cdma2000中兴网优网规资料1-4

1、CPO_T04_C2 CDMA 关键技术课程目标：l 掌握无线通信根底知识；掌握CDMA扩频通信原理及关键技术l 掌握网络规划流程、原理及各种工具的使用并能够完成相应的网络拓扑结构设计l 学习后台无线参数的含义，网优数据的分析和多载频网络的优化以及数据业务优化的相关内容l 学习软件使用，能够完成路测并对数据进行分析，提出优化方案并实施参考资料：l ?CDMA 网规网优培训手册?l ?网优方法之路测分析法?l ?CDMA 网络规划与优化?目 录第1章 CDMA关键技术1 功率控制1 功率控制概述11.1.2 1x中的前向快速功率控制3 1x中的RC1和RC2的前向功率控制6 反向功率控制8 分集

2、接收16 时间分集17 频率分集17 空间分集181.2.4 RAKE接收机19 软切换21 软切换21 更软切换25第1章 CDMA关键技术1.1 功率控制1.1.1 功率控制概述CDMA的功率控制包括前向功率控制、反向功率控制。如果小区中的所有用户均以相同功率发射，那么靠近基站的移动台到达基站的信号强，远离基站的移动台到达基站的信号弱，导致强信号掩盖弱信号，这就是移动通信中的“远近效应问题。因为CDMA是一个自干扰系统，所有用户共同使用同一频率，所以“远近效应问题更加突出。CDMA系统中某个用户信号的功率较强，对该用户被正确接受是有利的，但却会增加对共享的频带内其它的用户的干扰，甚至淹没有

3、用信号，结果使其它用户通信质量劣化，导致系统容量下降。为了克服远近效应，必须根据通信距离的不同，实时地调整发射机所需的功率，这就是“功率控制。CDMA系统的容量主要受限于系统内移动台的相互干扰，所以如果每个移动台的信号到达基站时都到达最小所需的信噪比，系统容量将会到达最大值。CDMA功率控制的目的就是既维持高质量通信，又不对占用同一信道的其它用户产生不应有的干扰。因此，在CDMA系统的反向链路中引入了功率控制，通过调整用户发射机功率，使信号到达基站接收机的功率相同，且刚刚到达信干比要求的门限值，同时满足通信质量要求。通过调整，各用户不管在基站覆盖区的什么位置和经过何种传播环境，都能保证各个用户

4、信号到达基站接收机时具有相同的功率。在实际系统中，由于用户的移动性，使用户信号的传播环境随时变化，致使每时每刻到达基站时所经历的传播路径、信号强度、时延、相移都随机变化，接受信号的功率在期望值附近起伏变化。J.Viterbi在经过对大量基站接受信号的统计分析后，得出非精确功率控制下基站接收信号的信噪比呈对数正态分布。反向功率控制包括三局部：开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。CDMA系统的每一个移动台都一直在计算从基站到移动台的路径损耗，当移动台接收到从基站来的信号很强时，说明要么离基站很近，要么有一个特别好的传播路径，这时移动台可降低它的发送功率，而基站依然可以正常接收；相反，当移动台

5、接收到的信号很弱时，它就增加发送功率，以抵消衰耗，这就是开环功率控制。开环功率控制简单、直接，不需在移动台和基站之间交换控制信息，同时控制速度快并节省开销。但CDMA系统中，前向和反向传输使用的频率不同IS-2000规定的频差为45MHz，频差远远超过信道的相干带宽，因而不能认为前向信道上衰落特性等于反向信道上衰落特性，这是开环功率控制的局限之处。为了克服前向和反向链路上不相关的瑞利衰落，可以由基站检测来自移动台信号的信噪比，并把它与一个门限值比较，根据比较结果在下行信道上向移动台发送功率上升或功率下降的指令，移动台根据收到的指令来调节其发射功率，这就是闭环功率控制。实现闭环功率控制的关键是产

6、生、传输、处理和执行功率控制指令的速度要快，以尽量跟踪上行链路的瑞利衰落。在闭环功率控制中，信噪比的门限值也不是一直恒定的，而是在外环功率控制下动态变化的。所谓外环功率控制实际上是一种发生在基站内或基站与移动交换中心之间的一种功率控制过程，它以直接影响话音质量的误帧率作为判决依据，及时地作出上调或下调信噪比门限的指令。在实际系统中，反向功率控制是由上述三种功率控制共同完成的。即首先对移动台发射功率作开环估计，然后由闭环功率控制和外环功率控制对开环估计作进一步修正，力图做到精确的功率控制。前向功率控制包括两局部：95功率控制和1X快速功率控制。对于前向链路，当移动台向小区边缘移动时，移动台受到邻

7、区基站的干扰会明显增加；当移动台向基站方向移动时，移动台受到本区的多径干扰会增加。这两种干扰将影响信号的接收，使通信质量下降，甚至无法建链。因此，在CDMA系统的前向链路中引入了功率控制，通过调整业务信道的基站发射机功率，使前向业务信道的发射功率在满足移动台解调最小需求信噪比的情况下尽可能小。通过调整，即能维持基站同位于小区边缘的移动台之间的通信，又能在较好的通信传输特性时最大限度地降低前向发射功率，减少对相邻小区的干扰，增加前向链路的相对容量。在1X系统的前向链路对RC1和RC2采用与95系统相同的功率控制；而对RC3RC5采用IS-2000快速功率控制。慢功率控制针对RC1和RC2的功率控

