1、CPO_T04_C2 CDMA 關鍵技術課程目標：l 掌握無線通信根底知識；掌握CDMA擴頻通信原理及關鍵技術l 掌握網絡規劃流程、原理及各種工具的使用并能夠完成相應的網絡拓撲結構設計l 學習后臺無線參數的含義，網優數據的分析和多載頻網絡的優化以及數據業務優化的相關內容l 學習軟件使用，能夠完成路測并對數據進行分析，提出優化方案并實施參考資料：l ?CDMA 網規網優培訓手冊?l ?網優方法之路測分析法?l ?CDMA 網絡規劃與優化?目 錄第1章 CDMA關鍵技術1 功率控制1 功率控制概述11.1.2 1x中的前向快速功率控制3 1x中的RC1和RC2的前向功率控制6 反向功率控制8 分集

2、接收16 時間分集17 頻率分集17 空間分集181.2.4 RAKE接收機19 軟切換21 軟切換21 更軟切換25第1章 CDMA關鍵技術1.1 功率控制1.1.1 功率控制概述CDMA的功率控制包括前向功率控制、反向功率控制。如果小區中的所有用戶均以相同功率發射，那么靠近基站的移動臺到達基站的信號強，遠離基站的移動臺到達基站的信號弱，導致強信號掩蓋弱信號，這就是移動通信中的“遠近效應問題。因為CDMA是一個自干擾系統，所有用戶共同使用同一頻率，所以“遠近效應問題更加突出。CDMA系統中某個用戶信號的功率較強，對該用戶被正確接受是有利的，但卻會增加對共享的頻帶內其它的用戶的干擾，甚至淹沒有

3、用信號，結果使其它用戶通信質量劣化，導致系統容量下降。為了克服遠近效應，必須根據通信距離的不同，實時地調整發射機所需的功率，這就是“功率控制。CDMA系統的容量主要受限于系統內移動臺的相互干擾，所以如果每個移動臺的信號到達基站時都到達最小所需的信噪比，系統容量將會到達最大值。CDMA功率控制的目的就是既維持高質量通信，又不對占用同一信道的其它用戶產生不應有的干擾。因此，在CDMA系統的反向鏈路中引入了功率控制，通過調整用戶發射機功率，使信號到達基站接收機的功率相同，且剛剛到達信干比要求的門限值，同時滿足通信質量要求。通過調整，各用戶不管在基站覆蓋區的什么位置和經過何種傳播環境，都能保證各個用戶

4、信號到達基站接收機時具有相同的功率。在實際系統中，由于用戶的移動性，使用戶信號的傳播環境隨時變化，致使每時每刻到達基站時所經歷的傳播路徑、信號強度、時延、相移都隨機變化，接受信號的功率在期望值附近起伏變化。J.Viterbi在經過對大量基站接受信號的統計分析后，得出非精確功率控制下基站接收信號的信噪比呈對數正態分布。反向功率控制包括三局部：開環功率控制、閉環功率控制和外環功率控制。CDMA系統的每一個移動臺都一直在計算從基站到移動臺的路徑損耗，當移動臺接收到從基站來的信號很強時，說明要么離基站很近，要么有一個特別好的傳播路徑，這時移動臺可降低它的發送功率，而基站依然可以正常接收；相反，當移動臺

5、接收到的信號很弱時，它就增加發送功率，以抵消衰耗，這就是開環功率控制。開環功率控制簡單、直接，不需在移動臺和基站之間交換控制信息，同時控制速度快并節省開銷。但CDMA系統中，前向和反向傳輸使用的頻率不同IS-2000規定的頻差為45MHz，頻差遠遠超過信道的相干帶寬，因而不能認為前向信道上衰落特性等于反向信道上衰落特性，這是開環功率控制的局限之處。為了克服前向和反向鏈路上不相關的瑞利衰落，可以由基站檢測來自移動臺信號的信噪比，并把它與一個門限值比較，根據比較結果在下行信道上向移動臺發送功率上升或功率下降的指令，移動臺根據收到的指令來調節其發射功率，這就是閉環功率控制。實現閉環功率控制的關鍵是產

6、生、傳輸、處理和執行功率控制指令的速度要快，以盡量跟蹤上行鏈路的瑞利衰落。在閉環功率控制中，信噪比的門限值也不是一直恒定的，而是在外環功率控制下動態變化的。所謂外環功率控制實際上是一種發生在基站內或基站與移動交換中心之間的一種功率控制過程，它以直接影響話音質量的誤幀率作為判決依據，及時地作出上調或下調信噪比門限的指令。在實際系統中，反向功率控制是由上述三種功率控制共同完成的。即首先對移動臺發射功率作開環估計，然后由閉環功率控制和外環功率控制對開環估計作進一步修正，力圖做到精確的功率控制。前向功率控制包括兩局部：95功率控制和1X快速功率控制。對于前向鏈路，當移動臺向小區邊緣移動時，移動臺受到鄰

7、區基站的干擾會明顯增加；當移動臺向基站方向移動時，移動臺受到本區的多徑干擾會增加。這兩種干擾將影響信號的接收，使通信質量下降，甚至無法建鏈。因此，在CDMA系統的前向鏈路中引入了功率控制，通過調整業務信道的基站發射機功率，使前向業務信道的發射功率在滿足移動臺解調最小需求信噪比的情況下盡可能小。通過調整，即能維持基站同位于小區邊緣的移動臺之間的通信，又能在較好的通信傳輸特性時最大限度地降低前向發射功率，減少對相鄰小區的干擾，增加前向鏈路的相對容量。在1X系統的前向鏈路對RC1和RC2采用與95系統相同的功率控制；而對RC3RC5采用IS-2000快速功率控制。慢功率控制針對RC1和RC2的功率控

