CTPALUS-5-CDMA2000系统空口理论基础-YYF

CDMA2000系统空口理论基础

CDMA技术特性有助于您了解CDMA的外貌和全景CDMA信道、码和编码有助于您了解CDMA移动通信系统的前反向信道结构、码字和编码是如何运用和体现的前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系统容量有助于您了解CDMA系统前反向功率的配比、CDMA系统功率与质量的关系及系统容量CDMA系统独特而又重要的几个技术有助于您了解CDMA系统中几个重要而又独特这些技术是怎样保证C系统安全稳定运行的呼叫流程有助于您了解CDMA的呼叫流程，为通过分析空口信令进行排障打下基础课程目标CDMA信道、码和编码CDMA2000前反向信道结构CDMA系统中几个重要的码CDMA系统编码特性前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系统容量CDMA系统前反向信道功率配比、设定Ec/Io和Eb/No的概念和关系系统容量的定义和计算CDMA系统独特而又重要的技术软切换功率控制和过载控制多载频呼叫流程开机和注册起呼流程被叫流程CDMA技术特性基本特性CDMA的原理；CDMA系统相对于其它系统的特点主要课程内容CDMA系统的基本特性：

当前商用CDMA系统空中接口标准为IS－2000

提供1.23MHz的无线载频间隔，采用直接扩频序列

多个用户可同时占用1.23MHz无线载频

为防止干扰，不同的用户分配不同的无线信道(频率)或同一信道内的不同码（伪随机码）

相同的无线信道能在相邻小区或扇面使用

每扇面的话务容量为软容量，不受频率或收发信机数量的严格限制基本特性CDMA原理CDMA同一时间，同一频率，不同的码FDMA不同的频率TDMA不同的时间...8slots...GSM不同的时间CDMA原理同一时刻，大家都在讲话，只不过用不同的语言。特定双方只接受自己“听”懂的语言（码），其他的都可视为干扰！CDMA系统相对于其他系统的特点更大容量频率复用系数为1多种形式的分集技术除常用的时间分集(卷积、交织）、基站接收天线的分集(微分集)以外，CDMA的特点还用到了频率分集和空间分集（宏分集）、F1：283频率分集示意图CDMA系统相对于其他系统的特点保密性高极难解密，(242-1)长度的伪随机码序列分配给用户无法在短时间内锁定及破译，无法窃取配给用户的伪码序列，因其每次通话后更换。RAKE接收

RAKE接收将多径信号合并接收，不仅克服了FDMA和TDMA系统中令人头痛的瑞利衰落问题，而且化害为利，多径信号变成有用信号并加强了接收信号强度，降低了干扰电平。这在窄带FDMA/TDMA系统中是无法做到的。CDMA信道、码和编码CDMA2000前反向信道结构CDMA系统中几个重要的码CDMA系统编码特性前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系统容量CDMA系统前反向信道功率配比、设定Ec/Io和Eb/No的概念和关系系统容量的定义和计算CDMA系统独特而又重要的技术软切换功率控制和过载控制多载频呼叫流程开机和注册起呼流程被叫流程CDMA技术特性基本特性CDMA的原理；CDMA系统相对于其它系统的特点CDMA信道CDMA信道：CDMA中用到的码CDMA中使用到的重要的码：

