CTPALUS-5-CDMA2000系統(tǒng)空口理論基礎(chǔ)-YYF

CDMA2000系統(tǒng)空口理論基礎(chǔ)

CDMA技術(shù)特性有助于您了解CDMA的外貌和全景CDMA信道、碼和編碼有助于您了解CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的前反向信道結(jié)構(gòu)、碼字和編碼是如何運(yùn)用和體現(xiàn)的前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系統(tǒng)容量有助于您了解CDMA系統(tǒng)前反向功率的配比、CDMA系統(tǒng)功率與質(zhì)量的關(guān)系及系統(tǒng)容量CDMA系統(tǒng)獨(dú)特而又重要的幾個(gè)技術(shù)有助于您了解CDMA系統(tǒng)中幾個(gè)重要而又獨(dú)特這些技術(shù)是怎樣保證C系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的呼叫流程有助于您了解CDMA的呼叫流程，為通過分析空口信令進(jìn)行排障打下基礎(chǔ)課程目標(biāo)CDMA信道、碼和編碼CDMA2000前反向信道結(jié)構(gòu)CDMA系統(tǒng)中幾個(gè)重要的碼CDMA系統(tǒng)編碼特性前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系統(tǒng)容量CDMA系統(tǒng)前反向信道功率配比、設(shè)定Ec/Io和Eb/No的概念和關(guān)系系統(tǒng)容量的定義和計(jì)算CDMA系統(tǒng)獨(dú)特而又重要的技術(shù)軟切換功率控制和過載控制多載頻呼叫流程開機(jī)和注冊(cè)起呼流程被叫流程CDMA技術(shù)特性基本特性CDMA的原理；CDMA系統(tǒng)相對(duì)于其它系統(tǒng)的特點(diǎn)主要課程內(nèi)容CDMA系統(tǒng)的基本特性：

當(dāng)前商用CDMA系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)為IS－2000

提供1.23MHz的無(wú)線載頻間隔，采用直接擴(kuò)頻序列

多個(gè)用戶可同時(shí)占用1.23MHz無(wú)線載頻

為防止干擾，不同的用戶分配不同的無(wú)線信道(頻率)或同一信道內(nèi)的不同碼（偽隨機(jī)碼）

相同的無(wú)線信道能在相鄰小區(qū)或扇面使用

每扇面的話務(wù)容量為軟容量，不受頻率或收發(fā)信機(jī)數(shù)量的嚴(yán)格限制基本特性CDMA原理CDMA同一時(shí)間，同一頻率，不同的碼FDMA不同的頻率TDMA不同的時(shí)間...8slots...GSM不同的時(shí)間CDMA原理同一時(shí)刻，大家都在講話，只不過用不同的語(yǔ)言。特定雙方只接受自己“聽”懂的語(yǔ)言（碼），其他的都可視為干擾！CDMA系統(tǒng)相對(duì)于其他系統(tǒng)的特點(diǎn)更大容量頻率復(fù)用系數(shù)為1多種形式的分集技術(shù)除常用的時(shí)間分集(卷積、交織）、基站接收天線的分集(微分集)以外，CDMA的特點(diǎn)還用到了頻率分集和空間分集（宏分集）、F1：283頻率分集示意圖CDMA系統(tǒng)相對(duì)于其他系統(tǒng)的特點(diǎn)保密性高極難解密，(242-1)長(zhǎng)度的偽隨機(jī)碼序列分配給用戶無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)鎖定及破譯，無(wú)法竊取配給用戶的偽碼序列，因其每次通話后更換。RAKE接收

RAKE接收將多徑信號(hào)合并接收，不僅克服了FDMA和TDMA系統(tǒng)中令人頭痛的瑞利衰落問題，而且化害為利，多徑信號(hào)變成有用信號(hào)并加強(qiáng)了接收信號(hào)強(qiáng)度，降低了干擾電平。這在窄帶FDMA/TDMA系統(tǒng)中是無(wú)法做到的。CDMA信道、碼和編碼CDMA2000前反向信道結(jié)構(gòu)CDMA系統(tǒng)中幾個(gè)重要的碼CDMA系統(tǒng)編碼特性前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系統(tǒng)容量CDMA系統(tǒng)前反向信道功率配比、設(shè)定Ec/Io和Eb/No的概念和關(guān)系系統(tǒng)容量的定義和計(jì)算CDMA系統(tǒng)獨(dú)特而又重要的技術(shù)軟切換功率控制和過載控制多載頻呼叫流程開機(jī)和注冊(cè)起呼流程被叫流程CDMA技術(shù)特性基本特性CDMA的原理；CDMA系統(tǒng)相對(duì)于其它系統(tǒng)的特點(diǎn)CDMA信道CDMA信道：CDMA中用到的碼CDMA中使用到的重要的碼：

