电子科技大学《移动通信原理》第七章IS95及其增强移课件

02 七月 2024电子科技大学移动通电子科技大学移动通信原理第七章信原理第七章IS95及及其增强移其增强移第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系系统统的无的无线链线链路路7.3 IS-95 CDMA系系统统的同步与定的同步与定时时7.4 CDMA系系统统的功率控制的功率控制7.5 CDMA系系统统的的软软切切换换技技术术7.6 第三代移第三代移动动通信系通信系统统7/2/20242第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统7.1 概述概述n1990年年9月，月，Qualcomm公司公开了其第一版公司公开了其第一版的的CDMA“公用空中接口公用空中接口”规规范。范。经过经过不断的修不断的修改，于改，于1995年被年被TIA采采纳纳，定，定为为IS-95A标标准准IS-95（Interim Standard 95）。n1998开始，在第三代移开始，在第三代移动动通信系通信系统统中广泛采用中广泛采用CDMA技技术术（cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA）7/2/20243第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统CDMA蜂窝系统的基本概念蜂窝系统的基本概念n基本概念基本概念nCDMA基于扩频技术，每个用户有各自的特征基于扩频技术，每个用户有各自的特征码码nCDMA技技术术包含两包含两层层含含义义n 扩频：信息带宽的扩展扩频：信息带宽的扩展n 码分：用户、信道和基站都依靠码识别码分：用户、信道和基站都依靠码识别n码码分的含分的含义义(IS-95)n 基站的识别基站的识别n 信道的识别信道的识别n 用户的识别用户的识别7/2/20244第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统CDMA蜂窝系统的频谱带宽蜂窝系统的频谱带宽n决定决定CDMA蜂蜂窝窝系系统频谱带宽统频谱带宽的因素：的因素：n频谱资源频谱资源/系统容量系统容量/多径分离多径分离/扩频增益扩频增益n 陆陆地移地移动动通信系通信系统统n多径时延多径时延 约为约为 1usnChip周期周期 1MHzn系统带宽系统带宽1.25MHzn扩频码片速率扩频码片速率1.2288MChip/s7/2/20245第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统IS-95 CDMA技术的发展技术的发展标准标准数据速率数据速率IS-95A14.4kb/sIS-95B64kb/sCDMA2000-1X144kb/sCDMA2000-3X2Mb/s7/2/20246第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统IS-95 CDMA主要技术指标主要技术指标(1)nIS 95 CDMA工作工作频频段段n上行（移动台发上行（移动台发/基站收）：基站收）：825849MHzn下行（移动台收下行（移动台收/基站发）：基站发）：870894MHzn双工间隔：双工间隔：45MHznIS 95 CDMA PCS工作工作频频段段n上行（移动台发上行（移动台发/基站收）：基站收）：18501910MHzn下行（移动台收下行（移动台收/基站发）：基站发）：19301990MHzn双工间隔：双工间隔：80MHzn载频间载频间隔：隔：1.25MHzn双工方式：双工方式：FDDn多址方式：多址方式：CDMAn扩频码扩频码速率：速率：1.2288Mc/s7/2/20247第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统IS-95 CDMA主要技术指标主要技术指标(2)n调调制方式：制方式：前向前向QPSK，反向，反向OQPSKn语语音音编码编码方式：方式：变变速率速率QCELP码码n信道信道编码编码方式：方式：卷卷积码积码（k=9，正向信道，正向信道码码率率R=1/2，反向信道反向信道码码率率R=1/3）n数据数据帧长帧长：20msn扩频扩频解解调门调门限：限：7dB（Pe=10-4）n小区小区结结构：构：1200三扇区构成三扇区构成n功率控制范功率控制范围围：正向：正向：6dB 反向：反向：80dBn功率控制精度：功率控制精度：正向：正向：0.5dB 反向：反向：1dBn分集接收：分集接收：基站基站4路路RAKE接收接收 