第八章CDMA数字移动通信

1、主主 要要 内内 容容8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理什么是什么是CDMA Code Division Multiple Access （码分多址）（码分多址） CDMA是一种采用先进无线扩频技术的数字通信多址接入是一种采用先进无线扩频技术的数字通信多址接入方式。方式。 CDMA多址实现是给每一个信号分配一个伪随机二进制序多址实现是给每一个信号分配一个伪随机二进制序列进行扩频，不同信号

2、的能量被分配到不同的伪随机序列；列进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列；在接收机中，信号用相关器加以分离，这种相关器只接收在接收机中，信号用相关器加以分离，这种相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱。选定的二进制序列并压缩其频谱。CDMACDMA的关键技术的关键技术 完善的功率控制完善的功率控制 地址码的选择地址码的选择 软切换软切换 分集技术分集技术 语音编码语音编码 其他技术其他技术CDMACDMA的主要特点的主要特点大容量大容量 处理增益处理增益 QCDMA为为21dB，远高于其他系统，使其抗干扰性好。远高于其他系统，使其抗干扰性好。 Eb/N0 CDMA需求为需求为6dB

3、，模拟系统的模拟系统的C/I值为值为18dB。 通话占空比通话占空比 约为约为35，但由于，但由于CDMA采用了话音激活技术，使其容量翻倍。采用了话音激活技术，使其容量翻倍。 频率复用系数频率复用系数 由于由于CDMA的宽带信道在每个小区都可以复用，所以的宽带信道在每个小区都可以复用，所以CDMA的频的频 率复用系数几乎为率复用系数几乎为1，而模拟系统的复用系数约为，而模拟系统的复用系数约为1/7。 扇区化扇区化 在在CDMA系统中，由于不同的扇区可以使用相同的频率，所以小系统中，由于不同的扇区可以使用相同的频率，所以小 区容量将随扇区数量增大而增大。区容量将随扇区数量增大而增大。高质量服务高

4、质量服务 CDMA可变速率声码器可变速率声码器 8k速率编码可提供与速率编码可提供与GSM13k编码同等的话音质量，而其编码同等的话音质量，而其13k速速 率编码则可以提供接近或超过有限电话的质量率编码则可以提供接近或超过有限电话的质量 分集技术分集技术 各种分集技术的采用，降低了系统对衰落的敏感性各种分集技术的采用，降低了系统对衰落的敏感性 软切换技术软切换技术 软切换技术大大降低了切换掉话的可能性，实现了无缝切换，非软切换技术大大降低了切换掉话的可能性，实现了无缝切换，非 常有利于数据移动通信的实现。常有利于数据移动通信的实现。可靠的保密性能可靠的保密性能 CDMA信号本身扰频方式提供了高

5、度的保密性；多种加密、鉴权信号本身扰频方式提供了高度的保密性；多种加密、鉴权 算法的引入使系统的保密性能尽一步完善。算法的引入使系统的保密性能尽一步完善。 8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）扩频通信扩频通信：用来传输信息的信号带宽用来传输信息的信号带宽Bw远远大于信息本身远远大于信息本身 带宽带宽Bs的一种通信。的一种通信。扩频增益扩频增益

6、：Gp=Bw/Bs理论依据理论依据：C=Blog2(1+S/N)扩频方式扩频方式：DS（直接序列扩频）（直接序列扩频） FH（调频扩频）（调频扩频）解扩解扩： 利用接收信号和一个与发端同步的扩频码进行利用接收信号和一个与发端同步的扩频码进行 相关处理完成。相关处理完成。多址干扰多址干扰：多用户干扰。多用户干扰。8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理8.2 地址码的选择地址码的选择地址码选择的

7、要求地址码选择的要求 所选的地址码应能提供足够数量的相关函数特性尖锐的码系列，保证所选的地址码应能提供足够数量的相关函数特性尖锐的码系列，保证信号经过地址码解扩后具有较高的信噪比。地址码提供的码序列应接信号经过地址码解扩后具有较高的信噪比。地址码提供的码序列应接近白噪声特性，同时编码方案简单，保证具有较快的同步建立速度。近白噪声特性，同时编码方案简单，保证具有较快的同步建立速度。1.伪随机序列伪随机序列 伪随机序列（伪随机序列（PN）码具有类似噪声序列的性质，是一种貌似随机但）码具有类似噪声序列的性质，是一种貌似随机但实际上是有规律的周期性二进制序列。常用的有：实际上是有规律的周期性二进制序列

