CDMA基礎(chǔ)知識(shí)

1、CDMA基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1、移動(dòng)通信的發(fā)展、移動(dòng)通信的發(fā)展2、CDMA的特點(diǎn)的特點(diǎn)3、CDMA系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成第一代第一代模擬蜂窩通信系統(tǒng)模擬蜂窩通信系統(tǒng) 第一代移動(dòng)電話系統(tǒng)采用了蜂窩組網(wǎng)技術(shù)，蜂窩概念由貝爾實(shí)驗(yàn)室提出，70年代在世界許多地方得到研究，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)試運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)在芝加哥開通時(shí)，美國第一個(gè)蜂窩系統(tǒng)AMPS（高級(jí)移動(dòng)電話業(yè)務(wù)）在1979年成為現(xiàn)實(shí).英國TACS(全接入通信系統(tǒng))、北歐NMT（北歐移動(dòng)電話）模擬移動(dòng)通信的缺點(diǎn)A) 各系統(tǒng)間沒有公共接口。B) 無法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)，數(shù)字承 載業(yè)務(wù)很難開展。C) 頻率利用率低，無法適應(yīng)大容量的要求。D) 安全利用率低，易于被竊聽，易

2、做假機(jī)。第二代第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 由于模擬制式存在的各種缺點(diǎn)，90年代開發(fā)出了以數(shù)字傳輸、時(shí)分多址和窄帶碼分多址為主體的移動(dòng)電話系統(tǒng)，稱之為第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)。代表產(chǎn)品分為兩類：TDMA系統(tǒng)： 有代表性的制式有：泛歐GSM、美國D-AMPS和日本PDCN-CDMA系統(tǒng)：系統(tǒng)： N-CDMA（碼分多址）系列主要是以高通公司為首研制的基于IS-95的N-CDMA（窄帶CDMA）A、頻帶太窄，不能提供如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等的各種寬帶信息業(yè)務(wù)，無法滿足新業(yè)務(wù)的需要。B、無線資源頻率緊張，采用小區(qū)裂變方式引起切換頻繁，干擾嚴(yán)重，降低了通話質(zhì)量。有限的頻率資源利用率低

3、。 而隨著科學(xué)技術(shù)和通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要的將是一個(gè)綜合現(xiàn)有移動(dòng)電話系統(tǒng)功能和提供多種服務(wù)的寬帶、綜合、數(shù)據(jù)、多媒體網(wǎng)絡(luò)。第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)的不足： 第三代第三代IMT-2000 IMT-2000，它的關(guān)鍵特性有：（1）提供高速率和多種速率等很大范圍的業(yè)務(wù)（速率 可達(dá)2Mbit/s）（2）世界范圍設(shè)計(jì)的高度一致性；各種通信系統(tǒng)的全 面綜合，實(shí)現(xiàn)無縫業(yè)務(wù)傳遞的全球服務(wù)；（3）IMT-2000內(nèi)業(yè)務(wù)與固定網(wǎng)絡(luò)的兼容；（4）提供高質(zhì)量的業(yè)務(wù)；（5）體積小，功耗低，實(shí)現(xiàn)無縫的全球漫游；（6）靈活的頻率和無線資源管理、系統(tǒng)配置。（7）較多的用戶容量。主要存在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：（1）以Qualcomm公司為代表提出

4、的與IS-95系統(tǒng)反向兼容的寬 帶cdmaOne建議。 美國考慮在IMT-2000網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)上，支持寬帶分組交換 網(wǎng)為核心，將當(dāng)前的從功能上分層的網(wǎng)絡(luò)模式演變成端到端 的客戶-服務(wù)器模式。（2）專門開發(fā)與GSM系統(tǒng)反向兼容的UMTS標(biāo)準(zhǔn)，包括兩個(gè)子 方案： 日本的W-CDMA 歐洲的TD-CDMA具有代表性的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)：具有代表性的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)：CDMA發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 1993年年7月，第一個(gè)月，第一個(gè)CDMA標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IS _95發(fā)布。發(fā)布。 1995年年 香港開通世界第一個(gè)香港開通世界第一個(gè)CDMA商用移動(dòng)網(wǎng)。商用移動(dòng)網(wǎng)。 1996年，年，CDMA技術(shù)在韓國得到大規(guī)模

