第8章IS-95CDMA移动通信系统

《移动通信》第8章IS-95CDMA移动通信系统内容安排8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程8.2IS-95CDMA与蜂窝结构的关系8.3

无线链路8.4IS-95CDMA系统的同步和定时8.5IS-95CDMA系统的功率控制8.6

IS-95CDMA系统的软切换及其漫游8.7

系统接口和信令协议当前章节8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程8.2IS-95CDMA与蜂窝结构的关系8.3

无线链路8.4IS-95CDMA系统的同步和定时8.5IS-95CDMA系统的功率控制8.6

IS-95CDMA系统的软切换及其漫游8.7

系统接口和信令协议8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程扩频通信技术作为一种抗干扰通信技术，长期以来一直为军方所用。CDMA技术的民用化，特别是与数字蜂窝技术相结合，构成了CDMA数字蜂窝移动通信系统，对移动通信的发展产生了十分巨大和深远的影响。

由于CDMA体制具有抗人为干扰、抗窄带干扰、抗衰落、抗多径时延扩展，并可提供十分巨大的系统容量和便于与模拟或数字体制共存的优点，使得CDMA数字蜂窝移动系统很快成为TDMA数字蜂窝移动系统强有力的竞争对手，受到世人瞩目，成为第三代移动通信的主要技术手段。8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程在大量蜂窝移动通信工业部门的支持下，美国圣地亚哥的Qualcomm（高通）公司设计、开发并试验了CDMA蜂窝网，于1991年12月在西雅图做了现场试验并取得了一致好评，当时进行了5个基站、70个移动台参加组网的试验。现场试验结果表明：CDMA理论分析的优越性，在实际通信条件下是存在的，并有实际测试数据证明了系统容量和性能得到改善。CDMA蜂窝网的关键技术已经过关，可向实用化方向发展。CDMA双模式公共空中接口方案是可行的。基站和移动台的专用集成电路是可靠的，便于向工业化方向发展。8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程

1993年3月，制定了CDMA公共空中接口标准（IS-95，InterimStandard95），同年7月美国电信工业协会（TIA）投票通过IS-95标准，并于7月17日正式公布。该体制被采纳为北美数字蜂窝标准，属于2G窄带码分多址（N-CDMA）。IS-95是世界上第一个CDMA蜂窝移动通信系统规范，它的CDMA技术框架是后来CDMA蜂窝系统的基础。

1993年7月之后又陆续颁布了一些IS-95的后续标准：IS-96语音业务；IS-97移动台性能；IS-99数据业务；IS-95B为IS-95成为宽带系统而写；IS-657是专门为IS-95提供直接接入Internet的协议，支持所有的TCP/IP/PPP协议。8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程从1993年4月开始，世界上许多著名电信公司均根据标准生产CDMA系统的设备。1993年4月，韩国邮电部正式决定采用CDMA蜂窝移动通信，购买了Q-CDMA的生产许可证。作为“第一个吃螃蟹者”，成为了世界上第一个实现CDMA商用的国家。1994年3月，我国开始引入CDMA实验网。从1998年11月19日起，北京、上海和西安三城市率先开通CDMA133网自动漫游，为快速发展CDMA营运规模提供了条件。2002年4月联通新时空CDMA网络正式运营。8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程IS-95系统以其高语音质量、稳定的性能以及空中接口的大容量而在世界各地广泛使用，因此，很自然下一代的移动通信空中接口将建立在这一已被证明了的具有优良性能的第二代CDMA接口之上，并且向后兼容现有的IS-95网络，以保护已有的资本投资。IS-95向第三代，即cdma2000的演进，可通过使用宽带CDMA技术来适应IMT-2000的要求。cdma2000提供了从第二代IS-95到第三代的平稳过渡，业务供应商可以在有附加容量和高级业务需求的区域有选择、无缝地建立cdma2000网络。CDMA系统和GSM系统的总体区别CDMA手机采用了先进的切换技术：软切换技术，使得CDMA手机的通话可以与固定电话媲美。使用CDMA网络，运营商的投资相对减少，这就为CDMA手机资费的下调预留了空间。因采用以扩频通信为基础的一种调制和多址通信方式，其容量比模拟技术高10倍，超过GSM网络约4倍。基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能，从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用。CDMA系统和GSM系统的具体比较1．覆盖范围

