第5章_IS-95_CDMA和cdma2000-1x系统

1、 2022-7-3第第5 5章章 IS-95 CDMAIS-95 CDMA和和cdma2000-1xcdma2000-1x系统系统 黑龙江大学 电子工程学院 2022-7-3CDMA蜂窝移动通信系统是建立在扩频码蜂窝移动通信系统是建立在扩频码分多址技术之上的，因而具有抗人为干扰、分多址技术之上的，因而具有抗人为干扰、抗窄带干扰、抗衰落，抗多径时延扩展和抗窄带干扰、抗衰落，抗多径时延扩展和大的系统容量等一系列优越的性能。大的系统容量等一系列优越的性能。 cdma2000-1x通过多方面的改进增强了网络通过多方面的改进增强了网络的数据传输能力，用户容量进一步扩大，的数据传输能力，用户容量进一步扩大

2、，接入能力有了较大提升，是接入能力有了较大提升，是2.5G技术之一。技术之一。 2022-7-35.1 IS-95 CDMA系统概述系统概述5.2 IS-95 CDMA数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统5.3 IS-95 CDMA系统的无线链路系统的无线链路5.4 IS-95 CDMA系统的同步与定时系统的同步与定时5.5 IS-95 CDMA 系统的功率控制系统的功率控制5.6 IS-95 的软切换技术及其漫游的软切换技术及其漫游5.7 cdma2000 lx 目 录 2022-7-35.1 IS-95 CDMA系统概述系统概述5.1.1 IS-95 CDMA的产生和发展的产生和发展5

3、.1.2 IS-95 载波带宽的选择和蜂窝结构的变化载波带宽的选择和蜂窝结构的变化5.1.3 直扩直扩CDMA技术带来的好处和存在的问题技术带来的好处和存在的问题 2022-7-35.1.1 IS-95 CDMA的产生和发展 IS-95 CDMA的产生的产生Q CDMA蜂窝系统由美国蜂窝系统由美国Qualcomm(高通高通)公司开发。公司开发。F 1990年年7月公布了最早的月公布了最早的CDMA标准；标准；F 1993年年7月，正式将其确定为月，正式将其确定为IS-95标准标准(Interim Standard，暂，暂定标准定标准)；F 随后几年，该标准经过不断的修改，又逐渐形成了随后几年，

4、该标准经过不断的修改，又逐渐形成了IS-95A、TSB-74、STD-008、IS-95B等一系列标准。等一系列标准。Q 我们将基于我们将基于IS-95系列标准系列标准(包括包括IS-95、IS-95A、TSB-74、STD-008、IS-95B)的的CDMA系统称为系统称为cdmaOne系系统，有时也被称为统，有时也被称为IS-95 CDMA系统。系统。 2022-7-35.1.1 IS-95 CDMA的产生和发展 IS-95的发展的发展Q 世界各国和地区的发展世界各国和地区的发展F 1995年，全球第一个年，全球第一个CDMA商用网络在香港地区开通。商用网络在香港地区开通。F 1996年韩

5、国用自己的年韩国用自己的CDMA系统开展大规模商用。系统开展大规模商用。F 1999年年CDMA在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长率高达在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长率高达250%，用户已达，用户已达2000万。万。Q 我国的发展我国的发展F 1997年底，我国首先在北京、上海、西安、广州年底，我国首先在北京、上海、西安、广州4个城市开通了个城市开通了CDMA商用实验网，该网被称作长城网。商用实验网，该网被称作长城网。F 2001年年1月，长城网经过资产清算后，正式移交中国联通。月，长城网经过资产清算后，正式移交中国联通。F 2002年年1月中国联通月中国联通CDMA网开通，后

6、来升级到网开通，后来升级到2.5G，即，即cdma2000 1x阶段。阶段。F 2008年年5月中国电信业重组后，中国电信接管了原中国联通月中国电信业重组后，中国电信接管了原中国联通CDMA网络，随后升级到了网络，随后升级到了3G，即，即cdma2000 1x/EV-DO阶段。手机号段为阶段。手机号段为133、153、189及刚刚放号的及刚刚放号的180号段。号段。 Q CDG公布数据显示，截止到公布数据显示，截止到2009年三季度，全球年三季度，全球cdma2000用户用户已增至已增至5.12亿，其中有亿，其中有25%为为EV-DO用户。用户。 2022-7-3IS-95标准 IS-95是是

7、 TIA定义的空中接口标准主要包括下列定义的空中接口标准主要包括下列几部分几部分:Q 频段频段F 下行：下行：869894MHz (基站发射，移动台接收基站发射，移动台接收)；F 上行：上行：824849MHz (移动台发射，基站接收移动台发射，基站接收)。Q 信道数信道数F 64(码分信道码分信道)/每一载频；每一小区可分为每一载频；每一小区可分为3个扇区，可共用一个扇区，可共用一个载频个载频Q 射频带宽射频带宽: 第一频道：第一频道：21.77MHz ；其它频道：；其它频道：21.23MHz。Q 调制方式调制方式: 基站：基站：QPSK 移动台：移动台：OQPSK。Q 扩频方式扩频方式 :

8、 DS(直接序列扩频直接序列扩频)。Q 语音编码语音编码: 可变速率可变速率CELP，最大速率为，最大速率为8kb/s，最大数，最大数据速率为据速率为9.6kb/s。每帧时间为。每帧时间为20ms。 2022-7-3IS-95标准 信道编码信道编码Q 卷积编码：下行码率卷积编码：下行码率R=1/2，约束长度，约束长度K=9；上行码率；上行码率R=1/3，约，约束长度束长度K9。Q 交织编码：交织间距交织编码：交织间距20ms。 PN码码Q 码片的速率都为码片的速率都为1.2288Mc/s; 基站识别码为基站识别码为m序列，周期为序列，周期为215-1；Q 64个正交个正交Walsh函数组成函数