8、制算法不同。快速功率控制都可分為外環功率控制和閉環功率控制。在外環和閉環功率控制使能的條件下，外環和閉環共同起作用來控制前向鏈路的發射功率；后面相關的章節會有詳細的說明。1.1.2 1x中的前向快速功率控制1.1.2.1 前向快速功率控制原理CDMA系統的實際應用說明，系統的容量并不僅僅是取決于反向容量，往往還受限于前向鏈路的容量。這就對前向鏈路的功率控制提出了更高的要求。前向快速功率控制就是實現合理分配前向業務信道功率，在保證通訊質量的前提下，使其對相鄰基站/扇區產生的干擾最小，也就是使前向信道的發射功率在滿足移動臺解調最小需求信噪比的情況下盡可能小。通過調整，既能維持基站同位于小區邊緣的移

9、動臺之間的通信，又能在較好的通信傳輸特性時最大限度地降低前向發射功率，減少對相鄰小區的干擾，增加前向鏈路的相對容量。前向快速功率控制分為前向外環功率控制和前向閉環功率控制。在外環使能的情況下，兩種功率控制機制共同起作用，到達前向快速功率控制的目標。前向快速功率控制雖然發生作用的點是在基站側，但是進行功率控制的外環參數和功率控制比特都是移動臺檢測前向鏈路的信號質量得出輸出結果，并把最后的結果通過反向導頻信道上的功率控制子信道傳給基站。原理圖如下圖 1：圖 1.11 前向快速功率控制原理1.1.2.2 前向外環功率控制前向外環功率控制實現點在移動臺，基站需要做的工作就是把外環控制的門限值在尋呼消息

10、中發給移動臺，其中包括FCH和SCH的外環上下限和初始門限。外環功率控制根據指配的前向業務信道要到達的目標誤幀率FER所需的Eb/Nt來估算門限設置值。該設置值或者通過閉環間接通知基站進行功率控制，或者在前向業務信道沒有閉環的情況下通過消息通知基站根據設置值的差異來控制發射功率水平。1.1.2.3 前向閉環功率控制前向快速功率控制的實現點雖然在信道板，但計算卻在移動臺側來進行，在RC3RC6的反向信道中增加了反向導頻信道，前向快速功率控制的基石也在這里；因為實現前向快速功率控制的功控比特是由反向導頻上的反向功控子信道發送給基站的。閉環功率控制把前向業務信道接收信號的Eb/Nt與相應的外環功率控

11、制設置值相比較來判定在反向功率控制子信道上發送給基站的功率控制比特的值。.在反向導頻信道上每PCG包含1536 *N個PN碼片，其中N擴展速率Spreading Rate數(擴展速率為1時，N = 1；擴展速率為3時N = 3)。移動臺必須在反向導頻信道每個PCG中的前1152*N個PN碼片發送導頻信號，并在接下來的384*N個PN碼片發送反向功率控制子信道。對于FPC_MODEs = 000, 001, 和010，在反向功率控制子信道的每個384*N個PN碼片重復發送移動臺產生的前向功率控制比特。對于FPC_MODEs = 011, 100, 或101，在反向功率控制子信道的每個384*N個

12、PN碼片重復發送移動臺產生的刪除指示比特(EIB)或是3GPP2 C.S0002-A中的質量指示比特(QIB)。對于FPC_MODEs = 110， 在反向主功率控制子信道的每個384*N個PN碼片重復發送移動臺產生的前向功率控制比特，而在反向輔助控制子信道的每個384*N個PN碼片重復發送移動臺產生的刪除指示比特(EIB)。在反向導頻信道上每個PCG發送的所有PN碼片必須以相同的功率發射。反向功率控制子信道的結構如 圖 2說明。 圖 1.12反向功率控制子信道的結構1.1.2.4 軟切換狀態下的前向快速功率控制圖 1.13 軟切換示意圖在軟切換狀態下，移動臺與不同基站間的無線環境的差異，可能

13、導致不同基站間的解調結果差異較大，雖然同一個移動臺在反向功率控制子信道上向基站發送的前向功率控制比特是相同的，但是由于無線環境的差異，如圖 1.13中BTS_A和BTS_B解調出來的前向功率控制比特由于誤碼等原因，會相差比較大，結果導致不同基站的發射功率產生較大的差異。但在軟切換區，前向鏈路在移動臺是通過合并的方式來處理接收信號的，只要有一條鏈路的信號質量得到保證，通話質量就可以保證，所以另外一條前向鏈路的功率可能造成系統容量的浪費。所以在軟切換區的快速功率控制，尤其是質量較差的一條鏈路的快速功率控制需要受到合理的控制。在CDMA2000-1X階段的RC3RC5軟切換過程中，可以實現快速功控與

14、軟切換過程中前向功控參數處理的協調融合，成為CDMA2000系統前向鏈路功率控制的重要的組成局部。其實現的核心就是：在RC3RC5配置下的軟切換過程中，針對參與軟切換的所有基站的各個前向業務信道，在快速功控同時有效的前提條件下，BSC與參與軟切換的各基站共同完成前向業務信道上發射功率之間的良好同步。這里所說的同步實際上是盡量讓鏈路較差的前向發射功率向信號較好的前向鏈路的發射功率靠攏，因為鏈路較好的前向發射功率必然也較低。功率同步的方法多種多樣，每幀同步的，也有多幀統計平均同步的，這里不再贅述，可以參見前向功率控制的設計文檔。1.1.3 1x中的RC1和RC2的前向功率控制1.1.3.1 RC1