8、。常用的有：m序列、序列、gold序列、序列、M序列、序列、R-S码和复合码等。码和复合码等。CDMA系统中采用系统中采用m序列。序列。 地址码的选择地址码的选择m序列定义序列定义 “最长线性反馈移位寄存器序列最长线性反馈移位寄存器序列”的简称。如果的简称。如果r级线性移位寄存器序列的周期级线性移位寄存器序列的周期是是P=2r-1，则该移位序列为，则该移位序列为m序列。序列。m序列的基本性质序列的基本性质 a. 周期是周期是P=2r-1，一个周期内，一个周期内，1的个数是的个数是2r-1，零的个数是，零的个数是2r-1-1，遍，遍 历的状态数为历的状态数为2r-1。 b. 在一个周期内，共有在

9、一个周期内，共有2r-1个游程，游程长度为个游程，游程长度为k的个数占总游程个数的个数占总游程个数 的比例是的比例是1/2k。长度为。长度为r的的1游程和长度为游程和长度为r-1的的0游程各有一个。游程各有一个。 c. m序列和其移位后的序列逐位模序列和其移位后的序列逐位模2加，所得的序列还是加，所得的序列还是m序列，只是序列，只是 相位不同。相位不同。 d. 具有双值自相关特性。具有双值自相关特性。地址码的选择地址码的选择地址码的选择地址码的选择2. PN码的捕获码的捕获CDMA中，中，PN码的码捕获采用两段搜索算法，实现快速捕获。码的码捕获采用两段搜索算法，实现快速捕获。实现过程如下：实现

10、过程如下：a. 在相关解调过程中，先设置一较低门限，然后相关解调在相关解调过程中，先设置一较低门限，然后相关解调PN码的一小段，码的一小段，如果没有超过门限，则表明在该相位无有用信号，将相位后移一段，再如果没有超过门限，则表明在该相位无有用信号，将相位后移一段，再作相关解调。作相关解调。b. 如果超过门限了，在该相位再作更长一段如果超过门限了，在该相位再作更长一段PN码的相关解调，以判定该相码的相关解调，以判定该相位是否有有用信号。位是否有有用信号。c. 每次移每次移PN码的半个比特的长度。码的半个比特的长度。Walsh码码 Walsh码码是一种非正弦的完备正交函数系，由于它仅有是一种非正弦的

11、完备正交函数系，由于它仅有可能的取值可能的取值+1和和-1（或（或0，1），比较适合用来表达和处），比较适合用来表达和处理数字信号，它是由递推公式产生，以证明其正交性的理数字信号，它是由递推公式产生，以证明其正交性的数学家数学家Walsh命名的。命名的。 递推公式：递推公式：111211211111NNNNNMMMMMMMMMMMWalsh码的正交特性码的正交特性 j)i (if 0j)i (if 1jWiW 23112312 BS . . d tdtdtdtc tc tc tW idtdtdtc td发调制进一步调例制 31231 . 111 RX W j- -.PP RX c tW j00

12、tc tdtc tTXMSdtW idtdtW kW kdtc tW i发射收端进一步解调3.IS-95CDMA中地址码的应用中地址码的应用（1）PN短码短码 长度为长度为215-1的的m序列，用于对前向信道进行正交调制，不同的序列，用于对前向信道进行正交调制，不同的 基站或扇区使用不同相位的基站或扇区使用不同相位的m序列进行调制，其相位差至少为序列进行调制，其相位差至少为64个个 比特，这样最多有比特，这样最多有512个不同的相位可用，码速率为个不同的相位可用，码速率为1.2288Mchip/s 1 offset = 64（chip） （ 215-1）/64 = 512（offset） 1

13、chip 244m （1个码长对应的实际空中距离）个码长对应的实际空中距离） 1 offset 15.616km IS-95标准建议扇区间间隔至少为标准建议扇区间间隔至少为1 offset 在反向信道中，在反向信道中，PN短码也用于正交扩频调制，其相位偏置为短码也用于正交扩频调制，其相位偏置为0。（2）PN长码长码 在前向信道中，长度为在前向信道中，长度为242-1的的m序列用于对业务信道进行扰码序列用于对业务信道进行扰码 （注意不是用作扩频，在前向信道中是使用正交的（注意不是用作扩频，在前向信道中是使用正交的Walsh码进行扩频）码进行扩频） 在反向信道中，长度为在反向信道中，长度为242-

14、1的的m序列用于直接进行扩频，每个用户序列用于直接进行扩频，每个用户都分配了一个都分配了一个m序列的相位，这个相位是由用户的序列的相位，这个相位是由用户的ESN（移动台的电子（移动台的电子序号）计算出来的，这些序号）计算出来的，这些m序列的相位是随机分布且不会重复的。序列的相位是随机分布且不会重复的。 (242-1)/64 69亿亿（3）Walsh码（码（6464） 在前向信道中，正交的在前向信道中，正交的Walsh码用于正交扩频，并起着划分逻辑信码用于正交扩频，并起着划分逻辑信道的作用。道的作用。W(0)导频，导频，W(32) 同步信道，同步信道，W(1) W(7)寻呼信道，寻呼信道，其余为