9、组成64个下行码分信道；个下行码分信道；Q 上行码分信道为上行码分信道为m序列，周期为序列，周期为242-1。 导频、同步信道导频、同步信道Q 它们供移动台作载频和时间同步时使用。它们供移动台作载频和时间同步时使用。 多径利用多径利用Q 多径利用采用多径利用采用RAKE接收方式，移动台为接收方式，移动台为3个，基站为个，基站为4个个(指指3条条路径、路径、4条路径条路径)。 2022-7-35.1.2 IS-95 载波带宽的选择和蜂窝结构的变化 CDMA蜂窝系统频谱带宽的选择，是基于如下考虑：蜂窝系统频谱带宽的选择，是基于如下考虑：Q 频谱资源的限制；频谱资源的限制；Q 系统容量；系统容量；Q

10、 多径分离；多径分离；Q 扩频处理增益。扩频处理增益。 蜂窝结构蜂窝结构Q FDMA模拟蜂窝系统，其频率复用效率为模拟蜂窝系统，其频率复用效率为1/7。Q TDMA数字蜂窝系统中，频率复用效率为数字蜂窝系统中，频率复用效率为1/3。Q CDMA数字蜂窝系统来说，频率复用的效率取决于相邻近小区用数字蜂窝系统来说，频率复用的效率取决于相邻近小区用户的多用户干扰，考虑这些干扰后，其频率复用效率约为户的多用户干扰，考虑这些干扰后，其频率复用效率约为2/3，相当于相当于l.5小区的区群结构。小区的区群结构。 2022-7-35.1.3 采用直扩CDMA技术带来的好处和存在的问题 数字蜂窝移动通信系统采用

11、直接序列扩频数字蜂窝移动通信系统采用直接序列扩频CDMA技术将技术将带来下列好处：带来下列好处：Q 多种形式的分集多种形式的分集(时间分集、空间分集、频率分集时间分集、空间分集、频率分集)；Q 低的发射功率：低的发射功率：GSM为为125mW(2W)，CDMA为为2mW（200mW） Q 保密性：利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗截获的能力保密性：利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗截获的能力强。强。 Q 软切换；软切换；Q 大容量；大容量；Q 语音激活；语音激活；Q 频率重用及扇区化；频率重用及扇区化；Q 低的信噪比低的信噪比(Eb/N0)或载干比或载干比(C/I)，软容量。，软容量。

12、 2022-7-35.1.3 采用直扩CDMA技术带来的好处和存在的问题 存在的问题存在的问题: 远近效应和多址干扰。远近效应和多址干扰。Q所谓远近效应，就是指当基站同时接收多个距所谓远近效应，就是指当基站同时接收多个距离不同的移动台发来的信号时，若所有移动台离不同的移动台发来的信号时，若所有移动台发射功率相同，则离基站近的移动台将对离基发射功率相同，则离基站近的移动台将对离基站远的移动台信号产生严重的干扰。站远的移动台信号产生严重的干扰。Q精确精确功率控制功率控制可以较好的解决远近效应，同时可以较好的解决远近效应，同时可以降低多址干扰。解决多址干扰的主要技术可以降低多址干扰。解决多址干扰的主

13、要技术是是多用户检测技术多用户检测技术。 2022-7-35.1.3 采用直扩CDMA技术带来的好处和存在的问题 CDMA数字蜂窝系统的关键技术数字蜂窝系统的关键技术Q 功率控制技术；功率控制技术；Q 多用户干扰分离技术；多用户干扰分离技术；Q 同步技术；同步技术；Q PN地址码的选择；地址码的选择；Q 软切换技术；软切换技术；Q 分集接收技术；分集接收技术；Q 语音编码技术。语音编码技术。 为了正确接收直接序列扩频信号，要求到达接收机为了正确接收直接序列扩频信号，要求到达接收机(一般一般指基站接收机指基站接收机)输入端的多用户信号为输入端的多用户信号为等功率等功率，否则，严，否则，严重的远近

14、效应将使扩频通信系统不能正常工作。所以功重的远近效应将使扩频通信系统不能正常工作。所以功率控制技术是率控制技术是CDMA系统最为关键的技术系统最为关键的技术 。 2022-7-35.2 IS-95CDMA数字蜂窝数字蜂窝移动通信系统移动通信系统5.2.1 CDMA网络结构与组成网络结构与组成5.2.2 IS-95 CDMA系统接口系统接口 2022-7-35.2.1 CDMA网络结构与组成图图5-1 CDMA蜂窝通信系统的网络结构蜂窝通信系统的网络结构 2022-7-35.2.1 CDMA网络结构与组成网络交换子系统网络交换子系统(NSS)Q网络交换子系统以移动交换机为核心，包括网络交换子系统

15、以移动交换机为核心，包括MSC、VLR、 HLR、AUC、OMC、EIR、SMC、PSTN 等设备。等设备。F移动交换中心移动交换中心(MSC)：它是对于它所覆盖的区域的移动台进行：它是对于它所覆盖的区域的移动台进行控制、交换的功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信网控制、交换的功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信网之间的接口。之间的接口。F访问位置寄存器访问位置寄存器(VLR)：VLR连接到一个或多个连接到一个或多个MSC上，是上，是能够动态存储用户信息的功能单元，其中用户信息是当用户位能够动态存储用户信息的功能单元，其中用户信息是当用户位于于VLR的覆盖区域之内时从用户的的覆盖区域之

