网优技术基础培训002-CDMA基础部分

CDMA无线网络优化技术基础培训

CDMA基础部分目标了解CDMA发展演进的路线掌握CDMA网络结构及网元功能掌握扩频通信在CDMA中的应用掌握CDMA中不同码序列的应用掌握CDMA关键技术学习完本章内容，您应该能够：2目录CDMA技术发展、演进CDMA2000系统结构CDMA扩频通信技术CDMA码序列CDMA关键技术3移动通信技术发展AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代90年代数字需求驱动数字技术语音业务第三代IMT-2000UMTSWCDMACDMA2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA4CDMA2000演进路线5

系统容量大.易于向3G平滑演进和过渡，反向兼容IS95系统.更高的频谱效率.语音质量好,更高的保密性.手机发射功率小,省电.CDMA技术优势6国内450M频率使用比较复杂，目前电信运营商可以使用的只有A-Band.中心频率计算公式为：中心频率基站收（上行）:450.00+0.025(N-1)基站发（下行）:460.00+0.025(N-1)450M频段分配7800M频率分配8EV－DO频段规划9回顾CDMA演进路线是怎样的？请说出目前C网的频率范围及频点号10目录CDMA技术发展、演进CDMA2000系统结构CDMA扩频通信技术CDMA码序列CDMA关键技术11MS:移动台BTS:基站BSC:基站控制器

MSC:移动交换中心HLR:归属位置寄存器VLR:拜访位置寄存器PCF:分组数据控制功能

PDSN:分组数据控制节点 HA:家乡代理 FA:外地代理SCP:业务控制点Radius:远程认证拨入用户业务AbisA1(信令)A2(业务)A11(信令)A10(业务)A3(信令&业务)A7(信令)CDMA20001X网络结构12网络参考模型PSTNMSCPDSNAbisA10/A11A1/A2A3/A7BSCPCFA8/A9UMCDMA20001XBSSMSMSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSC13接口介绍Um接口MS与BTS间接口，承载信令和业务Abis接口BSC与BTS间的接口，承载信令和业务A1接口承载MSC－BSC间信令A2接口承载MSC－BSC间业务A3接口SDU－BTS间接口，承载信令和用户业务A7接口源BSC和目标BSC之间的信令接口A8接口承载BSC－PCF间的业务A9接口承载BSC－PCF间的信令A10接口承载PCF－PDSN间的业务A11接口承载PCF－PDSN间的信令14回顾画出CDMA系统结构图，请说出各网元功能。广州用户坐飞机到北京后，北京用户拨打其电话的通话过程是怎样的？15目录CDMA技术发展、演进CDMA2000系统结构CDMA扩频通信技术CDMA码序列CDMA关键技术16FDMATDMACDMA

三种多址技术比较多址技术17理论基础Shanon公式

C=B*log2(1+S/N)C：信道容量，单位b/sB：信号频带宽度，单位HzS：信号平均功率，单位WN：噪声平均功率，单位W结论：在信道容量C不变的情况下，信号频带宽度B与信噪比S/N完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量扩频通信的理论基础181.25MHz30KHzPoweris“Spread”OveraLargerBandwidth扩频系统原理示意图(1)19许多码信道被单独扩展,然后加在一起,形成一个“复合信号”扩频系统原理示意图(2)20白噪声突发干扰扩频前信号扩频后信号解扩后信号解扩前信号白噪声突发干扰S(f)fS(f)fS(f)fS(f)f扩频系统原理示意(3)21发端数据流与一扩频序列结合到一起在终接端，只要具备正确的定时和扩频序列，合成信号可以被压缩并恢复出原始数据压缩频谱后，恢复出的原始数据流仍然保持完整。发端终接端扩频序列扩频序列输入数据(基带)恢复出的数据(基带)扩频后的数据流(基带信号+扩频序列)CDMA扩频实现22隐蔽性和保密性好多个用户可以同时占用相同频带,实现多址抗衰落、抗多径干扰抗干扰能力强扩频通信的特点23Interleaving信源解码deinterleaving信源编码信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收CDMA通信模型24话音质量高，采用8KQCELP、8KEVRC、13KQCELP语音编码技术，良好的背景噪声抑制功能；话音质量(MOS得分)64kPCM13kGSM8kQCELPCDMA13kQCELPCDMA8kEVRCCDMACDMA语音编码25常用术语比特（Bit），符号(Symbol)，码片(Chip)输入的含有信息的数据称为比特经过信道编码和交织后的数据成为符号经过最终扩频得到的数据成为码片处理增益最终扩频速率和比特速率的的比在IS95A系统中，处理增益为128，也就是21dB前向（下行）：从BTS到MS反向（上行）：从MS到BTS26回顾CDMA通信过程是如何实现的？扩频通信的优点有哪些？27目录CDMA技术发展、演进CDMA2000系统结构CDMA扩频通信技术CDMA码序列CDMA关键技术28CDMA扩频码的选择扩频码速率：N*1.2288Mcps；扩频码：前向为Walsh码和PN短码，反向为PN长码。扩频码的使用是扩频通信的关键点29扩频码的类型及应用伪随机序列沃尔什码长码、短码和沃尔什码的应用30扩频码伪随机序列（PN--Pseudo-randomNoise)010100110111011101010001100

