物聯(lián)網(wǎng)第6章教材

1、第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 第第6 6章章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.1 引引 言言 CDMA是碼分多址的英文縮寫（是碼分多址的英文縮寫（Code Division Multiple Access），它是在擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟），它是在擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。的無線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨

2、機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號轉(zhuǎn)換成原信息數(shù)據(jù)的接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號轉(zhuǎn)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號，即解窄帶信號，即解擴，以實現(xiàn)信息通信。擴，以實現(xiàn)信息通信。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 采用采用TDMA/FDMA的的GSM比模擬移動電話要有很大比模擬移動電話要有很大的優(yōu)勢，但是在頻譜效率上僅是模擬的三倍，容量還是有的優(yōu)勢，但是在頻譜效率上僅是模擬的三倍，容量還是有

3、限；在話音質(zhì)量上也難于達到有線電話的水平；限；在話音質(zhì)量上也難于達到有線電話的水平；TDMA系系統(tǒng)無軟切換功能，容易掉線，影響系統(tǒng)統(tǒng)無軟切換功能，容易掉線，影響系統(tǒng)Qos，因此，因此GSM并并不是現(xiàn)代蜂窩移動通信的最佳無線接入方式，而不是現(xiàn)代蜂窩移動通信的最佳無線接入方式，而CDMA逐逐步得到廣泛的應(yīng)用。步得到廣泛的應(yīng)用。 中國聯(lián)通中國聯(lián)通的的CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本思路是：以增強型網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本思路是：以增強型IS95A系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建設(shè)覆蓋全國系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建設(shè)覆蓋全國300個以上重要城市和個以上重要城市和地區(qū)，選擇部分重要城市建設(shè)地區(qū)，選擇部分重要城市建設(shè)CDMA20001X系統(tǒng)商用試系統(tǒng)商用

4、試驗網(wǎng)，及時開展驗網(wǎng)，及時開展144Kbps的新業(yè)務(wù)。的新業(yè)務(wù)。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.1.1 CDMA技術(shù)的標準化技術(shù)的標準化 CDMA技術(shù)的標準化經(jīng)歷了幾個階段。技術(shù)的標準化經(jīng)歷了幾個階段。IS-95是是cdmaOne系系列標準中最先發(fā)布的標準，是真正在全球得到廣泛應(yīng)用的第一個列標準中最先發(fā)布的標準，是真正在全球得到廣泛應(yīng)用的第一個CDMA標準，這一標準支持標準，這一標準支持8K編碼話音服務(wù)。其后編碼話音服務(wù)。其后, 又分別出版又分別出版了了13K話音編碼器的話音編碼器的TSB74標準，標準，13K編碼話音服務(wù)質(zhì)量已非常接編碼話音服務(wù)質(zhì)量已非常接近有線電話的話音質(zhì)量。隨著

5、移動通信對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長，近有線電話的話音質(zhì)量。隨著移動通信對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長，1998年年2月，美國高通公司宣布將月，美國高通公司宣布將IS-95B標準用于標準用于CDMA基礎(chǔ)平臺基礎(chǔ)平臺上。上。IS-95B可提高可提高CDMA系統(tǒng)性能，并增加用戶移動通信設(shè)備的系統(tǒng)性能，并增加用戶移動通信設(shè)備的數(shù)據(jù)流量，提供對數(shù)據(jù)流量，提供對64 kb/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。其后，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。其后，cdma2000成為成為窄帶窄帶CDMA系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)過渡的標準。系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)過渡的標準。cdma2000在標準研究在標準研究的前期，提出了的前期，提出了1x和和3x的發(fā)展策略的發(fā)展策略，隨后的研究表

6、明，隨后的研究表明，1x和和1x增增強型技術(shù)代表了未來發(fā)展方向。強型技術(shù)代表了未來發(fā)展方向。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.1.2 我國我國CDMA系統(tǒng)可以占用的頻率系統(tǒng)可以占用的頻率 我國無線電委員會分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率如我國無線電委員會分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率如表表2-1(見第見第2章章)所示。所示。 我們從該表可以看出，目前中國聯(lián)通我們從該表可以看出，目前中國聯(lián)通CDMA使用頻段使用頻段是上行頻率為是上行頻率為825835 MHz，下，下行頻率為行頻率為870880 MHz，占用占用10 MHz帶寬。帶寬。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.1.3 CDM

7、A系統(tǒng)的特點系統(tǒng)的特點 與與FDMA和和TDMA相比，相比，CDMA有很多獨特的特點有很多獨特的特點，一，一部分是擴頻通信的特點，另一部分是由于軟切換和功率控制部分是擴頻通信的特點，另一部分是由于軟切換和功率控制等技術(shù)帶來的。等技術(shù)帶來的。 CDMA移動網(wǎng)是由擴頻通信，多址接入，蜂窩組網(wǎng)和頻移動網(wǎng)是由擴頻通信，多址接入，蜂窩組網(wǎng)和頻率復用等幾種技術(shù)結(jié)合使用，含有頻域、時域、碼域三維信率復用等幾種技術(shù)結(jié)合使用，含有頻域、時域、碼域三維信號處理的一種協(xié)作，因此它具有抗干擾好，抗多徑衰落，保號處理的一種協(xié)作，因此它具有抗干擾好，抗多徑衰落，保密安全性能高，密安全性能高，同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復使用等