15、前向功率控制算法RC1算法的核心思想可以用如下兩條規那么來描述：規那么一：如果接收到功率測量報告，那么增加發射功率規那么二：如果沒有接收到功率測量報告，那么減小發射功率在語音通信中，實際影響話音質量的是誤幀率。當誤幀率較高時，人們主觀上會覺得話音質量較差；而誤幀率較低時，會覺得話音質量較好。在基于IS-95的CDMA系統中，為了保證一定的話音質量，規定上下行鏈路的誤幀率不得超過一個門限值，一般該門限值為1 %。這個比值可以通過確定增加功率的幅度與減小功率的幅度的比來實現。依據這一點，一種理想參數設置就是:如果通訊鏈路接收到功率測量報告，該信道發射功率增加1dB；如果接收不到功率測量報告，前向信

16、道發射功率減小0.01 dB。通訊過程中，環境偶爾有突然惡化的情形，上述算法將以較大步長連續上調功率以抵抗快速深度衰落。通訊環境好轉后，算法將很緩慢地降低發射功率。1.1.3.2 RC2前向功率控制算法IS-95A指出，對于速率集2，移動臺將前向鏈路幀的好壞用EIB來表示，并將該值通過反向鏈路送給基站。對于我們的集中式前向功率控制算法來說，控制器在BSC側由反向層3數據獲得EIB值，進行相應的前向功率控制。算法的根本思想與8K聲碼器配置時的前向功率控制算法根本相同。可以用如下兩條規那么來描述： 規那么一：如果接收的EIB等于1，那么增加發射功率 規那么二：如果接收的EIB等于0，那么減小發射功

17、率采用13K聲碼器，由于控制不再需要功率測量報告且每幀移動臺都能提供EIB信息，從而使前向功率控制能夠更快速的進行，從而我們可以加大前向功率控制的動態范圍，一般為20dB左右。由于算法的動態范圍大，要求算法為變步長算法，且功率的上升步長與調整時刻的發射功率成反比關系。為加快運算速度，上升步長與調整時刻的發射功率的關系取為如下非線性函數：其中，和dB,3dB和1dB。1.1.3.3 切換狀態下的RC1和RC2前向功率控制CDMA系統中的切換主要有：硬切換、軟切換和更軟切換。硬切換發生在不同頻率的小區之間，移動臺先中斷與原基站的聯系，再與新基站取得聯系。基站給移動臺發送功率控制參數消息，移動臺依據

18、該消息給基站發送功率測量報告，進行前向功率控制。在分配前向信道時進行前向功率控制初始化。功率控制算法的啟動與建立一個新的空中鏈路時相同。在軟切換時，對于8K聲碼器RC1的鏈路來說，SVM同時接收從2個或3個BTS傳來的信息，經過最正確幀選擇處理后，SVM將有無功率測量報告消息用一布爾量表示，并將其送給前向功率控制器。經過前向功率控制器運算后，得到的前向業務信道增益發給參與軟切換的各BTS。對于13K聲碼器RC2的前向鏈路來說， SVM同時接收從2個或3個BTS傳來的EIB信息，經過最正確幀選擇處理后，SVM將EIB的值送給前向功率控制器。經過前向功率控制器運算后，得到的前向業務信道增益發給參與

19、軟切換的各BTS。在更軟切換時，前向功率控制器按軟切換方式處理。1.1.4 反向功率控制1.1.4.1 反向功率控制簡介反向功率控制用來控制移動臺的發射功率，以使移動臺的發射信號在到達基站時滿足一定的解調要求的前提下，發射功率盡量的降低，來滿足小區反向容量的要求，因為不同的移動臺反向信號是互相干擾的，理論上只有讓進行相同業務的移動臺到達基站的功率水平相一致，才能到達反向容量最大化的要求。移動臺的反向發射功率由移動臺的開環估測加閉環控制共同作用得到，而沒有閉環控制的情況下，比方接入信道的發射功率，就只有開環在起作用。反向閉環功率控制又可分為反向外環和反向內環我們多數時候所說的反向閉環斗專指反向內

20、環。1.1.4.2 反向開環功率控制首先，對應不同的反向信道計算開環控制輸出功率的修正值不同。具體地說，將針對反向接入信道、增強接入信道、反向通用控制信道和反向業務信道RC1、2和RC36也有所不同采用不同的修正值如表 1所示。表 1.11 開環功率控制offset_power值接入信道的開環控制：接入狀態下，MS開環控制如下：其中interference correction = minmax-7-Ec/Io,0,7，如下圖 4所示。該參數是根據所處位置接收導頻的強度，引入的干擾校正因子，在IS95B中就已經增加了此校正因子。顯然，信噪比越低的地方，校正因子越大，從而增加此環境下的接入成功率

21、。圖 1.14 接入信道開環功控干擾校正因子隨接收導頻強度的變化關系圖NOM_PWRs、INIT_PWRs同IS95A中的含義一致，前者用來補償前反向鏈路的差異，后者提高接入的成功率。工作在頻帶0、2、3、5、7、9時，置NOM_PWR_EXTs=0，工作在頻帶1、4、6、8時，如有必要將此范圍定在-24，-9之間，設置NOM_PWR_EXTs=1，PWR_LVL、PWR_STEPs那么是表示接入試探數和每個接入試探遞增功率的大小的參數。這些參數都可在尋呼信道接入參數消息上得到的，該消息的結構如IS95系統完全一致，在此不做贅述。因此在基站后臺數據庫中應可根據當地具體情況進行設置。反向業務信道

