在HLRAC中保存有用户永久性数据，如果用户数据发生修改，都应立即或周期性进行磁盘备份，以保证数据的安全性；Ø 对于鉴权，AC可将用户的一部分鉴权算法和数据传送给VLR，在某些鉴权场合由VLR来完成。而对于SSD更新的鉴权算法和数据要保留在AC中完成。AC将通过鉴权检查出的黑用户名单报告给EIR。(7)用户的管理可以在HLR修改用户数据，但修改后，HL

33、R应立即通知移动台所在的MSC/VLR。如修改或删除用户呼叫前转数据删除呼叫闭锁等与用户管理有关的数据时，HLR都应通知相应的MSC/VLR。(8)告警功能HLR监测到异常情况发生时能通过人机接口把准确必要的提示告诉操作人员，为维护人员尽快处理故障提供有效的信息。四 无线链路（CDMA信道调制）1 前向链路前向CDMA信道的结构如图所示。前向CDMA信道由下述码分信道组成：导频信道、同步信道、寻呼信道(最多可以有7个)和若干个业务信道。每一个码分信道都要经一个Walsh函数进行正交扩频，然后又由1.2288Mcs速率的伪噪声序列扩频。在基站可按频分多路方式使用多个前向CDMA信道(1.23MH

34、z)。前向链路的数据调制采用符号速率l 9.2Kbs的QPSK调制。链路符号流与用作信道化的正交掩码序列模2加，然后被速率为1.2288Mcs的伪随机噪声序列QPSK扩频。发射波形严格限制在1.25MHz的带宽内。一个前向信道配置的例子示于图，前向链路用正交扩频形成码分信道。正交序列是64进制Walsh序列，其周期与符号持续期相等，速率1.2288Mcs，与扩频序列相同。64个正交码分信道分配如下：W0 导频信道W1W7 寻呼信道W32 同步信道其余为前向业务信道。前向CDMA信道结构前向信道结构如图下图所示:可使用的码分信道最多为64个，图中示出1个导频信道，1个同步信道，7个寻呼信道(允许

35、的最多值)和55个业务信道。但前向信道的码分信道配置不是固定的,其中导频信道一定要有,其余的码分信道可根据情况配置.基站发射的前向CDMA信道 QPSK调制的同相和正交载波分别用两个速率相同的扩频序列扩频，这两个扩频序列生成多项式分别为： (X) (x)1.1 导频信道导频信道在CDMA前向信道上是不停发射的。导频信道无数据调制,用于使所有在基站覆盖区中工作的移动台进行同步和切换。基站利用导频PN序列的时间偏置来标识每个前向CDMA信道。由于CDMA系统的频率复用系数为“1”，即相邻小区可以使用相同的频率。所以频率规划变得简单了，在某种程度上相当于相邻小区导频PN序列的时间偏置的规划。在CDM

36、A蜂窝系统中，可以重复使用相同的时间偏置。导频信道用偏置指数(0511)来区别。偏置指数是指相对于0偏置导频PN序列的偏置值。不论是对于I序列还是Q序列，在每个偶数秒(参照系统时间)时开始的序列都是它们的零偏置导频PN序列,它们的开始位置被定义为连续输出15个“0”的时刻。虽然导频PN序列偏置值有个，但实际取值只能是512个值中的一个(64512).一个导频PN序列的偏置(用比特片表示)等于其偏置指数乘以64。例如：若导频PN序列偏置指数为15，则导频PN序列偏置为15×64=960PN比特片。一个前向CDMA信道的所有码分信道使用相同的导频PN序列，即同样的导频序列偏置可用于给定基

37、站中所有的CDMA频率。当在一个地区分配给相邻两个基站的导频PN序列偏置指数相差仅为l时，其导频序列的相位间隔仅为64个比特片。在这种情况下，若其中一个基站发射的时间误差较大。就会与另基站的延迟信号相混淆。所以相邻基站的导频PN序列偏置指数间隔应设置的大一些。由于导频信道所有比特都为0，所以在发送前，它只需经过正交扩频(用Walsh函数0)四相扩频、滤波。 导频信号功率为总功率的20%。1.2同步信道同步信道在发射前要经过卷积编码、码符号重复、交织、扩频和调制等步骤。在基站覆盖区中开机状态的移动台利用它来获得初始的时间同步。同步信道的比特率是l200bs，其帧长为26.666ms。同步信道上使

