1、CDMA理論基礎(chǔ)知識(shí)-概述,移動(dòng)通信的發(fā)展與CDMA技術(shù)的出現(xiàn),移動(dòng)通信的發(fā)展與CDMA技術(shù)的出現(xiàn),CDMA與GSM同屬于2代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。 GSM是歐洲標(biāo)準(zhǔn)，全球都有應(yīng)用，中國稱為全球通，向3G演進(jìn)的方向是WCDMA CDMA是北美標(biāo)準(zhǔn)，主要在北美洲。南美洲、亞洲。澳洲也有運(yùn)營商。向3G演進(jìn)的方向是CDMA2000,三種3G制式的比較,現(xiàn)在總共有3中3G制式存在,三種3G制式的比較（1）,三種3G制式的比較（2）,CDMA2000技術(shù)的發(fā)展演進(jìn),CDMA2000 1X概述,CDMA2000 1X概述,碼片速率：1.2288 Mcps IS-95A/B是其子集,RC1/RC2 反向?qū)ьl，反

2、向采用相干解調(diào) 前向發(fā)射分集：OTD 、 STS 前向快速功率控制,速率800Hz 支持快速尋呼信道,終端待機(jī)時(shí)間更長 幀長可變:5ms 、 20ms 、 40ms 、 80ms 信道編碼增加Turbo碼 物理層支持速率最大可達(dá)307.2kbps 話音用戶容量是IS-95A/B的1.52倍，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)吞吐能力提高3倍以上,CDMA2000 1X帶來的技術(shù)優(yōu)勢(shì),系統(tǒng)吞吐量提高 前向快速功率控制 前向發(fā)射分集OTD 、STS 導(dǎo)頻輔助相干解調(diào)約(3dB) Turbo編碼的引入 更強(qiáng)的搞干擾性 改進(jìn)的前向糾錯(cuò)(中/高速數(shù)據(jù)傳輸采用Turbo Code) 頻譜利用率提高 Walsh碼資源加倍 HPSK

3、、 QPSK調(diào)制,CDMA2000 1X帶來的技術(shù)優(yōu)勢(shì),支持高速SCH,單個(gè)信道的峰值速率高達(dá)307.2kbps 更多的信道類型使高層信令控制更加完善 終端待機(jī)時(shí)間更長 快速尋呼信道 前向兼容 射頻部分 基帶處理部分(RC),什么是CDMA?,是800 MHz 和1900 MHz PCS 運(yùn)營商的選擇 滿足CTIA Users Performance Requirements 大容量 獨(dú)特的編碼方案提供保密通信,C D M A,ode,ivision,ultiple,ccess,CDMA 能夠提供優(yōu)異的話音質(zhì)量,什么是多址技術(shù) ?,由于在電話和無線通信系統(tǒng)初期，運(yùn)營商力圖在一條電路上同時(shí)提供盡

4、可能多的業(yè)務(wù)。 媒介的類型 - 舉例: 雙絞線 同軸電纜 光纖 空中接口(無線信號(hào)) 多址技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 增加容量:為更多用戶提供服務(wù) 減少資金投入 降低每用戶的費(fèi)用 管理方便,Each pair of屗 users enjoys a dedicated, private circuit through the transmission medium, unaware that the other users exist.,Multiple Access: 多個(gè)獨(dú)立的用戶對(duì)一個(gè)傳輸媒介的同時(shí)、私有的使用,多址技術(shù),物理傳輸媒介是一個(gè)公共資源, 可以根據(jù)建立在不同使用技術(shù)的不同標(biāo)準(zhǔn)細(xì)分為單獨(dú)的信道.

5、 這里列出了三種主要的多址技術(shù): FDMA Frequency Division Multiple Access 每個(gè)用戶使用一個(gè)不同的頻率 一個(gè)信道是一個(gè)頻率 TDMA Time Division Multiple Access 每個(gè)用戶使用一個(gè)時(shí)間上的一個(gè)不同窗口(時(shí)隙) (“time slot”) 一個(gè)信道是在一個(gè)指定頻率上的一個(gè)指定的時(shí)隙 CDMA Code Division Multiple Access 每個(gè)用戶在所有的時(shí)間內(nèi)使用相同的頻率,通過不同的code patterns區(qū)分 一個(gè)信道是一個(gè)唯一的 (一套) code pattern(s),信道:在傳輸媒介上為每個(gè)用戶單獨(dú)分配

6、的,專用的一個(gè)通道,CDMA特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),容量大,CDMA 10 MHz 8個(gè)CDMA載波 每載波、每扇區(qū)20個(gè)話音信道 每小區(qū)3個(gè)扇區(qū) 頻率復(fù)用系數(shù)=1 支持有效話音信道數(shù)=8 * 20 * 3 = 480,CDMA與GSM的小區(qū)容量對(duì)比,GSM 10 MHz 50個(gè)GSM載波(10MHz/200KHz) 每載波8個(gè)時(shí)隙(包括控制信道和業(yè)務(wù)信道) 每小區(qū)3個(gè)扇區(qū) 頻率復(fù)用系數(shù)(通常)=4 可配置的站型為S444 支持有效話音信道數(shù) =48 * 8 * /4 = 96-87,去除BCCH一個(gè)用來從移動(dòng)臺(tái)到基站的通信 (稱為 反向鏈路 或上行鏈路) 在800M蜂窩系統(tǒng)中, 雙工間隔為 45 MHz