22、RC1，RC2的開環功率控制RC1、RC2的反向根本信道初始發射功率為其中Interference Correction = MIN(MAX(7 - ECIO, 0), 7)，ACC_CORRECTIONS是進入業務信道之前功率調整的累加值，1X階段進入業務信道以前的信道是接入信道，那么將其置為NOM_PWRs-16*NOM_PWR_EXTs+INIT_PWRs+PWR_LVL*PWR_STEPs；收到第一個功率控制比特后，平均輸出功率為其中NUM_RSCCH 是發射Reverse Supplemental Code Channel的數目，范圍從0到7。收到第一個功率控制比特后，移動臺將不更新

23、干擾校正因子。其中參數RLGAIN_ADJ是設置業務信道相對接入信道或增強接入信道發射功率的調整值。在PCH上通過擴展信道指派消息發送給MS的。反向業務信道RC3，RC4的開環功率控制當反向業務信道采用RC3RC4時，初始反向導頻信道的發射功率為其中Interference Correction = MIN(MAX(IC_THRESHs - ECIO, 0), 7)，波形如下圖 5圖 1.15 RC3、4業務信道開環功控干擾校正因子隨接收導頻強度的變化關系圖同樣的道理，ACC_CORRECTIONS是進入業務信道之前功率調整的累加值，1X階段不實現增強接入信道和反向公共控制信道，那么ACC_C

24、ORRECTIONS 置為NOM_PWRs 16 × NOM_PWR_EXTs + INIT_PWRs + PWR_LVL* PWR_STEPs；接到一個有效的功率控制比特后，移動臺將不更新干擾校正因子。其中，IC_THRES為開始應用干擾校正的門限值水平，顯然為負值。一般在前向BCCH上的增強接入參數消息傳送給MS的。1X階段不支持BCCH，故不能改變IC_THRES的值，但協議規定每次收到接入參數消息會將其置為7。1.1.4.3 反向閉環功率控制1. 反向閉環原理，如圖 6所示圖 1.16 反向閉環功率控制示意圖2. 反向外環功率控制反向外環功率控制是反向功率控制中較有特色的一局

25、部，它將影響話音質量的誤幀率與反向閉環功率控制中的信噪比有機地結合起來，使功率控制的作用不僅表達在容量的增大上，而且在話音質量的改善方面也有直接的效果。同樣地，反向外環功率控制在標準中也沒有明確的定義和描述，從這個意義上說，反向外環功率控制設計有著極大的靈活性。在RC1、2是外環算法的實現位置放在軟件S_SDM上。在RC34時，如果有反向補充信道，此時外環算法的調整仍按根本信道的質量進行。經過反向閉環控制，調整反向導頻的發射功率，反向根本信道的功率也隨之改變，從而實現將根本信道質量控制在目標值附近。至于反向補充信道的質量，可以通過調整參數RLGAIN_SCH_PILOT修改反向補充信道相對導頻

26、信道功率的大小來實現。軟切換時，外環算法針對每個參與切換的基站都執行一個實例，新參加的鏈路外環算法都從初始狀態開始執行。3. 反向閉環控制反向閉環功率控制，也叫反向內環功率控制，離不開前向功率控制子信道。前向功控子信道僅在前向根本信道或前向專用控制信道F-DCCH上發射，發送的功控比特給移動臺來進行反向閉環功率控制。當移動臺工作在非門限模式下，功控子信道以每1.25ms800Hz發送一個比特的速率發送功控比特。當移動臺工作在門控模式下，門控模式分別為1/2和1/4對應的功控子信道以400或200bps的速率發送，詳細內容請參見下 圖 7，前向功率控制子信道在各種門控模式下的時隙模式。一個20m

27、s幀內的PCG從0到15編號。當移動臺工作在1/2反向導頻信道門限模式下，前向功控子信道僅在偶數PCG處發送功控比特。當移動臺工作在1/4反向導頻信道門限模式下，前向功控子信道僅在第1,5,9和13個PCG處發送功控比特。當移動臺使用門限模式而無線配置又是RC3RC6的話，基站在移動臺發射結束的后REV_PWR_CNTL_DELAY+ 1開始在PCG中發送功控比特。比特為0指示移動臺升高平均輸出功率，比特1指示移動臺降低平均輸出功率。 圖 1.17 前向功率控制子信道在各種門限模式下的時隙模式4. 失鎖狀態下的反向閉環功率控制響應由于反向數據突發隨機化DBR的存在，與那些沒有發射功率的PCG相

28、對應的功率控制比特將被忽略，當基站接收機的所有Finger處在失鎖狀態下，為了控制移動臺的功率，即對所有幀速率維持升降功率控制比特一定的比例，必須彌補DBR的作用。CSM5000中失鎖狀態下的反向閉環功率控制響應就是完成此功能的。失鎖狀態下的反向閉環功率控制響應有四種選擇，這由CHAN_ELEM_INFO2存放器中2比特的PC_GAIN域來確定的。PC_GAIN值失鎖功率控制響應00+0dB/sec增益01+25dB/sec增益10+50dB/sec增益11+100dB/sec增益PC_GAIN=00對應+0dB/sec增益，設置每幀升降功率控制比特相等的數目，將導致MS的發射功率保持不變；P

29、C_GAIN=01，每第4幀的第8個下降功率控制比特用上升比特代替，這將導致每4幀得到+2dB的增益，即+25dB/sec增益；PC_GAIN=10，每第2幀的第8個下降功率控制比特用上升比特代替，這將導致每2幀得到+2dB的增益，即+50dB/sec增益；PC_GAIN=11，每幀的第8個下降功率控制比特用上升比特代替，這將導致每幀得到+2dB的增益，即+100dB/sec增益；1.1.4.4 軟切換條件下的反向功率控制在軟切換狀態下，移動交換中心BSC同時與多個BTS建立業務鏈路，BTS對這些鏈路分別進行解調，BSC中的聲碼器/選擇器模塊SVM將對這些幀進行優選。根據每幀的幀質量標識和速率

