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1、CDMA无线网络基础,本课程为CDMA无线网络基础培训，共四部分内容：,一、CDMA理论基础 二、IS95A系统介绍 三、1X系统介绍 四、CDMA发展方向简介,CDMA无线网络基础,目标：通过本课程，对CDMA无线网络基本原理有一定的了解，具备进一步深入学习的理论基础。,第一部分 CDMA理论基础,1.1 移动通信发展简史 1.2 多址接入 1.3 CDMA的理论基础 1.4 CDMA的同步 1.5 CDMA中的码 1.6 IS95A、IS95A+、CDMA 1X 1.7 CDMA的技术优势,CDMA通信原理简介,1.1 移动通信发展简史,AMPS,TACS,NMT,其它,GSM,CDMA,
2、IS95,第一代 80年代,模拟,第二代 90年代,数字,第三代,IMT-2000,WCDMA,CDMA,2000,模,拟,技,术,数,字,技,术,语,音,业,务,宽,带,业,务,TD- SCDMA,DAMPS,第2.5代21世纪初,GPRS,CDMA1X,数,据,业,务,数据,1.2多址接入,码分多址(Code Division Multiple Access)技术： 是一种数字扩频技术 采用1.23MHz的无线载波间隔 多个用户可同时占用1.23MHz无线载波 同一载波资源内不同的用户通过分配不同的码区分 相同的载波能在相邻小区或扇区使用,什么是CDMA ？,扩频通信： 定 义：扩 频 技
3、 术 就 是 将 信 息 的 频 谱 展 宽 后 进 行传 输 的 技 术。 理论基础（香农公式）： 在白噪声干扰的条件下，信道容量 Bw信道带宽；S 信号平均功率; N 噪声平均功率 提高信道容量的方法有两种： (1)提高信噪比S/N；(2)加大信道带宽Bw 结 论： 对于给定的SNR，可以通过增大传输系统的带宽的方式在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量。,1.3 CDMA理论基础,扩频系统框图,1.3 CDMA理论基础,比特(bit)、符号(Symbol)与码片(Chip) 输入含有信息的数据称为比特（bit） 在经过卷积编码器、符号重复与交织后的数据被称为符号(symbol) 经过
4、最终扩频后得到的数据被称为码片(chip),1.3 CDMA理论基础,f,S（f）,f0,解扩频前的信号频谱,f,S（f）,f0,扩频前的信号频谱,信号,信号,干扰噪声,f,S（f）,f0,扩频后的信号频谱,信号,f,S（f）,f0,解扩频后的信号频谱,信号,干扰噪声,信号,脉冲干扰,白噪声,扩频过程,1.3 CDMA理论基础,扩频通信系统的主要特点 隐 蔽 性 和 保 密 性 抗 干 扰 和 抗 多 径 衰 落 能 力 强 增 加 容 量、提 高 频 率 复 用 率。 占 用 频 带 较 宽，系 统 复 杂 性增 加。,1.3 CDMA理论基础,1.3 CDMA理论基础,在同一个房间里，多对
5、人使用不同的语言(符号代码)同时对话，每对音量足够小时互相之间不影响正常通话。,如果某个用户音量过大将导致所有其它用户的通话均无法正常进行。,FDMA、TDMA是一种维数受限系统(Dimension limited) CDMA系统是一种干扰受限系统(Interference limited)，这种系统链路性能的好坏取决于接收机在干扰中检测信号的能力。,1.3 CDMA理论基础,不同的PN区分不同的基站,基站传送不同时间偏移 的同一伪随机码（PN）,CDMA基站间的同步,1.4 CDMA的同步,特点： CDMA基站必需对公共时间参考点保持同步。 CDMA系统借助GPS提供精确的时间同步。,CDM