CDMA之所以稱之為碼分多址系統(tǒng)，是因?yàn)樵贑DMA中，所有的多址（區(qū)分基站、信道、用戶）都是通過不同的碼分來做到的。

在CDMA中，有兩種重要的碼：

1、偽隨機(jī)碼（PN碼）

2、Walsh碼

各種碼其實(shí)就是按照一定規(guī)律，0、1排列的二進(jìn)制數(shù)字組合。CDMA碼關(guān)鍵技術(shù)原理就是數(shù)字異或門電路原理，即一個(gè)原碼字和另一個(gè)相同的碼字乘兩次，就可還原原碼字。

偽隨機(jī)碼（PN碼）

：

偽隨機(jī)碼是由m序列移位寄存器產(chǎn)生的。

它有以下特性：

1、偽隨機(jī)性

相位依靠線性移位寄存器上抽頭的位置，PN序列是固定不變的。

2、最長(zhǎng)偽隨機(jī)序列

N位移位寄存器的最長(zhǎng)序列為2N-1

3、近似正交性

PN序列與其任間一個(gè)周期移位的序列相比較，一致的位數(shù)與不一致的位數(shù)的差為1

有兩種重要的PN碼：短碼和長(zhǎng)碼

短碼生成示意圖：短碼生成生成公式：CDMA中用到的碼短碼：

1、長(zhǎng)度

長(zhǎng)度為215-1chips，周期為26.67ms。一共有32768chips，以64chips為一組，共有512組，用于區(qū)分不同扇區(qū)。

短碼還有一個(gè)重要作用是用于反向的I、Q調(diào)制。

長(zhǎng)碼：

1、長(zhǎng)碼長(zhǎng)度是是241-1chips，周期為41.4天；

2、所有的反向用戶都使用的相同的長(zhǎng)碼，只不過相位不同；

3、前向使用長(zhǎng)碼做擾碼。CDMA中用到的碼Walsh碼

：

Walsh碼的生成方式如下：

按上述方式生成64X64的Walsh碼組合，以每一行為一個(gè)碼組，稱為。

Walsh碼的主要作用是用于區(qū)分前向信道。比如導(dǎo)頻信道使用第一行的

Walsh碼，則我們稱導(dǎo)頻用的是Walsh碼。其它前向信道使用：

同步：

尋呼：到

業(yè)務(wù)：剩余的Walsh碼組。CDMA中用到的碼CDMA各碼在實(shí)際中的具體應(yīng)用示意圖：CDMA中用到的碼T0C0T0C0C0T0C0C0=T0CDMA編碼用擴(kuò)頻碼進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻和接擴(kuò)頻示意圖：CDMA編碼當(dāng)有多個(gè)電話時(shí)，信號(hào)的疊加示意圖：CDMA信道編碼信道編碼的主要技術(shù)：卷積編碼碼符號(hào)重復(fù)塊交織CDMA信道編碼卷積編碼前向速率為1/2，約束長(zhǎng)度為9；反向速率為1/3，約束長(zhǎng)度為9。碼符號(hào)重復(fù)在變速率的情況下保證空中傳輸?shù)乃俾室恢?，在低速率時(shí)（1/2，1/4，1/8）將碼符號(hào)重復(fù)重復(fù)率為N倍時(shí)，發(fā)射功率可降低為原來的1/N（前向用此方法），可以降低系統(tǒng)干擾，增加下行的容量反向采用不連續(xù)發(fā)射（重復(fù)的碼不會(huì)在空中傳輸）塊交織交織技術(shù)主要用來對(duì)抗快衰落塊的單位以一個(gè)幀為單位，前后交織塊中的碼符號(hào)不相關(guān)CDMA信道、碼和編碼CDMA2000前反向信道結(jié)構(gòu)CDMA系統(tǒng)中幾個(gè)重要的碼CDMA系統(tǒng)編碼特性前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系統(tǒng)容量CDMA系統(tǒng)前反向信道功率配比、設(shè)定Ec/Io和Eb/No的概念和關(guān)系系統(tǒng)容量的定義和計(jì)算CDMA系統(tǒng)獨(dú)特而又重要的技術(shù)軟切換功率控制和過載控制多載頻呼叫流程開機(jī)和注冊(cè)起呼流程被叫流程CDMA技術(shù)特性基本特性CDMA的原理；CDMA系統(tǒng)相對(duì)于其它系統(tǒng)的特點(diǎn)CDMA系統(tǒng)前反向信道功率配比、設(shè)定幾個(gè)主要信道的數(shù)值增益參數(shù)