移移动动台台3路路RAKE接收接收7/2/20248第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系系统统的无的无线链线链路路7.3 IS-95 CDMA系系统统的同步与定的同步与定时时7.4 CDMA系系统统的功率控制的功率控制7.5 CDMA系系统统的的软软切切换换技技术术7.6 第三代移第三代移动动通信系通信系统统7/2/20249第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.2.1 IS-95系系统统的下行的下行链链路路n下行链路的序列码下行链路的序列码n下行链路的物理信道与逻辑信道下行链路的物理信道与逻辑信道7.2.2 IS-95系系统统的上行的上行链链路路n上行链路的序列码上行链路的序列码n上行链路的物理信道与逻辑信道上行链路的物理信道与逻辑信道7/2/202410第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统7.2.1 IS-95系统的下行链路系统的下行链路 n下行下行链链路的构成路的构成BS发发MS收收Walsh码码，扩频，扩频，区分信道区分信道短码短码，基站，基站同步，区分基同步，区分基站站长码，长码，加加扰，区分用扰，区分用户户11下行链路的序列码下行链路的序列码n基站的基站的识别识别短短码码：n不同相移的不同相移的PN序列，码元周期为序列，码元周期为215。n信道的信道的识别识别Walsh码码：n正交的正交的Walsh函数，完全正交的函数，完全正交的64阶阶Walsh码；码；n用用户户的的识别识别长码长码：n周期足够长的周期足够长的PN序列，码元周期为序列，码元周期为242-1。7/2/202412第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统Walsh码码(1)n区分信道，区分信道，实现码实现码分多址功能分多址功能n采用采用64个个正交正交的的Walsh函数对信道函数对信道扩频扩频，每一，每一Walsh序列为一物理信道，信道数记为序列为一物理信道，信道数记为W0-W63n扩频码片速率扩频码片速率1.2288Mcps。Walsh码在同步时是完全正交的。码在同步时是完全正交的。13Walsh码码(2)nWalsh码码的特点：的特点：n同步时，同步时，Walsh码是完全正交码（自相关函数码是完全正交码（自相关函数为为1，互相关函数为，互相关函数为0）；）；n非同步情形下，非同步情形下，Walsh码的自相关特性和互相码的自相关特性和互相关特性很差；关特性很差；nWalsh码序列的功率谱分布彼此不均匀码序列的功率谱分布彼此不均匀uWalsh码码不不能能单单独独承承担担扩扩频频任任务务，通通常常采采用用Walsh码码与其它序列的与其它序列的结结合。合。u 区分信道只能用于下行区分信道只能用于下行7/2/202414第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统短码短码(1)n作用：作用：n区分基站区分基站：分配给每一基站同：分配给每一基站同一个短序一个短序的不同时间偏移的不同时间偏移n提供对提供对WalshWalsh码数据的加扰，使码数据的加扰，使各蜂窝小区能重用所有各蜂窝小区能重用所有WalshWalsh码。码。n时间偏移使移动台能识别使用时间偏移使移动台能识别使用相同频率的相邻蜂窝小区相同频率的相邻蜂窝小区BS发发短码短码15短码短码(2)nm序列序列n采用采用215-1的的m序列（序列（32768）n为为不同基站不同基站发发出的信号出的信号赋赋予不予不同的特征，并用于移同的特征，并用于移动动台同步台同步n所有基站的引导所有基站的引导PN序列有相序列有相同的产生结构，但是不同同的产生结构，但是不同BS具有不同的相位偏移量具有不同的相位偏移量n按按64个码为间隔，形成个码为间隔，形成32768/64=512个不同的时间偏置，个不同的时间偏置，在全系统时钟同步的情况下，移动台根据时间偏置可识在全系统时钟同步的情况下，移动台根据时间偏置可识别与同步基站别与同步基站n速率：速率：1.2288Mcpsn正交引导正交引导PN序列生成多项式序列生成多项式：16长码长码BS发发长码长码n长码长码n在下行寻呼信道和业务信道中作在下行寻呼信道和业务信道中作扰码扰码，用于数据加，用于数据加扰和用户保密，并扰和用户保密，并识别用户识别用户。n采用：周期为采用：周期为242-1的的m序列序列。n长长码码速速率率为为1.2288Mcps，64分分频频（64抽抽1）后后为为19.2kcps。