15、业务信道。其余为业务信道。 在反向信道中，在反向信道中，Walsh码用于码用于64进制正交调制。进制正交调制。8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理8.3 CDMA的信道结构的信道结构物理信道物理信道 频段：频段： 800MHz 825 835 (MS发）发） 870 880 (BS发）发） 双工间隔：双工间隔： 45MHz 频道间隔：频道间隔： 1.23MHz逻辑信道逻辑信道 业务信道业务

16、信道 控制信道控制信道 前向：前向： 导频信道、同步信道、寻呼信道导频信道、同步信道、寻呼信道 反向：反向： 接入信道接入信道前向信道结构前向信道结构前向前向CDMA信道信道（基站所发的基站所发的1.23MHz无线信道无线信道）导频导频信道信道业务业务信道信道55业务业务信道信道25业务业务信道信道24业务业务信道信道N业务业务信道信道1寻呼寻呼信道信道7寻呼寻呼信道信道1同步同步信道信道业业 务务 数数 据据移动台功率移动台功率控制子信道控制子信道W0W32W1W7W8W31W33W63至至至至至至前向信道包含有前向信道包含有：导频信道导频信道 1 个个同步信道同步信道 1 个个（可改作业务

17、信道可改作业务信道）寻呼信道寻呼信道 7 个个（可改作业务信道可改作业务信道）业务信道业务信道 55个个（最多最多63个个）导频信道（导频信道（W0） 导频信道在导频信道在CDMA前向信道上是不停发射的，它为覆盖区内前向信道上是不停发射的，它为覆盖区内所所 有移动台提供相位、时间和信号强度的参考，被用于前向链有移动台提供相位、时间和信号强度的参考，被用于前向链路路 的相干解调、同步和切换。的相干解调、同步和切换。 导频信道导频信道特征特征：发送的是发送的是未被调制、不含有任何信息和数据的扩频信号未被调制、不含有任何信息和数据的扩频信号 总是总是由由W0扩频扩频，任何时延对其都无影响，有利于，任

18、何时延对其都无影响，有利于MS的接收的接收由由正交的短码调制正交的短码调制，短码的，短码的offset是预先分配给所服务的是预先分配给所服务的cell或或 sector的。正交和同相的短码具有同样的长度、速度和相位，的。正交和同相的短码具有同样的长度、速度和相位， 然后由不同排列的移位寄存器产生。然后由不同排列的移位寄存器产生。与其他逻辑信道相比，导频信道的与其他逻辑信道相比，导频信道的发射功率相对较高发射功率相对较高，它的功率定，它的功率定义了义了cell或或sector的覆盖范围。的覆盖范围。同步信道同步信道 （W32） 在基站覆盖区中开机状态的移动台利用它来获得出示的时间在基站覆盖区中开

19、机状态的移动台利用它来获得出示的时间同步。同步。 同步信道的比特率是同步信道的比特率是1200bit/s，帧长为，帧长为26.666 ms，同步信，同步信道使用道使用 的导频的导频PN序列偏置与同一前向信道的导频信道上使用的相同。序列偏置与同一前向信道的导频信道上使用的相同。 同步信道和其他所有信道是用相同的导频同步信道和其他所有信道是用相同的导频PN序列进行调制的，序列进行调制的，并并 且同一前向信道上的帧和交织器定时器也是导频且同一前向信道上的帧和交织器定时器也是导频PN序列进行序列进行校准的。校准的。 此信道上只有一个信息：此信道上只有一个信息：Sync chan message，所含的

20、参数，所含的参数有：系统识别号、网络识别号、短码偏置、系统定时、长码状态和有：系统识别号、网络识别号、短码偏置、系统定时、长码状态和寻呼信道速率等等。寻呼信道速率等等。寻呼信道寻呼信道W1W7 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呼信道为编号为1的寻呼信道。寻呼信道发送的寻呼信道。寻呼信道发送9600bit/s或或4800bit/s固定速率的信息。在一给定的系统中所有寻呼信息发送数据速率相固定速率的信息。在一给定的系统中所有寻呼信息发送数据速率相同。寻呼信道帧长为同。寻呼信道帧长为20ms。 (4) 前向业务信道

