《码分多址(CDMA)移动通信系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《码分多址(CDMA)移动通信系统.ppt（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 码分多址(CDMA)移动通信 系统(一)1主要内容u概述概述uCDMA蜂窝通信系统的通信容量蜂窝通信系统的通信容量uIS-95 CDMA蜂窝系统的无线传输蜂窝系统的无线传输uIS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能蜂窝系统的控制功能2概 述uCDMA蜂窝系统的提出蜂窝系统的提出由于移动通信的迅速发展由于移动通信的迅速发展 ，在，在 20 世纪世纪 80 年代中期，不少国家都在年代中期，不少国家都在探索蜂窝网通信系统如何从模拟蜂窝系统向数字蜂窝系统转变的办法探索蜂窝网通信系统如何从模拟蜂窝系统向数字蜂窝系统转变的办法美国蜂窝通信工业协会美国蜂窝通信工业协会(CTIA)于于 1988 年年
2、9 月发表了月发表了“用户的性能要用户的性能要求求(UPR)”文件，制订了对下一代蜂窝网的技术要求。这些要求包括：文件，制订了对下一代蜂窝网的技术要求。这些要求包括：系统的容量至少是系统的容量至少是 AMPS 的的 10 倍；倍；通信质量等于或优于现有的通信质量等于或优于现有的 AMPS 系统；系统；易于过渡并和现有的模拟蜂窝系统兼用；易于过渡并和现有的模拟蜂窝系统兼用；具有保密性；具有保密性；有先进的特征；有先进的特征；较低的成本；较低的成本；使用开放的网络结构使用开放的网络结构 (CONA)3概 述（续）（续）（续）（续）uIS - 54 标准： D-AMPS（TDMA系统），虽是按上述要
3、求制定的，考虑到实现技术的困难，需要分阶段达到CTIA提出的要求。即当前为全速率传输，每个载波包含 3 个信道(即TDMA一帧包含 3 个时隙)；以后发展为半速率传输，每个载波包含 6 个信道。该标准即使到半速率工作阶段，其容量仍达不到CTIA的要求。uIS - 95 标准：美国Qualcomm公司开发的窄带CDMA蜂窝系统，能全面地满足CTIA提出的要求，因此很快形成标准，并形成了全球性的 CDMA 热。4概 述（续）（续）（续）（续）uCDMA蜂窝系统的发展蜂窝系统的发展在大量蜂窝移动通信工业部门的支持下，美国圣地亚哥在大量蜂窝移动通信工业部门的支持下，美国圣地亚哥Qualcomm 公司设
4、计、开发并试验了公司设计、开发并试验了CDMA蜂窝网，于蜂窝网，于 1991 年年 12 月作了现场试验并取得了一致好评。月作了现场试验并取得了一致好评。 当时有当时有 5 个基站、个基站、70 个移动台参加组网的试验个移动台参加组网的试验1991 年年 12 月月 5 日，日， 现场试验报告证明：现场试验报告证明：CDMA理论上分析的优越性，在实际通信条件下是存在的，并且实理论上分析的优越性，在实际通信条件下是存在的，并且实际测试数据证明其系统容量和性能相对于模拟系统改善了许多；际测试数据证明其系统容量和性能相对于模拟系统改善了许多；CDMA蜂窝网的关键技术已基本过关，可向实用化方向发展；蜂
5、窝网的关键技术已基本过关，可向实用化方向发展；CDMA双模式公共空中接口方案是可行的；双模式公共空中接口方案是可行的；基站和移动台的专用集成电路是可靠的，便于向工业化方向发展。基站和移动台的专用集成电路是可靠的，便于向工业化方向发展。1992 年年 3 月，申请领到了美国联邦通信委员会月，申请领到了美国联邦通信委员会(FCC)将将CDMA用于用于PCS(1.8 GHz)的技术实验许可证；的技术实验许可证；5概 述（续）（续）（续）（续）u1992 年年 510月，建立了德国、瑞士、芝加哥、华盛顿的月，建立了德国、瑞士、芝加哥、华盛顿的 PCS 实实验网；验网；u 1992 年年 12 月，由国
6、际上月，由国际上 18 个大公司参加，进行了工业生产验个大公司参加，进行了工业生产验证证u 1993 年年 1 月，收到了月，收到了 3 万台移动用户订单；万台移动用户订单；u 1993 年年 3 月，制定了月，制定了CDMA公共空中接口标准公共空中接口标准 (IS - 95)，同年，同年 7 月美国电信工业协会月美国电信工业协会(TIA)投票通过投票通过 IS - 95标准，并于标准，并于 7 月月 17 日正式公布。日正式公布。 u 从从1993 年开始，根据这些标准，世界上许多著名电信公司生产了年开始，根据这些标准，世界上许多著名电信公司生产了CDMA 系统的设备。系统的设备。u 199
7、3 年年 4 月，韩国邮电部正式决定采用月，韩国邮电部正式决定采用CDMA蜂窝移动通信，购蜂窝移动通信，购买了买了Q - CDMA 的生产许可证的生产许可证。6概 述（续）（续）（续）（续）u我国我国93年国家年国家863计划已开展计划已开展CDMA蜂窝技术蜂窝技术研究。研究。94年年Qualcomm首先在天津建技术试验网。首先在天津建技术试验网。1998年具有年具有14万容量的长城万容量的长城CDMA商用试验网在北京、广州、商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部份商用。上海、西安建成，并开始小部份商用。2001年底前中国联通完成一期工程，容量为年底前中国联通完成一期工程，容量为1
8、515万用户万用户2002年初正式对外放号。年初正式对外放号。u由此可见，由此可见，CDMA蜂窝网通信系统在蜂窝网通信系统在 20 世纪世纪 90 年代得年代得到了迅猛的发展到了迅猛的发展 ，并且已经进入实用化、商业化。不难预，并且已经进入实用化、商业化。不难预计，计，CDMA通信系统未来的发展规模和速度必将越来越大、通信系统未来的发展规模和速度必将越来越大、越来越快。越来越快。7概 述（续）（续）（续）（续）uIS95 “双模双模宽带扩频蜂窝系统的宽带扩频蜂窝系统的移动台移动台-基站兼容标准基站兼容标准” 双模：双模：体现数字蜂窝网和原有模拟蜂窝网的兼用问题。体现数字蜂窝网和原有模拟蜂窝网的
9、兼用问题。双双模模式式移移动动台台，既既能能以以模模拟拟调调频频方方式式工工作作，又又能能以以扩扩频频码码分分方方式式工工作作。或或者者说说，双双模模式式移移动动台台无无论论在在模模拟拟蜂蜂窝窝系系统统中中或或在在某某一一种种数数字字蜂蜂窝窝系系统统中中，均均能能向向其其它它用用户户发发起起呼呼叫叫和和接接收收呼呼叫叫，两两种种蜂蜂窝窝系系统统也也能能向向双双模模式式移移动动台台发发起起呼呼叫叫和和接接收收呼叫，而且这种呼叫无论在定点上或在移动漫游过程中都是自动完成的。呼叫，而且这种呼叫无论在定点上或在移动漫游过程中都是自动完成的。目目前前，在在美美国国存存在在两两种种双双模模式式移移动动台台
10、：一一种种是是时时分分多多址址(TDMA)数数字字系系统统和和模模拟拟调调频频系系统统(AMPS)的的兼兼用用，其其标标准准为为IS - 54， 其其系系统统简简称称为为D - AMPS; 另另一一种种是是码码分分多多址址(CDMA)数数字字系系统统和和模模拟拟调调频频系系统统的的兼兼用用，其其主主要要标标准准是是 IS - 95。移移动动台台-基基站站兼兼容容标标准准：标标准准涉涉及及的的内内容容是是关关于于蜂蜂窝窝系系统统的的“公公共共空空中中接接口口”(CAI)问题问题CDMA与与TDMA蜂蜂窝窝系系统统的的运运行行环环境境、 业业务务要要求求和和控控制制功功能能基基本本上上都都是是相相
