CDMA技术培训资料

CDMA系统概念CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时间、空间和频率上都可以重叠；将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制，使原有的数据信号的带宽被扩展，接收端进行向反的过程，进行接扩，增强了抗干扰的能力。CDMA系统属于子干扰系统。系统零时：定义1980年1月6日0时整为系统起始时间。偏置为零的长码和短码此时同时处于初始状态所有基站将在GPS时间的每个偶秒起始时刻（或在此之后80ms整数倍处）作为0偏置PN码（周期为80/3ms）的初态，即在此之前恰好输出了1个“1”和连续15个“0”这样的PN码片所有基站需将1980年1月6日零时（GPS起始时间）作为m序列长码的初态（在此之前恰好输出了一个“1”码片和41个连续的“0”码片）使用GPS定时的好处：切换快，同步简单CDMA系统时间CDMA系统缺点来自非同步CDMA网中不同的用户的扩频序列不完全正交，从而引起多址干扰；由于使用相同的载频，许多用户共用一个信道，强信号对弱信号有着明显的抑制作用，从而产生“远－－近”效应，影响用户通话。CDMA系统中采用功率控制技术解决“远---进”效应。我国CDMA系统频率使用规划联通新时空CDMA占用的载频上行（825MHz-835MHz）下行（870MHz-880MHz）载频计算：上行：载频=0.030MHz*载频号+825.000MHz下行：载频=0.030MHz*载频号+870.000MHz载频号信道号上行（MHz）下行（MHz）7283833.49878.496242832.26877.265201831.03876.034160829.80874.803119828.57873.57278827.34872.34137826.11871.11CDMA系统编号计划MSISDN：移动用户号码CC+NDS+SNIMSI:国际移动用户识别码MCC+MNC+MSIN国家号码86移动国家号码86数字蜂窝移动业务接入号133移动网号联通：03移动用户号移动用户识别码CDMA系统构成CDMA系统结构图MSCHLREIRSCBSCBTSMSOMCAUCSMESMEMSCIWFVLRSCVLRPSTNISDNPSPDNAEQFLUmCHNDQMMMAbisBGPiAiDi功能模块接口CDMA系统构成部件说明：BSC基站控制器对一个或多个BTS进行控制及相应呼叫控制的功能实体BTS基站收发信机为一个小区服务的无线收发设备MSC移动交换中心对位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体OMC操作维护中心操作、维护系统中的各种功能实体AUC鉴权中心为认证移动用户的身份和产生相应的鉴定参数的功能实体EIR设备识别寄存器存储有关移动台设备参数的数据库HLR归属位置寄存器管理部门用于移动用户管理的数据库CDMA系统构成部件说明：VLR拜访位置寄存器MSC为所管辖区域中MS的呼叫、所需检索信息的数据库MS移动台ISDN综合业务数字网PSTN公用电话交换网PSPDN公用数据交换网PLMN共用陆地移动网SC短消息中心CDMA系统接口、协议接口：代表两个相邻实体之间的连接点。协议：说明连接点上交换信息需要遵守的规则。IS95L3IS95L2IS95L1IS95L3IS95L2IS95L1AbisL3AbisL2AbisL1AbisL3AbisL2AbisL1BSSAPSCCPMTPBSSAPSCCPMTPTCAPMAPUmAbisAMSBTSBSCMSCCDMA网络结构协议图前向导频信道同步信道寻呼信道业务信道（含功率控制子信道）反向接入信道业务信道CDMA信道类型BTSW0:PILOTACCESSW32:SYNCW1:PAGINGWn:TRAFFICTRAFFIC前向CDMA信道(基站发送的1.23MHz信道)…导频信道同步信道寻呼信道1寻呼信道7业务信道1业务信道25业务信道55……W0W32W2W7W8W31W0业务信道24W33移动台功率控制子信道业务数据W：编码信道CDMA系统前向信道结构导频、同步、寻呼信道结构导频信道（全0）Walsh(0)去QPSK2.4ksps4.8ksps4.8ksps调制符号码符号重复的码符号1.2kbps卷积编码r=1/2,K=9符号重复块交织同步信道比特Walsh(32)寻呼信道比特19.2ksps9.6ksps19.2ksps19.2ksps调制符号码符号重复的码符号9.6kbps4.8kbps卷积编码r=1/2,K=9码符号重复块交织寻呼信道P的长码掩码长码发生器抽取器1.2288McpsWalsh(N)去QPSK去QPSK1.2288Mcps1.2288Mcps1.2288McpsAddFrameQualityIndicatorF-TCHbitsAdd8EncoderTailbitsConvolutionalEncoderR=1/2,K=9SymbolRepetitionBlockInterleaver(384Symbols)+SymbolpointMapping(0+1,1-1)ChannelGainF-PSCHgainPowerControlbitpositionDecimatorLongcodeGenerator(1.2288Mcps)PowerControlbits800HzPowerControlSymbolPunctureUsern’sLongCodeMaskBits00812DataRate(kbps)1.22.44.89.6Factpr8X4X2X1X19.2kspsBits/Frame164080172+WnToQPSKCDMA系统前向业务信道结构反向CDMA信道(基站接收的1.23MHz信道)以长码进行编址与寻呼信道有关的接入信道业务信道1业务信道与寻呼信道有关的接入信道与寻呼信道有关的接入信道与寻呼信道有关的接入信道CDMA系统反向信道结构R-ACHbitsAdd8EncoderTailbitsConvolutionalEncoderR=1/3,K=9SymbolRepetitionBlockInterleaver(576Symbols)64-aryOthogonalModulatorDataBurstRandomizerLongcodeGenerator(1.2288Mbps)Usern’sLongCodeMaskDataRate(kbps)4.8Factpr2X28.8kspsBits/Frame88+ToOQPSK28.8ksps307.2ksps接入信道将支持4800bps的固定速率接入信道公用长码掩码41333228272524980110001111ACNPCNBASE_IDPILOT_PNR-ACH信道结构AddFrameQualityIndicatorR-TCHbitsAdd8EncoderTailBitsConvolutionalEncoderR=1/3,K=9SymbolRepetitionBlockInterleaver(576Symbols)64-aryOthogonalModulatorDataBurstRandomizerLongcodeGenerator(1.2288Mbps)Usern’sLongCodeMaskBits00812DataRate(kbps)1.22.44.89.6Factpr8X4X2X1X28.8kspsBits/Frame164080172+ToOQPSK28.8ksps307.2ksps公用长码掩码41323101100011000重排的ESNCDMA系统反向业务信道结构CDMA关键技术分集技术分集技术（diversitytechniques）：利用多条传输相同信息且有尽量相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径，并在接收端对这些信号进行适当的合并，以便大大降低多经衰落的影响，从而改善传输的可靠性。分集空间分集时间分集极化分集角度分集频率分集时间分集采用符号交织，检错纠错编码等方法。频率分集将能量扩展到宽带中实现。CDMA将信号扩展到整个1.23M上。空间分集在基站采用双接收天线。在手机和基站采用RAKE接收，合并不同传输延时的信号软切换的时候，移动台和多个基站同时联系，从中选出最好的帧送给交换机CDMA系统应用的分集技术在移动通信中，移动台与基站之间的环境复杂，到达接收信号不会是一条路径来的信号，而是多径合成信号。对于采用其他技术的移动通信系统，只能采用复杂的抵抗技术，减少影响。而对采用CDMA技术的移动通信系统，由于CDMA的相关特性，只要路径之间的时延差大于一个PN码片宽度，就可以利用多径信号加强接收效果，此种技术称为RAKE分集接收技术（俗称路径分集）。一般RAKE接收机由搜索器（Searcher）、解调器（Finger）、合并器（Combiner）3个模块组成。搜索器完成路径搜索，主要原理是利用码的自相关及互相关特性。解调器完成信号的解扩、解调，解调器的个数决定了解调的路径数，通常CDMA基站系统一个RAKE接收机由4个Finger组成，移动台由3个Finger组成。合并器完成多个解调器输出的信号的合并处理，通用的合并算法有选择式相加合并、等增益合并、最大比合并3种。合并后的信号输出到译码单元，进行信道译码处理。RAKE接收技术CDMA系统的功率控制CDMA系统是自干扰系统，限制CDMA系统容量的因素是“干扰”；CDMA功率控制的目标：克服反向链路的远近效应；基站从各个移动台接收到的功率相同；保证接收机的解调性能情况下，尽量降低发射功率，减小对其他用户的干扰。当达到以下条件，系统容量最大当在可接受的信号质量下，功率最小基站从各个移动台接收到的功率相同在CDMA系统中，功率控制是关键技术功率控制的原则是：当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作出快速反应（例如几微秒），以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰，相反，当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止许多用户因为单个用户的信号电平突然变大而增大背景干扰。功率控制CDMA系统的功率控制类型功率控制反向功率控制前向功率控制开环功率控制闭环功率控制内环功率控制外环功率控制功率控制分为反向功率控制及正向功率控制两种，其中，反向功率控制尤其重要，因为，反向是依靠准正交码区分的，因此，用户之间存在相互间干扰，只有保证到达基站各用户间功率一致（防止远近效应），才能保证用户容量及质量。进行反向功率控制的以在移动台接收并测量基站发来的导频信号，根据导频信号强弱估计正确的传输损耗，并根据这种估计来调节移动台的反向发射功率。接收信号增强就降低其发射功率，接收信号减弱就增强其发射功率。反向开环功率控制是由移动台发起的工作移动台所需发射功率受以下因素影响移动台与基站距离小区负荷信道环境CDMA系统规定用一个常数来补偿路径损耗与小区负荷的影响，这个常数可由基站调整移动台根据接收前向信道的功率，直接确定发射功率反向开环功率控制是移动台根据在小区中所接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率。其目的是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时都有相同的标称功率。开环功率控制是为了补偿平均路径衰落的变化和阴影、拐弯等效应，它必须有一个很大的动态范围。IS95空中接口规定开环功率控制动态范围是－32dB～＋32dB。反向开环功率控制内环功率控制基站测量Eb/Nt和设定的目标Eb/Nt进行比较，大于则指令移动台降低发射功率，否则增加发射功率。调节速率为800Hz外环功率控制统计误帧率，测量接收到的能量并估计Eb/Nt将接收到的Eb/Nt与设定门限进行比较产生功率控制命令反向闭环功率控制移动台测量前向业务信道帧质量，周期方式或门限方式上报帧质量。基站根据上报的帧质量情况确定是否进行前向功率调节前向功率控制是一种慢速功率调节。前向功