1516秋移动_8t第8章码分多址IS-95CDMA系统

1、第8章码分多址 IS-95 CDMA系统本章要点：8.18.2概述IS-95CDMA蜂窝系统的无线传输X8.1概述IS-95推向CDMA蜂窝移动通信系统是上世纪90年代的一套成数字移动通信系统。CDMA系统： 以扩频通信为基础，以地址码来区分站址，同时以小区结构实现频率再用。CDMA系统 包含了扩频技术，多址技术和蜂窝技术的现代新型的通信方式。CDMA蜂窝移动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、抗窄带干扰、抗、抗多径时延扩展和具有大的系统容量等一系列优越的性能。X第二代移动通信系统 IS-95的提出：年月m公司开发的数字蜂窝标CDMA蜂窝体制。该体制被采纳为准，定名为IS-

2、95。 窄带码分多址（N-CDMA）。第三代移动通信系统 以CDMA体制为主流。 四大标准：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAXX1IS-95空中接标准IS-95公共空中接口是TIA于1993年的双模式（CDMA/S）的标准，简称Q-CDMA标准，主要包括下列几部分。（1）频段下行：869MHz894MHz（发射） 频带宽度：25MHz上行：824 MHz849MHz（移动台发射）（2）信道数每一载频：64（码分信道）；每一小区可分为3个扇形区，可共用一个载频；每一网络分为9个载频，其中收、发各占12.5MHz，共占25MHz频段。X口（3）射频带宽第一频道：2 1.77

3、MHz；其他频道：2 1.23MHz。载波间隔（4）调制方式1.25 MHz：QPSK；移动台：OQPSK。扩频方式DS（直接序列扩频）。语音编码可变速率CELP，最大速率为8kbit/s，最大数据速率为9.6kbit/s。每帧时间为20ms。X（7）信道编码：卷积编码交织编码：交织间距20ms。PN码：码片的速率为：1.2288Mc/s； m序列，周期为：215 1=32768；m序列，周期为：242 164个正交函数组成64个码分信道。(8）导频、同步信道它们供移动台做载频和时间同步时使用。（9）多径利用多径利用采用RAKE接收方式，移动台为3个，（指3条路径、4条路径）。为4个X2码分多

4、址的几个主要特征(1)通信容量大：根据理论分析， CDMA蜂窝系统比模拟和数字蜂窝系统具有更大的通信容量。(例：每小区信道数)TACS： 1.25 MHz带宽 = 25kHz50个信道；小区群N=7，则每个小区的信道数：7.1 ch/cellGSM： 1.25MHz/200KHz8时隙=6.25 8=50个时隙小区群N=4，则每个小区的信道数：12.5 ch/cellCDMA： 1.25MHz：N=（1+（W/Rb)/(Eb/N0)/d)GF设 Bt=1.25MHz， Rb=9.6kbit/s, d=0.35;Eb/N0=7dB;N=1则：N=115（ch/cell）G=2.55,F=0.6,

5、 9mGSMmCDMmSX复习： CDMA蜂窝系统的容量CDMA系统的容量属于干扰受限的。干扰的增加将引起容量的减小。一般扩频通信系统的 载干比可以表示为C/b0IW / Rb0考虑 m个用户共用一个无线频道， 每一用户的信号都受到其他m-1 个用户的o 若到达一的信号强度和各个干扰强度都一样， 则载干比为CIk1W / Rm 1 b(m 1) P kd m 1/ W / Rb0m 1 b/b0上式表明：在误码率一定条件下，Eb /N0 越小(归一化信噪比），系统可容纳的用户数越大。X话音激活期的影响测试表明：人类35%左右。的激活期(占空比d)通常只有利用话音激活技术，在用户有话音才发射信号

6、，可使其他通信中的用户的背景干扰减小65%，能提高系统容量到1/d=1/0.35=2.86倍。令话音的占空比为d,则:Im 1 ( W / Rb1 m 1信道/ 小区）Eb /0X扇区的作用用120的定向天线把小区分成三个扇区，可以把背景干扰减小到原值的1/3,而可以提高容量，所以提高的约3倍。由于相邻天线覆盖区有倍数约为，G2.55=3，（G为扇区分区系数）则：设1个扇区的用户数为m1( W / Rb1m 1)信道/ 扇区1E /b m m1 G0信道/ 小区X因例：设W=1.25MHz，R=9600bps，最小可接受的Eb/N0=10dB ,求以下两种情况时一个单小区CDMA系统中能支持的