5、商用。目前，日技術(shù)在韓國得到大規(guī)模商用。目前，日本、美國、澳大利亞等一些國家都建有本、美國、澳大利亞等一些國家都建有CDMA商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。 1997年，中國北京、西安、上海、廣州等地建有年，中國北京、西安、上海、廣州等地建有CDMA實(shí)驗(yàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)網(wǎng) 2000年年2月，聯(lián)通與月，聯(lián)通與QUALCOMM簽署知識(shí)產(chǎn)權(quán)框架協(xié)簽署知識(shí)產(chǎn)權(quán)框架協(xié)議議,開始建開始建CDMA網(wǎng)。網(wǎng)。 2000年年11月，全世界已有月，全世界已有7000萬萬CDMA用戶。用戶。 目前，已經(jīng)進(jìn)入將現(xiàn)有CDMA網(wǎng)絡(luò)平滑升級(jí)到第三代的cdma2000 1x系統(tǒng)的全面試驗(yàn)階段。CDMA基本概念：基本概念： 發(fā)送端使用各不相同的、相互

6、（準(zhǔn)）正交的偽隨機(jī)地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號(hào)；在收端則采用同樣的偽隨機(jī)地址碼從混合信號(hào)中解調(diào)檢測出相應(yīng)的信號(hào)。 CDMA傳輸系統(tǒng)中采用了擴(kuò)頻技術(shù)。即是將原始信號(hào)的帶寬變換為比原始帶寬寬的多的傳輸信號(hào)，以來達(dá)到提高通信系統(tǒng)的抗干擾目的。 擴(kuò)頻通信概念擴(kuò)頻通信概念覆蓋范圍大、語音質(zhì)量高、綠色手機(jī) 覆蓋半徑是標(biāo)準(zhǔn)GSM的2倍。 覆蓋1000 km2： GSM需要200個(gè)基站，CDMA只需50 個(gè)基站。 在相同覆蓋條件下，基站數(shù)量大為減少，投資將相應(yīng)減小。話音質(zhì)量64kPCM現(xiàn)有的GSM8k的CDMA13k的CDMA8k的EVRCCDMA技術(shù)體制平均發(fā)射功率最大發(fā)射功率GSM125 mW2WCDMA2

7、mW200mW發(fā)射功率小發(fā)射功率?。汗β士刂?，語音激活.頻譜利用率高、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡單、系統(tǒng)容量配置靈活占有占有10MHz頻譜頻譜(5MHz發(fā)送，發(fā)送，5MHz接收接收)的的情況情況 參數(shù)參數(shù)CDMAGSM 載頻帶寬載頻帶寬1.25MHz0.20MHz 載頻數(shù)載頻數(shù)3 25*頻率復(fù)用頻率復(fù)用1/1 3/9 有效載頻有效載頻3/1=3 25/3=8.3 話音呼叫話音呼叫/載頻載頻 25至至40+7.25* 話音呼叫話音呼叫/小區(qū)小區(qū) 75至至120+ 7.258.3=60.2扇區(qū)扇區(qū)/小區(qū)小區(qū) 3 3話音呼叫話音呼叫/扇區(qū)扇區(qū) 75至至120+ 60.2/3=20.0 Erlangs/扇區(qū)扇區(qū)*64

