第8章 IS-95 CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)

《移動(dòng)通信》第8章IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)內(nèi)容安排8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程8.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系8.3

無線鏈路8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)8.5IS-95CDMA系統(tǒng)的功率控制8.6

IS-95CDMA系統(tǒng)的軟切換及其漫游8.7

系統(tǒng)接口和信令協(xié)議當(dāng)前章節(jié)8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程8.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系8.3

無線鏈路8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)8.5IS-95CDMA系統(tǒng)的功率控制8.6

IS-95CDMA系統(tǒng)的軟切換及其漫游8.7

系統(tǒng)接口和信令協(xié)議8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程擴(kuò)頻通信技術(shù)作為一種抗干擾通信技術(shù)，長期以來一直為軍方所用。CDMA技術(shù)的民用化，特別是與數(shù)字蜂窩技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成了CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，對(duì)移動(dòng)通信的發(fā)展產(chǎn)生了十分巨大和深遠(yuǎn)的影響。

由于CDMA體制具有抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗衰落、抗多徑時(shí)延擴(kuò)展，并可提供十分巨大的系統(tǒng)容量和便于與模擬或數(shù)字體制共存的優(yōu)點(diǎn)，使得CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)很快成為TDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)強(qiáng)有力的競爭對(duì)手，受到世人矚目，成為第三代移動(dòng)通信的主要技術(shù)手段。8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程在大量蜂窩移動(dòng)通信工業(yè)部門的支持下，美國圣地亞哥的Qualcomm（高通）公司設(shè)計(jì)、開發(fā)并試驗(yàn)了CDMA蜂窩網(wǎng)，于1991年12月在西雅圖做了現(xiàn)場試驗(yàn)并取得了一致好評(píng)，當(dāng)時(shí)進(jìn)行了5個(gè)基站、70個(gè)移動(dòng)臺(tái)參加組網(wǎng)的試驗(yàn)?，F(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明：CDMA理論分析的優(yōu)越性，在實(shí)際通信條件下是存在的，并有實(shí)際測試數(shù)據(jù)證明了系統(tǒng)容量和性能得到改善。CDMA蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)過關(guān)，可向?qū)嵱没较虬l(fā)展。CDMA雙模式公共空中接口方案是可行的。基站和移動(dòng)臺(tái)的專用集成電路是可靠的，便于向工業(yè)化方向發(fā)展。8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程

1993年3月，制定了CDMA公共空中接口標(biāo)準(zhǔn)（IS-95，InterimStandard95），同年7月美國電信工業(yè)協(xié)會(huì)（TIA）投票通過IS-95標(biāo)準(zhǔn)，并于7月17日正式公布。該體制被采納為北美數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)，屬于2G窄帶碼分多址（N-CDMA）。IS-95是世界上第一個(gè)CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)規(guī)范，它的CDMA技術(shù)框架是后來CDMA蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

1993年7月之后又陸續(xù)頒布了一些IS-95的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)：IS-96語音業(yè)務(wù)；IS-97移動(dòng)臺(tái)性能；IS-99數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；IS-95B為IS-95成為寬帶系統(tǒng)而寫；IS-657是專門為IS-95提供直接接入Internet的協(xié)議，支持所有的TCP/IP/PPP協(xié)議。8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程從1993年4月開始，世界上許多著名電信公司均根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)CDMA系統(tǒng)的設(shè)備。1993年4月，韓國郵電部正式?jīng)Q定采用CDMA蜂窩移動(dòng)通信，購買了Q-CDMA的生產(chǎn)許可證。作為“第一個(gè)吃螃蟹者”，成為了世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)CDMA商用的國家。1994年3月，我國開始引入CDMA實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。從1998年11月19日起，北京、上海和西安三城市率先開通CDMA133網(wǎng)自動(dòng)漫游，為快速發(fā)展CDMA營運(yùn)規(guī)模提供了條件。2002年4月聯(lián)通新時(shí)空CDMA網(wǎng)絡(luò)正式運(yùn)營。8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程IS-95系統(tǒng)以其高語音質(zhì)量、穩(wěn)定的性能以及空中接口的大容量而在世界各地廣泛使用，因此，很自然下一代的移動(dòng)通信空中接口將建立在這一已被證明了的具有優(yōu)良性能的第二代CDMA接口之上，并且向后兼容現(xiàn)有的IS-95網(wǎng)絡(luò)，以保護(hù)已有的資本投資。IS-95向第三代，即cdma2000的演進(jìn)，可通過使用寬帶CDMA技術(shù)來適應(yīng)IMT-2000的要求。cdma2000提供了從第二代IS-95到第三代的平穩(wěn)過渡，業(yè)務(wù)供應(yīng)商可以在有附加容量和高級(jí)業(yè)務(wù)需求的區(qū)域有選擇、無縫地建立cdma2000網(wǎng)絡(luò)。CDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的總體區(qū)別CDMA手機(jī)采用了先進(jìn)的切換技術(shù)：軟切換技術(shù)，使得CDMA手機(jī)的通話可以與固定電話媲美。使用CDMA網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營商的投資相對(duì)減少，這就為CDMA手機(jī)資費(fèi)的下調(diào)預(yù)留了空間。因采用以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)的一種調(diào)制和多址通信方式，其容量比模擬技術(shù)高10倍，超過GSM網(wǎng)絡(luò)約4倍。基于寬帶技術(shù)的CDMA使得移動(dòng)通信中視頻應(yīng)用成為可能，從而使手機(jī)從只能打電話和發(fā)送短信息等狹窄的服務(wù)中走向?qū)拵Ф嗝襟w應(yīng)用。CDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的具體比較1．覆蓋范圍

