2024年-IS移动通信系统参考课件

第八章IS-95移动通信系统The2ndGenerationCDMAMobileCommunicationSystem12内容提要（Contents）IS-95系统概要

AnOverviewonIS-95SystemIS-95系统的空中接口TheAir-interfaceofIS-95System

IS-95系统的定时与同步TheTiming&SynchronizationofIS-95SystemIS-95系统的功率控制 ThePowerControllingofIS-95System

IS-95系统的切换

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2内容提要（Contents）IS-95系统AnOverviewonIS-95System

IS-95系统的空中接口TheAir-interfaceofIS-95System

IS-95系统的定时与同步TheTiming&SynchronizationofIS-95SystemIS-95系统的功率控制 ThePowerControllingofIS-95SystemIS-95系统的切换

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3关于IS-95系统

IS-95系统的技术基础

基于扩频通信技术（军转民）是一种支持蜂窝组网的多用户扩频通信技术码分多址（CDMA）技术应用DS技术的系统中，功率控制是它成功的关键

何谓“IS-95”IS-95是美国电信工业协会TIA给基于CDMA第二代数字移动通信系统的标准代号，即（InterimStandard95）。

IS-95的地位是第一个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4IS-95系统的诞生产生背景数字蜂窝移动通信技术开发兴起（1980年代中后期）冷战结束，技术“军转民”成为可能技术推手高通公司：主要发明者美国TIA（电信工业协会）：标准化组织韩国政府：“第一个吃螃蟹者”

主要里程碑

1991年高通在西雅图进行试验；

1993年被TIA确定为IS-95标准

1993年4月韩国购买生产许可并很快成功建网

1994年3月中国开始试验，1998年11月试运营网开通5IS-95系统的标准系列

IS-95的一些后续标准

IS-99：为IS-95提供无线数据链接协议

IS-657：专门为IS-95提供直接接入Internet标协议。支持所有的TCP/IP/PPP协议。IS-95B：为IS-95成为宽带系统而写。IS-95C：于1999年开展制订，完全兼容IS-95A、B6IS-95系统的关键技术完善的功率控制技术地址码的选择软切换技术软容量分集技术语音编码技术7IS-95系统的主要特点窄带CDMA蜂窝移动通信系统

800MHz频段，信道带宽1.25MHz大容量服务质量高，保密性能好可向3G平滑过渡8内容提要（Contents）IS-95系统AnOverviewonIS-95System

IS-95系统的空中接口TheAir-interfaceofIS-95System

IS-95系统的定时与同步TheTiming&SynchronizationofIS-95SystemIS-95系统的功率控制 ThePowerControllingofIS-95SystemIS-95系统的切换

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9IS-95空口参数运营频段824~849MHz（反向）；869~894MHz（前向）双工方式FDD，间隔45MHz载波间隔1.25MHz信道速率1.2288Mbps多址方式CDMA调制方式

/4-QPSK分集RAKE接收，天线分集，扩频信道编码卷积码，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WLASH码PN序列周期：242-1chipsand215chips

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物理信道——码分信道前向物理信道：walsh码反向物理信道：PN码

逻辑信道导频信道同步信道寻呼信道接入信道业务信道IS-95的无线信道11IS-95系统前向信道正向CDMA信道(1.25MHz)导频信道同步信道寻呼信道1寻呼信道7业务信道1业务信道55业务信道N业务数据功控子信道.........W0W32W1W7…W63物理信道与逻辑信道的映射关系12信道结构—前向链路p.196卷积编码码元重复交织

用户掩码Walsh1.2288M+导频同步寻呼Q信道引导PN短码2151.2288McpsPN长码242－1分频+++基带滤波基带滤波

复用I信道引导PN短码2151.2288Mcps功率控制S(t)9.6kbps4.8kbps2.4kbps1.2kbps19.2kbps9.6kbps4.8kbps2.4kbps19.2KcoswctsinwctI(t)Q(t)19.2K扰码扩频13两种掩码基站ESN公用移动台MIN专用长码掩码结构如下：前向信道中掩码类型1100011000置换ESN01公共掩码长码专用掩码长码M41M0M41M014

PN码长码242：数据加扰短码215：区分基站（导频信道）

walsh码扩频，区分信道调制方式：QPSK信道编码：卷积编码r=1/2前向信道小结15IS-95系统反向信道反向CDMA信道(1.25MHz)接入信道1接入信道N业务信道1业务信道M……......