38、用的导频PN序列偏置与同一前向信道的导频信道上使用的相同。一旦移动台“捕获”到导频信道，即与导频PN序列同步，这时可认为移动台与这个前向信道的同步信道也达到同步。这是因为同步信道和其它所有信道是用相同的导频PN序列进行扩频的，并且同一前向信道上的帧和交织器定时也是用导顾PN序列进行校准的。 I、Q-PN序列：与导频PN序列用相同偏置(同一基站)。信道帧结构如图所示。前向信道导频PN序列偏置1.3 寻呼信道寻呼信道是经过卷积编码、码符号重复、交织、扰码、扩频和调制的扩频信号。基站使用寻呼信道发送系统信息和移动台寻呼消息。基本寻呼信道为编号为l的寻呼信道。寻呼信道发送9600b/s或4800b/s

39、固定数据数率的信息，不支持2400b/s和1200b/s数据速率。在给定系统中所有寻呼信道发送数据数率相同。寻呼信道帧长为20 ms。寻呼信道使用的导频序列偏置与同一前向CDMA信道的导频信道上使用的相同。交织块与寻呼信道帧的开始应与用于前向CDMA信道扩频的导频PN序列的开始对准。寻呼信道分为许多寻呼信道时隙，每个为80 ms长。寻呼信道首先进行卷积编码(与业务信道不同，在寻呼信道各帧之间并不复位寻呼信道卷积编码器)，然后进行码符号重复、交织(交织块应与寻呼信道帧对准)，其后进行寻呼信道数据扰码。寻呼信道使用的长码掩码如下图：PCN：寻呼信道号PILOT-PN：前向CDMA信道导频PN序列偏

40、置指数寻呼信道长码掩码 在寻呼信道上，基站不插入功率控制比特。在经过扰码后，寻呼信道还要进行正交扩频(所用Walsh函数号码等于寻呼信道的号码(17)，接下来进行四相扩频、滤波。1.4 前向业务信道 前向业务信道是用于呼叫中，向移动台发送用户信息和信令信息的。一个前向CDMA信道所能支持的最大前向业务信道数等于63减去寻呼信道和同步信道数。即：前向业务信道数63(寻呼信道数十同步信道数).速率为9600/4800/2400/1200b/s。调制码符号速率19.2Kb/s，帧长20ms。前向业务信道使用的PN序列偏置与同一前向CDMA信道的导频信道所用的相同。I、Q扩频调制采用和导频信道同样的P

41、N序列。无业务信道数据由16个“1”后跟8个“0”(编码尾比待)的帧组成，以1200 bs速率发送。当激活无业务选择时，基站才发送无业务信道数据。无业务信道数据用来“保持通路”，使移动台保持与基站的联系。帧质量指示用CRC完成。9600b/s时：采用CRC-12，g(X)4800b/s时：采用CRC-8，g(X)1.5 相关知识帧结构空业务信道数据帧结构如下图所示，速率为1200b/s。16个“1”8个“0”1200b/s 当无业务选择激活时，BS采用空业务信道数据来保持通路，使MS与BTS保持联系。卷积编码 1/2卷积码，约束长度=9，生成函数分别为go=753，g1=561，译码采用8电平

42、软判决译码和维持比译码算法。编码符号重复当数据率低于9600b/s时，卷积编码器的输出码符号在交织器要重复。同步信道：重复一次。寻呼和前向业务信道：数据率4800b/s，重复1次；数据率=2400b/s，重复3次；数据率=1200b/s，重复7次。不同数据的信息在调制前形成19.2Kbs的符号流。分块交织同步信道、寻呼信通和前向业务信道在重复后进行分块交织。同步信道交织块与帧对齐，交织块宽26.66ms，相当于速率为4800b/s时128个调制符号宽度，交织阵列为l6行×8列(即128个符号)。寻呼信道和前向业务悟道交织深度20ms，相当于19.2Kb/s速率时得384个调制符号宽度

43、，交织阵列为24行×16列(即384个调制符号宽度)。数据扰码 在寻呼信道和前向业务信道上，从分块交织器输出的19200b/s调制符号与一个随机序列进行模2加，这个随机序列是由长码(长度)每隔64比特取出一个比特组成，速率为19200符号/秒，如图所示。数据扰码和功控比特插入2 反向链路反向链路信道结构如图所示。反向链路信道结构反向CDMA信道由接人信道和反向业务信道组成。这些信道采用直接序列扩频的CDMA技术共用于同一CDMA频率。下图给出了在反向CDMA信道上基站收到的所有信号。在这一反向CDMA信道上，基站和用户使用不同的长码掩码区分每个接入信道和反向业务信道。当长码掩码输入长