這里給出在同樣環(huán)境的小區(qū)半徑下CDMA與GSM初期覆蓋范圍的比較?？梢?，CDMA比GSM所需的小區(qū)數(shù)少80%，實(shí)際使用情況表明CDMA的覆蓋區(qū)域更廣。CDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的具體比較2．價(jià)格

如前面對(duì)覆蓋的描述，CDMA比GSM所需基站數(shù)少80%，這個(gè)特點(diǎn)直接地比GSM減少了設(shè)備投資、固定資產(chǎn)、場地建設(shè)、頻譜、回程和維護(hù)費(fèi)用。另外，因?yàn)镚SM的任何基站小區(qū)或扇區(qū)在超過初始規(guī)劃時(shí)，網(wǎng)絡(luò)需要做復(fù)雜和高昂的重構(gòu)工作。由于CDMA其頻率復(fù)用系數(shù)為1，增加小區(qū)或扇區(qū)快速方便，且不影響現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，CDMA的這種便利性可使運(yùn)營者在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面“接近完美正確無誤”。CDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的具體比較3．容量頻譜有限，而且昂貴。一個(gè)占10MHz頻譜的CDMA系統(tǒng)的愛爾蘭容量相當(dāng)于占30MHz頻譜的GSM系統(tǒng)的128%（根據(jù)實(shí)際的占30MHz頻譜的GSM頻率復(fù)用容量）。4．話音清晰度話音清晰度受空中接口技術(shù)的空間傳播特性和聲碼器設(shè)計(jì)的影響。CDMA的固有特點(diǎn)提供了優(yōu)越的空中傳播性能。GSM因采用TDMA系統(tǒng)，因此帶寬受限。尤其GSM在前向糾錯(cuò)編碼能力上比CDMA差。CDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的具體比較5．手機(jī)輻射目前普遍使用的GSM手機(jī)900MHz頻段最大發(fā)射功率為2W，1800MHz頻段最大發(fā)射功率為1W。CDMAIS-95A規(guī)范對(duì)手機(jī)最大發(fā)射功率要求為0.2W~1W，實(shí)際上目前網(wǎng)絡(luò)上允許手機(jī)的最大發(fā)射功率為0.2W。GSM系統(tǒng)要求到達(dá)基站的手機(jī)信號(hào)的載干比通常為9dB左右，由于CDMA系統(tǒng)采用擴(kuò)頻技術(shù),擴(kuò)頻增益對(duì)全速率編碼的增益為21dB,所以對(duì)解擴(kuò)前信號(hào)的等效載干比的要求小于-14dB!8.1當(dāng)前章節(jié)8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程8.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系8.3

無線鏈路8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)8.5IS-95CDMA系統(tǒng)的功率控制8.6

