第10章CDMA移动通信系统(rake)2课件

第10章 码分多址(CDMA)移动通信系统引言10.1 DS-CDMA基本原理10.2 DS-CDMA蜂窝通信系统的容量10.3 IS-95蜂窝系统的无线传输10.4 CDMA蜂窝通信的关键技术u引言：蜂窝通信系统发展历程1.第一代模拟蜂窝系统(1G)(1).AMPS(美)：1978年，美国贝尔实验室研制，1983年投入 商用，50多个国家采用。(2).TACS(英)：1983年，在AMPS基础上开发，1985年投入商 用，20多个国家采用。(3).其它2.第二代窄带数字蜂窝系统(2G)(1).GSM(欧洲)：1988年，欧洲邮电行政大会(CEPT)下属欧洲 移动通信特别小组颁布泛欧数字移动通信网(GSM)标准，1991年投入商用，成为当前全球用户最多的系统。(2).1988年，美国蜂窝电信工业协会(CTIA)发布了 用户性能需 求(UPR)文件，提出对第二代蜂窝通信系统的要求，主要有：系统容量至少是AMPS的10倍；通信质量等于或优于AMPS；与模拟AMPS兼容(双模)，等。u 有关组织及公司依此研发了以下系统：.D-AMPS(IS-54标准，TDMA技术)：1989年，美国工业协会(TIA)制定标准，1991年投入商用。但目前容量为AMPS的36倍。达不到UPR的要求。.N-CDMA(IS-95标准，DS-CDMA技术)：1993年，美国Qualcomm公司开发的DS-CDMA蜂窝系 统被采纳为北美数字蜂窝标准(IS-95)，正式投入商用。能全面满足、甚至超过UPR的要求，故有人称之为2.5G蜂窝系统。3.第三代宽带数字蜂窝系统(3G)全球提出10种标准，主要是宽带DS-CDMA系统：.WCDMA(欧)；.cdma2000(美)；.TD-SCDMA(中)：时分双工(TDD)、空分(S)/直扩码分多址 (DS-CDMA)。u IS-95(N-CDMA)属于2G，但它是3G、4G的基础，是本章 研究内容。10.1 DS-CDMA基本原理地址码同步D1解调采样载波同步时钟同步相关检测扩频信码D1(Rb)地址码C1(Rp=PRb)载波 fCS(t)S(t)解扩DNCNfCfCC1调制调制 C C1 1CCN N为为正交码序列正交码序列10.1.DS-CDMA基本原理 10.1.1.正交码序列 10.1.2.DS-CDMA工作原理 (1).定义 设Ci，i=1、2N 是重复周期为T的一组码序列（一周内子码元数为P，子码周期为 TP=T/P ）。若它们的互相关函数为0，即 则称为正交码序列组，可作为DS-CDMA系统的地址码。10.1.1.正交码序列注：具有尖锐自相关峰的码序 列称之为 PN码 (Pseudo-Noise sequence）.为便于收端实现地址码同步，它们应具有尖锐的自相关峰，即满足P(1)Tp0-1(m序列)例：例：(2).常用正交码 Walsh(沃尔什)序列：在=0时刻严格正交(Ri,j(0)=0)，自相关不好。m序列：任意值时都准正交(Ri,j()Ri(0)=P)，自相关很好。Gold序列：任意值时都准正交(Ri,j()Tp,互相关值很小，准正交。(2).随机性 .0，1码元数基本相等(1比0多1个)：4个1，3个0 .游程(连0或连1)：游程总数=L=2N-1 ：23-1=22=4 长度为1的游程数=L/21：2 长度为2的游程数=L/22：1 长度为K的游程数=L/2K，K n-1/Tp()-2 -101 2 3 4 5 6 7 8 911-1/N=-1/7 长度为n-1的连0数=1 长度为n的连1数=1 (初始状态全1，开始输出n个1)长度为n的连0不存在(初始状态全0，输出恒为0)(3).m序列等具有随机性及尖锐的自相关峰，与白噪声类似，故称为伪噪声码(PN码：Pseudo-Noise Sequence)(4).m序列与其时间偏移序列模2加(相乘)为另一时间偏移的 该m序列。例如3阶m序列：(5).不同时间偏移(时间偏置，)的同一m序列之间准正交，故可在同步组网的DS-CDMA系统中作地址码。