CDMA信道結構與調制主要內容

IS95前向信道的作用與結構

IS95反向信道的作用與結構

1X新增加的前反向信道CDMA通信模型Interleaving信源解碼deinterleaving信源編碼信道編碼交織去交織信道解碼加擾解擾擴頻解擴調制解調射頻發(fā)射射頻接收發(fā)送端接收端無線信道信道調制與編碼差錯控制編碼（糾錯編碼）：循環(huán)冗余校驗、卷積、塊交織、Turbo碼和擾碼。常用術語比特（Bit），符號(Symbol)，碼片(Chip)輸入的含有信息的數據稱為比特經過信道編碼和交織后的數據稱為符號經過最終擴頻得到的數據稱為碼片速率：比特速率：bps、符號速率：sps、碼片速率：cps處理增益最終擴頻速率和比特速率的比在IS95A系統中，處理增益為128(1.2288M/9.6k)，

也就是21dB(10lg(1.2288M/9.6k))前向（下行）：從BTS到MS(Forwardchannel)反向（上行）：從MS到BTS(Reversechannel)信源編碼話音編碼器8KQCELP13KQCELP8KEVRC特點支持語音激活在典型的雙工通話中，通話的占空比小于35%,不通話的時候降低發(fā)射速率，有效提高系統容量。信道編碼

卷積編碼卷積編碼技術能夠有效地克服數據錯誤。移動通信的傳輸信道屬變參信道，不僅會引起隨機錯誤，而且會造成突發(fā)錯誤。通過編碼器生成的信息位叫符號，這些符號與當前寄存器中所有比特相關這種內部互關聯性有助于檢測和糾正差錯。移位寄存器的長度稱為約束長度(K=9)移位寄存器越長，編碼結果糾正突發(fā)差錯的性能就越好這里，每輸入一個比特，都輸出兩個符號（卷積率為1/2）(速率變?yōu)?倍)。SymbolOutput12345678g0g1c0c1DataBitInput卷積率1/2,k=9卷積編碼信道編碼舉例信道編碼適合糾正非連續(xù)的少量錯誤編碼解碼床前明月光春眠不覺曉白發(fā)三千丈紅豆生南國床床前前明明月月光光春春眠眠不不覺覺曉曉白白發(fā)發(fā)三三千千丈丈紅紅豆豆生生南南國國床？前前明明月月光光春春眠眠？不覺覺曉曉白白發(fā)發(fā)三三？千丈？紅紅豆豆生生南？國國交織技術原理（1）床前明月光春眠不覺曉白發(fā)三千丈紅豆生南國床床前前明明月月光光春春眠眠不不覺覺曉曉白白發(fā)發(fā)三三千千丈丈紅紅豆豆生生南南國國？？？？？？？？？？春春眠眠？不覺覺曉曉白白發(fā)發(fā)三三？千丈？紅紅豆豆生生南？國國？？？？編碼信道編碼對連續(xù)的碼元出錯不能糾錯交織技術原理（2）優(yōu)點：交織技術是改變數據流的傳輸順序，將突發(fā)的錯誤隨機化。提高糾錯編碼的有效性。缺點：由于改變了數據流的傳輸順序，必須要等整個數據塊接收后才能糾錯，加大了處理延時，因此交織深度應根據不同的業(yè)務要求有不同的選擇。

一幀中的384個調制符輸入到一個24乘16的塊交織器陣列(從左向右按列讀出)該陣列表示20ms幀的信息。9600bps塊交織器(輸入陣列)現在，9600bps的數據不再相關相鄰碼符號從時間上隔離開突發(fā)差錯的影響得到減少增強了碼符號抗單比特差錯的能力READ9600bps塊交織器(輸出陣列)