7、最大用户数。（1）全向天线和没有语音激活监测（2）采用3扇区和d=1/2 语音激活监测解： （1） m 1 1.25 106 / 9600 W / R 1 1 13 14b/10b0（2）每扇区用户数1.25 106 / 9600 W / R1 m 1 1 6 21 27b110 5.0E/ Ndb0一个小区3个扇区用户数：m=3m1=81信道/小区X(2) 软容量特性：CDMA系统的全部用户共个无线信道，用户信号的区分只靠所用码型的不同， 因此当蜂窝系统的负荷满载时， 另外增加少量用户只会引起话音质量的轻微下降(或者说信干比稍微降低)， 而不会出现阻塞现象。(3)软切换特性：CDMA蜂窝系统

8、具有“软切换”功能。 即在过区切换的起始阶段， 由原小区的与新小区的同时为过区的移动台服务， 直到该移动台与新之间建立起可靠的通信链路后， 原才中断它和该移动台的联系。X(4) 采用了话音激活等技术以提高通信容量：系统可以充分利用人类的不连续特性来实现话音激活技术， 以提高系统的通信容量。(5) 具有很好的性能：CDMA蜂窝系统以扩频技术为基础， 因而它具有扩频通信系统所固有的优点， 如抗人为干扰、白噪声、抗窄带和宽带干扰、 抗多径、抗多径时延扩展和具有性等。X3CDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制（1） CDMA蜂窝通信系统的多址干扰在接收某一移动台的信号时， 会受到本小区和邻近小区其他

9、移动台所发信号的干扰；移动台在接收所属发来的信号时， 会受到所属和邻近向其他移动台所发信号的干扰。X（2） CDMA蜂窝通信系统的功率控制远近效应在多个电台共用一个频率的系统中，进入接收机的近地信号会对来自地弱信号产生抑制作用，该现象称为远近效应。在 CDMA蜂窝系统的“远近效应”是一个非常突出，它主要发生在反向传输链。移动台在小区内的位置是随机分布的，而且是经常变化的，如果移动台的发射机功率按照最大通信距离设计， 则当移动台驶近量而又有害的功率辐射。时， 必然会有过X反向功率控制也称上行链路功率控制。 其主要要求是使任一移动台无论处于什么位置上， 其信号在到达的时， 都具有相同的电平， 而且

10、刚刚达到信干比要求的门限。正向功率控制也称下行链路功率控制。 其要求是调整向移动台发射的功率， 使任一移动台无论处于小区中的任何位置上， 收到要求的门限值。的信号电平都刚刚达到信干比所X功率控制原则：当信道的条件突然变好时，功率控制应作出快速反应，以防止信号突然增强而对其它用户产生附加干扰；相反，当条件变差时，功率调整的速度可以相对慢一些。即单个用户的信号质量短时间，也要防止许多用户的背景干扰增大。X开环功率控：移动台接收并测量发来的信号强度，估计正向传输损耗，并根据这种估计来调节移动台的反向。闭环功率控：由检测来自移动台的信号强度，并根据测得的结果形成功率调整指令，通知移动台，使移动台根据调

11、整指令来调节其。X4IS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准CDMA蜂窝系统利用“全球”(GPS)的时标。都配有GPS各， 保持系统中各有的时间基准，称为CDMA系统的公共时间基准。移动台通常利用最先到达并用于解调的多径信号分量建立时间基准。 如果另一条多径分量变成了最先到达并用于解调的多径分量，则移动台的时间基准要到该新的多径分量。X5IS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码IS-95 语音编码采用：码激励线性(CELP)的可变速率混合编码算法， 也称为QCELP算法。其基本速率是 8 kb/s，但是可随输入话音消息的特征而动态地分为四种，即8, 4, 2, 1 kb/s，可以 9.6, 4