7、 在1900 MHz PCS中,雙工間隔為 80 MHz CDMA Forward Channel (前向信道) 1.25 MHz Forward Link CDMA Reverse Channel (反向信道) the 1.25 MHz Reverse Link CDMA Code Channel (CDMA碼信道) 在前向信道或反向信道中的每個(gè)獨(dú)立的二進(jìn)制流l 碼信道通過數(shù)學(xué)的碼進(jìn)行區(qū)分 前向信道中的碼信道: Pilot, Sync, Paging and Forward Traffic channels 后向信道中的碼信道: Access and Reverse Traffic chan

8、nels,術(shù)語定義,比特（bit）、符號(hào)（Symbol）與碼片（Chip） 純信息數(shù)據(jù)稱為比特（bit） 在經(jīng)過卷積編碼器、符號(hào)重復(fù)與交織后的數(shù)據(jù)被稱為符號(hào)（symbol） 經(jīng)過最終擴(kuò)頻后得到的數(shù)據(jù)被稱為碼片（chip） 處理增益（Processing Gain） 理解為最終擴(kuò)頻速率與信息速率的比；,CDMA: Using a New Dimension,所有的CDMA用戶同時(shí)占用同樣的頻率, 頻率和時(shí)間在這里不用作區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn) CDMA 系統(tǒng)使用“碼”區(qū)分信道 CDMA干擾主要來自附近的用戶 每個(gè)用戶是喧鬧的人群中一個(gè)較小的聲音, 疊加了一個(gè)獨(dú)特的可恢復(fù)的的碼 所有用戶的發(fā)射功率都必須嚴(yán)格控制

9、, 使這些信號(hào)到達(dá)基站時(shí)具有相同的信號(hào)強(qiáng)度.,Figure of Merit: Ec/Io, Eb/No (energy per chip bit /interference noise spectral density) CDMA: Ec/Io -17 to -2 dB CDMA: Eb/No +6 dB,CDMA 是一個(gè)擴(kuò)頻系統(tǒng),通常使用的技術(shù)力圖把信號(hào)壓縮在盡可能小的帶寬內(nèi) 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)使用快速的擴(kuò)展序列與輸入數(shù)據(jù)混合 擴(kuò)展序列在接收端獨(dú)立再生, 并與接收的寬帶信號(hào)一起恢復(fù)原始數(shù)據(jù) 去擴(kuò)展會(huì)帶來實(shí)質(zhì)上的增益, 增益與頻譜擴(kuò)展的倍數(shù)成比例 CDMA系統(tǒng)使用一個(gè)較大的帶寬, 從而有較大的

10、處理增益, 從而提高了容量.,擴(kuò)頻系統(tǒng)原理示意(1),擴(kuò)頻系統(tǒng)原理示意(2),擴(kuò)頻系統(tǒng)原理示意(3),可以恢復(fù)的運(yùn)算,任意的數(shù)據(jù)比特流都可以與一個(gè)擴(kuò)頻序列疊加 在接收端, 如果可以獲得原始的擴(kuò)頻序列,并且正確同步, 接收到信號(hào)可以被解擴(kuò) 在解擴(kuò)后, 原始的數(shù)據(jù)流可以被完整無缺的恢復(fù),通過 CDMA “運(yùn)送 和接收”,無論在運(yùn)送,接收或CDMA系統(tǒng)中, 封裝非常重要 貨物被放置在嵌套的容器內(nèi), 進(jìn)行保護(hù)和編址 運(yùn)送時(shí)按照一定的順序打包, 接收時(shí)要按照相反的順序“去包裝” 在CDMA系統(tǒng)內(nèi),容器是擴(kuò)頻碼,CDMA的嵌套擴(kuò)展序列,CDMA 聯(lián)合使用了三種不同的擴(kuò)頻序列形成了獨(dú)特的,強(qiáng)壯的信道 擴(kuò)頻序

11、列在發(fā)送端和接收端都容易產(chǎn)生 擴(kuò)展序列在發(fā)送端依次擴(kuò)展, 在接收端依相反的順序解擴(kuò), 就可以恢復(fù)原始的數(shù)據(jù)流,CDMA的簡(jiǎn)單模型,d0(t),C0(t),dm-1(t),Cm-1(t),C0(t),d0(t),(Tb=nTc),CDMA的簡(jiǎn)單示例發(fā)送端,d0(t),t,t,t,W1(t),d3(t),t,t,t,c1(t),s1(t),s0(t),t,Tb,Tc,s(t)=s0(t)+ s1(t),CDMA的簡(jiǎn)單示例接收端,b0(t) =s(t)c0(t),t,t,t,c0(t),s(t),b1(t) =s(t)c1(t),t,t,c1(t),s(t),t,Tb,Tb,+1,-1,-1,+1,

12、擴(kuò)頻與解擴(kuò)（DS-CDMA）,擴(kuò)頻與解擴(kuò)（DS-CDMA）,期望信號(hào),其他用戶信號(hào),期望的擴(kuò)頻信號(hào),擴(kuò)頻碼,解擴(kuò)后的數(shù)據(jù),其他擴(kuò)頻信號(hào),積分后的其他信號(hào),1,-1,1,-1,1,-1,8,-8,1,-1,8,-8,解擴(kuò)后的其他信號(hào),相關(guān)接收機(jī)的基本操作,積分后的數(shù)據(jù),處理增益,CDMA過程中的頻譜變化,相關(guān)性和正交,相關(guān)性：指兩個(gè)信號(hào)的相似程度。 相關(guān)性使用相關(guān)系數(shù)來衡量，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)完全相同時(shí)的相關(guān)系數(shù)為1，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)系數(shù)為0時(shí)稱兩個(gè)信號(hào)正交。 對(duì)于離散的數(shù)字序列相關(guān)系數(shù)定義為： 假設(shè)有兩個(gè)等長的二進(jìn)制數(shù)字編碼序列：x（ x1 ，x2 ，x3 ，xi ，xn）和y（ y1 ，y2 ，y3

