搶修發(fā)新員工中文cdma1x空口基本原理

1、CDMA1X空口基本原理阿爾卡特朗訊中國2008年7月CDMA基本原理CDMA系統(tǒng)主要特點抗干擾能力強CDMA系統(tǒng)主要特點前向鏈路采用64位WALSH碼區(qū)分信道，共有導頻、尋呼、同步、前向業(yè)務等4類信道，不同基站之間采用2（15次方）PN碼相位區(qū)分，共有512個相位（相鄰相位之間相差64個PN碼片），采用了卷積編碼（K=9，R= l2）、交織等信道編碼方式。后向鏈路共有接入、反向業(yè)務2類信道，信道及用戶之間采用2（42次方）-1 PN碼相位區(qū)分，采用了卷積編碼（K=9、R=l3, R= l2 ）、交織等信道編碼方式，同時采用了64進制調制方式。此標準規(guī)定的系統(tǒng)是同步CDMA系統(tǒng)（信道、基站區(qū)分

2、采用PN碼相位），因此，必須有一個時間參考源，標準規(guī)定采用GPS定時。為了提高系統(tǒng)容量，一是在前向信道中加入了功率控制子信道，用于移動臺的閉環(huán)功率控制；二是采用了可變速率聲碼器，實現(xiàn)話音激活；三是移動臺采用非連續(xù)發(fā)送方式。CDMA系統(tǒng)主要特點首次在蜂窩移動通信系統(tǒng)中提出軟切換、更軟切換概念，并在實際系統(tǒng)中實現(xiàn)了此概念。前向信道采用相干解調方式，反向信道采用非相干解調方式。實現(xiàn)了“軟容量”，即當系統(tǒng)滿負載工作時，再增加少數(shù)用戶，系統(tǒng)性能會稍有下降。實現(xiàn)了路徑分集（RAKE接收），由于CDMA系統(tǒng)傳輸帶寬較寬，信號傳輸帶寬大于相關帶寬時，就可以用1W的（時間）分辨率分辨出多徑分量，再進行分集合并，

3、從而改善接收性能?？梢耘c其他窄帶系統(tǒng)共存，因為擴頻之后，信號功率譜展寬，功率譜密度降低，對其他窄帶系統(tǒng)影響很小，IS-95A系統(tǒng)信號對窄帶信號而言近似白噪聲。實現(xiàn)了高保密通信，鑒權、數(shù)字格式、寬帶信令可由受話人指定的密碼進行保護CDMA系統(tǒng)主要技術特點-RAKE接收技術在移動通信中，移動臺與基站之間的環(huán)境復雜，到達接收信號不會是一條路徑來的信號，而是多徑合成信號。對于采用其他技術的移動通信系統(tǒng)，只能采用復雜的抵抗技術，減少影響。而對采用CDMA技術的移動通信系統(tǒng)，由于CDMA的相關特性，只要路徑之間的時延差大于一個PN碼片寬度，就可以利用多徑信號加強接收效果，此種技術稱為RAKE分集接收技術（

4、俗稱路徑分集）。一般RAKE接收機由搜索器（Searcher）、解調器（Finger）、合并器（Combiner）3個模塊組成。搜索器完成路徑搜索，主要原理是利用碼的自相關及互相關特性。解調器完成信號的解擴、解調，解調器的個數(shù)決定了解調的路徑數(shù)，通常CDMA基站系統(tǒng)一個RAKE接收機由4個Finger組成，移動臺由3個Finger組成。合并器完成多個解調器輸出的信號的合并處理，通用的合并算法有選擇式相加合并、等增益合并、最大比合并3種。合并后的信號輸出到譯碼單元，進行信道譯碼處理。CDMA系統(tǒng)主要技術特點-速率判定技術由于CDMA是多個用戶共同占用同一頻帶資源，相互之間通過PN碼來區(qū)分，因此，