44、码发生器时，会产生唯一的用户长码序列，其长度为。对于接入信道，不同基站或同一基站的不同接入信道使用不同的长码掩码，而同一基站的同一接入信道用户所用的接入信道长码掩码则是一致的。进入业务信道以后，不同的用户使用不同的长码掩码，也就是不同的用户具有不同的相位偏置。即基站利用用户使用不同长码掩码区分每个接人信道和反向业务信道。移动台发送的反向CDMA信道反向CDMA信道的调制过程：反向CDMA信道的数据传送以20ms为一帧。所有数据在发送之前均要经过卷积编码、块交织、64阶正交调制、直接序列扩频以及基带滤波。接入信道与业务信道调制的区别在于：接入信道调制不经过最初的“增加帧指示比特”和“数据突发随机

45、化”这两个步骤，也就是说，反向接入信道调制中没有加CRC校验比特，而且接入信道的发送速率是固定的，而不像反向业务信道那样选择不同的速率发送。反向CDMA信道的调制包括反向业务信道调制和接入信道调制。反向业务信道支持9600、4800、2400和1200bs的可变数据速率。但反向业务信道只对9600bs和4800bs两种速率使用CRC校验(即帧质量指示)。对于9600bs的数据速率其信源编码为8600bs，即172比特帧(1帧=20ms，1s50帧，860050172bit)，每帧加上12个CRC校验比持(即帧质量指示比特)，则每帧为184bit，再增加8个编码尾比特后为192比恃帧，则码速率为

46、192×509600b/s。对于4800bs的数据速率其信源编码为4000bs，即每帧80bit，再加上8个CRC校验比持后为每帧88bit，再加8个编码尾比特后为每帧96bit，即为4800bs。对于2400bs和1200bs只增加8个编码尾比特、而没有CRC校验比特。业务信道帧的产生过程如图所示。这样反向业务信道的数据帧可使用9600、4800、2400和1200b/s的可变速率发送。反向业务信道帧根据语音激活程度使用不同速率。业务信道帧的产生过程2.1 接入信道移动台使用接入信道来发起同基站的通信以及响应基站发来的寻呼信道消息.接入信道传输的是一个经过编码、交织以及调制的扩频信

47、号。接入信道由其公用长码掩码唯一识别。(1)接入信道时间安排和与寻呼信道关系 移动台在接入信道上发送信息的速率固定为4800 bs。接入信道帧长度为20ms。仅当系统时间为20ms的整数倍时，接入信道帧才可能开始。一个寻呼信道可最多对应32个反向CDMA接入信道，标号从0至3l。对于每个寻呼信道，至少应有个反向接入信道与之对应每个接入信道都应与一个寻呼信道相关连。(2)接入信道帧结构反向CDMA接入信道帧由88个信息比特和8个编码尾比特构成，没有CRC校验比特。数据速率固定在4800bs。为了增加按入信道的可靠性，每个经卷积编码出来的码符号是被重复一次再进行发射的。在移动台刚进入接入信道时，首

48、先发送一个接入信道前缀，它的帧由96个全零组成，也是以4800bs的速率发射。发射接入信道前缀是为了帮助基站捕获移动台的接入信道消息.2.2 反向业务信道 反向业务信道是用于在呼叫建立期间传输用户信息和信令信息。 (1)反向业务信道时间安排和调制率 移动台在反向业务信道上以可变速率9600、4800、2400和1200bs的数据率发送信息。反向业务信道帧长度为20ms。速率的选择以一帧(即20ms)为单位，即上一帧是9600b/s，下一帧就可能是4800bs。 移动台业务信道初始帧的时间偏置由寻呼信道的信道指配消息中的帧偏置参数定义。反向业务信道的时间偏置与前向业务信道的时间偏量相同。仅当系统

49、时间是20ms的整数倍时，零偏置的反向业务信道帧才开始. 2.3 相关知识数据率 接入信道：4800b/s；反向业务信道：1200240048009600b/s;反向业务信道数据率4800b/s时，加帧质量指示比特(CRC校验比特)。9600b/s时：CRC多项式G1(x)4800b/s时：G2(x)反向业务信道也包括码元重复，数据率为4800、2400、1200b/s时,码元分别重复1次、3次、7次。信道编码 采用约束长度为9的标准卷积码，码率为1/3，其生成多项式为： g0557，g1663，g2711(8进制) 也采用8电平软判决维持比译码。分块交织 使用长度20ms的分块交织，交织器阵