8、制算法不同。快速功率控制都可分为外环功率控制和闭环功率控制。在外环和闭环功率控制使能的条件下，外环和闭环共同起作用来控制前向链路的发射功率；后面相关的章节会有详细的说明。1.1.2 1x中的前向快速功率控制1.1.2.1 前向快速功率控制原理CDMA系统的实际应用说明，系统的容量并不仅仅是取决于反向容量，往往还受限于前向链路的容量。这就对前向链路的功率控制提出了更高的要求。前向快速功率控制就是实现合理分配前向业务信道功率，在保证通讯质量的前提下，使其对相邻基站/扇区产生的干扰最小，也就是使前向信道的发射功率在满足移动台解调最小需求信噪比的情况下尽可能小。通过调整，既能维持基站同位于小区边缘的移

9、动台之间的通信，又能在较好的通信传输特性时最大限度地降低前向发射功率，减少对相邻小区的干扰，增加前向链路的相对容量。前向快速功率控制分为前向外环功率控制和前向闭环功率控制。在外环使能的情况下，两种功率控制机制共同起作用，到达前向快速功率控制的目标。前向快速功率控制虽然发生作用的点是在基站侧，但是进行功率控制的外环参数和功率控制比特都是移动台检测前向链路的信号质量得出输出结果，并把最后的结果通过反向导频信道上的功率控制子信道传给基站。原理图如下图 1：图 1.11 前向快速功率控制原理1.1.2.2 前向外环功率控制前向外环功率控制实现点在移动台，基站需要做的工作就是把外环控制的门限值在寻呼消息

10、中发给移动台，其中包括FCH和SCH的外环上下限和初始门限。外环功率控制根据指配的前向业务信道要到达的目标误帧率FER所需的Eb/Nt来估算门限设置值。该设置值或者通过闭环间接通知基站进行功率控制，或者在前向业务信道没有闭环的情况下通过消息通知基站根据设置值的差异来控制发射功率水平。1.1.2.3 前向闭环功率控制前向快速功率控制的实现点虽然在信道板，但计算却在移动台侧来进行，在RC3RC6的反向信道中增加了反向导频信道，前向快速功率控制的基石也在这里；因为实现前向快速功率控制的功控比特是由反向导频上的反向功控子信道发送给基站的。闭环功率控制把前向业务信道接收信号的Eb/Nt与相应的外环功率控

11、制设置值相比较来判定在反向功率控制子信道上发送给基站的功率控制比特的值。.在反向导频信道上每PCG包含1536 *N个PN码片，其中N扩展速率Spreading Rate数(扩展速率为1时，N = 1；扩展速率为3时N = 3)。移动台必须在反向导频信道每个PCG中的前1152*N个PN码片发送导频信号，并在接下来的384*N个PN码片发送反向功率控制子信道。对于FPC_MODEs = 000, 001, 和010，在反向功率控制子信道的每个384*N个PN码片重复发送移动台产生的前向功率控制比特。对于FPC_MODEs = 011, 100, 或101，在反向功率控制子信道的每个384*N个

12、PN码片重复发送移动台产生的删除指示比特(EIB)或是3GPP2 C.S0002-A中的质量指示比特(QIB)。对于FPC_MODEs = 110， 在反向主功率控制子信道的每个384*N个PN码片重复发送移动台产生的前向功率控制比特，而在反向辅助控制子信道的每个384*N个PN码片重复发送移动台产生的删除指示比特(EIB)。在反向导频信道上每个PCG发送的所有PN码片必须以相同的功率发射。反向功率控制子信道的结构如 图 2说明。 图 1.12反向功率控制子信道的结构1.1.2.4 软切换状态下的前向快速功率控制图 1.13 软切换示意图在软切换状态下，移动台与不同基站间的无线环境的差异，可能

13、导致不同基站间的解调结果差异较大，虽然同一个移动台在反向功率控制子信道上向基站发送的前向功率控制比特是相同的，但是由于无线环境的差异，如图 1.13中BTS_A和BTS_B解调出来的前向功率控制比特由于误码等原因，会相差比较大，结果导致不同基站的发射功率产生较大的差异。但在软切换区，前向链路在移动台是通过合并的方式来处理接收信号的，只要有一条链路的信号质量得到保证，通话质量就可以保证，所以另外一条前向链路的功率可能造成系统容量的浪费。所以在软切换区的快速功率控制，尤其是质量较差的一条链路的快速功率控制需要受到合理的控制。在CDMA2000-1X阶段的RC3RC5软切换过程中，可以实现快速功控与

14、软切换过程中前向功控参数处理的协调融合，成为CDMA2000系统前向链路功率控制的重要的组成局部。其实现的核心就是：在RC3RC5配置下的软切换过程中，针对参与软切换的所有基站的各个前向业务信道，在快速功控同时有效的前提条件下，BSC与参与软切换的各基站共同完成前向业务信道上发射功率之间的良好同步。这里所说的同步实际上是尽量让链路较差的前向发射功率向信号较好的前向链路的发射功率靠拢，因为链路较好的前向发射功率必然也较低。功率同步的方法多种多样，每帧同步的，也有多帧统计平均同步的，这里不再赘述，可以参见前向功率控制的设计文档。1.1.3 1x中的RC1和RC2的前向功率控制1.1.3.1 RC1

