[移动通信系统(第五章上)课件

现代无线与移动通信系统第五章(上)李少谦电子科技大学现代无线与移动通信系统第五章(上)李少谦1 CDMA数字移动通信系统 CDMA数字移动通信系统 2一、概述n nQualcommQualcomm公司发明，叫公司发明，叫IS-95CDMAIS-95CDMA、Q-Q-CDMACDMA、N-CDMAN-CDMA、cdmaOnecdmaOnen n19931993年，北美电信工业联合会（年，北美电信工业联合会（TIATIA）把）把CDMACDMA系统的公共空中接口系统的公共空中接口IS-95IS-95定为数字蜂窝定为数字蜂窝移动通信标准。移动通信标准。1995 1995年开始商用年开始商用n n现为仅次于现为仅次于GSMGSM发展最快的系统，全球现己近发展最快的系统，全球现己近一亿用户，二十多个国家采用一亿用户，二十多个国家采用n n中国联通己开始大规模建网并投入使用，计划中国联通己开始大规模建网并投入使用，计划在三年内发展用户在三年内发展用户3-53-5千万。千万。一、概述Qualcomm公司发明，叫IS-95CDMA、Q-3IS-95CDMA系统n nQualcomm公司(高通公司)具有几乎所有知识产权n n南韩最早引进CDMA技术与系统n n中国在九十年代中期开始研究CDMA技术n n中国己与高通公司签了有关许可协议n n中国的公司己开始生产有关设备IS-95CDMA系统Qualcomm公司(高通公司)具有几4IS-95CDMA的相关标准(一)n nIS-95 IS-95 空中接口，空中接口，IS-95A IS-95A、IS-95B IS-95Bn nIS-96 CDMAIS-96 CDMA话音业务选择标准话音业务选择标准n nIS-97 CDMAIS-97 CDMA基站最低性能测试标准基站最低性能测试标准n nIS-98 CDMA/AMPSIS-98 CDMA/AMPS双模移动台最低性能测试双模移动台最低性能测试标准标准n nIS-99 CDMAIS-99 CDMA数据业务选择标准数据业务选择标准n nIS-125 CDMAIS-125 CDMA话音业务选择最低性能测试标准话音业务选择最低性能测试标准n nIS-126 IS-126 移动台环回业务选择标准移动台环回业务选择标准n nIS-127 CDMAIS-127 CDMA话音编码话音编码EVRCEVRC标准标准IS-95CDMA的相关标准(一)IS-95 空中接口，5IS-95CDMA的相关标准(二)n nIS-634 AIS-634 A接口接口n nIS-41 IS-41 无线网络无线网络n nIS-637 IS-637 短消息短消息n nIS-53 IS-53 补充业务补充业务n nIS-52 IS-52 编号计划编号计划n nIS-93 AiIS-93 Ai、DiDi接口接口n nIS-771 IS-771 无线智能网无线智能网n nIS-707 IS-707 数据业务数据业务IS-95CDMA的相关标准(二)IS-634 A接口6二、CDMA的特点（1）系统容量大，多址能力强n nCDMA系统是干扰受限的系统，多址能力决定于地址码间的多址干扰的大小，在实际的CDMA系统中，各地址码之间不是完全正交，它们之间存在一定的互相关性，此互相关性导致的多址干扰是影响CDMA多址能力的决定性因素。二、CDMA的特点（1）系统容量大，多址能力强CDMA系7（1）系统容量大，多址能力强n nCDMACDMA采采用用多多种种手手段段使使得得多多址址干干扰扰足足够够小小，从从而而使使CDMACDMA的的多多址址能能力力比比FDMAFDMA、TDMATDMA更更强强，这这些些手手段段包包括括选选择择有有良良好好的的自自相相关关性性、互互相相关关性性的的地地址址码码；采采用用信信号号处处理理的的分分集集技技术术消消除除多多址址干干扰扰；使使用用功功率率控控制制克克服服远远近近效效应应，使使得得系系统统在在一一定定接接收收质质量量下下，每每用用户户以以“刚刚刚刚足足够够”的的功功率率通通信信。此此外外，在在蜂蜂窝窝移移动动通通信信中中，还还采采用用语语音音激激活活技技术术、高高效效纠纠错错码码及及CDMACDMA扇扇形形分分区区等等技技术术，使使整整个个CDMACDMA通通信信系系统统的的容容量量增增大。大。