16、内时从用户的HLR中得到的。中得到的。F归属位置寄存器归属位置寄存器(HLR)：HLR是通过维护所有用户信息而对移是通过维护所有用户信息而对移动用户进行治理的功能单元。动用户进行治理的功能单元。 2022-7-35.2.1 CDMA网络结构与组成网络交换子系统网络交换子系统(NSS)Q鉴权中心鉴权中心(AUC)F它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。它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。Q设备识别寄存器设备识别寄存器(EIR)F存储有关移动台设备参数的数据库。存储有关移动台设备参数的数据库。Q操作维护中心操作维护中心(OMC)F操作维护网络的正常运行的功能实体。

17、操作维护网络的正常运行的功能实体。Q短消息中心短消息中心(SMC)F存储和转发短消息的功能实体。存储和转发短消息的功能实体。Q短消息实体短消息实体(SME)F合成和分解消息的实体，它位于合成和分解消息的实体，它位于MSC，HLR和和MS内。内。 2022-7-35.2.1 CDMA网络结构与组成基站子系统基站子系统(BSS)Q基站子系统包括基站控制器基站子系统包括基站控制器(BSC)和基站收发设备和基站收发设备(BTS)。每个基站的有效覆盖范围即为无线小区，简称小区。小区可每个基站的有效覆盖范围即为无线小区，简称小区。小区可分为全向小区分为全向小区(采用全向天线采用全向天线)和扇形小区和扇形小

18、区(采用定向天线采用定向天线)，常用的小区分为常用的小区分为3个扇形区，分别用个扇形区，分别用、和和表示。表示。QBSC通过网络接口分别连接移动交换中心和基站收发信机通过网络接口分别连接移动交换中心和基站收发信机(BTS)群，此外，还与操作维护中心群，此外，还与操作维护中心(OMC)连接。连接。QBSC主要为大量的主要为大量的BTS提供集中控制和管理提供集中控制和管理F无线信道分配无线信道分配F建立或拆除无线链路建立或拆除无线链路F过境切换操作过境切换操作QBSC无论是与无论是与MSC还是与还是与BTS之间，其传输速率都很高，之间，其传输速率都很高，达达1.544 Mb/s。 2022-7-3

19、5.2.1 CDMA网络结构与组成图图5-2 单个扇区的设备组成单个扇区的设备组成 图图5-2示出了单个扇形小区的设备组成方框图。由于接收部示出了单个扇形小区的设备组成方框图。由于接收部分采用空间分集方式，因此采用两副接收天线分采用空间分集方式，因此采用两副接收天线(Rx)，一副，一副发射天线发射天线(Tx)。 2022-7-35.2.1 CDMA网络结构与组成 第第1层是滤波器和前置低噪声放大器（层是滤波器和前置低噪声放大器（LNA）。）。Q LNA主要作用是为了改善信噪比主要作用是为了改善信噪比 第第2层是发射部分的功率放大器。层是发射部分的功率放大器。 第第3层是全球定位系统层是全球定位

20、系统(GPS)接收机，其作用就是起到系统接收机，其作用就是起到系统定时作用。定时作用。 第第4层是收发信机主机部分，包括发射机中的扩频、调制，层是收发信机主机部分，包括发射机中的扩频、调制，接收机中的解调、解扩，以及频率合成器、发射机中的上接收机中的解调、解扩，以及频率合成器、发射机中的上变频、接收机中的下变频等。变频、接收机中的下变频等。 最底层是数字架，装有多块信道板最底层是数字架，装有多块信道板Q 信道板以中频与收发信机机架连接信道板以中频与收发信机机架连接 2022-7-35.2.2 IS-95 CDMA系统接口系统接口系统接口：主要接口和：主要接口和GSM类似，只是有些接口类似，只是

21、有些接口的名称不同。的名称不同。 QMS与与BSS间的接口间的接口-Um MSC与与EIR间的接口间的接口-F QBSS与与MSC间的接口间的接口-A VLR与与VLR间的接口间的接口-GQMSC与与VLR间的接口间的接口-B HLR与与AUC间的接口间的接口-HQMSC与与HLR间的接口间的接口-C MSC与与PSTN间的接口间的接口-AiQVLR与与HLR间的接口间的接口-D MSC与与PDN间的接口间的接口-PiQMSC与与MSC间的接口间的接口-E MSC与与ISDN间的接口间的接口-DiQMC(短报文中心短报文中心)与与(SME) 间的接口间的接口-M。 2022-7-35.2.2

22、IS-95 CDMA系统接口空中接口的信令协议空中接口的信令协议Q在在CDMA系统中，最重要的是空中接口系统中，最重要的是空中接口(Um)标准，图标准，图5-4定义了各层的结构关系。定义了各层的结构关系。图图5-4 Um接口信令层结构接口信令层结构 2022-7-35.2.2 IS-95 CDMA系统接口空中接口空中接口(Um)的信令协议的信令协议Q第一层是数字无线信道的物理层，包括与传输相关的第一层是数字无线信道的物理层，包括与传输相关的功能，如基带调制、编码、组帧和射频调制等。功能，如基带调制、编码、组帧和射频调制等。Q第一层和第二层之间是一个复用子层，允许用户数据第一层和第二层之间是一个