n不同信道利用不同的掩码得到不同相位的长码。不同信道利用不同的掩码得到不同相位的长码。17下行链路的物理信道和逻辑信道下行链路的物理信道和逻辑信道n下行下行链链路的物理信道路的物理信道n每个载频在一个小区内以每个载频在一个小区内以64个正交个正交Walsh码码区分信区分信道。可提供道。可提供64个码分信道。速率：个码分信道。速率：1.2288Mcpsn寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道。寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道。逻辑信道逻辑信道信道信道个数个数物理信道物理信道逻辑信道逻辑信道信道信道个数个数物理信道物理信道导频信道导频信道1W0寻呼信道寻呼信道17W17同步信道同步信道1W32下行业务下行业务信道信道55W8W31，W33W63下行链路的逻辑信道分配与码分物理信道的关系7/2/202418第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统下行链路物理信道和逻辑信道的映射下行链路物理信道和逻辑信道的映射n下行下行逻辑逻辑信道信道n下行业务信道下行业务信道n下行控制信道：导频信道、同步信道、寻呼信道下行控制信道：导频信道、同步信道、寻呼信道码域正交码域正交复用复用19导频信道导频信道(1)nW0全全0，不含数据，含引，不含数据，含引导导PN码码序列相位偏移量序列相位偏移量和和频频率基准信息，一直不断率基准信息，一直不断发发送。送。电电平高于其它平高于其它信道信道约约20dB。便于。便于MS获获取基站的定取基站的定时时，进进行行信信道估道估计计、相干解、相干解调调、切、切换换等。等。W0为全为全020导频信道导频信道(2)n导频导频信道信道连续连续周期地周期地发发送未送未经调经调制的短制的短码码；n基站利用基站利用导频导频PN序列的序列的时间时间偏置来偏置来标识标识每个每个CDMA前向信道。前向信道。n零偏置导频零偏置导频PN序列序列：它们的开始位置被定义为：它们的开始位置被定义为连续输出连续输出15个个“0”的时刻。零偏置序列必须在偶的时刻。零偏置序列必须在偶数秒起始传输。数秒起始传输。n偏置系数：偏置系数：共共512 个，编号从个，编号从 0 到到 511(64chip间隔间隔)n偏置时间：偏置时间：=偏置系数偏置系数64（chip）n其它其它PN引导序列的偏置指数规定了它和引导序列的偏置指数规定了它和0 偏置偏置引导引导PN序列偏离的时间值。序列偏离的时间值。21导频信道导频信道(3)n例如：当偏置系数是例如：当偏置系数是 15 时时n相应的偏置时间是相应的偏置时间是1564=960个个chipn已知已知chip宽度为宽度为 1/1.2288 0.8138sn 故偏置时间为故偏置时间为 960/1.2288=781.25sn该该PN序列要从每一偶数秒之后序列要从每一偶数秒之后 781.25s开始开始n帧长帧长：为一个序列周期，：为一个序列周期，215/(1.2288 106)26.67msn2秒有秒有75个周期：个周期：2/215/(1.2288 106)=75n相相邻邻基站的基站的导频导频PN序列偏置指数序列偏置指数间间隔隔应应大一大一些。些。7/2/202422第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统导频信道导频信道(4)n导频导频信道的作用信道的作用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，识识别别基基站站，提提取取相干载波以进行相干解调；相干载波以进行相干解调；n一一旦旦移移动动台台捕捕获获到到导导频频信信道道，即即可可认认为为移移动动台台与其它前向信道也达到与其它前向信道也达到同步同步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RAKE接收机中的接收机中的信道估计信道估计；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。7/2/202423第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统同步信道同步信道n传输传输同步信息和其它信息同步信息和其它信息n如如系统时间、导频偏置系统时间、导频偏置，使移动台知道正在接入的是哪个，使移动台知道正在接入的是哪个基站。还有寻呼信道速率，基站。还有寻呼信道速率，242-1长码的状态等信息。