21、前向业务信道WN 前向业务信道用户呼叫中，向移动台发送用户信息和信令信息。前向业务信道用户呼叫中，向移动台发送用户信息和信令信息。 前向业务信道是可变速率，为前向业务信道是可变速率，为9600、4800、2400、1200bit/s， 帧长度帧长度20ms，速率的选择以帧为单位（数据速率是按帧改变，速率的选择以帧为单位（数据速率是按帧改变 的），调制符号速率保持固定，这是通过码符号重复实现的，即每的），调制符号速率保持固定，这是通过码符号重复实现的，即每 秒秒19200符号，调制符号的能量与数据速率有管。符号，调制符号的能量与数据速率有管。 不同前向业务信道使用不同的帧偏置，前向业务信道帧与反

22、向不同前向业务信道使用不同的帧偏置，前向业务信道帧与反向 业务信道帧使用相同的帧偏置业务信道帧使用相同的帧偏置前向信道信号处理前向信道信号处理卷积编码卷积编码：卷积编码率为：卷积编码率为1/2，约束长度为，约束长度为9。简单的说就是输入一个数。简单的说就是输入一个数 据比特，输出两个码符号。且在输入数据比特流中，相邻的据比特，输出两个码符号。且在输入数据比特流中，相邻的9 个比特是相关的。个比特是相关的。码符号重复：码符号重复： 目的目的：为了适合块交织和数据突发随机数发生器的操作。反向业：为了适合块交织和数据突发随机数发生器的操作。反向业 务信的码符号重复率随数据率的不同而不同。务信的码符号

23、重复率随数据率的不同而不同。交织种类交织种类： 周期式、卷积式、伪随机式周期式、卷积式、伪随机式交织的作用交织的作用：抗快衰落：抗快衰落数据扰码：数据扰码： 用于寻呼信道和前向业务信道，作用是提供通信保密。用于寻呼信道和前向业务信道，作用是提供通信保密。长码掩码：长码掩码： 长码序列只有一个，系统通过不同的长码掩码让长码发生器长码序列只有一个，系统通过不同的长码掩码让长码发生器 产生不同初相的长码序列。掩码与所用的信道类型有关。产生不同初相的长码序列。掩码与所用的信道类型有关。长码发生器长码发生器：用一个：用一个42位的掩码和序列发生器的位的掩码和序列发生器的42位状态矢量进行位状态矢量进行

24、模模2积产生。积产生。寻呼信道的长码掩码：寻呼信道的长码掩码：前向业务信道长码掩码前向业务信道长码掩码 前向业务信道在长码发生器当中使用了两种掩码：共用掩码和专用掩码。前向业务信道在长码发生器当中使用了两种掩码：共用掩码和专用掩码。前向业务信道信息处理模块前向业务信道信息处理模块 业务信道帧质量比特业务信道帧质量比特 帧质量比特是对除它本身和编码尾比特之外的帧内所有其他比特进行帧质量比特是对除它本身和编码尾比特之外的帧内所有其他比特进行计算得到的结果。计算得到的结果。 功能：功能：(1) 确定该帧是否有错误确定该帧是否有错误 (2) 帮助确定该帧的速率帮助确定该帧的速率 尾比特尾比特 全置为零

25、全置为零 业务信道前缀业务信道前缀 由由192个个0组成的帧组成，以组成的帧组成，以9600bit/s的速率传输的速率传输 无业务信道数据无业务信道数据 由由16个个1和和8个个0构成的帧组成，速率为构成的帧组成，速率为1200bit/s反反 向向 信信 道道 及及 其其 信信 号号 设设 计计反向信道结构反向信道结构反向信道包括反向信道包括接入信道接入信道和和反向业务信道反向业务信道，采用直接序列扩频，采用直接序列扩频接入信道：接入信道：032个个业务信道：业务信道：3264个个接入信道接入信道 移动台使用接入信道来发起同基站的通信以及响应基站移动台使用接入信道来发起同基站的通信以及响应基站

26、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号，由其共用长码掩码唯一识别。调制的扩频信号，由其共用长码掩码唯一识别。 a. 接入信道时间安排与寻呼信道的关系接入信道时间安排与寻呼信道的关系 移动台在接入信道上发送信息的速率固定为移动台在接入信道上发送信息的速率固定为4800bit/s，帧长度为帧长度为20ms。一个寻呼信道至少应有一个反向接入信道与之相。一个寻呼信道至少应有一个反向接入信道与之相对应，最多可以对应对应，最多可以对应32个反向个反向CDMA接入信道，标号从接入信道，标号从0到到31。每。每个接入信