pilotchanneldigitalgain:108=3Wsyncchanneldigitalgain:34=0.3Wpagingchanneldigitalgain:64=1Wnormaltrafficchanneldigitalgain:57Ec/Io和Eb/No的概念和關(guān)系在CDMA系統(tǒng)里，有個(gè)關(guān)于信號(hào)質(zhì)量的概念非常重要，稱為Ec/Io（載干比）。如下圖所示：Ec/Io和Eb/No的概念和關(guān)系舉例說明，當(dāng)只有一個(gè)扇區(qū)的時(shí)候：3w1.1wPilotPagingSyncI0EC0.3w3w1.1wPilotPagingSyncI0ECTrafficChannels6w0.3w當(dāng)扇區(qū)沒有負(fù)載時(shí)：Ec/Io=(3/4.4)=68.2%=-1.67db.當(dāng)扇區(qū)有負(fù)載時(shí)：

Ec/Io=(3/10.4)=28.8%=-5.4db.由此可見，服務(wù)扇區(qū)質(zhì)量的Ec/Io和系統(tǒng)負(fù)載有很大關(guān)系?。?！Ec/Io和Eb/No的概念和關(guān)系正是因?yàn)镃DMA系統(tǒng)有這種特點(diǎn)，引出CDMA系統(tǒng)一個(gè)重要問題：導(dǎo)頻污染，如下圖所示。有多個(gè)扇區(qū)，但沒有主導(dǎo)頻的情形只有一個(gè)主導(dǎo)頻的情形Io=-90dbmEc=-96dbmEc/Io=-6dbIo=10signalseach-90dbm=-80dbmEcofanyonesector=-96Ec/Io=-16db2w1.5wPilotPagingSyncI0ECTrafficChannels4w0.5wBTS1I0ECBTS2BTS3BTS4BTS5BTS6BTS7BTS8BTS9BTS10PilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTrafficPilotSync&PagingTraffic由此可見，單純的提高接收功率，并不能提高信號(hào)質(zhì)量?。?！解決導(dǎo)頻污染的唯一方法是建立一個(gè)主導(dǎo)頻，順清扇區(qū)的導(dǎo)頻覆蓋范圍?。?！Ec/Io和Eb/No的概念和關(guān)系在系統(tǒng)內(nèi)部，信號(hào)經(jīng)過處理后，有用比特信號(hào)和干擾信號(hào)形成歸一化能噪比，常用用Eb/No來表示。Ec/Io和Eb/No之間的關(guān)系可以用以下關(guān)系式來表示：式中：

Eb–每比特能量

Io–干擾功率譜密度

Pm–收到有用信號(hào)的功率

Itot–收到的總功率

R–比特速率

W–帶寬1.228MHzCIR–載干比

PG–處理增益Eb/Io=Ec/Io+ProcessGain系統(tǒng)的容量定義和計(jì)算通過前面的討論，我們知道CDMA同頻組網(wǎng)的特點(diǎn)，注定了信號(hào)質(zhì)量的好壞和信號(hào)功率有著很大的關(guān)系，而信號(hào)功率又和系統(tǒng)負(fù)載有關(guān)系。負(fù)載越大，信號(hào)質(zhì)量越差，系統(tǒng)覆蓋能力越接近極限。因此，CDMA系統(tǒng)容量就是以功率極限為基礎(chǔ)計(jì)算出來的。