30、標識，SVM從中選擇一個最正確解調狀態幀，作為后續解編碼幀。此時，外環調整算法將根據經過選擇器優選后的幀質量標識來實施。顯然，在BSC側，選擇后的幀誤幀率遠遠小于各基站的誤幀率。因此，在業務信道總體誤幀率仍保持1%的前提下，允許參與軟切換的各個基站將誤幀率降至低于1%的水平。在不進行軟切換時，FER由單個BTS的接收幀質量標識來決定；而軟切換時，由BSC選擇器輸出端優選得出的幀質量標識來統計FER或決定目前的狀態。外環調整算法得出新的信噪比門限值，將送到各參與軟切換的BTS具體說是相應的CHM。在各BTS中，實現閉環控制的過程同非軟切換狀態下的過程相同。各BTS獨立地向同一移動臺發出功率調整命

31、令，移動臺盡量多地解調從不同基站來的信號，以便獲得來自不同基站的功率控制比特，對這些功率控制比特求或也就是說，只有功控比特都為0時，移動臺才升高發射功率，作為移動臺最終的功率調整命令，以使發射功率盡可能地降低，減少對系統的干擾。1.2 分集接收在頻帶較窄的調制系統中，如果采用模擬的FM調制的第一代蜂窩 系統，多徑的存在導致嚴重的衰落。但在CDMA調制系統中，不同的路徑可以各自獨立接收，從而顯著的降低多徑衰落的嚴重性。不過多徑衰落并沒有完全消除，因為有時仍會出現解調器無法獨立處理的多路徑，這種情況導致某些衰落現象。分集接收是減少衰落的好方法。它是充分利用傳輸中的多徑信號能量，以改善傳輸的可靠性。

32、它也時把時域、空域、頻域中分散的能量收集起來。為了在接收端得到幾乎相互獨立的不同路徑，可以通過空域、時域、頻域的不同角度、不同方法與措施來實現。其中最根本的分集接收有三種類型：時間分集、空間分集、頻率分集。它們在CDMA中都有應用。下面將分別進行介紹。1.2.1 時間分集由于移動臺的運動，接收信號會產生多普勒頻移，在多徑環境，這種頻移形成多普勒頻展。多普勒頻展的倒數定義為相干時間，它表示時變信道對信號衰落節拍，這種衰落發生在傳輸波形的特定時間上，稱為時間選擇性衰落。它對數字信號的誤碼性有明顯影響。假設對其振幅進行順序采樣，那么，在時間上間隔足夠遠大于相干時間的兩個樣點是不相關的，因此可以采用時

33、間分集來減少其影響。即將給定的信號在時間上相隔一定的間隔重復傳輸N次，只要時間間隔大于相干時間就可以得到N條獨立的分集支路。從通信原理分析，可以知道，在時域上時間間隔t應該大于時間域相關區間T，即其中B為多普勒頻移的擴散區間，它與移動臺的運動速度成正比。可見，時間分集對處于靜止狀態的移動臺是無用的。時間分集與空間分集相比，其優點是減少了接收天線數目，缺點是要占用更多的時隙資源，從而降低了傳輸效率。1.2.2 頻率分集該技術是將待發送的信息，分別調制在不同的載波上發送到信道。由于衰落具有頻率選擇性，當兩個頻率間隔大于相關帶寬，它們受到的衰落是不相關的。也就是只要載波之間的間隔足夠大，也就是載波間

34、隔f大于頻率相關帶寬，即其中L為接收信號時延功率譜的帶寬。市區與郊區的相關帶寬一般分別為50 kHz和250 kHz左右，而CDMA系統的信號帶寬為1.23 MHz，所以可以實現頻率分集。具體來講，在城市中，800900 MHz頻段，典型的時延擴散值為5 s，這時有即要求頻率分集的載波間隔要大于200 kHz。頻率分集與空間分集相比，其優點時間少了接收天線與相應設備數目；缺點是占用更多的頻譜資源，并且在發送端有可能需要采用多部發射機。1.2.3 空間分集在基站間隔一定距離設定幾副天線，獨立地接收、發射信號，可以保證每個信號之間的衰落獨立，采用選擇性合并技術從中選出信號的一個輸出，減少衰落的影響

35、。這是利用不同地點空間收到的信號衰落的獨立性，實現抗衰落。空間分集的根本結構為：發射端一副天線發送，收端N部天線接收。接收天線之間的距離為d，根據通信原理，d即為相關區間R，它應該滿足其中，為波長，為天線擴散角。在城市中，擴散角度一般為20o，那么有分集天線數N越大，分集效果越好，但是不分集差異與分集差異較大，屬于質變。分集增益正比于分集的數量N，其改善是有限的，屬于量變，且改善程度隨分集數量N的增加而逐步減少。工程上要在性能與復雜性作一個擇衷，一般取N24。空間分集還有兩類變化形式：極化分集：它利用在同一地點兩個極化方向相互正交的天線發出的信號，可以呈現出不相關的衰落特性進行分集接收，即在收