擾碼

目的：增強數據安全、降低峰均比，使干擾隨機化

通過對塊交織輸出數據和PN碼片的抽樣進行模2加實現速率相同復用器輸出的每個碼符號與指定的沃氏函數異或沃氏函數為固定碼片速率1.2288Mcps各信道通過沃氏函數互相加以區(qū)分擴頻后的帶寬大大超過源數據的帶寬ToQuadratureSpreading800HzMuxTimingPowerControlBit(800bps)MUXWt1.2288McpsScrambledData19.2KspsWalshFunctionfromIndex正交擴頻速率不相同QPSK調制IQIchannelPNsequence1.2288McpsQchannelPNsequence1.2288McpsBasebandfilterBasebandfilterCos(2pfct)Sin(2pfct)I(t)Q(t)s(t)APN短碼碼片速率:1.2288Mcps.當同一載頻的所有的信道擴頻后，采用QPSK調制，并轉換為模擬信號，混合之后經過射頻調制發(fā)射IS-95系統前反向物理信道IS-95信道結構前向同步信道（F-SynCH）W32前向尋呼信道（F-PCH）W1前向業(yè)務信道(F-TCH)反向接入信道(R-ACH)反向業(yè)務信道(R-TCH)前向導頻信道（F-PICH）W0導頻信道、同步信道和尋呼信道屬于開銷信道或公共信道，時刻存在;業(yè)務信道為私有信道，在打電話時建立，掛機后消失。前向信道反向信道前向導頻信道（F-PICH）導頻信道的作用幫助手機捕獲系統

多徑搜索提供相位參考，幫助手機進行信道估計，作相干解調切換時，手機測量導頻信道，進行導頻強度比較導頻信道的生成導頻信道使用沃氏函數0擴頻采用PN短序列偏置，允許每個CDMA載頻最多可有512個不同的導頻信道特定導頻PN序列的PN偏置指數(0-511)乘以64可確定實際偏置（如：PN15）例:15(偏置指數)x64=960PNchips結果:導頻PN序列的起始將會延遲

960chipsx0.8138s/chip=781.25sPilotChannel(All0)1.2288Mcps

IPNQPNWalshFunction0導頻信道的捕獲（移動臺捕獲）在15秒內(典型值2到4秒)，所有可能的偏置(32,768)均檢查一遍移動臺記住具有最佳相關性（Ec/Io最佳）信號的偏置然后移動臺再用沃氏碼32（同步）解調信號00...0100...0100...0100...0100...0100...0100...01導頻信道(W0)前向同步信道（F-SynCH）基本參數

1、PN偏置2、同步系統時鐘3、SID/NID（系統號/網絡號）4、尋呼信道速率5、PN長碼初始狀態(tài)系統捕獲階段采用比特率為1200bps移動臺在手機初始化和每次呼叫結束時重新與系統同步(AcquiredPilot)同步信道同步信道的生成交織后的同步信道數據再被Walsh32擴頻，其碼片速率是1.2288McpsWalsh同步信道數據再被正交PN碼進行擴頻1200bpsWalshFunction321.2288McpsIPNQPN卷積碼和符號重復塊交織R=1/2ModulationSymbols4800sps4800spsBitsChips前向尋呼信道單個CDMA載頻最多可支持七個尋呼信道（W1-W7）信道1(沃氏函數1，W1)為基本尋呼信道其它附加的尋呼信道用沃氏函數2到7不用的尋呼信道可用于前向業(yè)務信道支持兩種速率：9600bps和4800bps尋呼信道基站用尋呼信道發(fā)送系統開銷信息和與特定移動臺相關的消息.尋呼信道的生成沃氏碼#1(或#2,...或#7)用于擴頻，因此其速率增加64倍，為1.2288Mcps9600bps4800bpsWalshfunction1.2288McpsQPN1.2288Mcps19.2Ksps19.2Ksps尋呼信道AddressMaskR=1/2抽取器卷積碼&重復IPN塊交織符號調制LongPNCodeGeneratorW1….W7尋呼信道消息移動臺指示消息接入

參數

消息擴展的系統參數消息擴展的鄰道消息系統參數消息CDMA信道列表消息全局業(yè)務重定向消息配置參數消息開銷消息ACC_CONFIG_SEQCONFIG_SEQ信令分析