IS-95CDMA系統(tǒng)的軟切換及其漫游8.7

系統(tǒng)接口和信令協(xié)議8.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系在FDMA系統(tǒng)中，頻率復(fù)用規(guī)劃與蜂窩區(qū)群的結(jié)構(gòu)具有緊密關(guān)系。由于擴(kuò)頻CDMA蜂窩系統(tǒng)是頻帶資源共享的，換句話說，在一個(gè)CDMA蜂窩系統(tǒng)中，各個(gè)小區(qū)都共享一個(gè)頻帶，所以從頻率復(fù)用角度來說，與蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)的關(guān)系大為減弱了。在CDMA系統(tǒng)中，蜂窩結(jié)構(gòu)（包括扇區(qū)結(jié)構(gòu)）的考慮在于頻帶資源共享后的多用戶干擾的影響。8.2.1CDMA蜂窩系統(tǒng)的信號(hào)帶寬窄帶CDMA蜂窩系統(tǒng)頻譜帶寬的確定基于如下考慮：①頻譜資源的限制；②系統(tǒng)容量；③多徑分離；④擴(kuò)頻處理增益。美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）規(guī)定給蜂窩通信的頻譜帶寬為單方向（從MS到BS或從BS到MS）25MHz，并分配給A、B兩家公司，每家分得單方向頻譜帶寬總計(jì)為12.5MHz，其中最窄的一段帶寬為1.5MHz，如果選取CDMA系統(tǒng)的信道帶寬為1.25MHz，則在12.5MHz的頻帶中可開辟10條1.25MHz帶寬的CDMA信道。8.2.1CDMA蜂窩系統(tǒng)的信號(hào)帶寬對(duì)于FDMA模擬蜂窩系統(tǒng)，其頻譜效率主要取決于頻率復(fù)用的蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)。一般需采用7小區(qū)（3扇區(qū)）的區(qū)群結(jié)構(gòu)才能滿足載干比（C/I）等于或大于18dB，其頻率復(fù)用效率為1/7。在TDMA數(shù)字系統(tǒng)中一般只需采用3小區(qū)（3扇區(qū)）的區(qū)群結(jié)構(gòu)，就能滿足載干比（C/I）等于9dB的要求，其頻率復(fù)用效率為1/3。對(duì)于CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)來說，頻率復(fù)用的效率取決于相鄰小區(qū)用戶的多用戶干擾，考慮這些干擾后，其頻率復(fù)用效率約為2/3，相當(dāng)于1.5小區(qū)的區(qū)群結(jié)構(gòu)。決定CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)容量的主要參數(shù)是：處理增益、信號(hào)比特能量與噪聲功率譜密度比、語音占空比、頻率利用效率、每小區(qū)的扇區(qū)數(shù)目。8.2.1CDMA蜂窩系統(tǒng)的信號(hào)帶寬為了使擴(kuò)頻通信技術(shù)充分發(fā)揮其抗多徑延遲擴(kuò)展的效果（為了實(shí)現(xiàn)多徑分離），考慮到陸地移動(dòng)通信環(huán)境下的多徑延遲擴(kuò)展為1μs或更大，要求擴(kuò)頻序列的碼片（chip）的持續(xù)時(shí)間等于1μs或更小，換句話說，要求擴(kuò)頻序列的碼片速率至少為1MHz。因此1MHz的擴(kuò)頻信號(hào)可以保證大于1μs的多徑分離。當(dāng)然，擴(kuò)頻帶寬越寬，可實(shí)現(xiàn)的多徑分離也越精細(xì)，比如帶寬為100MHz，可分離10ns的多徑信號(hào)。因?yàn)樵?00MHz的頻段不能提供如此之寬的頻譜范圍，以及技術(shù)和設(shè)備復(fù)雜度的原因，故采取1.25MHz。窄帶CDMA的方案是折中考慮后的最優(yōu)選擇。當(dāng)然，為了傳輸高速率的數(shù)據(jù)和語音信息，比如2Mbps甚至高達(dá)155Mbps，則必須采用寬帶CDMA系統(tǒng)。因此，必須開拓新的更高頻段的頻譜資源。8.2.2碼分多址與蜂窩系統(tǒng)的小區(qū)和扇區(qū)在FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)和扇區(qū)都是靠頻率來劃分的。換句話說，每個(gè)小區(qū)和扇區(qū)都有自己的頻道。在擴(kuò)頻CDMA蜂窩系統(tǒng)中間是采用頻分的，即不同的CDMA蜂窩系統(tǒng)占有不同頻段的1.25MHz帶寬。而在一個(gè)擴(kuò)頻蜂窩CDMA系統(tǒng)之內(nèi)，則是采用碼分多址的，即對(duì)不同的小區(qū)和扇區(qū)分配不同的碼型。在IS-95中，這些不同的碼型是由一個(gè)PN碼序列生產(chǎn)的，PN碼序列周期（長度）為215=32768個(gè)碼片。將此周期序列的每64chip移位序列作為一個(gè)碼型，共可得到32768/64=512個(gè)碼型。這就是說，在1.25MHz帶寬的CDMA蜂窩系統(tǒng)中，可建多達(dá)512個(gè)基站（或扇區(qū)）。在一個(gè)小區(qū)（或扇區(qū)）內(nèi)，基站與移動(dòng)臺(tái)之間的信道，是在PN序列上再采用正交信號(hào)進(jìn)行碼分的信道。8.2當(dāng)前章節(jié)8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程8.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系8.3

無線鏈路8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)8.5IS-95CDMA系統(tǒng)的功率控制8.6

IS-95CDMA系統(tǒng)的軟切換及其漫游8.7

系統(tǒng)接口和信令協(xié)議IS-95空中接口參數(shù)運(yùn)營頻段824~849MHz(反向);869~894MHz(前向);雙工方式FDD;載波間隔1.25MHz;信道速率1.2288Mbps;