36、發端天線上安裝水平與垂直極化天線，就可以把得到的兩路衰落特性不相關的信號進行極化分集。其優點是：結構緊湊、節省空間；缺點是：由于發射功率要分配到兩副天線上，因此有3 dB損失。角度分集：由于地形、地貌和建筑物等接收環境的不同，使到達接收端的不同路徑信號可能來自不同的方向，這樣在接收端可采用方向性天線，分別指向不同的方向。而每個方向性天線接收到的多徑信號是不相關的。空間分集中，由于接收端有N副天線，假設N副天線尺寸、增益相同，那么空間分集除了可獲得抗衰落的分集增益以外，還可以獲得每副天線3 dB的設備增益。在軟切換過程中，移動臺與新的基站開始通信后，為了獲得好的通訊質量，可以保持與原基站的聯系，

37、從兩路信號中選擇較好的一個。1.2.4 RAKE接收機圖 1.21 RAKE接收機原理示意圖如圖 1.21所示，發射機發出的擴頻信號，在傳輸過程中受到不同建筑物、山崗等各種障礙物的反射和折射，到達接收機時每個波束具有不同的延遲，形成多徑信號。如果不同路徑信號的延遲超過一個偽碼的碼片的時延，那么在接收端可將不同的波束區別開來。將這些不同波束分別經過不同的延遲線，對齊以及合并在一起，那么可到達變害為利，把原來是干擾的信號變成有用信號組合在一起。這就是RAKE接收機的根本原理。也就是說，它是利用了空間分集技術。一般RAKE接收機由搜索器Searcher、解調器Finger、合并器Combiner3個

38、模塊組成。搜索器完成路徑搜索，主要原理是利用碼的自相關及互相關特性。解調器完成信號的解擴、解調，解調器的個數決定了解調的路徑數，通常CDMA基站系統一個RAKE接收機由4個Finger組成，移動臺由3個Finger組成。合并器完成多個解調器輸出的信號的合并處理，通用的合并算法有選擇式相加合并、等增益合并、最大比合并3種。合并后的信號輸出到譯碼單元，進行信道譯碼處理。具體的講，RAKE接收機的每一支路用相關器對收到的信號進行解擴。對于相干解調，解擴后的信號與某一復振幅相乘以糾正相位誤差，并根據所選擇的組合策略(最大比或等增益組合)對每一支路加權。脈沖響應測量模塊連續地測量多徑輪廓。當脈沖響應延遲

39、變化，測量模塊將對碼跟蹤模塊分配新的碼相位以跟蹤細微的變化。不同RAKE支路的信號組合后再完成信道碼的交織與譯碼。再者，搜索器連續掃描相鄰小區的導引信號，為切換提供導引信號的測量。RAKE支路的數目根據信道輪廓和碼片率來確定。較高的碼片率那么有較多的可分解的路徑。但是RAKE支路多時那么需要從信道獲取更多的能量以保持好的性能。大量的RAKE支路將導致組合損失。 圖 1.22 RAKE接收機工作流程圖下面讓我們進一步討論脈沖響應的測量、碼的搜捕、碼的跟蹤、復振幅的估值，以及搜索器。脈沖響應的測量是用不同相位的導引碼與接收到的信號相關以找到多徑分量。對脈沖響應測量所要求的測量速度決定于移動臺的速度

40、和無線環境。移動臺速度越快要求測量完成的也快，以便RAKE支路獲取最正確的多徑分量。但是，在長的延遲擴展環境，那么需要較寬的掃描窗口。除測量功能外，此模塊還將完成RAKE支路的分配(即對RAKE支路分配多徑分量)。對碼的分配可應用不同的策略。分配可在整個脈沖響應測量完畢以后或在足夠強的多徑分量找到以后立即來完成。碼的搜捕是在系統同步搜捕之前完成。移動臺掃描導引信號。導引信號優先級的順序可以基于最近的或相鄰的導引信號來確定。如果連接因某種原因而喪失，掃描將從最高優先級的導引信號開始。在強干擾情況下碼的搜捕可能成為瓶頸。匹配濾波器可用來進行快速碼的搜捕。典型的碼的跟蹤環路是引前遲后鎖定環。它包含兩

41、個相關器(引前和遲后)，它們分配的碼片比標準定時的差半個碼片。根據相關的結果去調節碼的相位。跟蹤環路的性能由環路帶寬決定。如果更新快于多徑分量延遲的移動，那么同步誤差可以被忽略。否那么，環路噪聲將增加。這一要求也取決于檢測的策略(即應用常規的或多用戶檢測)。復幅度的估值包括幅度和相位的估值。在最大比組合中，信號的加權是復幅度的復共軛。如果是等增益組合，僅相位誤差被糾正，對每一RAKE支路可考慮為相等的加權。復幅度的估值需要在一個合理的周期長度內平均，此時相干時間被設定為平均時間的上限。搜索器對其它小區的導引信號掃描。在通話中，移動臺對導引信號掃描，并測量下行鏈路的干擾及可能地接收上行鏈路干擾結

42、果。由于導引信號數量很大，可能需要很長的時間對相鄰集出現的導引信號才被注意到。因此，搜索時間可能限制系統的性能，特別是在微蜂窩的環境，其中一個新的基站由于拐角效應會很快地成為激活狀態。減少所需硬件的一個可能性是靈活地分配RAKE和搜索器支路。在一低多徑環境中它將增加掃描的有效性。掃描所需的支路 數決定于所希望的導引信號掃描的速度。1.3 軟切換軟切換是CDMA移動通信系統所特有的，其根本原理如下，當移動臺處于同一個BSC控制下的相鄰BTS之間區域時，移動臺在維持與源BTS無線連接同時，又與目標BTS建立無線連接，之后再釋放與源BTS的無線連接。發生在同一個BSC控制下的同一個BTS間的不同扇區

