08-IS-95系统

/1171/64第二代移动通信系统The2ndGenerationMobileCommunicationSystem（1）/1172/64问题1：常规突发中的训练序列有何作用？为何将训练比特在帧中间位置？问题2：GPRS是如何组成的？GPRS有何特点？本次课要回答的问题：IS-95CDMA的无线信道是如何构成的？物理信道与逻辑信道是如何关联的？IS-95CDMA前向和反向信道的组成及功能模块的作用、系统控制功能及基本原理。重点：PN码在IS-95CDMA中的用法及作用；IS-95CDMA系统的功率控制原理。难点：功率控制原理。内容回顾与提示/1173/64内容提要（Contents）IS-95系统AnOverviewonIS-95SystemIS-95系统的空中接口TheAir-interfaceofIS-95SystemIS-95系统的定时与同步TheTiming&SynchronizationofIS-95SystemIS-95系统的功率控制ThePowerControllingofIS-95System/1174/64内容提要（Contents）IS-95系统AnOverviewonIS-95SystemIS-95系统的空中接口TheAir-interfaceofIS-95SystemIS-95系统的定时与同步TheTiming&SynchronizationofIS-95SystemIS-95系统的功率控制ThePowerControllingofIS-95System/1175/64关于IS-95系统IS-95系统的技术基础基于扩频通信技术（军转民）是一种支持蜂窝组网的多用户扩频通信技术码分多址（CDMA）技术与传统扩频技术比，功率控制是它成功的关键何谓“IS-95”IS-95是美国TIA给基于CDMA第二代数字移动通信系统的标准代号，即（InterimStandard95）。IS-95的地位是第一个CDMA蜂窝移动通信系统规范它的CDMA技术框架是后来CDMA蜂窝系统的基础/1176/64IS-95系统的诞生产生背景数字蜂窝移动通信技术开发兴起（1980年代中后期）冷战结束，技术“军转民”成为可能技术推手高通公司：主要发明者美国TIA：标准化组织韩国政府：“第一个吃螃蟹者”主要里程碑1991年高通在西雅图的试验；1993年被TIA确定为IS-95标准1993年4月韩国购买生产许可并很快成功建网1994年3月中国开始试验，1998年11月试运营网开通/1177/64IS-95系统的标准系列IS-95的一些后续标准IS-99：为IS-95提供无线数据链接协议IS-657：专门为IS-95提供直接接入Internet标协议。支持所有的TCP/IP/PPP协议。IS-95B：为IS-95成为宽带系统而写。IS-95C：于1999年开展制订，完全兼容IS-95A、B/1178/64IS-95系统的特点窄带蜂窝移动通信系统900MHz频段，信道带宽1.25MHz频率复用率高模拟FDMA：1/7，18dB带外抑制；数字TDMA：1/3，9dB带外抑制；CDMA：约2/3（理论值1），各小区/扇区可同一频率软切换软容量自干扰系统功率控制很关键可向3G平滑过渡（实事结果，非必然）/1179/64内容提要（Contents）IS-95系统AnOverviewonIS-95SystemIS-95系统的空中接口TheAir-interfaceofIS-95SystemIS-95系统的定时与同步TheTiming&SynchronizationofIS-95SystemIS-95系统的功率控制ThePowerControllingofIS-95System/11710/64IS-95空口参数运营频段824~849MHz（反向）；869~894MHz（前向）双工方式FDD，间隔45MHz载波间隔1.25MHz信道速率1.2288kbps接入方式CDMA调制方式/4-QPSK分集RAKE(移动台2-3指，基站3指)接收，天线分集信道编码卷积码，K=9,R=1/3(反向)；K=9,R=1/2(前向）话音编码QCELP可变速率编码器数据速率9.6，4.8，2.4，1.2kbps正交扩频：64进制WLASH码PN序列周期：242-1chipsand215chips/11711/64IS-95的频道设置一个频道含有64个物理信道IS-95的无线信道发射机CDMA频道号CDMA频率（MHz）移动台基站1777N0.03825N10131023N1777N10131023N0.03827N0.03(1023)825N0.03(1023)827N其中频道号1～666，占20MHz，其中1～333属系统A，334～666属系统B。系统A、B分别为两个不同的经营部门，各自组成蜂窝网。A和B是基本的频道。此外，又外加5MHz频带作为A系统和B系统的扩展，其频道号分别为667～777和991～1023。/11712/64基站MS导频信道同步信道寻呼信道正向业务信道反向业务信道接入信道前向CDMA信道反向CDMA信道IS-95的逻辑信道各种逻辑信道由不同的码序列来区分IS-95的无线信道/11713/64IS-95的无线信道IS-95逻辑信道功能及其映射前向信道的类型：1个导频信道、1个同步信道、7个寻呼信道和63个前向业务信道。导频信道：发送导频信号供移动台识别并引导移动台入网同步信道：发送同步信息供移动台建立与系统的定时和同步寻呼信道：发送有关寻呼、指令及业务指配信息前向业务信道：传送用户业务信息；同时传送信令信息。