13、 ，yi ，yn）則x和y相關(guān)系數(shù)為：,如果兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字編碼序列相關(guān)系數(shù)為0，稱兩者為正交序列。多個(gè)兩兩正交的二進(jìn)制數(shù)字編碼序列構(gòu)成的碼組稱為正交碼組。,正交序列擴(kuò)頻,原始信號(hào)編碼1,擴(kuò)頻序列1,擴(kuò)頻信號(hào)1,混合擴(kuò)頻信號(hào)1+2,原始信號(hào)編碼2,擴(kuò)頻序列2,擴(kuò)頻信號(hào)2,解擴(kuò)與信號(hào)分離1,擴(kuò)頻序列1,解擴(kuò)后的數(shù)據(jù),混合擴(kuò)頻信號(hào)1+2,判決電路輸出,解擴(kuò)與信號(hào)分離2,擴(kuò)頻序列2,解擴(kuò)后的數(shù)據(jù),混合擴(kuò)頻信號(hào)1+2,判決電路輸出,我們需要多少個(gè)擴(kuò)頻碼 (1) -區(qū)分前向碼信道,一個(gè)調(diào)節(jié)到特定頻率的移動(dòng)臺(tái),接收某一基站的某一小區(qū)的前向信道信號(hào) 這個(gè)前向信道攜帶了最大可有64個(gè)“前向碼信道”組成的復(fù)合信號(hào)

14、 這些碼信道中有一部分是“業(yè)務(wù)信道”,其他是使CDMA系統(tǒng)正常運(yùn)作需要的 開銷信道 一個(gè)由64個(gè)數(shù)學(xué)碼組成的碼集被用來區(qū)分64個(gè)可能的前向碼信道, 這64個(gè)碼信道可能包含在一個(gè)前向CDMA信道中 碼集中的數(shù)學(xué)碼被稱為 “Walsh Codes”,我們需要多少個(gè)擴(kuò)頻碼 (2) -區(qū)分各個(gè)基站,一個(gè)移動(dòng)臺(tái)周圍可能有若干個(gè)基站, 所有這些基站使用相同的頻率發(fā)射 每個(gè)基站的每個(gè)扇區(qū)都發(fā)射最多由64個(gè)碼信道組成的CDMA前向信道 一個(gè)移動(dòng)臺(tái)必須能夠區(qū)分不同基站的不同扇區(qū), 而且只監(jiān)聽一組碼信道 兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字序列, 稱為 I and Q Short PN Sequences (or Short PN C

15、odes) , 被用作定義不同基站扇區(qū)的識(shí)別 在一個(gè)CDMA系統(tǒng)中, 這兩個(gè)有 Short PN Sequences 可以512種不同的方式使用, 每一種構(gòu)成了一個(gè)數(shù)學(xué)碼, 用來識(shí)別特定基站的特定扇區(qū),我們需要多少個(gè)擴(kuò)頻碼 (3) -區(qū)分反向碼信道,CDMA系統(tǒng)必須能夠唯一地識(shí)別每一個(gè)可能與基站通信的移動(dòng)臺(tái) 在市場(chǎng)上有數(shù)量眾多的移動(dòng)臺(tái) 一個(gè)稱為 Long PN Sequence (or Long PN Code) 的二進(jìn)制數(shù)字序列被用來唯一地石碑每一個(gè)可能的反向碼信道 這個(gè)序列非常長, 有數(shù)以億計(jì)的不同使用方式. 每一種使用方式構(gòu)成一個(gè)數(shù)學(xué)碼, 用來識(shí)別一個(gè)特定的用戶(被稱為 User Lon

16、g Code)或一個(gè)特定的接入信道 (在本課程后面會(huì)作解釋).,Walsh Codes 屬性,64個(gè) “魔法”序列, 每一個(gè)長度為 64 chips 一個(gè) chip是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字(0或1) 每一個(gè)Walsh Code都正交與其他 Walsh Codes 這意味著能夠通過一個(gè)“濾波”的過程, 從一個(gè)與其他Walsh codes混合的信號(hào)中識(shí)別中, 因此能夠抽取一個(gè)特定的Walsh codes. 兩個(gè)同樣長度的二進(jìn)制串是正交的, 如果他們兩個(gè)異或的結(jié)果具有相同數(shù)量的“0”和“1”,WALSH CODES # - 64-Chip Sequence - 0 000000000000000000000

17、0000000000000000000000000000000000000000000 1 0101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 2 0011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011 3 0110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110 4 00001111000011110000111100001111000011110000111100001

18、11100001111 5 0101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010 6 0011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100 7 0110100101101001011010010110100101101001011010010110100101101001 8 0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111 9 010101011010101001

19、0101011010101001010101101010100101010110101010 10 0011001111001100001100111100110000110011110011000011001111001100 11 0110011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001 12 0000111111110000000011111111000000001111111100000000111111110000 13 0101101010100101010110101010010101011010101001

20、010101101010100101 14 0011110011000011001111001100001100111100110000110011110011000011 15 0110100110010110011010011001011001101001100101100110100110010110 16 0000000000000000111111111111111100000000000000001111111111111111 17 0101010101010101101010101010101001010101010101011010101010101010 18 001100

21、1100110011110011001100110000110011001100111100110011001100 19 0110011001100110100110011001100101100110011001101001100110011001 20 0000111100001111111100001111000000001111000011111111000011110000 21 0101101001011010101001011010010101011010010110101010010110100101 22 0011110000111100110000111100001100

22、111100001111001100001111000011 23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110 24 0000000011111111111111110000000000000000111111111111111100000000 25 0101010110101010101010100101010101010101101010101010101001010101 26 00110011110011001100110000110011001100111100110011001100001100