CDMA之所以称之为码分多址系统，是因为在CDMA中，所有的多址（区分基站、信道、用户）都是通过不同的码分来做到的。

在CDMA中，有两种重要的码：

1、伪随机码（PN码）

2、Walsh码

各种码其实就是按照一定规律，0、1排列的二进制数字组合。CDMA码关键技术原理就是数字异或门电路原理，即一个原码字和另一个相同的码字乘两次，就可还原原码字。

伪随机码（PN码）

：

伪随机码是由m序列移位寄存器产生的。

它有以下特性：

1、伪随机性

相位依靠线性移位寄存器上抽头的位置，PN序列是固定不变的。

2、最长伪随机序列

N位移位寄存器的最长序列为2N-1

3、近似正交性

PN序列与其任间一个周期移位的序列相比较，一致的位数与不一致的位数的差为1

有两种重要的PN码：短码和长码

短码生成示意图：短码生成生成公式：CDMA中用到的码短码：

1、长度

长度为215-1chips，周期为26.67ms。一共有32768chips，以64chips为一组，共有512组，用于区分不同扇区。

短码还有一个重要作用是用于反向的I、Q调制。

长码：

1、长码长度是是241-1chips，周期为41.4天；

2、所有的反向用户都使用的相同的长码，只不过相位不同；

3、前向使用长码做扰码。CDMA中用到的码Walsh码

：

Walsh码的生成方式如下：

按上述方式生成64X64的Walsh码组合，以每一行为一个码组，称为。

Walsh码的主要作用是用于区分前向信道。比如导频信道使用第一行的

Walsh码，则我们称导频用的是Walsh码。其它前向信道使用：

同步：

寻呼：到

业务：剩余的Walsh码组。CDMA中用到的码CDMA各码在实际中的具体应用示意图：CDMA中用到的码T0C0T0C0C0T0C0C0=T0CDMA编码用扩频码进行直接序列扩频和接扩频示意图：CDMA编码当有多个电话时，信号的叠加示意图：CDMA信道编码信道编码的主要技术：卷积编码码符号重复块交织CDMA信道编码卷积编码前向速率为1/2，约束长度为9；反向速率为1/3，约束长度为9。码符号重复在变速率的情况下保证空中传输的速率一致，在低速率时（1/2，1/4，1/8）将码符号重复重复率为N倍时，发射功率可降低为原来的1/N（前向用此方法），可以降低系统干扰，增加下行的容量反向采用不连续发射（重复的码不会在空中传输）块交织交织技术主要用来对抗快衰落块的单位以一个帧为单位，前后交织块中的码符号不相关CDMA信道、码和编码CDMA2000前反向信道结构CDMA系统中几个重要的码CDMA系统编码特性前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系统容量CDMA系统前反向信道功率配比、设定Ec/Io和Eb/No的概念和关系系统容量的定义和计算CDMA系统独特而又重要的技术软切换功率控制和过载控制多载频呼叫流程开机和注册起呼流程被叫流程CDMA技术特性基本特性CDMA的原理；CDMA系统相对于其它系统的特点CDMA系统前反向信道功率配比、设定几个主要信道的数值增益参数

pilotchanneldigitalgain:108=3Wsyncchanneldigitalgain:34=0.3Wpagingchanneldigitalgain:64=1Wnormaltrafficchanneldigitalgain:57Ec/Io和Eb/No的概念和关系在CDMA系统里，有个关于信号质量的概念非常重要，称为Ec/Io（载干比）。如下图所示：Ec/Io和Eb/No的概念和关系举例说明，当只有一个扇区的时候：3w1.1wPilotPagingSyncI0EC0.3w3w1.1wPilotPagingSyncI0ECTrafficChannels6w0.3w当扇区没有负载时：Ec/Io=(3/4.4)=68.2%=-1.67db.当扇区有负载时：

Ec/Io=(3/10.4)=28.8%=-5.4db.由此可见，服务扇区质量的Ec/Io和系统负载有很大关系！！！Ec/Io和Eb/No的概念和关系正是因为CDMA系统有这种特点，引出CDMA系统一个重要问题：导频污染，如下图所示。有多个扇区，但没有主导频的情形只有一个主导频的情形Io=-90dbmEc=-96dbmEc/Io=-6dbIo=10signalseach-90dbm=-80dbmEcofanyonesector=-96Ec/Io=-16db2w1.5wPilotPagingSyncI0ECTrafficChannels4w0.5wBTS1I0ECBTS2BTS3BTS4BTS5BTS6BTS7BTS8BTS9BTS10PilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTraffic由此可见，单纯的提高接收功率，并不能提高信号质量！！！解决导频污染的唯一方法是建立一个主导频，顺清扇区的导频覆盖范围！！！Ec/Io和Eb/No的概念和关系在系统内部，信号经过处理后，有用比特信号和干扰信号形成归一化能噪比，常用用Eb/No来表示。Ec/Io和Eb/No之间的关系可以用以下关系式来表示：式中：