长码的状态等信息。n扩频处理增益：扩频处理增益：10*log10(1.2288Mcps/4.8kbps)=24dB 扩频增益扩频增益25624寻呼信道寻呼信道n传传送系送系统统信息，入网参数，基站信息，入网参数，基站寻寻呼移呼移动动台台n寻呼信道数据以扰码加密寻呼信道数据以扰码加密 加扰加扰扩频增益扩频增益6425业务信道业务信道(1)加扰加扰扩频增益扩频增益64功率控制功率控制信令信令26业务信道业务信道(2)n业务业务信道信道n用于传输用户信息和少量的信令信息。用于传输用户信息和少量的信令信息。n传输传输8.6kbps、4kbps、2kbps、800bps的不同速率的不同速率的数据。的数据。n帧长为帧长为20msn嵌入嵌入功率控制子信道功率控制子信道，用于传输功率控制信息。，用于传输功率控制信息。n嵌入嵌入随路信道随路信道，传输少量的信令信息，例如越区切，传输少量的信令信息，例如越区切换信息。换信息。7/2/202427第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.2.1 IS-95系系统统的下行的下行链链路路n下行链路的序列码下行链路的序列码n下行链路的物理信道与逻辑信道下行链路的物理信道与逻辑信道7.2.2 IS-95系系统统的上行的上行链链路路n上行链路的序列码上行链路的序列码n上行链路的物理信道与逻辑信道上行链路的物理信道与逻辑信道7/2/202428第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统7.2.2 IS-95系统的上行链路系统的上行链路 n上行上行链链路的构成路的构成MS发发BS收收Walsh码码：只用：只用于多进制扩频于多进制扩频短码短码：基站：基站同步，加扰同步，加扰长码长码：扩：扩频，区分信频，区分信道道29上行链路的序列码上行链路的序列码n信道与用信道与用户户的的识别识别长码长码：n周期足够长的周期足够长的PN序列，码元周期为序列，码元周期为242-1。n通通过过不不同同的的掩掩码码给给每每个个信信道道分分配配一一个个不不同同的的初初相相,从而构成逻辑信道和移动台的地址码，从而构成逻辑信道和移动台的地址码，n实现上行链路的码分多址功能实现上行链路的码分多址功能n多多进进制制扩频扩频Walsh码码：n64阶阶Walsh码正交多进制扩频调制码正交多进制扩频调制n正交正交调调制与加制与加扰扰短短码码：n零偏置零偏置I、Q正交正交PN序列，码元周期为序列，码元周期为215。7/2/202430第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统Walsh码码(1)n完成多完成多进进制制扩频扩频n提高系统的抗干扰能力和信息传输能力提高系统的抗干扰能力和信息传输能力n采用采用64阶阶Walsh函数正交扩频函数正交扩频n多多进进制制扩频扩频的概念的概念n利利用用M=2k个个长长度度为为P的的正正交交扩扩频频序序列列，每每个个序序列列代代表表k比特的信息。比特的信息。n在在k=1时，即传统的时，即传统的DS扩频扩频(二进制扩频二进制扩频)nIS-95 上行上行链链路中，采用了与下行路中，采用了与下行链链路相同的路相同的Walsh函数，此函数，此时时M为为26=64。n每每6个码元作为一个调制符号。每个调制符号对应个码元作为一个调制符号。每个调制符号对应一个长度为一个长度为64chip的的Walsh码码n共有共有26=64 个调制符号个调制符号31Walsh码码(2)n例如：信息速率例如：信息速率为为28.8kbps，处处理增益理增益64倍倍 (假假设设均采用均采用MQAM调调制制)n二二进进制制扩频扩频n多多进进制制扩频扩频n在相同信源速率和在相同信源速率和扩频带宽扩频带宽的条件下，多的条件下，多进进制制扩扩频频比二比二进进制制扩频扩频具有更高的具有更高的处处理增益。理增益。1843.2kbps信码信码28.8kbpsPN码（码（64位）位）307.2kbps信码信码28.8kbpsPN码（码（64位）位）664多进制映多进制映射射32Walsh码码(3)n664多多进进制映射关系制映射关系例如：输入信例如：输入信息：息：101100,100011输出对应的输出对应的Walsh码序列：码序列：W44，W357/2/202433第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统Walsh码码(4)n多多进进制制扩频举扩频举例例：n以以8进制扩频为例，进制扩频为例，信源：信源：1010011.