《数字移动通信 教学课件 ppt 作者 康晓非 暴宇 第5章 IS-95 CDMA和cdma2000-1x系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字移动通信 教学课件 ppt 作者 康晓非 暴宇 第5章 IS-95 CDMA和cdma2000-1x系统（104页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,2010,2,2010,CDMA蜂窝移动通信系统是建立在扩频码分多址技术之上的，因而具有抗人为干扰、抗窄带干扰、抗衰落，抗多径时延扩展和大的系统容量等一系列优越的性能，对移动通信的发展产生了巨大和深远的影响。CDMA系统是一个同频自干扰系统，任何使干扰减少的措施，都是对系统容量的贡献。 cdma2000-1x通过多方面的改进增强了网络的数据传输能力，用户容量进一步扩大，接入能力有了较大提升，是2.5G技术之一。,3,2010,5.1 IS-95 CDMA系统概述 5.2 IS-95 CDMA数字蜂窝移动通信系统 5.3 IS-95 CDMA系统的无线链路 5.4 IS-95 CDMA系统的
2、同步与定时 5.5 IS-95 CDMA 系统的功率控制 5.6 IS-95 的软切换技术及其漫游 5.7 cdma2000 lx,4,2010,5.1 IS-95 CDMA系统概述,5.1.1 IS-95 CDMA的产生和发展,5.1.2 IS-95 载波带宽的选择和 蜂窝结构的,5.1.3 采用直扩CDMA技术带来的好处和存在的问题,5,2010,5.1.1 IS-95 CDMA的产生和发展,1IS-95 CDMA的产生,CDMA蜂窝系统最早由美国Qualcomm（高通）公司成功开发的，Qualcomm公司于1990年7月公布了最早的CDMA标准，1993年7月，美国TIA再次征集各方面的
3、建议，经会议讨论后正式将其确定为IS-95标准（Interim Standard，暂定标准），在随后几年中，该标准经过不断的修改，又逐渐形成了IS-95A、TSB-74、STD-008、IS-95B等一系列标准。 人们将基于IS-95系列标准（包括IS-95、IS-95A、TSB-74、STD-008、IS-95B）的CDMA系统称为cdmaOne系统，cdmaOne也是CDG的一个品牌名称。cdmaOne系统有时也被称为IS-95 CDMA系统。,6,2010,2. IS-95的发展 1995年，全球第一个CDMA商用网络在香港地区开通。1996年韩国用自己的CDMA系统开展大规模商用，头1
4、2个月发展了150万用户。1999年CDMA在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长率高达250%，用户已达2000万。 1997年底，我国首先在北京、上海、西安、广州4个城市开通了CDMA商用实验网。 该网被称作长城网。2001年1月，长城网经过资产清算后，正式移交中国联通。2001年2月，联通CDMA网络建设的具体筹划工作正式展开。2002年1月中国联通CDMA网开通，后来升级到2.5G，即cdma2000 1x阶段。2008年5月中国电信业重组后，中国电信接管了原中国联通CDMA网络，随后升级到了3G，即 cdma2000 1x/EV-DO阶段。 CDG公布数据显示，截止到2009年三季
5、度，全球cdma2000用户已增至5.12亿，其中有25%为EV-DO用户.,5.1.1 IS-95 CDMA的产生和发展,7,2010,5.1.1 IS-95 CDMA的产生和发展,3. IS-95标准 IS-95是 TIA定义的空中接口标准，其主要包括下列几部分。 (1)频段 下行：869894MHz(基站发射，移动台接收)； 上行：824849MHz(移 动台发射，基站接收)。 (2)信道数 64(码分信道)/每一载频；每一小区可分为3个扇形区， 可共用一个载频。 (3)射频带宽 第一频道：21.77MHz ；其它频道：21.23MHz。 (4)调制方式 基站：QPSK 移动台：OQPS