当 n很大时，正交性好(相关系数=1/N=1/(2n-1)，可用的序列很多(N=2n-1)。u 随机性：波形0，1等概，随机变化u m序列发生器的一般构成(1).构成：将移位寄存器某些级(反馈系数Ci=1的级)模2加后反馈 至输入级，在时钟驱动下产生m序列。(2).生成多项式D1D2D3cpDn+n阶m序列C0=1C1C2Cn-1Cn=1X0=1X1X2Xn-1例：3阶m序列，n=3，反馈系数=13(八进制八进制)=18+3=11D=1011B=C0C1C2C3 ，则，生成多项式 (x)=1+x2+x3阶次阶次n n反馈系数反馈系数(八进制八进制)3 31313 4 42323 5 54545，6767，7575 6 6103103，147147，155155 (3).已找到的部分m序列10.1.2.DS-CDMA工作原理地址码同步DK解调采样载波同步时钟同步相关检测扩频信码D1(Rb)地址码C1(Rp=KRb)载波 fCS(t)S(t)解扩DNCNfCfCC1调制调制u设：系统有关参数如下 (1).N个用户信码为d1、d、dN，信码速率Rb（单位：b/s，比特/秒）、周期Tb=1/Rb。(2).采用包含N个码序列的正交码组c1、c2、cN作为地址码，子码速率Rp（单位：c/s，码片/秒或子码/秒）、周期Tp=1/Rp。地址码序列每周期包含P个子码元，序列周期(3).设置信码周期Tb为子码序列周期T的整数倍,K为整数 则 上式表明，信息码与地址码相乘后占据的频谱宽度扩展了KP倍。u 则，由N个正交地址码在一对双工载频上构成N个逻辑信道，可供N对用户同时通信：由上式可见，发端先扩频调制再载波调制或先载波调制再扩频调制得到，二者是等效的。与此对应，收端也有二种等效的解调方案。图中所示系统，发端先扩频调制再载波调制，收端先载波解调再扩频解调。下面分析其工作原理。,2PSK调制 u 收端用户1从发端N个用户发射在空中，在时域及频域 完全混叠的DS-CDMA信号中，接收到发端用户1的信码，而且不存在多址干扰(其它地址码用户的干扰)。10.2 DS-CDMA蜂窝通信系统的容量(由多址干扰限定)信码d1Rb信码dn/PNnPN1(Rp)fcIS1BPFSPN1B=2RbfcS解扩S”解调d1实际接收端是首先解扩实际接收端是首先解扩(输入信号与地址码相乘，再由输入信号与地址码相乘，再由BPFBPF 滤波输出解扩后的窄带信号滤波输出解扩后的窄带信号)，然后再载波解调。由于无对，然后再载波解调。由于无对 地址码的相关检测处理地址码的相关检测处理(输入信号与地址码相乘再积分输入信号与地址码相乘再积分)，因，因 而 存 在 多 址 干 扰，从 而 限 制 了而 存 在 多 址 干 扰，从 而 限 制 了系 统 的 容 量。设：设：S S1 1=d=d1 1(t)(t)PNPN1 1(t)cos(t)cosc ct t S Si i=d=di i(t)(t)PNPNi i(t)cos(t)cosc ct t 式中，式中，PNPN地址地址码为码为不同不同时间时间偏移的同一偏移的同一mm序列，互相正交。序列，互相正交。则则收端各点信号功率收端各点信号功率谱谱如下如下图图：C、I、Io、Rb、Eb、W、n、C/I 1 2S功率谱I=WIo=(n-1)PnPfIoS功率谱f2RbIoEb/2S”功率谱fEb/2IoCC/I=Eb/2Io2Rb 有功率控制各用户到达接收机信号强度相同 n1，n-1nC=P=RbEbW=RW=RP PIC=有用信号功率 I=其他用户干扰(多址干扰)信号功率 Io=多址干扰功率谱密度 Rb=数据码速率(b/s)Eb=数据每bit能量 W=扩频信号带宽。发端扩频数据要经过RP/2带宽低通成型滤波器 (无码间串扰)后再进行2PSK调制，则W=Rp n=一个小区内同时工作最大用户数，即最大可用逻辑信道数小区容量(ch/cell)C/I=RbEb/WI0=(Eb/I0)/(W/Rb)W/Rb=Rp/Rb 为扩频因子。