8、特點同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復使用等特點。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 1、系統(tǒng)容量大、系統(tǒng)容量大 由于頻率利用率高，所以由于頻率利用率高，所以CDMA可比可比GSM容量擴大容量擴大45倍。倍。 2、軟容量、軟容量 在在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)量和服務(wù)等級之間有著更靈活系統(tǒng)中，用戶數(shù)量和服務(wù)等級之間有著更靈活的關(guān)系，的關(guān)系，用戶數(shù)量的增大相當于背景噪聲的增大，造成通話用戶數(shù)量的增大相當于背景噪聲的增大，造成通話質(zhì)量的下降。運營商可以在話務(wù)量的高峰期間將誤幀率提高，質(zhì)量的下降。運營商可以在話務(wù)量的高峰期間將誤幀率提高，從而增加可用的信道數(shù)。從而增加可用的信道數(shù)。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移

9、動通信系統(tǒng) CDMA是自干擾系統(tǒng)，存在是自干擾系統(tǒng)，存在“大房子大房子”理論和小區(qū)呼理論和小區(qū)呼吸功能吸功能小區(qū)的大小是動態(tài)的，當兩個小區(qū)的負荷一大小區(qū)的大小是動態(tài)的，當兩個小區(qū)的負荷一大一小時，可通過減小負荷重的小區(qū)的發(fā)射功率，是邊緣的一小時，可通過減小負荷重的小區(qū)的發(fā)射功率，是邊緣的用戶進入負荷小的小區(qū)，相當與增加了容量。用戶進入負荷小的小區(qū)，相當與增加了容量。 此外，此外，CDMA還支持多級別服務(wù)，目前有了兩種語音編還支持多級別服務(wù)，目前有了兩種語音編碼，碼，13kbps和和8kbps。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 3、通話質(zhì)量更佳、通話質(zhì)量更佳 CDMA系統(tǒng)的聲碼器可以動態(tài)的調(diào)

10、整數(shù)據(jù)傳輸速率，并系統(tǒng)的聲碼器可以動態(tài)的調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，并根據(jù)適當?shù)拈T限值選擇不同的電平級發(fā)射。同時門限值根據(jù)根據(jù)適當?shù)拈T限值選擇不同的電平級發(fā)射。同時門限值根據(jù)背景噪聲的改變而變化，這樣就算背景噪聲比較大也能得到背景噪聲的改變而變化，這樣就算背景噪聲比較大也能得到較好的通話質(zhì)量。較好的通話質(zhì)量。 目前目前CDMA系統(tǒng)普遍采用系統(tǒng)普遍采用8kbps的可變速率聲碼器，采用的可變速率聲碼器，采用被認為是目前效率最高被認為是目前效率最高QCELP算法。算法。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 4、移動臺輔助軟切換、移動臺輔助軟切換 軟切換就是當移動臺需要跟一個新基站通信時，軟切換就是當移動臺需要

11、跟一個新基站通信時，CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)和先進的數(shù)字話音編碼技術(shù)，并使用多系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)和先進的數(shù)字話音編碼技術(shù)，并使用多個接收機同時接收不同方向的信號。個接收機同時接收不同方向的信號。 “先連接再斷開先連接再斷開”，并不先中斷與原基站的聯(lián)系。移動臺在切換過程中與原小區(qū)并不先中斷與原基站的聯(lián)系。移動臺在切換過程中與原小區(qū)和新小區(qū)同時保持通話，以保持電話的暢通。軟切換只能在和新小區(qū)同時保持通話，以保持電話的暢通。軟切換只能在具有相同頻率的具有相同頻率的CDMA信號間進行。軟切換在兩個基站覆蓋信號間進行。軟切換在兩個基站覆蓋區(qū)的交界處起到了話務(wù)信道的分集作用。區(qū)的交界處起到了話務(wù)信道的分

12、集作用。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 軟切換的優(yōu)點包括：軟切換的優(yōu)點包括：（1） 無縫切換，無縫切換， 可保持通話的連續(xù)性?？杀３滞ㄔ挼倪B續(xù)性。 （2） 減少掉話可能性。減少掉話可能性。 （3） 處于切換區(qū)域的移動臺發(fā)射功率降低處于切換區(qū)域的移動臺發(fā)射功率降低 但同時，但同時， 軟切換也相應(yīng)帶來了一些缺點，軟切換也相應(yīng)帶來了一些缺點， 主要有：主要有： （1） 導致硬件設(shè)備（即信道卡）的增加。導致硬件設(shè)備（即信道卡）的增加。 （2） 降低了前向容量。降低了前向容量。 但由于但由于CDMA系統(tǒng)前向容量大系統(tǒng)前向容量大于反向容量，所以適量減少前向容量于反向容量，所以適量減少前向容量不會導致