信源按信源按8进制分组，进制分组，101,001,2).1015 1).0011 2.由信源，从对应的由信源，从对应的Walsh函数中找到对应函数中找到对应的的Walsh码码3.得到输出：得到输出：01011010，01010101，7/2/202434第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统短码短码MS发发n短短码码用于基站同步、系用于基站同步、系统统加加扰扰、正交、正交调调制制n采用与下行链路相同的引导采用与下行链路相同的引导PN码正交调制，相位偏移为码正交调制，相位偏移为0。nm序列，采用序列，采用215-1的的m序列序列（补零后变为（补零后变为215），速率：，速率：1.2288Mcpsn生成多项式同下行链路生成多项式同下行链路短码短码35长码长码(1)n长码长码区分信道和用区分信道和用户户n长码扩频采用了长码扩频采用了242-1的的PN码（码（m序列）以完成信道序列）以完成信道的扩频调制的扩频调制n4bit扩频：扩频：307.2kbps4=1.2288Mcpsn长码由长码由42个移位寄存器组成的个移位寄存器组成的m序列发生器产生。序列发生器产生。该序列再由一个该序列再由一个42比特掩码被赋予不同的相位。比特掩码被赋予不同的相位。n通过不同的掩码给每个信道分配一个不同的初相通过不同的掩码给每个信道分配一个不同的初相,从而构成从而构成逻辑信道和移动台的地址码逻辑信道和移动台的地址码。MS发发长码长码36长码长码(2)n生成多生成多项项式与下行式与下行链链路的一路的一样样使用分配的长码使用分配的长码掩码掩码42比特比特37上行链路的物理信道和逻辑信道上行链路的物理信道和逻辑信道n上行上行链链路的物理信道路的物理信道n上行链路的码分物理信道是用上行链路的码分物理信道是用周期为周期为242-1的不同相的不同相位偏移量的长位偏移量的长PN序列（长码）序列（长码）构成的。速率：构成的。速率：1.2288Mcps。n不同的不同的42位掩码用于不同的接入信道与业务信道。位掩码用于不同的接入信道与业务信道。n为为什么不用什么不用Walsh码码区分反向物理信道？区分反向物理信道？n正向：正向：所有所有Walsh码从基站同时到达某个移动台码从基站同时到达某个移动台n反向：反向：各移动台到基站的信号不能同时到达基站，各移动台到基站的信号不能同时到达基站，Walsh码不正交。码不正交。7/2/202438第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统上行链路物理信道和逻辑信道的映射上行链路物理信道和逻辑信道的映射n上行上行逻辑逻辑信道信道n反向接入信道：最多反向接入信道：最多32个，最少个，最少0个。个。n反向业务信道：最多反向业务信道：最多64个，最少个，最少32个。个。n帧长帧长：20ms39反向接入信道反向接入信道n向基站向基站进进行登行登记记、发发起呼叫、响起呼叫、响应寻应寻呼信息呼信息 664映映射射扩频增益：扩频增益：4延迟延迟1/2码片，约码片，约406.9ns，OQPSK40反向业务信道反向业务信道n在呼叫建立期在呼叫建立期间传输间传输用用户户信息与信令信息信息与信令信息 664映映射射扩频增益：扩频增益：441小结：小结：IS-95系统逻辑信道系统逻辑信道7/2/202442第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统小结：小结：IS-95系统上下行链路特性系统上下行链路特性下行链路下行链路上行链路上行链路编码编码1/2码率，约束长度码率，约束长度91/3码率，约束长度码率，约束长度9码符号重复码符号重复发送所有重复符号发送所有重复符号门控符号重复门控符号重复调制解调调制解调QPSK 相干解调相干解调OQPSK 非相干解跳非相干解跳交织交织1帧，帧，384个符号个符号1帧，帧，576个符号个符号Walsh码码区分信道区分信道多进制直扩多进制直扩长长PN码码加扰数据，抽样到符加扰数据，抽样到符号速率号速率区分信道和用户，不需改区分信道和用户，不需改变速率变速率短短PN码码区分基站，加扰，便区分基站，加扰，便于正交于正交QPSK调制调制加扰，便于正交加扰，便于正交OQPSK调调制制信道化信道化不同的不同的Walsh码码不同相位偏置的长不同相位偏置的长PN码码扩频扩频Walsh码序列直扩码序列直扩Walsh码序列多进制直扩、码序列多进制直扩、长长PN码直扩码直扩43IS-95CDMA系统呼叫处理流程系统呼叫处理流程调谐到调谐到CDMA载波载波系统初始化状态系统初始化状态移动台获取导频信道和同步信道移动台获取导频信道和同步信道业务信道状态业务信道状态移动台获取寻呼信道并且对寻呼信移动台获取寻呼信道并且对寻呼信道进行监控道进行监控移动台通过接入信道发送信息移动台通过接入信道发送信息基站通过寻呼信道发送消息基站通过寻呼信道发送消息空闲状态空闲状态接入状态接入状态正向或反向业务信道的信息传输正向或反向业务信道的信息传输7/2/202444第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系系统统的无的无线链线链路路7.3 