31扩频码伪随机序列（PN)：伪随机序列输出长度为2N-1伪随机序列有2N-1的不同码组每个码组的码长为2N-1101110032正交函数具有0相关性。如果两个二进制序列的异或结果具有相同个数的0和1，那么，这两个序列不相关。000001010101例子:101001011111不相关：相关：正交函数33码分多址的理论模型伪随机序列(PN)的自相关性0011101负逻辑：用+1代替0，用1代替-10011101按位求和为7=+23-10000000+1+1+1+1+1+1+134WALSH码生成沃尔什码(Walshcode)：00010001000111100001000100011110000100010001111011101110111000010 00 1复制复制取反35Code#23110010110–(Code#23)111101001

Code#59111111001PARALLELXOR:all0s相关性:100%(100%match)ORTHOGONALXOR:half0s,half1s相关性:0%(50%match,50%no-match)ANTI-PARALLELXOR:all1s相关性:–100%(100%no-match)#23#23–(#23)#23#23#59正交与相关性36短码（ShortPseudo-randomNoiseCode）

用于区分不同的小区由15位移位寄存器构成的伪随机序列码组长度为215=32768个码片，其中32767个码片为移位寄存器产生，1个码片为人为设计插入一个短码周期时间为（215*103/1.2288*106)ms=26.67ms26.67ms

032768PN短码37短码偏置（ShortPNOffsets）每个码片的空中时长为813.802ns每64个码片分为一时延段，称之为一个短码偏置共有512个短码偏置（ShortPNoffsets）26.6msPN（1）PN（0）PN（511）PN（2）

0327676464chipsPN短码38长码（LongPseudo-randomNoiseCode）用于区分不同的移动台由42位长的移位寄存器构成的伪随机序列码组长度为242-1个码片，人为插入1个码片后，变为242个码片一个长码周期时间为(242/1.2288M)s=41.4天41.4天

0242PN长码39长码掩码（LCM--LongCodeMask）不论长码掩码（LCM）如何组成,只能产生相同的长码序列(LONGCODESEQUENCE)，但产生不同的偏置作用于全网同一长码源产生不同的时间偏置（OffsetinTime）使得MS使用的长码偏置各不相同，并达到独自地、快速地、与网络同步的目的PN长码40CDMA码应用举例BTS导频信道Walsh0Walsh19寻呼信道Walsh1Walsh6Walsh11Walsh20同步信道Walsh32Walsh42Walsh37Walsh41Walsh55Walsh60Walsh55PN372PN116BTSPN226BTSPN511BTS模拟加PN372WALSH19xxx41码序列长度应用位置应用目的主要特性PN长码242－1反向接入信道反向业务信道标识移动台用户具有尖锐的二值自相关特性前向寻呼信道前向业务信道用于数据扰码PN短码215－1所有前向信道正交扩频，利于调制并且用于标识基站平衡性所有反向信道正交扩频，利于调制Walsh码64所有前向信道正交扩频，前向信道化区分正交性4/8/16/32前向补充信道128前向快速寻呼信道16反向基本信道正交扩频，反向信道化区分32反向导频信道2或4反向补充信道三种扩频码特征和功能总结42回顾WALSH码、PN长码、PN短码的作用、区别？43目录CDMA技术发展、演进CDMA2000系统结构CDMA扩频通信技术CDMA码序列CDMA关键技术44内容远近效应功率控制切换Rake接收技术小区呼吸45远近效应