13、整個系統(tǒng)容量不會導致整個系統(tǒng)容量的降低。的降低。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 5. 頻率規(guī)劃簡單頻率規(guī)劃簡單 用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不同的CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活， 擴展簡單。 6. 建網(wǎng)成本低建網(wǎng)成本低 CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大， 系統(tǒng)容量高， 所需基站少， 降低了建網(wǎng)成本。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 7. “綠色手機綠色手機” 普通的手機（GSM和模擬手機）功率一般能控制在600毫瓦以下， CDMA系統(tǒng)發(fā)射功率最高只有200毫瓦， 普通通話功率可控制在零點幾毫瓦，其輻射作用可以忽略不計， 對人體健康沒有不良影響。手機發(fā)射功率的降低，將延長手機

14、的通話時間，意味著電池、 話機的壽命長了，對環(huán)境起到了保護作用，故稱之為“綠色手機”。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 8 . 保密性強，保密性強， 通話不會被竊聽通話不會被竊聽 CDMA信號的擾頻方式提供了高度的保密性，要竊聽通話，必須要找到碼址。但CDMA碼址是個偽隨機碼，而且共有4.4萬億種可能的排列，因此，要破解密碼或竊聽通話內(nèi)容實在是太困難了。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 9. 多種形式的分集多種形式的分集 分集是對付多徑衰落很好的辦法，有三種主要分集方式： 時間分集、 頻率分集和空間分集。CDMA系統(tǒng)綜合采用了上述幾種分集方式，使性能大為改善。各種分集方式歸納如下：

15、 （1）時間分集采用了符號交織、檢錯和糾錯編碼等方法。 （2） 頻率分集本身是1.25 MHz寬帶的信號， 起到了頻率分集的作用。 （3） 空間分集基站使用兩副接收天線，基站和移動臺都采用了Rake接收機技術(shù)，軟切換也起到了空間分集的作用。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 10. CDMA的功率控制的功率控制 CDMA系統(tǒng)的容量主要受限于系統(tǒng)內(nèi)移動臺的相互干擾， 所以， 如果每個移動臺的信號到達基站時都達到最小所需的信噪比，系統(tǒng)容量將會達到最大值。 CDMA功率控制的目的就是既維持高質(zhì)量通信，又不對占用同一信道的其他用戶產(chǎn)生不應(yīng)有的干擾。 CDMA系統(tǒng)的功率控制除可直接提高容量之外， 同

16、時也降低了為克服噪聲和干擾所需的發(fā)射功率。這就意味著同樣功率的CDMA移動臺與模擬或TDMA移動臺相比可在更大范圍內(nèi)工作。 CDMA系統(tǒng)引入了功率控制，一個很大的好處是降低了平均發(fā)射功率而不是峰值功率。 這就是說， CDMA在一般情況下由于傳輸狀況良好，發(fā)射功率較低； 但在遇到衰落時會通過功率控制自動提高發(fā)射功率， 以抵抗衰落。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 11. 話音激活話音激活 典型的全雙工雙向通話中，每次通話的占空比小于典型的全雙工雙向通話中，每次通話的占空比小于35%。在在FDMA和和TDMA系統(tǒng)里，由于通話停頓時重新分配信道存系統(tǒng)里，由于通話停頓時重新分配信道存在一定時延，

17、所以難以利用話音激活因素。在一定時延，所以難以利用話音激活因素。CDMA在不講話在不講話時傳輸速率降低，減輕了對其他用戶的干擾，這就是時傳輸速率降低，減輕了對其他用戶的干擾，這就是CDMA系統(tǒng)中的話音激活技術(shù)。而系統(tǒng)中的話音激活技術(shù)。而CDMA的容量又直的容量又直接與所受總干接與所受總干擾功率有關(guān)，擾功率有關(guān)， 這樣就可以使容量增加一倍左右。這樣就可以使容量增加一倍左右。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.2 CDMA信道信道 CDMA信道包括信道包括反向反向CDMA信道信道（上行信道），（上行信道），前向信前向信道道（下行信道）。（下行信道）。 CDMA前向信道由用于控制的前向信道由

18、用于控制的廣播信道廣播信道和用于攜帶用戶和用于攜帶用戶信息的信息的業(yè)務(wù)信道業(yè)務(wù)信道組成。廣播信道由導頻信道，同步信道，尋呼組成。廣播信道由導頻信道，同步信道，尋呼信道組成。這些信道都在同一個信道組成。這些信道都在同一個1.23MHz的的CDMA載波上。載波上。 下圖給出下圖給出CDMA支持的不同的前向信道。可使用的碼分支持的不同的前向信道。可使用的碼分信道最多位信道最多位64個，典型的配置：個，典型的配置：1個導頻信道，一個同步信道，個導頻信道，一個同步信道，7個尋呼信道和個尋呼信道和55個業(yè)務(wù)信道。個業(yè)務(wù)信道。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) Walsh 碼 W0CDMA 下行信道(1