11、同同的，的， 因此它们的网络结构形式也是大同小异的。因此它们的网络结构形式也是大同小异的。 CDMA与与TDMA蜂窝系统的重要差异在于蜂窝系统的重要差异在于u无线信道的构成无线信道的构成u无线接口和无线设备无线接口和无线设备u控制功能控制功能8扩频原理的回顾u码分多址是以扩频技术为基础的码分多址是以扩频技术为基础的所谓扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术所谓扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术u适用于码分多址蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩频适用于码分多址蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩频(DS) ，简称直扩。，简称直扩。u直扩系统原理直扩系统原理 9扩频原理的回顾（续）（
12、续）（续）（续）u发送端：扩频信号的产生包括扩频和调制两个步骤。先用发送端：扩频信号的产生包括扩频和调制两个步骤。先用伪随机序列伪随机序列(PN序列序列)扩展信号的频谱，展宽以后的信号再扩展信号的频谱，展宽以后的信号再对载波进行调制。对载波进行调制。u接收端：从收到的扩频信号中恢复出它携带的信息，经过接收端：从收到的扩频信号中恢复出它携带的信息，经过解扩、窄带滤波和解调三个步骤。解扩、窄带滤波和解调三个步骤。解扩是接收机以相同的伪随机序列与接收的扩频信号相乘，也称解扩是接收机以相同的伪随机序列与接收的扩频信号相乘，也称相关解扩。使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信相关解扩。使有用宽带
13、信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号号扩展成宽带信号窄带滤波：通过窄带滤波技术提取有用的信号。窄带滤波：通过窄带滤波技术提取有用的信号。解调：提取的有用信号再经过常规的解调，即可恢复出原始传送解调：提取的有用信号再经过常规的解调，即可恢复出原始传送信息。信息。10扩频原理的回顾（续）（续）（续）（续）u直接序列扩频系统具有很强的抗干扰能力直接序列扩频系统具有很强的抗干扰能力宽带干扰宽带干扰窄带干扰窄带干扰11扩频原理的回顾（续）（续）（续）（续）u为什么可以对抗窄带为什么可以对抗窄带/宽带干扰？宽带干扰？干扰信号：当干扰信号进入接收机后，在解扩单元被干扰信号：当干扰信号进入接收
14、机后，在解扩单元被接收机的伪随机码展宽，从而导致干扰信号功率谱密接收机的伪随机码展宽，从而导致干扰信号功率谱密度的降低，经过窄带滤波器，会被窄带滤波器滤波，度的降低，经过窄带滤波器，会被窄带滤波器滤波，因此只有一小部分干扰信号的能量进入接收机；因此只有一小部分干扰信号的能量进入接收机；有用信号：由于发送端的扩频码和接收端的解扩码的有用信号：由于发送端的扩频码和接收端的解扩码的相关则恢复成扩频前的窄带信号，通过窄带滤波器时相关则恢复成扩频前的窄带信号，通过窄带滤波器时有用信号的能量没有损失，因此提高了系统的抗干扰有用信号的能量没有损失，因此提高了系统的抗干扰性能。性能。 12码分多址技术的优点u
15、通通信信容容量量大大：根根据据理理论论分分析析， CDMA蜂蜂窝窝系系统统与与模模拟拟蜂蜂窝窝系系统统或或TDMA数数字字蜂窝系统相比具有更大的通信容量。蜂窝系统相比具有更大的通信容量。u具具有有“软软容容量量”特特征征：CDMA蜂蜂窝窝系系统统的的全全部部用用户户共共享享一一个个无无线线信信道道， 用用户户信信号号的的区区分分只只靠靠所所用用码码型型的的不不同同， 因因此此当当蜂蜂窝窝系系统统的的负负荷荷满满载载时时， 另另外外增增加加少少数数用用户户只只会会引引起起话话音音质质量量的的轻轻微微下下降降(或或者者说说信信干干比比稍稍微微降降低低)， 而而不不会会出现阻塞现象。出现阻塞现象。u
16、具具有有“软软切切换换”功功能能： 即即在在过过区区切切换换的的起起始始阶阶段段， 由由原原小小区区的的基基站站与与新新小小区区的的基基站站同同时时为为过过区区的的移移动动台台服服务务， 直直到到该该移移动动台台与与新新基基站站之之间间建建立立起起可可靠靠的的通通信信链链路路后后， 原原基基站站才才中中断断它它和和该该移移动动台台的的联联系系。 CDMA蜂蜂窝窝系系统统的的软软切切换换功功能能既既可可以以保保证证过过区区切切换换的的可可靠靠性性(防防止止切切换换错错误误时时反反复复要要求求切切换换)， 又又可以使通信中的用户不易察觉。可以使通信中的用户不易察觉。u采采用用话话音音激激活活技技术
17、术：CDMA蜂蜂窝窝系系统统可可以以充充分分利利用用人人类类对对话话的的不不连连续续特特性性来来实现话音激活技术，实现话音激活技术， 以提高系统的通信容量。以提高系统的通信容量。u以以扩扩频频技技术术为为基基础础， 具具有有扩扩频频通通信信系系统统所所固固有有的的优优点点， 如如抗抗干干扰扰、 抗抗多多径径衰落和具有保密性等。衰落和具有保密性等。u频率规划简单。频率规划简单。u“绿色手机绿色手机”，手机发射功率手机发射功率200毫瓦以下；毫瓦以下；13CDMA蜂窝通信系统的多址干扰u蜂窝通信系统无论采用何种多址方式，蜂窝通信系统无论采用何种多址方式， 都会存在各种各样的外部干扰都会存在各种各样
18、的外部干扰和系统本身产生的特定干扰。和系统本身产生的特定干扰。 FDMA与与TDMA蜂窝系统的蜂窝系统的共道干扰共道干扰和和CDMA蜂窝系统的蜂窝系统的多址干扰多址干扰都是系统本身存在的内部干扰。都是系统本身存在的内部干扰。u对于各种干扰来说，对蜂窝系统的容量起主要制约作用的是对于各种干扰来说，对蜂窝系统的容量起主要制约作用的是系统本身系统本身存在的自我（内部）干扰。存在的自我（内部）干扰。uFDMA和和TDMA系统系统:为保证通信质量，要求满足一定的载干比为保证通信质量，要求满足一定的载干比,限制了系统的频率再用距离限制了系统的频率再用距离,也也就限制了通信容量就限制了通信容量uCDMA系统
19、系统:所有用户工作在同一频率上所有用户工作在同一频率上,随着同时工作用户的数目的增加随着同时工作用户的数目的增加,多址干扰电多址干扰电平越来越大平越来越大,当增加到一定程度时当增加到一定程度时,载干比将达不到要求载干比将达不到要求u多址干扰的实质原因是由于多个用户要求同时通信，而又不能完全将多址干扰的实质原因是由于多个用户要求同时通信，而又不能完全将他们彼此隔开而引起的干扰。他们彼此隔开而引起的干扰。uCDMA系统为一干扰受限系统，即干扰的大小直接影响系统容量。系统为一干扰受限系统，即干扰的大小直接影响系统容量。14CDMA蜂窝通信系统的多址干扰（续）（续）（续）（续）uCDMA蜂窝系统的多址
20、干扰分两种情况：蜂窝系统的多址干扰分两种情况： 基站对移动台产生的基站对移动台产生的正向多址干扰正向多址干扰:移动台在接收所属基站发来的信移动台在接收所属基站发来的信号时，会受到所属基站和邻近基站向其他移动台所发信号的干扰；号时，会受到所属基站和邻近基站向其他移动台所发信号的干扰；移动台对基站产生的移动台对基站产生的反向多址干扰反向多址干扰:基站在接收某一移动台的信号时，基站在接收某一移动台的信号时， 会受到本小区和邻近小区其他移动台所发信号的干扰。会受到本小区和邻近小区其他移动台所发信号的干扰。15CDMA蜂窝通信系统的功率控制u远近效应远近效应CDMA蜂窝移动通信系统中，所有的用户使用相同
21、的蜂窝移动通信系统中，所有的用户使用相同的频带发送信息频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号如果各移动台以相同的功率发射信号,则则信号到达基站时信号到达基站时,因为传输路程不同因为传输路程不同,基站接收到的靠近基站接收到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这这就是所谓的就是所谓的“远近效应远近效应” u解决的办法解决的办法功率控制功率控制根据通信距离的不同，实时调整发射机所根据通信距离的不同，实时调整发射机所需的功率需的功率16qq功