这里给出在同样环境的小区半径下CDMA与GSM初期覆盖范围的比较。可见，CDMA比GSM所需的小区数少80%，实际使用情况表明CDMA的覆盖区域更广。CDMA系统和GSM系统的具体比较2．价格

如前面对覆盖的描述，CDMA比GSM所需基站数少80%，这个特点直接地比GSM减少了设备投资、固定资产、场地建设、频谱、回程和维护费用。另外，因为GSM的任何基站小区或扇区在超过初始规划时，网络需要做复杂和高昂的重构工作。由于CDMA其频率复用系数为1，增加小区或扇区快速方便，且不影响现有的网络规划，CDMA的这种便利性可使运营者在网络规划方面“接近完美正确无误”。CDMA系统和GSM系统的具体比较3．容量频谱有限，而且昂贵。一个占10MHz频谱的CDMA系统的爱尔兰容量相当于占30MHz频谱的GSM系统的128%（根据实际的占30MHz频谱的GSM频率复用容量）。4．话音清晰度话音清晰度受空中接口技术的空间传播特性和声码器设计的影响。CDMA的固有特点提供了优越的空中传播性能。GSM因采用TDMA系统，因此带宽受限。尤其GSM在前向纠错编码能力上比CDMA差。CDMA系统和GSM系统的具体比较5．手机辐射目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W，1800MHz频段最大发射功率为1W。CDMAIS-95A规范对手机最大发射功率要求为0.2W~1W，实际上目前网络上允许手机的最大发射功率为0.2W。GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9dB左右，由于CDMA系统采用扩频技术,扩频增益对全速率编码的增益为21dB,所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于-14dB!8.1当前章节8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程8.2IS-95CDMA与蜂窝结构的关系8.3

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系统接口和信令协议8.2IS-95CDMA与蜂窝结构的关系在FDMA系统中，频率复用规划与蜂窝区群的结构具有紧密关系。由于扩频CDMA蜂窝系统是频带资源共享的，换句话说，在一个CDMA蜂窝系统中，各个小区都共享一个频带，所以从频率复用角度来说，与蜂窝区群结构的关系大为减弱了。在CDMA系统中，蜂窝结构（包括扇区结构）的考虑在于频带资源共享后的多用户干扰的影响。8.2.1CDMA蜂窝系统的信号带宽窄带CDMA蜂窝系统频谱带宽的确定基于如下考虑：①频谱资源的限制；②系统容量；③多径分离；④扩频处理增益。美国联邦通信委员会（FCC）规定给蜂窝通信的频谱带宽为单方向（从MS到BS或从BS到MS）25MHz，并分配给A、B两家公司，每家分得单方向频谱带宽总计为12.5MHz，其中最窄的一段带宽为1.5MHz，如果选取CDMA系统的信道带宽为1.25MHz，则在12.5MHz的频带中可开辟10条1.25MHz带宽的CDMA信道。8.2.1CDMA蜂窝系统的信号带宽对于FDMA模拟蜂窝系统，其频谱效率主要取决于频率复用的蜂窝区群结构。一般需采用7小区（3扇区）的区群结构才能满足载干比（C/I）等于或大于18dB，其频率复用效率为1/7。在TDMA数字系统中一般只需采用3小区（3扇区）的区群结构，就能满足载干比（C/I）等于9dB的要求，其频率复用效率为1/3。对于CDMA数字蜂窝系统来说，频率复用的效率取决于相邻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2/3，相当于1.5小区的区群结构。决定CDMA数字蜂窝系统容量的主要参数是：处理增益、信号比特能量与噪声功率谱密度比、语音占空比、频率利用效率、每小区的扇区数目。8.2.1CDMA蜂窝系统的信号带宽为了使扩频通信技术充分发挥其抗多径延迟扩展的效果（为了实现多径分离），考虑到陆地移动通信环境下的多径延迟扩展为1μs或更大，要求扩频序列的码片（chip）的持续时间等于1μs或更小，换句话说，要求扩频序列的码片速率至少为1MHz。因此1MHz的扩频信号可以保证大于1μs的多径分离。当然，扩频带宽越宽，可实现的多径分离也越精细，比如带宽为100MHz，可分离10ns的多径信号。因为在900MHz的频段不能提供如此之宽的频谱范围，以及技术和设备复杂度的原因，故采取1.25MHz。窄带CDMA的方案是折中考虑后的最优选择。当然，为了传输高速率的数据和语音信息，比如2Mbps甚至高达155Mbps，则必须采用宽带CDMA系统。因此，必须开拓新的更高频段的频谱资源。8.2.2码分多址与蜂窝系统的小区和扇区在FDMA和TDMA蜂窝系统中，系统内的小区和扇区都是靠频率来划分的。换句话说，每个小区和扇区都有自己的频道。在扩频CDMA蜂窝系统中间是采用频分的，即不同的CDMA蜂窝系统占有不同频段的1.25MHz带宽。而在一个扩频蜂窝CDMA系统之内，则是采用码分多址的，即对不同的小区和扇区分配不同的码型。在IS-95中，这些不同的码型是由一个PN码序列生产的，PN码序列周期（长度）为215=32768个码片。将此周期序列的每64chip移位序列作为一个码型，共可得到32768/64=512个码型。这就是说，在1.25MHz带宽的CDMA蜂窝系统中，可建多达512个基站（或扇区）。在一个小区（或扇区）内，基站与移动台之间的信道，是在PN序列上再采用正交信号进行码分的信道。8.2当前章节8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程8.2IS-95CDMA与蜂窝结构的关系8.3