15、前向功率控制算法RC1算法的核心思想可以用如下两条规那么来描述：规那么一：如果接收到功率测量报告，那么增加发射功率规那么二：如果没有接收到功率测量报告，那么减小发射功率在语音通信中，实际影响话音质量的是误帧率。当误帧率较高时，人们主观上会觉得话音质量较差；而误帧率较低时，会觉得话音质量较好。在基于IS-95的CDMA系统中，为了保证一定的话音质量，规定上下行链路的误帧率不得超过一个门限值，一般该门限值为1 %。这个比值可以通过确定增加功率的幅度与减小功率的幅度的比来实现。依据这一点，一种理想参数设置就是:如果通讯链路接收到功率测量报告，该信道发射功率增加1dB；如果接收不到功率测量报告，前向信

16、道发射功率减小0.01 dB。通讯过程中，环境偶尔有突然恶化的情形，上述算法将以较大步长连续上调功率以抵抗快速深度衰落。通讯环境好转后，算法将很缓慢地降低发射功率。1.1.3.2 RC2前向功率控制算法IS-95A指出，对于速率集2，移动台将前向链路帧的好坏用EIB来表示，并将该值通过反向链路送给基站。对于我们的集中式前向功率控制算法来说，控制器在BSC侧由反向层3数据获得EIB值，进行相应的前向功率控制。算法的根本思想与8K声码器配置时的前向功率控制算法根本相同。可以用如下两条规那么来描述： 规那么一：如果接收的EIB等于1，那么增加发射功率 规那么二：如果接收的EIB等于0，那么减小发射功

17、率采用13K声码器，由于控制不再需要功率测量报告且每帧移动台都能提供EIB信息，从而使前向功率控制能够更快速的进行，从而我们可以加大前向功率控制的动态范围，一般为20dB左右。由于算法的动态范围大，要求算法为变步长算法，且功率的上升步长与调整时刻的发射功率成反比关系。为加快运算速度，上升步长与调整时刻的发射功率的关系取为如下非线性函数：其中，和dB,3dB和1dB。1.1.3.3 切换状态下的RC1和RC2前向功率控制CDMA系统中的切换主要有：硬切换、软切换和更软切换。硬切换发生在不同频率的小区之间，移动台先中断与原基站的联系，再与新基站取得联系。基站给移动台发送功率控制参数消息，移动台依据

18、该消息给基站发送功率测量报告，进行前向功率控制。在分配前向信道时进行前向功率控制初始化。功率控制算法的启动与建立一个新的空中链路时相同。在软切换时，对于8K声码器RC1的链路来说，SVM同时接收从2个或3个BTS传来的信息，经过最正确帧选择处理后，SVM将有无功率测量报告消息用一布尔量表示，并将其送给前向功率控制器。经过前向功率控制器运算后，得到的前向业务信道增益发给参与软切换的各BTS。对于13K声码器RC2的前向链路来说， SVM同时接收从2个或3个BTS传来的EIB信息，经过最正确帧选择处理后，SVM将EIB的值送给前向功率控制器。经过前向功率控制器运算后，得到的前向业务信道增益发给参与

19、软切换的各BTS。在更软切换时，前向功率控制器按软切换方式处理。1.1.4 反向功率控制1.1.4.1 反向功率控制简介反向功率控制用来控制移动台的发射功率，以使移动台的发射信号在到达基站时满足一定的解调要求的前提下，发射功率尽量的降低，来满足小区反向容量的要求，因为不同的移动台反向信号是互相干扰的，理论上只有让进行相同业务的移动台到达基站的功率水平相一致，才能到达反向容量最大化的要求。移动台的反向发射功率由移动台的开环估测加闭环控制共同作用得到，而没有闭环控制的情况下，比方接入信道的发射功率，就只有开环在起作用。反向闭环功率控制又可分为反向外环和反向内环我们多数时候所说的反向闭环斗专指反向内

20、环。1.1.4.2 反向开环功率控制首先，对应不同的反向信道计算开环控制输出功率的修正值不同。具体地说，将针对反向接入信道、增强接入信道、反向通用控制信道和反向业务信道RC1、2和RC36也有所不同采用不同的修正值如表 1所示。表 1.11 开环功率控制offset_power值接入信道的开环控制：接入状态下，MS开环控制如下：其中interference correction = minmax-7-Ec/Io,0,7，如下图 4所示。该参数是根据所处位置接收导频的强度，引入的干扰校正因子，在IS95B中就已经增加了此校正因子。显然，信噪比越低的地方，校正因子越大，从而增加此环境下的接入成功率

21、。图 1.14 接入信道开环功控干扰校正因子随接收导频强度的变化关系图NOM_PWRs、INIT_PWRs同IS95A中的含义一致，前者用来补偿前反向链路的差异，后者提高接入的成功率。工作在频带0、2、3、5、7、9时，置NOM_PWR_EXTs=0，工作在频带1、4、6、8时，如有必要将此范围定在-24，-9之间，设置NOM_PWR_EXTs=1，PWR_LVL、PWR_STEPs那么是表示接入试探数和每个接入试探递增功率的大小的参数。这些参数都可在寻呼信道接入参数消息上得到的，该消息的结构如IS95系统完全一致，在此不做赘述。因此在基站后台数据库中应可根据当地具体情况进行设置。反向业务信道