22、率控制功率控制功率控制功率控制是是是是CDMACDMA技术成功的关键技术成功的关键技术成功的关键技术成功的关键q上世纪上世纪80年代中期年代中期IEEE文章：文章：CDMA用于蜂窝系统用于蜂窝系统不可行；不可行；q1989.2 高通（高通（Qualcomm）造访李建业：）造访李建业： CDMA蜂蜂窝系统商用必须解决功率控制；窝系统商用必须解决功率控制；q1989.4 高通再访李建业：高通再访李建业：6个月内演示个月内演示CDMA功控，功控，太平洋电话公司将支付太平洋电话公司将支付100万美元；万美元；q1993年高通基于功率控制、软切换等核心专利技术年高通基于功率控制、软切换等核心专利技术的的
23、IS-95标准通过，标准通过，CDMA蜂窝系统商用；蜂窝系统商用；q目前，目前，1400多项专利，专利费已成为高通公司的重多项专利，专利费已成为高通公司的重要经济支柱。要经济支柱。 CDMA蜂窝通信系统的功率控制（续）（续）（续）（续）17CDMA蜂窝通信系统的功率控制（续）（续）（续）（续）u功率控制功率控制反向反向d2d1前向前向S1S2MS2MS2MS1MS1若若d d2 2/d/d1 1=100=100，则，则S S1 1/S/S2 2将达近将达近80dB ! 80dB ! 强抑强抑弱！弱！功率控制的目标：及时调整发射机的功率，功率控制的目标：及时调整发射机的功率，使接收端接收的功率始
24、终使接收端接收的功率始终刚刚够用！刚刚够用！ 多：多的部分是干扰；多：多的部分是干扰； 少：通信质量达不到少：通信质量达不到18CDMA蜂窝通信系统的功率控制（续）（续）（续）（续）u功率控制是不是只需要在功率控制是不是只需要在反向链路上进行？反向链路上进行？反向和正向反向和正向链路均进行链路均进行功率控制功率控制u功率控制的依据功率控制的依据实际接受的信号强度只要能保证实际接受的信号强度只要能保证信号电平与干扰电平的比值信号电平与干扰电平的比值达到规定的门限值就可达到规定的门限值就可以了以了u反向功率控制，也称上行链路功率控制反向功率控制，也称上行链路功率控制使使任任一一移移动动台台无无论论
25、处处于于什什么么位位置置上上， 其其信信号号在在到到达达基基站站的的接接收收机机时时， 都都具具有有相相同同的电平，的电平， 而且刚刚达到而且刚刚达到信干比要求的门限。信干比要求的门限。u开环功率控制：移动台接收并测量基站发来的信号强度，估计正向传输损耗，开环功率控制：移动台接收并测量基站发来的信号强度，估计正向传输损耗，依据估计来调整移动台的反向发射功率依据估计来调整移动台的反向发射功率不需要反馈信息，因此在无线信道突然变化时，它可以快速响应变化，此外，它可不需要反馈信息，因此在无线信道突然变化时，它可以快速响应变化，此外，它可以对功率进行较大范围的调整。开环功率控制不够精确以对功率进行较大
26、范围的调整。开环功率控制不够精确u闭闭环环功功率率控控制制：为为了了能能估估算算出出瑞瑞利利衰衰落落信信道道下下的的对对移移动动台台发发射射功功率率的的调调节节量量，需需要要采采用用闭闭环环功功率率控控制制的的方方法法。由由基基站站检检测测来来自自移移动动台台的的信信号号强强度度，并并根根据据测测得得的的结结果果形形成成功功率率调调整整指指令令，通通知知移移动动台台，使使移移动动台台根根据据此此调调整整指指令令来来调调节节其其发射功率发射功率弥补开环功控的不足，消除快衰落的影响，实现精确控制弥补开环功控的不足，消除快衰落的影响，实现精确控制19CDMA蜂窝通信系统的功率控制（续）（续）（续）（
27、续）u正向功率控制，也称下行链路功率控制正向功率控制，也称下行链路功率控制调调整整基基站站向向移移动动台台发发射射的的功功率率， 使使任任一一移移动动台台无无论论处处于于小小区区中中的的任任何何位位置置上上， 收收到到基基站站的的信信号号电电平平都都刚刚刚刚达到达到信干比所要求的门限值。信干比所要求的门限值。u正向功率控制正向功率控制也分开环功控和闭环功控也分开环功控和闭环功控开开环环功功控控是是基基站站通通过过接接入入程程序序期期所所接接收收的的移移动动台台功功率率，估算出传输损耗来调整各业务信道的起始功率；估算出传输损耗来调整各业务信道的起始功率；闭环功控是基站和移动台相配合而动态地改变功
28、率。闭环功控是基站和移动台相配合而动态地改变功率。20IS-95 CDMA蜂窝系统的参数u工作频段工作频段 824 849MHz（反向）；（反向）；869 894MHz（前向）（前向）u双工方式双工方式 FDD，间隔，间隔45MHzu载波间隔载波间隔 1.25 MHzu信道速率信道速率 1.2288kbpsu接入方式接入方式 CDMA u调制方式调制方式 /4-QPSKu分集分集 RAKE(移动台移动台2-3指，基站指，基站3指指)接收，天线分集接收，天线分集u信道编码信道编码 卷积码，卷积码，K=9,R=1/3(反向反向)；K=9,R=1/2(前向）前向）u话音编码话音编码 QCELP可变速
29、率编码器可变速率编码器u数据速率数据速率 9.6，4.8，2.4，1.2kbpsu正交扩频：正交扩频： 64进制进制WLASH码码uPN序列周期：序列周期： 242-1 chips and 215 -1 chips21IS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率u频道编号与工作频率，频道编号与工作频率，P282，表，表8-1频道号频道号1666，占，占20MHz，其中，其中1333属系统属系统A ，334666属系统属系统B。系统。系统A、B分别为两个不同的经营部门，各自组成蜂窝网。分别为两个不同的经营部门，各自组成蜂窝网。A和和B是基本是基本的频道。此外，又外加的频道。此外，又外加5MHz频带作为
30、频带作为A系统系统(A, A)和和B系统的扩展系统的扩展(B) ，其频道号分别为，其频道号分别为667777和和9911023。u基本基本CDMA频道频道在数字传输模式工作时，在数字传输模式工作时， 移动台可以按照预定的或要求的网络标志来安移动台可以按照预定的或要求的网络标志来安排其频率配置。排其频率配置。 如果移动台预定的或要求的网络标志没有被认出，如果移动台预定的或要求的网络标志没有被认出， 它就它就开始向一个频率指配在开始向一个频率指配在“基本基本CDMA频道频道”上的基站进行捕获和同步。上的基站进行捕获和同步。 基本基本CDMA频道号码在系统频道号码在系统A是是 283， 在系统在系统
31、B是是 384。u辅助辅助CDMA频道频道如果基本如果基本CDMA频道的频率指配未起作用而没有选出预定的网络标志，频道的频率指配未起作用而没有选出预定的网络标志，移动台要试图捕获并同步到移动台要试图捕获并同步到“辅助辅助CDMA频道频道”的频率上，其频道号码的频率上，其频道号码在系统在系统A是是 691， 在系统在系统B是是 777。22IS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准u在数字蜂窝通信系统中，在数字蜂窝通信系统中， 全网必须具有统一的时间标准，全网必须具有统一的时间标准， 这种统一而精确的时间基准对这种统一而精确的时间基准对CDMA蜂窝系统来说尤为重蜂窝系统来说尤为重要。要。uCDM