是有/无扩频系统射频信号带宽之比。(如果没有扩频，信码要经过Rb/2带宽低通成形滤波器后再进行2PSK调制，则射频带宽为Rb。)Eb/Io=归一化信干比。为解扩后信干比 Eb/2Io 的2倍。决定了2PSK解调输出数据误码率或话音质量，对IS-95系统实测表明应取 Eb/Io=7dB=5(4级话音)。可得 C/I=RbEb/WIo=(Eb/Io)/(Rp/Rb)又有 C/I=P/nP=1/n则得小区容量 n=(Rp/Rb)/(Eb/Io)u 上式推导只考虑了：(1).本小区用户的多址干扰；(2).各通话用户是连续发射；(3).小区未分扇区u 按实际情况修正后小区容量为 n=(Rp/Rb)/(Eb/Io)(GF)/d 式中，d=话音占空比(0.35)。G=扇区系数(2.55)F=频道再用效率(0.6)u 话音占空比=0.35 (1).对方讲话时我不讲：占空比=50%(2).我讲话时有字间、话间、甚至更长时间停顿：占空比=70%50%=0.35u 无话音时停止发射，则干扰降低到原来的0.35，小区用户可增加1/0.35，而总干扰WIo不变，即Io 不变，则Eb/Io不变，话音质量不变。u G=扇区系数(2.55)基站采用120o定向天线，将小区划分为3个扇区后，干扰降低3倍，小区用户可增加3倍，而总干扰Io不变。由于扇区之间有15%的重叠，所以实际应用应取 G=3(1-0.15)=30.85=2.55u F=频道再用效率(0.6)DS-CDMA所有小区使用相同频率，周围小区用户也对本小区用户产生干扰，为保持总干扰Io不变，要减少小区用户数，理论分析得其值为0.6。u IS-95系统参数为 W=Rp=1.2288MHz(留保护带后占用带宽1.25MHz)Rb=9.6KHz W/Rb=128 Eb/Io=7dB=5 d=0.35（语音激活因子）G=2.55 F=0.6 系统容量 n=(W/Rb)/(Eb/Io)(GF)/d=120(ch/cell)u 占用同相带宽W=1.25MHz，美国FDMA(AMPS)及 TDMA(D-AMPS)蜂窝系统容量：n(FDMA)=6(ch/cell)n(TDMA)=31.25(ch/cell)u 三种系统容量关系：n(CDMA)=4n(TDMA)=20n(FDMA)10.3 IS-95蜂窝系统的无线传输使用频段使用频段824849MHz(824849MHz(上行上行)869894MHz(869894MHz(下行下行)载波带宽载波带宽1.25MHz1.25MHz信道数据速率信道数据速率1.2288Mb/s1.2288Mb/s调制方式调制方式 QPSK(QPSK(下行下行)OQPSK(OQPSK(上行上行)语音编码语音编码QCELP(QCELP(可变速率码激励线性预测编码可变速率码激励线性预测编码)语音码速率语音码速率(kb/s)(kb/s)8.68.6、4.04.0、2.02.0、0.80.8信道编码信道编码CRC+CRC+卷积编码卷积编码+交织交织地址码地址码长长PNPN序列序列4242阶阶mm序列，码速率序列，码速率1.2288MC/s1.2288MC/s短短PNPN序列序列1515阶阶mm序列，子码速率序列，子码速率1.2288MC/s1.2288MC/sWalshWalsh序列序列6464阶阶WalshWalsh序列序列IS-95无线传输标准10.3.1 地址码及逻辑信道u IS-95采用全码分多址方式，有三种地址码：基站地址码、信道地址码和用户地址码。它们复合在一起构成完整的地址码。(1).基站地址码(下行)采用不同时间偏置的短PN码 短PN码为15阶m序列，在14个连0后插入1个0构成，长度=215=51264，周期=215/1.2288MC/S=2秒/75=26.67mS 从15个连0之后在CDMA系统偶数秒开始的 短PN码为0偏置序列(2).信道地址码 同一基站用64阶Walsh序列作为地址码构成下行逻辑 信道。不同基站的相同序号逻辑信道不会发生同道干扰，因为不同基站地址码正交。