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IS-95CDMA系统的软切换及其漫游8.7

系统接口和信令协议IS-95空中接口参数运营频段824~849MHz(反向);869~894MHz(前向);双工方式FDD;载波间隔1.25MHz;信道速率1.2288Mbps;

接入方式FDMA/CDMA;调制方式/4-QPSK,OQPSK;IS-95空中接口参数分集RAKE接收,天线分集；信道编码卷积码，K=9,R=1/3(反向)；K=9,R=1/2(前向)；话音编码QCELP可变速率编码器；数据速率9.6，4.8，2.4，1.2kbps；正交扩频64进制WALSH码；PN序列周期242-1chipsand215chips；一.信道组成在CDMA系统的无线链路中，各种逻辑信道都是由不同的码序列来区分的。因为任何一个通信网络除主要传输业务信息外，还必须传输有关的控制信息。对于大容量系统一般采用集中控制方式，以便加快建立链路的过程。为此，CDMA蜂窝系统在基站到移动台的传递方向（前向）上设置了导频信道、同步信道、寻呼信道和正向业务信道；在移动台至基站的传输方向（反向）上设置了接入信道和反向业务信道。CDMA蜂窝系统采用码分多址方式，收、发使用不同载频（收发频差45MHz），即通信方式是频分双工。一个载频包含64个逻辑信道，占有带宽约1.25MHz。由于前向传输和反向传输的要求和条件不同，因此逻辑信道的构成及产生方式也不同。一.信道组成基站MS导频信道同步信道寻呼信道正向业务信道反向业务信道接入信道前向CDMA信道反向CDMA信道一个载频包含64个逻辑信道，占用带宽1.25MHz。一.信道组成正向传输的信道特征1个导频信道：用来传送导频信息，由基站连续不断地发送一种直接序列扩频信号，供移动台从中获得信道的信息并提取相干载波以进行相干解调，并可对导频信号电平进行检测，以比较相邻基站的信号强度和决定是否需要越区切换。为了保证各移动台载波检测和提取可靠性，导频信道的功率高于业务信道和寻呼信道的平均功率。例如导频信道可占总功率的20%，同步信道占3%，每个寻呼信道占6%，剩下的分给业务信道。一.信道组成正向传输的信道特征1个同步信道：用来传输同步信息，在基站覆盖范围内，各移动台可利用这些信息进行同步捕获。同步信道上载有系统时间和基站引导PN码的偏置系数，以实现移动台接收解调。同步信道在捕获阶段使用，一旦捕获成功，一般就不再使用。同步信道的数据速率是固定的，为1200bps。一.信道组成正向传输的信道特征最多7个寻呼信道：供基站在呼叫建立阶段传输控制信息，在每个基站有一个或几个（最多7个）寻呼信道，当有市话用户呼叫移动用户时，经移动交换中心（MSC）或移动电话交换局（MTSO）送至基站，寻呼信道上就播送该移动用户识别码。通常，移动台在建立同步后，就在首选的寻呼信道（或在基站指定的寻呼信道上）监听由基站发来的信令，当收到基站分配业务信道的指令后，就转入指配的业务信道中进行信息传输。当小区内业务信道不够用时，某几个寻呼信道可临时作为业务信道。在极端情况下，7个寻呼信道和一个同步信道都可改作业务信道。这时，总数为64的逻辑信道中，除去一个导频信道外，其余63个均用于业务信道，在寻呼信道上的数据速率是4800bps或9600bps，由经营者自行确定。一.信道组成正向传输的信道特征55个正向业务信道：业务信道载有编码的语音或其他业务数据，除此之外，还可以插入必需的随路信令，例如必须安排功率控制子信道，传输功率控制指令；又如在通话过程中，发生越区切换时，必须插入越区切换指令等。一.信道组成反向传输的信道特征n个接入信道：与前向信道中的寻呼信道相对应，其作用是移动台接续开始阶段提供通路，即在移动台没有占用业务信道之前，提供由移动台至基站的传输通路，供移动台发起呼叫或对基站的寻呼进行响应，以及向基站发送登记注册的信息等。接入信道使用一种随机接入协议，允许多个用户以竞争的方式占用。在一个反向信道中，接入信道数n最多可达32个。一.信道组成反向传输的信道特征55个反向业务信道：反向业务信道与正向业务信道相对应。反向信道中信号特征、参数等既有相同点（和正向信道比），也有其自身的特点。在极端情况下，业务信道数m最多可达64个。每个业务信道用不同的用户长码序列加以识别。在反向传输方向上无导频信道。二.码字都代表了什么有这么一组码：有一定的互相关性，一定的自相关性，具有逼近白噪声的统计特性，它们能用来做什么？地址码