6、A 系统中常用的几种码： 1、PN码（m序列）： 共两种：长度为242-1的PN码和长度为215-1的PN码 。 2、 Walsh码： IS95使用64阶Walsh码，cdma2000使用128阶Walsh码。,1.5 CDMA中的码,1.6 IS95A、IS95A+、CDMA 1X,IS-95A ： CDMA IS-95A系统中的相关标准： IS-95(TIA/EIA-95): 无线空中接口标准 IS-96(TIA/EIA-96): 语音编码声码器的标准 IS-97(TIA/EIA-97): 基站性能指标标准 IS-98(TIA/EIA-98): 移动台性能指标标准 IS-127: EVRC
7、的语音编码标准 IS-718: EVRC的性能指标标准 IS-707A: 宽带扩谱系统的数据业务标准 IS-634A: MSC-BSC接口版本A标准 IS-41(TIA/EIA41): 蜂窝无线系统间操作标准 IS-657: 移动台和IWF之间链路的通信协议 IS-658: 宽带扩频系统的数据业务互通功能接口标准,IS-95A+ 增强型IS-95A 系统（话音业务、短消息业务)增加的主要功能： 支持未来无线因特网和数据服务接入方法 具备基本的智能网业务，如预付费业务 支持UIM 卡方式 支持国际漫游 系统平台可在升级软件和更换信道板方式下向cdma2000 1x 演进 国内制定的相关的体制标准
8、规范,1.6 IS95A、IS95A+、CDMA 1X,1.6 IS95A、IS95A+、CDMA-1X,CDMA 1X CDMA 1X为CDMA2000的单载波阶段，一般被认为属于2.5代移动通信系统。 1X系统后兼容IS95，和IS95相比，主要增加的功能在于数据业务方面。 更高的频谱效率和网络容量 更高的分组数据速率和更丰富的业务 平滑向3G过渡（设备和频谱）,CDMA系统主要技术特点,1.7 CDMA的技术优势,一、CDMA的频谱利用率高，容量大： CDMA系统本身所固有的码分扩频技术加上先进的内、外环功率控制，话音激活技术等，容量明显大于GSM系统（3倍以上）。 二、CDMA的话音品
9、质好： 经实际试验，CDMA系统的话音质量明显优于GSM和模拟系统，特别是强背景噪声环境中，由于采用了伪随机序列进行扩频/解扩，话音质量不亚于固定网电话（前提是网络负载较小，负载增加时由于干扰增加，话音质量将下降）。 三、CDMA的覆盖范围大： CDMA的无线链路预算比GSM高出36dB，同等条件下，覆盖半径将近GSM的1.21.5倍（和具体无线传播环境有关）。,1.7 CDMA的技术优势,1.7 CDMA的技术优势,四、CDMA的掉话率低 CDMA由于采用了各种软切换技术，因此使得移动环境中因为越区切换的掉话率大大降低。 五、数据业务 在数据通信方面，CDMA传送单位比特的成本比在GSM平台
10、上使用GRPS，EDGE等补充技术都要低，因此更适合作为无线高速分组数据业务或实时数据业务的接入手段，为移动/无线Internet的融合提供了更好的技术条件。,六、CDMA网络的建设成本低 CDMA系统的覆盖范围大、同样覆盖范围下需求基站数量少、系统容量大、频谱利用率高、频率规划简单等优势，可大大降低系统的建设成本和运营成本。 七、CDMA可以实现向第三代移动通信系统平滑过渡,1.7 CDMA的技术优势,第二部分 IS95A系统介绍,2.1 IS95A的网络结构 2.2 IS95A的地址码和用途 2.3 IS95A的关键技术和特性 2.4 IS95A的信道结构 2.5 IS95A的呼叫处理流程
11、 2.6 IS95A的频率配置 2.7 PN规划 2.8 主要系统参数,2.1 IS95A的网络结构,2.2 IS95A的地址码和用途,信息流,信息流,若两个函数互相关系数为0，则相互正交，码字的互相关系数为：,Walsh码,地址码 及其用途Walsh码,2.2 IS95A的地址码和用途,Walsh码是正交码，前向采用64阶Walsh函数作为扩频函数。,64阶的 Walsh码,前向信道,反向信道,64个正交码 中的一个,同一扇区不同的 信道使用不同的 Walsh码,Walsh函数直接扩频,对数据 进行调制,区分信道,地址码 及其用途Walsh码,6 symbol,64*64矩阵,010101,