32、A蜂窝系统利用蜂窝系统利用“全球定位系统全球定位系统”(GPS)的时标，的时标， GPS的时间和的时间和“世界协调时间世界协调时间”(UTC)是同步的，是同步的， 二者之二者之差是秒的整倍数。差是秒的整倍数。u各基站都配有各基站都配有GPS接收机，接收机， 保持系统中各基站有统一的保持系统中各基站有统一的时间基准，称为时间基准，称为CDMA系统的公共时间基准。系统的公共时间基准。 移动台通常移动台通常利用最先到达并用于解调的多径信号分量建立时间基准。利用最先到达并用于解调的多径信号分量建立时间基准。23IS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码uIS-95 CDMA蜂窝系统开发的声码器采用码激励线
33、性预蜂窝系统开发的声码器采用码激励线性预测测(CELP)编码算法，也称为编码算法，也称为QCELP算法。算法。u其基本速率是其基本速率是 8 kb/s，但是可随输入话音消息的特征而，但是可随输入话音消息的特征而动态地分为四种，即动态地分为四种，即8, 4, 2, 1 kb/s，可以，可以 9.6, 4.8, 2.4, 1.2 kb/s的信道速率分别传输。的信道速率分别传输。u发送端的编码器对输入的话音取样，产生编码的话音分组发送端的编码器对输入的话音取样，产生编码的话音分组(Packet)传输到接收端。传输到接收端。 接收端的解码器把收到的话音分接收端的解码器把收到的话音分组解码，组解码， 再
34、恢复成话音样点。再恢复成话音样点。24主要内容u概述概述uCDMA蜂窝通信系统的通信容量蜂窝通信系统的通信容量uIS-95 CDMA蜂窝系统的无线传输蜂窝系统的无线传输uIS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能蜂窝系统的控制功能25CDMA蜂窝通信系统的通信容量u蜂窝通信系统能提高其频谱利用效率的根本原因是利用电蜂窝通信系统能提高其频谱利用效率的根本原因是利用电波的传播损耗实现了频率再用技术。波的传播损耗实现了频率再用技术。 只要两个小区之间的只要两个小区之间的距离大到一定程度，距离大到一定程度， 它们就可以使用相同的频道而不产生它们就可以使用相同的频道而不产生明显的相互干扰。明显的相互干扰。对
35、于对于FDMA模拟蜂窝系统，其频谱效率主要取决于频率复用的蜂模拟蜂窝系统，其频谱效率主要取决于频率复用的蜂窝区群结构。一般需采用窝区群结构。一般需采用7小区（小区（3扇区）的区群结构才能满足载扇区）的区群结构才能满足载干比干比(C/I)大于或等于大于或等于18dB的要求，其频率复用效率为的要求，其频率复用效率为1/7。在在TDMA数字蜂窝系统中，一般需采用数字蜂窝系统中，一般需采用4小区（小区（3扇区）的区群结扇区）的区群结构，满足载干比等于构，满足载干比等于9dB的要求，其频率复用效率为的要求，其频率复用效率为1/4。对于对于CDMA数字蜂窝系统来说，所有小区共用相同的频谱数字蜂窝系统来说，
36、所有小区共用相同的频谱,那么那么CDMA数字蜂窝系统的通信容量是否没有限制？数字蜂窝系统的通信容量是否没有限制？多址干扰限制多址干扰限制26CDMA蜂窝通信系统的通信容量（续）（续）（续）（续）u首先考虑一般扩频通信系统首先考虑一般扩频通信系统(即暂不考虑蜂窝网络的特点即暂不考虑蜂窝网络的特点)的的通信容量。通信容量。 载干比可以表示为载干比可以表示为un个用户共用一个无线频道，个用户共用一个无线频道， 每一用户的信号都受到其他每一用户的信号都受到其他n-1 个用户的信号干扰。个用户的信号干扰。 若到达一接收机的信号强度和各个若到达一接收机的信号强度和各个干扰强度都一样，干扰强度都一样， 则载
37、干比为则载干比为 通常通常n1, 故故C/I1/n， 即即 27CDMA蜂窝通信系统的通信容量（续）（续）（续）（续）u理想的通信容量理想的通信容量未考虑功率控制未考虑功率控制未考虑邻近小区干扰未考虑邻近小区干扰u实际的通信容量公式修正为实际的通信容量公式修正为扇区数为扇区数为G话音的占空比为话音的占空比为d信道再用效率信道再用效率F=0.628CDMA蜂窝通信系统的通信容量（续）（续）（续）（续）u几种蜂窝通信系统的通信容量的比较如下：几种蜂窝通信系统的通信容量的比较如下： u模拟模拟FDMA 系统系统 (AMPS)总频段宽度：总频段宽度： 1.25 MHz频道间隔：频道间隔： 30 kHz
38、信道数目：信道数目： 1.25106/(30103)=41.7每区群小区数：每区群小区数： 7通信容量：通信容量： 41.7/7=6u TDMA系统系统 总频段宽度：总频段宽度： 1.25 MHz 频道间隔：频道间隔： 30 kHz每载频时隙数：每载频时隙数： 3信道数目：信道数目： 31.25106/(30103)=12529每区群小区数：每区群小区数： 4通信容量：通信容量： 125/4=31.25u CDMA系统系统 总频段宽度：总频段宽度： 1.25 MHz扇形分区数：扇形分区数： 3通信容量：通信容量： 120u结论结论以以 n表表 示示 通通 信信 容容 量量 ， 三三 种种 系系
39、 统统 的的 比比 较较 结结 果果 可可 以以 写写 成成 n(CDMA)=20 n(FDMA)=4 n(TDMA)CDMA蜂窝通信系统的通信容量（续）（续）（续）（续）30主要内容u概述概述uCDMA蜂窝通信系统的通信容量蜂窝通信系统的通信容量uIS-95 CDMA蜂窝系统的无线传输蜂窝系统的无线传输uIS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能蜂窝系统的控制功能31CDMA 系统的逻辑信道uCDMA蜂窝系统在基站至移动台的传输方向蜂窝系统在基站至移动台的传输方向(正向传输正向传输)上，设置了导上，设置了导频信道、同步信道、寻呼信道和正向业务信道；在移动台至基站的传频信道、同步信道、寻呼信道和正
40、向业务信道；在移动台至基站的传输方向输方向(反向传输上反向传输上)，设置了接入信道和反向业务信道。，设置了接入信道和反向业务信道。u各种逻辑信道都是由不同的码序列来区分各种逻辑信道都是由不同的码序列来区分基站MS导频信道导频信道 同步信道同步信道寻呼信道寻呼信道正向业务信道正向业务信道反向业务信道反向业务信道接入信道接入信道前向前向CDMA信道信道反向反向CDMA信道信道32CDMA 系统的逻辑信道（续）（续）（续）（续）u导频信道导频信道传输由基站连续发送的导频信号。传输由基站连续发送的导频信号。 导频信号是一种无调制的直接序列扩频信号，导频信号是一种无调制的直接序列扩频信号， 令移动台可迅
41、速而精确地捕获信道的定时信息，令移动台可迅速而精确地捕获信道的定时信息， 并提取相干载波进行信号的解调。并提取相干载波进行信号的解调。 移动台通过对周围不同基站的导频信号进行检测和比较，移动台通过对周围不同基站的导频信号进行检测和比较， 可以决定什么时候需要可以决定什么时候需要进行过区切换。进行过区切换。u同步信道同步信道主要传输同步信息主要传输同步信息(还包括提供移动台选用的寻呼信道数据率还包括提供移动台选用的寻呼信道数据率)。 在同步期间，在同步期间， 移移动台利用此同步信息进行同步调整。动台利用此同步信息进行同步调整。 一旦同步完成，一旦同步完成， 它通常不再使用同步信道，它通常不再使用
42、同步信道， 但当设备关机后重新开机时，但当设备关机后重新开机时， 还需要重新进行同步。还需要重新进行同步。 当通信业务量很多当通信业务量很多, 所有业所有业务信道均被占用而不敷应用时，务信道均被占用而不敷应用时， 此同步信道也可临时改作业务信道使用。此同步信道也可临时改作业务信道使用。u寻呼信道寻呼信道在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息。在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息。 移动台通常在建立同步后，移动台通常在建立同步后， 接着就选择接着就选择一个寻呼信道一个寻呼信道(也可以由基站指定也可以由基站指定)来监听系统发出的寻呼信息和其他指令。来监听系统发出的寻呼信息和其他指令。 在需要在需要时，时
