通信网优培训

CDMA无线网优工程师

知识点讲解培训

移动通信部分

目录移动通信发展移动通信网络结构移动通信系统的工作过程基本概念电波传播抗干扰、抗衰落技术CDMA的基础知识1G(1980s)AMPSTACSNMSOthers2G(1992-2000)CDMAIS95GSMTDMAPDC2.5G(2000-2004)CDMA20001xGPRSEGPRS3G、3.5G、4G(2004-至今)TD-SCDMAWCDMAEVDORev.0EVDORev.AHSDPAHSUPAWimaxLTE语音业务语音业务宽带业务数据业务移动通信发展历程

MSBTSBTSEIRBSCMSC/VLRHLR/AUCGMSCOMCOSSPSTNPSPDNISDNBSSNSS移动通信网络结构Interleaving信源编码信道编码交织加扰扩频调制射频发射信源解码deinterleaving去交织信道解码解扰解扩解调射频接收语音信号的数模转换对信息进行编码，达到纠错和抗干扰的目的对信号进行加扰加入用于识别用户的信息，将窄带信号拓宽将数字信号调制成模拟信号将模拟信号加到载波上进行发射移动通信系统工作过程移动通信基本概念爱尔兰阻塞率GOS多址技术双工技术频率复用FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerUserUserUserUserUserUserFDMATDMACDMA同一时间同一频段上根据不同的扩频码进行区分用户.同频段的业务信道以不同的时隙进行用户区分.不同的用户占用不同的频段.多址技术双工技术对于移动通信而言，双向通信可以以频率分开（FDD），也可以以时间分开（TDD）TDD特点FDD特点各种制式比较FDMA频率复用11111111113626221457CDMA频率复用频率复用覆盖区定义位置区MSC区扇区PLMN区服务区小区扇区移动通信的场强特征移动通信环境下场强变化剧烈场强变化的平均值随距离增加而衰减场强特性曲线的中值呈慢速变化---慢衰落场强特性曲线的瞬时值呈快速变化---快衰落无线电波传播自由空间损耗：

Ploss=32.4+20lgf+20lgd阴影效应移动台在运动中，由于大型建筑物和其他物体对电波的传输路径的阻挡而在传播接收区域上形成半盲区，从而形成电磁场阴影，这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点场强中值的起伏变化叫做阴影效应。阴影效应是产生慢衰落的主要原因。多径效应多径效应是由于山丘、建筑物等的反射、散射或绕射，使得移动台与基站之间的信号传播途径有多条，此时接收到的信号是发射信号经过若干次反射、绕射或散射后的叠加，影响接收端对信号的判别和提取。fcfcfd-fcfd+信号功率f多普勒频移邻道和同频、互调干扰邻频干扰：相邻或邻近频道的信号相互干扰同频干扰：由于频率复用，也引入了同频干扰互调干扰：当两个或多个干扰信号同时加到接收机时，由于非线性的作用，干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有用信号频率而顺利通过接收机，其中三阶互调最严重。由此形成的干扰，称为互调干扰分集技术接收多路不相关的信号并合并。空间分集技术---用2个以上的天线接收同一个信号频率分集技术---用2个以上的载波频率传输时间分集技术---在不同时间接收同一个信号极化分集技术---接收垂直和水平极化信号常用的分集技术分集技术概念时间分集技术多径的每一径时延不同，进行多径分离合并重发时间大于信道的相关时间---ARQ技术用信道相关时间，设计交织编码的深度RAKE接收机是时间分集的典型应用tts(t)s(t)空间位置分集多天线阵元分集多天线发射分集多天线接收分集，其中，条件d>>dc，dc为空间相关距离智能天线(空间角度分集)形成方向图，在不同的到达方向上给予不同的天线增益。可以提高接收信号的信噪比，从而提高系统的容量，可以将频率相近但空间可分离的信号分离开。频率分集技术两个频率成分具有相互独立的衰落特性条件f2-f1>>Bc分集合并技术合并信号的表达式分类选择性合并(SelectiveCombining)

等增益合并(Equal-GainCombining)