22、RC1，RC2的开环功率控制RC1、RC2的反向根本信道初始发射功率为其中Interference Correction = MIN(MAX(7 - ECIO, 0), 7)，ACC_CORRECTIONS是进入业务信道之前功率调整的累加值，1X阶段进入业务信道以前的信道是接入信道，那么将其置为NOM_PWRs-16*NOM_PWR_EXTs+INIT_PWRs+PWR_LVL*PWR_STEPs；收到第一个功率控制比特后，平均输出功率为其中NUM_RSCCH 是发射Reverse Supplemental Code Channel的数目，范围从0到7。收到第一个功率控制比特后，移动台将不更新

23、干扰校正因子。其中参数RLGAIN_ADJ是设置业务信道相对接入信道或增强接入信道发射功率的调整值。在PCH上通过扩展信道指派消息发送给MS的。反向业务信道RC3，RC4的开环功率控制当反向业务信道采用RC3RC4时，初始反向导频信道的发射功率为其中Interference Correction = MIN(MAX(IC_THRESHs - ECIO, 0), 7)，波形如下图 5图 1.15 RC3、4业务信道开环功控干扰校正因子随接收导频强度的变化关系图同样的道理，ACC_CORRECTIONS是进入业务信道之前功率调整的累加值，1X阶段不实现增强接入信道和反向公共控制信道，那么ACC_C

24、ORRECTIONS 置为NOM_PWRs 16 × NOM_PWR_EXTs + INIT_PWRs + PWR_LVL* PWR_STEPs；接到一个有效的功率控制比特后，移动台将不更新干扰校正因子。其中，IC_THRES为开始应用干扰校正的门限值水平，显然为负值。一般在前向BCCH上的增强接入参数消息传送给MS的。1X阶段不支持BCCH，故不能改变IC_THRES的值，但协议规定每次收到接入参数消息会将其置为7。1.1.4.3 反向闭环功率控制1. 反向闭环原理，如图 6所示图 1.16 反向闭环功率控制示意图2. 反向外环功率控制反向外环功率控制是反向功率控制中较有特色的一局

25、部，它将影响话音质量的误帧率与反向闭环功率控制中的信噪比有机地结合起来，使功率控制的作用不仅表达在容量的增大上，而且在话音质量的改善方面也有直接的效果。同样地，反向外环功率控制在标准中也没有明确的定义和描述，从这个意义上说，反向外环功率控制设计有着极大的灵活性。在RC1、2是外环算法的实现位置放在软件S_SDM上。在RC34时，如果有反向补充信道，此时外环算法的调整仍按根本信道的质量进行。经过反向闭环控制，调整反向导频的发射功率，反向根本信道的功率也随之改变，从而实现将根本信道质量控制在目标值附近。至于反向补充信道的质量，可以通过调整参数RLGAIN_SCH_PILOT修改反向补充信道相对导频

26、信道功率的大小来实现。软切换时，外环算法针对每个参与切换的基站都执行一个实例，新参加的链路外环算法都从初始状态开始执行。3. 反向闭环控制反向闭环功率控制，也叫反向内环功率控制，离不开前向功率控制子信道。前向功控子信道仅在前向根本信道或前向专用控制信道F-DCCH上发射，发送的功控比特给移动台来进行反向闭环功率控制。当移动台工作在非门限模式下，功控子信道以每1.25ms800Hz发送一个比特的速率发送功控比特。当移动台工作在门控模式下，门控模式分别为1/2和1/4对应的功控子信道以400或200bps的速率发送，详细内容请参见下 图 7，前向功率控制子信道在各种门控模式下的时隙模式。一个20m

27、s帧内的PCG从0到15编号。当移动台工作在1/2反向导频信道门限模式下，前向功控子信道仅在偶数PCG处发送功控比特。当移动台工作在1/4反向导频信道门限模式下，前向功控子信道仅在第1,5,9和13个PCG处发送功控比特。当移动台使用门限模式而无线配置又是RC3RC6的话，基站在移动台发射结束的后REV_PWR_CNTL_DELAY+ 1开始在PCG中发送功控比特。比特为0指示移动台升高平均输出功率，比特1指示移动台降低平均输出功率。 图 1.17 前向功率控制子信道在各种门限模式下的时隙模式4. 失锁状态下的反向闭环功率控制响应由于反向数据突发随机化DBR的存在，与那些没有发射功率的PCG相

28、对应的功率控制比特将被忽略，当基站接收机的所有Finger处在失锁状态下，为了控制移动台的功率，即对所有帧速率维持升降功率控制比特一定的比例，必须弥补DBR的作用。CSM5000中失锁状态下的反向闭环功率控制响应就是完成此功能的。失锁状态下的反向闭环功率控制响应有四种选择，这由CHAN_ELEM_INFO2存放器中2比特的PC_GAIN域来确定的。PC_GAIN值失锁功率控制响应00+0dB/sec增益01+25dB/sec增益10+50dB/sec增益11+100dB/sec增益PC_GAIN=00对应+0dB/sec增益，设置每帧升降功率控制比特相等的数目，将导致MS的发射功率保持不变；P