尋呼方式

1、時隙模式

T=1.28*2SCISCI=[0,1,2]T：尋呼時隙周期，SCI：時隙周期索引基本尋呼時隙周期1.28S：每個尋呼幀20ms，4個幀組成一個尋呼信道時隙，16個尋呼信道時隙構成1個基本尋呼時隙周期：20ms*4*16/1000=1.28S在基本尋呼時隙周期的基礎上，再進行SCI確定尋呼時隙周期2、非時隙模式在非時隙模式下，移動臺一直監(jiān)聽尋呼信道（一直在工作）在時隙模式下，移動臺只需要在其指配的時隙中監(jiān)聽尋呼信道，其它時間可以關掉接收機（有利于節(jié)電）注：手機待機時間長短與尋呼信道密切相關。前向業(yè)務信道前向業(yè)務信道SyncPaging前向業(yè)務信道前向業(yè)務信道PilotCDMA基站前向業(yè)務信道在呼叫期間，業(yè)務信道用于向某一特定移動臺發(fā)送用戶信息和信令信息業(yè)務信道的最大數目：64減去1個導頻信道、1個同步信道、1~7個尋呼信道每個CDMA載頻最少可以有55個業(yè)務信道不用的尋呼信道可以額外提供6個業(yè)務信道，每個CDMA載頻最多可提供61個業(yè)務信道WalshfunctionPowerControlBit

IPN9600bps4800bps2400bps1200bps(聲碼器)ConvolutionalEncodingandRepetition1.2288McpsLongPNCodeGeneration800HzR=1/2,K=9QPNDecimator數字采樣抽取DecimatorAddressMask

19.2ksps1.2288McpsScrambling加擾bitssymbolschips19.2kspsCHANNELELEMENTMUXBlockInterleaving采用8kbps語音編碼：前向業(yè)務信道的生成19.2kspsSU(1sector)J10SUCFECWalsh#1SyncFECWalsh#32Walsh#0FECWalsh#12FECWalsh#23FECWalsh#27FECWalsh#44PilotPagingVocoderVocoderVocoderVocoder其它用戶Trans-mitter,SectorXSIQPN偏移120CDMA前向信道生成與解調一個前向信道的識別:頻點FrequencyPN短碼偏移區(qū)分扇區(qū)PNOffsetofthesector扇區(qū)內唯一的Walsh碼CDMAFrequency聲碼器前向糾錯擴頻公共信道私有信道CDMA前向信道解調（手機側的解調）DigitalRakeReceiverReceiverRFSectionIF,DetectorTransmitterRFSectionVocoderTrafficCorrelatorPNxxxWalshxxTrafficCorrelatorPNxxxWalshxxTrafficCorrelatorPNxxxWalshxxPilotSearcherPNxxxWalsh0ViterbiDecoderCPUDuplexerTransmitterDigitalSectionLongCodeGen.OpenLoopTransmitGainAdjustMessagesMessagesAudioAudioPacketsSymbolsSymbolsChipsRFRFAGCIS-95A要求最少需要四個可以獨立工作相關解調器（即：三個解調器，一個搜索器）其中三個必須能夠解調各個多徑分量（即：搜索3個多徑信號）一個必須是搜索器，能夠搜索每個導頻PN偏置并評估其信號強度（導頻信號強度）Rake接收機原理接收機相關器1相關器1相關器1

搜索器計算相關時延

合并Thecombinedsignaltts(t)s(t)RAKE接收機有效克服多徑衰落，提高接收性能主要內容IS95前向信道的作用與結構

IS95反向信道的作用與結構

1X新增加的前反向信道移動臺用接入信道：與基站建立初始通信對尋呼信道消息作出響應固定數據率：4800bps每個接入信道僅與一個尋呼信道相關每個尋呼信道最多可支持32個接入信道(0-31)4800bps反向接入信道(ReverseAccessChannel)兩類消息:響應消息(響應基站的消息)請求消息(移動臺自動發(fā)送)28.8kspsConvolutionalEncoder&RepetitionR=1/31.2288McpsAccessChannel

LongCodeMaskLongPNCode

Generator28.8kspsOrthogonalModulation307.2kcps1.2288McpsQPN(NoOffset)I

PN(NoOffset)D1/2PNChipDelayBlockInterleaverAccessChannelInformation(88bits/Frame)4.8kpbsDirectSequenceSpreading接入信道的生成PN長碼擴頻反向業(yè)務信道用于在呼叫期間發(fā)送用戶的話音業(yè)務用戶對來自基站的命令和查詢的響應用戶對基站請求支持可變速率操作8Kbps聲碼器速率集1-9600,4800,2400和1200bps13Kbps聲碼器速率集2-14400,7200,3600,1800bps反向業(yè)務信道