12、.8, 2.4, 1.2 kb/s的信道速率分别传输。发送端的编对输入的话音取样，产生编码的话音分组(Packet)传输到接收端。接收端的恢复成话音样点。MOS测量结果：比一般的模拟或数字系统的话音质量好，在恶劣环境，改善更明显。器把收到的话音分组， 再X8.2IS-95 CDMA蜂窝系统的无线传输8.2.1 信道组成逻辑信道CDMA中各逻辑信道都由不同的码序列进行区分。正向传输方向上设置的逻辑信道： （前向信道 BSMS）导频信道、 同步信道、 寻呼信道和正向业务信道。反向传输方向上设置的逻辑信道： （反向信道 MSBS）接入信道和反向业务信道。X1前向信道CDMA码分多址，收发频差45MH

13、z，即通信方式是一个载频包含64个逻辑信道，占带宽约1.25MHz前向信道采用64阶Walsh码组区分：W0W63；识别：采用PN短码，序列长度215-1；各使用相同PN序列，但各自采用不同的时间偏置，以PN序列的64个子码（码片）为一个时间偏置，即51264=32768，共512个偏置系数，可供512个：0511的识别。X逻辑信道信道个数物理信道逻辑信道信道个数物理信道导频信道1W0寻呼信道17W1 W7同步信道1W32前向业务信道55W8 W31 W33 W63（1） 导频信道是一种无调制的直接序列扩频信号，由连续发送。作用：发送导频信号供移动台识别并引导移动台入网；提取相干载波进行信号的

14、解调；对导频信号电平进行检测以比较相邻定是否需要越区切换。（2） 同步信道的信号强度，可决用于传输同步信息，同步信道通常在捕获阶段使用。作用：供移动台进行同步捕获。同步信道上载有系统时间和现移动台的接收和解调。引导PN码的偏置系数，以实X（3） 寻呼信道在呼叫建立阶段传输寻呼移动台的信息。移动台通常在建立同步后， 将首选W1寻呼信道(也可以由基站指定)来由发来的信令。 在需要时，寻呼信道可以改作业务信道使用， 直至全部用完。（4） 前向业务信道用于传输编码的语音或数据；正向业务信道中还可以必需的随路信令，例如安排有功率控制子信道，传输功率控制信令。正向业务信道共有四种传输速率： (9600，

15、4800， 2400， 1200 b/s)。业务速率可以逐帧(20 ms)改变， 以动态地适应通信者的话音特征。X2后向信道（反向或上行信道）包含接入信道和业务信道反向信道的区分：每一个接入信道和反向业务信道都采用长码进行区分。PN长码，序列长度242-1。识别：同前向信道，采用短码的不同偏置识别情况下最多可达64个业务信道数：X（1） 接入信道接入信道与前向寻呼信道对应，在其中发起呼叫， 对寻呼进行响应以及传送登记等息。 接入信道是一种分时隙的随机接入信道， 允许多个用户同时抢占同一接入信道。 每个寻呼信道所支持的接入信道数最多可达32个。（2） 反向业务信道与正向业务信道相对应。X8.2.

16、2正向传输CDMA信道综合使用频分和码分多址技术。频分指把可供使用的频段分成若干个宽为 1.25 MHz的频道， 它是传输扩频调制信号所需的最小带宽。在建网初期，一个CDMA蜂窝服务区可以只占用一个这样的频道，以后随着通信业务量的增多，一个CDMA 蜂窝服务区可以占用多个这样的频道。码分用正交函数来区分不同用途的信道用一对伪码的不同偏置进行四相调制来区分不同的信号。发出X1前向信道的功能框图（1）. 数据速率同步信道的数据速率为1200b/s，寻呼信道为 9600 b/s或4800b/s，正向业务信道为9600,4800,2400,1200 b/s。1码元中256码片，4个W32长码作为加密，

17、1码元中64码片，1个W（2）. 卷积编码数据在传输之前都要进行卷积编码， 卷积码的码率为 1/2， 约束长度为9。（3） 码元重复码元重复可使各种信息速率均变成相同的调制码元速率，即19200ksps。（4）.分组交织所元在重复之后都要进行分组交织。同步信道所用的交织跨度等于 26.666 ms， 相当于码元速率为 4800 s/s时的 128 个调制码元宽度。交织器组成的阵列 8 行16 列(即 128 个单元)。寻呼信道和正向业务信道所用的交织跨度等于 20 ms， 这相当于码元速率为 19 200 s/s 时的 384 个调制码元宽度。 交织器组成的阵列是 24 行16 列(即 384 个单元)。（5）数据