当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台Ｂ到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台到达功率，若二者频率相近，则造成近端对远端的干扰。“，，信号被离基站近的MS“淹没”，无法通信，一个MS就能阻塞整个小区46功率控制的目的和原则控制基站、移动台的发射功率，首先保证信号经过复杂多变的无线空间传输后到达对方接收机时，能满足正确解调所需的解调门限。在满足上一条的原则下，尽可能降低基站、移动台的发射功率，以降低用户之间的干扰，使网络性能达到最优。距离基站越近的移动台比距离基站越远的或者处于衰落区的移动台发射功率要小。基本原则47功率控制反向功率控制开环功率控制闭环功率控制内环功率控制:800Hz外环功率控制：50Hz前向功率控制基于测量报告的功率控制门限方式周期方式EIB功率控制前向快速功率控制48MS所需要的发射功率受以下因素制约：

MS和BTS之间的距离

小区负荷

信道环境

MS根据接收到的BTS功率来确定自己的发射功率

BTSMobile反向开环功率控制BTSBTSMS发射功率反向开环功率控制49BTS功率控制比特Eb/Nt值FER值内环功率控制外环功率控制Eb/Nt改变量BSCBTS反向闭环功率控制Eb/Nt=比特能/有效噪声功率频谱密度Ec/Io=码片能/载频总功率谱密度FER:误帧率50根据系统设定可以采用阈值或者周期方式进行前向信道质量的统计。在阈值方式下，当统计的误帧数达到系统设定的阈值时，上报PMRM消息给基站。既减少信令，提高了功控效率。在周期方式下，当统计的总帧数达到系统设定的周期帧数时，上报PMRM消息给基站。移动台可以同时支持两种方式，为了便于处理，目前系统只支持阈值或者周期，不支持同时处理。基于测量报告的前向功控前向功控算法51BSC根据移动台上报的反向业务信道帧（反向链路帧）中携带的EIB（擦除指示比特，用以表明此帧是好帧或坏帧）来调整前向信道的增益。EIB的意义：该比特设置为0表示“好帧”，表示物理层CRC校验通过。该比特设置为1表示“坏帧”，表示物理层CRC校验不通过。注：从协议版本3开始，RateSet2的反向业务信道帧中包含有EIB。EIB前向功控原理前向功控算法52外环：MS计算前向信道的FER，与目标FER比较，得出目标Eb/Nt。内环：MS比较目标Eb/Nt与测量所得Eb/Nt，在反向功控子信道中填写功控比特。前向快速功控比特在反向导频信道上发送前向快速功控原理前向功控算法53功率控制机制概要所有类型的功率控制共同工作，移动台的功率消耗降低到最小，并增加了系统的整体容量。FERFER移动台SUSUCSignalStrengthMeasurement门限值torAdjustFwd.Power反向外环功率控制反向闭环功率控制IS95前向慢速功率控制反向开环功率控制54CDMA切换的分类空闲状态空闲切换CDMA-to-CDMA硬切换更软切换呼叫期间软切换CDMA-to-Other硬切换55CDMA软切换软切换：移动台在从一个基站覆盖区域移向另一个基站时,开始与目标基站通信但不中断与当前提供服务的基站的通信.可以同时包括与三个基站保持通信,移动台合并从每个基站发送来的信号帧.BTSBBSC帧处理板Abis链路BTSA56相同小区的不同扇区之间的切换跨越两扇区时始终保持与两个扇区的同时通信直到移动台切换完全完成可能频繁发生所有行为由基站管理从两个扇区接收到的信号可以被合并以改善信号质量alphabetagamma此时耗费多少CE?CDMA更软切换57软切换的优缺点优点降低了越区切换的掉话率在覆盖不是很好的地方提高通话质量缺点至少两倍的空中资源更多的消耗信道资源58无线信道的多径环境59RAKE接收机有效克服多径衰