23、复用子层，允许用户数据和信令共享数字无线信道。和信令共享数字无线信道。Q 复用子层上面是第二层，该层信令协议的目标是在基复用子层上面是第二层，该层信令协议的目标是在基站与移动台之间可靠传输第三层信令协议，例如消息站与移动台之间可靠传输第三层信令协议，例如消息重发、各种信道统计和复制检测。重发、各种信道统计和复制检测。F信令层是关于呼叫处理、无线信道控制和移动台控制的信令协信令层是关于呼叫处理、无线信道控制和移动台控制的信令协议，如呼叫建立、切换、功率控制和移动台锁定等。议，如呼叫建立、切换、功率控制和移动台锁定等。 2022-7-35.2.2 IS-95 CDMA系统接口A接口的信令协议接口的

24、信令协议QA接口是接口是BSS和和MSC之间的接口。之间的接口。A接口支持向接口支持向CDMA用户提供的业务，同时允许在用户提供的业务，同时允许在PLMN内分配无线资源内分配无线资源及对这些资源的操作和维护。及对这些资源的操作和维护。 MAP（移动应用部分）（移动应用部分）QMAP协议是移动通信系统之间操作的接口协议，它包协议是移动通信系统之间操作的接口协议，它包括以括以MSC为中心，与其它系统模块的信令联系为中心，与其它系统模块的信令联系(例如，例如，与另一系统的与另一系统的MSC、VLR)以及各系统模块彼此连接。以及各系统模块彼此连接。F系统间切换信息流程；系统间切换信息流程；F自动漫游信

25、息流程；自动漫游信息流程；F操作、维护管理信息；操作、维护管理信息；F信令协议；信令协议；F信令程序。信令程序。 2022-7-35.3 IS-95 CDMA系统的无线链路系统的无线链路5.3.1 IS-95 前向信道前向信道5.3.2 IS-95 后向信道后向信道 2022-7-3前向链路前向链路(Forward Link)Q基站到移动台方向的链路，也称为正向链路。基站到移动台方向的链路，也称为正向链路。反向链路反向链路(Reverse Link)Q移动台到基站方向的链路移动台到基站方向的链路IS-95 CDMA是一个频分双工是一个频分双工(FDD)系统。系统。前向信道和反向信道的工作频率是

26、不同的。前向信道和反向信道的工作频率是不同的。 2022-7-3在在CDMA系统中，不同的基站和同一基站的不同扇区系统中，不同的基站和同一基站的不同扇区以及同一扇区下不同的信道都是靠地址码的良好的相以及同一扇区下不同的信道都是靠地址码的良好的相关性来区分的，而它们使用的频率则是完全相同的。关性来区分的，而它们使用的频率则是完全相同的。基站地址码：基站地址码：PN码码QPN序列周期为序列周期为215=32768个码片个码片(chip)，并将此周期序列每隔，并将此周期序列每隔64码片移位序列作为一个码，共可得到码片移位序列作为一个码，共可得到32768/64=512个码。个码。这就是说，在这就是说

27、，在1.25MHz带宽的带宽的CDMA蜂窝系统中，可区分多蜂窝系统中，可区分多达达512个基站个基站(或扇区站或扇区站)。基站和移动台的信道码：正交码基站和移动台的信道码：正交码Q前向信道：前向信道：Walsh码码Q后向信道：后向信道：m序列序列 2022-7-35.3.1 IS-95前向信道 前向链路的组成前向链路的组成Q前向链路中的逻辑信道由导频信道前向链路中的逻辑信道由导频信道(Pilot channel)、同、同步信道步信道(synchronizing channel)、寻呼信道、寻呼信道(paging channel)和前向业务信道和前向业务信道(traffic channel)等组

28、成。等组成。Q前向逻辑信道及其功能如下：前向逻辑信道及其功能如下： F导频信道：供移动台识别基站并引导移动台入网导频信道：供移动台识别基站并引导移动台入网F同步信道：供移动台建立与系统的定时和同步同步信道：供移动台建立与系统的定时和同步F寻呼信道：寻呼移动台，发送有关寻呼、指令及业务信道支配寻呼信道：寻呼移动台，发送有关寻呼、指令及业务信道支配信息信息F前向业务信道：传送用户业务信道或信令信息（如功率控制信前向业务信道：传送用户业务信道或信令信息（如功率控制信令）令） 2022-7-31. 前向链路的组成 前向链路的物理码分信道：前向链路的物理码分信道：Walsh码码QWalsh序列长度为序列

29、长度为64个码片，记作个码片，记作W0, W1, , W63, 可可提供提供64个码分信道。个码分信道。逻辑信道逻辑信道信道个数信道个数物理信道物理信道逻辑信道逻辑信道信道个数信道个数物理信道物理信道导频信道导频信道1W0寻呼信道寻呼信道17W0 W7同步信道同步信道1W32前向业务信道前向业务信道55W8 W31W33 W63表表5-1 前向链路的逻辑信道分配与码分物理信道的关系前向链路的逻辑信道分配与码分物理信道的关系 2022-7-31. 前向链路的组成 前向码分物理信道和逻辑信道配置如图前向码分物理信道和逻辑信道配置如图5-6所示。所示。图图5-6 前向码分物理信道和逻辑信道配置前向码

30、分物理信道和逻辑信道配置 2022-7-3图图5-7 前向前向CDMA信道结构信道结构1. 前向链路的组成 前向逻辑信道的结构如图前向逻辑信道的结构如图5-7所示。所示。 2022-7-3图图5-7 前向前向CDMA信道结构信道结构 2022-7-32. 前向链路的结构扩频和调制处理扩频和调制处理Q基站的前向链路信号，是由基站的前向链路信号，是由I支路和支路和Q支路的短码支路的短码PN序序列列(周期为周期为215)来识别的。短码来识别的。短码PN序列规定有序列规定有512个偏移，个偏移，其中每其中每64chip为一个偏移量。为一个偏移量。Q用于用于QPSK的同相及正交支路的直扩特征多项式为：的

