CDMA技術(shù)培訓(xùn)資料課件

CDMA系統(tǒng)概念

CDMA系統(tǒng)是基于碼分技術(shù)（擴(kuò)頻技術(shù)）和多址技術(shù)的通信系統(tǒng)，系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準(zhǔn)正交性，從而在時(shí)間、空間和頻率上都可以重疊；將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原有的數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，接收端進(jìn)行向反的過(guò)程，進(jìn)行接擴(kuò)，增強(qiáng)了抗干擾的能力。CDMA系統(tǒng)屬于子干擾系統(tǒng)。10

系統(tǒng)零時(shí)：定義1980年1月6日0時(shí)整為系統(tǒng)起始時(shí)間。偏置為零的長(zhǎng)碼和短碼此時(shí)同時(shí)處于初始狀態(tài)所有基站將在GPS時(shí)間的每個(gè)偶秒起始時(shí)刻（或在此之后80ms整數(shù)倍處）作為0偏置PN碼（周期為80/3ms）的初態(tài)，即在此之前恰好輸出了1個(gè)“1”和連續(xù)15個(gè)“0”這樣的PN碼片所有基站需將1980年1月6日零時(shí)（GPS起始時(shí)間）作為m序列長(zhǎng)碼的初態(tài)（在此之前恰好輸出了一個(gè)“1”碼片和41個(gè)連續(xù)的“0”碼片）使用GPS定時(shí)的好處：切換快，同步簡(jiǎn)單CDMA系統(tǒng)時(shí)間20CDMA系統(tǒng)缺點(diǎn)來(lái)自非同步CDMA網(wǎng)中不同的用戶的擴(kuò)頻序列不完全正交，從而引起多址干擾；由于使用相同的載頻，許多用戶共用一個(gè)信道，強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)有著明顯的抑制作用，從而產(chǎn)生“遠(yuǎn)－－近”效應(yīng)，影響用戶通話。CDMA系統(tǒng)中采用功率控制技術(shù)解決“遠(yuǎn)---進(jìn)”效應(yīng)。30CDMA系統(tǒng)編號(hào)計(jì)劃MSISDN：移動(dòng)用戶號(hào)碼CC+NDS+SNIMSI:國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼MCC+MNC+MSIN國(guó)家號(hào)碼86移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼86數(shù)字蜂窩移動(dòng)業(yè)務(wù)接入號(hào)133移動(dòng)網(wǎng)號(hào)聯(lián)通：03移動(dòng)用戶號(hào)移動(dòng)用戶識(shí)別碼50CDMA系統(tǒng)構(gòu)成CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖MSCHLREIRSCBSCBTSMSOMCAUCSMESMEMSCIWFVLRSCVLRPSTNISDNPSPDNAEQFLUmCHNDQMMMAbisBGPiAiDi功能模塊接口60CDMA系統(tǒng)構(gòu)成部件說(shuō)明：BSC基站控制器對(duì)一個(gè)或多個(gè)BTS進(jìn)行控制及相應(yīng)呼叫控制的功能實(shí)體BTS基站收發(fā)信機(jī)為一個(gè)小區(qū)服務(wù)的無(wú)線收發(fā)設(shè)備MSC移動(dòng)交換中心對(duì)位于它管轄區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制、交換的功能實(shí)體OMC操作維護(hù)中心操作、維護(hù)系統(tǒng)中的各種功能實(shí)體AUC鑒權(quán)中心為認(rèn)證移動(dòng)用戶的身份和產(chǎn)生相應(yīng)的鑒定參數(shù)的功能實(shí)體EIR設(shè)備識(shí)別寄存器存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)HLR歸屬位置寄存器管理部門(mén)用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)庫(kù)70CDMA系統(tǒng)接口、協(xié)議接口：代表兩個(gè)相鄰實(shí)體之間的連接點(diǎn)。