9600bps4800bps2400bps1200bps28.8kspsR=1/3,K=91.2288McpsUserAddress

MaskLongPNCodeGenerator28.8kspsOrthogonalModulationDataBurstRandomizer307.2kcps1.2288McpsQPN(nooffset)I

PN(nooffset)D1/2PNChipDelayDirectSequenceSpreadingConvolutionalEncoder&RepetitionBlockInterleaver采用8kbps語音編碼反向業(yè)務信道的生成（不講）

反向業(yè)務信道:數據突發(fā)隨機化一些重復的符號被刪除交織器的輸出受一個時間濾波器的控制進行選通傳輸門控的周期隨傳輸數據率變化用一個偽隨機屏蔽模式碼屏蔽掉由符號重復所產生的冗余數據1.2288McpsUserAddress

MaskLongCodePNGeneratorDataBurstRandomizer307.2kcpsFromOrthogonalModulationFrameDataRateToDirectSequenceSpreading

反向業(yè)務信道:直接序列擴頻反向業(yè)務信道使用長碼進行直接序列擴頻移動臺使用基于ESN的長碼掩碼來區(qū)別彼此1.2288McpsUserAddress

Mask(ESN)LongCodePNGeneratorDataBurstRandomizer307.2kcpsToQuadratureSpreading1.2288McpsCDMA反向信道生成與解調MSCBSCBTS(1sector)ChannelElementAccessChannelsVocoderVocoderVocoderVocoderReceiver,SectorXChannelElementChannelElementChannelElementChannelElementLongCodeGenLongCodeGenLongCodeGenLongCodeGenLongCodeGen其它用戶UserLongCodeUserLongCodeUserLongCodeUserLongCodeUserLongCodeUserLongCode每個移動臺可由移動臺內部產生的用戶長碼的偏置唯一地識別所有移動臺在同一1.23MHz寬的頻帶內同時傳送信息附近的任一BTS可以向移動臺分配一個信道部件(或稱信元、CE單元，俗稱信道板

ChannelElement)并成功地提取移動臺的信號CDMA反向信道的解調（基站側的解調）移動臺調制過程的反過程多徑分量有益于CDMA處理來自多個接收單元的信號可以被矢量合并，以改善總的接收信號質量U/D

CommandDe-InterleaverSpeechOutputCombinerBTSReceiverBSCDemodulatorSearchCorrelatorDemodulatorSearchCorrelatorDemodulatorSearchCorrelatorDemodulatorSearchCorrelatorPowerControl

DecisionViterbiDecoder聲碼器ChanneLElement注：對一個用戶，BTS接收機對應4個解調路徑（4條路徑分量），每個解調路徑包含1個解調器和2個搜索器。移動臺呼叫處理過程加電初始化狀態(tài)空閑狀態(tài)系統接入狀態(tài)業(yè)務信道狀態(tài)MS充分獲得系統定時MS收到PCH消息需要證實或響應；發(fā)起呼叫或注冊MS轉向業(yè)務信道MS結束使用業(yè)務信道收到除始呼消息和尋呼響應消息之外的對ACH上發(fā)送的消息的證實MS空閑切換或者無法收到PCH消息P30

CDMA移動臺初始化過程

CDMA移動臺初始化過程：1、首先搜索CDMA頻點，捕獲導頻信息，做相干解調（導頻）2、然后捕獲同步信道，獲取長碼狀態(tài)、系統時間、尋呼信道速率等消息（同步）3、然后到達尋呼信道，接收系統參數消息，接入參數消息，鄰區(qū)列表消息，信道列表消息，擴展系統參數消息等（尋呼）4、最后守候在尋呼信道，做登記、主叫或響應尋呼。（駐守尋呼）PilotchannelSynchronouschannelPagingchannelAccesschannel呼叫流程主叫MSC/VLR

BSCBTS被叫HLR/AUCMS被叫MSC/VLR

BSCBTSMS課程回顧1.手機上電之后2.手機長時間無法監(jiān)聽到尋呼信道消息4.手機結束業(yè)務信道的使用后3.手機發(fā)生了空閑切換1.在信道的工作流程中，什么情況下手機需要重新回到初始化狀態(tài)？主要內容IS95前向信道的作用與結構

IS95反向信道的作用與結構

1X新增加的前反向信道CDMA2000-1X特點(2.5G)支持高速數據傳