……...接入信道：最少1个，最多32个业务信道：最少32个，最多64个物理信道与逻辑信道的映射关系16信道结构—反向链路p.19964阶正交调制+Walsh卷积编码1/3码元重复交织9.6k4.8k2.4k1.2k28.8k14.4k7.2k3.6k28.8kb4.8ks307.2kc用户掩码PN长码242－11.2288M++基带滤波基带滤波

I信道引导PN短码2151.2288McpsS(t)coswctsinwctI(t)Q(t)扩频Q信道引导PN短码2151.2288McpsD数据子幀随机函数发生器17

PN码长码242：扩频，区分信道(用户)短码215：与前向信道相同walsh码64阶正交调制；每6个比特对应1个Walsh函数W（n）=C0+2C1+4C2+8C3+16C4+32C5信道编码：卷积编码，r=1/3

调制方式：O-QPSK反向信道小结18内容提要（Contents）IS-95系统AnOverviewonIS-95System

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19IS-95的定时与同步系统定时

提供全系统统一定时基准采用GPS定时：每基站设1GPS接收机精度不低于20ns定时同步，包括：

PN码同步、符号同步、帧同步和扰码同步等通过对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20内容提要（Contents）IS-95系统AnOverviewonIS-95System

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Handoff(Handover)21为何需要功率控制

CDMA系统的干扰受限特点（根本原因）原因：扩频码得非理想相关特性；无线信道多经效应；蜂窝结构和大用户量；通过功控减少：符号间干扰（ICI）、用户间干扰（MAI）、邻小区干扰（ACI）；

CDMA蜂窝系统容量主要受限于干扰。

节省功耗通过功率控制减少无谓功率消耗

减少电磁辐射根通过功率控制，减少基站和移动台无谓电磁辐射

改善时变信道传输质量根据信号强度探测，改变发送功率，保证无线链路质量

22功率控制技术的作用采用功率控制可以很好地解决：远近效应快衰落与阴影衰落多址干扰23功率控制的目标核心目的：降低干扰，减少功耗保证一定质量的前提下，尽可能降低功率，使接收功率始终刚刚够用！前向功控——限制BS的发射功率，使所有MS在保证通信质量的条件下，BS的发射功率为最小。反向功控——限制MS的发射功率，使所有MS到达基站的信号强度一样。多：多的部分是干扰；少：通信质量达不到24功率控制的方法开环功控——基于路径损耗的功率控制，补偿信道中平均路径衰落及慢衰落（阴影衰落）

根据接收信号强度（质量），调整自身的发射功率，以达到期望的通信质量。

闭环功控——降低信道快衰落的影响根据接收信号强度（质量），调整对方的发射功率，对开环功率控制提供校正内环功控——调整信号强度外环功控——调整功控门限25IS-95系统的功控实现前向链路功率控制MS连续不断地测前向信道的FER，BS根据MS的测量报告，估计调整其发射功率。调节步长：约0.5dB，动态范围限制在标称功率的±