(3)用户地址码 由移动台电子序号(ESN)作掩码得到不同时间偏移的 长PN 码作为用户地址码 长PN码为42阶m序列。在41个连0之后开始的序列为0时 间偏置序列，与CDMA系统时钟的一个特殊时刻保持同步。移动台电子序号(ESN)及用户地址码唯一标识移动用户。不同移动台用户地址码相互正交。也作为上行逻辑信道地址码。(4)由于基站地址码及用户地址码分别采用不同时间偏置的 长PN码及短PN码，所以全网必须严格同步。这由所有基站都采用GPS来实现。u 同一基站正/反向(下/上行)逻辑信道构成1.正向逻辑信道(BSMS)(1)导频信道：无信息调制的短PN码扩频信号，供移动台(2)提取定时及相干载波。(3)(2)同步信道：传输同步信息，包括系统定时及基站短PN(4)码的偏置系数，移动台获取同步信息后就不再使用该信道(5)(3)寻呼信道：寻呼移动台(6)(4)业务信道：信息共有四种传输速率(9.6 4.8 2.4 1.3kb/s)(7)发音时传输速率提高；停顿时传输速率降低，有利于减小多(8)址干扰，提高系统容量。(9)业务信道也插入随路信令，用于功率控制和过区切换。(10)2.反向逻辑信道(MSBS)(11)接入信道：传送接入信令，与正向寻呼信道配合，完成(12)移动台的呼叫接续。(13)(2)反向业务信道：与正向业务信道相对应。(14)-p6410.3.2 正向传输1.数据速率。2.(1).同步信道：1.2kb/s3.(2).寻呼信道：9.6kb/s、4.8kb/s4.(3).正向业务信道：5.8.6kb/s9.6kb/s 按帧(20ms)处理：8.6kb/s x 20ms+(CRC)12b+(尾比特)8b/20ms=9.6kb/s CRC校验(Cyclic Redundancy Check 循环冗余码校验)循环线性分组码，具有纠、检错功能，指示帧数据质量 卷积编码尾比特：8bit全0，加在1帧数据尾部，以便完成 最后8位有效数据的卷积编码。4.0kb/s4.8kb/s 按帧处理：4.0kb/s x 20ms+(CRC)8b+(尾比特)8b/20ms=4.8kb/s2.0kb/s2.4kb/s按帧处理：2.0kb/s x 20ms+(尾比特)8b/20ms=2.4kb/s0.8kb/s1.2kb/s按帧处理：0.8kb/s x 20ms+(尾比特)8b/20ms=1.2kb/s2.卷积编码(纠错纠错)码率r=1/2 约束长度=9的卷积编码。码率(编码效率)r=1/2：每输入1位数据，输出2位编码 约束长度：1位编码与连续9位编码有关。编码器初始状态为全0(上1帧的尾比特，8个0)，每输入1位数据比特，便输出2位编码符号(C0、C1)。8位尾比特帮助已进入移存器的最后8位有效数据完成卷积编码。一帧内，码元数加倍，码符速率加倍。信息速率 b/s=bit/s，符号速率s/s=symbol/s3.码元重复 卷积编码送分组交织前，要码元重复：(1).同步信道重复1次，速率加倍成为4.8ks/s(2).寻呼信道及正向业务信道4.分组交织。(1).同步信道 交织跨度26.666ms，交织块码符数=4.8ks/s x 26.666ms=128s 交织矩阵：8行 x 16列(2).寻呼信道及正向业务信道 交织跨度20ms，交织块码符数=19.2ks/s x 20ms=384s 交织矩阵：24行 x 16列5.数据掩蔽(加扰)。(1).用于寻呼信道和正向业务信道，对信息加扰(扰乱、加密)(2).扰码由用户地址长PN码1/64抽样得到码速率1.2288MC/S 6419.2KS/S(3).加扰与去扰 发端用扰码与调制码符模2加实现加扰，收端用同样的扰码进行去扰。6.功率控制子信道。正向业务信道的调制码符以800b/s的平均速率对调制码符进行凿孔(重写)，插入功率控制比特，去控制移动台的功率。7.正交扩展(逻辑信道地址码扩频)。64阶Walsh序列组有64个正交序列，每个序列有64个子码元，记为Wi，i=0,1,263。