23、11 27 0110011010011001100110010110011001100110100110011001100101100110 28 0000111111110000111100000000111100001111111100001111000000001111 29 0101101010100101101001010101101001011010101001011010010101011010 30 0011110011000011110000110011110000111100110000111100001100111100 31 0110100110010110100101

24、100110100101101001100101101001011001101001 32 0000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111 33 0101010101010101010101010101010110101010101010101010101010101010 34 0011001100110011001100110011001111001100110011001100110011001100 35 01100110011001100110011001100110100110011001100110

25、01100110011001 36 0000111100001111000011110000111111110000111100001111000011110000 37 0101101001011010010110100101101010100101101001011010010110100101 38 0011110000111100001111000011110011000011110000111100001111000011 39 0110100101101001011010010110100110010110100101101001011010010110 40 0000000011

26、111111000000001111111111111111000000001111111100000000 41 0101010110101010010101011010101010101010010101011010101001010101 42 0011001111001100001100111100110011001100001100111100110000110011 43 0110011010011001011001101001100110011001011001101001100101100110 44 00001111111100000000111111110000111100

27、00000011111111000000001111 45 0101101010100101010110101010010110100101010110101010010101011010 46 0011110011000011001111001100001111000011001111001100001100111100 47 0110100110010110011010011001011010010110011010011001011001101001 48 0000000000000000111111111111111111111111111111110000000000000000 4

28、9 0101010101010101101010101010101010101010101010100101010101010101 50 0011001100110011110011001100110011001100110011000011001100110011 51 0110011001100110100110011001100110011001100110010110011001100110 52 0000111100001111111100001111000011110000111100000000111100001111 53 01011010010110101010010110

29、10010110100101101001010101101001011010 54 0011110000111100110000111100001111000011110000110011110000111100 55 0110100101101001100101101001011010010110100101100110100101101001 56 0000000011111111111111110000000011111111000000000000000011111111 57 010101011010101010101010010101011010101001010101010101

30、0110101010 58 0011001111001100110011000011001111001100001100110011001111001100 59 0110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001 60 0000111111110000111100000000111111110000000011110000111111110000 61 0101101010100101101001010101101010100101010110100101101010100101 62 00111100110000

31、11110000110011110011000011001111000011110011000011 63 0110100110010110100101100110100110010110011010010110100110010110,EXAMPLE: Correlation of Walsh Code #23 with Walsh Code #59 #23 0110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110 #59 0110011010011001100110010110011010011001011001100

32、110011010011001 XOR 0000111111110000000011111111000011110000000011111111000000001111 Correlation Results: 32 1s, 32 0s: Orthogonal!,Walsh碼的特點(diǎn),Walsh碼的特點(diǎn)： 彼此完全正交 長度為M的Walsh碼組所包含的碼的個(gè)數(shù)也為M， 不同的碼按照它在矩陣中所在行的序號(hào)分別稱為 W0、W1、WM-1 用長度為M的Walsh碼做擴(kuò)頻碼時(shí)，擴(kuò)頻因子應(yīng)當(dāng) 是M，這樣接收端可以完全恢復(fù)發(fā)送端的波形。,Walsh Codes的產(chǎn)生,Short PN Code,short

33、PN code 包含兩個(gè) PN Sequences, I 和 Q, 每一個(gè)的長度為 32,768 chips 兩個(gè)PN Sequences 的產(chǎn)生類似,但移位寄存器的生成多項(xiàng)式不同 他們總在一起使用, 即用在QPSK的兩相正交調(diào)制上,偽隨機(jī)碼m序列,最大長度線性反饋移位寄存器序列,m序列的產(chǎn)生,生成多項(xiàng)式為本原多項(xiàng)式,PN Sequences: 產(chǎn)生和屬性,偽噪聲序列 PseudoNoise (PN) sequences 是由移位寄存器產(chǎn)生的 無反饋網(wǎng)絡(luò)的移位寄存器: 形成序列的長度 =寄存器的個(gè)數(shù) 帶抽頭的移位寄存器產(chǎn)生一個(gè)長度為2N-1 chips的序列, (N為移位寄存器的個(gè)數(shù)), 序列

34、具有下列性質(zhì): 這樣的序列如果逐位比較, 是匹配的(明顯地, 任何序列同它自己是匹配) 這樣序列同他們本身是近似正交的, 如果在時(shí)間上沒有精確對(duì)準(zhǔn)的話. False correlation is small,Sector/Cell 標(biāo)識(shí)-PN OFFSET,CDMA “Short” and “Long” PN Codes,CDMA系統(tǒng)使用三個(gè) PN code 序列: 兩個(gè) “short” 和一個(gè) “l(fā)ong” 兩個(gè) short PN codes (稱為“I” 和 “Q”) 被用來在前向鏈路中正交調(diào)制區(qū)分不同基站或小區(qū) 這兩個(gè)short codes由15位 PN code 發(fā)生器產(chǎn)生. 產(chǎn)生的字

35、串的長度位 215 -1 bits , 系統(tǒng)在在最長連“0”后面插入一個(gè)“0”, 長度變?yōu)?2768; 重復(fù)周期是 26.666. milliseconds (2 s重復(fù) 75次). long PN code 在前向鏈路中被用來擴(kuò)展和數(shù)據(jù)擾碼/隨機(jī)化; 在反向鏈路中用來區(qū)分移動(dòng)臺(tái). long code 是由 42-bit PN code 發(fā)生器產(chǎn)生. 產(chǎn)生的字串在沒有插“0”之前長度是 242 -1 (大約 4.4萬億) bits long; 它的循環(huán)周期大約 41 天, 10 小時(shí), 12 分鐘 和19.4 秒. 這三個(gè) CDMA PN codes 都同步于系統(tǒng)時(shí)間起點(diǎn) (January 6