6dB，调节速率：缓慢，每秒2次（30ms）26反向链路的功率控制开环功控——MS在接入过程中进行MS通过估算接收信道的路径损耗，来决定自身的发射功率调节步长：每次0.5dB动态范围：32dBIS-95系统的功控实现27IS-95系统的功控实现反向链路闭环功控——MS获得业务信道后内环功控：调节发射功率，保持MS尽可能地接近目标值(Eb/It)setpointBS测量反向信道的Eb/It，与目标值比较后调整MS的发射功率。调节步长：1dB调节速率：800次/S（1.25ms）动态范围：48dB外环功控：计算FER，调整目标值Eb/It，平衡FER与系统容量的关系。调节速率：20ms28反向链路闭环功控流程图设定Eb/It目标值设定FER目标值测量每个PCG中的Eb/It目标值升高1dB降低1dB发送周期性锁定功控消息计算FER并调整Eb/It设定值(Eb/It)m>设定值接收另一幀内环(1.25ms)外环(20ms)否否是是29Eb/It目标值（≥5dB话音质量良好）MS发射功率时间ItEb/ItEb/It设定值下一个Eb/It设定值1.25msEbEbi幀i＋1幀闭环功控示意图30内容提要（Contents）IS-95系统AnOverviewonIS-95System

IS-95系统的空中接口TheAir-interfaceofIS-95System

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31切 换概 念切换目的：维持通信的连续性切换类型硬切换：先断后通。发生在不同频率、不同模式系统的信道之间软切换：先通后断。发生在相同频率系统的信道之间更软切换——扇区间的切换，不经过MSC软切换——小区间的切换软/硬切换——包含上两项的切换32软切换类型更软切换双方软切换三方软切换软/更软切换软切换33

T_ADD；T_COMP；T_DROP；T_TDROP软切换实现原则切换依据：导频信号（由短PN码215区分）强度导频集合：集合中的导频，频率相同，相位(偏移值)不同激活集：参与移动台接收的导频候选集：不在激活集中，但有足够强度可正确解调的导频邻近集：不在激活和候选集中，但适合作为候选的导频(根据地域划分)剩余集：除上述之外所有可能的导频切换参数： 34软切换过程动态切换范围时间导频信号强度T-ADDT-DROPA基站信号B基站信号动态门限充分考虑了MS所处位置环境对接收信号的影响，采用一定算法，使得MS向BTS报告的时间改变。邻近集候选集邻近集候选集导频集合激活集邻近集邻近集候选集候选集激活集静态切换范围35软切换特点切换成功率高。MS同时与多个BTS通信，大大降低因切换造成的掉话

增加系统容量。MS优先执行降低发射功率命令，从而MS的整体发射功率降低，干扰减少。通信质量提高。具有分集增益，提高了接收信号的质量。占用系统资源多（切换时增加硬件设备的使用）36ThanksforYourAttention!37扩频通信概念38DS-CDMA系统原理框图调制解调akPNf0f0WkWkPN判决am混频调制解调akPNf0f0PN判决am混频392024/5/6

选择地址码的要求

数量足够多相关性能好自相关性互相关性频谱性能好，类似白噪声谱特性IS-95系统使用的地址码伪随机序列码PN码，215，242Walsh码，64阶等长40PN码的生成及特性001001Ci（t）＝1001110Ci（t）＝1001011PN码个数＝2N PN码长度＝2N－1＝7具有随机数特性具有尖锐的自相关性较好的互相关性IS-95中的PN码： 短码，215＝32768个码字长码，242

＝4.4×1012个IS-95建议，相邻码字间隔64chip实际短码：215/64＝512个实际长码：242/64＝69×109个412024/5/6WalshCode生成及特性H0H0H0H0000100010001000111100001000100011110000100010001111000010001000111101110111011100001W0W1W2W3W4W5W6W78×8阵列，8个WalshCode每个码8位chip IS-95中WalshCode为64×64阵列共有64个码字，W0~W63 每个码64位chip 同步正交性好，且只有当一半以上的码元出错，才会被误认为不同的WC422024/5/6大容量处理增益（BW/BS）

QCDMA为21dB，远高于其它系统，使其抗干扰性好。Eb/N0

CDMA寻求为6dB，模拟系统的C/I值为18dB。