協(xié)議：說(shuō)明連接點(diǎn)上交換信息需要遵守的規(guī)則。IS95L3IS95L2IS95L1IS95L3IS95L2IS95L1AbisL3AbisL2AbisL1AbisL3AbisL2AbisL1BSSAPSCCPMTPBSSAPSCCPMTPTCAPMAPUmAbisAMSBTSBSCMSCCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議圖90前向?qū)ьl信道同步信道尋呼信道業(yè)務(wù)信道（含功率控制子信道）反向接入信道業(yè)務(wù)信道CDMA信道類(lèi)型BTSW0:PILOTACCESSW32:SYNCW1:PAGINGWn:TRAFFICTRAFFIC100前向CDMA信道(基站發(fā)送的1.23MHz信道)…導(dǎo)頻信道同步信道尋呼信道1尋呼信道7業(yè)務(wù)信道1業(yè)務(wù)信道25業(yè)務(wù)信道55……W0W32W2W7W8W31W0業(yè)務(wù)信道24W33移動(dòng)臺(tái)功率控制子信道業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)W：編碼信道CDMA系統(tǒng)前向信道結(jié)構(gòu)110AddFrameQualityIndicatorF-TCHbitsAdd8EncoderTailbitsConvolutionalEncoderR=1/2,K=9SymbolRepetitionBlockInterleaver(384Symbols)+SymbolpointMapping(0+1,1-1)ChannelGainF-PSCHgainPowerControlbitpositionDecimatorLongcodeGenerator(1.2288Mcps)PowerControlbits800HzPowerControlSymbolPunctureUsern’sLongCodeMaskBits00812DataRate(kbps)1.22.44.89.6Factpr8X4X2X1X19.2kspsBits/Frame164080172+WnToQPSKCDMA系統(tǒng)前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)130反向CDMA信道(基站接收的1.23MHz信道)以長(zhǎng)碼進(jìn)行編址與尋呼信道有關(guān)的接入信道業(yè)務(wù)信道1業(yè)務(wù)信道與尋呼信道有關(guān)的接入信道與尋呼信道有關(guān)的接入信道與尋呼信道有關(guān)的接入信道CDMA系統(tǒng)反向信道結(jié)構(gòu)140R-ACHbitsAdd8EncoderTailbitsConvolutionalEncoderR=1/3,K=9SymbolRepetitionBlockInterleaver(576Symbols)64-aryOthogonalModulatorDataBurstRandomizerLongcodeGenerator(1.2288Mbps)Usern’sLongCodeMaskDataRate(kbps)4.8Factpr2X28.8kspsBits/Frame88+ToOQPSK28.8ksps307.2kspsR-ACH信道結(jié)構(gòu)150CDMA關(guān)鍵技術(shù)170分集技術(shù)分集技術(shù)（diversitytechniques）：利用多條傳輸相同信息且有盡量相等的平均信號(hào)強(qiáng)度和相互獨(dú)立衰落特性的信號(hào)路徑，并在接收端對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜?，以便大大降低多?jīng)衰落的影響，從而改善傳輸?shù)目煽啃?。分集空間分集時(shí)間分集極化分集角度分集頻率分集180時(shí)間分集采用符號(hào)交織，檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼等方法。頻率分集將能量擴(kuò)展到寬帶中實(shí)現(xiàn)。CDMA將信號(hào)擴(kuò)展到整個(gè)1.23M上。