50、列为32×16(即576个符号)。交织后的信息符号经一个时间选通门输出，它只允许需要的码元输出删除其他重复的码元。正交调制交织器的输出码元每6个为一组，用64进制Walsh函数中的一个进行调制。64进制Walsh函数调制如下图所示。64位Walsh函数调制数据突发随机化 交织器输出码元由时间滤波器选通。 选通突发位置由前一帧内倒数第2个功率控制段(1.25ms)中最后14个PN码比特进行控制。直接序列扩频 长码周期为，长码的生成多项式P(X)为X的42次多项式,长码由42bit长的长码掩码与PN序列发生器的42bit状态矢量作模2加产生。长码掩码与信道类型有关。接入信道掩码为：M4l

51、M33 11000111; M32M28 接入信道号; M27M25 MS所属寻呼信道的信道号（17）； M24M9 目前基站BASE-ID（基站识别码）； M8M0 前向信道的PILOT-PN值。 反向业务信道采用两种掩码之一： 公共长码掩码：M41M32置为“1100011000”，其余32bit由ESN（电子序列号）经重新排列得到。 专用长码掩码：用于保密电信，由TIA提供。在反向业务信道上，调制码元经随机化再扩频，长码的一部分比特控制数据突发随机化。正交扩频 长码扩颇后的信号序列进入OQPSK调制器，作正交扩频和四相载波调制，正交扩频序列长。 I信道的扩频序列用(X)产生：(X) Q信

52、道扩频序列用(X)产生：(X)+1为了得到I和Q-PN序列，在最大长度线性反馈移位寄存器输出14个连续的0后，插入一个0。扩频码速率1.2288Mc/s，调制后信号频带宽度1.25MHz，基带扩频后经滤波再作载波调制。调制方式为OQPSK，Q相数据相对于I相数据延时0.5个PN比特的时间。复用选择信息 在前向反向业务信道都提供基本业务、信令业务和辅助业务的传输，为同时在一条业务信道上传送多种业务，需要进行复用选择. 复用选择传按基本业务、信令业务、辅助业务。复用选择只对9600bs速率有效。信令传输有两种模式：空白突发、模糊突发。辅助业务：有基本业务时，基本业务和辅助业务经模糊、突发模式传输，

53、无基本业务时，辅助业务用空白突发传输。四 呼叫处理如下图所示，移动台接通电源后就进入初始化状态。在此状态中，移动台首先要判定它要在模拟系统中工作还是要在CDMA系统中工作。如果是后者，它就不断地检测周围各基站发来的导频信号和同步信号。各基站使用相同的PN序列。但其偏置备不相同，移动台只要改变其本地PN序列的位置，很容易测出周围有哪些基站在发送导频信号。移动台比较这些导频信号的强度，即可判断出自己处于哪个小区之中，因为一般情况下，最强的信号是距离最近的基站发送的。移动台在完成同步和定时之后，即由初始化状态转入空闲状态。在此状态中，移动台可接收外来的呼叫，可进行向外的呼叫和注册登记处理，还能制定所

54、需的码信道和数据速率。如果移动台要发起呼叫，或者要进行注册登记，或者收到一种需要认可或应答的寻呼消息时，移动台即进入系统接入状态，并在接人信道上向基站发送有关的消息。这些消息可分为两类：一类属于应答稍息(被动发送)，一类属于请求消息(自主发送)。移动台呼叫处理 移动台在业务信道状态利用正向业务信道和反向业务信道与基站交换有关信息，其中比较特殊的是： Ø 为了支持正向业务信记进行功率控制，移动台要向基站报告帧错误率的统计数字Ø 无论移动台还是基站都可以申请“服务选择”。1 登记BSC具有分布结构，其中每个设备均与CIN(CDMA互连网络)相连。按功能划分为CIN、TSB(译码

55、选择器组)、CCP(呼叫控制处理器)。CIN提供TSB、CCP、BSM之间业务、控制消息的转接开关。CCP是一个嵌入处理器，用于控制BS中的移动呼叫。TSB处理来自移动台的业务消息，并送住MSC。还处理来自MSC的业务数据并送往移动用户。BSC与BTS的接口为T1/E1线路，用于传送业务与控制消息。BSC与MX之间有两条不同路径。E1线路用于业务数据，EIA422用于控制消息。CCP与TSB、BTS控制处理器(BCP)和MSC的接人处理器配合执行呼叫控制和切换。CCP支持如下功能：移动台位置登录、寻呼、呼叫控制、切换和BTS、BSC的维护。为了系统稳定性CCP也有备份。对于移动终端的呼叫，移动网络必须检查移动台的位置并寻呼该移动台。登记