6、K。 (5)扩频方式 DS(直接序列扩频)。 (6)语音编码 可变速率CELP，最大速率为8kb/s，最大数据速率为9.6kb/s。 每帧时间为20ms。,8,2010,5.1.1 IS-95 CDMA的产生和发展,(7)信道编码 卷积编码：下行码率R=1/2，约束长度K=9；上行码率R=1/3， 约束长度K9。 交织编码：交织间距20ms。 (8) PN码 码片的速率都为1.2288Mc/s；基站识别码为m序列， 周期为215-1； 64个正交Walsh函数组成64个码分信道。 (9) 导频、同步信道 它们供移动台作载频和时间同步时使用。 (10) 多径利用 多径利用采用RAKE接收方式，移
7、动台为3个， 基站为4个(指3条路径、4条路径)。,9,2010,5.1.2 IS-95 载波带宽的选择和蜂窝结构的变化,IS-95 CDMA蜂窝系统频谱带宽的选择，是基于如下考虑：频谱资源的限制；系统容量；多径分离；扩频处理增益。 对于FDMA模拟蜂窝系统，其频率复用效率为1/7。 在TDMA数字蜂窝系统中，其频率复用效率为1/3。 对于CDMA数字蜂窝系统来说，频率复用的效率取决于相邻近小区用户的多用户干扰，考虑这些干扰后，其频率复用效率约为2/3，相当于l.5小区的区群结构。,10,2010,5.1.2 IS-95 载波带宽的选择和蜂窝结构的变化,为了使CDMA技术充分发挥其抗多径时延扩
8、展的效果，要求扩频序列的码片速率至少为1MHz。同时考虑到采用QPSK调制技术，则要求信道的信号传输带宽必须大于1MHz。 在FDMA(频分多址)和TDMA(时分多址)系统中，频率复用与蜂窝区群的结构具有紧密关系。在IS-95 CDMA窝系统中，各个小区可以共享同一个频带，频率复用与蜂窝区群结构的关系大为减弱了，一般情况下，CDMA系统中不再讨论区群结构。在IS-95 CDMA蜂窝系统中，蜂窝结构(包括扇区结构)的考虑主要在于频带资源共享后的多用户干扰的影响,11,2010,5.1.2 IS-95 载波带宽的选择和蜂窝结构的变化,1.带来的好处 数字蜂窝移动通信系统采用直接序列扩频CDMA技术
9、将带来下列好处：多种形式的分集(时间分集、空间分集、频率分集)；低的发射功率；保密性；软切换；大容量；语音激活；频率重用及扇区化；低的信噪比(Eb/N0)或载干比(C/I)，软容量。,12,2010,5.1.2 IS-95 载波带宽的选择和蜂窝结构的变化,2.存在的问题 存在的主要问题是“远近效应”和“多址干扰”。 所谓远近效应，就是指当基站同时接收多个距离不同的移动台发来的信号时，若所有移动台发射功率相同，则离基站近的移动台将对离基站远的移动台信号产生严重的干扰。 精确功率控制可以较好的解决远近效应，同时可以降低多址干扰。解决多址干扰的主要技术是多用户检测技术。,13,2010,5.1.2
10、IS-95 载波带宽的选择和蜂窝结构的变化,3. CDMA数字蜂窝系统的关键技术 CDMA数字蜂窝系统的关键技术有：功率控制技术，多径信号的分离与合并技术；多用户干扰分离技术；同步技术；PN地址码的选择；软切换技术；分集接收技术；语音编码技术。 为了正确接收直接序列扩频信号，要求到达接收机(一般指基站接收机)输入端的多用户信号为等功率，否则，严重的远近效应将使扩频通信系统不能正常工作。所以功率控制技术是CDMA系统最为关键的技术 。,14,2010,5.2 IS-95CDMA数字蜂窝 移动通信系统,5.2.1 CDMA网络结构与组成,5.2.2 IS-95 CDMA系统接口,15,2010,5
11、.2.1 CDMA网络结构与组成 .,CDMA蜂窝通信系统的网络结构如图5-1所示。,图5-1 CDMA蜂窝通信系统的网络结构,16,2010,5.2.1 CDMA网络结构与组成,1.网络交换子系统 网络子系统（NSS）以移动交换机为核心，包括 MSC,VLR,HLR,AC,OMC,EIR，MC，PSTN（AC,EIR，MC图中未画）等设备。 （1）移动交换中心（MSC）：它是对于它所覆盖的区域的移动台进行控制、交换的功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信网之间的接口。 （2）访问位置寄存器（VLR）：VLR连接到一个或多个MSC上，是能够动态存储用户信息的功能单元，其中用户信息是当用户位于