它们互相正交，作为逻辑信道地址码，将对应信道的调制码符进行扩频。子码速率1.2288MC/S。每个调制码符对应的子码序列周期：Ts/64Tp=Rp/64Rs(1).同步信道。W32 1.2288MC/S(64x4.8KS/S)=4个W序列周期/调制码符(2).寻呼信道和正向业务信道。Wi,i0、32 1.2288MC/S 19.2KS/S=1个W序列周期/调制码符(3).导频信道。信号比特为全0，Wo为全0，扩展后为全0。8.四相扩展。各逻辑信道信号分别进行四相扩展，线性叠加后发射出去。(1).数据同时送同相/正交支路(I/Q支路)，无串/并变换。(2).I/Q支路分别用引导PN序列(短PN序列)PNI/PNQ扩展(扩频)PNI与PNQ是互相正交的15阶m序列(生成多项式不同)，在14个连0后插入1个0，长度=512x64，子码速率1.2288MC/S，码序列周期=/1.2288MC/S=2秒/75=26.67ms 从15连0之后在GPS偶数秒开始的PNI/PNQ为0偏置PNI/PNQ。(3).基站下行信号地址码为复合地址码=Wi短PN码(4).引导PN码的作用。.基站地址码.引导帮助W序列 扩频：各信道W序列扩频带宽不一致，再用短PN序列扩频使各信道带宽一致。同步：W序列自相关特性很差(相关峰不尖锐，且一序列周期内有多个相关峰)，收端只能通过短PN码同步，来达到W序列同步。(5).QPSK(正交BPSK，即四相PSK)载波调制。二路载波正交的BPSK相加或成为QPSK，载波相位关系如图(6).为什么四相扩展两支路传送相同数据？.从信息传输角度看，等价于二相扩展(只用1个支路).四相扩展属于分集发送，收端将二路正交信号(PN码正交且载波正交)分别检测后合并，因而具有以下优点：a.减小码间窜扰及多址干扰 b.可采用非相干解调(只用在无导频信道的反向传输)。10.3.3 反向传输1.数据速率、卷积编码、码元重复、分组交织、帧质量指示(CRC编码)：与正向传输类似。2.正交多进制调制。(1).方法 交织器输出码元每6个分为一组，有64种数值，用64位阶W序列之一(称为调制符号)进行传输。调制符号速率=28.8KS/S6=4.8KS/S 子码速率=4.8KS/S x 64=307.2KC/S(2).优点 具有纠检错能力：64阶Wi相互正交，即Wi/Wj对应子码位相同/不相同的各有32个，码距32，可纠正32/2=16位以下的子码误码。补偿上行信号非相干解调带来的误码率的增加。3.长PN码扩展。(1).42阶m序列，长度-1，子码速率1.2288MC/S。码序列周期=(-1)1.2288MC/S41天(2).不同时间偏置的长PN码相互正交，兼作用户地址码及逻辑信道地址码。(3).由掩码设置不同时间偏置的长PN码。例：由掩码设置不同时间偏置的3阶m序列。D1D2D3与门：选通M3M2M1掩码 M M1 1 M M2 2 M M3 3001001010010011011100100101101110110111111 D D1 1 D2 D2 D D3 3mm1 11 11 10 00 01 10 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 11 11 10 00 01 10 01 11 11 10 00 00 01 11 11 10 00 01 11 11 10 00 01 10 01 11 11 11 10 00 01 10 00 01 10 01 11 11 10 01 10 00 01 10 01 11 10 00 01 10 01 11 11 1 D1、D2、D3是顺次延时一子码周期的m序列 由掩码选通其中的1、2、3个模2加得不同时间偏置的m序列 m序列与其时间偏置m序列模2加仍为该m序列(时间偏置不同)不同时间偏置m序列正交 长PN码发生器(4).掩码格式 移动台有二个独有的掩码：公开掩码、私用掩码。移动台电子序号(ESN)：全球唯一，由生产厂家固化在移动台内。