CDMA关键技术介绍

Copyright2003,ZTECORPORATION主要内容•功率控制在CDMA中的作用.•明确CDMA中采用的不同类型的功率控制机制•-反向开环功率控制•-反向闭环功率控制•-反向外环功率控制•-前向业务信道功率控制•1X中新增加的功率控制•切换的分类•软切换的原理相关参数CDMA功率控制作用•CDMA是一种基于用户数量的干扰受限系统•与AMPS/TDMA系统不同，CDMA系统是软容量限制系统•每个用户都是共享信道中的噪声源•用户的噪声是累积的•这就对系统能够容纳多少用户，造成了实际的限制•移动台精确的功率控制是至关重要的，如果我们想要：•获得最大系统容量•延长移动台电池寿命•功率控制的目标就是，使每个移动台保持在绝对最小功率级，并确保可接受的服务质量•理想情况，在基站处从每个移动台接收到的信号功率应该是相同的(干扰最小)，且应当尽量得小CDMA的功率控制包括前向功率控制和反向功率控制。前向功率控制：95功率控制和1x快速功率控制前向功率控制受控对象是基站的发射功率，移动台起辅助作用。反向功率控制：开环功控、闭环功率控制和外环功率控制反向功率控制受控对象是移动台的发射功率，基站起辅助作用。CDMA功率控制分类主要内容•功率控制在CDMA中的作用.•明确CDMA中采用的不同类型的功率控制机制•-反向开环功率控制•-反向闭环功率控制•-反向外环功率控制•-前向业务信道功率控制•1X中新增加的功率控制•切换的分类•软切换的原理相关参数反向开环功率控制•根据总的接收到的信号功率，移动台对需要的发射功率作出粗略的初始判断•反向开环功率控制的问题是：•假定的是在前后向具有完全相同的路径损耗；因此，不能反映不对称的路径损耗•初始判断是基于接收到的总的信号功率；因此，移动台从其它基站接收到的功率导致该判断很不准确移动台BTS反向开环功率控制反向闭环功率控制•补偿前向和反向路径之间的不对称•由发往移动台的提升功率(0)和降低功率(1)指令组成，根据在基站测得的信号强度并与以特定门限值(给定值)相比较确定发送0或1•每条指令要求移动台增加或减少发射功率1dB•每秒发射800次，始终以全功率发射•允许补偿快衰落的影响移动台BTSSignalStrengthMeasurement门限值or反向闭环功率控制开闭环功率估算•平均输入功率定义为移动台在其使用的1.25MHzRF信道带宽内接收到的功率•接入参数值不同基站之间可能会有所不同•以适应不同的前向功率级和天线增益•这些值在由寻呼信道提供的接入参数消息中详细说明接入信道上的开环试探反向业务信道初始发射接收到第一个功率控制比特后根据：1.平均输入功率移动台测得2.接入参数基站提供后续试探根据基站提供的接入参数进行调整根据：1.平均输入功率移动台测得2.接入参数基站提供3.所有接入试探调整值的总和根据：1.平均输入功率移动台测得2.接入参数基站提供3.所有接入试探调整值的总和4.所有接收到的功率控制比特值的总和反向功率计算公式meanoutputpower(dBm)=-meanpowerinput(dBm)+K+NOM_PWR-16xNOM_PWR_EXT+INIT_PWR+thesumofallaccessprobecorrections(dB)+thesumofallclosedlooppowercontrolcorrections(dB)反向外环功率控制•反向链路差错控制的渐进形式•给定值根据反向业务信道的FER调整(在基站控制器决定)•以50帧/秒(20ms/帧)的速率抽样•给定值每1-2秒调整一次FER移动台BTSBSC反向外环功率控制SignalStrengthMeasurement门限值or反向闭环功率控制前向业务信道功率控制•基站缓慢地降低到每个移动台的功率•随着FER(在移动台测定)的增加，移动台要求增加前向业务信道的功率,发送功率测量报告消息.FER移动台BTSBSCAdjustFwd.Power前向链路功率控制功率控制机制概要•所有类型的功率控制共同工作，移动台的功率消耗降低到最小，并增加了系统的整体容量。FERFER移动台BTSBSCSignalStrengthMeasurement门限值torAdjustFwd.Power反向外环功率控制反向闭环功率控制前向链路功率控制反向开环功率控制1x引入的新的功率控制--前向快速功控Mobilemeasurespower•RxpowerEb/NtthendecreasepowerPCBsent•RxpowerEb/NtthenincreasepowerPCBsentMobilesends1powercontrolbit(PCB)every1.25msMS根据FER调整Eb/N0Pilot0Pilot1Pilot0主要内容•功率控制在CDMA中的作用.•明确CDMA中采用的不同类型的功率控制机制•-反向开环功率控制•-反向闭环功率控制•-反向外环功率控制•-前向业务信道功率控制•1X中新增加的功率控制•切换的分类•软切换的原理相关参数CDMA切换空闲状态空闲切换CDMA-to-CDMA硬切换更软切换呼叫期间软切换CDMA-to-Analog硬切换CDMA中的空闲切换PN104PN108A104108Ec/Io空闲切换既不是软切换也不是硬切换!PN104PN108A104108Ec/Io3dBCDMA中的空闲切换接入失败易发生区域?主要内容•功率控制在CDMA中的作用.•明确CDMA中采用的不同类型的功率控制机制•-反向开环功率控制•-反向闭环功率控制•-反向外环功率控制•-前向业务信道功率控制•1X中新增加的功率控制•切换的分类•软切换的原理相关参数软切换•软切换：移动台在从一个基站覆盖区域移向另一个基站时,开始与目标基站通信但不中断与当前提供服务的基站的通信.•可以同时包括与三个基站保持通信,移动台合并从每个基站发送来的信号帧.