12、64 阶正交Walsh 函数,2.2 IS95A的地址码和用途,地址码 及其用途PN码（ m- 序列/伪随机序列）,包含两部分 （1）最大移位寄存器序列 （2）掩码 输出序列周期为2N-1 （没有全0状态） 当掩码不同时，输出相位不同,m- 序列,2.2 IS95A的地址码和用途,PN码,长度为242-1,长度为215-1,前向信道,反向信道,不同用户使 用 由 各自的ESN 计算的不同相位 的PN码,对业务信道 和寻呼信道 进行扰码,前向信道,反向信道,正交调制,不同的扇区使用不同相位的序列， 区分扇区,对反向业务信道 进行正交调制,直接扩频,地址码 及其用途PN码,2.2 IS95A的地址
13、码和用途,64 阶正交Walsh 函数：前向链路用于构造码分信道并扩频；反向链路用于MS信息的正交多进制调制。 长PN码（周期长度242 -1）：前向链路用于每个用户的识别（扰码）；反向链路用于扩频和用户识别。 短PN码（周期长度215 -1 ）：前反向链路都用于正交QPSK 调制，不同基站相位不同，但不同的移动台相位一样（0偏置）。,地址码 及其用途总结,2.2 IS95A的地址码和用途,分集 RAKE接收机 功率控制 软切换 话音激活和可变速率声码器 小区呼吸,2.3 IS95A的关键技术和特性,一、分集 时间分集 采用符号交织，检错纠错编码等方法。 因为在时间上间隔足够远的两个振幅采样点
14、是非相关的。故将给定的信号在时间上相隔一定的时间( 相干时间)重复传输M次，只要时间间隔大于相干时间，就可以得到M条独立的分集支路 时间分集。 频率分集 通过将信号能量在宽频带中扩展实现的。CDMA将信 号扩展到整个1.23M上。,2.3 IS95A的关键技术和特性,由于衰落具有频率选择性，当两个频率间隔大于信道相关带宽时，它们受到的衰落是非相关的。市区与郊区的相关带宽一般分别为50kHz和250KHz左右，而CDMA系统的信号带宽为1.25MHz, 故可以实现频率分集。 空间分集/多径分集 1、在基站采用双接收天线。 2、在手机和基站采用RAKE接收，合并不同传输延时的信号 3、软切换的时候
15、，多个基站和移动台同时联系，BSC从中选出最好的帧送给交换机,2.3 IS95A的关键技术和特性,二、RAKE接收机,接收机,单径接收电路,单径接收电路,单径接收电路,搜索器,计算信号强度与时延,合 并,合并后的信号,t,t,s(t),s(t),RAKE 接收技术有效地克服多径衰落，提高接收性能,2.3 IS95A的关键技术和特性,CDMA系统是自干扰系统，限制CDMA系统容量的因素是总干扰，当达到以下条件，系统容量最大 在可接受的信号质量下，功率最小 基站从各个移动台接收到的功率相同,2.3 IS95A的关键技术和特性,三、功率控制,目的： 用来克服诸如阴影效应、平均路径损耗、地形地貌所引起
16、的信号慢变化。以保持设定的话音质量，误帧率，同时获得最大的频谱效率。 手段： 设定和控制反向Eb/It 以控制误帧数量 尽量减少手机的发射功率(反向) 尽量减少基站的发射功率(前向) 提供方法使运营商可以平衡系统容量与话音质量的需求,功率控制的目的与手段,2.3 IS95A的关键技术和特性,功率控制的种类,前向：慢速闭环功率控制 基站通过移动台对前向链路误帧率（FER）的报告来决定是增加还是减少发射功率。 移动台的报告分为定期报告和门限报告两种。 反向： 开环功率控制 闭环功率控制：包括内环和外环,2.3 IS95A的关键技术和特性,开环估计是指移动台仅仅根据接收到的来自基站的信号强度来粗略估计信道传播环境，并相应调整自己的反向发射功率