43、， 寻呼信道可以改作业务信道使用，寻呼信道可以改作业务信道使用， 直至全部用完。直至全部用完。u正向业务信道正向业务信道正正向向业业务务信信道道共共有有四四种种传传输输速速率率(9600， 4800， 2400， 1200 b/s)。 业业务务速速率可以逐帧率可以逐帧(20 ms)改变，改变， 以动态地适应通信者的话音特征。以动态地适应通信者的话音特征。33CDMA 系统的逻辑信道（续）（续）（续）（续）u反向业务信道反向业务信道与正向业务信道相对应。与正向业务信道相对应。u接入信道接入信道当当移移动动台台没没有有使使用用业业务务信信道道时时， 接接入入信信道道提提供供移移动动台台到到基基站站
44、的的传传输输通通路路， 在在其其中中发发起起呼呼叫叫， 对对寻寻呼呼进进行行响响应应以以及及传传送送登登记记注注册等短信息。册等短信息。 接接入入信信道道和和正正向向传传输输中中的的寻寻呼呼信信道道相相对对应应， 以以相相互互传传送送指指令令、 应答和其他有关的信息。应答和其他有关的信息。 不不过过， 接接入入信信道道是是一一种种分分时时隙隙的的随随机机接接入入信信道道， 允允许许多多个个用用户户同时抢占同一接入信道。同时抢占同一接入信道。34正向传输uCDMA信道综合使用信道综合使用频分和码分多址技术频分和码分多址技术。频分频分： 是指把可供使用的频段分成若干个宽为是指把可供使用的频段分成若
45、干个宽为 1.25 MHz的频道，的频道， 它是它是传输扩频调制信号所需的最小带宽。传输扩频调制信号所需的最小带宽。 在建网初始阶段，一个在建网初始阶段，一个CDMA蜂窝蜂窝服务区可以只占用一个这样的频道，以后随着通信业务量的增多，一个服务区可以只占用一个这样的频道，以后随着通信业务量的增多，一个CDMA 蜂窝服务区可以占用多个这样的频道，使各个基站以频分方式使蜂窝服务区可以占用多个这样的频道，使各个基站以频分方式使用这些频道。用这些频道。码分码分： 是指用是指用正交沃尔什函数来区分不同用途的信道正交沃尔什函数来区分不同用途的信道(如导频信道、如导频信道、 同同步信道、寻呼信道步信道、寻呼信道
46、)， 并用并用一对伪码的不同偏置进行四相调制来区分不同一对伪码的不同偏置进行四相调制来区分不同基站发出的信号基站发出的信号。u正向正向CDMA信道包含信道包含1个导频信道个导频信道1个同步信道个同步信道7个寻呼信道个寻呼信道 55 个个(最多最多 63 个个)正向业务信道。正向业务信道。35正向传输（续）（续）（续）（续）u正向传输的物正向传输的物理信道与逻辑信理信道与逻辑信道道u物理信道物理信道由由64阶阶Walsh函数正交码函数正交码构成构成u逻辑信道逻辑信道导频信道导频信道同步信道同步信道寻呼信道寻呼信道正向业务信道正向业务信道逻辑信道逻辑信道信道个数信道个数物理信道物理信道逻辑信道逻辑
47、信道信道个数信道个数物理信道物理信道导频信道1W0寻呼信道17W1 W7同步信道1W32前向业务信道55W8 W31W33 W6336正向传输（续）（续）（续）（续）u正向正向CDMA信道的功能信道的功能37正向传输（续）（续）（续）（续）u正向正向CDMA信道的功能信道的功能38正向传输（续）（续）（续）（续）u数据速率数据速率同步信道的数据速率为同步信道的数据速率为1200 b/s，寻呼信道为，寻呼信道为 9600 b/s 或或 4800 b/s， 正向业正向业务信道为务信道为 9600, 4800, 2400, 1200 b/s。u卷积编码卷积编码数据在传输之前都要进行卷积编码，数据在传
48、输之前都要进行卷积编码， 卷积码的码率为卷积码的码率为 1/2， 约束长度为约束长度为 9。u码元重复码元重复 对于同步信道，经过卷积编码后的各个码元，对于同步信道，经过卷积编码后的各个码元， 在分组交织之前，在分组交织之前， 都要重复一次都要重复一次(每每码元连续出现码元连续出现 2 次次)。 对于寻呼信道和正向业务信道，对于寻呼信道和正向业务信道， 只要数据率低于只要数据率低于 9600 b/s, 在分组交织之前都要重复。在分组交织之前都要重复。 速率为速率为 4800 b/s时，时， 各码元要重复一次各码元要重复一次(每码每码元连续出现元连续出现 2 次次); 速率为速率为 2400 b
49、/s时，时， 各码元要重复各码元要重复 3 次次(每码元连续出现每码元连续出现 4 次次); 速率为速率为 1200 b/s时，时， 各码元要重复各码元要重复 7 次次(每码元连续出现每码元连续出现 8 次次)。u分组交织分组交织所有码元在重复之后都要进行分组交织。所有码元在重复之后都要进行分组交织。u数据掩蔽数据掩蔽扰码扰码数数据据掩掩蔽蔽用用于于寻寻呼呼信信道道和和正正向向业业务务信信道道， 其其作作用用是是为为通通信信提提供供保保密密。掩掩蔽蔽器器把把交交织织器输出器输出的码元流和按用户编址的的码元流和按用户编址的PN序列进行模序列进行模 2 相加。相加。PN序列为长码序列为长码39正向
50、传输（续）（续）（续）（续）u正交扩展正交扩展扩频扩频使正向传输的各个信道之间具有正交性，使正向传输的各个信道之间具有正交性， 在正向在正向CDMA信道中传信道中传输的所有信号都要用六十四阶的沃尔什（输的所有信号都要用六十四阶的沃尔什（Walsh）函数进行扩展。）函数进行扩展。uWalsh 函数函数Walsh 函数是一种非正弦的完备正交函数系。由于它仅有可能的函数是一种非正弦的完备正交函数系。由于它仅有可能的取值：取值：+1和和1(或或 0 和和 1)，比较适合于用来表达和处理数字信，比较适合于用来表达和处理数字信号。号。uWalsh 函数的特点函数的特点具有理想的具有理想的互相关特性互相关特
51、性。在沃尔什函数族中，两两之间的互相关。在沃尔什函数族中，两两之间的互相关函数为函数为“0”，亦即它们之间是正交的。，亦即它们之间是正交的。u因而在码分多址通信中，因而在码分多址通信中，Walsh函数可以作为地址码使用。函数可以作为地址码使用。在在IS95中，正向传输信道使用了中，正向传输信道使用了 64 阶沃尔什函数。阶沃尔什函数。40正向传输（续）（续）（续）（续）uWalsh 正交码的产生正交码的产生沃尔什函数可用哈达玛沃尔什函数可用哈达玛(Hadamard)矩阵矩阵H表示，利用递推关系很表示，利用递推关系很容易构成沃尔什函数序列族。容易构成沃尔什函数序列族。u哈达玛哈达玛(Hadama
52、rd)矩阵矩阵H是由是由+1和和1元素构成的正交方阵。元素构成的正交方阵。所谓正交方阵，是指它的任意两行所谓正交方阵，是指它的任意两行(或两列或两列)都是互相正交的。这都是互相正交的。这时我们把行时我们把行(或列或列)看作一个函数，任意两行或两列这些函数都是看作一个函数，任意两行或两列这些函数都是互相正交的。互相正交的。更具体地说，任意两行更具体地说，任意两行(或两列或两列)的对应位相乘之和等于零，或者的对应位相乘之和等于零，或者说，说， 它们的相同位它们的相同位 (A) 和不同位和不同位 (D)是相等的，即互相关函数是相等的，即互相关函数为零。为零。41 例如，例如，2 阶哈达码矩阵阶哈达码
53、矩阵 H2 为为 不难发现，不难发现， 两行两行(或两列或两列)对应位相乘之和为对应位相乘之和为11+1(1)=0或42或者，直接观察对应位相同位或者，直接观察对应位相同位(A)为为1，不同位，不同位(D)亦即亦即1， 因此是相互正交的。因此是相互正交的。 4阶哈达码矩阵为阶哈达码矩阵为式中，式中，H2为为H2取反取反。 1111111111或0101001143 8 阶哈达码矩阵为阶哈达码矩阵为44 一般关系式为一般关系式为 根据一般关系式，根据一般关系式， 不难写出不难写出H16、H32和和H64，即即 45正向传输（续）（续）（续）（续）u在在IS-95系统中，每个前向码分信道用系统中，
