CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本原理

CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本原理2009年3月目錄CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多址通信方式CDMA基站子系統(tǒng)CDMA無(wú)線規(guī)劃

CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)參考模型

CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)例一、CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中國(guó)聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)參數(shù)模型MSBSMSCHLRACPSTNISDNMCUmABCDEHMSCVLRMCSMESMENMMMQOMC至各相關(guān)實(shí)體OSCPSCPSSPAi/DiT1T8HLRIPT2T3T5T9Ai/DiAi/DiCDMA主網(wǎng)短信部分智能網(wǎng)一、CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MS移動(dòng)臺(tái)BS基站子系統(tǒng)MSC移動(dòng)交換中心HLR歸屬位置寄存器VLR拜訪位置寄存器AC(AUC)鑒權(quán)中心MC消息中心 SME短消息實(shí)體OMC操作維護(hù)中心IP智能外設(shè)SCP業(yè)務(wù)控制點(diǎn)SSP業(yè)務(wù)交換點(diǎn)

各邏輯功能實(shí)體的定義一、CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BTSBSCOMC-RBTSBSCBTSMSMSBSSMSCPNDEIRACHLRMSSSMEVLROMC-SPSTNISDN其他網(wǎng)絡(luò)接口A口Um口Abis口CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)例BTSINMSBTSCBSCBTSMSS12MSC/VLR/STPHLR/AuC/SSPMOTORLA基站子系統(tǒng)AIS-95空中接口AbisPSTNIS-41PLMNISVPVMSSCPSMSCHLR/AUCOtherMSC阿爾卡特移動(dòng)交換系統(tǒng)ISVP一、CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)各邏輯功能實(shí)體的定義BTS無(wú)線基站CBSC集中基站控制器VMS語(yǔ)言信箱業(yè)務(wù)中心MSC移動(dòng)交換中心SCP智能業(yè)務(wù)控制點(diǎn)PLMN公共陸地移動(dòng)網(wǎng)HLR歸屬位置寄存器SSP智能業(yè)務(wù)交換點(diǎn)PSTN公共電話交換網(wǎng)VLR拜訪位置寄存器STP信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)INMS網(wǎng)管系統(tǒng)AuC

鑒權(quán)中心SMSC短消息業(yè)務(wù)中心

一、CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

FDMA——頻分多址

TDMA——時(shí)分多址

CDMA——碼分多址二、多址通信方式三種多址通信方式1、FDMA——頻分多址2、TDMA——時(shí)分多址3、CDMA——碼分多址二、多址通信方式頻分多址（FDMA）

在頻分多址系統(tǒng)中，把可以使用的總頻段劃分為若干占用較小帶寬的頻道，這些頻道在頻域上互不重疊，每個(gè)頻道就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶。二、多址通信方式時(shí)分多址（TDMA）

在時(shí)分多址系統(tǒng)中，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙（無(wú)論幀或時(shí)隙都是互不重疊的），每一個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶。二、多址通信方式碼分多址（CDMA）在CDMA通信系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信息所用的信號(hào)不是靠頻率不同或時(shí)隙不同來(lái)區(qū)分，而是用各自不同的編碼序列來(lái)區(qū)分，或者說(shuō)，靠信號(hào)的不同波形來(lái)區(qū)分。從頻域或時(shí)域來(lái)觀察多個(gè)CDMA信號(hào)是互相重疊的。接收機(jī)用相關(guān)器可以在多個(gè)CDMA信號(hào)中選出使用預(yù)定碼型的信號(hào)。其他使用不同碼型的信號(hào)因?yàn)楹徒邮諜C(jī)本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。它們的存在類(lèi)似于在信道中引入了噪聲或干擾，通常稱(chēng)之為多址干擾。二、多址通信方式三種多址技術(shù)頻域、時(shí)域比較頻率頻率時(shí)間時(shí)間頻率時(shí)間25KHz200KHz·單個(gè)用戶/頻道·8個(gè)用戶/較寬頻帶·多個(gè)用戶/寬帶頻道1.23MHz二、多址通信方式