36、, 1980 at 00:00:00 hours),前向碼信道,PILOT: WALSH CODE 0 導(dǎo)頻信道是一個(gè)“信號(hào)燈”, 不包含任何數(shù)據(jù)信息. 它在系統(tǒng)捕獲時(shí)作為時(shí)間參考, 在切換時(shí)作為測(cè)量的參考 SYNC: WALSH CODE 32 同步信道攜帶了系統(tǒng)標(biāo)識(shí)信息和移動(dòng)臺(tái)在系統(tǒng)捕獲期間需要使用的系統(tǒng)參數(shù) PAGING: WALSH CODES 1 up to 7 可配置17個(gè)尋呼信道,由容量需要決定. 他們攜帶尋呼消息, 系統(tǒng)參數(shù)消息, 和呼叫建立命令 TRAFFIC: any remaining WALSH codes 業(yè)務(wù)信道是指配一個(gè)單獨(dú)的用戶用來傳輸呼叫數(shù)據(jù). 所有剩余的Wa

37、lsh code 都可用, 僅受限于由于噪音影響的總?cè)萘?前向信道的編碼過程,A Forward Channel is identified by: its CDMA RF carrier Frequency the unique Short Code PN Offset of the sector the unique Walsh Code of the user,反向碼信道,反向碼信道有兩種類型: 業(yè)務(wù)信道(TRAFFIC CHANNELS) : 每個(gè)用戶在呼叫過程中使用業(yè)務(wù)信道傳送話音數(shù)據(jù) 一個(gè)反向業(yè)務(wù)信道由一個(gè)用戶特定的公共長碼或保密長碼定義 市面上有數(shù)量眾多的CDMA手機(jī), 因此就有

38、數(shù)量眾多的反向業(yè)務(wù)信道 接入信道(ACCESS CHANNELS): 未處在通話狀態(tài)下的移動(dòng)臺(tái)使用接入信道傳送registration requests, call setup requests, page responses, order responses, 和其他的信令消息 一個(gè)接入信道由與用戶無關(guān)的公共 長碼掩模定義 接入信道同尋呼信道是成對(duì)使用的. 一個(gè)尋呼信道最多可對(duì)應(yīng)32接入信道,反向信道的編碼過程,A Reverse Channel is identified by: its CDMA RF carrier Frequency the unique Long Code PN O

39、ffset of the individual handset,CDMA Channels-SUMMARY,這三種擴(kuò)頻碼在前向和反向鏈路中使用的方式不同 一個(gè)前向碼信道由一個(gè)指配給用戶的Walsh Code 和一個(gè)指配給扇區(qū)的特定PN offset 定義 一個(gè)反向信道由一個(gè)使用長碼序列的特定偏移定義,WALSH CODE: Individual User SHORT PN OFFSET: Sector,LONG CODE OFFSET: individual handset,FORWARD CHANNELS,REVERSE CHANNELS,LONG CODE: Data Scrambling

40、,WALSH CODES: used as symbols for robustness SHORT PN: used at 0 offset for tracking,頻譜使用和系統(tǒng)容量,每一種無線技術(shù) (AMPS, NAMPS, D-AMPS, GSM, CDMA)使用與它們自身獨(dú)特的信號(hào)特定相適應(yīng)的調(diào)制技術(shù) 無線系統(tǒng)的總業(yè)務(wù)容量主要取決于無線信號(hào)特點(diǎn)和射頻設(shè)計(jì)(頻率復(fù)用) 無線信號(hào)的抗干擾能力決定了可以容忍多少干擾, 因此也決定了使用相同頻率的小區(qū)在空間上需要隔離的距離 對(duì)于一個(gè)特定的S/N要求, 信號(hào)帶寬決定了多少射頻信號(hào)可以“賽”進(jìn)運(yùn)營商取得牌照的頻譜范圍,Eb/N0 和 S/N 之

41、間的關(guān)系,CDMA系統(tǒng)的S/N 優(yōu)點(diǎn),其他無線系統(tǒng): 降低干擾的措施,在以前的無線系統(tǒng)中,需要得到信號(hào)必須具有足夠的強(qiáng)度來克服干擾的影響 AMPS, TDMA 和 GSM 依靠物理距離隔離來保證干擾幅度較小 同信道用戶被保持在安全距離以外, 通過仔細(xì)的頻率規(guī)劃 相鄰的用戶和小區(qū)必須使用不同的頻率來避免干擾,Figure of Merit: C/I (carrier/interference ratio) AMPS: +17 dB TDMA: +14 to 17 dB GSM: +12 to 14 dB,CDMA關(guān)鍵技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù),CDMA擴(kuò)頻技術(shù)可以減少頻率選擇性衰落的影響,CDMA關(guān)鍵技術(shù)擴(kuò)頻

42、技術(shù),CDMA關(guān)鍵技術(shù)RAKE接收技術(shù),時(shí)間分集 采用符號(hào)交織，檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼等方法。 頻率分集 通過將信號(hào)能量在寬頻帶中擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的。CDMA將信號(hào)擴(kuò)展到整個(gè)1.25M上。 空間分集 基站采用雙接收天線。 在手機(jī)和基站采用RAKE接收，合并不同傳輸延時(shí)的信號(hào)。 軟切換的時(shí)候，移動(dòng)臺(tái)和多個(gè)基站同時(shí)聯(lián)系，從中選出最好的幀送給交換機(jī)。,CDMA關(guān)鍵技術(shù)RAKE接收技術(shù),S(t),發(fā)射信號(hào),接收技術(shù)無線環(huán)境-多徑效應(yīng),CDMA關(guān)鍵技術(shù)RAKE接收技術(shù),RAKE接收技術(shù)在多徑衰落條件下有效提高接收性能,CDMA關(guān)鍵技術(shù)語音編碼,可變速率聲碼器: 8K QCELP 13K QCELP 特點(diǎn): 支持話音激活,