19、.23 MHz 移動臺發(fā)射 )導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 55W32W1W7W8W63圖6-2 CDMA前向信道結(jié)構(gòu) 前向業(yè)務(wù)信道同時支持速率前向業(yè)務(wù)信道同時支持速率1（9.6kbps）和速率）和速率2（14.4kbps）的聲碼器業(yè)務(wù)。）的聲碼器業(yè)務(wù)。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 以上配置不是固定的，其中導頻信道一定要有，其以上配置不是固定的，其中導頻信道一定要有，其余的碼分信道可靈活使用。例如可以用業(yè)務(wù)信道取代同余的碼分信道可靈活使用。例如可以用業(yè)務(wù)信道取代同步信道和尋呼信道。即：步信道和尋呼信道。即：1個導頻信道，個導頻信道，0個同步信道，個同步信

20、道，0個尋呼信道，個尋呼信道，63個業(yè)務(wù)信道。個業(yè)務(wù)信道。 這種信道分配場合在一個基站有兩個這種信道分配場合在一個基站有兩個CDMA信道，信道，平時使用一個基本信道，若話務(wù)量太大，則使用另一個平時使用一個基本信道，若話務(wù)量太大，則使用另一個信道，該信道只需有導頻信道。信道，該信道只需有導頻信道。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.3.1 前向業(yè)務(wù)信道前向業(yè)務(wù)信道 圖6-3 CDMA前向信道結(jié)構(gòu) PCM語音 減小語音需要的比特速率。工作在全速率，1/2,1/4和1/8速率的可變模式。速率1聲碼器的全速輸出速率為9.6 kb/s,速率2的全速輸出速率為14.4 kb/s提供錯誤檢測/糾正。每

21、輸入一個比特有兩個符號輸出 重復從編碼器來的輸入符號。重復是維持一個持續(xù)輸入到塊交織器。全速符號不被重復，并在全功率上發(fā)送。半速率重復一次并在半功率上發(fā)送，以此類推。速率1輸出維持在19.2 kb/s(與編碼速率無關(guān)）， 速率2輸出是28.8 kb/s 只用于工作在速率2的聲碼器上。一個28.8 kb/s輸出從每6輸入中刪除2。因此實現(xiàn)進入塊交織器的輸入速率相同，都為19.2kb/s，而與編碼的速率無關(guān)通過確保連續(xù)的數(shù)據(jù)不被丟失，以抗瑞利衰落的影響通過輸入數(shù)據(jù)和長掩碼擾亂，與用戶ENS的序列改變來提供安全保障 通過用一個惟一Walsh碼來擴頻，從而提供識別和正交。每一輸入符號要和64比特Wal

22、sh碼進行異或，使之速率成為1.228 Mc/s 提供惟一的基站識別碼。這種擴頻序列是32 768碼片和每26.66 ms重復。所有基站使用同樣的序列，但相位偏置各不相同，有512種可能的偏置。確保移動臺鎖定在正確的基站把信號轉(zhuǎn)變到蜂窩頻率范圍(800 MHz)或PCS頻率(1900 MHz)到RF部分 聲碼器 卷積編碼 符號重復 符號收縮 塊交織 數(shù)據(jù)擾碼 功率控制子信道 正交擴頻 四相擴頻 基帶濾波 提供一個非?？斓墓β士刂谱有诺?每秒800次)。輸入數(shù)據(jù)每秒被抽取 800次，向移動臺發(fā)送一個增加或減少功率命令。每個命令能增加或減少移動臺1 dB的功率第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)

23、1. 語音編碼語音編碼 CDMA聲碼器是可變速率聲碼器，可工作于全速率，聲碼器是可變速率聲碼器，可工作于全速率，1/2，1/4和和1/8速率。速率。 通常對應(yīng)于速率通常對應(yīng)于速率1和速率和速率2分別有兩種聲碼器：分別有兩種聲碼器：工作于工作于9.6 kb/s數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)流的8 kb/s聲碼器聲碼器和和工作于工作于14.4 kb/s數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流的流的13.3 kb/s聲碼器聲碼器。 速率速率1包含四種速率：包含四種速率：9600，4800，2400和和1200 b/s。速率。速率2包含四種速率：包含四種速率：14400，7200，3600和和1800 b/s。 當速率當速率2是可選時，移動臺必須支

24、持速率是可選時，移動臺必須支持速率1。信道結(jié)。信道結(jié)構(gòu)對于速率構(gòu)對于速率1和速率和速率2是不同的。兩種聲碼器都能進行語音性是不同的。兩種聲碼器都能進行語音性能檢測和減少在系統(tǒng)中受能檢測和減少在系統(tǒng)中受到的干擾。到的干擾。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 3. 符號重復符號重復 符號重復器跟隨在卷積編碼之后，它根據(jù)需要重復數(shù)據(jù)，速符號重復器跟隨在卷積編碼之后，它根據(jù)需要重復數(shù)據(jù)，速率率1產(chǎn)生產(chǎn)生19.2 kb/s，速率，速率2產(chǎn)生產(chǎn)生28.8 kb/s的速率。對于速率的速率。對于速率1，如果，如果輸入是輸入是19.2 kb/s，符號不重復；，符號不重復； 如果輸入是如果輸入是9.6 kb/