31、同相及正交支路的直扩特征多项式为：F同相同相I支路支路PN序列序列 PI(x)=x15x13x9x8x7x5x11F正交正交Q支路支路PN序列序列 PQ(x)=x15x12x11x10 x6x5x4x31F 其中其中I，Q支路所用支路所用PN序列都是由序列都是由15级移位寄存器产生的级移位寄存器产生的m序序列，其特征多项式的不同说明寄存器的反馈端不同，但其周期列，其特征多项式的不同说明寄存器的反馈端不同，但其周期都为都为215-1。 2022-7-32. 前向链路的结构导频信道导频信道Q使用使用Walsh函数的函数的W0，以及正交的，以及正交的PN码对码对(I，Q)构成，每构成，每个基站就由这

32、一对经过时间偏置的个基站就由这一对经过时间偏置的PN序列作为前向链路的序列作为前向链路的识别标志。识别标志。Q在在CDMA前向信道上连续发送，其前向信道上连续发送，其作用作用是便于本基站收发是便于本基站收发信机覆盖下的移动台进行初始同步和切换。信机覆盖下的移动台进行初始同步和切换。Q导频信道的时间周期为导频信道的时间周期为2s，每偶数秒的开始作为，每偶数秒的开始作为PN序列的序列的0偏移定时。偏移定时。Q导频信号长为导频信号长为26.66ms，每，每2s可发送导频信号可发送导频信号75次次(7526.66ms2s)。Q移动台捕获导频信道后，便可建立同步信道，并获取同步信移动台捕获导频信道后，便

33、可建立同步信道，并获取同步信息。息。 2022-7-32. 前向链路的结构同步信道同步信道Q同步信道是以固定速率同步信道是以固定速率1.2kb/s在前向链路上发送信息在前向链路上发送信息的信道，帧长为的信道，帧长为20ms，通常使用，通常使用W32信道。信道。Q同步信道消息包括：同步信道消息包括：F本小区支持的本小区支持的CDMA协议版本协议版本F与本基站配合工作的移动台所需要的最低协议版本与本基站配合工作的移动台所需要的最低协议版本F本小区的系统和网络识别码本小区的系统和网络识别码F本小区的本小区的PN码的偏置码的偏置F寻呼信道的速率等寻呼信道的速率等Q同步信道作用同步信道作用F给本小区的移

34、动台捕获初始时间同步，使移动台与基站进行时给本小区的移动台捕获初始时间同步，使移动台与基站进行时钟校准，为双方建立链路提供码同步。钟校准，为双方建立链路提供码同步。 2022-7-32. 前向链路的结构 寻呼信道寻呼信道Q 作用：作用：F用来传送系统开销信息和移动台特定信息，是前向信道的数字控制信用来传送系统开销信息和移动台特定信息，是前向信道的数字控制信道。道。Q 速率：以速率：以4.8kb/s或或9.6kb/s的固定速率发送信息，帧长为的固定速率发送信息，帧长为20ms。在。在给定的系统中所有寻呼信道的速率相同。给定的系统中所有寻呼信道的速率相同。Q 所有使所有使CDMA基站正常工作的参数

35、和信令都由寻呼信道控制。寻基站正常工作的参数和信令都由寻呼信道控制。寻呼信道支持一系列提供信息的消息，并发送这些消息：呼信道支持一系列提供信息的消息，并发送这些消息：F系统参数消息系统参数消息向移动台提供系统信息，其中包括网络、系统和基站的向移动台提供系统信息，其中包括网络、系统和基站的系统码，寻呼信道的数目，登记信息和软切换的门限；系统码，寻呼信道的数目，登记信息和软切换的门限；F接入参数消息接入参数消息向移动台提供与发起呼叫时的接入尝试有关的信息；向移动台提供与发起呼叫时的接入尝试有关的信息；F邻居列表消息邻居列表消息向移动台提供周围基站的向移动台提供周围基站的PN偏置；偏置；FCDMA信

36、道列表消息信道列表消息报告本基站支持的报告本基站支持的CDMA载波频率的数目和邻载波频率的数目和邻近基站的配置；近基站的配置；F信道支配消息信道支配消息用于传输将移动台支配到业务信道所需的信息。用于传输将移动台支配到业务信道所需的信息。 2022-7-32. 前向链路的结构业务信道业务信道Q业务信道用来传送用户信息和信令信息。业务信道用来传送用户信息和信令信息。Q其每一帧的速率是可变的，即为其每一帧的速率是可变的，即为9.6kb/s、4.8kb/s、2.4kb/s、1.2kb/s，帧长，帧长20ms，不同数据速率的发送能，不同数据速率的发送能量是不一样的，如表量是不一样的，如表5-2所示。所示

37、。表表5-2 各种数据速率的发送符号能量各种数据速率的发送符号能量 2022-7-32. 前向链路的结构业务信道业务信道Q在每个业务信道中，包含向移动台传送的在每个业务信道中，包含向移动台传送的业务业务数据数据和和功率控制信息功率控制信息 (功率控制子信道功率控制子信道)，功率，功率控制子信道用于向移动台发送功率控制的信息。控制子信道用于向移动台发送功率控制的信息。Q帧质量指示的功能有两个：帧质量指示的功能有两个：F帧校验，指示该帧是否有错；帧校验，指示该帧是否有错；F指示传输速率，因为低传输速率时无帧质量指示位。指示传输速率，因为低传输速率时无帧质量指示位。 2022-7-32. 前向链路的