接入方式FDMA/CDMA;調(diào)制方式

/4-QPSK,OQPSK;IS-95空中接口參數(shù)分集RAKE接收,天線分集；信道編碼卷積碼，K=9,R=1/3(反向)；K=9,R=1/2(前向)；話音編碼QCELP可變速率編碼器；數(shù)據(jù)速率9.6，4.8，2.4，1.2kbps；正交擴(kuò)頻64進(jìn)制WALSH碼；PN序列周期242-1chipsand215chips；一.信道組成在CDMA系統(tǒng)的無線鏈路中，各種邏輯信道都是由不同的碼序列來區(qū)分的。因?yàn)槿魏我粋€(gè)通信網(wǎng)絡(luò)除主要傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳輸有關(guān)的控制信息。對(duì)于大容量系統(tǒng)一般采用集中控制方式，以便加快建立鏈路的過程。為此，CDMA蜂窩系統(tǒng)在基站到移動(dòng)臺(tái)的傳遞方向（前向）上設(shè)置了導(dǎo)頻信道、同步信道、尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道；在移動(dòng)臺(tái)至基站的傳輸方向（反向）上設(shè)置了接入信道和反向業(yè)務(wù)信道。CDMA蜂窩系統(tǒng)采用碼分多址方式，收、發(fā)使用不同載頻（收發(fā)頻差45MHz），即通信方式是頻分雙工。一個(gè)載頻包含64個(gè)邏輯信道，占有帶寬約1.25MHz。由于前向傳輸和反向傳輸?shù)囊蠛蜅l件不同，因此邏輯信道的構(gòu)成及產(chǎn)生方式也不同。一.信道組成基站MS導(dǎo)頻信道同步信道尋呼信道正向業(yè)務(wù)信道反向業(yè)務(wù)信道接入信道前向CDMA信道反向CDMA信道一個(gè)載頻包含64個(gè)邏輯信道，占用帶寬1.25MHz。一.信道組成正向傳輸?shù)男诺捞卣?個(gè)導(dǎo)頻信道：用來傳送導(dǎo)頻信息，由基站連續(xù)不斷地發(fā)送一種直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，供移動(dòng)臺(tái)從中獲得信道的信息并提取相干載波以進(jìn)行相干解調(diào)，并可對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)電平進(jìn)行檢測，以比較相鄰基站的信號(hào)強(qiáng)度和決定是否需要越區(qū)切換。為了保證各移動(dòng)臺(tái)載波檢測和提取可靠性，導(dǎo)頻信道的功率高于業(yè)務(wù)信道和尋呼信道的平均功率。例如導(dǎo)頻信道可占總功率的20%，同步信道占3%，每個(gè)尋呼信道占6%，剩下的分給業(yè)務(wù)信道。一.信道組成正向傳輸?shù)男诺捞卣?個(gè)同步信道：用來傳輸同步信息，在基站覆蓋范圍內(nèi)，各移動(dòng)臺(tái)可利用這些信息進(jìn)行同步捕獲。同步信道上載有系統(tǒng)時(shí)間和基站引導(dǎo)PN碼的偏置系數(shù)，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)接收解調(diào)。同步信道在捕獲階段使用，一旦捕獲成功，一般就不再使用。同步信道的數(shù)據(jù)速率是固定的，為1200bps。一.信道組成正向傳輸?shù)男诺捞卣髯疃?個(gè)尋呼信道：供基站在呼叫建立階段傳輸控制信息，在每個(gè)基站有一個(gè)或幾個(gè)（最多7個(gè)）尋呼信道，當(dāng)有市話用戶呼叫移動(dòng)用戶時(shí)，經(jīng)移動(dòng)交換中心（MSC）或移動(dòng)電話交換局（MTSO）送至基站，尋呼信道上就播送該移動(dòng)用戶識(shí)別碼。通常，移動(dòng)臺(tái)在建立同步后，就在首選的尋呼信道（或在基站指定的尋呼信道上）監(jiān)聽由基站發(fā)來的信令，當(dāng)收到基站分配業(yè)務(wù)信道的指令后，就轉(zhuǎn)入指配的業(yè)務(wù)信道中進(jìn)行信息傳輸。當(dāng)小區(qū)內(nèi)業(yè)務(wù)信道不夠用時(shí)，某幾個(gè)尋呼信道可臨時(shí)作為業(yè)務(wù)信道。在極端情況下，7個(gè)尋呼信道和一個(gè)同步信道都可改作業(yè)務(wù)信道。這時(shí)，總數(shù)為64的邏輯信道中，除去一個(gè)導(dǎo)頻信道外，其余63個(gè)均用于業(yè)務(wù)信道，在尋呼信道上的數(shù)據(jù)速率是4800bps或9600bps，由經(jīng)營者自行確定。一.信道組成正向傳輸?shù)男诺捞卣?5個(gè)正向業(yè)務(wù)信道：業(yè)務(wù)信道載有編碼的語音或其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，除此之外，還可以插入必需的隨路信令，例如必須安排功率控制子信道，傳輸功率控制指令；又如在通話過程中，發(fā)生越區(qū)切換時(shí)，必須插入越區(qū)切換指令等。一.信道組成反向傳輸?shù)男诺捞卣鱪個(gè)接入信道：與前向信道中的尋呼信道相對(duì)應(yīng)，其作用是移動(dòng)臺(tái)接續(xù)開始階段提供通路，即在移動(dòng)臺(tái)沒有占用業(yè)務(wù)信道之前，提供由移動(dòng)臺(tái)至基站的傳輸通路，供移動(dòng)臺(tái)發(fā)起呼叫或?qū)镜膶ず暨M(jìn)行響應(yīng)，以及向基站發(fā)送登記注冊(cè)的信息等。接入信道使用一種隨機(jī)接入?yún)f(xié)議，允許多個(gè)用戶以競爭的方式占用。在一個(gè)反向信道中，接入信道數(shù)n最多可達(dá)32個(gè)。一.信道組成反向傳輸?shù)男诺捞卣?5個(gè)反向業(yè)務(wù)信道：反向業(yè)務(wù)信道與正向業(yè)務(wù)信道相對(duì)應(yīng)。反向信道中信號(hào)特征、參數(shù)等既有相同點(diǎn)（和正向信道比），也有其自身的特點(diǎn)。在極端情況下，業(yè)務(wù)信道數(shù)m最多可達(dá)64個(gè)。每個(gè)業(yè)務(wù)信道用不同的用戶長碼序列加以識(shí)別。在反向傳輸方向上無導(dǎo)頻信道。二.碼字都代表了什么有這么一組碼：有一定的互相關(guān)性，一定的自相關(guān)性，具有逼近白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，它們能用來做什么？地址碼