12、VLR的覆盖区域之内时从用户的HLR中得到的。 （3）归属位置寄存器（HLR）：HLR是通过维护所有用户信息而对移动用户进行治理的功能单元。,17,2010,5.2.1 CDMA网络结构与组成,（4）鉴权中心（AC）：它用来认证移动用户的身份并产生相应鉴权参数的功能实体。 （5）设备识别寄存器（EIR）：存储有关移动台设备参数的数据库。 （6）操作维护中心（OMC）：操作维护网络的正常运行的功能实体。 （7）短消息中心（MC）：存储和转发短消息的功能实体。 （8）短消息实体（SME）：合成和分解消息的实体，它位于MSC，HLR和MS内。,18,2010,5.2.1 CDMA网络结构与组成,需要
13、指出的是IS-95 CDMA系统的核心网采用ANSI-41 标准这和GSM系统的标准是不同的，虽然它们的作用是类似的。ANSI-41是一个历史悠久的标准，其第一个版本发布于1988年。由于北美的移动通信系统一直强调平滑演进，所以这个标准就随着移动通信技术的发展不断发展。,19,2010,5.2.1 CDMA网络结构与组成,2基站子系统 基站子系统(BSS)包括基站控制器(BSC)和基站收发设备(BTS)。每个基站的有效覆盖范围即为无线小区，简称小区。小区可分为全向小区(采用全向天线)和扇形小区(采用定向天线)，常用的小区分为3个扇形区，分别用、和表示。 BSC通过网络接口分别连接移动交换中心和
14、基站收发信机(BTS)群，此外，还与操作维护中心(OMC)连接。 BSC主要为大量的BTS提供集中控制和管理，如无线信道分配、建立或拆除无线链路、过境切换操作以及交换等功能。 BSC无论是与MSC还是与 BTS之间，其传输速率都很高，达1.544 Mb/s。,20,2010,5.2.1 CDMA网络结构与组成,图5-2示出了单个扇形小区的设备组成方框图。由于接收部分采用空间分集方式，因此采用两副接收天线(Rx)，一副发射天线(Tx)。,图5-2 单个扇区的设备组成,21,2010,5.2.1 CDMA网络结构与组成,第2层是发射部分的功率放大器。第4层是收发信机主机部分，包括发射机中的扩频、调
15、制，接收机中的解调、解扩，以及频率合成器、发射机中的上变频、接收机中的下变频等。 第3层是全球定位系统(GPS)接收机，其作用就是起到系统定时作用。,22,2010,5.2.1 CDMA网络结构与组成,3.移动台 IS-95标准规定的双模式移动台，必须与原有的模拟蜂窝系统(AMPS)兼用，以便使 CDMA系统的移动台也能用于所有的现有蜂窝系统的覆盖区，有利于从模拟蜂窝平滑地过渡到数字蜂窝网。 在我国因为不用考虑与原有的模拟蜂窝系统(AMPS)兼用这一问题。 双模式移动台与原有模拟蜂窝移动台之间的差别是增加了数字信号处理部分。,23,2010,5.2.2 IS-95 CDMA系统接口,1.系统接
16、口 IS-95 CDMA系统主要接口和GSM网络类似，只是有些接口的名称不同，此处只是列出，分析从略。 MS与BS间的接口Um MSC与EIR间的接F BS与MSC间的接口A VLR与VLR间的接口G MSC与VLR间的接口B HLR与AUC间的接口H MSC与HLR间的接口C MSC与PSTN间的接口Ai VLR与HLR间的接口D MSC与PSPDN间的接口Pi MSC与MSC间的接口E MSC与ISDN间的接口Di MC（短报文中心）与(SME) 间的接口M。,24,2010,5.2.2 IS-95 CDMA系统接口,2.空中接口的信令协议 在CDMA系统中，最重要的是空中接口(Um)标准，图5-4定义了各层的结构关系。,图5-4 Um接口信令层结构,25,2010,5.2.2 IS-95 CDMA系统接口,第一层是数字无线信道的物理层，包括与传输相关的功能，如基带调制、编码、组帧和射频调制等。第一层和第二层