38、结构基带滤波基带滤波Q在扩频操作以后，在扩频操作以后，I和和Q支路脉冲被加至支路脉冲被加至I和和Q基基带滤波器的输入端。带滤波器的输入端。Q基带滤波器的主要作用是有效减少码间干扰和基带滤波器的主要作用是有效减少码间干扰和被调制信号的频谱宽度。被调制信号的频谱宽度。 2022-7-32. 前向链路的结构 数据扰乱数据扰乱(data scrambling)Q 存在于寻呼信道和前向业务信道；存在于寻呼信道和前向业务信道；Q 作用：保护数据安全作用：保护数据安全Q 长码产生器生成码片速率为长码产生器生成码片速率为1.2288Mc/s的序列，分频器每的序列，分频器每64chip抽抽取其第一个取其第一个c

39、hip作为扰码，则有速率为作为扰码，则有速率为 (1.2288Mc/s)/64= 19.2ks/s的扰码，如图的扰码，如图5-8所示。所示。图图5-8 前向链路的数据扰乱前向链路的数据扰乱 2022-7-32. 前向链路的结构 长码长码Q 周期为周期为242-1个码片，速率为个码片，速率为1.2288Mchip/s，它与掩码共同形成用，它与掩码共同形成用户的识别码。长户的识别码。长PN码的序列特征多项式为码的序列特征多项式为图图5-9 长码发生器长码发生器235671016171819212225262731333542( )1P xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 2022-7-32

40、. 前向链路的结构掩码掩码Q掩码是一个掩码是一个42位的二进制序列。位的二进制序列。42位移位寄存器的各位移位寄存器的各级输出与长码掩码逐个进行模级输出与长码掩码逐个进行模2内乘生成长码序列。内乘生成长码序列。F业务信道的掩码使用公共掩码或专用掩码。业务信道的掩码使用公共掩码或专用掩码。 公共掩码的格式如图公共掩码的格式如图5-10(a)所示，它使用置换后的电子序列号（所示，它使用置换后的电子序列号（ESN），）， ESN是设备制造厂家给移动台的是设备制造厂家给移动台的32位设备序号。位设备序号。 ESN的置换规则如下：的置换规则如下： ESN=(E31, E30, E29, E28, E27

41、, E26, E2, E1, E0)F专用掩码用于用户的保密通信。专用掩码用于用户的保密通信。 2022-7-32. 前向链路的结构 掩码掩码Q 置换后的置换后的ESN为（顺序被打乱为（顺序被打乱加密）加密） 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) 寻呼信道的掩码格式如图寻呼信道的掩码格式如图5-10(b)所示。所示。图图5-10

42、公共掩码和寻呼信道掩码公共掩码和寻呼信道掩码 2022-7-32. 前向链路的结构 卷积编码卷积编码Q 在在IS-95中前向链路，同步信道、寻呼信道和前向业务信道中的信中前向链路，同步信道、寻呼信道和前向业务信道中的信息在传输前都要进行卷积编码。其编码码率为息在传输前都要进行卷积编码。其编码码率为1/2，约束长度为，约束长度为9，卷积码的生成函数为卷积码的生成函数为 g0=(111101011) g1=(101110001)Q 图图5-11表示了约束长度表示了约束长度K=9、码率、码率r=1/2、生成函数为、生成函数为g0和和g1的卷积的卷积码编码器。编码器的初始状态为全零。码编码器。编码器的

43、初始状态为全零。图图5-11 K=9、r=1/2的卷积编码器的卷积编码器 2022-7-32. 前向链路的结构交织编码交织编码Q将多径衰落引起的突发性误码变为随机性差错。将多径衰落引起的突发性误码变为随机性差错。Q同步信道的交织算法是用同步信道的交织算法是用168的矩阵。的矩阵。Q业务和寻呼信道的交织算法是用业务和寻呼信道的交织算法是用2416的矩阵。的矩阵。变速率声码器和变速率传输控制变速率声码器和变速率传输控制QIS-95系统中采用了可变速率的声码器算法，分为全速系统中采用了可变速率的声码器算法，分为全速率、半速率、率、半速率、1/4速率和速率和1/8速率等。速率等。Q由于在传输过程中语音

44、信号的数据速率是变化的，在由于在传输过程中语音信号的数据速率是变化的，在低速率时，降低信号发射功率，减少对其它用户的干低速率时，降低信号发射功率，减少对其它用户的干扰，增加系统容量。扰，增加系统容量。 2022-7-33. 功率控制子信道功率控制子信道包含在前向业务信道中，用于传送功功率控制子信道包含在前向业务信道中，用于传送功率控制信息。率控制信息。功率控制信息比特功率控制信息比特“0”和和“1”分别指示移动台增大和分别指示移动台增大和减小功率。减小功率。功率控制比特要在正向业务信道上连续地进行传输，功率控制比特要在正向业务信道上连续地进行传输，每每 1.25 ms发送发送1bit， 实际速

45、率为实际速率为 800b/s。把把 20 ms的业务帧分成的业务帧分成16个个1.25ms的功率控制组段，的功率控制组段，编号从编号从 0-15。再将。再将1.25ms的功率控制组分成的功率控制组分成24个符号个符号位置，编号为位置，编号为0-23，每个功率控制比特占用，每个功率控制比特占用2个符号个符号位置，如图位置，如图5-12所示所示 。 2022-7-3图图5-12 功率控制子信道结构和功率控制比特的插入功率控制子信道结构和功率控制比特的插入3. 功率控制子信道 2022-7-33. 功率控制子信道 功率控制子信道，是供基站用来测试特定移动台的信号强功率控制子信道，是供基站用来测试特定