8、至至107E13.2E *最優(yōu)情況，對(duì)最優(yōu)情況，對(duì)GSM和和AMPS無保護(hù)帶；無保護(hù)帶；*比比8話話音呼叫音呼叫/載頻少載頻少0.75，用于開銷功能，用于開銷功能(例如：控制例如：控制/導(dǎo)頻導(dǎo)頻)； *基于基于2%的阻塞。的阻塞。相同的頻譜，相同的頻譜，CDMA的容量是的容量是GSM的的5.5倍倍. .工程設(shè)計(jì)簡單，擴(kuò)容方便工程設(shè)計(jì)簡單，擴(kuò)容方便1324324244123142314GSM：N4頻率復(fù)用頻率復(fù)用1111111111111111111CDMA：N1頻率復(fù)用頻率復(fù)用111軟切換：掉話少軟切換：掉話少CDMA小區(qū)/扇區(qū)切換采用軟/更軟切換切換是先接續(xù)再中斷服務(wù)質(zhì)量高,有效減低掉話其他

9、無線系統(tǒng)小區(qū)/扇區(qū)切換采用硬切換切換是先中斷再接續(xù)容易產(chǎn)生掉話更軟切換：同一基站、相同頻率、不同扇區(qū)的CDMA信道間。1、用戶數(shù)目和服務(wù)質(zhì)量之間可以相互折中，靈活 確定。 2、小區(qū)的呼吸功能：各小區(qū)的覆蓋大小是動(dòng)態(tài)的， 通過調(diào)整小區(qū)的導(dǎo)頻發(fā)射功率，使相鄰小區(qū)負(fù)荷 分擔(dān)話務(wù)，相當(dāng)于增加了容量。1.提高誤幀率可增加可用信道數(shù),這時(shí)通話質(zhì)量降低。2.呼吸功能：調(diào)整基站導(dǎo)頻值來調(diào)整小區(qū)覆蓋大小。導(dǎo)頻導(dǎo)頻1 16 6導(dǎo)頻214 UmEAbisAQ CBN H MS BTS BSC PSTN ISDN PSPDN MSC SCP MSC/SSP VLR HLR AUC MC DMC SME M M SME

10、 M SCP CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖MSS BTS（Base Transmitter Station ）: 基站收發(fā)信臺(tái)BSC（Base Station Controller）: 基站控制器BS（Base Station）: 基站MSC（Mobile Switch Centre） ： 移動(dòng)交換中心VLR（Visitor Location Register）: 拜訪位置寄存器HLR（Home Location Register）: 歸屬位置寄存器AUC（Authentication Centre）: 鑒權(quán)中心MC（Message Centre）: 消息中心S

11、ME（Short Message Entity）: 短消息實(shí)體PSTN（Public Switched Telephone Network）: 共用電話交換網(wǎng)ISDN（Integrated Service Digital Network）： 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)PSPDN（Packet Switched Public Data Network ） 分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)CDMA網(wǎng)包括：移動(dòng)終端、BSS子系統(tǒng)、MSS子系統(tǒng)、OMM子系統(tǒng)等部分 基站子系統(tǒng)BSS可分為兩部分。通過無線接口與移動(dòng)臺(tái)相連的基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）以及與移動(dòng)交換中心相連的基站控制器（BSC），BTS負(fù)責(zé)無線傳輸、BSC負(fù)責(zé)控制與管理?；?/p>

12、站子系統(tǒng)BSS 移動(dòng)交換子系統(tǒng)MSS完成CDMA的主要交換功能，同時(shí)管理用戶數(shù)據(jù)和移動(dòng)性所需的數(shù)據(jù)庫。MSS子系統(tǒng)的主要作用是管理CDMA移動(dòng)用戶之間的通信和CDMA移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間的通信。 移動(dòng)交換子系統(tǒng)MSS包括以下主要功能單元：u移動(dòng)交換中心（MSC）u拜訪位置寄存器（VLR）u歸屬位置寄存器（HLR）u鑒權(quán)中心（AUC）u短消息中心（MC）MSS子系統(tǒng)子系統(tǒng) 移動(dòng)交換中心（移動(dòng)交換中心（MSC） MSC是CDMA網(wǎng)絡(luò)的核心。MSC對(duì)位于它所覆蓋區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話路接續(xù)的功能，也是CDMA網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口。另外，為了建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，每個(gè)MSC還完成G