IS-95 CDMA系系统统的同步与定的同步与定时时7.4 CDMA系系统统的功率控制的功率控制7.5 CDMA系系统统的的软软切切换换技技术术7.6 第三代移第三代移动动通信系通信系统统7/2/202445第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系系统统的无的无线链线链路路7.3 IS-95 CDMA系系统统的同步与定的同步与定时时7.4 CDMA系系统统的功率控制的功率控制7.5 CDMA系系统统的的软软切切换换技技术术7.6 第三代移第三代移动动通信系通信系统统7/2/202446第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统7.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制nCDMA系系统统的容量主要受限于系的容量主要受限于系统统内移内移动动台的相台的相互干互干扰扰。n如果每个移动台的信号到达基站时都达到正常通信如果每个移动台的信号到达基站时都达到正常通信所需的最小信噪比，系统容量将会达到最大值所需的最小信噪比，系统容量将会达到最大值n单单小区系小区系统统容量容量n多小区系多小区系统统容量容量d：话音占空比，：话音占空比，0.35G 为扇形分区系数为扇形分区系数F 为信道复用效率，为信道复用效率，0.6功率控功率控制制47功率控制的目的和要求功率控制的目的和要求n功率控制的目的功率控制的目的n克服远近效应克服远近效应，使系统既能维持高质量通信，使系统既能维持高质量通信，又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的干扰。干扰。n功率控制是功率控制是CDMA系系统统的核心关的核心关键键技技术术n功率控制的要求功率控制的要求n当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作出快速反应，以防止信号突然增强而对其它用出快速反应，以防止信号突然增强而对其它用户产生附加干扰。户产生附加干扰。n当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。相对慢一些。7/2/202448第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统输出信号功率的时间响应输出信号功率的时间响应n输输出信号功率的出信号功率的时间时间响响应应（变变速率速率传输传输一个功率一个功率控制控制组时间组时间1.25ms）n功率波动功率波动：20dBn功率上升功率上升/下降时间下降时间：6us49功率控制的分类功率控制的分类n反向反向链链路功率控制路功率控制n调整移动台向基站发射的功率调整移动台向基站发射的功率n使任一移动台无论处于什么位置上，使任一移动台无论处于什么位置上，其信号在其信号在到达基站的接收机时，都具有相同的电平，而到达基站的接收机时，都具有相同的电平，而且刚刚达到信干比要求的门限且刚刚达到信干比要求的门限n前向前向链链路功率控制路功率控制n调整基站向移动台发射的功率调整基站向移动台发射的功率n使任一移动台无论处于小区中的任何位置上，使任一移动台无论处于小区中的任何位置上，收到基站的信号电平都刚刚达到信干比所要求收到基站的信号电平都刚刚达到信干比所要求的门限值的门限值7/2/202450第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统反向链路功率控制反向链路功率控制开环功率控制开环功率控制nIS-95采用开采用开环环与与闭环闭环功率控制相功率控制相结结合的方案。合的方案。n反向开反向开环环功率控制功率控制n仅由移动台参与。仅由移动台参与。nMS测量接收到的导频信号的功率，测量接收到的导频信号的功率，利用下行链路利用下行链路损耗估计上行链路损耗损耗估计上行链路损耗，根据链路损耗计算，根据链路损耗计算MS需需要发射的功率。要发射的功率。