27、道都应与一个寻呼信道相关联。个接入信道都应与一个寻呼信道相关联。接入信道信号处理接入信道信号处理b. 接入信道帧结构接入信道帧结构 反向反向CDMA接入信道帧由接入信道帧由88个信息比特和个信息比特和8个编码尾比特构成，个编码尾比特构成，没有没有CRC校验比特校验比特c. 接入信道掩码接入信道掩码88bit8bit信信息息比比特特编编码码尾尾比比特特20ms110001111ACNPCNBASE_IDPILOT PNd. 64进制正交调制进制正交调制 CDMA反向信道实际的码元速率为反向信道实际的码元速率为28800码元码元/秒，由于每秒，由于每6个符个符号被调制成一个调制码元用于传输，所以调

28、制码元传输速率为号被调制成一个调制码元用于传输，所以调制码元传输速率为4800调制码元调制码元/秒秒，每个调制码元具有，每个调制码元具有64个个Walsh码片，这样码片，这样Walsh码片速率为固定的码片速率为固定的480064 307.2kbit/s ，又因为每一个，又因为每一个Walsh码片被扩频成码片被扩频成4个个PN码片，所以其最终的数据速率就是扩频码片，所以其最终的数据速率就是扩频PN序列的速率，为序列的速率，为1.2288Mchip/s。 正交调制的优点正交调制的优点：一个一个Walsh码被误读为另一个的可能性很小码被误读为另一个的可能性很小在在BS侧，不一致接收被大大简化，只需要

29、一个侧，不一致接收被大大简化，只需要一个64阶滤波组合（寄阶滤波组合（寄存器），就可有效管理来自所有存器），就可有效管理来自所有MS的不一致接收，比起区分非正的不一致接收，比起区分非正交，几乎是随机数据流，区分正交型是容易的，所以说是易于解调交，几乎是随机数据流，区分正交型是容易的，所以说是易于解调(1)提高扩频增益，增强抗干扰性能提高扩频增益，增强抗干扰性能QPSK和和OQPSK（P219）数据突发随机化数据突发随机化 产生产生“0”、“1”的屏蔽模式，随机屏蔽掉由码重复产生的冗的屏蔽模式，随机屏蔽掉由码重复产生的冗余数据，屏蔽模式是由发送的数据帧速率和从长码发生器来规定的余数据，屏蔽模式是

30、由发送的数据帧速率和从长码发生器来规定的14比特决定。比特决定。 反向业务信道信号处理反向业务信道信号处理8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理8.4 切换切换什么是软切换什么是软切换 所谓软切换就是当移动台需要跟一个新的基站通信时，并所谓软切换就是当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系。软切换不需改变频率，只是在短码的相不先中断与原基站的联系。软切换不需改变频率，只是在

31、短码的相位上做调整。位上做调整。 软切换使切换引起掉话的概率大大降低，从而保证了通软切换使切换引起掉话的概率大大降低，从而保证了通信的可靠性。信的可靠性。 软切换的类型软切换的类型软切换软切换 不同基站的小区、不同基站的扇区之间不同基站的小区、不同基站的扇区之间更软切换更软切换 同一基站不同扇区之间，切换中不需要同一基站不同扇区之间，切换中不需要MSC参与参与2. 什么是硬切换什么是硬切换 移动台在不同频道间的切换，是先断后连上，若时长超过移动台在不同频道间的切换，是先断后连上，若时长超过200ms将引起掉话。将引起掉话。 切换类型切换类型 同一同一MSC或不同或不同MSC的不同的不同CDMA

32、频道间的切换频道间的切换 CDMA到模拟系统的切换到模拟系统的切换3. 3. 软切换的实现软切换的实现 导频导频 指导频信道指导频信道 导频集合导频集合 指所有具有相同频率但不同指所有具有相同频率但不同PN码相位的导频集码相位的导频集 有效导频集有效导频集： 与正在联系的基站相对应的导频集合。与正在联系的基站相对应的导频集合。 候选导频集候选导频集： 当前不在有效导频集里，但是已有足够的强度表明与当前不在有效导频集里，但是已有足够的强度表明与该导频相对应的基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合。该导频相对应的基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合。 相邻导频集相邻导频集： 当前不在有效

33、导频集和候选导频集里，但根据地域划当前不在有效导频集和候选导频集里，但根据地域划分处于相邻区域的导频集合。分处于相邻区域的导频集合。 剩余导频集剩余导频集： 不被包括在相邻导频集、候选导频集和有效导频集里不被包括在相邻导频集、候选导频集和有效导频集里的所有其他导频的导频集合。的所有其他导频的导频集合。切换参数切换参数 T_ADD T_COMP T_DROP T_TDROP4.软切换过程软切换过程按导频集合扫描导频强度，当小区按导频集合扫描导频强度，当小区B的导频强度达到的导频强度达到T_ADD，移动台认为该导频，移动台认为该导频已经能够正确解调，将该导频转到已经能够正确解调，将该导频转到候选集