硬件設(shè)備內(nèi)容

接口內(nèi)容

Um接口（Is-95標(biāo)準(zhǔn)）的信道結(jié)構(gòu)基站(BTS)設(shè)備舉例

GPS接收機(jī)三、CDMA基站子系統(tǒng)硬件設(shè)備內(nèi)容：基站控制器BSC

基站

BTS

直放站RPT

操作維護(hù)終端OMC-R三、CDMA基站子系統(tǒng)接口內(nèi)容：

Um接口：BTS——MS之間，開(kāi)放式Is-95A；

Abis接口：BTS——BSC之間廠商內(nèi)部接口不開(kāi)放，每個(gè)E1（2Mb/s）可傳120路話；

A接口：BSC——MSC之間，開(kāi)放式，每個(gè)E1(2Mb/s）可傳30路話。三、CDMA基站子系統(tǒng)Um接口（Is-95A標(biāo)準(zhǔn)）的信道結(jié)構(gòu)：導(dǎo)頻信道1個(gè)(W0)同步信道1個(gè)(W32)尋呼信道7個(gè)(W1-W7)前向業(yè)務(wù)信道55個(gè)(W8-31-W33-63)接入信道(1—n≤32)反向業(yè)務(wù)信道（1—m≤64)前向MSBTS每個(gè)基站小區(qū)三、CDMA基站子系統(tǒng)基站（BTS）設(shè)備舉例：微蜂窩基站配置模塊化基站配置（宏蜂窩基站）

三、CDMA基站子系統(tǒng)微蜂窩基站配置

靈活的配置室內(nèi)覆蓋可選擇無(wú)分集收信天線靈活的電源選擇（100—200VAC，或+24/-48VDC

多種安裝方案（墻上，桅桿，屋頂，室內(nèi)）通過(guò)加裝風(fēng)扇和加熱器可在室外-40oC±52oC工作菊花鏈（一條E1連3個(gè)基站）三、CDMA基站子系統(tǒng)適合聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)解決大商場(chǎng)，體育館等熱點(diǎn)區(qū)域，可不占用機(jī)房，減少設(shè)站費(fèi)用，微基站共址安裝（最大3個(gè)）共享

—T1/E1—GPS天線

—電源柜

—分散的微基站至GPS天線最大距離為150m

搬運(yùn)方便，節(jié)省時(shí)間三、CDMA基站子系統(tǒng)微蜂窩基站配置全向配置，3扇面配置標(biāo)準(zhǔn)輸出功率2W，特殊情況可提供10W—20W功率輸出，特別適合在農(nóng)村、山區(qū)等低話務(wù)區(qū)全向配置，安裝簡(jiǎn)便，迅速開(kāi)通，方便靈活。三、CDMA基站子系統(tǒng)微蜂窩基站配置微蜂窩基站支持菊花鏈菊花鏈最大支持3個(gè)微基站/E1

Microcell140CH(23ch)Microcell240CH(23ch)Microcell340CH(23ch)2Mb/sFromBTS三、CDMA基站子系統(tǒng)模塊化基站（宏蜂窩基站）每機(jī)架可支持3扇面3載頻(3/3/3),或最大全向9載頻配置.