54、每个前向码分信道用64阶阶Walsh函数进行扩频，函数进行扩频，以使各前向码分信道间互相正交。以使各前向码分信道间互相正交。 u这种沃尔什函数的这种沃尔什函数的 6464 矩阵可用以下的循环步骤产生：矩阵可用以下的循环步骤产生：46正向传输（续）（续）（续）（续）W0：导频信道：导频信道W32：同步信道：同步信道W1 W7：寻呼信道：寻呼信道其余：正向业务信道其余：正向业务信道47正向传输（续）（续）（续）（续）u四相扩展四相扩展四相调制四相调制由两个不同的由两个不同的PN序列（短码）直接对输入码元进行扩展而得到的。序列（短码）直接对输入码元进行扩展而得到的。(输入码元未经串输入码元未经串/并
55、变换。并变换。)u相位点和转换关系相位点和转换关系u与典型的四相相移键控与典型的四相相移键控(QPSK)具有相同的信号相量图。具有相同的信号相量图。48正向传输（续）（续）（续）（续）u四相扩展所用的四相扩展所用的PN序列称为序列称为引导引导PN序列序列u引导引导PN序列序列作用是给不同基站发出的信号赋以不同的特征，便于作用是给不同基站发出的信号赋以不同的特征，便于移动台识别所需的基站。不同的基站使用相同的移动台识别所需的基站。不同的基站使用相同的PN序序列，但各自采用不同的时间偏置。由于列，但各自采用不同的时间偏置。由于PN序列的相关序列的相关特性在时间偏移大于一个子码宽度时，其相关值就等特
56、性在时间偏移大于一个子码宽度时，其相关值就等于于 0 或接近于或接近于 0，因而移动台用相关检测法很容易把，因而移动台用相关检测法很容易把不同基站的信号区分开来。不同基站的信号区分开来。49反向传输u物理信道：物理信道：由长度为由长度为241-1的长码的长码PN序列构成序列构成u逻辑信道：逻辑信道：接入信道接入信道反向业务信道反向业务信道u物理信道与逻辑信道的映射物理信道与逻辑信道的映射50反向传输（续）（续）（续）（续）u接入信道功能接入信道功能51反向传输（续）（续）（续）（续）u反向业务信道功能反向业务信道功能52反向传输（续）（续）（续）（续）u数据速率数据速率接入信道用接入信道用 4
57、800 b/s的固定速率。的固定速率。 反向业务信道用反向业务信道用 9600， 4800， 2400和和 1200 b/s的可变速率。的可变速率。 两种信道的数据中均两种信道的数据中均要加入编码器尾比特，要加入编码器尾比特， 用于把卷积编码器复位到规定的状态。用于把卷积编码器复位到规定的状态。 此外，此外， 在反向业务信道上传送在反向业务信道上传送 9600 b/s和和 4800 b/s数据时，数据时， 也要加质量指示比特也要加质量指示比特(CRC校验比特校验比特)。u卷积编码卷积编码接入信道和反向业务信道所传输的数据都要进行卷积编码，接入信道和反向业务信道所传输的数据都要进行卷积编码， 卷
58、卷积码的码率为积码的码率为 1/3， 约束长度为约束长度为 9。53反向传输（续）（续）（续）（续）u码元重复码元重复反向业务信道的码元重复方法和正向业务信道一样。使得各种速率的数反向业务信道的码元重复方法和正向业务信道一样。使得各种速率的数据都变换成据都变换成 28 800 码元每秒。码元每秒。这里不同的地方是重复的码元不是重复发送多次，相反，除去发送其中这里不同的地方是重复的码元不是重复发送多次，相反，除去发送其中的一个码元外，的一个码元外， 其余的重复码元全部被删除其余的重复码元全部被删除u分组交织分组交织所有码元在重复之后都要进行分组交织。所有码元在重复之后都要进行分组交织。 分组交织
59、的跨度为分组交织的跨度为 20 ms。 交织器组成的阵列是交织器组成的阵列是32 行行18 列列(即即 576 个单元个单元)。u可变数据速率传输可变数据速率传输目的：目的：为了减少移动台的功耗和减小它对为了减少移动台的功耗和减小它对CDMA信道产生的干扰信道产生的干扰方法：对交织器输出的码元用一时间滤波器进行选通，只允许所需码元方法：对交织器输出的码元用一时间滤波器进行选通，只允许所需码元输出，而删除其他重复的码元。保证进入交织器的重复码元只发送其中输出，而删除其他重复的码元。保证进入交织器的重复码元只发送其中一个一个54反向传输（续）（续）（续）（续）u正交多进制调制正交多进制调制把交织器
60、输出的码元每把交织器输出的码元每 6 个作为一组个作为一组, 用用 26=64 进制的沃尔什进制的沃尔什函数之一函数之一(称调制码元称调制码元)进行传输。进行传输。u64 进制的沃尔什函数的功能进制的沃尔什函数的功能正向信道：区分信道正向信道：区分信道反向信道：对数据进行正交码多进制调制，以提高通信质量反向信道：对数据进行正交码多进制调制，以提高通信质量55反向传输（续）（续）（续）（续）u直接序列扩展直接序列扩展直扩直扩在在反反向向业业务务信信道道和和接接入入信信道道传传输输的的信信号号都都要要用用长长码码进进行行扩扩展展。 前前者者是是数数据据猝猝发发随随机机化化产产生生器器输输出出的的码
61、码流流与与长长码码模模 2 相相加加；后后者是六十四进制正交调制器输出的码流和长码模者是六十四进制正交调制器输出的码流和长码模 2 相加相加长码的周期是长码的周期是 242-1 个子码个子码u反向信道用长码区分信道或用户反向信道用长码区分信道或用户56反向传输（续）（续）（续）（续）u四相扩展四相扩展四相调制四相调制经过经过PN序列扩展之后，序列扩展之后， Q支路的信号要经过一个延迟电路支路的信号要经过一个延迟电路u合成信号的相位点及其转换关系合成信号的相位点及其转换关系u与典型的与典型的交错四相相移键控（交错四相相移键控（O-QPSK）具有相同的信号相量图。具有相同的信号相量图。u思考：为什
62、么正向传输采用思考：为什么正向传输采用QPSK调制，反向传输采用调制，反向传输采用O-QPSK调制？调制？57小结u小结小结CDMA IS-95系统采用了两种码进行扩频系统采用了两种码进行扩频前向信道：采用完全正交的码序列前向信道：采用完全正交的码序列Walsh序列区分不同序列区分不同的用户信道的用户信道后后向信道：利用准正交的向信道：利用准正交的PN序列序列长码长码m序列来区分不同序列来区分不同的用户（信道）的用户（信道）IS-95系统中码资源使用可如下记忆：系统中码资源使用可如下记忆：Walsh码前向用于区分不同物理信道，反向用于正交多进制调制，码前向用于区分不同物理信道，反向用于正交多进
63、制调制，提高通信质量。提高通信质量。长码长码m序列序列前向用于寻呼信道和业务信道的加扰，反向用于区分不前向用于寻呼信道和业务信道的加扰，反向用于区分不同用户和反向物理信道同用户和反向物理信道短码短码m序列序列：前向用于区分不同基站：前向用于区分不同基站58主要内容u概述概述uCDMA蜂窝通信系统的通信容量蜂窝通信系统的通信容量uIS-95 CDMA蜂窝系统的无线传输蜂窝系统的无线传输uIS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能蜂窝系统的控制功能59IS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能u登记注册登记注册登记注册是移动台向基站报告其位置状态、登记注册是移动台向基站报告其位置状态、 身份标志和其他特征
64、的过程。身份标志和其他特征的过程。 通过注册，通过注册， 基站可以知道移动台的位置、基站可以知道移动台的位置、 等级和通信能力，等级和通信能力， 确定移动确定移动台在寻呼信道的哪个时隙中监听，并能有效地向移动台发起呼叫等。台在寻呼信道的哪个时隙中监听，并能有效地向移动台发起呼叫等。uIS-95 CDMA系统支持以下几种类型的注册：系统支持以下几种类型的注册：开电源注册。开电源注册。 移动台打开电源时要注册，移动台从其他服务系统移动台打开电源时要注册，移动台从其他服务系统(如模如模拟系统拟系统)切换过来时也要注册。为了防止电源因连续多次接通和断开而需切换过来时也要注册。为了防止电源因连续多次接通