空間分集

在基站采用雙接收天線。在手機(jī)和基站采用RAKE接收，合并不同傳輸延時(shí)的信號(hào)軟切換的時(shí)候，移動(dòng)臺(tái)和多個(gè)基站同時(shí)聯(lián)系，從中選出最好的幀送給交換機(jī)CDMA系統(tǒng)應(yīng)用的分集技術(shù)190CDMA系統(tǒng)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“干擾”；CDMA功率控制的目標(biāo)：克服反向鏈路的遠(yuǎn)近效應(yīng)；基站從各個(gè)移動(dòng)臺(tái)接收到的功率相同；保證接收機(jī)的解調(diào)性能情況下，盡量降低發(fā)射功率，減小對(duì)其他用戶的干擾。當(dāng)達(dá)到以下條件，系統(tǒng)容量最大當(dāng)在可接受的信號(hào)質(zhì)量下，功率最小基站從各個(gè)移動(dòng)臺(tái)接收到的功率相同在CDMA系統(tǒng)中，功率控制是關(guān)鍵技術(shù)210

功率控制的原則是：當(dāng)信道的傳播條件突然改善時(shí)，功率控制應(yīng)作出快速反應(yīng)（例如幾微秒），以防止信號(hào)突然增強(qiáng)而對(duì)其他用戶產(chǎn)生附加干擾，相反，當(dāng)傳播條件突然變壞時(shí)，功率調(diào)整的速度可以相對(duì)慢一些。也就是說(shuō)，寧愿單個(gè)用戶的信號(hào)質(zhì)量短時(shí)間惡化，也要防止許多用戶因?yàn)閱蝹€(gè)用戶的信號(hào)電平突然變大而增大背景干擾。功率控制220CDMA系統(tǒng)的功率控制類(lèi)型功率控制反向功率控制前向功率控制開(kāi)環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制內(nèi)環(huán)功率控制外環(huán)功率控制

功率控制分為反向功率控制及正向功率控制兩種，其中，反向功率控制尤其重要，因?yàn)椋聪蚴且揽繙?zhǔn)正交碼區(qū)分的，因此，用戶之間存在相互間干擾，只有保證到達(dá)基站各用戶間功率一致（防止遠(yuǎn)近效應(yīng)），才能保證用戶容量及質(zhì)量。進(jìn)行反向功率控制的以在移動(dòng)臺(tái)接收并測(cè)量基站發(fā)來(lái)的導(dǎo)頻信號(hào)，根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)弱估計(jì)正確的傳輸損耗，并根據(jù)這種估計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)的反向發(fā)射功率。接收信號(hào)增強(qiáng)就降低其發(fā)射功率，接收信號(hào)減弱就增強(qiáng)其發(fā)射功率。230內(nèi)環(huán)功率控制基站測(cè)量Eb/Nt和設(shè)定的目標(biāo)Eb/Nt進(jìn)行比較，大于則指令移動(dòng)臺(tái)降低發(fā)射功率，否則增加發(fā)射功率。調(diào)節(jié)速率為800Hz外環(huán)功率控制統(tǒng)計(jì)誤幀率，測(cè)量接收到的能量并估計(jì)Eb/Nt將接收到的Eb/Nt與設(shè)定門(mén)限進(jìn)行比較產(chǎn)生功率控制命令反向閉環(huán)功率控制250移動(dòng)臺(tái)測(cè)量前向業(yè)務(wù)信道幀質(zhì)量，周期方式或門(mén)限方式上報(bào)幀質(zhì)量?；靖鶕?jù)上報(bào)的幀質(zhì)量情況確定是否進(jìn)行前向功率調(diào)節(jié)前向功率控制是一種慢速功率調(diào)節(jié)。前向功率控制260

導(dǎo)頻集是指具有相同的頻率但有不同的PN碼相位的導(dǎo)頻集合。激活集：與正在聯(lián)系的基站對(duì)應(yīng)的導(dǎo)頻集合。候選集：當(dāng)前不在有效集中，但是已有足夠的強(qiáng)度表明與該導(dǎo)頻對(duì)應(yīng)基站的前向業(yè)務(wù)信道可以被成功解調(diào)的導(dǎo)頻集合。相鄰集：當(dāng)前不在有效集或候選集中但是有可能進(jìn)入候選集的導(dǎo)頻集合。剩余集：其它導(dǎo)頻集合。CDMA系統(tǒng)導(dǎo)頻集290CDMA系統(tǒng)的軟切換優(yōu)點(diǎn)軟切換提高質(zhì)量改善話音質(zhì)量控制手機(jī)干擾降低掉話率改善小區(qū)覆蓋軟切換需要手機(jī)協(xié)助完成手機(jī)搜索強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)手機(jī)上報(bào)導(dǎo)頻信號(hào)搜索情況基站引導(dǎo)手機(jī)進(jìn)行軟切換300(1)導(dǎo)頻強(qiáng)度超過(guò)T_ADD，MS向BS發(fā)PSMM將其加入候選集(23)BS發(fā)HDM命令MS將該導(dǎo)頻加入有效集,MS將該導(dǎo)頻加入有效集后向BS發(fā)HCM(4)導(dǎo)頻強(qiáng)度小于T_DROP，手機(jī)啟動(dòng)T_DROP定時(shí)器(5)T_DROP定時(shí)器超時(shí)，MS向BS發(fā)PSMM(67)BS命令MS將該導(dǎo)頻從有效集中刪除,MS將該導(dǎo)頻放入相鄰集,然后向BS發(fā)HCMCDMA系統(tǒng)的軟切換的過(guò)程310CDMA系統(tǒng)的軟容量軟容量視圖鄰小區(qū)本小區(qū)