（1）系统容量大，多址能力强CDMA采用多种手段使得多址干扰8（1）系统容量大，多址能力强n n根据W.C.Y.Lee的分析、比较，认为以频谱资源带宽1.25MHz为基础条件，采用话音激活技术和分扇区技术，当扇区数为3时，CDMA系统每小区内容量比AMPS/FDMA模 拟 系 统 大 20倍，比DMPS/TDMA数字系统大4倍。（1）系统容量大，多址能力强根据W.C.Y.Lee 的分9（1）系统容量大，多址能力强n n分分析析的的依依据据是是：CDMACDMA是是一一种种容容量量受受限限于于干干扰扰的的系系统统。码码间间干干扰扰越越小小，容容许许的的用用户户越越多多。而而FDMAFDMA的的容容量量受受限限于于频频带带，频频带带宽宽带带决决定定了了容容量量的的大大小小；TDMATDMA同同样样受受限限于于频频带带宽宽度度和和时时间间。在在话话音音通通信信中中，大大量量统统计计表表明明，话话音音占占空空比比在在35%40%35%40%之之间间，因因此此采采用用动动态态编编码码技技术术可可使使互互干干扰扰降降低低了了60%65%60%65%，从从而而使使CDMACDMA容容量量增增加加，这种现象仅有这种现象仅有CDMACDMA可利用。可利用。（1）系统容量大，多址能力强分析的依据是：CDMA是一种容量10（1）系统容量大，多址能力强n n扇扇形形天天线线的的应应用用也也促促进进了了容容量量的的增增大大。扇扇形形天天线线的的应应用用是是一一种种共共同同的的技技术术，但但在在FDMAFDMA和和TDMATDMA中中，应应用用扇扇形形天天线线减减少少了了干干扰扰源源，提提高高话话音音质质量量，但但对对容容量量影影响响较较小小；而而在在CDMACDMA中中，应应用用扇扇形形天天线线减减少少干干扰扰源源,则则可可大大大大提提高高系系统统容容量量，这这是是CDMACDMA与与FDMAFDMA和和TDMATDMA的的区区别别。W.W.C.C.Y.Y.LeeLee的的分分析析就就基基于于使使用用120120有有效效束束宽宽的的扇扇形形天天线线，这这样样干干扰扰减减少少到到1/31/3，系系统统容容量量增增大大3 3倍倍，如如果果使使用用更更窄束宽的扇形天线，容量还将进一步增加。窄束宽的扇形天线，容量还将进一步增加。n n实实际际IS-95 IS-95 CDMACDMA蜂蜂窝窝系系统统的的容容量量可可达达到到模模拟拟系系统统的的1010倍，达到现有倍，达到现有TDMATDMA系统的系统的2323倍。倍。（1）系统容量大，多址能力强扇形天线的应用也促进了容量的增大11（2）良好的抗干扰、抗衰落性能）良好的抗干扰、抗衰落性能 n n多径传输问题是移动通信，特别是城市移动通信影响通信质量的重要问题。在扩频通信中，由于多径传播中的多条路径可以利用扩频码进行分离，并通过分集合并取得分集增益，使通信质量得到较大的改善。（2）良好的抗干扰、抗衰落性能 多径传输问题是移动通信，特别12（2）良好的抗干扰、抗衰落性能）良好的抗干扰、抗衰落性能 n n在CDMA系统中，对多径衰落，扩频编码相关输出是彼此分离互不干扰的。这样，不仅由于扩频后的宽带信号比未扩频的窄带信号具有更好的频率分集作用，使最坏衰落深度减少以及衰落速率降低，而且由于扩频信号在设计时往往使不同路径的传播时延超过PN码片（chip）宽度，从而使我们能把不同路径的信号区分开来，通过路径分集加以利用。（2）良好的抗干扰、抗衰落性能 在CDMA系统中，对多径衰落13（2）良好的抗干扰、抗衰落性能）良好的抗干扰、抗衰落性能，语音质量好语音质量好 在CDMA系统中采用多种分集方式，大大地改善了信号传输的性能。所采用分集方式为：时间分集符号交织和纠错编码；频率分集1.25MHz宽带信号；空间（路径）分集基站采用多副接收天线，基站和移动台采用多径Rake接收机。（2）良好的抗干扰、抗衰落性能，语音质量好 在CDMA系统中14（3）严格的功率控制）严格的功率控制 n n为了实现大容量、高质量和其它优点，为了实现大容量、高质量和其它优点，CDMACDMA采用了严格的功率控制。采用了严格的功率控制。n n反向（移动台至基站方向）功率控制的目的，反向（移动台至基站方向）功率控制的目的，是使小区内工作的每个移动台发射机在基站接是使小区内工作的每个移动台发射机在基站接收机产生额定的接收信号功率，不管移动台的收机产生额定的接收信号功率，不管移动台的位置及传播损耗如何，每个移动台的信号在小位置及传播损耗如何，每个移动台的信号在小区基站均以相同电平被接收，使得每个移动台区基站均以相同电平被接收，使得每个移动台仅以仅以“刚刚足够刚刚足够”的功率发射信号。