5、同時通話用戶數(shù)越多，相互之間干擾就越大。在一定的服務質量下，如果要有效利用系統(tǒng)資源，那么必須采用相應的措施。現(xiàn)在通用的方法是采用語音壓縮編碼及話音激活技術。IS-95系統(tǒng)就是采用了8 kbits（IS-95A）或13 kbits（IS-95B）語音編碼技術以及變速率話音激活技術。同時，變速率也為隨路信令的傳輸提供了方便。對于IS-95系統(tǒng)，接收端無法知道發(fā)送數(shù)據(jù)速率，只能通過提取信道質量信息，判定發(fā)送端可能發(fā)送的速率。切換軟切換：在切換過程中，移動臺開始與新的基站聯(lián)系時，并不中斷與原有的基站的通信。軟切換會帶來更好的話音質量，實現(xiàn)無縫切換、減少掉話可能，且有利于增加反向容量更軟切換：與軟切換類

6、似，發(fā)生在同一基站的不同扇區(qū)之間。硬切換：在切換過程中，移動臺與新的基站聯(lián)系前，先中斷與原基站的通信，再與新基站建立聯(lián)系。硬切換過程中有短暫的中斷，容易掉話。不同頻率間的切換 到其它系統(tǒng)的切換軟切換軟切換提高質量改善話音質量控制手機干擾降低掉話率改善小區(qū)覆蓋軟切換需要手機協(xié)助完成手機搜索強的導頻信號手機上報導頻信號搜索情況基站引導手機進行軟切換導頻集導頻集是指具有相同的頻率但有不同的PN碼相位的導頻集合有效集：與正在聯(lián)系的基站對應的導頻集合。候選集：當前不在有效集中，但是已有足夠的強度表明與該導頻對應基站的前向業(yè)務信道可以被成功解調的導頻集合。相鄰集：當前不在有效集或候選集中但是有可能進入候選

7、集的導頻集合。 剩余集：其它導頻集合。軟切換過程(1) 導頻強度超過T_ADD，MS向BS發(fā)PSMM將其加入候選集(2 3) BS發(fā)HDM命令MS將該導頻加入有效集, MS將該導頻加入有效集后向BS發(fā)HCM(4) 導頻強度小于T_DROP，手機啟動T_DROP定時器(5) T_DROP定時器超時，MS向BS發(fā)PSMM(6 7) BS命令MS將該導頻從有效集中刪除, MS將該導頻放入相鄰集, 然后向BS發(fā)HCMCDMA中的功率控制CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)，限制CDMA系統(tǒng)容量的因素是總干擾在CDMA系統(tǒng)中，功率控制是關鍵技術功率控制類型反向開環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制內環(huán)功率控制：800 Hz外環(huán)功

8、率控制前向閉環(huán)功率控制消息報告方式：周期報告、門限報告反向開環(huán)功率控制移動臺所需發(fā)射功率受以下因素影響移動臺與基站距離小區(qū)負荷信道環(huán)境CDMA系統(tǒng)規(guī)定用一個常數(shù)來補償路徑損耗與小區(qū)負荷的影響，這個常數(shù)可由基站調整移動臺根據(jù)接收前向信道的功率，直接確定發(fā)射功率發(fā)射功率=k-平均接收功率+NOM_PWR+INIT_PWR+接入修正值接收功率發(fā)射功率反向開環(huán)功率控制是移動臺根據(jù)在小區(qū)中所接收功率的變化，迅速調節(jié)移動臺發(fā)射功率。其目的是試圖使所有移動臺發(fā)出的信號在到達基站時都有相同的標稱功率。開環(huán)功率控制是為了補償平均路徑衰落的變化和陰影、拐彎等效應，它必須有一個很大的動態(tài)范圍。IS95空中接口規(guī)定開

9、環(huán)功率控制動態(tài)范圍是32dB32dB。反向閉環(huán)功率控制內環(huán)功率控制基站測量Eb/Nt和設定的目標Eb/Nt進行比較，大于則指令移動臺降低發(fā)射功率，否則增加發(fā)射功率。調節(jié)速率為800Hz外環(huán)功率控制統(tǒng)計誤幀率，設定所需的目標Eb/Nt 前向功率控制移動臺測量前向業(yè)務信道幀質量，周期方式或門限方式上報幀質量?；靖鶕?jù)上報的幀質量情況確定是否進行前向功率調節(jié)前向功率控制是一種慢速功率調節(jié)。CDMA幾個常見術語比特(bit)、符號(Symbol)與碼片(Chip)信息數(shù)據(jù)單位稱為比特（bit）經(jīng)過卷積編碼器、交織與符號重復后的數(shù)據(jù)被稱為符號(symbol)經(jīng)過最終擴頻后得到的數(shù)據(jù)被稱為碼片(chip)