29、C_GAIN=01，每第4帧的第8个下降功率控制比特用上升比特代替，这将导致每4帧得到+2dB的增益，即+25dB/sec增益；PC_GAIN=10，每第2帧的第8个下降功率控制比特用上升比特代替，这将导致每2帧得到+2dB的增益，即+50dB/sec增益；PC_GAIN=11，每帧的第8个下降功率控制比特用上升比特代替，这将导致每帧得到+2dB的增益，即+100dB/sec增益；1.1.4.4 软切换条件下的反向功率控制在软切换状态下，移动交换中心BSC同时与多个BTS建立业务链路，BTS对这些链路分别进行解调，BSC中的声码器/选择器模块SVM将对这些帧进行优选。根据每帧的帧质量标识和速率

30、标识，SVM从中选择一个最正确解调状态帧，作为后续解编码帧。此时，外环调整算法将根据经过选择器优选后的帧质量标识来实施。显然，在BSC侧，选择后的帧误帧率远远小于各基站的误帧率。因此，在业务信道总体误帧率仍保持1%的前提下，允许参与软切换的各个基站将误帧率降至低于1%的水平。在不进行软切换时，FER由单个BTS的接收帧质量标识来决定；而软切换时，由BSC选择器输出端优选得出的帧质量标识来统计FER或决定目前的状态。外环调整算法得出新的信噪比门限值，将送到各参与软切换的BTS具体说是相应的CHM。在各BTS中，实现闭环控制的过程同非软切换状态下的过程相同。各BTS独立地向同一移动台发出功率调整命

31、令，移动台尽量多地解调从不同基站来的信号，以便获得来自不同基站的功率控制比特，对这些功率控制比特求或也就是说，只有功控比特都为0时，移动台才升高发射功率，作为移动台最终的功率调整命令，以使发射功率尽可能地降低，减少对系统的干扰。1.2 分集接收在频带较窄的调制系统中，如果采用模拟的FM调制的第一代蜂窝 系统，多径的存在导致严重的衰落。但在CDMA调制系统中，不同的路径可以各自独立接收，从而显著的降低多径衰落的严重性。不过多径衰落并没有完全消除，因为有时仍会出现解调器无法独立处理的多路径，这种情况导致某些衰落现象。分集接收是减少衰落的好方法。它是充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输的可靠性。

32、它也时把时域、空域、频域中分散的能量收集起来。为了在接收端得到几乎相互独立的不同路径，可以通过空域、时域、频域的不同角度、不同方法与措施来实现。其中最根本的分集接收有三种类型：时间分集、空间分集、频率分集。它们在CDMA中都有应用。下面将分别进行介绍。1.2.1 时间分集由于移动台的运动，接收信号会产生多普勒频移，在多径环境，这种频移形成多普勒频展。多普勒频展的倒数定义为相干时间，它表示时变信道对信号衰落节拍，这种衰落发生在传输波形的特定时间上，称为时间选择性衰落。它对数字信号的误码性有明显影响。假设对其振幅进行顺序采样，那么，在时间上间隔足够远大于相干时间的两个样点是不相关的，因此可以采用时

33、间分集来减少其影响。即将给定的信号在时间上相隔一定的间隔重复传输N次，只要时间间隔大于相干时间就可以得到N条独立的分集支路。从通信原理分析，可以知道，在时域上时间间隔t应该大于时间域相关区间T，即其中B为多普勒频移的扩散区间，它与移动台的运动速度成正比。可见，时间分集对处于静止状态的移动台是无用的。时间分集与空间分集相比，其优点是减少了接收天线数目，缺点是要占用更多的时隙资源，从而降低了传输效率。1.2.2 频率分集该技术是将待发送的信息，分别调制在不同的载波上发送到信道。由于衰落具有频率选择性，当两个频率间隔大于相关带宽，它们受到的衰落是不相关的。也就是只要载波之间的间隔足够大，也就是载波间

34、隔f大于频率相关带宽，即其中L为接收信号时延功率谱的带宽。市区与郊区的相关带宽一般分别为50 kHz和250 kHz左右，而CDMA系统的信号带宽为1.23 MHz，所以可以实现频率分集。具体来讲，在城市中，800900 MHz频段，典型的时延扩散值为5 s，这时有即要求频率分集的载波间隔要大于200 kHz。频率分集与空间分集相比，其优点时间少了接收天线与相应设备数目；缺点是占用更多的频谱资源，并且在发送端有可能需要采用多部发射机。1.2.3 空间分集在基站间隔一定距离设定几副天线，独立地接收、发射信号，可以保证每个信号之间的衰落独立，采用选择性合并技术从中选出信号的一个输出，减少衰落的影响

35、。这是利用不同地点空间收到的信号衰落的独立性，实现抗衰落。空间分集的根本结构为：发射端一副天线发送，收端N部天线接收。接收天线之间的距离为d，根据通信原理，d即为相关区间R，它应该满足其中，为波长，为天线扩散角。在城市中，扩散角度一般为20o，那么有分集天线数N越大，分集效果越好，但是不分集差异与分集差异较大，属于质变。分集增益正比于分集的数量N，其改善是有限的，属于量变，且改善程度随分集数量N的增加而逐步减少。工程上要在性能与复杂性作一个择衷，一般取N24。空间分集还有两类变化形式：极化分集：它利用在同一地点两个极化方向相互正交的天线发出的信号，可以呈现出不相关的衰落特性进行分集接收，即在收