區(qū)分不同用戶，不同的信道；擴(kuò)頻碼

提供擴(kuò)頻增益，增加信號(hào)傳送的可靠性；

擾碼

一般在擴(kuò)頻碼之后加擾，類似加密，不改變信號(hào)的帶寬，增加數(shù)據(jù)的隨機(jī)性。

二.碼字都代表了什么需要用碼字區(qū)分什么？反向（上行）要區(qū)分用戶

要足夠多，至少好分配，一個(gè)用戶一個(gè)地址碼。下行要區(qū)分信道

正交性要好，不串線。二.碼字都代表了什么碼字使用簡況碼字類型前向信道反向信道Walah序列（64階）地址碼標(biāo)志不同信道擴(kuò)頻碼長碼（242-1）擾碼對(duì)業(yè)務(wù)信道進(jìn)行加擾地址碼標(biāo)志不同用戶短碼（215-1）地址碼標(biāo)志不同小區(qū)/扇區(qū)地址碼標(biāo)志不同小區(qū)/扇區(qū)二.碼字都代表了什么碼字使用簡況碼字類型前向信道反向信道Walah序列（64階）地址碼標(biāo)志不同信道擴(kuò)頻碼長碼（242-1）擾碼對(duì)業(yè)務(wù)信道加擾地址碼標(biāo)志不同用戶短碼（215-1）地址碼標(biāo)志不同小區(qū)/扇區(qū)地址碼標(biāo)志不同小區(qū)/扇區(qū)導(dǎo)頻信道W0移動(dòng)臺(tái)定時(shí)獲取、載波提取、越區(qū)切換同步信道W32：同步調(diào)整尋呼信道W1-W7：尋呼移動(dòng)臺(tái)和發(fā)出其他指令其它為正向業(yè)務(wù)信道二、碼字都代表了什么碼字使用簡況碼字類型前向信道反向信道Walah序列（64階）地址碼標(biāo)志不同信道擴(kuò)頻碼長碼（242-1）擾碼對(duì)業(yè)務(wù)信道加擾地址碼標(biāo)志不同用戶短碼（215-1）地址碼標(biāo)志不同小區(qū)/扇區(qū)地址碼標(biāo)志不同小區(qū)/扇區(qū)由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道組成。用戶采用隨機(jī)接入?yún)f(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)，允許多個(gè)用戶以競爭方式占用二、碼字都代表了什么碼字使用簡況碼字類型前向信道反向信道Walah序列（64階）地址碼標(biāo)志不同信道擴(kuò)頻碼長碼（242-1）擾碼對(duì)業(yè)務(wù)信道加擾地址碼標(biāo)志不同用戶短碼（215-1）地址碼標(biāo)志不同小區(qū)/扇區(qū)地址碼標(biāo)志不同小區(qū)/扇區(qū)