ESN置换规则：ESN=(E31、E30、E29E2、E1、E0)置换后 ESN=(E0、E31、E22E27、E18、E9)ESN置换目的 防止连号ESN(销售在同一地区)对应的长码时间偏移相近。相关值过大。4.四相扩展。(1).基本原理同正向信道。(2).有以下二点区别：.移动台固定使用0偏置短PN码.Q支路延迟半个子码周期，成为偏移四相移相键控0QPS(Offset QPSK)信号相位：OQPSK QPSK OQPSK优点：I支路和Q支路子码数据一次只能变一个，相位只能发生90度改变，消除了QPSK的180度相位变化，包络变化相对恒定，对功放线性度要求放宽(包络不恒定的调制信号经过非线性功放，频谱会展宽)。(3).四相扩展的优点.四相扩展两支路传送相同的数据，从信息传输角度看，等价于二相扩展(只用一个支路)。.四相扩展属于分集发送，收端将二路正交信号分别检测后合并，因而具有以下优点：a.减小码间窜扰及多址干扰 b.可采用非相干解调(反向传输无导频信道，基站无法提取相干载频)。r(t)=d(t)cosw0t+d(t)sinw0trc(t)=d(t)cos+d(t)sin rs(t)=-d(t)sin+d(t)cosLPFLPFr(t)合并，非相干载波正交载波调制的非相干解调(IS-95比这复杂)5.可变数据率传输(反向业务信道)。为减小移动台功耗及对其它信道的多址干扰，反向业务信道重复的码元经过随机的选择，实际只发送无重复的码元：卷积纠码前速率卷积纠码前速率发送发送9.6kb/s9.6kb/s4.8kb/s4.8kb/s2.4kb/s2.4kb/s1.2kb/s1.2kb/s全发送全发送(无重复无重复)发一次发一次(去掉一次重复去掉一次重复)发一次发一次(去掉三次重复去掉三次重复)发一次发一次(去掉七次重复去掉七次重复)10.4 CDMA蜂窝通信的关键技术和特点10.4.1 自动功率控制 1.远近效应及功率控制MS2MS1BSPT2PT1d1d2 RX框图。远近效应。功率控制。RX框图BPF解调D/A解扩 s s”DsPNfc TX无功率控制：PT1=PT2=PT，则PR1=PR2PR1(dB)=PR2(dB)+40dBS功率谱fcfS”功率谱CIS功率谱C=PR2I=PR1 解调器C/I小，Pe大，话音质量差 远近效应：近地强信号对远地弱信号产生严重多址干扰的现象TX有功率控制：PT1PT2，使PR1=PR2，且C/I刚好为门限值。S功率谱fcS”功率谱CIfcS功率谱C=PR2I=PR1fc解调器C/I大，Pe小，话音质量好2.功率控制目标(1).上行(MSBS)：BS收到任何位置MS发来的信号工率都相等，且刚好达到C/I门限。(2).下行(BSMS)：任何位置移动台收到BS发来信号刚好达到C/I门限。3.上行(MSBS)功率控制方法。.方法 MS检测来自BS的下行信号强度及质量，作为BS收到的上行信号强度与质量的估值，来调整上行信号发射功率。步长/调整速率：0.5dB/ms.特点 简单 对阴影效应引起的慢衰落有效 对多径效应引起的快衰落无效(上/下行 f=4.5MHz快衰落独立)(2)闭环功率。.方法 BS检测来自MS的信号强度和质量，发指令给MS调整发射功率。.特点 对快衰落也有效(3).实际控制方案：开环、闭环结合，功率控制快速、精确。粗控：开环功率控制 精控：闭环功率控制4.下行(BSMS)功率控制方法 慢速闭环功率控制(以帧长20ms为单位)步长0.5dB 调节范围6dB 下行功率控制基本未用(控制速率及动态范围小)的原因：10.4.2 RAKE接收机 1.原理RAKE接收机利用PN码锐尖的自相关特性，用多个并行相关器接受多径信号，再合并成一路信号，实现多径分集，降低误码率，提高话音质量：不同路径信号传输时延不同：0、2、3、N 每个相关器本地PN码时间偏置与对应路径信号的对齐 设计PN码子码周期TP小于各路径传输时延差，即各路径PN码时 间偏置大于TP，则相互正交，可分别解调出各自路径的数据 例：IS-95中PN码速率Rp=1.2288MC/s，则最小可分开的多径时延差为Tp=1/Rp=0.814us 时间上对齐后合并2.IS-95系统RAKE接收机并行相关接收机个数 BS：四个 MS：三个基带数据3.