34、合候选集合并向原基站并向原基站A发送一条导频强度测量发送一条导频强度测量消息；消息；当小区当小区B的导频强度超过的导频强度超过Pact+0.5T_COMP，移动交换中心通过原基站，移动交换中心通过原基站A发送一发送一个切换指示信息；个切换指示信息；移动台将此导频转到移动台将此导频转到有效导频集有效导频集并发送一个切换完成信息。此时移动台与并发送一个切换完成信息。此时移动台与基站基站A和基站和基站B同时进行通信；同时进行通信；当基站当基站A的导频强度掉到的导频强度掉到T_DROP以下时，移动台启动切换计时器以下时，移动台启动切换计时器T_TDROP；T_TDROP到期，移动台发送一个导频强度测量

35、消息到基站到期，移动台发送一个导频强度测量消息到基站A和和B；MSC根据基站根据基站A和和B的消息，返回一个切换指示消息的消息，返回一个切换指示消息移动台把该导频从移动台把该导频从有效集合转移到相邻导频集有效集合转移到相邻导频集并发送切换完成消息。并发送切换完成消息。a. 按导频集合扫描导频强度，当小区按导频集合扫描导频强度，当小区B的导频强度达到的导频强度达到T_ADD，移动台认为该导频已经能够正确解，移动台认为该导频已经能够正确解调，将该导频转到调，将该导频转到候选集合候选集合，并向原基站，并向原基站A发送一条导频强度测量消息；发送一条导频强度测量消息；当小区当小区B的导频强度超过的导频强

36、度超过Pact+0.5T_COMP，移动交换中心通过原基站，移动交换中心通过原基站A发送一个切换指示信息；发送一个切换指示信息；移动台将此导频转到移动台将此导频转到有效导频集有效导频集并发送一个切换完成信息。此时移动台与基站并发送一个切换完成信息。此时移动台与基站A和基站和基站B同时进同时进行通信；行通信；当基站当基站A的导频强度掉到的导频强度掉到T_DROP以下时，移动台启动切换计时器以下时，移动台启动切换计时器T_TDROP；T_TDROP到期，移动台发送一个导频强度测量消息到基站到期，移动台发送一个导频强度测量消息到基站A和和B；MSC根据基站根据基站A和和B的消息，返回一个切换指示消息

37、；的消息，返回一个切换指示消息；b.移动台把该导频从移动台把该导频从有效集合转移到相邻导频集有效集合转移到相邻导频集并发送切换完成消息。并发送切换完成消息。8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理8.5 8.5 系系 统统 结结 构构CDMA系统包括系统包括MS、BSS、NSS三个独立的子系统三个独立的子系统移动台（移动台（MS） Q-CDMA系统移动台是双模式移动台，有两套收发设备，分别工作

38、系统移动台是双模式移动台，有两套收发设备，分别工作于模拟于模拟FDMA和数字和数字CDMA模式。模式选择由微处理器控制。模式。模式选择由微处理器控制。数字信号处理部分数字信号处理部分发送过程：发送过程： 1. 话音处理话音处理 2. 纠错编码及交织编码纠错编码及交织编码 3. 扩频调制扩频调制 4. OQPSK调制进行调制进行D/A转换转换 5. 功率放大，送至天线发送功率放大，送至天线发送接收过程：接收过程： 1. 变频、滤波变频、滤波 2. 相干解调相干解调 3. RAKE接收机对信号进行相关解扩接收机对信号进行相关解扩 4. 反交织、维特比译码反交织、维特比译码 5. 数据质量校验数据质

39、量校验RAKE接收机接收机 RAKE接收机包含接收机包含四个相关器四个相关器和一个和一个信号合并器信号合并器。四个相。四个相关器中有三个用于单路径接关器中有三个用于单路径接收，一个用于信号搜索收，一个用于信号搜索 RAKE接收机使用引导接收机使用引导PN码码对输入信号进行对输入信号进行相关解扩相关解扩 三个单路径接收分别被指定三个单路径接收分别被指定接收三个最强路径信号，信接收三个最强路径信号，信号搜索连续估计路径信号强号搜索连续估计路径信号强度度 信号合并器将三个路径接收信号合并器将三个路径接收器输出的信号进行合并，达器输出的信号进行合并，达到抗多径衰落的目的。到抗多径衰落的目的。单单路路径

40、径接接收收信信号号合合并并信信号号搜搜索索单单路路径径接接收收单单路路径径接接收收R RA AK KE E接接收收机机原原理理图图计计算算相相对对时时延延tt基站子系统基站子系统 （BSS）基站子系统是设于某一地点、服务于一个或几个蜂窝小区的全部无线设备及无线信基站子系统是设于某一地点、服务于一个或几个蜂窝小区的全部无线设备及无线信道控制设备的总称。道控制设备的总称。BSS包括：集中基站控制器（包括：集中基站控制器（CBSC）和若干个基站收发信台（）和若干个基站收发信台（BTS）。）。CBCS由由码转换器（码转换器（XC）和移动管理器（）和移动管理器（MM）组成。还有无线操作维护中心（）组成。