能與現(xiàn)有的基站共存協(xié)調(diào)發(fā)展小型化減少機(jī)架占地面積全向、3扇面、6扇面配置(1*1,1*3,1*6)

每個(gè)載頻/扇面最大支持40信道單元(工程為20信道單元）每架最大支持6個(gè)E1

最少的天線配置—2或3付天線/每扇面?？赏瑫r(shí)支持寬帶CDMA三、CDMA基站子系統(tǒng)采用模塊化基站的優(yōu)勢(shì)適合聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)為提高容量向3G過(guò)渡配置應(yīng)用高穩(wěn)定性，高有效性，易擴(kuò)容支持IS-95話音和數(shù)據(jù)支持3G-1X容量加倍，應(yīng)用高速數(shù)據(jù)64KbPs業(yè)務(wù)（最高可達(dá)144Kbps）

向3G業(yè)務(wù)無(wú)縫演進(jìn)具有支持寬帶CDMA的能力不需另增額外機(jī)架三、CDMA基站子系統(tǒng)模塊化基站（宏蜂窩基站）

24/-48VDC電源—可選的外接電源和電池—室外基站可應(yīng)用交流電

射頻功率—1900Mhz：16W/每載頻—800Mhz：20W/每載頻

每載頻每扇面支持20或40信道單元具有三方軟切功能

信道共享三、CDMA基站子系統(tǒng)模塊化基站（宏蜂窩基站）多載頻放大器（MCA）單元：

—5MHz帶寬放大器

—支持連續(xù)3載頻

—每載頻20W功率輸出

利用超線性放大器（ULAM）

—支持3G應(yīng)用

—增加功放可靠性三、CDMA基站子系統(tǒng)模塊化基站（宏蜂窩基站）多載頻放大器MCA3:11:33:1ULAMULAMULAMf1f2f3f1+f2+f3三、CDMA基站子系統(tǒng)GPS接收機(jī)

GPS的作用是通過(guò)控制本地時(shí)鐘,由本地時(shí)鐘輸出同步信號(hào)供給BTS，使全網(wǎng)BTS同步。在大多數(shù)BTS系統(tǒng)中,GPS接收機(jī)都是其他公司提供的。這些GPS接收機(jī)一般向BTS提供三個(gè)信號(hào)。GPS接收機(jī)19.6608MHzUTC偶秒

其中19.6608MHz是CDMA進(jìn)行解調(diào)的基本頻率。UTC用于計(jì)算長(zhǎng)碼的相位。偶秒用于同步短碼和超幀。某些公司的接收機(jī)還向BTS提供某些內(nèi)部使用的特殊基準(zhǔn)頻率。三、CDMA基站子系統(tǒng)四、CDMA無(wú)線規(guī)劃

頻率配置導(dǎo)頻PN碼相位偏置規(guī)劃導(dǎo)頻搜索窗口參數(shù)導(dǎo)頻污染問(wèn)題與解決方法

CDMA切換

CDMA分集頻率配置工作頻段頻道帶寬及中心頻率位置

CDMA頻率安排四、CDMA無(wú)線規(guī)劃工作頻段

中國(guó)電信CDMA系統(tǒng)的工作頻率為：

825MHz—835MHz（基站收）

870MHz—880MHz（基站發(fā)）四、CDMA無(wú)線規(guī)劃頻道帶寬及中心頻率位置

第一載頻為283。

CDMA頻道帶寬為1.23MHz；收發(fā)頻道間隔45MHz。中心頻率在AMPS的283號(hào)頻道（833.49MHz)處的CDMA頻道為CDMA基本頻道。以后視發(fā)展情況逐步由高端向低端擴(kuò)展，例如使用第二個(gè)CDMA頻道，中心頻點(diǎn)位置為242號(hào)，最多可以有7個(gè)CDMA頻道。