PN碼長度為215＝32768個(gè)碼片，每個(gè)基站采用不同相位，它們之間相差64個(gè)碼片，共計(jì)215/64=512種碼型。即可以區(qū)分512個(gè)基站。三.無線鏈路的歸納IS-95系統(tǒng)中正向與反向鏈路的幾個(gè)不同？1、調(diào)制方式選擇正向：QPSK（四相相移鍵控）。BS發(fā)導(dǎo)頻，MS可相干解調(diào)；反向：OQPSK（偏移四相相移鍵控）。MS發(fā)送，無導(dǎo)頻，BS為非相干解調(diào)，為了補(bǔ)償BS非相干解調(diào)帶來的S/N損失，采用OQPSK。相位不過零點(diǎn)，功率峰平比小，包絡(luò)變化小，功放可工作在高效的非線性狀態(tài)。2、數(shù)據(jù)的擴(kuò)頻增益正向擴(kuò)頻增益＝64；反向擴(kuò)頻增益＝256。三.無線鏈路的歸納IS-95系統(tǒng)中地址碼設(shè)計(jì)1、用戶地址碼

1）由移動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生，主要用于上行信道；

2）地址碼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為保證數(shù)量，選用：?。┮猿Lm序列（242-1）為基礎(chǔ)；ⅱ）該超長m序列的結(jié)構(gòu)是唯一不變的；ⅲ）不同移動(dòng)用戶隨機(jī)分配一個(gè)延遲初相，并且與該移動(dòng)臺(tái)電子序號(hào)ESN作掩碼模二加形成不同相位的地址碼。三.無線鏈路的歸納2、信道的地址碼1）基站64信道分配如下：i）1個(gè)導(dǎo)頻信道，采用全0的W0;ii）1個(gè)同步信道，采用0，1相間的W32;iii)7個(gè)尋呼信道，采用W1至W7;iv)55個(gè)業(yè)務(wù)信道，采用W8至W31,W33至W63。2)采用Walsh—m復(fù)合碼擴(kuò)頻，以獲得非同步情況下的較好的自相關(guān)性和互相關(guān)性能。三.無線鏈路的歸納3、基站地址碼1）用以減少基站間的多用戶干擾，它由基站產(chǎn)生，在下行信道中實(shí)現(xiàn)。采用碼片周期為215-1的短二進(jìn)制擴(kuò)頻序列（m序列）來進(jìn)行調(diào)制。2）為了有效防止多址干擾，每個(gè)基站間至少相差64位，因此共計(jì)可區(qū)分512個(gè)基站。當(dāng)多于512個(gè)基站時(shí)，可以再用頻分進(jìn)行復(fù)組合。8.3當(dāng)前章節(jié)8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程8.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系8.3

無線鏈路8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)8.5IS-95CDMA系統(tǒng)的功率控制8.6

IS-95CDMA系統(tǒng)的軟切換及其漫游8.7

系統(tǒng)接口和信令協(xié)議8.8

CDMA系統(tǒng)的通信容量8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)定時(shí)同步有兩個(gè)含義，一是系統(tǒng)定時(shí)，又叫全局定時(shí)，可采用GPS或移動(dòng)交換中心時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)。在全局定時(shí)的諸多作用中，保證成功進(jìn)行軟切換是其重要作用之一，要求定時(shí)精度不低于20ns；另一個(gè)是移動(dòng)臺(tái)與基站（或系統(tǒng)）的定時(shí)同步，這個(gè)定時(shí)同步采用擴(kuò)頻相關(guān)處理、幀同步和擴(kuò)頻信號(hào)相位傳送相結(jié)合的辦法實(shí)現(xiàn)。

在CDMA系統(tǒng)中，各基站配有GPS接收機(jī)，保證系統(tǒng)中各基站有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，即CDMA蜂窩系統(tǒng)的公共時(shí)間基準(zhǔn)。小區(qū)內(nèi)所有移動(dòng)臺(tái)均以基站的時(shí)間基準(zhǔn)作為各移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間基準(zhǔn)，從而保證全網(wǎng)的同步。8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)CDMA系統(tǒng)的初始同步包括PN碼同步、符號(hào)同步、幀同步和擾碼同步等。IS-95系統(tǒng)通過導(dǎo)頻信道的捕獲建立PN碼同步和符號(hào)同步，通過同步信道的接收建立幀同步和擾碼同步。擴(kuò)頻序列的同步是擴(kuò)頻系統(tǒng)接收機(jī)所要完成的首要步驟，沒有擴(kuò)頻序列的同步，接收機(jī)的解調(diào)將無從談起。擴(kuò)頻序列的同步可以通過捕獲和跟蹤兩個(gè)階段來完成。在捕獲階段，獲取的是擴(kuò)頻序列的粗同步，使本地產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列與接收到的擴(kuò)頻序列之間的相位差小于某個(gè)門限，在實(shí)際系統(tǒng)中通常以半個(gè)碼片時(shí)間為間隔，進(jìn)行粗同步。捕獲一旦完成，將啟動(dòng)跟蹤環(huán)路，進(jìn)一步精確地調(diào)整本地?cái)U(kuò)頻序列的相位，使本地序列與接收信號(hào)中的擴(kuò)頻序列相位誤差更小，并且在外來因素干擾下能自動(dòng)地保持這種高精度的相位對(duì)齊關(guān)系。8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)1.擴(kuò)頻序列的捕獲