41、还有无线操作维护中心（OMC-R） BTS：执行正向链路的发送信号：执行正向链路的发送信号处理和反向链路的接收信号处理。处理和反向链路的接收信号处理。 CBSC：包含：包含XC和和MM。MM和和OMC-R一起实现基站的操作和维一起实现基站的操作和维护功能。护功能。XC主要实现话音编码的主要实现话音编码的转换功能。转换功能。网络交换子系统（网络交换子系统（NSS） NSS包括包括CDMA系统的移动交换中心（系统的移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（）、拜访位置寄存器（VLR）、鉴权中心（）、鉴权中心（AC）、消息中心）、消息中心（MC）、短消息实体

42、（）、短消息实体（SME）和操作维护中心（）和操作维护中心（OMC）。）。8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术 分集技术分集技术是指系统能同时接收两个或多个输入信号，这些信号的衰落互不是指系统能同时接收两个或多个输入信号，这些信号的衰落互不相关。相关。 CDMA系统综合的利用系统综合的利用频率分集频率分集、时间分集时间分集和和空间分集空间分集来抵抗衰

43、落对信号来抵抗衰落对信号的影响，获得高性能的通信性能。的影响，获得高性能的通信性能。频率分集频率分集1. 根据衰落的频率选择性，当两个信号的频率间隔大于信道的相关带根据衰落的频率选择性，当两个信号的频率间隔大于信道的相关带宽时，这两个信号将分别衰落，互不相关。市区的相关带宽宽时，这两个信号将分别衰落，互不相关。市区的相关带宽50Hz，郊区，郊区的相关带宽的相关带宽300Hz，CDMA一个信道的带宽为一个信道的带宽为1.2288MHz，远远大于相，远远大于相关带宽，因此码分多址的宽带传输本身就是频率分集。关带宽，因此码分多址的宽带传输本身就是频率分集。空间分集空间分集 即采用几个独立的天线或在不

44、同的场地分别发射或接收信号，以保即采用几个独立的天线或在不同的场地分别发射或接收信号，以保证信号间的衰落独立。证信号间的衰落独立。 CDMA软切换软切换功能也起到了空间分集的作用。在软切换中，由于各功能也起到了空间分集的作用。在软切换中，由于各小区采用同一频带，移动台可以同时与几个小区进行通信。小区采用同一频带，移动台可以同时与几个小区进行通信。 在反向信道，两个基站分别接收移动台的有用信号，再分别传给在反向信道，两个基站分别接收移动台的有用信号，再分别传给MSC，由声码器，由声码器/选择器选择最好的信号进行接收，以保证基站的最佳接选择器选择最好的信号进行接收，以保证基站的最佳接收效果。收效果

45、。 在前向信道，移动台同时接收两个基站的信号，也是空间在前向信道，移动台同时接收两个基站的信号，也是空间分集的一种形式。分集的一种形式。 时间分集时间分集 除采用交织编码和纠错编码等技术之外，除采用交织编码和纠错编码等技术之外，CDMA系统的时间分集主系统的时间分集主要是要是RAKE接收接收技术。技术。8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理8.7 功率控制功率控制 CDMA系统的容量主要受限

46、于系统内移动台的相互干扰。有效的功率控制可系统的容量主要受限于系统内移动台的相互干扰。有效的功率控制可以直接提高系统容量。因此功率控制是以直接提高系统容量。因此功率控制是CDMA的核心技术。的核心技术。 引入功率控制的目的：引入功率控制的目的：克服远近效应，使系统既能维持高质量通信，又不对克服远近效应，使系统既能维持高质量通信，又不对占用同信道的其他用户产生不应有的干扰，从而有效的提高系统容量。占用同信道的其他用户产生不应有的干扰，从而有效的提高系统容量。 CDMA的功率控制包括的功率控制包括前向功率控制前向功率控制和和反向功率控制反向功率控制反向反向 开环功率控制开环功率控制 闭环功率控制闭

47、环功率控制 内环功率控制：内环功率控制：800 Hz 外环功率控制外环功率控制前向前向 闭环功率控制闭环功率控制 消息报告方式：周期报告、门限报告消息报告方式：周期报告、门限报告 快速功率控制：快速功率控制：800 Hz反向开环功率控制反向开环功率控制 移动台所需发射功率受以下因素影响移动台所需发射功率受以下因素影响移动台与基站距离移动台与基站距离小区负荷小区负荷信道环境信道环境反向开环功率控制反向开环功率控制 指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。指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。其其目的目的就是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时有相同

