移动通信课件：15次课 第08章 IS-95 CDMA-2

1、15-1数字移动通信Digital Mobile CommunicationBTS总体方案设计报告Digital Mobile Communication数字移动通信数字移动通信第八章IS-95 CDMA移动通信系统15-2第八章讲述内容8.5 功率控制8.6软切换8.7系统接口和信令协议8.8CDMA系统的通信容量15-3第八章本次课要回答的问题：功率控制有何作用？为何说没有功率控制就没有CDMA蜂窝移动通信系统？IS-95中是如何实现软切换的？这种功能有何好处？重点：IS-95 中的功率控制与软切换； IS-95 CDMA系统的软容量。难点：软切换过程。 15-4第八章讲述内容8.5 功率

2、控制8.6软切换8.7系统接口和信令协议8.8CDMA系统的通信容量15-5CDMA的特征主要特征多址干扰远近效应功率控制软容量软切换15-6一、多址干扰概念：指在CDMA通信系统中，共用频带用户的DS信号在时域和频域上互相重叠，这些非理想正交的信号互相之间的干扰。多址干扰产生的原因PN码不是理想正交的同步不理想多径影响CDMA蜂窝系统内的多址干扰表现上行信道下行信道问题：如何减小多址干扰？15-7二、远近效应远近效应概念：近地强信号压制远地弱信号的现象。即近地强信号的功率电平会远远大于远地弱信号的功率电平。 GSM系统有远近效应吗？每200kHz划分一个频段，如果一个手机发射功率过大，只是干

3、扰同频或邻频的手机。主要发生在IS-95上行信道。如果移动台功率是固定的，按照最大通信距离设计，则当移动台接近基站时，产生过量的功率辐射。 15-8远近效应示意图反向d2d1前向S1S2MS2MS1若d2/d1=100，则S1/S2将达近80dB ! 强抑弱！问题：如何减小远近效应？15-9三、功率控制概念：根据通信距离的不同，实时调整发射机所需功率，使得接收电平刚刚达到信干比门限。 功率控制是个重要的命题 资源有限-复用-干扰-功控先谈谈GSM系统的功控在GSM系统中，无论是基站还是手机的发射功率都是由BSC来进行控制的，划分为进入连接模式之前和进入连接模式之后。15-10三、功率控制在连接

4、模式之前，手机基本跟收音机差不多，收听系统消息，基本上不会对网络造成干扰 但是BSC还是尽责的告诉手机，第一次接入系统时最大的信道发射功率。手机以随机接入信道接入网络时，就以上面提到的最大功率接入，如果手机本身能提供的功率低于这个值，就以后者功率接入。15-11三、功率控制一旦进入了专用模式，功控就很重要了，基站对上行链路的接收电平和接收质量进行测量，并传送给BSC 。 手机当前的发送功率，通过慢辅助控制信道SACCH传给BTS，由BTS给BSC，BSC对以上因素加以考虑，决定如何调整手机的发射功率。15-12三、功率控制BSC如果要调整功率，那么就在下行的SACCH信道中设置改变手机功率的命

5、令。手机收到后，就按该值传输。有没有什么问题？如果功率需要改变幅度太大，还是需要时间的，手机功率最大变化速率是每13帧（60ms）以2dB的速率变化。上行功控范围20-30dB。15-13三、功率控制除了上行，下行链路也是需要调整功率的，在GSM系统中，这是一个可选项。问题：对于下行链路是不是所有的载频都可以参加功率控制？ 广播控制信道BCCH的载频不参加功率控制，因为小区内的手机需要检测其电平来完成小区选择和重选，功率的变化会让手机在选择小区上无所适从。15-14三、功率控制功率控制是个重要的命题 资源有限-复用-干扰-功控对于GSM通过SACCH信道来发送手机功率，每480ms一次，每秒也

6、就能修改两次发射功率，这个频率通常也就够用了。 问题：码分复用方式下，能不能采用GSM系统的功控，为什么？15-15三、功率控制CDMA系统功率控制的目的克服远近效应减少多址干扰手机的低功耗分类反向功率控制正向功率控制问题：为什么分反向、正向，它们功率控制的目的有何不同？15-16三、功率控制反向功率控制使移动台无论处于什么位置，其信号在到达基站的接收机时，都有相同的电平门限。正向功率控制调整基站向移动台发射的功率，使任一移动台无论处于小区的什么位置，收到基站的信号电平都刚刚达到信干比要求的门限。15-17三、功率控制结构： 开环：通过测量接收的信号强度，调节自己的发射功率。有什么缺点？当前向