43、間的軟切換又稱為更軟切換。軟切換有以下幾種軟切換方式：1 同一BTS內不同扇區相同載頻之間的切換，也就是通常說的更軟切換softerhandoff；2同一BSC內不同BTS之間相同載頻的切換；3同一MSC內，不同BSC的之間相同載頻的切換；1.3.1 軟切換所謂軟切換就是當移動臺需要跟一個新的基站通信時，并不先中斷與原基站的聯系。軟切換只能在相同頻率的CDMA信道間進行。它在兩個基站覆蓋區的交界處起到了業務信道的分集作用。這樣可大大減少由于切換造成的掉話。因為據以往對模擬系統TDMA的測試統計，無線信道上90%的掉話是在切換過程中發生的。圖 1.31 軟切換示意圖圖 1.31所示軟切換示意圖。

44、實現軟切換以后，切換引起掉話的概率大大降低，保證了通信的可靠性。下面具體分析移動臺是怎樣進行軟切換的。在進行軟切換時，移動臺首先搜索所有導頻并測量它們的強度。移動臺合并計算導頻的所有多徑分量最多K個的Ec/Io一個比特的能量Ec與接收總頻譜密度噪聲加信號Io的比值來作為該導頻的強度，K是移動臺所能提供的解調單元數。當該導頻強度Ec/Io大于一個特定值T_ADD時，移動臺認為此導頻的強度已經足夠大，能夠對其進行正確解調，但尚未與該導頻對應的基站相聯系時，它就向原基站發送一條導頻強度測量消息，以通知原基站這種情況，原基站再將移動的報告送往移動交換中心，移動交換中心那么讓新的基站安排一個前向業務信道

45、給移動臺，并且原基站發送一條消息指示移動臺開始切換。可見CDMA軟切換是移動臺輔助的切換。當收到來自基站的切換指示消息后，移動臺將新基站的導頻納入有效導頻集，開始對新基站和原基站的前向業務信道同時進行解調。之后，移動臺會向基站發送一條切換完成消息，通知基站自己已經根據命令開始對兩個基站同時解調了。接下來，隨著移動臺的移動，可能兩個基站中某一方的導頻強度已經低于某一特定值T_DROP，這時移動臺啟動切換去掉計時器移動臺對在有效導頻集和候選導頻集里的每一個導頻都有一個切換去掉計時器，當與之相對應的導頻強度比特定值D小時，計時器啟動。當該切換去掉計時器T期滿時在此期間，其導頻強度應始終低于D，移動臺

46、發送導頻強度測量消息。兩個基站接收到導頻強度測量消息后，將此信息送至MSC移動交換中心，MSC再返回相應切換指示消息，然后基站發切換指示消息給移動臺，移動臺將切換去掉計時器到期的導頻將其從有效導頻集中去掉，此時移動臺只與目前有效導頻集內的導頻所代表的基站保持通信，同時會發一條切換完成消息告訴基站，表示切換已經完成。 整個IS-95的軟切換過程包括以下幾步，見圖 2：1導頻強度到達T_ADD，移動臺發送一個導頻強度測量消息，并將該導頻轉到候選導頻集；2基站發送一個切換指示消息；3移動臺將此導頻轉到有效導頻集并發送一個切換完成消息；4導頻強度掉到T_DROP以下，移動臺啟動切換去掉計時器；5切換去

47、掉計時器到期，移動臺發送一個導頻強度測量消息；6基站發送一個切換指示消息；7移動臺把導頻從有效導頻移到相鄰導頻集并發送切換完成消息。圖 1.32 IS95軟切換流程示意圖IS2000-1X的軟切換流程見圖 3，在IS2000-1X中，我們采用動態門限，而非IS-95中采用的絕對門限。圖 1.33 IS2000軟切換流程示意圖IS2000軟切換算法說明：1導頻P2強度超過T_ADD， 移動臺把導頻移入候選集。2導頻P2強度超過 (SOFT_SLOPE/8) × 10 × log10(PS1) + ADD_INTERCEPT/2.移動臺發送PSMM3移動臺收到EHDM, GHD

48、M或UHDM， 把導頻P2參加到有效集, 并發送HCM。4導頻P1強度降低到低于(SOFT_SLOPE/8) × 10 × log10(PS2) +DROP_INTERCEPT/2. 移動臺啟動切換去掉定時器.5切換去掉定時器超時，移動臺發送PSMM。6 移動臺收到EHDM, GHDM或UHDM。把導頻P1送入候選集并發送HCM。7 導頻P1強度降低到低于T_DROP. 移動臺啟動切換去掉定時器.8 切換去掉定時器超時，移動臺 把導頻P1從候選集移入相鄰集注意：在我們當前的CDMA2000-1X系統中，前反向FCH都是采用的軟切換，但對于SCH來說，前向SCH不支持軟切換，

49、采用的是硬切換，主要是考慮到前向SCH軟切換太消耗資源Walsh資源，功率資源及CE資源。而反向SCH支持軟切換，這是由于在商用系統中一般容許起的反向SCH速率都比較低的緣故。1.3.2 更軟切換更軟切換是由基站完成的，并不通知MSC。對于同一移動臺，不同扇區天線的接收信號對基站來說就相當于不同的多徑分量，并被合成一個話音幀送至選擇器Selector，作為此基站的語音幀。而軟切換是由MSC完成的，將來自不同基站的信號都送至選擇器，由選擇器選擇最好的一路，再進行話音編解碼。 圖 1.34 更軟切換示意圖由于更軟切換的流程包含在上面的軟切換流程里面，這里就不再進一步分析。其分析方式與軟切換的方式根