擴(kuò)頻序列的捕獲是指接收機(jī)在開始接收擴(kuò)頻信號(hào)時(shí)調(diào)整和選擇本地?cái)U(kuò)頻序列的相位，使收發(fā)信機(jī)擴(kuò)頻序列的相位一致，所以捕獲又叫擴(kuò)頻序列的初始同步或粗同步過程。由于捕獲過程通常在載波同步之前進(jìn)行，載波的相位是未知的，所以大多數(shù)的捕獲方法都是用非相干檢測。從理論上講，匹配濾波器方法是獲得偽隨機(jī)序列初始同步的最佳方案，但實(shí)現(xiàn)起來需要多個(gè)并行的支路，故適用于短周期PN序列的捕獲。PN序列的捕獲也可以采用基于滑動(dòng)相關(guān)的串行捕獲方案，其本質(zhì)是假設(shè)檢驗(yàn)，相關(guān)器對(duì)所有可能的相位假設(shè)進(jìn)行串行搜索，即先對(duì)當(dāng)前不正確的假設(shè)進(jìn)行測試并將其排除，再進(jìn)行下一個(gè)假設(shè)的測試。顯然這種串行搜索的方法需要較多的時(shí)間去排除錯(cuò)誤的相位，故相位搜索速度較慢。8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)2.定時(shí)跟蹤技術(shù)完成擴(kuò)頻序列的捕獲以后，本地序列相位同接收信號(hào)的相位基本一致，通常誤差在1/2個(gè)碼片時(shí)間之內(nèi)。由于收發(fā)時(shí)鐘的不穩(wěn)定性、收發(fā)信機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及傳播路徑時(shí)延變化等因素，已同步的本地序列相位會(huì)出現(xiàn)某種抖動(dòng)偏差。因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)為了保證準(zhǔn)確、可靠地工作，除了要實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻序列的捕獲，還要進(jìn)行擴(kuò)頻序列的跟蹤。跟蹤過程又叫細(xì)同步過程，跟蹤環(huán)路不斷校正本地序列發(fā)生的時(shí)鐘相位，使本地序列的相位變化與接收信號(hào)相位變化保持一致，實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的相位鎖定。跟蹤的本質(zhì)在于正確估計(jì)出本地序列與接收信號(hào)的相位差，并根據(jù)相位差產(chǎn)生能減小該相位差的控制信號(hào)，保證本地序列相位變化與接收信號(hào)一致。偽隨機(jī)序列的定時(shí)跟蹤通?？梢圆捎没谘舆t門定時(shí)誤差檢測器的延遲鎖定環(huán)。8.4當(dāng)前章節(jié)8.1IS-95CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程8.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系8.3

無線鏈路8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步和定時(shí)8.5IS-95CDMA系統(tǒng)的功率控制8.6

IS-95CDMA系統(tǒng)的軟切換及其漫游8.7

系統(tǒng)接口和信令協(xié)議一.多址干擾概念：指在CDMA通信系統(tǒng)中，共用頻帶用戶的擴(kuò)頻信號(hào)在時(shí)域和頻域上互相重疊，這些非理想正交的信號(hào)互相之間的干擾稱為多址干擾。多址干擾產(chǎn)生的原因PN碼不是理想正交的；同步不理想；多徑影響。二.遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)概念：近地強(qiáng)信號(hào)壓制遠(yuǎn)地弱信號(hào)的現(xiàn)象。即近地強(qiáng)信號(hào)的功率電平會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)地弱信號(hào)的功率電平。GSM系統(tǒng)有遠(yuǎn)近效應(yīng)嗎？每200kHz劃分一個(gè)頻段，如果一個(gè)手機(jī)發(fā)射功率過大，只是干擾同頻或鄰頻的手機(jī)。主要發(fā)生在IS-95上行信道。如果移動(dòng)臺(tái)功率是固定的，按照最大通信距離設(shè)計(jì)，則當(dāng)移動(dòng)臺(tái)接近基站時(shí)，產(chǎn)生過量的功率輻射。

遠(yuǎn)近效應(yīng)示意圖反向d2d1前向S1S2MS2MS1若d2/d1=100，則S1/S2將達(dá)近80dB!