25、s，則每個符，則每個符號出現(xiàn)兩次；如果輸入是號出現(xiàn)兩次；如果輸入是4.8 kb/s，則每個符號出現(xiàn)四次，則每個符號出現(xiàn)四次; 以此類以此類推。推。 符號重復為無線信道抵抗衰落提供附加的措施，可增加接收符號重復為無線信道抵抗衰落提供附加的措施，可增加接收的可靠性。的可靠性。 重復符號比全速率符號的功率電平低。由于所有符號重復符號比全速率符號的功率電平低。由于所有符號總功率是一樣的，總功率是一樣的， 因此各符號功率減少了。因此各符號功率減少了。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 4. 功率控制子信道功率控制子信道 在前向業(yè)務(wù)信道上功率控制子信道是連續(xù)發(fā)送的，控制移在前向業(yè)務(wù)信道上功率控制子信道

26、是連續(xù)發(fā)送的，控制移動臺的發(fā)射功率。子信道以每動臺的發(fā)射功率。子信道以每1.25 ms發(fā)射一比特（發(fā)射一比特（0或或1），），也就是發(fā)射速率為也就是發(fā)射速率為800 b/s。0比特指示移動臺提高發(fā)射功率，比特指示移動臺提高發(fā)射功率，而而1比特則指示移動臺降低發(fā)射功率。每個功率控制比特提高比特則指示移動臺降低發(fā)射功率。每個功率控制比特提高或降低的功率大小為或降低的功率大小為1 dB。 在在CDMA中中, 由于由于“遠近效應(yīng)遠近效應(yīng)”問問題，題， 要求采用快功率控制。要求采用快功率控制。 當離基站近的移動臺發(fā)射的功率，當離基站近的移動臺發(fā)射的功率，大于在小區(qū)邊緣的移動臺發(fā)射的功率，那么離基站近的移

27、動臺，大于在小區(qū)邊緣的移動臺發(fā)射的功率，那么離基站近的移動臺，就會覆蓋離基站遠的移動臺發(fā)射的信號，這就是就會覆蓋離基站遠的移動臺發(fā)射的信號，這就是“遠近效應(yīng)遠近效應(yīng)”。在在CDMA中通過使用快功率控制子信道技術(shù)，能避免發(fā)生中通過使用快功率控制子信道技術(shù)，能避免發(fā)生“遠遠近效應(yīng)近效應(yīng)”。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.3.2 前向廣播信道前向廣播信道 CDMA前向廣播信道由下列碼分信道組成：一個導頻信前向廣播信道由下列碼分信道組成：一個導頻信道，一個同步信道和七個尋呼信道。每個碼分信道通過適當?shù)牡?，一個同步信道和七個尋呼信道。每個碼分信道通過適當?shù)腤alsh函數(shù)進行正交擴頻。函數(shù)進行

28、正交擴頻。 規(guī)定導頻信道使用規(guī)定導頻信道使用Walsh碼碼W0，同，同步信道使用步信道使用W32，而尋呼信道使用，而尋呼信道使用W1至至W7。Walsh碼正交擴頻碼正交擴頻每個信道，每個信道，從而使移動臺能區(qū)分不同的信道從而使移動臺能區(qū)分不同的信道。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 1. 導頻信道導頻信道 導頻信道在導頻信道在CDMA前向信道上是不停地發(fā)射的。移動臺前向信道上是不停地發(fā)射的。移動臺利用導頻信道來獲得初始系統(tǒng)同步，完成對來自基站信號的時利用導頻信道來獲得初始系統(tǒng)同步，完成對來自基站信號的時間、間、 頻率和相位的跟蹤。頻率和相位的跟蹤。 基站利用導頻基站利用導頻PN序列的時間

29、偏置來標識每個序列的時間偏置來標識每個CDMA前向前向信道。信道。 由于由于CDMA系統(tǒng)的頻率復用系數(shù)為系統(tǒng)的頻率復用系數(shù)為“1”, 即相鄰小區(qū)可即相鄰小區(qū)可以使用相同的頻率。以使用相同的頻率。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 2. 同步信道同步信道 同步信道使用同步信道使用Walsh碼碼W32。一旦移動臺。一旦移動臺“捕獲捕獲”到導頻信道，即與導頻到導頻信道，即與導頻PN序列同步序列同步, 即可認為移動臺即可認為移動臺與這個前向信道的同步信道也達到同步與這個前向信道的同步信道也達到同步.同步信道在發(fā)同步信道在發(fā)射前要經(jīng)過卷積編碼、符號重復、交織、擴頻和調(diào)制射前要經(jīng)過卷積編碼、符號重復、交