区分不同用户，不同的信道；扩频码

提供扩频增益，增加信号传送的可靠性；

扰码

一般在扩频码之后加扰，类似加密，不改变信号的带宽，增加数据的随机性。

二.码字都代表了什么需要用码字区分什么？反向（上行）要区分用户

要足够多，至少好分配，一个用户一个地址码。下行要区分信道

正交性要好，不串线。二.码字都代表了什么码字使用简况码字类型前向信道反向信道Walah序列（64阶）地址码标志不同信道扩频码长码（242-1）扰码对业务信道进行加扰地址码标志不同用户短码（215-1）地址码标志不同小区/扇区地址码标志不同小区/扇区二.码字都代表了什么码字使用简况码字类型前向信道反向信道Walah序列（64阶）地址码标志不同信道扩频码长码（242-1）扰码对业务信道加扰地址码标志不同用户短码（215-1）地址码标志不同小区/扇区地址码标志不同小区/扇区导频信道W0移动台定时获取、载波提取、越区切换同步信道W32：同步调整寻呼信道W1-W7：寻呼移动台和发出其他指令其它为正向业务信道二、码字都代表了什么码字使用简况码字类型前向信道反向信道Walah序列（64阶）地址码标志不同信道扩频码长码（242-1）扰码对业务信道加扰地址码标志不同用户短码（215-1）地址码标志不同小区/扇区地址码标志不同小区/扇区由接入信道和反向业务信道组成。用户采用随机接入协议接入网络，允许多个用户以竞争方式占用二、码字都代表了什么码字使用简况码字类型前向信道反向信道Walah序列（64阶）地址码标志不同信道扩频码长码（242-1）扰码对业务信道加扰地址码标志不同用户短码（215-1）地址码标志不同小区/扇区地址码标志不同小区/扇区

PN码长度为215＝32768个码片，每个基站采用不同相位，它们之间相差64个码片，共计215/64=512种码型。即可以区分512个基站。三.无线链路的归纳IS-95系统中正向与反向链路的几个不同？1、调制方式选择正向：QPSK（四相相移键控）。BS发导频，MS可相干解调；反向：OQPSK（偏移四相相移键控）。MS发送，无导频，BS为非相干解调，为了补偿BS非相干解调带来的S/N损失，采用OQPSK。相位不过零点，功率峰平比小，包络变化小，功放可工作在高效的非线性状态。2、数据的扩频增益正向扩频增益＝64；反向扩频增益＝256。三.无线链路的归纳IS-95系统中地址码设计1、用户地址码