逻辑信道信道个数物理信道逻辑信道信道个数物理信道导频信道1W0寻呼信道1~7W1~W7同步信道1W32前向业务信道55W8~W31W33~W63逻辑信道到物理信道的映射/11714/64CDMA前向信道W0W1W31W32W33W7W8W63·········导频寻呼寻呼业务业务数据随路信令（基站发送的1.25MHz信道）IS-95的无线信道IS-95逻辑信道功能及其映射前向信道的映射/11715/64IS-95的无线信道IS-95逻辑信道功能及其映射后向信道的映射CDMA反向信道（基站接收的1.25MHz信道）接入信道…接入信道业务信道…业务信道1n1m使用长码PN序列区分/11716/64IS-95的无线信道前向物理信道导频信道信息比特（全0）卷积编码器沃尔什函数01.2288Mc/s码元重复分组交织器同步信道信息比特码元沃尔什函数321.2288Mc/s调制码元调制码元1.2kb/s2.4ks/s4.8ks/s4.8ks/sR=1/2K=9卷积编码器码元重复分组交织器寻呼信道比特码元沃尔什函数p1.2288Mc/s调制码元调制码元9.6kb/s4.8kb/s19.2ks/s9.6ks/s19.2ks/s19.2ks/s分频器1.2288Mc/s长码发生器寻呼信道的长码掩码19.2ks/sAAA前向信道的组成框图/11717/64R=1/2K=9帧质量检测器加编码尾比特卷积编码器用户m在正向业务信道的信道比特码元沃尔什函数n1.2288Mc/s8.6kb/s4.0kb/s2.0kb/s0.8kb/s9.2kb/s4.4kb/s2.0kb/s0.8kb/s9.6kb/s4.8kb/s2.4kb/s1.2kb/s分频器1.2288Mc/s长码发生器用户的长码掩码调制码元19.2ks/s9.6ks/s4.8ks/s2.4ks/s码元重复分组交织器19.2ks/s调制码元19.2ks/s复接重复功率控制比特800b/s分频器19.2ks/sI信道引导短码1.2288Mc/sQ信道引导短码1.2288Mc/s基带滤波器基带滤波器cosωctsinωctI（t）Q（t）IQS（t）AA前向信道组成框图IS-95的无线信道前向物理信道/11718/64IS-95的无线信道前向物理信道业务信道调制参数ParameterDataRateUserDataRate9600480024001200CodingRate1/21/21/21/2UserDataRepetitionPeriod1248BasebandCodedDataRate19,20019,20019,20019,200PNChips/CodedDataBit64646464PNChipRate(Mcps)1.22881.22881.22881.2288PNChips/Bit1282565121024/11719/64卷积编码与重复编码卷积码:R=1/2,K=9,G0=753(octal),G1=561(octal);重复量:9600bps(Non),4800bps(1),2400bps(3),1200bps(7).块交织交织深度:20ms块;交织图案:24x16分组交织.长PN序列产生基本作用:数据扰码生成多项式生成:42比特掩码和42状态矢量的模-2内积1819212225262731333542)(xxxxxxxxxxxxP1123567101617xxxxxxxxxIS-95的无线信道前向物理信道/11720/641233…335344241403938373642位长码掩码长码42…IS-95的无线信道前向物理信道模-2内乘产生长码示意图/11721/64长PN序列（续）两种掩码基站ESN公用移动台MIN专用长码掩码结构如下：IS-95的无线信道前向物理信道1100011000置换ESN01公共掩码长码专用掩码长码M41M0M41M0/11722/64长PN序列(续)电子序列号(ESN)是置乱ESN号是数据扰码1.2288MHzPN作用于(抽取器),其中只保留每64PN的第一个chip;抽取器的符号速率是19.2ksps.),,,,...,,,,(01232728293031EEEEEEEEEESN,,,,,,,,,,,,(31221308172641322310EEEEEEEEEEEEESN192861524211202971625,,,,,,,,,,,EEEEEEEEEEEE),,,,,,,9182751423110EEEEEEEEPermutedIS-95的无线信道前向物理信道/11723/64卷积编码器4.8kbpsr=1/3k=9码元码元重复14.4ks/s码元28.8ks/s码元分组交织器4.8ks/s加编码器尾比特4.4kbps接入信道比特(每帧88比特)正交调制器调制码元(沃尔什子码)＋I信道序列1.2288Mc/s基带滤波器×cosωct＋基带滤波器×sinωctΣIQQ信道序列1.2288Mc/sS(t)D1/2PN子码延时=406.9ns4.8ks/s(=307.2kc/s)＋长码产生器长码掩码IS-95的无线信道前向物理信道基带信号处理（接入信道）/11724/64卷积编码器9.64.82.41.2(kbps)r=1/3k=9码元码元重复28.8ks/s码元码元分组交织器28.814.47.23.6ks/s加编码器尾比特9.24.42.00.8(kbps)反向业务信道信息比特(每帧172,80,40或16比特)＋I信道序列1.2288Mc/s基带滤波器×cosωct＋基带滤波器×sinωctΣIQQ信道序列1.2288Mc/sD1/2PN子码延时=406.9ns＋长码产生器长码掩码帧质量指示器8.64.02.00.8(kbps)28.8ks/s数据猝发随机化器正交调制器(64进制)帧数据率PN子码1.2288Mc/s调制码元4.8ks/s(307.2kc/s)IS-95的无线信道前向物理信道基带信号处理（业务信道）/11725/64IS-95的无线信道前向物理信道业务信道调制参数Pa