1、14-1數字移動通信Digital Mobile CommunicationBTS總體方案設計報告Digital Mobile Communication數字移動通信數字移動通信第八章IS-95 CDMA移動通信系統14-2第八章講述內容8.1 IS-95 CDMA發展過程8.2IS-95 CDMA與蜂窩結構的關系8.3無線鏈路8.4 同步和定時14-3第八章本次課要回答的問題：IS-95 CDMA的無線信道是如何構成的？IS-95 CDMA前向和反向信道的組成及系統控制功能。重點：PN碼在IS-95 CDMA中的用法及作用14-4第八章講述內容8.1 IS-95 CDMA發展過程8.2IS-

2、95 CDMA與蜂窩結構的關系8.3無線鏈路8.4 同步和定時14-58.1 發展過程第二代移動通信系統IS-95的提出：1993年7月美國Qualcomm公司開發的CDMA蜂窩體制。該體制被采納為北美數字蜂窩標準，定名為IS-95。窄帶碼分多址（N-CDMA）。第三代移動通信系統以CDMA體制為主流。四大標準：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、 WiMAX14-6關于IS-95系統 IS-95系統的技術基礎基于擴頻通信技術（軍轉民）是一種支持蜂窩組網的多用戶擴頻通信技術碼分多址（CDMA）技術與傳統擴頻技術比，功率控制是它成功的關鍵 何謂“IS-95”IS-95是美國TIA給基

3、于CDMA第二代數字移動通信系統的標準代號，即（ Interim Standard 95 ）。 IS-95的地位是第一個CDMA蜂窩移動通信系統規范它的CDMA技術框架是后來CDMA蜂窩系統的基礎14-7IS-95系統的誕生 產生背景 數字蜂窩移動通信技術開發興起（1980年代中后期） 冷戰結束，技術“軍轉民”成為可能 技術推動Qualcomm高通公司：主要發明者美國TIA：標準化組織韓國政府：“第一個吃螃蟹者” 主要里程碑 1991年高通在西雅圖的試驗； 1993年被TIA確定為IS-95標準 1993年4月韓國購買生產許可并很快成功建網 1994年3月中國開始試驗，1998年11月試運營網

4、開通（133網）開通， 2002年4月聯通新時空CDMA網絡正式運營14-8IS-95系統的標準系列 IS-95的一些后續標準IS-99：為IS-95提供無線數據鏈接協議。IS-657：專門為IS-95提供直接接入Internet協議，支持所有的TCP/IP/PPP協議。IS-95B：為IS-95成為寬帶系統而寫。IS-95C：于1999年開展制訂，完全兼容IS-95A、B。14-9CDMA的特征多址方式的原理FDMA：依靠不同頻率區分用戶TDMA：依靠不同時隙區分用戶CDMA：依靠不同波形區分用戶多用戶CDMA信號在時域和頻域是互相重疊的，接收機采用相關器選出本地用戶信號。CDMA系統采用直

5、擴（DS），頻分雙工（FDD）。傳輸信息業務信息控制信息14-10CDMA系統和GSM系統的總體區別（1）CDMA手機采用了先進的切換技術：軟切換技術，使得CDMA手機的通話可以與固定電話媲美。（2）使用CDMA網絡，運營商的投資相對減少，這就為CDMA手機資費的下調預留了空間。（3）因采用以擴頻通信為基礎的一種調制和多址通信方式，其容量比模擬技術高10倍，超過GSM網絡約4倍。（4）基于寬帶技術的CDMA使得移動通信中視頻應用成為可能，從而使手機從只能打電話和發送短信息等狹窄的服務中走向寬帶多媒體應用。14-11CDMA系統和GSM系統的具體比較1覆蓋范圍這里給出在同樣環境的小區半徑下CDM

6、A與GSM初期覆蓋范圍的比較。可見，CDMA比GSM所需的小區數少80%，實際使用情況表明CDMA的覆蓋區域更廣。14-12CDMA系統和GSM系統的具體比較1覆蓋范圍另一個驗證GSM小區覆蓋范圍的方法是考慮GSM蜂窩小區支持相應模擬蜂窩小區的用戶數。14-13CDMA系統和GSM系統的具體比較2價格如前面對覆蓋的描述，CDMA比GSM所需基站數少80%，這個特點直接地比GSM減少了設備投資、固定資產、場地建設、頻譜、回程和維護費用。另外，因為GSM宣稱其頻率復用為3/9，任何基站小區或扇區在超過初始規劃時，網絡需要做復雜和高昂的重構工作。由于CDMA其頻率復用系數為1，增加小區或扇區快速方便

7、，且不影響現有的網絡規劃，CDMA的這種便利性可使PTT或運營者在網絡規劃方面“接近完美正確無誤”。14-14CDMA系統和GSM系統的具體比較3容量 頻譜有限，而且昂貴。一個占10MHz頻譜的CDMA系統的愛爾蘭容量相當于占30MHz頻譜的GSM系統的128%(根據實際的占30MHz頻譜的GSM頻率復用容量)。 4話音清晰度 話音清晰度受空中接口技術的空間傳播特性和聲碼器設計的影響。CDMA的固有特點提供了優越的空中傳播性能。 GSM因采用TDMA系統，因此帶寬受限。尤其GSM在前向糾錯編碼能力上比CDMA差。14-15CDMA系統和GSM系統的具體比較5手機輻射 目前普遍使用的GSM手機9