7、和反向信道的衰落特性不一致时，基于前向信道的信号测量是不能反映反向信道传播特性的，调节精度不高。因此，开环功率控制发生在移动台初始接入阶段，只能粗略估计发射功率，仅是一种对移动台平均发射功率的调节。15-18三、功率控制结构： 开环：通过测量接收的信号强度，调节自己的发射功率。有什么优点？直接、简单，不需要在移动台和基站之间交换控制信息，控制速度快而且节省开销。15-19三、功率控制结构：闭环：收方依据接收信号强度，形成功率调整指令，通知发方调节发射功率。有什么优点？闭环功率控制发生在移动台接入过程中，能够较精确地估计发射功率，调节精度高。有什么缺点？但是复杂，需要在移动台和基站之间交换控制信

8、息，功率控制速度比较慢，开销较大。15-20三、功率控制闭环： 收方依据接收信号强度，形成功率调整指令，通知发方调节发射功率。封闭的环路15-21三、功率控制闭环内环&外环： 外环调整SIR目标值，内环调整功率外环内环15-22三、功率控制功率控制的参数功控速率（多长时间功控一次）功控步长（每次功控调整的步长）15-23三、功率控制功率控制的速率设置功控时间间隔过长，会导致无线信号的电平跟不上无线环境的变化，突然的衰落和干扰会导致掉话；功控时间越短越有利于无线信号应对无线环境的变化，但会增加对系统计算能力和复杂性的要求。15-24三、功率控制问题：功控的速率和什么有关？15-25三、功率控制功

9、率控制的速率设置理想的功率控制是刚好跟上信道的变化速率，但跟上的程度是和干扰的程度有关的。干扰程度越高越希望能跟上信道的变化速率，因此对3G主流标准的功率控制频率满足以下关系： WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA 15-264、功率控制1、3G概述3G系统与GSM系统的技术比较15-27三、功率控制功率控制的步长设置如果每次功控调整的步长过小，就跟不上无线环境的变化；如果每次调整步长过大，例如增加功率过大，会导致功率供给大于功率需求，造成资源浪费，引起干扰；降低功率过大，会导致信号电平降低过快，引起通话质量下降甚至掉话。15-28三、功率控制功率控制的步长设置功控的步长一般采用“快

10、升慢降”原则例如，如果需要增大功率，功率每次增加0.5dB，如果需要降低功率，每次只降低0.2dB。为什么？若无线环境突然变坏，为了保证通话质量，避免掉话，应迅速把功率升上去；当不需要这么大功率时，慢慢降下来。15-29第八章讲述内容8.5 功率控制8.6软切换8.7系统接口和信令协议8.8CDMA系统的通信容量15-30一、软容量软容量可在短时间内增加用户数，超过系统设计时的负荷，以话音质量的下降获取容量，而不是硬阻塞。如何增加？15-31二、软切换软切换CDMA系统独特的切换功能。FDMA、TDMA系统均采用硬切换。15-32二、软切换硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。软切换：维持旧

11、的连接，又同时建立新的连接，并利用新旧连接的分集合并来改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧连接。如何同时建立连接？GSM为什么不可以？软切换仅仅用于具有相同频率的CDMA信道之间。硬切换的缺点？软切换的优点？15-33二、软切换硬切换的缺点：如果切换不成功，例如找不到空闲信道，切换就失败。此外，在两个小区交界边缘，信号电平都很弱且起伏变化，可能导致移动台在两个基站之间反复切换，增加系统负荷。软切换的优点：不改变频率，减小通信中断的概率。“先转换后中断”，而硬切换是“先中断后转换”。为分集接收提供了条件。15-34硬切换与软切换的示意图15-35硬切换的示意图硬切换先断后连，易产生切

12、换掉话、乒乓切换15-36软切换的示意图软切换先连后断15-37第八章讲述内容8.5 功率控制8.6软切换8.7系统接口和信令协议8.8CDMA系统的通信容量15-388.7 系统接口和信令协议一、网络结构（与TDMA类似）网络子系统基站子系统移动台15-398.7 系统接口和信令协议二、系统接口B15-408.7 系统接口和信令协议 三、信令协议结构1、物理层基带调制、编码、成帧、射频调制等 2、链路层3、控制处理层物理层、复用子层、信令2层、寻呼及接入信道2层、同步信道2层、移动控制处理3层是CDMA系统的基础。15-41第八章讲述内容8.5 功率控制8.6软切换8.7系统接口和信令协议8.8CDMA系统的通信容量15-42蜂窝系统提高频谱利用率的根本原因：频率再用技术1、 系统容量的计算频道再用距离受载干比限制频率资源的利用效率FFDMA：1/7TDMA：1/4CDMA：1？系统容量