1）由移动台产生，主要用于上行信道；

2）地址码的结构设计，为保证数量，选用：ⅰ）以超长m序列（242-1）为基础；ⅱ）该超长m序列的结构是唯一不变的；ⅲ）不同移动用户随机分配一个延迟初相，并且与该移动台电子序号ESN作掩码模二加形成不同相位的地址码。三.无线链路的归纳2、信道的地址码1）基站64信道分配如下：i）1个导频信道，采用全0的W0;ii）1个同步信道，采用0，1相间的W32;iii)7个寻呼信道，采用W1至W7;iv)55个业务信道，采用W8至W31,W33至W63。2)采用Walsh—m复合码扩频，以获得非同步情况下的较好的自相关性和互相关性能。三.无线链路的归纳3、基站地址码1）用以减少基站间的多用户干扰，它由基站产生，在下行信道中实现。采用码片周期为215-1的短二进制扩频序列（m序列）来进行调制。2）为了有效防止多址干扰，每个基站间至少相差64位，因此共计可区分512个基站。当多于512个基站时，可以再用频分进行复组合。8.3当前章节8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程8.2IS-95CDMA与蜂窝结构的关系8.3

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系统接口和信令协议8.8

CDMA系统的通信容量8.4IS-95CDMA系统的同步和定时定时同步有两个含义，一是系统定时，又叫全局定时，可采用GPS或移动交换中心时间标准定时。在全局定时的诸多作用中，保证成功进行软切换是其重要作用之一，要求定时精度不低于20ns；另一个是移动台与基站（或系统）的定时同步，这个定时同步采用扩频相关处理、帧同步和扩频信号相位传送相结合的办法实现。

在CDMA系统中，各基站配有GPS接收机，保证系统中各基站有统一的时间基准，即CDMA蜂窝系统的公共时间基准。小区内所有移动台均以基站的时间基准作为各移动台的时间基准，从而保证全网的同步。8.4IS-95CDMA系统的同步和定时CDMA系统的初始同步包括PN码同步、符号同步、帧同步和扰码同步等。IS-95系统通过导频信道的捕获建立PN码同步和符号同步，通过同步信道的接收建立帧同步和扰码同步。扩频序列的同步是扩频系统接收机所要完成的首要步骤，没有扩频序列的同步，接收机的解调将无从谈起。扩频序列的同步可以通过捕获和跟踪两个阶段来完成。在捕获阶段，获取的是扩频序列的粗同步，使本地产生的扩频序列与接收到的扩频序列之间的相位差小于某个门限，在实际系统中通常以半个码片时间为间隔，进行粗同步。捕获一旦完成，将启动跟踪环路，进一步精确地调整本地扩频序列的相位，使本地序列与接收信号中的扩频序列相位误差更小，并且在外来因素干扰下能自动地保持这种高精度的相位对齐关系。8.4IS-95CDMA系统的同步和定时1.扩频序列的捕获

扩频序列的捕获是指接收机在开始接收扩频信号时调整和选择本地扩频序列的相位，使收发信机扩频序列的相位一致，所以捕获又叫扩频序列的初始同步或粗同步过程。由于捕获过程通常在载波同步之前进行，载波的相位是未知的，所以大多数的捕获方法都是用非相干检测。从理论上讲，匹配滤波器方法是获得伪随机序列初始同步的最佳方案，但实现起来需要多个并行的支路，故适用于短周期PN序列的捕获。PN序列的捕获也可以采用基于滑动相关的串行捕获方案，其本质是假设检验，相关器对所有可能的相位假设进行串行搜索，即先对当前不正确的假设进行测试并将其排除，再进行下一个假设的测试。显然这种串行搜索的方法需要较多的时间去排除错误的相位，故相位搜索速度较慢。8.4IS-95CDMA系统的同步和定时2.定时跟踪技术完成扩频序列的捕获以后，本地序列相位同接收信号的相位基本一致，通常误差在1/2个码片时间之内。由于收发时钟的不稳定性、收发信机之间的相对运动以及传播路径时延变化等因素，已同步的本地序列相位会出现某种抖动偏差。因此扩频通信系统为了保证准确、可靠地工作，除了要实现扩频序列的捕获，还要进行扩频序列的跟踪。跟踪过程又叫细同步过程，跟踪环路不断校正本地序列发生的时钟相位，使本地序列的相位变化与接收信号相位变化保持一致，实现对接收信号的相位锁定。跟踪的本质在于正确估计出本地序列与接收信号的相位差，并根据相位差产生能减小该相位差的控制信号，保证本地序列相位变化与接收信号一致。伪随机序列的定时跟踪通常可以采用基于延迟门定时误差检测器的延迟锁定环。8.4当前章节8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程8.2IS-95CDMA与蜂窝结构的关系8.3