36、发端天线上安装水平与垂直极化天线，就可以把得到的两路衰落特性不相关的信号进行极化分集。其优点是：结构紧凑、节省空间；缺点是：由于发射功率要分配到两副天线上，因此有3 dB损失。角度分集：由于地形、地貌和建筑物等接收环境的不同，使到达接收端的不同路径信号可能来自不同的方向，这样在接收端可采用方向性天线，分别指向不同的方向。而每个方向性天线接收到的多径信号是不相关的。空间分集中，由于接收端有N副天线，假设N副天线尺寸、增益相同，那么空间分集除了可获得抗衰落的分集增益以外，还可以获得每副天线3 dB的设备增益。在软切换过程中，移动台与新的基站开始通信后，为了获得好的通讯质量，可以保持与原基站的联系，

37、从两路信号中选择较好的一个。1.2.4 RAKE接收机图 1.21 RAKE接收机原理示意图如图 1.21所示，发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山岗等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟，形成多径信号。如果不同路径信号的延迟超过一个伪码的码片的时延，那么在接收端可将不同的波束区别开来。将这些不同波束分别经过不同的延迟线，对齐以及合并在一起，那么可到达变害为利，把原来是干扰的信号变成有用信号组合在一起。这就是RAKE接收机的根本原理。也就是说，它是利用了空间分集技术。一般RAKE接收机由搜索器Searcher、解调器Finger、合并器Combiner3个

38、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。具体的讲，RAKE接收机的每一支路用相关器对收到的信号进行解扩。对于相干解调，解扩后的信号与某一复振幅相乘以纠正相位误差，并根据所选择的组合策略(最大比或等增益组合)对每一支路加权。脉冲响应测量模块连续地测量多径轮廓。当脉冲响应延迟

39、变化，测量模块将对码跟踪模块分配新的码相位以跟踪细微的变化。不同RAKE支路的信号组合后再完成信道码的交织与译码。再者，搜索器连续扫描相邻小区的导引信号，为切换提供导引信号的测量。RAKE支路的数目根据信道轮廓和码片率来确定。较高的码片率那么有较多的可分解的路径。但是RAKE支路多时那么需要从信道获取更多的能量以保持好的性能。大量的RAKE支路将导致组合损失。 图 1.22 RAKE接收机工作流程图下面让我们进一步讨论脉冲响应的测量、码的搜捕、码的跟踪、复振幅的估值，以及搜索器。脉冲响应的测量是用不同相位的导引码与接收到的信号相关以找到多径分量。对脉冲响应测量所要求的测量速度决定于移动台的速度

40、和无线环境。移动台速度越快要求测量完成的也快，以便RAKE支路获取最正确的多径分量。但是，在长的延迟扩展环境，那么需要较宽的扫描窗口。除测量功能外，此模块还将完成RAKE支路的分配(即对RAKE支路分配多径分量)。对码的分配可应用不同的策略。分配可在整个脉冲响应测量完毕以后或在足够强的多径分量找到以后立即来完成。码的搜捕是在系统同步搜捕之前完成。移动台扫描导引信号。导引信号优先级的顺序可以基于最近的或相邻的导引信号来确定。如果连接因某种原因而丧失，扫描将从最高优先级的导引信号开始。在强干扰情况下码的搜捕可能成为瓶颈。匹配滤波器可用来进行快速码的搜捕。典型的码的跟踪环路是引前迟后锁定环。它包含两

41、个相关器(引前和迟后)，它们分配的码片比标准定时的差半个码片。根据相关的结果去调节码的相位。跟踪环路的性能由环路带宽决定。如果更新快于多径分量延迟的移动，那么同步误差可以被忽略。否那么，环路噪声将增加。这一要求也取决于检测的策略(即应用常规的或多用户检测)。复幅度的估值包括幅度和相位的估值。在最大比组合中，信号的加权是复幅度的复共轭。如果是等增益组合，仅相位误差被纠正，对每一RAKE支路可考虑为相等的加权。复幅度的估值需要在一个合理的周期长度内平均，此时相干时间被设定为平均时间的上限。搜索器对其它小区的导引信号扫描。在通话中，移动台对导引信号扫描，并测量下行链路的干扰及可能地接收上行链路干扰结

42、果。由于导引信号数量很大，可能需要很长的时间对相邻集出现的导引信号才被注意到。因此，搜索时间可能限制系统的性能，特别是在微蜂窝的环境，其中一个新的基站由于拐角效应会很快地成为激活状态。减少所需硬件的一个可能性是灵活地分配RAKE和搜索器支路。在一低多径环境中它将增加扫描的有效性。扫描所需的支路 数决定于所希望的导引信号扫描的速度。1.3 软切换软切换是CDMA移动通信系统所特有的，其根本原理如下，当移动台处于同一个BSC控制下的相邻BTS之间区域时，移动台在维持与源BTS无线连接同时，又与目标BTS建立无线连接，之后再释放与源BTS的无线连接。发生在同一个BSC控制下的同一个BTS间的不同扇区