強(qiáng)抑弱！三.功率控制概念：根據(jù)通信距離的不同，實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)射機(jī)所需功率，使得接收電平剛剛達(dá)到信干比門限。功率控制是個(gè)重要的命題資源有限

復(fù)用

干擾

功控GSM系統(tǒng)中的功率控制先談?wù)凣SM系統(tǒng)中的功控在GSM系統(tǒng)中，無論是基站還是手機(jī)的發(fā)射功率都是由BSC來進(jìn)行控制的，劃分為進(jìn)入連接模式之前和進(jìn)入連接模式之后。在連接模式之前，手機(jī)基本跟收音機(jī)差不多，收聽系統(tǒng)消息，基本上不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成干擾。但是BSC還是盡責(zé)的告訴手機(jī)，第一次接入系統(tǒng)時(shí)最大的信道發(fā)射功率。手機(jī)以隨機(jī)接入信道接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就以上面提到的最大功率接入，如果手機(jī)本身能提供的功率低于這個(gè)值，就以后者功率接入。GSM系統(tǒng)中的功率控制一旦進(jìn)入了專用模式，功控就很重要了，基站對(duì)上行鏈路的接收電平和接收質(zhì)量進(jìn)行測量，并傳送給BSC。手機(jī)當(dāng)前的發(fā)送功率，通過慢輔助控制信道SACCH傳給BTS，由BTS給BSC，BSC對(duì)以上因素加以考慮，決定如何調(diào)整手機(jī)的發(fā)射功率。BSC如果要調(diào)整功率，那么就在下行的SACCH信道中設(shè)置改變手機(jī)功率的命令。手機(jī)收到后，就按該值傳輸。如果功率需要改變幅度太大，還是需要時(shí)間的，手機(jī)功率最大變化速率是每13幀（60ms）以2dB的速率變化。上行功控范圍20~30dB。GSM系統(tǒng)中的功率控制除了上行鏈路，下行鏈路也是需要調(diào)整功率的。問題：對(duì)于下行鏈路是不是所有的載頻都可以參加功率控制？廣播控制信道BCCH的載頻不參加功率控制，因?yàn)樾^(qū)內(nèi)的手機(jī)需要檢測其電平來完成小區(qū)選擇和重選，功率的變化會(huì)讓手機(jī)在選擇小區(qū)上無所適從。CDMA系統(tǒng)中的功率控制CDMA系統(tǒng)功率控制的目的克服遠(yuǎn)近效應(yīng)減少多址干擾手機(jī)的低功耗分類反向功率控制與正向功率控制開環(huán)功率控制與閉環(huán)功率控制

反向功率控制與正向功率控制反向功率控制使移動(dòng)臺(tái)無論處于什么位置，其信號(hào)在到達(dá)基站的接收機(jī)時(shí)，都有相同的電平門限。正向功率控制調(diào)整基站向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的功率，使任一移動(dòng)臺(tái)無論處于小區(qū)的什么位置，收到基站的信號(hào)電平都剛剛達(dá)到信干比要求的門限。開環(huán)功率控制1.移動(dòng)臺(tái)的開環(huán)功率控制移動(dòng)臺(tái)的開環(huán)功率控制是指移動(dòng)臺(tái)根據(jù)接收的基站信號(hào)強(qiáng)度來調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率的過程。其目的是使所有移動(dòng)臺(tái)達(dá)到基站的信號(hào)功率相等，以避免“遠(yuǎn)近效應(yīng)”影響擴(kuò)頻CDMA系統(tǒng)對(duì)碼分信號(hào)的接收。

系統(tǒng)內(nèi)的每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)，根據(jù)所接收的前向鏈路信號(hào)強(qiáng)度來判斷傳播路徑損耗，并調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率。接收的信號(hào)越強(qiáng)，移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率應(yīng)越小。1.移動(dòng)臺(tái)的開環(huán)功率控制必須指出的是，當(dāng)前向鏈路和反向鏈路的載波頻率之差大于無線信道相干帶寬時(shí)，因?yàn)榍跋蛐诺篮头聪蛐诺赖牟幌嚓P(guān)性，這種依前向信道信號(hào)電平來調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率的開環(huán)調(diào)節(jié)是不完善的，調(diào)節(jié)精度不高。為此，需要采用后面即將介紹的閉環(huán)控制。

移動(dòng)臺(tái)的開環(huán)功率控制應(yīng)是一種快速響應(yīng)的功率控制，其響應(yīng)時(shí)間僅為幾微妙，動(dòng)態(tài)范圍為85dB。因此，開環(huán)功率控制發(fā)生在移動(dòng)臺(tái)初始接入階段，只能粗略估計(jì)發(fā)射功率，僅是一種對(duì)移動(dòng)臺(tái)平均發(fā)射功率的調(diào)節(jié)。這種功率調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點(diǎn)是直接、簡單，不需要在移動(dòng)臺(tái)和基站之間交換控制信息，控制速度快而且節(jié)省開銷。2.基站的開環(huán)功率控制基站的開環(huán)功率控制是指