46、移动台的信号强度的；度的； 基站根据所测得的信号强度，产生功率控制比特指令，在基站根据所测得的信号强度，产生功率控制比特指令，在前向功率控制子信道中传送该指令信息。前向功率控制子信道中传送该指令信息。 移动台的信号强度信息是在反向功率控制子信道（功率控移动台的信号强度信息是在反向功率控制子信道（功率控制组编号制组编号5）传送的，功率控制比特指令是在前向功率控）传送的，功率控制比特指令是在前向功率控制子信道（功率控制组编号制子信道（功率控制组编号5 +2=7）中传送的。）中传送的。 编号为编号为20、21、22、23的的4个扰码符号位个扰码符号位“1011”对应的十对应的十进制数值为进制数值为“

47、11”，所以功率控制比特的起始位置为，所以功率控制比特的起始位置为11。 2022-7-3图图5-12 功率控制比特的插入位置功率控制比特的插入位置 3. 功率控制子信道 2022-7-34. 随路信道随路信道随路信道Q随路信道是在业务信道中伴生的子信道。随路信道是在业务信道中伴生的子信道。Q不论前向业务信道还是反向业务信道，都提供不论前向业务信道还是反向业务信道，都提供基本业务信道、基本业务与随路信令信道以及基本业务信道、基本业务与随路信令信道以及基本业务与辅助业务信道。基本业务与辅助业务信道。Q随路信道的类型，除了具有不同比率的随路信随路信道的类型，除了具有不同比率的随路信道方式外，还包括

48、只传基本业务的方式和只传道方式外，还包括只传基本业务的方式和只传信令的方式。信令的方式。 2022-7-35.3.2 IS-95反向信道反向链路的组成反向链路的组成Q反向链路中的逻辑信道由反向链路中的逻辑信道由反向接入信道反向接入信道和和反向反向业务信道业务信道组成，如图组成，如图5-13所示。所示。图图5-13 反向码分物理信道和逻辑信道配置反向码分物理信道和逻辑信道配置 2022-7-31. 反向链路的组成反向逻辑信道及其功能反向逻辑信道及其功能Q接入信道是一个随机接入信道，网内移动台可接入信道是一个随机接入信道，网内移动台可随机占用此信道发起呼叫及传送应答信息。随机占用此信道发起呼叫及传

49、送应答信息。Q反向业务信道反向业务信道(F-TCH)，即供移动台到基站之，即供移动台到基站之间通信，它与前向业务信道一样，用于传送用间通信，它与前向业务信道一样，用于传送用户业务数据，同时也传送信令信息，如功率控户业务数据，同时也传送信令信息，如功率控制信道。制信道。Q反向链路没有导频信道，调制方式为反向链路没有导频信道，调制方式为OQPSK。 2022-7-32. 反向链路的结构反向链路反向链路CDMA信道信道Q反向链路由反向链路由反向接入信道反向接入信道和和反向业务信道反向业务信道组成。组成。F反向接入信道的传输数据率固定为反向接入信道的传输数据率固定为4.8kb/s，不同的，不同的接入信

50、道由不同的长码序列来区分。接入信道由不同的长码序列来区分。F反向业务信道的传输数据率为反向业务信道的传输数据率为9.6/4.8/2.4/1.2kb/s可可变，由不同用户掩码产生的长码序列来识别不同的变，由不同用户掩码产生的长码序列来识别不同的业务信道，反向链路的数据传输帧长为业务信道，反向链路的数据传输帧长为20ms。 2022-7-32. 反向链路的结构反向链路信号反向链路信号Q反 向 接 入 信 道 的 信 源 为反 向 接 入 信 道 的 信 源 为 8 8 b i t / 帧 ， 即 速 率 为帧 ， 即 速 率 为88bit/20ms=4.4kb/s；Q每 帧 附 加 供 译 码 用

51、 的每 帧 附 加 供 译 码 用 的 8 个 尾 比 特 ， 速 率 变 为个 尾 比 特 ， 速 率 变 为96b/20ms=4.8kb/s；Q经过编码率经过编码率r=1/3的前向差错控制编码后，码字符号的的前向差错控制编码后，码字符号的速率变为速率变为14.4ks/s；Q经过两次重复后符号速率为经过两次重复后符号速率为28.8ks/s，然后经分组交织，然后经分组交织处理后的速率不变；处理后的速率不变；Q64元元Walsh函数正交调制原理如图函数正交调制原理如图5-15所示。所示。 2022-7-3图图5-15(a) 反向接入信道的信道结构反向接入信道的信道结构 2022-7-32. 反向

52、链路的结构反向链路信号反向链路信号Q 交织后的符号流每交织后的符号流每6位符号为一组，在正交调制器被位符号为一组，在正交调制器被64元元Walsh函函数调制，即每数调制，即每6位符号换位持续时间的位符号换位持续时间的Walsh函数序列，其输出的函数序列，其输出的符号率为符号率为28.8ks/s/6=4.8ks/s；Q 正交调制器输出的符号速率为正交调制器输出的符号速率为4.8ks/s，Walsh序列的码片速率为序列的码片速率为4.864=307.2kc/s。调制器输出的序列被长码。调制器输出的序列被长码PN序列序列(242-1)所扩所扩频，该频，该PN序列码片率为序列码片率为1.2288 Mc

53、/s。然后经。然后经I/Q支路分别被码片支路分别被码片速率为速率为1.228 8Mcps短码短码PN序列序列(215)扩展及扩展及OQPSK调制。调制。图图5-16 反向链路反向链路CDMA信道结构图反向信道正交调制原理信道结构图反向信道正交调制原理 2022-7-32. 反向链路的结构可变数据率传输可变数据率传输Q由于是多种传输速率的信源，不同数据传输时的多次由于是多种传输速率的信源，不同数据传输时的多次重复次数是不同的，其目的是要保证在不同信源速率重复次数是不同的，其目的是要保证在不同信源速率在交织前的编码符号速率均相同，为在交织前的编码符号速率均相同，为28.8ks/s。Q图图5-14(