30、織、擴頻和調(diào)制等步驟。利用這些信息移動臺獲得初始的時間同步和等步驟。利用這些信息移動臺獲得初始的時間同步和知道合適發(fā)射功率，為發(fā)起呼叫作好準備。同步信道知道合適發(fā)射功率，為發(fā)起呼叫作好準備。同步信道工作在固定速率工作在固定速率1200 b/s，若數(shù)據(jù)是半速率卷積編碼，若數(shù)據(jù)是半速率卷積編碼，則符號重復一次（也就是同樣的編碼符號出現(xiàn)兩次）則符號重復一次（也就是同樣的編碼符號出現(xiàn)兩次）。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 3. 尋呼信道尋呼信道 這些信道是可選的，在一個小區(qū)內(nèi)它們的數(shù)量范圍是從這些信道是可選的，在一個小區(qū)內(nèi)它們的數(shù)量范圍是從0到到7（Walsh碼碼W0W7）。尋呼信道能夠工作在數(shù)

31、據(jù)速率）。尋呼信道能夠工作在數(shù)據(jù)速率9600或或4800 b/s。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 尋呼消息包括對一個或多個移動臺的尋呼。當基站尋呼消息包括對一個或多個移動臺的尋呼。當基站接收到對移動臺的呼叫時，通常發(fā)送尋呼信號，并且由接收到對移動臺的呼叫時，通常發(fā)送尋呼信號，并且由幾個不同的基站發(fā)送尋呼信號。幾個不同的基站發(fā)送尋呼信號。 移動臺偵聽部分時隙，移動臺偵聽部分時隙， 而不是全部時隙。移動臺能而不是全部時隙。移動臺能夠指定哪些時隙來監(jiān)控進入的尋呼信息。這些時隙能夠夠指定哪些時隙來監(jiān)控進入的尋呼信息。這些時隙能夠從每從每2秒發(fā)生一次，到每秒發(fā)生一次，到每128秒發(fā)生一次。秒發(fā)生一

32、次。 這項技術(shù)提供了一個非常好的方法，通過這個方法這項技術(shù)提供了一個非常好的方法，通過這個方法移動臺在空閑時，電池功耗大大減少，從而延長一次充移動臺在空閑時，電池功耗大大減少，從而延長一次充電后的手機使用時間。電后的手機使用時間。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 尋呼信道結(jié)構(gòu)：一旦移動臺從同步信道消息處獲得信息，尋呼信道結(jié)構(gòu)：一旦移動臺從同步信道消息處獲得信息，它就會把時間調(diào)整到相應(yīng)正常系統(tǒng)時間。然后，移動臺確定它就會把時間調(diào)整到相應(yīng)正常系統(tǒng)時間。然后，移動臺確定并開始監(jiān)控尋呼信道。正常情況下，一個并開始監(jiān)控尋呼信道。正常情況下，一個9600 b/s的尋呼信道的尋呼信道能夠每秒支持大約能

33、夠每秒支持大約180個尋呼。在一個單獨的個尋呼。在一個單獨的CDMA頻率上頻率上使用所有使用所有7個尋呼信道，個尋呼信道， 能每秒支持能每秒支持1260個尋呼。尋呼信道個尋呼。尋呼信道消息把信息從基站發(fā)送到移動臺。消息把信息從基站發(fā)送到移動臺。 每個移動臺的消息地址可每個移動臺的消息地址可通過通過IMSI，或，或TMSI進行尋址。進行尋址。尋呼信道支持以下消息尋呼信道支持以下消息： 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 系統(tǒng)參數(shù)消息。系統(tǒng)參數(shù)消息。 在系統(tǒng)參數(shù)消息上發(fā)送導頻在系統(tǒng)參數(shù)消息上發(fā)送導頻PN序列偏置信息、系統(tǒng)識別碼序列偏置信息、系統(tǒng)識別碼和網(wǎng)絡(luò)識別碼。登記信息有地區(qū)識別碼和不同種類登

34、記信息，和網(wǎng)絡(luò)識別碼。登記信息有地區(qū)識別碼和不同種類登記信息，這些信息有功率下降、功率上升和參數(shù)變化等。參數(shù)消息如基這些信息有功率下降、功率上升和參數(shù)變化等。參數(shù)消息如基站等級、尋呼信道個數(shù)、最大時隙周期指數(shù)、基站緯度與經(jīng)度站等級、尋呼信道個數(shù)、最大時隙周期指數(shù)、基站緯度與經(jīng)度以及功率控制報告閾值等。以及功率控制報告閾值等。 CDMA信道列表消息信道列表消息 這個消息指示了這個消息指示了CDMA信道的個數(shù)。信道的個數(shù)。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 接入?yún)?shù)消息。接入?yún)?shù)消息。 涉及移動臺接入方面的信息，經(jīng)由此消涉及移動臺接入方面的信息，經(jīng)由此消息發(fā)送。息發(fā)送。 它包括的信息有接入信道