13、MSC的功能。 MSC從三種數(shù)據(jù)庫，拜訪位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）和鑒權(quán)中心（AUC）中取得處理用戶呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。反之，MSC根據(jù)其最新數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫。 拜訪位置寄存器（拜訪位置寄存器（VLR） VLR通常與MSC合設(shè)，其中存儲(chǔ)MSC所管轄區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)（稱拜訪客戶）的相關(guān)用戶數(shù)據(jù)，包括：用戶號(hào)碼、移動(dòng)臺(tái)的位置區(qū)信息、移動(dòng)用戶識(shí)別碼、批準(zhǔn)數(shù)據(jù)、鑒權(quán)數(shù)據(jù)和用戶服務(wù)清單等參數(shù)。 VLR是一個(gè)動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。VLR從移動(dòng)用戶的歸屬位置寄存器（HLR）處獲取并存貯必要的數(shù)據(jù)，一旦移動(dòng)用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個(gè)VLR登記，原VLR將取消該移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)記錄。

14、歸屬位置寄存器（歸屬位置寄存器（HLR） HLR存儲(chǔ)管理部門用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)。每個(gè)移動(dòng)用戶都應(yīng)在其歸屬位置寄存器（HLR）注冊登記，它主要存儲(chǔ)兩類信息： 一是有關(guān)移動(dòng)用戶的參數(shù)，包括移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼、電子序列號(hào)、用戶號(hào)碼、服務(wù)項(xiàng)目清單、批準(zhǔn)有效時(shí)間等； 一是有關(guān)移動(dòng)用戶目前所處位置的信息，以便建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。電信業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 智能業(yè)務(wù) 短消息業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)限制（如：漫游限制） 補(bǔ)充業(yè)務(wù)參數(shù)還包括下列信息：鑒權(quán)中心（鑒權(quán)中心（AUC） AUC屬于HLR的一個(gè)功能單元部分，專門用于CDMA系統(tǒng)的安全性管理，用來鑒別用戶身份的合法性以及對(duì)無線接口上的話音、數(shù)據(jù)

15、、信令信號(hào)進(jìn)行加密，防止無權(quán)用戶接入和保證移動(dòng)用戶通信的安全。 鑒權(quán)中心一般與HLR合設(shè)。 包括參數(shù)：A_key, SSD、MIN/IMSI、AAV等 短消息中心的主要功能是接收、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)用戶的短消息。 通過短消息中心能夠更可靠地將信息傳送到目的地。如果傳送失敗，短消息中心保存失敗消息直至發(fā)送成功為止。短消息中心（短消息中心（MC）短消息實(shí)體（短消息實(shí)體（SME）合成與分解短消息 操作維護(hù)中心（OMC） 為運(yùn)營商提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)的操作和維護(hù)服務(wù)、管理簽約用戶信息，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃。 主要實(shí)現(xiàn)以下功能：主要實(shí)現(xiàn)以下功能： 1、維護(hù)測試、維護(hù)測試 2、障礙檢測及處理、障礙檢測及處理 3、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、系

16、統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視 4、系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制、系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制 5、局?jǐn)?shù)據(jù)修改、局?jǐn)?shù)據(jù)修改 6、性能管理、性能管理 7、用戶跟蹤、告警、用戶跟蹤、告警 8、話務(wù)統(tǒng)計(jì)等、話務(wù)統(tǒng)計(jì)等 系統(tǒng)各個(gè)接口和協(xié)議系統(tǒng)各個(gè)接口和協(xié)議 就CDMA系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，可劃分為三大邊界，因而也有了三大外部接口：CDMA運(yùn)營者外部網(wǎng)絡(luò)用戶OSSMSSBSCMS1、A接口：接口： 基站子系統(tǒng)與交換子系統(tǒng)之間的接口即A接口，其物理鏈路通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbit/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。此接口傳遞的信息包括移動(dòng)臺(tái)管理、基站管理、移動(dòng)性管理、接續(xù)管理等。 一般采用IS-634標(biāo)準(zhǔn)、IOS2.0、IOS4.0等。2. Abis接口接口：