的功率发射信号。（3）严格的功率控制 为了实现大容量、高质量和其它优点，CD15（3）严格的功率控制）严格的功率控制 n n正正向向（基基站站至至移移动动台台方方向向）功功率率控控制制的的目目的的是是降降低低靠靠近近基基站站用用户户的的信信号号功功率率，尽尽量量减减少少对对其其它它小小区区的的干干扰扰，让让多多余余的的功功率率可可以以分分配配给给环环境境更更困困难难或或远远离离移移动动台台和和误误码码高高的的用用户户。同同时时，由由于于CDMACDMA采采用用功功率率控控制制，减减小小了了平平均均发发射射功功率。率。n n功功率率控控制制技技术术不不但但能能减减少少相相互互干干扰扰，同同时时还还能能改改善善慢慢速速率率变变化化的的衰衰落落，还还使使CDMACDMA电电话话发发射射功率低。功率低。（3）严格的功率控制 正向（基站至移动台方向）功率控制的目的16（4）软切换）软切换 n n在在CDMACDMA系系统统中中，其其相相邻邻小小区区工工作作频频率率采采用用同同一一频频率率，只只是是扩扩频频地地址址码码不不一一样样。这这样样用用户户越越区区切切换换不不需需改改变变频频率率，而而只只改改变变地地址址码码，这这使使切切换换方方便便容容易易，这这种种切切换换称称为为软软切切换换。在在CDMACDMA系系统统中中，当当移移动动台台越越区区时时，能能够够同同时时连连接接到到两两个个或或多多个个小小区区；在在老老的的连连接接中中断断之之前前，新新的的连连接接已已经经建建立立，这这就就减减少少了了呼呼叫叫中中断断的的概概率率，改改善善了了切切换换时时的的话话音音质质量量。“硬硬切切换换”呼呼叫叫常常在在切切换换过过程程中中断断,软软切切换换明明显显优优于于TDMATDMA、FDMAFDMA系系统统在在切切换换时时需需变变换换工工作作频频率率的的“硬硬切切换换”。（4）软切换 在CDMA系统中，其相邻小区工作频率采用同一频17（5）软容量）软容量n n由由于于FDMAFDMA、TDMATDMA的的容容量量是是由由频频率率和和时时隙隙所所决决定定的的，因因此此容容量量是是固固定定值值，当当同同时时工工作作的的用用户户数数超超过过系系统统容容量量时时，必必会会出出现现阻阻塞塞。而而CDMACDMA虽虽然然在在一一定定的的信信干干比比下下也也有有一一个个对对应应的的容容量量限限值值，但但由由于于CDMACDMA是是受受干干扰扰限限制制的的系系统统，如如果果用用户户数数超超过过了了容容量量，只只会会使使系系统统性性能能下下降降，而而不不会会出出现现阻阻塞塞。这这样样，CDMACDMA系系统统中中某某一一局局部部区区域域的的短短期期过过载载对对性性能能影影响响不不大大，增增加加了了系系统运行的灵活性。统运行的灵活性。（5）软容量由于FDMA、TDMA的容量是由频率和时隙所决定18（6）保密性好）保密性好n nCDMA具有天然的保密性。CDMA系统采用的扩频地址码一般是长周期码，接收时，需接收方的本地相关码与发端的扩频码同步，且两码必须完全相同，这就使CDMA系统比一般系统安全，窃听者必须要先破译和产生一个相关的本地码，这是十分困难的。（6）保密性好CDMA具有天然的保密性。CDMA系统采用的扩19（7）电磁污染小）电磁污染小n nCDMA信号在空中传播时，由于扩展了频谱，使空中的信号功率谱密度低，这样造成的电磁污染小，对使用者人体和其它电子设备的影响小。n n所以，有时人们称CDMA手机为“绿色手机”。（7）电磁污染小CDMA信号在空中传播时，由于扩展了频谱，使20（8）组网方便、建网经济）组网方便、建网经济n nCDMA可以单频组网，组网方便n nCDMA的基站覆盖面大,在同一地区,CDMA组网的小区数比GSM少三分之一,成本下降三分之一。（8）组网方便、建网经济CDMA可以单频组网，组网方便21三、CDMA的关键技术1.功率控制技术功率控制技术n n在在CDMACDMA系系统统中中实实现现严严格格的的功功率率控控制制，是是CDMACDMA系系统统的的一一大大技技术术特特点点。