對(duì)于前向和反向，由于前向發(fā)射功率要比反向的終端大很多，因此反向更容易達(dá)到功率極限。設(shè)想，當(dāng)扇區(qū)內(nèi)有N個(gè)終端已經(jīng)在服務(wù)，當(dāng)?shù)贜+1個(gè)用戶試圖接進(jìn)去的時(shí)候，所有的終端都無(wú)法通過提高發(fā)射功率（此時(shí)終端的發(fā)射功率已經(jīng)接近最大）來克服新加入用戶產(chǎn)生的同頻干擾，此時(shí)系統(tǒng)的容量就達(dá)到極限。極限容量的計(jì)算公式如下：ProcessinggainVAF(1+Beta)*(Eb/No)極限容量=+1=？？？（請(qǐng)您計(jì)算）話音激活系數(shù)(VAF) 例如： 0.58(IS-2000)Beta-其他小區(qū)干擾全向 0.60Beta2扇區(qū) 0.72Beta3扇區(qū) 0.85處理增益=系統(tǒng)帶寬/比特速率 128(21dB)能噪比 2.51(4db)(IS-2000)容量參數(shù)系統(tǒng)的容量定義和計(jì)算根據(jù)前面公式計(jì)算，極限容量為48。CDMA20001X系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)載達(dá)72％

1X全向:403扇區(qū):35則每扇區(qū)/每載頻可支持的愛爾蘭數(shù)=Erl(35,0.02)=26.4erlCDMA信道、碼和編碼CDMA2000前反向信道結(jié)構(gòu)CDMA系統(tǒng)中幾個(gè)重要的碼CDMA系統(tǒng)編碼特性前反向功率、Ec/Io和Eb/No、系統(tǒng)容量CDMA系統(tǒng)前反向信道功率配比、設(shè)定Ec/Io和Eb/No的概念和關(guān)系系統(tǒng)容量的定義和計(jì)算CDMA系統(tǒng)獨(dú)特而又重要的技術(shù)軟切換功率控制和過載控制多載頻呼叫流程開機(jī)和注冊(cè)起呼流程被叫流程CDMA技術(shù)特性基本特性CDMA的原理；CDMA系統(tǒng)相對(duì)于其它系統(tǒng)的特點(diǎn)軟切換前面提到過，CDMA又是同頻組網(wǎng)，又是帶有RAKE接收機(jī)，這就引出了CDMA中一個(gè)重要的技術(shù)性能——軟切換。軟切換示意圖如下：軟切換軟切換主要流程：功率控制和過載控制前面講到過，CDMA系統(tǒng)中，功率是影響容量的至關(guān)因素。因此，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定高效，CDMA中的功率是必要且嚴(yán)格控制的。為保證這一機(jī)制，CDMA中嚴(yán)格規(guī)定了前向和反向功率控制方法和流程。功率控制的目的：得到滿意的話音品質(zhì)減少干擾增加系統(tǒng)容量減低功率消耗功率控制和過載控制

CDMA系統(tǒng)中主要功率控制分類和其主要作用：功率控制和過載控制

CDMA系統(tǒng)中的過載控制，指的是對(duì)前向基站發(fā)射功率/反向空口的過載控制：前向過載控制：過載控制的目的是保留一定的功率給切換和功率控制用,保證已建立通話的手機(jī)的通話質(zhì)量,控制系統(tǒng)的干擾,保證通話質(zhì)量用占用的總功率和能提供的總功率的百分比來衡量負(fù)載負(fù)載超過85%但小于90%,新的呼叫不允許接入,但軟切換用戶可以切入負(fù)載超過90%則無(wú)論新的呼叫還是切換用戶均不允許進(jìn)入功率控制和過載控制反向過載控制：非緊急電話阻塞區(qū)阻塞區(qū)非阻塞區(qū)多載頻多載頻是CDMA系統(tǒng)又一大特色。我們前面已經(jīng)知道，單載扇空口的最大容量是26.4erl。然而實(shí)際應(yīng)用過程中，我們不可能等到扇區(qū)達(dá)到極限容量后再擴(kuò)容，而是在系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)負(fù)載比較大的情況下就要擴(kuò)容。擴(kuò)容的方法有好多種，比如增加站的密度。但在實(shí)際操作過程，加站往往受到客觀條件的限制。在CDMA中，我們只需要通過簡(jiǎn)單的增加一個(gè)載頻，就可以增加一倍的空口容量。如