65、和断开而需多次注册，通常移动台在打开电源后要延迟多次注册，通常移动台在打开电源后要延迟 20 s才予以注册。才予以注册。断电源注册。断电源注册。 移动台断开电源时要注册，移动台断开电源时要注册， 但只有它在当前服务的系统但只有它在当前服务的系统中已经注册过后才能进行断电源注册。中已经注册过后才能进行断电源注册。周期性注册。为了使移动台按一定的时间间隔进行周期性注册，移动台周期性注册。为了使移动台按一定的时间间隔进行周期性注册，移动台要设置一种计数器。要设置一种计数器。 计数器的最大值受基站控制。当计数值达到最大计数器的最大值受基站控制。当计数值达到最大(或称计满、或称计满、 终止终止)时，时，
66、 移动台即进行一次注册。移动台即进行一次注册。60登记注册根据距离注册。如果当前的基站和上次注册的基站之间的距离超根据距离注册。如果当前的基站和上次注册的基站之间的距离超过了门限值，则移动台要进行注册。移动台根据两个基站的纬度过了门限值，则移动台要进行注册。移动台根据两个基站的纬度和经度之差来计算它已经移动的距离。和经度之差来计算它已经移动的距离。 根据区域注册。为了便于对通信进行控制和管理，根据区域注册。为了便于对通信进行控制和管理， 把蜂窝通信把蜂窝通信系统划分为三个层次，即系统、网络和区域。网络是系统的子集，系统划分为三个层次，即系统、网络和区域。网络是系统的子集，区域是系统和网络的组成
67、部分区域是系统和网络的组成部分(由一组基站组成由一组基站组成)。参数改变注册。当移动台修改其存储的某些参数时，参数改变注册。当移动台修改其存储的某些参数时， 要进行注要进行注册。册。受命注册。基站发送请求指令，受命注册。基站发送请求指令， 指挥移动台进行注册。指挥移动台进行注册。默认注册。当移动台成功地发送出一启动信息或寻呼应答信息时，默认注册。当移动台成功地发送出一启动信息或寻呼应答信息时， 基站能借此判断出移动台的位置，不涉及二者之间的任何注册信基站能借此判断出移动台的位置，不涉及二者之间的任何注册信息的交换，这叫做默认注册。息的交换，这叫做默认注册。业务信道注册。一旦基站得到移动台已被分
68、配到一业务信道的注业务信道注册。一旦基站得到移动台已被分配到一业务信道的注册信息时，则基站通知移动台它已被注册。册信息时，则基站通知移动台它已被注册。61切换u基站和移动台支持三种切换方式基站和移动台支持三种切换方式软切换：软切换：移动台开始与新的基站通信但不立即中断它移动台开始与新的基站通信但不立即中断它和原来基站通信的一种切换方式。软切换只能在同一和原来基站通信的一种切换方式。软切换只能在同一频率的频率的CDMA信道中进行。信道中进行。 软切换是软切换是CDMA蜂窝系统蜂窝系统独有的切换功能。独有的切换功能。CDMA到到CDMA的硬切换：当各基站使用不同频率或的硬切换：当各基站使用不同频率
69、或帧偏置时，基站引导移动台进行的一种切换方式。帧偏置时，基站引导移动台进行的一种切换方式。CDMA到模拟系统的切换：基站引导移动台由正向业到模拟系统的切换：基站引导移动台由正向业务信道向模拟话音信道切换。务信道向模拟话音信道切换。62切换（续）（续）（续）（续）u软切换与硬切换的区别软切换与硬切换的区别硬切换：先断后通硬切换：先断后通软切换：先通后断软切换：先通后断uCDMA系统为什么可以实现软切换？系统为什么可以实现软切换？所有信道使用同一频率所有信道使用同一频率只是引导信道只是引导信道只是引导信道只是引导信道PNPN序列偏移的转换，而载波频率不发生变化。序列偏移的转换，而载波频率不发生变化
70、。序列偏移的转换，而载波频率不发生变化。序列偏移的转换，而载波频率不发生变化。63 切换（续）（续）（续）（续）qq 软切换原理软切换原理软切换原理软切换原理l l基于宏分集基于宏分集基于宏分集基于宏分集移动用户与原基站和新基站都保持着通信链路，可同时与移动用户与原基站和新基站都保持着通信链路，可同时与移动用户与原基站和新基站都保持着通信链路，可同时与移动用户与原基站和新基站都保持着通信链路，可同时与2 2个（或多个）基站通信，然后才断开与原基站的链路，个（或多个）基站通信，然后才断开与原基站的链路，个（或多个）基站通信，然后才断开与原基站的链路，个（或多个）基站通信，然后才断开与原基站的链路
71、，保持与新基站的通信链路。保持与新基站的通信链路。保持与新基站的通信链路。保持与新基站的通信链路。 l l软切换细分软切换细分软切换细分软切换细分更软切换更软切换更软切换更软切换 在一个小区内的扇区之间的信道切换。只需通过小区基站在一个小区内的扇区之间的信道切换。只需通过小区基站在一个小区内的扇区之间的信道切换。只需通过小区基站在一个小区内的扇区之间的信道切换。只需通过小区基站便可完成，不需通过移动交换中心的处理，故名。便可完成，不需通过移动交换中心的处理，故名。便可完成，不需通过移动交换中心的处理，故名。便可完成，不需通过移动交换中心的处理，故名。 软软软软/ /更软切换更软切换更软切换更软
72、切换 一个小区内的扇区与另一小区或另一小区的扇区之间进行一个小区内的扇区与另一小区或另一小区的扇区之间进行一个小区内的扇区与另一小区或另一小区的扇区之间进行一个小区内的扇区与另一小区或另一小区的扇区之间进行的信道切换。的信道切换。的信道切换。的信道切换。 64 切换（续）（续）（续）（续）qq 软切换过程软切换过程软切换过程软切换过程l l移动台移动台移动台移动台移动台需要不断搜索各基站导频信号并测量其信号强度，并将测移动台需要不断搜索各基站导频信号并测量其信号强度，并将测移动台需要不断搜索各基站导频信号并测量其信号强度，并将测移动台需要不断搜索各基站导频信号并测量其信号强度，并将测量结果通知
73、基站量结果通知基站量结果通知基站量结果通知基站；根据基站切换指示，采取相应行动根据基站切换指示，采取相应行动根据基站切换指示，采取相应行动根据基站切换指示，采取相应行动切换或保持。切换或保持。切换或保持。切换或保持。切换：将原基站道频从有效道频集中去掉，并发出切换完成消息，切换：将原基站道频从有效道频集中去掉，并发出切换完成消息，切换：将原基站道频从有效道频集中去掉，并发出切换完成消息，切换：将原基站道频从有效道频集中去掉，并发出切换完成消息，利用新基站通信。利用新基站通信。利用新基站通信。利用新基站通信。l l基站基站基站基站根据移动台的接收道频强度信息，给出切换指示消息；根据移动台的接收道
74、频强度信息，给出切换指示消息；根据移动台的接收道频强度信息，给出切换指示消息；根据移动台的接收道频强度信息，给出切换指示消息； 若指示移动台切换，通知系统更新移动台位置登记。若指示移动台切换，通知系统更新移动台位置登记。若指示移动台切换，通知系统更新移动台位置登记。若指示移动台切换，通知系统更新移动台位置登记。65 切换（续）（续）（续）（续）qq 导频信道组定义导频信道组定义导频信道组定义导频信道组定义l激活组激活组l和分配给移动台的正向业务信道结合的导频。和分配给移动台的正向业务信道结合的导频。 l候补组候补组l未列入激活组，未列入激活组， 但具有足够的强度表明它与正向业务信道结但具有足够
75、的强度表明它与正向业务信道结合并能成功地被解调合并能成功地被解调。 l邻近组邻近组l未列入激活组和候补组，未列入激活组和候补组， 但可作为切换的备用导频但可作为切换的备用导频。l剩余组剩余组l未列入上述组的导频未列入上述组的导频q当移动台驶向一基站，然后又离开该基站时，移动台收当移动台驶向一基站，然后又离开该基站时，移动台收到该基站的导频强度先由弱变强，接着又由强变弱，因到该基站的导频强度先由弱变强，接着又由强变弱，因而该导频信号可能由而该导频信号可能由邻近组和候补组进入激活组，然后邻近组和候补组进入激活组，然后又返回邻近组。又返回邻近组。66 切换（续）（续）（续）（续）qq软切换过程与导频