43、典型的雙工通話中，通話的占空比小于35%,不通話的時(shí)候降低發(fā)射速率，有效提高系統(tǒng)容量。,CDMA關(guān)鍵技術(shù)信道編碼,CDMA采用卷積碼與Turbo碼，降低誤碼率，提高系統(tǒng)性能，滿足語音通信與數(shù)據(jù)通信需求,CDMA關(guān)鍵技術(shù)功率控制,反向 開環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 內(nèi)環(huán)功率控制：800 Hz 外環(huán)功率控制 前向 閉環(huán)功率控制 消息報(bào)告方式：周期報(bào)告、門限報(bào)告 EIB(Erasure Indicator Bit)方式：50 Hz QIB方式：50 Hz 快速功率控制：800 Hz,CDMA關(guān)鍵技術(shù)功率控制,每個(gè)用戶對(duì)于其他用戶都相當(dāng)于干擾，遠(yuǎn)近效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)容量,采用功率控制技術(shù)減少了相互之間的

44、干擾，提高了系統(tǒng)整體容量,遠(yuǎn)近效應(yīng)與功率控制,CDMA關(guān)鍵技術(shù)功率控制(反向開環(huán)),移動(dòng)臺(tái)所需發(fā)射功率受以下因素影響 移動(dòng)臺(tái)與基站距離 小區(qū)負(fù)荷 信道環(huán)境 CDMA系統(tǒng)規(guī)定用一個(gè)常數(shù)來補(bǔ)償路徑損耗與小區(qū)負(fù)荷的影響，這個(gè)常數(shù)可由基站調(diào)整 移動(dòng)臺(tái)根據(jù)接收前向信道的功率，直接確定發(fā)射功率,CDMA關(guān)鍵技術(shù)功率控制(反向閉環(huán)),內(nèi)環(huán)功率控制 基站測(cè)量Eb/Nt和設(shè)定的目標(biāo)Eb/Nt進(jìn)行比較，大于則指令移動(dòng)臺(tái)降低發(fā)射功率，否則增加發(fā)射功率。調(diào)節(jié)速率為 800Hz 外環(huán)功率控制 統(tǒng)計(jì)誤幀率，設(shè)定所需的目標(biāo)Eb/Nt,CDMA關(guān)鍵技術(shù)軟切換技術(shù),軟切換: 不同基站BTS間切換 不同BSC間切換 更軟切換:

45、同基站不同扇區(qū)間切換 硬切換: 異頻切換 不同系統(tǒng)間切換,CDMA系統(tǒng)支持多種切換技術(shù),CDMA關(guān)鍵技術(shù)軟切換技術(shù),軟切換技術(shù) 改善話音質(zhì)量；控制手機(jī)干擾 降低掉話率；提高容量與覆蓋范圍,CDMA關(guān)鍵技術(shù)增強(qiáng)硬切換技術(shù),CDMA技術(shù)支持不同頻率基站之間硬切換，支持不同系統(tǒng)間的硬切換,增強(qiáng)硬切換技術(shù)有效提高切換成功率，降低掉話率,CDMA關(guān)鍵技術(shù)增強(qiáng)硬切換技術(shù),CDMA技術(shù)支持不同頻率基站之間硬切換，支持不同系統(tǒng)間的硬切換,增強(qiáng)硬切換技術(shù)有效提高切換成功率，降低掉話率,City2,City1,City3,CDMA關(guān)鍵技術(shù)小區(qū)呼吸,當(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)荷不相同時(shí)，負(fù)荷重的小區(qū)降低發(fā)射功率，使本小區(qū)邊緣的

46、用戶切換到臨近小區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載控制,“小區(qū)呼吸”動(dòng)態(tài)分配小區(qū)負(fù)荷，改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋, 增加系統(tǒng)容量,負(fù)載控制使用的主要手段包括小區(qū)呼吸和同覆蓋異頻小區(qū)之間的切換。,CDMA關(guān)鍵技術(shù)鑒權(quán)技術(shù),CDMA通過完善的鑒權(quán)流程有效防止非法復(fù)制手機(jī),不能非法復(fù)制手機(jī)了？！,CDMA關(guān)鍵技術(shù)鑒權(quán)技術(shù),共享保密數(shù)據(jù)_A,CDMA關(guān)鍵技術(shù)鑒權(quán)技術(shù),A_KEY,63.48 47.32 31.0 bit 保存在手機(jī)和AC中，只用于計(jì)算SSD。SSD代替A_Key參與后續(xù)鑒權(quán)流程計(jì)算,CDMA關(guān)鍵技術(shù)鑒權(quán)技術(shù),RAND_Challenge,CDMA關(guān)鍵技術(shù)鑒權(quán)技術(shù),鑒權(quán)的類型： 1、按接續(xù)過程中鑒權(quán)的時(shí)刻 位置登記時(shí)鑒