17、 基站子系統(tǒng)中BSC 與BTS之間的接口。支持對(duì)BTS無線設(shè)備的控制。 物理層采用直接互聯(lián)的方法，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。3. Um接口接口： Um接口被定義為MS與BTS之間的通信接口，即空中接口。 它實(shí)現(xiàn)了各種制造商的移動(dòng)臺(tái)與不同運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)間的兼容性，從而實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)臺(tái)的漫游。此接口遵守IS-95A標(biāo)準(zhǔn)。移動(dòng)交換子系統(tǒng)MSS內(nèi)部接口如下圖所示： MSCVLRB MSCVLRB EHLR /AUCBSCBTSA BSS子系統(tǒng)CDH MCQN l C接口接口：MSC和HLR間的接口，接口的物理層為2.048Mbit/s的PCM傳輸鏈路。信令接口符合24bit七號(hào)信令系統(tǒng)規(guī)范。 l D接口接口：VLR和HL

18、R間的接口，接口的物理層為2.048Mbit/s的PCM傳輸鏈路。信令接口符合24bit七號(hào)信令系統(tǒng)規(guī)范。 。 l E接口接口：MSC和MSC間的接口，接口的物理層為2.048Mbit/s的PCM傳輸鏈路。信令接口符合24bit七號(hào)信令系統(tǒng)規(guī)范。 。l B接口接口：MSC和VLR間的接口，內(nèi)部接口，沒有標(biāo)準(zhǔn)定義。 l N接口接口：HLR和MC間的接口，接口的物理層為2.048Mbit/s的PCM傳輸鏈路。信令接口符合24bit七號(hào)信令系統(tǒng)規(guī)范。 l Ai/Di接口接口：:MSC和PSTN/ISDN間的接口,采用2Mb/sPCM數(shù)字鏈路， 接口的物理層為2.048Mbit/s的PCM傳輸鏈路。信

19、令接口符合24bit七號(hào)信令系統(tǒng)規(guī)范，采用TUP、ISUP以及隨路信令。 l Q接口接口：:MSC和MC間的接口,采用2Mb/sPCM數(shù)字鏈路，接口的物理層為2.048Mbit/s的PCM傳輸鏈路。l H接口接口：HLR和AUC間的接口，內(nèi)部接口 FDMA TDMA CDMAFDMA TDMA CDMA1、多址方式：、多址方式： CDMA采用碼分多址采用碼分多址2、碼分多址、碼分多址碼型應(yīng)用碼型應(yīng)用WALSH 碼 ：區(qū)分前向信道PN碼 ： 215 - 1 短碼：區(qū)分基站 242 - 1 長碼： 反向區(qū)分移動(dòng)臺(tái)； 正向用于擾碼。Walsh碼在碼分多址系統(tǒng)（CDMA、WCDMA等）中一般被用于區(qū)分

20、不同的信道，不同的用戶將分配不同的信道（使用不同的walsh碼）來傳業(yè)務(wù)，“碼分多址”中的“碼”就包括walsh碼。 如何利用walsh碼同時(shí)傳送多路數(shù)據(jù)呢？ 實(shí)際上這就是所謂的CDMA（即“碼分多址”）的最基本原理。 3、碼分多址、碼分多址信道劃分信道劃分前向CDMA信道劃分為：導(dǎo)頻信道導(dǎo)頻信道 同步信道同步信道尋呼信道尋呼信道業(yè)務(wù)信道業(yè)務(wù)信道反向CDMA信道劃分為： 接入信道接入信道 反向業(yè)務(wù)信道反向業(yè)務(wù)信道4、關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)1、地址碼的選擇：m序列的PN碼作為地址碼2、分集技術(shù)：（：（ RAKE接收技術(shù)）空間、時(shí)間與頻率分集 克服多徑衰落 4、語音編碼技術(shù)采用碼激勵(lì)線形預(yù)測編碼技術(shù)（CELP）：軟切換、更軟切換與硬切換 3、功率控制：前向與反向功率控制軟切換：移動(dòng)臺(tái)參