CDMACDMA系系统统是是一一个个干干扰扰受受限限的的系系统统，如如果果每每个个移移动动台台的的发发射射功功率率受受控控，使使得得它它的的信信号号以以所所要要求求的的最最小小的的信信号号干干扰扰比比到到达达基基站站，那那么么这这个个系系统统的的容容量量就就会会达达到到最最大大。功功率率控控制制的的目目的的，就就是是要要保保证证每每个个用用户户的的接接收收和和发发射射，在在保保证证信信息息正正确确接接收收的的条条件件下，有刚刚足够的能量。下，有刚刚足够的能量。n nCDMACDMA系系统统的的功功率率控控制制包包括括正正向向功功率率控控制制（控控制制基基站站的的发发射射功功率率）和和反反向向功功率率控控制制（控控制制移移动台的发射功率）。动台的发射功率）。三、CDMA的关键技术1.功率控制技术在CDMA系统中实22n n正向功率控制主要目的是使小区内所有移动台接收良好，增加小区容量，并减少对邻区的干扰。正向功率控制一般只需要小动态范围、慢速率的控制。n n反向功率控制主要目的是克服远近效应，使小区内移动台间干扰最小，保证基站能同时接收稳定数量的移动台信号，提高系统容量。反向功率控制一般要求动态范围大、控制速度快、控制精度高，n n反向功率控制一般又分为反向开环控制与反向闭环控制。正向功率控制主要目的是使小区内所有移动台接收良好，增加小区容23反向开环控制n n当一个移动台开始工作时，处于开环功率控制状态。移动台通过不断发射不同等级功率的信号进行入网探测，入网探测信号功率从低到高变化。当移动台收到基站的应答信号后，则系统转入闭环功率控制。反向开环控制当一个移动台开始工作时，处于开环功率控制状态。移24开环功率控制与闭环功率控制开环功率控制与闭环功率控制25开环功率控制开环功率控制26反向闭环控制n n闭环功率控制是对移动台的开环控制提供一个闭环功率控制是对移动台的开环控制提供一个快速校正，以使各移动台在高速运动的状态下，快速校正，以使各移动台在高速运动的状态下，均能保持最佳的发射功率。均能保持最佳的发射功率。n n闭闭环环控控制制的的机机理理是是：基基站站解解调调器器测测量量各各移移动动台台的的信信干干比比，并并把把它它与与一一个个要要求求的的门门限限相相比比较较，然然后后在在正正向向信信道道上上（基基站站向向移移动动台台发发射射）向向移移动动台台发发送送功功率率上上升升或或下下降降的的指指令令。移移动动台台接接收收到到这这个个指指令令后后，调调整整发发射射功功率率，从从而而达达到到功功率率的自动控制的目的。的自动控制的目的。反向闭环控制闭环功率控制是对移动台的开环控制提供一个快速校正27闭环功率控制。闭环功率控制。28 功率控制子信道n n功功率率控控制制比比特特要要在在信信道道上上连连续续传传输输，每每1.25ms1.25ms的的时时间间发发送送1 1比比特特（“0”“0”或或“1”“1”），实实际际速速率率为为800bit/s800bit/s。基基站站的的反反向向业业务务信信道道接接收收机机在在1.25ms1.25ms的的时时间间间间隔隔内内（相相当当于于2424个个调调制制码码元元宽宽度度），对对特特定定移移动动台台来来的的信信号号强强度度进进行行估估值值，并并根根据据此此估估值值来来确确定定控控制制比比特特应应该该是是“1”“1”还还是是“0”“0”，然然后后采采用用插插入入技技术术，把把此此控控制制比比特特嵌嵌入入正正向向业业务务信信道道中中进进行行传传输输。把把20ms20ms的的时时间间间间隔隔分分成成1616个个功功率率控控制制段段，每每段段宽宽为为1.25ms1.25ms，编号从编号从0 0到到1515。功率控制子信道功率控制比特要在信道上连续传输，每1.25m29移动通信系统(第五章上)课件302.RAKE分集接收技术分集接收技术 n n在移动通信中，多径传播往往会产生有害的多径干扰。但在扩频通信系统中却可以对这些多径信号进行分离和合并，实现多径分离，以改善系统的性能。具有这种功能的接收机称为RAKE接收机。2.RAKE分集接收技术 在移动通信中，多径传播往往会产生31n n19581958年年PricePrice和和GreenGreen提出一种解决多径的方法：提出一种解决多径的方法：利用伪利用伪PNPN码的特征，时移序列与原序列相关性码的特征，时移序列与原序列相关性小，因看似相关接收机图像耙子（小，因看似相关接收机图像耙子（RAKERAKE），），而称为而称为RAKERAKE接收机。