47、權(quán)、始呼鑒權(quán)、終呼鑒權(quán)、FLASH鑒權(quán) 2、按鑒權(quán)對(duì)象： 基站查詢（用于手機(jī)主動(dòng)確認(rèn)基站是否是真實(shí)的）、獨(dú)特查詢（網(wǎng)絡(luò)側(cè)查詢手機(jī)是否是真實(shí)的）,IS95技術(shù)調(diào)制方式,IS95系統(tǒng)時(shí)間,系統(tǒng)零時(shí)：定義1980年1月6日0時(shí)整為系統(tǒng)起始時(shí)間。偏置為零的長碼和短碼此時(shí)同時(shí)處于初始狀態(tài) 所有基站將在GPS時(shí)間的每個(gè)偶秒起始時(shí)刻（或在此之后80ms整數(shù)倍處）作為0偏置PN碼（周期為80/3 ms）的初態(tài)，即在此之前恰好輸出了1個(gè)“1”和連續(xù)15個(gè)“0”這樣的PN碼片 所有基站需將1980年1月6日零時(shí)（GPS起始時(shí)間）作為m序列長碼的初態(tài)（在此之前恰好輸出了一個(gè)“1”碼片和41個(gè)連續(xù)的“0”碼片）. 使

48、用GPS定時(shí)的好處：切換快，同步簡(jiǎn)單。,IS95A信道類型,前向 導(dǎo)頻信道 同步信道 尋呼信道 業(yè)務(wù)信道（含功率控制子信道） 反向 接入信道 業(yè)務(wù)信道,前向信道類型導(dǎo)頻信道,前向信道類型同步信道,前向信道類型尋呼信道,前向信道類型業(yè)務(wù)信道,反向信道類型接入信道結(jié)構(gòu),反向信道類型業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu),移動(dòng)臺(tái)初始化過程,(1) 尋找CDMA頻點(diǎn)，捕獲導(dǎo)頻信道，實(shí)現(xiàn)短碼同步 (2) 接收同步信道消息，獲取LC_STATE, SYS_TIME P_RAT等系統(tǒng)信息 (3) 定時(shí)改變，實(shí)現(xiàn)長碼同步 (4) 守候在基本尋呼信道，接收系統(tǒng)消息 (5) 可進(jìn)行登記、始呼或被呼,IS-95A信道總結(jié),IS95A技術(shù)小結(jié)

49、,碼片速率：1.2288 Mcps 調(diào)制 前向：QPSK 反向：OQPSK 功率控制 前向：消息方式的慢速功率控制 反向：開環(huán)功率控制；快速功率控制（800Hz） 切換：軟切換/更軟切換、硬切換,IS95B的變化,IS-95B從IS-95A演化而來，完全兼容IS-95A 主要變化： 增加速率集2：14.4k、7.2k、3.6k與1.8kbps， 增加EIB方式的前向功率控制 增加增補(bǔ)碼分信道以提高數(shù)據(jù)傳輸能力。單個(gè)用戶可最多使用8個(gè)碼分信道（1 FCH + 7 SCCH），最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 76.8（速率集1） / 115.2kbps（速率集2） 軟切換相對(duì)門限 接入過程中的切換 移動(dòng)臺(tái)輔

50、助的硬切換 BSS間的軟切換,IS95B反向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu) - 速率集,IS-95B功率控制類型,反向功率控制 開環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 內(nèi)環(huán)功率控制：800 Hz 外環(huán)功率控制 前向功率控制 閉環(huán)功率控制 消息報(bào)告方式：周期報(bào)告、門限報(bào)告 EIB方式（Erasure Indicator Bit）：50 Hz EIB用于速率集2。MS在反向業(yè)務(wù)信道向BS發(fā)送EIB。其中，如果收到的是一壞幀，則置EIB=1；收到的是一好幀，則置EIB=0。 功率控制速率：50Hz。,軟切換“動(dòng)態(tài)”門限,切換過程： (1) 手機(jī)將有效集中的導(dǎo)頻按強(qiáng)度排序?yàn)椋?PS1PS2PSn (2) 導(dǎo)頻P2強(qiáng)度超過T_ADD

51、，手機(jī)將其加入候選集 (3) 導(dǎo)頻P2強(qiáng)度超過(SOFT_SLOPE/8) * 10 * log10(PSi) + ADD_INTERCEPT/2，手機(jī)向BS上報(bào)導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息 (4) BS命令MS將P2加入有效集,軟切換“動(dòng)態(tài)”門限,(5) 導(dǎo)頻P1強(qiáng)度小于(SOFT_SLOPE/8) * 10 * log10(PSi) + DROP_INTERCEPT/2，手機(jī)啟動(dòng)T_DROP定時(shí)器 (6) T_DROP定時(shí)器超時(shí)，手機(jī)上報(bào)導(dǎo)頻測(cè)量消息 (7) BS命令MS將P1從有效集中刪除 (8) 導(dǎo)頻P1強(qiáng)度小于T_DROP，啟動(dòng)定時(shí)器 (9) 定時(shí)器超時(shí)，MS將P1從候選集中刪除,移動(dòng)臺(tái)輔助的硬

52、切換,第五章 CDMA 1X 技術(shù),第一節(jié) CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn) 第二節(jié) CDMA 1X前向信道介紹 第三節(jié) CDMA 1X反向信道介紹 第四節(jié) CDMA 1X特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)總結(jié),CDMA 1X空口協(xié)議模型,CDMA 1X空口協(xié)議功能結(jié)構(gòu),CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn)Turbo碼,Turbo碼在大數(shù)據(jù)包時(shí)使用 Turbo碼的特點(diǎn) 對(duì)輸入的信息序列進(jìn)行兩次編碼，譯碼時(shí)可相互交換信息 交織器的引入使得信息比特不僅受鄰近校驗(yàn)比特的保護(hù)，而且受距離很遠(yuǎn)的校驗(yàn)比特的保護(hù) Turbo碼性能明顯優(yōu)于卷積碼，可以達(dá)到接近香農(nóng)極限的效果,CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn)Walsh碼,CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn)反向HPSK調(diào)制,CDM