实际接收机框图(移动台)混频搜索接收机相关接收机相关接收机相关接收机控制器分集合并fLIF搜索接收机对来自基站导频信号的多径分量扫描，找出3个最强多径分量及对应的PN码延时1、2、3送控制器。控制器产生相应延时的PN码送相关接收机，去解调这3个 最强的多径分量，实现多径分集。10.4.3 越区切换 FDMA及TDMA(实际是TDMA/FDMA混合多址)蜂窝系统中通话移动台的越区切换都是硬切换：切换载频到新的小区，则与原小区通信立刻中断。IS-95的CDMA蜂窝系统支持三种切换：(1).同一载频的软切换。(2).不同载频的硬切换。(3).CDMA与AMPS的切换。1.移动台辅助软切换2.(1).各基站及移动台使用相同频道3.(2).各基站下行信号由基站地址码(不同时间偏置的短PN码)4.及逻辑信道码(不同号码的64阶Walsh序列)区分。5.(3).各移动台上行信号由用户地址码区分(由移动电子序号6.ESN决定时间偏置的长PN码)，而短PN码都是0偏置。7.(4).移动台接收机中的搜索接收机对周围各基的导频信号进8.行扫描，检测信号强度。如果其它基站导频信号比当前基站9.导频信号强，移动台将启动越区切换：通过原基站向MSC报10.告测量结果，发出切换申请。11.(5).MSC给移动台分配分属于二个基站的二条逻辑信道，移12.动台与二个基站同时通信。13.(6).移动台RAKE接收机内3个相关接收机分成二组，分别接14.收二个基站的下行信号，再分集合并。15.(7).二个基站同时接受移动台上行信号，送MSC分集合并。16.(8).移动台与新基站建立可靠通信后，才释放原基站逻辑信17.道，完成切换。这种切换过程中保持与二个(最多三个)基站通信的方式称为软切换。是DS-CDMA蜂窝系统特有的。软切换的优点：(1).切换可靠，不易发生掉话及反复切换的“乒乓”现象。(2).切换过程中，双向传输都有二重或三重空间分集(二个或三个基站)，话音质量好。2.不同载频的硬切换(1).切换发生在不同载频的交界处(2).切换过程及特点同FDMA及TDMA/FDMA的硬切换3.CDMA系统与AMP系统的切换(1).IS-95标准的移动台是双模式的，工作方式可在这二个系统间切换。(2).软件无线电：中频以下数字化，切换运行软件。例：A/DDSPD/AfLIF切换运行软件RX混频A/DDSPD/AfLIF切换运行软件RX:混频MS2MS1BSPR21d1d2PR22PR11PR12PT1PT2TX有功率控制：PT1PT2，使PR1=PR2，且C/I刚好为 门限值。解调器C/I大，Pe小，话音质量好S功率谱fcS”功率谱CfcS功率谱C=PR2fcII=PR1 TX无功率控制：PT1=PT2=PT，则PR1=104 PR2PR1(dB)=PR2(dB)+40dBf 解调器C/I小，Pe大，话音质量差 远近效应：近地强信号对远地弱信号产生严重多址干扰的现象fcS功率谱S”功率谱CIfcS功率谱C=PR2I=PR1fc 长PN码发生器42 比特长码掩码&模2加长码12356748910404142xx2x3x4x5x6x7x8x9x40 x41x42D1D2D3&与门：选通M3M2M1掩码接入信道比特(每帧88比特)加编码器尾比特kb/s4.4卷积编码器kb/s4.8码元重复ks/s14.4码元码元ks/s28.8分组交织器码元ks/s28.8正交调制器(64进制)调制码元(沃尔什子码)4.8 ks/s(=307.2 kc/s)D基带滤波器基带滤波器s(t)sin ctcos ctI(t)Q(t)IQ长码产生器长码掩蔽PN子码I信道序列1.2288 Mc/sQ信道序列1.2288 Mc/s1/2 PN子码延时406.9ns1.2288 Mc/sr=1/3k=9反向业务信道 