接收机。n nRAKERAKE接接收收机机包包含含多多个个相相关关器器，每每一一相相关关器器接接收收一一个个多多径径信信号号，多多径径信信号号被被相相关关器器解解扩扩后后，可可按按最最大大比比组组合合在在一一起起。因因为为接接收收到到的的多多径径信信号号的的衰衰落落是是独独立立的的，经经分分集集后后，系系统统的的性性能能可可得得到到改改善善，这这也也是是CDMACDMA系系统统的的话话音音质质量量优优于于TDMATDMA系统，通话时不易掉话的原因之一。系统，通话时不易掉话的原因之一。n nCDMACDMA系统中基站系统中基站4 4路路RAKERAKE，移动台，移动台3 3路路1958年Price和Green提出一种解决多径的方法：利用32RAKE的基本原理图RAKE的基本原理图33CDMA系统中RAKE接收机的基本原理图 CDMA系统中RAKE接收机的基本原理图 34n n图中假设有多条路径，路径具有不同的时延t1、t2、t3tN，以及不同的衰落因子a1、a2、a3 aN。RAKE接收机设计成三个支路对应三条路径的多径分量。对每一支路，接收信号分别与一个对应时延t的扩频码相关，信号经解扩后加权再组合，从而达到分集接收的目的。n n相关时延小于的多径分量不能被分解。1.2288Mcps的PN码片允许以0.814s的时间间隔分解多径成分。图中假设有多条路径，路径具有不同的时延t1、t2、t3353.话音激活与可变速率声码器技术话音激活与可变速率声码器技术 n n在典型的全双工通信中，每次通话的占空比小于35%。CDMA系统在通话的停顿期间，降低信号传输速率，从而减轻对其它用户的干扰。这即是CDMA系统中的话音激活技术。由于CDMA系统的容量与所受干扰功率有关，降低用户间的干扰，则可增加系统容量。3.话音激活与可变速率声码器技术 在典型的全双工通信中，每363.话音激活与可变速率声码器技术话音激活与可变速率声码器技术 n n目前CDMA系统普遍采用可变速率声码器，可变速率声码器的一个重要特点是使用适当的门限值来决定所需速率，门限值随背景噪声电平的变化而变化，从而提高了话音的质量，同时在低速率工作时又降低了信道间的干扰，提高了系统的容量。3.话音激活与可变速率声码器技术 目前CDMA系统普遍采用373.话音激活与可变速率声码器技术话音激活与可变速率声码器技术 n n在在IS-95 CDMAIS-95 CDMA系统中，采用了系统中，采用了8kbs8kbs和和13kbs13kbs的的变速率声码器技术。在变速率声码器技术。在8kbs8kbs声码器中，采用了声码器中，采用了4 4种码率的传输速率，根据话音信号激活程度，种码率的传输速率，根据话音信号激活程度，声码器自动选择传输速率。声码器自动选择传输速率。n n设了三个门限来变换声码器速率，三个门限由设了三个门限来变换声码器速率，三个门限由前一帧话音自相关函数和前一帧噪声电平决定，前一帧话音自相关函数和前一帧噪声电平决定，每帧更新一次（每帧更新一次（20ms20ms）。）。n n声码器采用了声码器采用了QCELPQCELP编码（编码（Q Q码激励线性预测）码激励线性预测）3.话音激活与可变速率声码器技术 在IS-95 CDMA系383.话音激活与可变速率声码器技术话音激活与可变速率声码器技术n n如若话音帧自相关函数：如若话音帧自相关函数：n n三个门限，选择全速率（三个门限，选择全速率（9.6kbs9.6kbs）n n大于二个门限，选择半速率（大于二个门限，选择半速率（4.8kbs4.8kbs）n n仅大于一个门限，选择仅大于一个门限，选择1/41/4速率（速率（2.4kbs2.4kbs）n n所有三个门限，选择所有三个门限，选择1/81/8速率（速率（1.2kbs1.2kbs）；）；n n当不讲话时，用当不讲话时，用1.2kbs1.2kbs速率，只传背景噪声。速率，只传背景噪声。3.话音激活与可变速率声码器技术如若话音帧自相关函数：394.软切换技术软切换技术 n n软切换技术是软切换技术是CDMACDMA系统独有的技术。系统独有的技术。