當(dāng)CDMA網(wǎng)絡(luò)中所有的小區(qū)的業(yè)務(wù)強(qiáng)度相當(dāng)時(shí)，各小區(qū)具有相同的容量，當(dāng)鄰小區(qū)的用戶數(shù)目較小，業(yè)務(wù)強(qiáng)度較低，對(duì)本小區(qū)的干擾也就較小時(shí)，本小區(qū)可以容納更多的用戶，即具有更大的容量。反之，當(dāng)鄰小區(qū)的業(yè)務(wù)強(qiáng)度很大時(shí)，對(duì)本小區(qū)的干擾較大，則本小區(qū)的容量就會(huì)減少。320CDMA系統(tǒng)的小區(qū)呼吸

CDMA系統(tǒng)中，小區(qū)的容量和覆蓋與系統(tǒng)干擾有緊密的關(guān)系。當(dāng)小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)量增長(zhǎng)，也就是小區(qū)容量增大時(shí)，小區(qū)基站處接收到的干擾也隨之增大，這就意味著小區(qū)邊緣的一些用戶即使在最大發(fā)射功率的情況下也無(wú)法保證自身與基站之間連接的QOS，于是這些用戶便會(huì)被切換到相鄰小區(qū)，也就是說(shuō)，原小區(qū)的覆蓋范圍相對(duì)縮小了；反之，當(dāng)小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)目減小，也就時(shí)小區(qū)容降低時(shí)，系統(tǒng)業(yè)務(wù)強(qiáng)度的降低使得基站接收的干擾功率水平下降，各用戶設(shè)備（UE）可以發(fā)射更小的功率來(lái)維持與基機(jī)站的連接，結(jié)果導(dǎo)致在小區(qū)內(nèi)可容忍的最大路徑損耗增大，等效為小區(qū)擴(kuò)張。330當(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)荷一重一輕時(shí)，負(fù)荷重的小區(qū)降低導(dǎo)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)，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)，也相當(dāng)于增加了系統(tǒng)容量。CDMA系統(tǒng)的小區(qū)呼吸導(dǎo)頻1＝10導(dǎo)頻2＝10導(dǎo)頻1＝6導(dǎo)頻2＝14（1）（2）ABAB340擴(kuò)頻擴(kuò)展頻譜（擴(kuò)頻、spreadspectrum）：是指用來(lái)傳輸信息的信號(hào)帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息本身帶寬的一種傳輸方式。頻帶的擴(kuò)展有獨(dú)立于信息的碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，在接收端用同步接受實(shí)現(xiàn)接擴(kuò)和數(shù)據(jù)恢復(fù)。擴(kuò)頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：具有選擇地址的能力；在公共信道中能實(shí)現(xiàn)碼分多址復(fù)用；信號(hào)功率譜密度低，具有隱蔽性且功率污染?。挥欣跀?shù)字加密、防止竊聽(tīng)；抗干擾能力強(qiáng)，可在較低的信噪比條件下，保證系統(tǒng)傳輸質(zhì)量；抗衰落能力強(qiáng)。350CDMA系統(tǒng)的擴(kuò)頻CDMA系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)頻可以產(chǎn)生21dB增益。信號(hào)脈沖干擾白噪聲解擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜解擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜S（f）f0信號(hào)干擾噪聲fS（f）f0信號(hào)干擾噪聲白噪聲白噪聲f0S(f)擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜信號(hào)fS（f）f0擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜信號(hào)f0f0360CDMA系統(tǒng)的語(yǔ)音編碼目前CDMA系統(tǒng)的話音編碼主要有兩種，即碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼(CELP)8kbit/s和13bit/s。8kbit/s的話音編碼達(dá)到GSM系統(tǒng)的