76、状态变化（示意图）软切换过程与导频状态变化（示意图）软切换过程与导频状态变化（示意图）软切换过程与导频状态变化（示意图）（1 1）导频强度超过门限导频强度超过门限(上上)， 移动台向基站发送一移动台向基站发送一导频强度测量消导频强度测量消息息，并把导频转换到候补组。，并把导频转换到候补组。 ；（2 2）基站向移动台发送一基站向移动台发送一切换引导消息切换引导消息；（3 3）移动台把导频转换到激活组，移动台把导频转换到激活组， 并向基站发送一并向基站发送一切换完成消息切换完成消息；（4 4）导频强度降低到门限导频强度降低到门限(下下)之下，移动台启动之下，移动台启动“切换下降计时器切换下降计时器
77、” ；（5 5）切换下降计时器终止，移动台向基站发送一切换下降计时器终止，移动台向基站发送一导频测量消息导频测量消息；（6 6）基站向移动台发送一基站向移动台发送一切换引导消息切换引导消息；（7 7）移动台把导频从激活组转移到邻近组，移动台把导频从激活组转移到邻近组，并向基站发送一并向基站发送一切换完成消息切换完成消息。 67切换（续）（续）（续）（续）u软切换的优缺点软切换的优缺点u优点：优点：减小了通信中断的概率减小了通信中断的概率相比硬切换，改善了掉话率和相比硬切换，改善了掉话率和“乒乓效应乒乓效应”为实现分集接收提供条件，提高了通信的质量为实现分集接收提供条件，提高了通信的质量正向业务
78、信道分集正向业务信道分集反向业务信道分集反向业务信道分集u缺点：缺点：占用更多的信道资源占用更多的信道资源软切换的过程中，同时占用两个基站的信道单元和软切换的过程中，同时占用两个基站的信道单元和Walsh码资源码资源68呼叫处理u移动台呼叫处理移动台呼叫处理移动台呼叫处理状态移动台呼叫处理状态69移动台呼叫处理（续）（续）（续）（续）u移动台初始化状态移动台初始化状态移动台接通电源后就进入初始化状态。在此状态下，移动台首先要判定移动台接通电源后就进入初始化状态。在此状态下，移动台首先要判定它要在模拟系统中工作还是要在它要在模拟系统中工作还是要在CDMA系统中工作。系统中工作。u移动台空闲状态移
79、动台空闲状态移动台在完成同步和定时后，即由初始化状态进入空闲状态。在此状态移动台在完成同步和定时后，即由初始化状态进入空闲状态。在此状态下，移动台可接收外来的呼叫，可进行向外的呼叫和登记注册的处理，下，移动台可接收外来的呼叫，可进行向外的呼叫和登记注册的处理，还能置定所需的码信道和数据率还能置定所需的码信道和数据率u系统接入状态系统接入状态如果移动台要发起呼叫，或者要进行注册登记，如果移动台要发起呼叫，或者要进行注册登记， 或者收到一种需要认可或者收到一种需要认可或应答的寻呼信息，移动台即进入系统接入状态，或应答的寻呼信息，移动台即进入系统接入状态， 并在接入信道上向基并在接入信道上向基站发送
80、有关的信息。站发送有关的信息。 这些信息可分为两类：这些信息可分为两类： 一类属于应答信息一类属于应答信息(被动发被动发送送)； 一类属于请求信息一类属于请求信息(主动发送主动发送)。u移动台在业务信道控制状态移动台在业务信道控制状态在此状态下，移动台和基站利用反向业务信道和正向业务信道进行信息在此状态下，移动台和基站利用反向业务信道和正向业务信道进行信息交换。交换。70系统接入状态u接入尝试接入尝试目的：目的：为了防止移动台一开始就使用过大的功率，增大不必要的干扰，这里用到一为了防止移动台一开始就使用过大的功率，增大不必要的干扰，这里用到一种种“接入尝试接入尝试”程序，它实质上是一种功率逐步
81、增大的过程。程序，它实质上是一种功率逐步增大的过程。 u一次接入尝试一次接入尝试传送一信息直到收到该信息的认可的整个过程。传送一信息直到收到该信息的认可的整个过程。u接入探测接入探测一次接入尝试包括多次一次接入尝试包括多次“接入探测接入探测”。一次接入尝试的多次接入探测都。一次接入尝试的多次接入探测都传送同一信息。传送同一信息。 把一次接入尝试中的多个接入探测分成一个或多个把一次接入尝试中的多个接入探测分成一个或多个“接接入探测序列入探测序列”，同一个接入探测序列所含多个接入探测都在同一接入信，同一个接入探测序列所含多个接入探测都在同一接入信道中发送道中发送 各接入探测序列的第一个接入探测根据
82、额定开环功率所规定的电平进行各接入探测序列的第一个接入探测根据额定开环功率所规定的电平进行发送，其后每个接入探测所用的功率均比前一接入探测提高一个规定量发送，其后每个接入探测所用的功率均比前一接入探测提高一个规定量71系统接入状态（续）（续）（续）（续）u应答尝试应答尝试u请求尝试请求尝试72系统接入状态（续）（续）（续）（续）u接入探测接入探测73基站呼叫处理u基站呼叫处理有以下类型：基站呼叫处理有以下类型：导频和同步信道处理。导频和同步信道处理。在此期间，在此期间， 基站发送导频信号和同步信号，基站发送导频信号和同步信号， 使移动台捕获和同步使移动台捕获和同步到到CDMA信道。信道。 同时
83、，同时， 移动台处于初始化状态。移动台处于初始化状态。寻呼信道处理。寻呼信道处理。 在此期间，在此期间， 基站发送寻呼信号。基站发送寻呼信号。 同时，同时， 移动台处于空闲状态或系移动台处于空闲状态或系统接入状态。统接入状态。接入信道处理。接入信道处理。 在在此此期期间间， 基基站站监监听听接接入入信信道道， 以以接接收收移移动动台台发发来来的的信信息息。 同同时时, 移动台处于系统接入状态。移动台处于系统接入状态。业务信道处理。业务信道处理。 在在此此期期间间， 基基站站用用正正向向业业务务信信道道和和反反向向业业务务信信道道与与移移动动台台交交换换信信息息。 同时，同时， 移动台处于业务信
84、道控制状态。移动台处于业务信道控制状态。74内容回顾u概述概述uCDMA蜂窝通信系统的通信容量蜂窝通信系统的通信容量uIS-95 CDMA蜂窝系统的无线传输蜂窝系统的无线传输uIS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能蜂窝系统的控制功能75u目的和要求：目的和要求：理解理解CDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制问题、通信容量的计算蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制问题、通信容量的计算掌握直扩对抗窄带掌握直扩对抗窄带/宽带干扰的能力宽带干扰的能力掌握掌握CDMA技术的优点技术的优点掌握掌握IS-95系统信道的分类及用途系统信道的分类及用途掌握掌握IS-95系统正向传输和反向传输的过程，各种码的作用系
85、统正向传输和反向传输的过程，各种码的作用掌握掌握WALSH码的特点，采用码的特点，采用哈达码矩阵哈达码矩阵循环产生循环产生WALSH码的方法码的方法了解了解IS-95系统登记注册、呼叫处理的过程，系统登记注册、呼叫处理的过程，掌握软切换的基本原理、过程及优掌握软切换的基本原理、过程及优点点u重点：重点：直扩对抗窄带直扩对抗窄带/宽带干扰的能力宽带干扰的能力CDMA技术的优点技术的优点IS-95系统信道的分类及用途系统信道的分类及用途IS-95系统正向传输和反向传输的过程，各种码的作用系统正向传输和反向传输的过程，各种码的作用WALSH码的特点，采用码的特点，采用哈达码矩阵哈达码矩阵循环产生循环产生WALSH码的方法码的方法软切换的基本原理、过程及优点软切换的基本原理、过程及优点u难点：难点：IS-95系统正向传输和反向传输的过程系统正向传输和反向传输的过程内容回顾（续）（续）（续）（续）76作业uP331 2977