Eb–每比特能量

Io–干扰功率谱密度

Pm–收到有用信号的功率

Itot–收到的总功率

R–比特速率

W–带宽1.228MHzCIR–载干比

PG–处理增益Eb/Io=Ec/Io+ProcessGain系统的容量定义和计算通过前面的讨论，我们知道CDMA同频组网的特点，注定了信号质量的好坏和信号功率有着很大的关系，而信号功率又和系统负载有关系。负载越大，信号质量越差，系统覆盖能力越接近极限。因此，CDMA系统容量就是以功率极限为基础计算出来的。

对于前向和反向，由于前向发射功率要比反向的终端大很多，因此反向更容易达到功率极限。设想，当扇区内有N个终端已经在服务，当第N+1个用户试图接进去的时候，所有的终端都无法通过提高发射功率（此时终端的发射功率已经接近最大）来克服新加入用户产生的同频干扰，此时系统的容量就达到极限。极限容量的计算公式如下：ProcessinggainVAF(1+Beta)*(Eb/No)极限容量=+1=？？？（请您计算）话音激活系数(VAF) 例如： 0.58(IS-2000)Beta-其他小区干扰全向 0.60Beta2扇区 0.72Beta3扇区 0.85处理增益=系统带宽/比特速率 128(21dB)能噪比 2.51(4db)(IS-2000)容量参数系统的容量定义和计算根据前面公式计算，极限容量为48。CDMA20001X系统设计负载达72％

1X全向:403扇区:35则每扇区/每载频可支持的爱尔兰数=Erl(35,0.02)=26.4erlCDMA信道、码和编码CDMA2000前反向信道结构CDMA系统中几个重要的码CDMA系统编码特性前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系统容量CDMA系统前反向信道功率配比、设定Ec/Io和Eb/No的概念和关系系统容量的定义和计算CDMA系统独特而又重要的技术软切换功率控制和过载控制多载频呼叫流程开机和注册起呼流程被叫流程CDMA技术特性基本特性CDMA的原理；CDMA系统相对于其它系统的特点软切换前面提到过，CDMA又是同频组网，又是带有RAKE接收机，这就引出了CDMA中一个重要的技术性能——软切换。软切换示意图如下：软切换软切换主要流程：功率控制和过载控制前面讲到过，CDMA系统中，功率是影响容量的至关因素。因此，为保证系统的稳定高效，CDMA中的功率是必要且严格控制的。为保证这一机制，CDMA中严格规定了前向和反向功率控制方法和流程。功率控制的目的：得到满意的话音品质减少干扰增加系统容量减低功率消耗功率控制和过载控制

CDMA系统中主要功率控制分类和其主要作用：功率控制和过载控制

CDMA系统中的过载控制，指的是对前向基站发射功率/反向空口的过载控制：前向过载控制：过载控制的目的是保留一定的功率给切换和功率控制用,保证已建立通话的手机的通话质量,控制系统的干扰,保证通话质量用占用的总功率和能提供的总功率的百分比来衡量负载负载超过85%但小于90%,新的呼叫不允许接入,但软切换用户可以切入负载超过90%则无论新的呼叫还是切换用户均不允许进入功率控制和过载控制反向过载控制：非紧急电话阻塞区阻塞区非阻塞区多载频多载频是CDMA系统又一大特色。我们前面已经知道，单载扇空口的最大容量是26.4erl。然而实际应用过程中，我们不可能等到扇区达到极限容量后再扩容，而是在系统已经出现负载比较大的情况下就要扩容。扩容的方法有好多种，比如增加站的密度。但在实际操作过程，加站往往受到客观条件的限制。在CDMA中，我们只需要通过简单的增加一个载频，就可以增加一倍的空口容量。如