50、本是一致的。上面主要介紹了切換的類型以及軟切換實現過程和更軟切換的概念，在實現系統運行時，這些切換是組合出現的，可能同時既有軟切換，又有更軟切換和硬切換。比方，一個移動臺處于一個基站的兩個扇區和另一個基站交界的區域內，這時將發生軟切換和更軟切換。假設處于三個基站交界處，又會發生三方軟切換。上面兩種軟切換都是基于具有相同載頻的各方容量有余的條件下，假設其中某一相鄰基站的相同載頻已經到達滿負荷，MSC就會讓基站指示移動臺切換到相鄰基站的另一載頻上，這就是硬切換。在三方切換時，只要另兩方中有一方的容量有余，都優先進行軟切換。也就是說，只有在無法進行軟切換時才考慮使用硬切換。當然，假設相鄰基站恰巧處于

51、不同MSC，這時即使是同一載頻，在目前也只能是進行硬切換，因為此時要更換聲碼器。如果以后BSC間使用了IPI接口和ATM，才能實現MSC間的軟切換。另外需要提到的一個概念就是空閑切換。它是指 在空閑狀態下發生的切換，這種切換基站是不知道的。-下面是贈送的excel操作練習 不需要的下載后可以編輯刪除Excel 2003局部1. 公式和函數1. 1翻開當前試題目錄下文件excel-10.xls；2利用函數計算每個人各階段總成績，并利用函數計算各階段的平均成績；3“平均成績行數字格式都為帶一位小數例如0.0格式；4同名存盤。步驟：a) 文件在各階段總成績單元格內，點插入，點函數，在對話框中選擇求和

52、函數“SUM，在對話中Number1內點右側的按鈕，將出現另外一個對話框，在文件中選擇需要求和的單元格，然后點該對話框的右側按鈕，點確定完成一個總成績求和后，利用填充柄完成其他的總成績求和，或者重復上面的順序在平均成績單元格內，點插入，點函數，選擇算術平均值函數AVERAGE，出現對話框后，采用求和時的相同方法，完成操作選中平均成績行，點右鍵點設置單元格，點數字，在分類項下點數值，設小數位為1，b) 確定保存2. 1翻開當前試題目錄下文件excel-13.xls；2根據工作表中給定數據，按“合計=交通費+住宿費+補助公式計算“合計數，并計算交通費、住宿費和補助的合計數；3所有數字以單元格格式中

53、貨幣類的“￥貨幣符號、小數點后2位數表現如：￥2,115.00格式；4同名存盤。在合計下的一個單元格內輸入“=交通費在該行的單元格，假設說是E3+住宿費同上+補助同上，回車其他的合計可以采用填充柄完成，或者重復上面的順序利用求和函數，參考1中的方法完成交通費、住宿費和補助的合計選擇文件中的所有數字單元格，點右鍵，點設置單元格格式，點數字，點貨幣，選擇貨幣符號為“￥，設置小數點后為2位，確定保存文件此題完成3. 1翻開當前試題目錄下文件excel-2.xls；2根據工作表中數據，計算“總成績列的數據。總成績=一階段成績×0.3+二階段成績×0.3+三階段成績×0.4

54、；3“總成績列數據格式為小數點后2位小數例：6.20；4同名存盤。在總成績下的一個單元格內輸入“=一階段成績在該行的單元格，假設說是E3*0.3+住宿費同上*0.3+補助同上*”，回車其他的合計可以采用填充柄完成，或者重復上面的順序選中總成績列的數據單元格，點右鍵，點設置單元格格式，點數字，點數值，設置小數點后為2位，確定保存文件此題完成4. 1翻開當前試題目錄下文件excel-3.xls；2計算“審定費和“稅后款，“審定費=全書字數÷1000×3，稅后款=審定費-審定費×5%；3利用菜單將“審定費和“稅后款列格式設置為貨幣類的“￥貨幣符號、小數點1位例￥1,28

55、0.0；4同名存盤。在審定費下的一個單元格內輸入“=全書字數在該行的單元格，假設說是E3/1000*3”，回車其他的審定費可以采用填充柄完成，或者重復上面的順序在稅后款下的一個單元格內輸入“=審定費在該行的單元格，假設說是F3-審定費*5%，回車其他的稅后款可以采用填充柄完成，或者重復上面的順序選中審定費及稅后款列的數據單元格，點右鍵，點設置單元格格式，點貨幣，選擇貨幣符號“￥，設置小數點后為1位，確定保存文件此題完成5. 1翻開當前試題目錄下文件excel-8.xls；2利用函數計算“總成績，利用公式“平均成績=總成績÷3”來計算“平均成績；3同名存盤。在總成績下的一個單元格，點插

56、入，點函數，在對話框中選求和函數“SUM，在對話中Number1內點右側的按鈕，將出現另外一個對話框，在文件中選擇需要求和的單元格，然后點該對話框的右側按鈕，點確定完成一個總成績求和后，利用填充柄完成其他的總成績求和，或者重復上面的順序在平均成績下的一個單元格內，輸入“=平均成績在該行的單元格，假設說是B3/3”，回車其他平均成績可以采用填充柄完成，或者重復上面的順序保存文件此題完成6. 1翻開當前試題目錄下文件excel-1.xls；2利用公式計算每個工程的“合計；3“合計列數據的格式和其它數據的格式相同；4同名存盤。在合計下的一個單元格，點插入，點函數，在對話框中選求和函數“SUM，在對話中Number1內點右側的按鈕，將出現另外一個對話框，在文件中選擇需要求和的單元格，然后點該對話框的右側按鈕，點確定完成一個總成績求和