n n软软切切换换的的机机理理是是：当当移移动动台台在在工工作作时时，特特别别在在运运动动的的状状态态下下，移移动动台台对对邻邻近近基基站站发发出出的的同同一一工工作作频频率率的的导导频频信信号号不不断断地地进进行行测测量量，而而且且把把检检测测到到的的导导频频信信号号根根据据强强弱弱进进行行分分类类、登登录录，并并动动态态进进行行调调整整，根根据据通通信信环环境境的的变变化化，作作出出可可靠靠的的切切换换判判决决，同同时时，把把测测量量结结果果通通知知基基站站，作为切换的判决依据。作为切换的判决依据。n n软软切切换换技技术术主主要要涉涉及及导导频频搜搜索索技技术术，导导频频强强度度的测量技术，切换过程中的导频变换技术。的测量技术，切换过程中的导频变换技术。4.软切换技术 软切换技术是CDMA系统独有的技术。40 5.地址码选择地址码选择n nCDMACDMA前前向向链链路路中中采采用用了了WalshWalsh函函数数作作为为地地址址码。码。n nWalshWalsh函函数数，19231923年年证证明明为为正正交交函函数数，WalWal（n,n,t t）表示，其中）表示，其中n n为序号。为序号。n n CDMACDMA采采用用了了6464阶阶WalshWalsh函函数数，n=063n=063作作为为前前向链路地址码。向链路地址码。n n在在CDMACDMA中中，还还用用到到两两个个mm序序列列（一一个个长长度度是是2 21515-1-1，一一个个长长度度是是2 24242-1-1），2 24242-1-1序序列列在在反反向向链路中作为地址码。链路中作为地址码。5.地址码选择CDMA前向链路中采用了Walsh函数作为地41Walsh函数的递推公式 Walsh函数的递推公式 42四、IS-95 CDMA主要技术指标 n n工作频率：前向869-894MHz 反向824-849MHzn n双工方式：FDD n n收发间隔45MHz n n多址方式：CDMA n n扩频码速率：1.2288Mc/sn n调制方式：前向QPSK，反向OQPSK四、IS-95 CDMA主要技术指标 工作频率：前向869-43IS-95 CDMA主要技术指标 n n语音编码方式：8k或13k变速率QCELP码n n信道编码方式：卷积码（k=9,正向Rb=1/2，反向Rb=1/3）n n数据帧长：20msn n扩频解调门限：7dB(Pe=10-4)n n基站逻辑信道数：大于30/每载波n n小区结构：1200三扇区构成 IS-95 CDMA主要技术指标 语音编码方式：8k或13k44IS-95 CDMA主要技术指标n n功率控制范围：正向：6dB 反向：80dBn n功率控制精度：正向：0.5dB 反向：1dBn n分集接收：基站4路RAKE接收 移动台3路RAKE接收 IS-95 CDMA主要技术指标功率控制范围：正向：6dB45五、无线链路 n nCDMACDMA无无线线链链路路在在频频率率上上分分为为1.25MHz1.25MHz间间隔隔的的频频道道，一一个个小小区区可可在在一一个个频频道道上上工工作作也也可可有有多多个个频频道道，常常采采用用多多个个频频道道工工作作。CDMACDMA频频道道中中码码速速率率为为1.2288Mc/S1.2288Mc/S。码码分分多多址址方方式式形形成成物物理理信道和逻辑信道。信道和逻辑信道。n nCDMACDMA中中的的前前向向链链路路(基基站站发发射射)与与反反向向链链路路(移动台发射移动台发射)在信号设计与处理上是不相同的。在信号设计与处理上是不相同的。五、无线链路 CDMA无线链路在频率上分为1.25MHz间隔461、前向链路及其信号设计 1、前向链路及其信号设计 47（1）前向链路中的序列码 Walsh函数扩频n nWalsh函数扩频：采用64个Walsh函数对信道扩频，每一W序列为一物理信道，实现码分多址功能。信道数记为W0-W63，速率：1.2288Mc/S。（1）前向链路中的序列码 Walsh函数扩频Walsh函48正交引导PN序列n nmm序序列列，2 21515长长度度（3276832768），采采用用2 21515-1m-1m序序列列，速率：速率：1.2288Mc/S1.2288Mc/S。n n在出现在出现1414个个0 0时，加一个时，加一个“0”“0”成成2 21515n n作用：加入基站特征，用于基站同步。作用：加入基站特征，用于基站同步。