无线链路8.4IS-95CDMA系统的同步和定时8.5IS-95CDMA系统的功率控制8.6

IS-95CDMA系统的软切换及其漫游8.7

系统接口和信令协议一.多址干扰概念：指在CDMA通信系统中，共用频带用户的扩频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称为多址干扰。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。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。

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！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GSM系统中的功率控制先谈谈GSM系统中的功控在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。在连接模式之前，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。GSM系统中的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。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令。手机收到后，就按该值传输。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。GSM系统中的功率控制除了上行链路，下行链路也是需要调整功率的。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。CDMA系统中的功率控制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与正向功率控制开环功率控制与闭环功率控制反向功率控制与正向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。开环功率控制1.移动台的开环功率控制移动台的开环功率控制是指移动台根据接收的基站信号强度来调节移动台发射功率的过程。其目的是使所有移动台达到基站的信号功率相等，以避免“远近效应”影响扩频CDMA系统对码分信号的接收。

系统内的每一个移动台，根据所接收的前向链路信号强度来判断传播路径损耗，并调节移动台的发射功率。接收的信号越强，移动台的发射功率应越小。1.移动台的开环功率控制必须指出的是，当前向链路和反向链路的载波频率之差大于无线信道相干带宽时，因为前向信道和反向信道的不相关性，这种依前向信道信号电平来调节移动台发射功率的开环调节是不完善的，调节精度不高。为此，需要采用后面即将介绍的闭环控制。

移动台的开环功率控制应是一种快速响应的功率控制，其响应时间仅为几微妙，动态范围为85dB。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。这种功率调节方式的优点是直接、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。2.基站的开环功率控制基站的开环功率控制是指基站根据接收的每个移动台传送的信号质量信息来调节基站业务信道发射功率的过程。其目的是在保证所有移动台通信质量的条件下，使基站的发射功率为最小。因为前向链路功率控制将影响众多移动用户的通信，所以每次的功率调节量很小，均为0.5dB，调节的动态范围也有限，为标称功率的±6dB。调节速率也较低，为每15~20ms一次。闭环功率控制1.移动台的闭环功率控制

在移动台开环功率控制中，移动台发射功率的调节是基于前向信道的信号强度，因此调节精度不高。为了能估算出瑞利衰落信道下对移动台发射功率的调节量，则需要采用闭环功率控制的方法。移动台的闭环功率控制是指移动台根据基站发送的功率控制指令（功率控制比特携带的信息）来调节移动台的发射功率的过程。基站测量所接收到的每一个移动台的信噪比，并与一个门限相比较，决定发给移动台的功率控制指令是增大或减少它的发射功率。移动台将接收到的功率控制指令与移动台的开环估计相结合，来确定移动台闭环控制应发射的功率值。在功率控制的闭环调节中，基站起主导作用。1.移动台的闭环功率控制移动台的闭环功率控制的指标主要有以下两个：功率控制比特。基站的功率控制指令是由功率控制比特传送的。功率控制比特为“0”时，表示要增加发射功率；当功率控制比特为“1”时，表示要减少发射功率。闭环功率控制调节能力。移动台功率控制的闭环校正能力为每一功率控制比特的功率校正为1dB，并应在1.25ms内完成。移动台闭环功率控制调节范围为开环估计输出功率电平的±24dB。2.基站的闭环功率控制基站的闭环功率控制是指基站根据移动台的监测报告来调节发向移动台的功率。以正向业务信道发射功率为例，移动台监测正向业务信道帧的质量，并周期性地向基站报告帧质量计算结果；基站周期性地调整发向移动台的功率，与此同时将移动台的帧指令计算结果与一阈值进行比较，以确定分配给正向业务信道的功率是增加了还是减小了，并根据此结果决定是增加还是减小发射功率。基站功率控制的调节速率逢每个声码器帧调节一次，或按每15~20ms变化一次，它比移动台功率控制的变化速率低。功率控制的主要参数功率控制的主要参数有以下两个：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。功率控制的主要参数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。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-SCDMA4、功率控制1、3G概述3G系统与GSM系统的技术比较功率控制的主要参数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。三.功率控制功率控制的步长设置功控的步长一般采用“快升慢降”原则：例如，如果需要增大功率，功率每次增加0.5dB；而如果需要降低功率，每次只降低0.2dB。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。8.5当前章节8.1IS-95CDMA移动通信系统的发展过程8.2IS-95CDMA与蜂窝结构的关系8.3