43、间的软切换又称为更软切换。软切换有以下几种软切换方式：1 同一BTS内不同扇区相同载频之间的切换，也就是通常说的更软切换softerhandoff；2同一BSC内不同BTS之间相同载频的切换；3同一MSC内，不同BSC的之间相同载频的切换；1.3.1 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，并不先中断与原基站的联系。软切换只能在相同频率的CDMA信道间进行。它在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用。这样可大大减少由于切换造成的掉话。因为据以往对模拟系统TDMA的测试统计，无线信道上90%的掉话是在切换过程中发生的。图 1.31 软切换示意图图 1.31所示软切换示意图。

44、实现软切换以后，切换引起掉话的概率大大降低，保证了通信的可靠性。下面具体分析移动台是怎样进行软切换的。在进行软切换时，移动台首先搜索所有导频并测量它们的强度。移动台合并计算导频的所有多径分量最多K个的Ec/Io一个比特的能量Ec与接收总频谱密度噪声加信号Io的比值来作为该导频的强度，K是移动台所能提供的解调单元数。当该导频强度Ec/Io大于一个特定值T_ADD时，移动台认为此导频的强度已经足够大，能够对其进行正确解调，但尚未与该导频对应的基站相联系时，它就向原基站发送一条导频强度测量消息，以通知原基站这种情况，原基站再将移动的报告送往移动交换中心，移动交换中心那么让新的基站安排一个前向业务信道

45、给移动台，并且原基站发送一条消息指示移动台开始切换。可见CDMA软切换是移动台辅助的切换。当收到来自基站的切换指示消息后，移动台将新基站的导频纳入有效导频集，开始对新基站和原基站的前向业务信道同时进行解调。之后，移动台会向基站发送一条切换完成消息，通知基站自己已经根据命令开始对两个基站同时解调了。接下来，随着移动台的移动，可能两个基站中某一方的导频强度已经低于某一特定值T_DROP，这时移动台启动切换去掉计时器移动台对在有效导频集和候选导频集里的每一个导频都有一个切换去掉计时器，当与之相对应的导频强度比特定值D小时，计时器启动。当该切换去掉计时器T期满时在此期间，其导频强度应始终低于D，移动台

46、发送导频强度测量消息。两个基站接收到导频强度测量消息后，将此信息送至MSC移动交换中心，MSC再返回相应切换指示消息，然后基站发切换指示消息给移动台，移动台将切换去掉计时器到期的导频将其从有效导频集中去掉，此时移动台只与目前有效导频集内的导频所代表的基站保持通信，同时会发一条切换完成消息告诉基站，表示切换已经完成。 整个IS-95的软切换过程包括以下几步，见图 2：1导频强度到达T_ADD，移动台发送一个导频强度测量消息，并将该导频转到候选导频集；2基站发送一个切换指示消息；3移动台将此导频转到有效导频集并发送一个切换完成消息；4导频强度掉到T_DROP以下，移动台启动切换去掉计时器；5切换去

47、掉计时器到期，移动台发送一个导频强度测量消息；6基站发送一个切换指示消息；7移动台把导频从有效导频移到相邻导频集并发送切换完成消息。图 1.32 IS95软切换流程示意图IS2000-1X的软切换流程见图 3，在IS2000-1X中，我们采用动态门限，而非IS-95中采用的绝对门限。图 1.33 IS2000软切换流程示意图IS2000软切换算法说明：1导频P2强度超过T_ADD， 移动台把导频移入候选集。2导频P2强度超过 (SOFT_SLOPE/8) × 10 × log10(PS1) + ADD_INTERCEPT/2.移动台发送PSMM3移动台收到EHDM, GHD

48、M或UHDM， 把导频P2参加到有效集, 并发送HCM。4导频P1强度降低到低于(SOFT_SLOPE/8) × 10 × log10(PS2) +DROP_INTERCEPT/2. 移动台启动切换去掉定时器.5切换去掉定时器超时，移动台发送PSMM。6 移动台收到EHDM, GHDM或UHDM。把导频P1送入候选集并发送HCM。7 导频P1强度降低到低于T_DROP. 移动台启动切换去掉定时器.8 切换去掉定时器超时，移动台 把导频P1从候选集移入相邻集注意：在我们当前的CDMA2000-1X系统中，前反向FCH都是采用的软切换，但对于SCH来说，前向SCH不支持软切换，

49、采用的是硬切换，主要是考虑到前向SCH软切换太消耗资源Walsh资源，功率资源及CE资源。而反向SCH支持软切换，这是由于在商用系统中一般容许起的反向SCH速率都比较低的缘故。1.3.2 更软切换更软切换是由基站完成的，并不通知MSC。对于同一移动台，不同扇区天线的接收信号对基站来说就相当于不同的多径分量，并被合成一个话音帧送至选择器Selector，作为此基站的语音帧。而软切换是由MSC完成的，将来自不同基站的信号都送至选择器，由选择器选择最好的一路，再进行话音编解码。 图 1.34 更软切换示意图由于更软切换的流程包含在上面的软切换流程里面，这里就不再进一步分析。其分析方式与软切换的方式根