35、個數(shù)、初始接入功率要求、它包括的信息有接入信道個數(shù)、初始接入功率要求、接入嘗試次數(shù)、接入消息的最大長度、不同過載等級值、接接入嘗試次數(shù)、接入消息的最大長度、不同過載等級值、接入嘗試退出值、鑒權(quán)模式和全球隨機問題值。移動臺用這些入嘗試退出值、鑒權(quán)模式和全球隨機問題值。移動臺用這些信息來修改它的接入程序。信息來修改它的接入程序。 信道分配消息。此消息是發(fā)送到移動臺并用來分配信道信道分配消息。此消息是發(fā)送到移動臺并用來分配信道的。的。 這個被分配的信道能成為一個這個被分配的信道能成為一個CDMA業(yè)務(wù)信道、尋呼信業(yè)務(wù)信道、尋呼信道或是一個模擬語音信道。道或是一個模擬語音信道。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移

36、動通信系統(tǒng) 6.4 CDMA反向信道反向信道 CDMA反向信道由反向信道由接入信道接入信道和和反向業(yè)務(wù)信道組反向業(yè)務(wù)信道組成成。反向業(yè)務(wù)信道支持共計。反向業(yè)務(wù)信道支持共計62個不同業(yè)務(wù)信道和總個不同業(yè)務(wù)信道和總計計32個不同接入信道。一個（或多個）接入信道和個不同接入信道。一個（或多個）接入信道和一個尋呼信道相對應(yīng)。一個尋呼信道至少有一個，一個尋呼信道相對應(yīng)。一個尋呼信道至少有一個，最多有最多有32個反向接入個反向接入 信道。信道。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 圖6-12 CDMA反向信道結(jié)構(gòu) 接 入 信 道 長 碼 尋 址用 戶 長 碼 尋 址CDMA上 行 信 道(1.23 MHz

37、移 動 臺 發(fā) 射 ) 接 入 信 道 0 (與 尋 呼 信 道 1相 連 )業(yè) 務(wù)信 道 1 接 入 信 道 N (與 尋 呼 信 道 1相 連 ) 接 入 信 道 N (與 尋 呼 信 道 1相 連 ) 接 入 信 道 N (與 尋 呼 信 道 1相 連 )業(yè) 務(wù)信 道 T第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.4.1 接入信道接入信道 圖6-13 接入信道幀結(jié)構(gòu) 1. 接入信道信息結(jié)構(gòu)接入信道信息結(jié)構(gòu) CDMA反向接入信道幀由88個信息比特和8個編碼尾比特構(gòu)成， 沒有CRC校驗比特。數(shù)據(jù)速率固定為4800 b/s，見圖6-13。為了增加接入信道的可靠性，每個經(jīng)卷積編碼出來的符號被重復一

38、次再進行發(fā)射。 接入信道幀結(jié)構(gòu)格式96 bit (20 ms) 88 bit信息比特T編碼尾比特888第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 接入信道消息由接入信道消息由登記、命令、數(shù)據(jù)突發(fā)、源、尋呼響應(yīng)、登記、命令、數(shù)據(jù)突發(fā)、源、尋呼響應(yīng)、鑒權(quán)響應(yīng)、狀態(tài)響應(yīng)和臨時移動用戶識別號鑒權(quán)響應(yīng)、狀態(tài)響應(yīng)和臨時移動用戶識別號TMSI分配完成消分配完成消息組成。所有接入信道消息分享一些共同的參數(shù)，息組成。所有接入信道消息分享一些共同的參數(shù)， 這些參數(shù)這些參數(shù)可分成以下幾類：可分成以下幾類： 應(yīng)答和序列數(shù)。應(yīng)答和序列數(shù)。 移動識別參數(shù)。移動識別參數(shù)。 鑒權(quán)參數(shù)。鑒權(quán)參數(shù)。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系

39、統(tǒng) 6.4.2 反向業(yè)務(wù)信道反向業(yè)務(wù)信道 反向業(yè)務(wù)信道用于在呼叫建立期間傳輸反向業(yè)務(wù)信道用于在呼叫建立期間傳輸用戶信息用戶信息和和信令信信令信息。息。 在業(yè)務(wù)信道上，有五種類型的控制消息：呼叫控制消息，在業(yè)務(wù)信道上，有五種類型的控制消息：呼叫控制消息，切換控制消息，前向功率控制消息，安全和鑒權(quán)控制消息，為切換控制消息，前向功率控制消息，安全和鑒權(quán)控制消息，為移動臺引出或提供特定信息的控制消息。移動臺引出或提供特定信息的控制消息。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.5 功功 率率 控控 制制 CDMA系統(tǒng)中，功率控制被認為是所有關(guān)鍵技術(shù)的核心，系統(tǒng)中，功率控制被認為是所有關(guān)鍵技術(shù)的核心，