CDMA不需進(jìn)行頻率規(guī)劃，各小區(qū)可以使用相同頻道。但各小區(qū)要進(jìn)行導(dǎo)頻相位偏置規(guī)劃。四、CDMA無(wú)線規(guī)劃CDMA頻率安排3778119160201242283825MHz835MHz3778119160201242283870MHz880MHz基站收基站發(fā)四、CDMA無(wú)線規(guī)劃導(dǎo)頻PN碼相位偏置規(guī)劃導(dǎo)頻PN碼相位偏置規(guī)劃導(dǎo)頻PN碼規(guī)劃舉例四、CDMA無(wú)線規(guī)劃導(dǎo)頻PN碼相位偏置規(guī)劃導(dǎo)頻PN碼數(shù)目共512個(gè)（0—511），設(shè)計(jì)者要對(duì)系統(tǒng)中不同的基站和扇區(qū)賦于PN碼的偏置，這類(lèi)同于GSM頻率小區(qū)規(guī)劃（如4x3小區(qū)規(guī)劃）。一般來(lái)說(shuō)使用Pilot-inc(導(dǎo)頻增量因子)來(lái)決定選取PN碼相位偏置，導(dǎo)頻增量因子取決搜索窗參數(shù)和小區(qū)半徑導(dǎo)頻增量因子偏移指數(shù)增量小區(qū)半徑（Km）基站數(shù)（扇區(qū)）

164<551221285—10256319210—16171425616—21128532021—26102634826—3185744831—3773851237—4264四、CDMA無(wú)線規(guī)劃導(dǎo)頻PN碼規(guī)劃舉例選6作為導(dǎo)頻增量因子，共28個(gè)基站3扇區(qū)導(dǎo)頻PN碼規(guī)劃四、CDMA無(wú)線規(guī)劃

導(dǎo)頻搜索窗口參數(shù)CDMA基站為四類(lèi)導(dǎo)頻信號(hào)集中的每一類(lèi)指定一個(gè)搜索窗口

SRCH-win-A用于搜索活動(dòng)組和候選組導(dǎo)頻

SRCH-win-N用于搜索鄰近組導(dǎo)頻

SRCH-win-R用于搜索剩余組導(dǎo)頻四、CDMA無(wú)線規(guī)劃接入信道搜索窗

■接入信道必須能夠搜索到覆蓋區(qū)內(nèi)所有最大路徑傳播時(shí)延的信號(hào)，能監(jiān)測(cè)到覆蓋區(qū)內(nèi)所有移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的呼叫。

■由于直放站的引入會(huì)增加最大路徑傳播時(shí)延，因此須增加接入信道搜索窗長(zhǎng)度。

■

接入信道搜索窗最大長(zhǎng)度：512chip，相當(dāng)62.4km。四、CDMA無(wú)線規(guī)劃路徑傳播時(shí)延（舉例）引進(jìn)直放站后的路徑傳播時(shí)延由三部分組成：Dtotal=DB-R+DR+DR-m接入信道搜索窗=[DB-R+DR+DR-m]×2四、CDMA無(wú)線規(guī)劃激活導(dǎo)頻集與業(yè)務(wù)信道多徑搜索窗■搜索窗必須足夠大，以至于能“看見(jiàn)”所有強(qiáng)的路徑信號(hào)成份。

■如果搜索窗不夠?qū)?，?qiáng)的多徑信號(hào)成份可能會(huì)引起掉話?！鲎畲笏阉鞔伴L(zhǎng)度：226chips(±113chips)四、CDMA無(wú)線規(guī)劃搜索窗口設(shè)置要考慮的問(wèn)題

搜索窗口太大，移動(dòng)臺(tái)每次搜索到的總導(dǎo)頻數(shù)減少。搜索窗口太小，移動(dòng)臺(tái)搜索不到窗口外的導(dǎo)頻，造成強(qiáng)干擾。如果導(dǎo)頻不在鄰近組的列表中，將不允許導(dǎo)頻進(jìn)入活動(dòng)組造成干擾。四、CDMA無(wú)線規(guī)劃