最大比合并(maximalRatioCombining)回顾移动通信网络结构分集技术有哪些？名词解释：爱尔兰、GOS、阻塞率、两种衰落、三种效应CDMA基础知识频率划分参考模型与接口简介扩频原理CDMA中三种码CDMA的关键技术800M频率分配国内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EV－DO频段规划网络参考模型PSTNMSCPDSNAbisA10/A11A1/A2A3/A7BSCPCFA8/A9UMCDMA20001XBSSMSMSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSC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1.25MHz30KHzPoweris“Spread”OveraLargerBandwidth扩频系统原理示意图(1)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)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)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

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BTS常用术语Ec/Io：代表导频信道上的能量与总干扰之比，所以总是为负值，因为Io是所有能量，包括了导频信道本身的能量。Eb/Nt：代表各类信道（除导频信道以外的)信息能量与除自身信息能量以外的总干扰之比。CDMA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-11011100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WALSH码生成沃尔什码(Walshcode)：00010001000111100001000100011110000100010001111011101110111000010 00 1复制复制取反Code#230110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110–(Code#23)1001011010010110011010010110100110010110100101100110100101101001

Code#590110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001PARALLELXOR: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CDMA码应用举例BTS导频信道

Walsh0Walsh19寻呼信道

Walsh1Walsh6Walsh11Walsh20同步信道

Walsh32Walsh42Walsh37Walsh41Walsh55Walsh60Walsh55PN372PN116BTSPN226BTSPN511BTS模拟加PN372WALSH19xxx三种扩频码特征和功能总结Cell每种扩频序列在前向链路和反向链路上具有不同的用途但这些序列在两个方向上均用于生成用户的码分信道沃氏码短码序列长码序列序列类型互相正交除0偏置外正交近似正交特性6421数量64chips1/19,200sec.32,768chips26-2/3ms75xin2sec.242chips~41days长度正交调制四相扩频(0偏置)

区分用户反向链路功能前向信道识别区分扇区数据扰码前向链路功能IQ32,768chipslong26-2/3ms.(75repetitionsin2sec.)64

codes64chipslong

AND=SUMModulo-2Addition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就能阻塞整个小区功率控制根据功控方向可分为：反向功率控制前向功率控制根据功控类型可分为：反向功率控制反向开环功率控制反向闭环功率控制前向功率控制基于测量报告的功率控制EIB功率控制快速功率控制.功控的起始点开环功控的起始点——》闭环功控的起始点——》反向功控反向功控的作用对象是移动台，首要目的就是通过调整移动台的发射功率保证BTS接收机所收到的信号至少达到最小Eb/Nt需求的值。相对前向而言，反向功率控制的要求高，过程也复杂。反向功率控制的动态变化范围大，灵敏度也高，以补偿快速的环境变化。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MS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BTS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反向闭环功率控制外环：BSC根据当前FER得到Eb/Nt的设定值内环：BTS根据当前的反向Eb/Nt，在业务帧中填功控比特IS95前向功率控制基站缓慢地降低到每个移动台的功率随着FER(在移动台测定)的增加，移动台要求增加前向业务信道的功率，发送功率测量报告消息FER移动台BTSBSCAdjustFwd.Power前向链路功率控制IS2000-EIB功控EIB前向功控算法原理

BSC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。1x引入的新的功率控制--前向快速功控前向快速功控原理外环：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。CDMA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CDMA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BTSA

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alphabetagammaCDMA更软切换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无线信道的多径环境RAKE接收机有效克服多径衰落，提高接收性能接收机相关器1相关器1相关器1

搜索器计算相关时延

合并Thecombinedsignaltts(t)s(t)Rake接收机原理

当相邻小区的负荷一重一轻时，负荷重的小区降低导频信道的发射功率，使本小区边缘的用户切换到临近小区，从而实现负荷分担，也相当于增加了系统容量。导频1＝10导频2＝10导频1＝6导频2＝14（1）（2）ABABCDMA系统的小区呼吸用户和终端号码MDNIMSIESNMEIDTMSITLDN无线网络号码SIDNIDPZIDREGZONEIDBSIDBSCIDMARKETIDENTITYIDCGI核心网络号码

信令点编码

SSNCDMA编号MDN:MobileDirectoryNumber,移动号码薄号码.为本网