40、如果小區(qū)中的所有用戶均以相同的功率發(fā)射，就會造成移動如果小區(qū)中的所有用戶均以相同的功率發(fā)射，就會造成移動通信中的通信中的“遠近效應(yīng)遠近效應(yīng)”。由于由于CDMA所有用戶共同使用相同所有用戶共同使用相同的頻率，所以的頻率，所以“遠近效應(yīng)遠近效應(yīng)”更加突出更加突出，CDMA功率控制的目功率控制的目的就是克服遠近效應(yīng)，使系統(tǒng)既能維持高質(zhì)量通信，又不對的就是克服遠近效應(yīng)，使系統(tǒng)既能維持高質(zhì)量通信，又不對占用同一信道的其它用戶產(chǎn)生不應(yīng)有的干擾。占用同一信道的其它用戶產(chǎn)生不應(yīng)有的干擾。 功率控制可分為功率控制可分為前向功率控制和反向功率控制前向功率控制和反向功率控制，而反向，而反向功率控制又分為僅有移動臺參

41、與的開環(huán)功率控制和移動臺、功率控制又分為僅有移動臺參與的開環(huán)功率控制和移動臺、基站同時參與的閉環(huán)功率控制?；就瑫r參與的閉環(huán)功率控制。第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 1. 反向開環(huán)功率控制反向開環(huán)功率控制 CDMA系統(tǒng)的每一個移動臺都一直在計算從基站到移動臺系統(tǒng)的每一個移動臺都一直在計算從基站到移動臺的路徑衰耗，當移動臺接收到的信號很強時，表明要么離基站很的路徑衰耗，當移動臺接收到的信號很強時，表明要么離基站很近，近， 要么有一個特別好的傳播路徑。這時移動臺可降低它的發(fā)要么有一個特別好的傳播路徑。這時移動臺可降低它的發(fā)射功率，射功率， 而基站依然可以正常接收。相反當移動臺接收到的來而基站

42、依然可以正常接收。相反當移動臺接收到的來自基站的信號很弱時，它就增加發(fā)射功率，以抵消衰耗，這就是自基站的信號很弱時，它就增加發(fā)射功率，以抵消衰耗，這就是開環(huán)功率控制。開環(huán)功率控制。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 開環(huán)功率控制只是對發(fā)送電平的粗略估計開環(huán)功率控制只是對發(fā)送電平的粗略估計，因此它的反，因此它的反應(yīng)時間既不應(yīng)太快，也不應(yīng)太慢。如反應(yīng)太慢，在開機或進應(yīng)時間既不應(yīng)太快，也不應(yīng)太慢。如反應(yīng)太慢，在開機或進入陰影、拐彎效應(yīng)時，開環(huán)起不到應(yīng)有的作用；而如果反應(yīng)入陰影、拐彎效應(yīng)時，開環(huán)起不到應(yīng)有的作用；而如果反應(yīng)太快，將會由于前向鏈路中的快衰落而浪費功率太快，將會由于前向鏈路中的快衰落而

43、浪費功率.第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 2. 反向閉環(huán)功率控制反向閉環(huán)功率控制 圖6-17 外環(huán)和閉環(huán)調(diào)整的具體過程 發(fā)射功率接收 Eb/Nt接收PC命令設(shè)定所需Eb/N0PC信道上/下(800 Hz)58 dB從基站來的語音幀(50 Hz) PC：功率控制閉環(huán)外環(huán)移動臺BTS測量 Eb/Nt1%FERBSC或MSC(不同系統(tǒng))V/S第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) CDMA系統(tǒng)的前向、反向信道分別占用不同的頻段，這使系統(tǒng)的前向、反向信道分別占用不同的頻段，這使得這兩個頻道衰減的相關(guān)性很弱，在測試中，兩個信道的衰減得這兩個頻道衰減的相關(guān)性很弱，在測試中，兩個信道的衰減的平均值應(yīng)該相

44、等，但在具體某一時刻，則可能不相等。這就的平均值應(yīng)該相等，但在具體某一時刻，則可能不相等。這就需要基站根據(jù)目前所需信躁比與實際接收的信躁比之差隨時命需要基站根據(jù)目前所需信躁比與實際接收的信躁比之差隨時命令移動臺調(diào)整發(fā)射功率（閉環(huán)調(diào)整），基站目前所需的信躁比令移動臺調(diào)整發(fā)射功率（閉環(huán)調(diào)整），基站目前所需的信躁比是根據(jù)初始設(shè)定的誤幀率隨時調(diào)整的（外環(huán)調(diào)整）。是根據(jù)初始設(shè)定的誤幀率隨時調(diào)整的（外環(huán)調(diào)整）。 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 在圖在圖6-17 中，從中，從BTS來的語音幀以每秒來的語音幀以每秒50幀的速率送到幀的速率送到選擇器選擇器V/S（該選擇器放在（該選擇器放在MSC還是還是BSC，各公司有不同的，各公司有不同的做法），做法）， 選擇器每過一定的時間就統(tǒng)計所收到的壞幀與總幀選擇器每過一定的