導(dǎo)頻污染簡(jiǎn)介導(dǎo)頻污染的發(fā)生1）手機(jī)收到三個(gè)以上的導(dǎo)頻信號(hào)且其強(qiáng)度都超過(guò)或達(dá)到T-add值以上則造成了導(dǎo)頻污染。這時(shí)由于手機(jī)只能接收三個(gè)導(dǎo)頻，多余的導(dǎo)頻造成污染。2）如手機(jī)又偵查到一個(gè)更強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)。該導(dǎo)頻將取代在有效導(dǎo)頻集中的一個(gè)導(dǎo)頻。但在未進(jìn)入有效導(dǎo)頻集前該導(dǎo)頻會(huì)產(chǎn)生干擾引發(fā)斷話。導(dǎo)頻污染的診斷—利用規(guī)劃工具1）顯示出在每地點(diǎn)的重疊導(dǎo)頻數(shù)2）顯示出在每地點(diǎn)的導(dǎo)頻及其來(lái)源四、CDMA無(wú)線規(guī)劃

導(dǎo)頻污染的預(yù)防基站位置的安排天線方位角天線下傾度四、CDMA無(wú)線規(guī)劃

導(dǎo)頻污染的預(yù)防利用功率衰減調(diào)整天線方位角調(diào)整天線下傾角利用多于三路的軟切換手機(jī)

—要求提供六路軟切換

—但六路軟切換需要更多的信道四、CDMA無(wú)線規(guī)劃CDMA切換硬切換軟切換更軟切換軟—更軟切換四、CDMA無(wú)線規(guī)劃CDMA切換GSM和AMPS系統(tǒng)采用先中斷再連接”的方式進(jìn)行切換手機(jī)識(shí)別目標(biāo)BTS扇區(qū)并向BSC報(bào)告在與BTS2建立連接之前，先斷開(kāi)與BTS1的連接CDMA采用“先連接再中斷”的方式進(jìn)行切換手機(jī)識(shí)別目標(biāo)BTS扇區(qū)并向BSC報(bào)告同時(shí)連接多達(dá)6個(gè)扇區(qū)被稱(chēng)為“軟切換”四、CDMA無(wú)線規(guī)劃軟切換手機(jī)可同時(shí)連接至6個(gè)BS多達(dá)6個(gè)BTS區(qū)段可被分派到有效集先連接再中斷操作宏分集－減少陰影的影響因N＝1重復(fù)使用，在IS-95中很必要Vocoder語(yǔ)音幀（20毫秒）+質(zhì)量64kbpsPCMChoosebestonFramebyFramebasisBSCBTS1BTS2BTS3FrameSelector四、CDMA無(wú)線規(guī)劃更軟切換手機(jī)同時(shí)連接到同一BTS的2到3個(gè)扇區(qū)VocoderSpeechFrame(20ms)+

Quality64kbpsPCMChoosebestonFramebyFramebasisBSCBTS1-gFrameSelectorBTS1-bBTS1-aBTS1-aBTS1-bBTS1-g在BTS處合并。只有一幀被發(fā)送到BSC四、CDMA無(wú)線規(guī)劃軟切換和更軟切換S1abgabgs2s2S2s2S2S1S1S1s2s2S=Soft-handoffs=softerhandoffS1=Nosoft-handoffS2=2-waysoft-handoffs2=2-waysofter-handoffS2s2=2-waySoft,2-waysofterhandoff四、CDMA無(wú)線規(guī)劃CDMA切換導(dǎo)頻組分類(lèi)和切換參數(shù)導(dǎo)頻組依據(jù)切換參數(shù)轉(zhuǎn)換四、CDMA無(wú)線規(guī)劃導(dǎo)頻組分類(lèi)和切換參數(shù)

扇區(qū)導(dǎo)頻分類(lèi)：A、活動(dòng)組（actireset）由目前正在支持移動(dòng)臺(tái)呼叫的扇區(qū)導(dǎo)頻組成B、候補(bǔ)組（candidAteset）由導(dǎo)頻強(qiáng)度能夠支持呼叫的扇區(qū)導(dǎo)頻組成C、鄰近組（neighborset）由極可能成為軟切換的候選者的扇區(qū)導(dǎo)頻組成D、剩余組（remainingset）由未包括上述3組的扇區(qū)導(dǎo)頻組成移動(dòng)臺(tái)使用