10、處理增益(Processing Gain)最終速率與信息速率的比在IS-95中處理增益為1.2288M/9.6k = 128CDMA中應用的分集技術時間分集采用符號交織，檢錯糾錯編碼等方法。頻率分集將能量擴展到寬帶中實現(xiàn)。IS-95將信號擴展到整個1.25M上?？臻g分集在基站采用雙接收天線。在手機和基站采用RAKE接收，合并不同傳輸延時的信號軟切換的時候，移動臺和多個基站同時聯(lián)系，從中選出最好的幀送給交換機偽隨機性 確定了線性移位寄存器上抽頭的位置，PN序列是固定不變的。最長偽隨機序列 N位移位寄存器的最長序列為2N-1近似正交性 PN序列與其任間一個周期移位的序列相比較，一致的位數(shù)與不一致的

11、位數(shù)的差為1移位 chipsS0S1s2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13s14sum01000100110101111000100110101111-111-1-11-11-1-1-1-1111-101000100110101115001101011110001-11-1-1-1-1111111-1-111PN偽隨機碼 長度為215-1chips，周期為26.67ms 前向所有基站、手機用相同序列的短碼，前向通過一定的短碼移位來識別不同的基站反向用作OQPSK的I、調制QPSK-四相移頻鍵控短碼 很長很長，242-1chips，周期為41.4天 前向信道長碼用作擾碼 反向所

12、有手機用戶用相同序列的長碼，但有不同的相位長碼前向信道使用WALSH CODE區(qū)分 共64組WALSH碼 相互之間完全正交 前向用WALSH碼擴頻，區(qū)分不同的信道，W0-導頻信道，W32-同頻信道，W1-尋呼信道，其它為業(yè)務信道 反向用來作正交調制，每6個碼符號作為一個調制符號WALSH碼前向信道 導頻信道 無任何信息，區(qū)別不同基站，比較不同基站之間的信號強度（1個） 尋呼信道 提供系統(tǒng)信息和向手機發(fā)送控制消息（系統(tǒng)參數(shù)、接入?yún)?shù)、鄰區(qū) 表、接入信道參數(shù)、CDMA信道列表、時隙尋呼及尋呼消息、各種指令、信道分 配消息等等） （7個） 同步信道 只傳送同步信息（SID、NID、PN offset

13、、長碼狀態(tài)、系統(tǒng)時間、 尋呼信道速率等）（1個） 業(yè)務信道 話音信息、鄰小區(qū)更新消息、軟切換消息、功率控制消息等反向信道 接入信道 發(fā)送控制或響應消息（如登記消息、起呼消息、尋呼響應消息等） 業(yè)務信道 話音信息、導頻強度測量消息、FER測量消息、切換完成消息等CDMA前反向信道導頻信道作用全0信息，用Walsh 0擴展。直接用PN短碼進行調制導頻信道作用BTS連續(xù)發(fā)射提供給手機相位參考，相干解調用幫助手機捕獲系統(tǒng)，進行信道估計、多徑搜索切換時手機測量導頻信道，進行導頻強度比較同步信道作用手機通過同步信道獲得與系統(tǒng)的長碼同步：導頻偏置PILOT_PN系統(tǒng)時間SYS_TIME長碼狀態(tài)LC_STAT

14、E尋呼信道速率P_RAT等同步信道速率固定為1200bps尋呼信道作用BTS在尋呼信道上廣播系統(tǒng)參數(shù)消息接入?yún)?shù)消息鄰區(qū)列表CDMA信道列表BTS通過尋呼信道尋呼手機指配業(yè)務信道尋呼信道速率為9600bps或4800bps尋呼信道幀長為20ms 滿功率對應數(shù)值增益278信道功率的簡單計算方法 幾個主要信道的數(shù)值增益參數(shù) pilot channel digital gain: 108 sync channel digital gain: 34 paging channel digital gain :64 normal traffic channel digital gain: 57 min t