54、b)中的数据突发随机化器中的数据突发随机化器(Data Burst Randomizer)用于可变数据率传输。它起一个用于可变数据率传输。它起一个选通门选通门的的作用。当给定信源数据速率时，使进入多次重传过程作用。当给定信源数据速率时，使进入多次重传过程的每个码符号只被选通一次，删除重复的码符号，以的每个码符号只被选通一次，删除重复的码符号，以满足选通输出功率的要求，并减少对工作在同一载波满足选通输出功率的要求，并减少对工作在同一载波的反向信道的其它移动台的干扰。选通门开闭的工作的反向信道的其它移动台的干扰。选通门开闭的工作过程如图过程如图5-16所示。所示。 2022-7-3图图5-15(b

55、) 反向业务信道的信道结构反向业务信道的信道结构 2022-7-3图图5-16 反向反向CDMA信道可变数据串传输示意信道可变数据串传输示意 2022-7-3(4) 反向链路的掩码掩码的码型掩码的码型(42位的序列位的序列)随信道不同而各异。对随信道不同而各异。对于反向链路，接入信道和业务信道规定了不同的于反向链路，接入信道和业务信道规定了不同的掩码码型。掩码码型。Q业务信道的掩码与前向业务信道掩码使用公共掩码业务信道的掩码与前向业务信道掩码使用公共掩码;Q接入信道的掩码如图接入信道的掩码如图5-17所示。图中所示。图中ACN为接入信道为接入信道号；号；PCN为寻呼信道号；为寻呼信道号； BA

56、SE_ID为基站识别码；为基站识别码；PILOT_PN为前向为前向CDMA信道的导频偏置。信道的导频偏置。图图5-17 接入信道的掩码接入信道的掩码 2022-7-3(5) 卷积编码卷积编码卷积编码Q反向链路中的卷积编码使用在反向链路中的卷积编码使用在(业务信道和接入信道中，业务信道和接入信道中，数据在进行交织之前将先进行卷积编码。考虑到移动数据在进行交织之前将先进行卷积编码。考虑到移动台的信号传播环境，采用码率为台的信号传播环境，采用码率为 1/3，约束长度为，约束长度为9的的卷积码，其生成函数为卷积码，其生成函数为 g0=(101101l11) g1=(110110011) g2=(111

57、001001)Q通过对比我们可以得出反向信道所采用的卷积码比前通过对比我们可以得出反向信道所采用的卷积码比前向信道的冗余率要高。向信道的冗余率要高。Q图图5-18示出了约束长度示出了约束长度K=9、r=1/3、生成函数为、生成函数为g0、g1、g2的卷积码编码器。编码器内初始状态为全零。的卷积码编码器。编码器内初始状态为全零。 2022-7-3图图5-18 K=9、r=1/3的卷积编码器的卷积编码器 2022-7-3(7) 反向接入试探反向接入试探反向接入试探Q为了选择适当的功率发射，反向接入信道的信号采用为了选择适当的功率发射，反向接入信道的信号采用“接入尝试接入尝试(access atte

58、mpt)”的方法发送。的方法发送。Q接入尝试又分两种情况接入尝试又分两种情况请求接入尝试请求接入尝试和和应答接入应答接入尝试尝试，分别用于移动台主呼和移动台应答基站台的寻，分别用于移动台主呼和移动台应答基站台的寻呼。呼。F移动台在接入尝试期间，发送的移动台在接入尝试期间，发送的“接入探测接入探测(access probe)”的的信号是多个接入探测序列信号是多个接入探测序列(最多最多15个个)。每个接入探测序列又是。每个接入探测序列又是由功率逐渐增大的多个由功率逐渐增大的多个(最多最多16个个)接入探测所组成，每个接入探测所组成，每个“接接入探测入探测”中传送的消息是相同的。如图中传送的消息是相

59、同的。如图5-19所示。之所以这样所示。之所以这样做，显然是因为做，显然是因为避免移动台以较大功率接入避免移动台以较大功率接入会给系统带来不必会给系统带来不必要的干扰。要的干扰。 2022-7-3图图5-19 接入探测接入探测 2022-7-33. 反向链路的帧结构反向链路的帧结构反向链路的帧结构 Q反向接入信道反向接入信道F反向接入信道以固定的反向接入信道以固定的4.8kb/s速率传输，码符号只速率传输，码符号只重传重传1次。在其传输过程中没有随机化选通门的参与，次。在其传输过程中没有随机化选通门的参与，因而两个重复的码符号均被发送，因而两个重复的码符号均被发送，Q反向业务信道反向业务信道F

60、反向业务信道帧结构与前向业务信道帧结构相同。反向业务信道帧结构与前向业务信道帧结构相同。反向业务信道的前导反向业务信道的前导(preamble)由含有由含有192个个“0”的的若干帧组成。无业务的信道数据由若干帧组成。无业务的信道数据由16个个“1”加加8个个“0”组成，以组成，以1.2 kb/s速率传输。当移动台无业务激速率传输。当移动台无业务激活时，它发送无业务信道数据，以保持移动台与基活时，它发送无业务信道数据，以保持移动台与基站的连接性。站的连接性。 2022-7-35.4 IS-95CDMA系统的同步与定时在在IS-95系统中，系统的同步与定时十分重要。系统中，系统的同步与定时十分重