50、本是一致的。上面主要介绍了切换的类型以及软切换实现过程和更软切换的概念，在实现系统运行时，这些切换是组合出现的，可能同时既有软切换，又有更软切换和硬切换。比方，一个移动台处于一个基站的两个扇区和另一个基站交界的区域内，这时将发生软切换和更软切换。假设处于三个基站交界处，又会发生三方软切换。上面两种软切换都是基于具有相同载频的各方容量有余的条件下，假设其中某一相邻基站的相同载频已经到达满负荷，MSC就会让基站指示移动台切换到相邻基站的另一载频上，这就是硬切换。在三方切换时，只要另两方中有一方的容量有余，都优先进行软切换。也就是说，只有在无法进行软切换时才考虑使用硬切换。当然，假设相邻基站恰巧处于

51、不同MSC，这时即使是同一载频，在目前也只能是进行硬切换，因为此时要更换声码器。如果以后BSC间使用了IPI接口和ATM，才能实现MSC间的软切换。另外需要提到的一个概念就是空闲切换。它是指 在空闲状态下发生的切换，这种切换基站是不知道的。-下面是赠送的excel操作练习 不需要的下载后可以编辑删除Excel 2003局部1. 公式和函数1. 1翻开当前试题目录下文件excel-10.xls；2利用函数计算每个人各阶段总成绩，并利用函数计算各阶段的平均成绩；3“平均成绩行数字格式都为带一位小数例如0.0格式；4同名存盘。步骤：a) 文件在各阶段总成绩单元格内，点插入，点函数，在对话框中选择求和

52、函数“SUM，在对话中Number1内点右侧的按钮，将出现另外一个对话框，在文件中选择需要求和的单元格，然后点该对话框的右侧按钮，点确定完成一个总成绩求和后，利用填充柄完成其他的总成绩求和，或者重复上面的顺序在平均成绩单元格内，点插入，点函数，选择算术平均值函数AVERAGE，出现对话框后，采用求和时的相同方法，完成操作选中平均成绩行，点右键点设置单元格，点数字，在分类项下点数值，设小数位为1，b) 确定保存2. 1翻开当前试题目录下文件excel-13.xls；2根据工作表中给定数据，按“合计=交通费+住宿费+补助公式计算“合计数，并计算交通费、住宿费和补助的合计数；3所有数字以单元格格式中

53、货币类的“￥货币符号、小数点后2位数表现如：￥2,115.00格式；4同名存盘。在合计下的一个单元格内输入“=交通费在该行的单元格，假设说是E3+住宿费同上+补助同上，回车其他的合计可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序利用求和函数，参考1中的方法完成交通费、住宿费和补助的合计选择文件中的所有数字单元格，点右键，点设置单元格格式，点数字，点货币，选择货币符号为“￥，设置小数点后为2位，确定保存文件此题完成3. 1翻开当前试题目录下文件excel-2.xls；2根据工作表中数据，计算“总成绩列的数据。总成绩=一阶段成绩×0.3+二阶段成绩×0.3+三阶段成绩×0.4

54、；3“总成绩列数据格式为小数点后2位小数例：6.20；4同名存盘。在总成绩下的一个单元格内输入“=一阶段成绩在该行的单元格，假设说是E3*0.3+住宿费同上*0.3+补助同上*”，回车其他的合计可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序选中总成绩列的数据单元格，点右键，点设置单元格格式，点数字，点数值，设置小数点后为2位，确定保存文件此题完成4. 1翻开当前试题目录下文件excel-3.xls；2计算“审定费和“税后款，“审定费=全书字数÷1000×3，税后款=审定费-审定费×5%；3利用菜单将“审定费和“税后款列格式设置为货币类的“￥货币符号、小数点1位例￥1,28

55、0.0；4同名存盘。在审定费下的一个单元格内输入“=全书字数在该行的单元格，假设说是E3/1000*3”，回车其他的审定费可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序在税后款下的一个单元格内输入“=审定费在该行的单元格，假设说是F3-审定费*5%，回车其他的税后款可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序选中审定费及税后款列的数据单元格，点右键，点设置单元格格式，点货币，选择货币符号“￥，设置小数点后为1位，确定保存文件此题完成5. 1翻开当前试题目录下文件excel-8.xls；2利用函数计算“总成绩，利用公式“平均成绩=总成绩÷3”来计算“平均成绩；3同名存盘。在总成绩下的一个单元格，点插

56、入，点函数，在对话框中选求和函数“SUM，在对话中Number1内点右侧的按钮，将出现另外一个对话框，在文件中选择需要求和的单元格，然后点该对话框的右侧按钮，点确定完成一个总成绩求和后，利用填充柄完成其他的总成绩求和，或者重复上面的顺序在平均成绩下的一个单元格内，输入“=平均成绩在该行的单元格，假设说是B3/3”，回车其他平均成绩可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序保存文件此题完成6. 1翻开当前试题目录下文件excel-1.xls；2利用公式计算每个工程的“合计；3“合计列数据的格式和其它数据的格式相同；4同名存盘。在合计下的一个单元格，点插入，点函数，在对话框中选求和函数“SUM，在对话中Number1内点右侧的按钮，将出现另外一个对话框，在文件中选择需要求和的单元格，然后点该对话框的右侧按钮，点确定完成一个总成绩求和