信息比特 (每帧172,80,40或16比特)加编码器尾比特卷积编码器码元重复码元分组交织器码元ks/s28.8正交调制器(64进制)调制码元4.8 ks/sD基带滤波器基带滤波器s(t)sin ctcos ctI(t)Q(t)IQ长码产生器长码掩蔽PN子码I信道序列 1.2288 Mc/sQ信道序列1.2288 Mc/s1/2 PN子码延时406.9nsr=1/3k=9(307.2 kc/s)数据猝发随机化器1.2288 Mc/s帧数据率码元ks/s28.8帧质量指示器14.428.87.23.6ks/s4.89.62.41.2kb/s4.49.22.00.8kb/s4.08.62.00.8kb/s（I,Q）=（1,0）Q信道I信道（0,0）（0,1）（1,1）正向CDMA信道的信号相位d(t)扰码 PN(t)加扰扰码 PN(t)去扰d(t)PN(t)PN(t)d(t)信息比特（输入）c0编码字符（输出）c1g1g0沃尔什函数0 1.2288Mc/sA导频信道信息比特 （全0）同步信道信息比特分组交织器A沃尔什函数32 1.2288Mc/s1.2kb/s2.4ks/s4.8ks/s4.8ks/s码元调制码元码元重复卷积编码器调制码元r=1/2,k=9寻呼信道比特分组交织器A沃尔什函数p 1.2288Mc/s9.6kb/s19.2kb/s19.2ks/s19.2ks/s码元调制码元码元重复卷积编码器调制码元4.8kb/s9.6kb/s分频器长码产生器19.2kb/s1.2288Mc/s寻呼信道的长码掩蔽用户m在正向业务信道的信息比特卷积交织器A沃尔什函数n 1.2288Mc/s8.6kb/s9.2调制码元帧质量指示器码元r=1/2码元重复加编码器尾比特k=94.0kb/s2.0kb/s0.8kb/s4.42.00.8(kb/s)9.64.82.41.2(kb/s)19.29.64.82.4(ks/s)分频器调制码元19.2 ks/s分频器长码产生器复接800Hz1.2288Mc/s分组交织器功率控制比特800b/s19.2 ks/s19.2 ks/s用户m的长码掩码基带滤波器基带滤波器S(t)sin ctcos ctI(t)Q(t)IQI信道引导PN序列 1.2288 Mc/sQ信道引导PN序列 1.2288 Mc/sA导频信道同步信道寻呼信道寻呼信道业务信道业务信道业务信道业务信道业务信道171N242555w0w32w1w7w8w31w33w63业务数据控制子信道（a）正向逻辑信道导频信道（b）反向逻辑信道导频信道同步信道寻呼信道业务信道1n1255用户地址长码本章小结扩频的起源、用途；CDMA分集特征，对噪声抑制的原理；PN码与Walsh的概念、实现方法；容量干扰受限的概念；分集的实现方法；基站、扇区、信道、用户地址码的区分；（0 0，1 1域）域）（1 1，1 1域）域）WW0 08 80000,00000000,0000-1-1-1-1,-1-1-1-1-1-1-1-1,-1-1-1-1WW1 18 80101,01010101,0101-1 1-1 1,-1 1-1 1-1 1-1 1,-1 1-1 1WW2 28 80011,00110011,0011-1-1 1 1,-1-1 1 1-1-1 1 1,-1-1 1 1WW3 38 80110,01100110,0110-1 1 1-1,-1 1 1-1-1 1 1-1,-1 1 1-1WW4 48 80000,11110000,1111-1-1-1-1,1 1 1 1-1-1-1-1,1 1 1 1WW5 58 80101,10100101,1010-1 1-1 1,1-1 1-1-1 1-1 1,1-1 1-1WW6 68 80011,11000011,1100-1-1 1 1,1 1-1-1-1-1 1 1,1 1-1-1WW7 78 80110,10010110,1001-1 1 1-1,1-1-1 1-1 1 1-1,1-1-1 1波 形hj