基站A基站BMSCBSCPSTN更软切换•相同小区的不同扇区之间的切换•跨越两扇区时始终保持与两个扇区的同时通信直到移动台切换完全完成•可能频繁发生•所有行为由基站管理•从两个扇区接收到的信号可以被合并以改善信号质量alphabetagamma此时耗费多少CE?CDMA-to-CDMA硬切换AMSCMSCBPSTNBSCBSC•切换的两个基站工作在不同的频率•切换的两个基站可以工作在相同的频率，但从属于不同的MSCA(f1)MSCBSCPSTNB(f2)系统间软切换(ISSHO)•BSC间通过ASM连接,从而实现跨BSC间的软切换MSCSVBSHIRSMSCSVBSHIRSAf1Df1Bf1Ef1Cf1Ff1Uf1Xf1Vf1Yf1Wf1Zf1CDMASoftHandoffISSHOCDMAHardHandoffTIA/EIA-41D•MS中得四个存储器，用于存放短PN码得偏移序号，关机后清零，开机后从系统获取信息•导频集：•有效导频集：分配给移动台的与当前的前向业务信道相关的导频集合(最多6个导频)•候选导频集：当前不在有效导频集里，由移动台接收到的有足够的强度显示与该导频相对应的基站的前向业务信道可以被成功解调的导频的集合(最多5个导频)•相邻导频集：当前不在有效导频集或候选导频集里，但根据某种算法可能进入候选导频集的导频集合(最少20个导频)•剩余导频集：当前系统中，当前CDMA载频中的所有其它可能的导频•导频集中的所有导频具有相同的频率•这些导频集可以在切换期间由基站更新导频集1.Active2.Candidate3.Neighbor4.Remaining导频集导频集的初始化CandidateRemainingActiveNeighborPilotwhosePagingChannelisbeingmonitoredPilotsspecifiedinthemostrecentlyreceivedExtendedNeighborListMessage(AGEsetatNGHBR_MAX_AGE)EmptyAnyotherpossiblepilotinthesystemMS如何获取？导频集的更新（当处于通话状态）CandidateRemainingActiveNeighborPilotslistedthemostrecentlyreceivedExtendedHandoffDirectionMsgPilotsspecifiedinthemostrecentlyreceivedNeighborListUpdateMessage(orwhoseAGEisstilllessthanNGHBR_MAX_AGE)PilotswhosestrengthexceedsT_ADDAnyotherpossiblepilotinthesystem问题：新的PN偏移如何加入到有效集中的？导频集合维持剩余集合邻域集合候选集合有效集合导频强度超过T-ADD导频低于T-DROPT-TDROP已终止导频强度超过T-ADD由系统确定导频是否加入有效集合导频强度测量消息(PSMM)在切换处理过程中，移动台利用导频强度测量消息指引基站。•移动台用导频强度测量消息报告与当前正在被解调的前向业务信道(不管是否将继续从其接收业务)相关的导频的强度，以及相邻导频集和剩余导频集里正在被接收的具有足够强度，因此与其相关的t业务信道能够被成功解调的导频的强度。•在上图中•移动台正在解调基站A的业务信道并从基站A得到它的时间基准•它同时仍在解调基站B的业务信道，但基站B的导频已变得太弱了•基站C的导频已变得有足够得强度，移动台将开始接收该基站的业务信道TimingACBPSMM业务信道导频信道导频搜索窗SearchWindowforpilotsintheActiveandCandidateSet:SearchWindowforpilotsintheNeighborSet:SearchWindowforpilotsintheRemainingSet:EarliestarrivingusablemultipathcomponentofthepilotpilotPNoffsetpilotPNoffsetSRCH_WIN_NSRCH_WIN_ASRCH_WIN_R搜索窗作用：确保MS能搜索到导频集中PN偏移的多径信号Searcher在切换中起着重要作用必须了解其在系统捕获阶段及捕获后的不同工作模式Ec/IoShortPNCodeOffsetsNeighborSetActiveSetCandidateSetRemainingSetRakeFingers123PilotsAboveSearchedInThisOrder:AAACNRAAACAAACAAACAAACAAACAAACNNNNNNAAACNAAACAAACAAACAAACAAACAAACNNNNNAAACNAAACAAACAAACAAACAAACAAACNNNNNNNAAACAAACAAACNNNRAAACNAAACAAACAAANNCAAACAAACNNNRAAACNAAACAAACAAANNCAAANCAAACNNUntilallarescanned…thenrepeat•T_ADD:pilotdetectionthreshold(Typically26=-13dB)•T_DROP:pilotdropthreshold(Typically30=-15dB)•T_TDROP:droptimervalue(Typically3=4sec)PilotStrengthPilotStrengthexceedsT_ADDEHODMreceived,PilotDroppedintoNeighborSet,HOCmessagesent,NLUmessagereceivedTimePilotstrengthdropsbelowT_DROP,DropTimerstartedT_TDROPT_ADDT_DROPEHODMreceived,PilotAddedtoActiveSet,HOCmess