53、A 1X前向采用QPSK調(diào)制，類似IS95的QPSK,反向采用HPSK調(diào)制。 HPSK ( Hybrid PSK )，亦稱為OCQPSK ( Orthogonal Complex QPSK )，其作用在于： 減少信號(hào)過零率 降低對(duì)移動(dòng)臺(tái)功放的線性要求,CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn)多種發(fā)射模式,CDMA2000 1X前向支持多種發(fā)射模式 TD（Transmit Diversity發(fā)射分集） OTD（Orthogonal Transmit Diversity） 通過分離數(shù)據(jù)流，采用正交序列擴(kuò)展兩個(gè)數(shù)據(jù)流來完成 STS（ Space Time Spreading） 在多天線上發(fā)射所有前向信道 以互補(bǔ)的Wa

54、lsh碼或偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻 Non-TD,CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn)發(fā)射分集,CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn)功率控制,反向 開環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 內(nèi)環(huán)功率控制：800 Hz 外環(huán)功率控制 前向 閉環(huán)功率控制 消息報(bào)告方式：周期報(bào)告、門限報(bào)告 EIB方式：50 Hz 快速功率控制：800 Hz,CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn)功率控制,IS-95系統(tǒng)在前向信道中應(yīng)用慢速功率控制技術(shù)，在反向信道中應(yīng)用快速功率控制技術(shù)。 CDMA1X在前向信道也應(yīng)用了快速功率控制技術(shù)。 在移動(dòng)臺(tái)通話過程中，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量接收到的業(yè)務(wù)信道的Eb/Nt，并與門限值進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果，向基站發(fā)出升高或降低發(fā)射功率的指令，以維持接收到的全

55、速率業(yè)務(wù)信道的Eb/Nt不變。,CDMA 1X技術(shù)特點(diǎn)功率控制,CDMA1X前向信道類型,CDMA1X前向信道類型,前向信道類型公用信道,前向信道類型廣播控制信道,特點(diǎn)： 基站用它來發(fā)送系統(tǒng)開銷信息（例如原來在F-PCH上發(fā)送的開銷信息），以及需要廣播的消息（例如短消息）。 F-BCCH可以工作在非連續(xù)方式。當(dāng)F-BCCH工作在較低的數(shù)據(jù)速率時(shí)，可以重復(fù)多次發(fā)射，從而降低每次的發(fā)射功率。 作用： F-BCCH重復(fù)發(fā)射，移動(dòng)臺(tái)通過對(duì)重復(fù)信息進(jìn)行合并來獲得時(shí)間分集的增益，使基站可以把發(fā)射功率降低，從而提高前向信道的總體容量。,前向信道類型快速尋呼信道,特點(diǎn)： 快速尋呼信道F-QPCH采用了OOK調(diào)

56、制方式，移動(dòng)臺(tái)對(duì)它解調(diào)可以非常簡(jiǎn)單迅速。另外，它采用80ms為一個(gè)QPCH時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙又劃分成了尋呼指示符,配置改變指示符和廣播指示符來通知移動(dòng)臺(tái)是否需要在下一個(gè)F-CCCH或F-PCH的時(shí)隙上接收尋呼消息、廣播消息、系統(tǒng)配置參數(shù) 作用： 使移動(dòng)臺(tái)解調(diào)迅速，并且不必長時(shí)間地連續(xù)監(jiān)聽F-PCH，從而達(dá)到延長MS待機(jī)時(shí)間的目的。,前向信道類型導(dǎo)頻信道,公共導(dǎo)頻信道F-PICH 系統(tǒng)向所有的用戶提供連續(xù)導(dǎo)頻信息 提供信道增益和相位估計(jì) 檢測(cè)多徑信號(hào) 小區(qū)捕獲和切換 發(fā)射分集導(dǎo)頻信道F-TDPICH 支持發(fā)射分集，與F-PICH配合 輔助導(dǎo)頻信道F-APICH、F-ATDPICH 波束成形 支持智能

57、天線的應(yīng)用,前向信道類型業(yè)務(wù)信道,基本業(yè)務(wù)信道F-FCH 5ms和20ms幀，20ms用于語音業(yè)務(wù)，5ms幀用于控制信令的快速傳送 靈活的可變速率數(shù)據(jù)傳輸 補(bǔ)充業(yè)務(wù)信道F-SCH 用于高速的數(shù)據(jù)傳輸 由基站規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸速率，因此不需要速率檢測(cè) 支持多個(gè)補(bǔ)充信道的組合來完成不同的業(yè)務(wù) 支持高速電路數(shù)據(jù)傳輸和分組數(shù)據(jù)傳輸 獨(dú)立設(shè)置FER，可以靈活的根據(jù)業(yè)務(wù)要求和資源使用情況進(jìn)行控制 支持突發(fā)數(shù)據(jù)模式,前向信道類型專用信道,專用控制信道F-DCCH F-DCCH用于在呼叫過程中傳送用戶特定的信令信息 每個(gè)前向業(yè)務(wù)信道可以有一個(gè)F-DCCH 支持5ms幀 支持非連續(xù)傳輸,前向無線配置RC,CDMA 1X反向信道類型,CDMA 1X反向信道類型,反向信道分為反向公用信道和反向?qū)Ｓ眯诺?反向公用信道：,反向?qū)ьl信道,(,R-PICH),反向接入信道,(,R-ACH),增強(qiáng)接入信道,(,R-EACH),公共控制信道,(,R-CCCH),反向?qū)Ｓ眯诺溃?反向?qū)Ｓ每刂菩诺?(,R-DCCH),基本信道,(,R-FCH),補(bǔ)充信道,(,R-SCH),補(bǔ)充碼分信道,(,R-SCC