n接收到信号强度越强，说明收发双发距离较近或者接收到信号强度越强，说明收发双发距离较近或者有非常好的传播路径，发射的功率就越小。方法简有非常好的传播路径，发射的功率就越小。方法简单，易于实现。单，易于实现。n开环功控只决定接入初期发射功率和切换后初期发开环功控只决定接入初期发射功率和切换后初期发射功率。射功率。nFDD系统上下行链路衰落不相关，精度有限。系统上下行链路衰落不相关，精度有限。n动态范围：动态范围：32dB7/2/202451第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统反向链路功率控制反向链路功率控制闭环功率控制闭环功率控制n目的目的n消除开环功控中的上下行信道不一致所产生的消除开环功控中的上下行信道不一致所产生的功控误差，精确调节发射功率。功控误差，精确调节发射功率。n闭环调节过闭环调节过程程n基站和移动台共同参与。基站和移动台共同参与。n基站根据目前所需信噪比与实际接收的信噪比基站根据目前所需信噪比与实际接收的信噪比之差随时命令移动台调整发射功率。之差随时命令移动台调整发射功率。nMS根据基站发送功控指令并与开环估计相结根据基站发送功控指令并与开环估计相结合，调节发射功率。合，调节发射功率。7/2/202452第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统反向闭环功率控制反向闭环功率控制(2)n闭环闭环功率控制功率控制过过程程n初始发射功率由基站通过系统参数消息发送给初始发射功率由基站通过系统参数消息发送给移动台移动台n 由来自基站的功率控制比特控制由来自基站的功率控制比特控制n功控比特功控比特n0：增加发射功率：增加发射功率1dBn1：降低发射功率：降低发射功率1dBn闭环闭环功控功控调节调节能力能力n功率调节范围：在开环估计的基础上，闭环调功率调节范围：在开环估计的基础上，闭环调整范围为整范围为 24dBn800次次/秒秒7/2/202453第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统前向链路功率控制前向链路功率控制n前向前向链链路功率控制路功率控制n基站根据接收的每个移动台传送的信号质量信息来基站根据接收的每个移动台传送的信号质量信息来调节基站业务信道发射功率的过程。其目的是使所调节基站业务信道发射功率的过程。其目的是使所有移动台在保证通信质量的条件下，基站的发射功有移动台在保证通信质量的条件下，基站的发射功率为最小。率为最小。n因前向链路功率控制将影响众多的移动用户的通信，因前向链路功率控制将影响众多的移动用户的通信，前向功率控制动态范围小：前向功率控制动态范围小：n调节量调节量：0.5dBn动态范围动态范围：标称功率的：标称功率的6dBn调节速率调节速率：以帧（：以帧（20ms）为单位。）为单位。7/2/202454第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系系统统的无的无线链线链路路7.3 IS-95 CDMA系系统统的同步与定的同步与定时时7.4 CDMA系系统统的功率控制的功率控制7.5 CDMA系系统统的的软软切切换换技技术术7.6 第三代移第三代移动动通信系通信系统统7/2/202455第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统7.5 CDMA系统的软切换技术系统的软切换技术n硬切硬切换换：n载波频率不同的相邻小区间的切换载波频率不同的相邻小区间的切换n切换过程中通信链路会发生中断切换过程中通信链路会发生中断n硬切换包括载波频率与导频硬切换包括载波频率与导频PN序列偏移的改变序列偏移的改变n软软切切换换：n载波频率相同的相邻小区间的切换载波频率相同的相邻小区间的切换n切换过程中通信链路不发生中断切换过程中通信链路不发生中断n更更软软切切换换：n发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间的信发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间的信道切换。道切换。n这这些切些切换换可能是可能是组组合出合出现现的。的。7/2/202456第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统IS-95的切换方式的切换方式nIS-95采用采用移移动动台台辅辅助的越区切助的越区切换换n移动台对不同基站的移动台对不同基站的RSSI(Received Signal Strength Indication)进行测量后，定期将测量结果进行测量后，定期将测量结果报告给基站报告给基站n网络评估测量参数，决定移动台是否切换。