48、的标称就是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时有相同的标称功率。功率。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 IS-95开环功率控制范围：开环功率控制范围：-32dB+32dB。计算方法计算方法： （1） 刚进入接入信道时（闭环校正尚未激活）刚进入接入信道时（闭环校正尚未激活） 平均输出功率（平均输出功率（dBm） - 平均输入功率（平均输入功率（dBm） - 73 + NOM_PWR +

49、 INIT_PWR（dB）其中：平均功率是相对于其中：平均功率是相对于1.23MHz 标称标称CDMA信道带宽而言；信道带宽而言； INIT_PWR是对第一个接入信道序列所需作的调整；是对第一个接入信道序列所需作的调整； NOM_PWR是为了补偿由于前向是为了补偿由于前向CDMA信道和反向信道和反向CDMA信道之间不相信道之间不相关造成的路径损耗。关造成的路径损耗。 （2） 其后的试探序列不断增加发射功率（步长为其后的试探序列不断增加发射功率（步长为PWR_STEP），直到收），直到收到一个响应或序列结束，输出的功率电平为：到一个响应或序列结束，输出的功率电平为： 平均输出功率（平均输出功率（

50、dBm） - 平均输入功率（平均输入功率（dBm） - 73 + NOM_PWR + INIT_PWR（dB）+ PWR_STEP之和（之和（dB） （3） 在反向业务信道开始发送之后一旦收到一个功率控制比特，移动台的平在反向业务信道开始发送之后一旦收到一个功率控制比特，移动台的平均输出功率变为：均输出功率变为： 平均输出功率（平均输出功率（dBm） - 平均输入功率（平均输入功率（dBm） - 73 + NOM_PWR + INIT_PWR（dB）+ PWR_STEP之和（之和（dB）+ 所有闭环功率校正之和（所有闭环功率校正之和（dB）其中：其中： NOM_PWR 的范围为的范围为 8 7

51、dB，标称值为，标称值为0dB； INIT_PWR的范围为的范围为 16 15dB，标称值为，标称值为0dB； PWR_STEP的范围为的范围为 0 7dB。反向闭环功率控制反向闭环功率控制 目的目的: 是使基站对移动台的开环功率估计迅速作出纠正，以使移动台保持最是使基站对移动台的开环功率估计迅速作出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。理想的发射功率。 功率控制比特：功率控制比特：800bit/s，连续发送，步长为，连续发送，步长为1dB/比特。比特。 基站发送的功率控制比特比反向业务信道延迟基站发送的功率控制比特比反向业务信道延迟 2 * 1.25ms 一个功率控制比特的长度正好等于前向业

52、务信道两个调制符号的长度一个功率控制比特的长度正好等于前向业务信道两个调制符号的长度（即（即104.66us）。每个功率控制比特将替代两个连续的前向业务信道调制符）。每个功率控制比特将替代两个连续的前向业务信道调制符号，这个过程就是通常所说的符号抽取技术。号，这个过程就是通常所说的符号抽取技术。反向功率控制包括内环功率控制和外环功率控制反向功率控制包括内环功率控制和外环功率控制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，大于则指令移动台进行比较，大于则指令移动台降低发射功率，否则增加发射功率。调节速率为降低发射功率，否则增加发射功率。调节速率

53、为 800Hz外环功率控制外环功率控制 统计误帧率，设定所需的目标统计误帧率，设定所需的目标Eb/Nt功率控制比特功率控制比特Eb/Nt 值值FER 值值内环功率控制内环功率控制外环功率控制外环功率控制Eb/Nt 改变量改变量BSCBTS前向功率控制前向功率控制 基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功率。基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功率。 决定因素是移动台对前向误帧率的报告，移动台的报告分为定期报决定因素是移动台对前向误帧率的报告，移动台的报告分为定期报告和门限报告。告和门限报告。8.1 扩频通信概述（复习）扩频通信概述（复习）8.2 地址码的选择地址码的选择8.3 CDMA的信道结构的信道结构8.4 切换切换8.5 系统结构系统结构8.6 CDMA中的分集技术中的分集技术8.7 功率控制功率控制8.8 呼叫处理呼叫处理8.8 呼叫处理呼叫处理移动台的呼叫处理移动台的呼叫处理 移动台的呼叫处理包括四移动台的呼叫处理包括四个状态：个状态：初始化状态初始化状态空闲状态空闲状态接入状态接入状态业务信道控制状态。业务信道控制状态。开开电电源源初初始始化化状状态态初初始始化化开开始始模模