无线链路8.4IS-95CDMA系统的同步和定时8.5IS-95CDMA系统的功率控制8.6

IS-95CDMA系统的软切换及其漫游8.7

系统接口和信令协议8.6IS-95CDMA系统的软切换及其漫游软切换是建立在CDMA系统宏分集接收基础上的一种技术，它已成功地应用于IS-95CDMA系统，并被第三代移动通信系统所采纳。软切换是IS-95系统引入的一个新概念，除了技术实现上的改善之外，还给通信话音质量和系统容量等方面带来了增益。8.6.1CDMA切换分类在CDMA蜂窝系统中，像模拟蜂窝系统和数字蜂窝系统一样，存在着移动用户越区切换及漫游的信道切换。不同的是，FDMA、TDMA系统均采用硬切换，而在CDMA蜂窝系统中的信道切换可分为两大类：硬切换和软切换。

硬切换是指在载波频率指配不同的基站覆盖小区之间切换，这种硬切换将包括载波频率和引导信道PN序列偏移的转换。在切换过程中，移动用户与基站的通信链路有一个很短的中断时间。8.6.1CDMA切换分类软切换是指在引导信道的载波频率相同时小区之间的信道切换，这种软切换只是引导信道PN序列偏移的转换，而载波频率不发生变化。在切换过程中，移动用户与原基站和新基站都保持着通信链路，可同时与两个（或多个）基站通信，然后才断开与原基站的链路，保持与新基站的通信链路。因此，软切换没有通信中断的现象，提高了通信质量。8.6.1CDMA切换分类软切换还可细分为更软切换和软/更软切换。

更软切换是指在一个小区内的扇区之间的信道切换。这种切换只需通过小区基站便可完成，不需通过移动交换中心的处理。

软/更软切换是指在一个小区内的扇区与另一小区或另一小区的扇区之间进行的信道切换。

IS-95标准支持3种类型的切换：软切换、CDMA网中的硬切换、CDMA到模拟的切换（移动台从一个CDMA业务信道切换到一个模拟AMPS话音信道）。硬切换与软切换的比较硬切换的缺点：需要改变频率，是“先中断后转换”。如果找不到空闲信道，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”，为分集接收提供了条件。硬切换的示意图先断后连，易产生切换掉话、乒乓切换软切换的示意图先连后断8.6.2CDMA的软切换过程当移动台慢慢离开原来的服务小区，将要进入另一个服务小区时，原基站与移动台之间的链路由新基站与移动台之间的链路来取代，这就是切换的含义。

在CDMA系统软切换过程中，移动台需要不断搜索导频信号并测量其信号强度，并将测量结果通知基站，为了有效地对导频信号进行搜索，IS-95中的导频信道被分为有效集、候选集、邻近集和剩余集4个集合。8.6.2CDMA的软切换过程有效集由具有足够强度并正在参与移动台接收的导频组成。

候选集是由曾经在有效集中，或是强度超过T_ADD（导频信号增加门限），或候选集中的一个导频的强度超过有效集中任意导频强度的0.5T_COMPdB（T_COMP是指有效集与候选集比较门限），或有效集的导频低于T_ADD，并且持续时间达到T_DROP（去掉导频信号定时器值）时，移动台会向基站发射导频强度测量消息，报告导频搜索的结果。同时导频强度测量消息中还应报告相关的PILOT_ARRIVAL（导频信道相对于移动台时间基准的相对时间间隔）值。8.6.2CDMA的软切换过程对于某一个小区基站的导频信号而言，在切换过程中其导频信号处在不同的状态：相邻、候选和激活。因为处于这3