网络评估测量参数，决定移动台是否切换。n优点：网络参与切换管理，灵活性高。优点：网络参与切换管理，灵活性高。n软软切切换换的具体的具体过过程程nMS与原小区基站保持通信链路与原小区基站保持通信链路n与一个与一个/多个新小区基站建立通信链路多个新小区基站建立通信链路n与其中一个新小区基站保持通信链路，释放与原小与其中一个新小区基站保持通信链路，释放与原小区基站通信链路。区基站通信链路。7/2/202457第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统导频强导频强度度3)移动台将新基站移动台将新基站由候选组转入激活由候选组转入激活组组5)切换去掉计时切换去掉计时器到期，移动台发器到期，移动台发送导频强度测量信送导频强度测量信息息6)基站发送切基站发送切换指示消息换指示消息7)移动台把从计时到期的移动台把从计时到期的基站从激活组移到邻近组中，基站从激活组移到邻近组中，并发送切换完成消息。并发送切换完成消息。4)导频强度低于导频强度低于下门限时，移动台下门限时，移动台启动切换去掉计时启动切换去掉计时器器软切换过程软切换过程2)原基站向移动台原基站向移动台发送切换导向信息发送切换导向信息1)MS向原基站发送各向原基站发送各基站的导频测量消息。基站的导频测量消息。将导频强度大于上门限将导频强度大于上门限的新基站转入候选组的新基站转入候选组与新旧小与新旧小区基站通信区基站通信与原小区基与原小区基站保持通信站保持通信与新小区基站保与新小区基站保持通信，断开旧链持通信，断开旧链路路58第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系系统统的无的无线链线链路路7.3 IS-95 CDMA系系统统的同步与定的同步与定时时7.4 CDMA系系统统的功率控制的功率控制7.5 CDMA系系统统的的软软切切换换技技术术7.6 第三代移第三代移动动通信系通信系统统7/2/202459第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统3G的关键技术的关键技术n高效信道高效信道编译码编译码技技术术n软软件无件无线电线电技技术术n智能天智能天线线技技术术n多用多用户检测户检测和干和干扰扰消除技消除技术术n向全向全IP网网过过渡渡3G：3rd Generation，第三代移动通信技术，第三代移动通信技术7/2/202460第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统3G中常见标准的主要物理参数中常见标准的主要物理参数参数特性参数特性W-CDMAcdma2000TD-SCDMA多址方式多址方式DS-CDMAMC-CDMATD-SCDMA双工方式双工方式FDDFDDTDD信道带宽信道带宽5MHzN*1.25MHz(N=1,3,6,9,12)1.6MHzChip速率速率3.84 Mc/sN*1.2288Mcps(N=1,3,6,9,12)1.28Mc/s基站间同步基站间同步异步异步/同步同步同步同步同步同步帧长帧长10ms5,10,20,40,80ms10ms数据调制数据调制上行：上行：BPSK下行：下行：QPSK上行：上行：BPSK下行：下行：QPSK上行：上行：BPSK下行：下行：QPSK检测检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测切换切换软切换软切换软切换软切换软切换软切换功率控制功率控制1600 Hz800 Hz100800 Hz信道化码信道化码正交可变扩频因子正交可变扩频因子码码(OVSF)Walsh码和长码码和长码(UL)Walsh码或准正交码码或准正交码(DL)正交可变扩频因子正交可变扩频因子码码(OVSF)61本章小结本章小结nIS-95系系统统的无的无线链线链路路n下行链路下行链路n导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道n上行链路上行链路n接入信道、业务信道接入信道、业务信道nIS-95系系统统的功率控制的功率控制n开环与闭环相结合的功率控制开环与闭环相结合的功率控制nIS-95系系统统的的软软切切换换技技术术n移动台辅助的切换移动台辅助的切换n3G7/2/202462第七章第七章 IS-95及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统