15、raffic channel digital gain: 34 max traffic channel digital gain: 80Ec/IoLight Traffic LoadingHeavily LoadedEc/Io = (3/4.4)= 68.2%= -1.67 db.Ec/Io = (3/10.4)= 28.8%= -5.4 db.3w1.1wPilotPagingSyncI0ECTraffic Channels6w0.3w3w1.1wPilotPagingSyncI0EC0.3w 通常所說的Ec/Io都是指的導頻信道的Ec/Io，不考慮其它扇區(qū)和外來干擾的情況下： Pilot

16、Ec/Io = -1.67dB 在滿負載情況下： Pilot Ec/Io = 3/20 = -8.2dBEc/Io有多個扇區(qū)，但沒有主導頻的情形只有一個主導頻的情形Io = -90 dbmEc = -96 dbmEc/Io = -6 dbIo = 10 signalseach -90 dbm= -80 dbmEc of any onesector = -96Ec/Io = -16 db2w1.5wPilotPagingSyncI0ECTrafficChannels4w0.5wBTS1I0ECBTS2BTS3BTS4BTS5BTS6BTS7BTS8BTS9BTS10PilotSync & Pag

17、ingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTrafficPilotSync & PagingTraffic 解決導頻污染的唯一辦法是提供一個主導頻Ec/Io 環(huán)狀基站分布，容易產生導頻污染天線高度分布不均，很高的天線輻射信號沒有建筑物損

18、耗，容易越區(qū)產生導頻污染，因為天線有上旁瓣，高層建筑上容易收到各基站天線上旁瓣的信號（也沒有建筑物損耗），過多的用宏蜂窩解決室內覆蓋會增加導頻污染Ec/Io優(yōu)化中常見問題弱覆蓋現(xiàn)象描述弱覆蓋區(qū)域手機接收電平較弱，有效導頻集內各導頻Ec/Io都很差手機通話時發(fā)射功率較高，且容易發(fā)生掉話解決方案調整天線方位角，但是要注意不要造成新的弱覆蓋問題調小天線下傾角使用高增益天線提高基站導頻信道發(fā)射功率增加基站密度使用直放站設備優(yōu)化中常見問題導頻污染現(xiàn)象描述手機接收電平值較高有效導頻集內導頻個數(shù)較多(3個以上)各導頻在測試點功率差別不大且都比較高，形成相互干擾解決方案調整周圍相關扇區(qū)天線的方位角和下傾角更換

19、天線類型調整周圍相關基站扇區(qū)導頻發(fā)射功率等在導頻污染區(qū)域調整出一個主導頻。優(yōu)化中常見問題越區(qū)覆蓋現(xiàn)象描述某個扇區(qū)的覆蓋范圍超出了其設計覆蓋范圍，有較強的信號出現(xiàn)在本應是其它扇區(qū)覆蓋的區(qū)域，造成與其它扇區(qū)之間的相互干擾越區(qū)覆蓋是導致導頻污染的原因之一解決方案增大天線下傾角調整天線方位角，適當避開本扇區(qū)，同時注意造成新的干擾更換成增益小一些的天線類型降低天線高度減低基站導頻功率優(yōu)化中常見問題切換問題現(xiàn)象描述當移動臺處于通話狀態(tài)，隨著無線環(huán)境和主導覆蓋扇區(qū)的變化，需要快速的切換來保證通話的持續(xù)和質量較長的切換延遲會增加上下行鏈路的干擾而導致通話質量下降或掉話過多的切換又會增加系統(tǒng)信令負載，也會增加下行鏈路干擾頻繁切換現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在弱覆蓋區(qū)域和導頻污染區(qū)域解決方案可通過調整天線方位角和俯仰角、調整基站發(fā)射功率、調整切換門限等方法，減少頻繁切換區(qū)域小區(qū)呼吸當相鄰小區(qū)的負荷一重一輕時，負荷重的小區(qū)降低導頻信道的發(fā)射功率，使本小區(qū)邊緣的用戶切換到臨近小區(qū)，