n n按按6464个个码码为为间间隔隔，形形成成32768/64=51232768/64=512个个不不同同的的时时间间偏偏置置，2 2秒秒中中7575个个周周期期，每每偶偶数数秒秒开开头头，1515个个“0”“0”。在在全全系系统统时时钟钟同同步步的的情情况况下下，移移动台根据时间偏置可识别与同步基站。动台根据时间偏置可识别与同步基站。正交引导PN序列49正交引导PN序列正交引导PN序列50长码n n在在前前向向链链路路中中作作掩掩码码：用用于于数数据据扰扰码码和和用用户户保保密。密。n n采用：周期为采用：周期为2 24242-1-1的的mm长码长码n n长码速率为长码速率为1.2288Mc/s641.2288Mc/s64分频后为分频后为19.6kc/s19.6kc/sn n长码序列生成器多项式为长码序列生成器多项式为 长码在前向链路中作掩码：用于数据扰码和用户保密。51（2）正向信道结构 n n64个逻辑信道n nW0：导频信道n nW32：同步信道 n nW1-7：寻呼信道 n n其它55个信道：业务信道n n寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道（2）正向信道结构 64个逻辑信道52移动通信系统(第五章上)课件53卷积编码n n1/2卷积码，约束长度=9，n n译码采用8电平软判决和维特比译码算法。n n生成多项式为卷积编码1/2卷积码，约束长度=9，54编码符号重复 n n当数据率低于9600bps时，卷积编码器的输出在交织前重复形成19.2kbps符号流n n同步信道：重复一次。n n寻呼和业务信道：n n数据为4800bps，2次重复；n n数据为2400bps，4次重复n n数据为1200bps，8次重复编码符号重复 当数据率低于9600bps时，卷积编码器的输出55分组交织n n交织与帧对齐n n同步信道：4800bps时,128个调制符号宽，交织阵列为16行8列）。n n寻呼与业务信道：交织深度20ms，当19.2Kbps速率时为384个符号宽，阵列24行16列。分组交织56导频信道n nW0全0，不含数据，含引导PN码序列相位偏移量和频率基准信息，电平高于其它信道，一般为总能量的20%。导频信道W0全0，不含数据，含引导PN码序列相位偏移量和频率57导频信道n n用用于于移移动动台台获获取取基基站站的的定定时时和和提提取取相相干干载载波波以以进行相干解调，进行相干解调，n n通通过过对对导导频频信信号号中中多多径径信信号号的的检检测测，实实现现RAKERAKE接收机中的信号估计，接收机中的信号估计，n n通通过过比比较较相相邻邻基基站站导导频频信信号号的的强强度度，决决定定何何时时需越区切换，需越区切换，n n通通过过对对导导频频信信号号强强度度的的检检测测，决决定定开开环环功功率率控控制的初始值。制的初始值。导频信道58同步信道 n n数据率为数据率为1200bps1200bps，n n传传输输同同步步信信息息和和其其它它信信息息。如如系系统统时时间间，导导频频偏偏置置，寻寻呼呼信信道道速速率率，2 24242-1-1长长码码的的状状态态等等，最最终码速率：终码速率：4.8Kbps4.8Kbps。同步信道 数据率为1200bps，59寻呼信道n n用途：定时发送系统信息，入网参数，基站寻呼移动台，信道速率可有9600bps，4800bps两种。寻呼信道用途：定时发送系统信息，入网参数，基站寻呼移动台，信60业务信道 n n用于传输用户信息和信令信息。n n传输8.6kbps、4kbps、2kbps、800bps的不同速率的数据。n n组帧后，加帧质量指示比特（CRC检验比特）,并加编码器尾比特后(每帧加8bit)数据变为9.6/4.8/2.4/1.2kbpsn n业务信道中嵌入了功率控制子信道业务信道 用于传输用户信息和信令信息。61业务信道业务信道62功率控制子信道功率控制子信道632、反向链路及信号设计 2、反向链路及信号设计 64（1）反向链路中的序列码 引导PN码序列与OQPSK调制 n n采采用用与与前前向向链链路路相相同同的的引引导导PNPN码码正正交交调调制制，偏偏置为置为“0”.“0”.n nOQPSKOQPSK调调制制，Q Q支支路路比比I I支支路路延延迟迟半半个个码码元元，从从而而相相位位变变化化只只有有9090，无无180180，频频谱谱效效率率较较高高 。（1）反向链路中的序列码 引导PN码序列与OQPSK调制 6564位Walsh函数正交扩频 n n功能：完成多进制扩频的功能，提高系统的抗干扰能力和信息传输能力。n n多进制扩频的概念例：DS扩频为二进制扩频，处理增益64倍 1843.2Kbps信码28.8KPN码（64位）64位Walsh函数正交扩频 功能：完成多进制扩频的功能，提66M进制扩频 n n用2M个PN码，每个PN码代表M比特的信息，2 M个PN码的最小码长为2M。n n则可将传输带宽减小M倍，而保持处理增益。n nCDMA反向链路中，采用了与前向链路相同的Walsh函数，此时M为6。n n信息速率变为28.8/664=307.2Kcps。M进制扩频 用2M个PN码，每个PN码代表M比特的信息，2 67Walsh函数的选择n n调制符号索引为6比特值。n n调制符号索引i对应相应的Walsh序列。Walsh函数的选择调制符号索引为6比特值。68长码扩频 n n长码扩频采用了长码扩频采用了2 24242-1-1的的PNPN码，码，mm序列以完成信序列以完成信道的扩频调制道的扩频调制n n长码由长码产生器的长码由长码产生器的4242位状态矢量和一个位状态矢量和一个4242位位的掩码模的掩码模2 2加产生，由于掩码不同，长码的相加产生，由于掩码不同，长码的相位改变（偏移），从而产生一个位改变（偏移），从而产生一个mm序列，因不序列，因不同相位的同相位的mm序列之间良好的相关性，则产生了序列之间良好的相关性，则产生了地址空间，从而构成了逻辑信道和移动台的地地址空间，从而构成了逻辑信道和移动台的地址码。实现了反向链路的码分多址功能。址码。实现了反向链路的码分多址功能。长码扩频 长码扩频采用了242-1的PN码，m序列以完成信道69长码结构长码结构70长码掩码n nESNESN：移动台电子串号比特的重新排列，以防：移动台电子串号比特的重新排列，以防止码出现高度相关性。止码出现高度相关性。长码掩码ESN：移动台电子串号比特的重新排列，以防止码出现高71（2）反向信道结构（2）反向信道结构72码重复、交织、卷积编码n n码重复以便交织，信道数据率28.8Kbps。n n交织器：32行和18列。n n采用1/3码率，约束长度k=9的卷积编码码重复、交织、卷积编码码重复以便交织，信道数据率28.8Kb73数据突发随机化 n n在在反反向向业业务务信信道道中中，数数据据重重复复后后，重重复复的的部部份份不不发发射射，以以减减少少发发射射功功率率，从从而而减减少少对对邻邻近近台台的干扰。的干扰。n n在在反反向向接接入入信信道道中中，数数据据重重复复要要发发射射，接接高高可可靠性。靠性。n n方方法法：将将正正交交调调制制信信号号307.2Kbps307.2Kbps的的帧帧20ms20ms，可可分分为为1616个个功功率率控控制制组组，每每组组1.25ms1.25ms。按按一一定定的的算算法法，不不同同速速率率的的数数据据，发发射射不不一一样样，低低速速率数据，不发射数据重复的部份，位置随机。率数据，不发射数据重复的部份，位置随机。n n不发的功率控制组平均功率低不发的功率控制组平均功率低20dB20dB，或低于发，或低于发射机噪声电平。射机噪声电平。数据突发随机化 在反向业务信道中，数据重复后，重复的部份不发74移动通信系统(第五章上)课件75接入信道 n n接入信道数至少有一个，至多有32个，每个接入信道对应正向信道中的一个寻呼信道，但每个寻呼信道可以对应多个接入信道。n n移动台通过接入信道向基站进行登记、发起呼叫、响应基站发来的呼叫等，当呼叫时，在移动台没有转入业务信道之前，接入信道传送控制信号。接入信道 接入信道数至少有一个，至多有32个，每个接入信道对76接入信道 n n接入信道为固定信息速率4800bps，含编码器尾数比特（4.4+0.4kbps），帧长20ms。n n接入信道前缀由96个全“0”组成的帧构成，在系统时间是20ms的整倍数时发射。接入信道 接入信道为固定信息速率4800bps，含编码器尾数77接入信道 接入信道 78业务信道 n n业务信道传送9600/4800/2400/1200bps变速率信息，帧长为20ms。n n业务信道前缀由192个“0”组成的帧构成，以9600bps速率传输。业务信道 业务信道传送9600/4800/2400/120079业务信道业务信道80