8、00MHz頻段最大發射功率為2W ，1800MHz頻段最大發射功率為1W 。CDMA IS-95A規范對手機最大發射功率要求為0.2W-1W，實際上目前網絡上允許手機的最大發射功率為0.2W。 GSM系統要求到達基站的手機信號的載干比通常為9dB左右，由于CDMA系統采用擴頻技術, 擴頻增益對全速率編碼的增益為21dB, 所以對解擴前信號的等效載干比的要求小于 -14dB! (CDMA系統通常要解擴后信號的值為7dB左右）14-16第八章講述內容8.1 IS-95 CDMA發展過程8.2IS-95 CDMA與蜂窩結構的關系8.3無線鏈路8.4 同步和定時14-17IS-95空口參數運營頻段 8

9、24 849MHz (反向) ；869 894MHz (前向)雙工方式 FDD，間隔45MHz載波間隔 1.25 MHz信道速率 1.2288 Mbps （為什么要這么設置？）接入方式 FDMA/CDMA 調制方式 /4-QPSK, OQPSK分集 RAKE(移動臺2-3指，基站3指)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可變速率編碼器數據速率 9.6，4.8，2.4，1.2kbps正交擴頻 64進制WALSH碼PN序列周期 242-1 chips and 215 chips14-18 一、信號帶寬帶寬1.25MHz，擴頻碼速

10、率1.2288M chip/s，其確定基于以下考慮：1、頻譜資源的限制10條1.25MHz的CDMA信道2、系統容量頻譜效率，信號帶寬與信息速率之比3、多徑分離多徑延遲為1100us，為實現多徑分離，要求擴頻碼序列的碼片周期小于1us，即擴頻碼速率應大于1M4、擴頻處理增益14-19二、小區和扇區小區和扇區的基站識別問題。不同的1.25MHz系統采用頻分復用。相同的1.25MHz系統采用碼分復用。PN碼長度為21532768個碼片，每個基站采用不同相位，它們之間相差64個碼片，共計215/64=512種碼型。即可以區分512個基站。如果需求大于512個基站，如何處理？14-20第八章講述內容8

11、.1 IS-95 CDMA發展過程8.2IS-95 CDMA與蜂窩結構的關系8.3無線鏈路8.4 同步和定時14-21一、信道組成基站MS導頻信道同步信道尋呼信道正向業務信道反向業務信道接入信道前向CDMA信道反向CDMA信道一個載頻包含64個邏輯信道，占用帶寬1.25MHz。14-22一、信道組成正向傳輸的信道特征1個導頻信道：移動臺定時獲取、載波提取、越區切換1個同步信道：同步調整7個尋呼信道：尋呼移動臺和發出其他指令55個正向業務信道：業務通信反向傳輸的信道特征n個接入信道：n=32尋呼道數55個反向業務信道：業務通信14-23IS-95空口參數運營頻段 824 849MHz (反向)

12、；869 894MHz (前向)雙工方式 FDD，間隔45MHz載波間隔 1.25 MHz信道速率 1.2288 Mbps接入方式 FDMA/CDMA 調制方式 /4-QPSK, OQPSK分集 RAKE(移動臺2-3指，基站3指)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可變速率編碼器數據速率 9.6，4.8，2.4，1.2kbps正交擴頻 64進制WALSH碼PN序列周期 242-1 chips and 215 chips這幾種碼代表了什么含義？14-24二、碼字都代表了什么碼字能干什么？有這么一組碼：有一定的互相關性，一定的

13、自相關性，具有逼近白噪聲的統計特性，它們能用來做什么？地址碼 區分不同用戶，不同的信道擴頻碼 提供擴頻增益，增加信號傳送的可靠性 擾碼 一般在擴頻碼之后加擾，類似加密，不改變信號的帶寬，增加數據的隨機性。 特殊用途14-25二、碼字都代表了什么需要用碼字區分什么？申請接入 反向（上行）要區分用戶 要足夠多，至少好分配，一個用戶一個地址碼（月租費問題）允許接入 下行要區分信道 正交性要好，不串線不管前向后向都要區分小區/扇區！14-26二、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）地址碼標志不同信道擴頻碼長碼（242-1）擾碼對業務信道進行加擾地址碼標志不同用戶

14、短碼（215-1）地址碼標志不同小區/扇區地址碼標志不同小區/扇區14-27二、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）地址碼標志不同信道擴頻碼長碼（242-1）擾碼對業務信道加擾地址碼標志不同用戶短碼（215-1）地址碼標志不同小區/扇區地址碼標志不同小區/扇區導頻信道W0移動臺定時獲取、載波提取、越區切換同步信道W32 ：同步調整尋呼信道W1-W7 ：尋呼移動臺和發出其他指令其它為正向業務信道14-28二、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）地址碼標志不同信道擴頻碼長碼（242-1）擾碼對業務信道加擾地址碼標志不同

15、用戶短碼（215-1）地址碼標志不同小區/扇區地址碼標志不同小區/扇區 由接入信道和反向業務信道組成。 用戶采用隨機接入協議接入網絡，允許多個用戶以競爭方式占用14-29二、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）地址碼標志不同信道擴頻碼長碼（242-1）擾碼對業務信道加擾地址碼標志不同用戶短碼（215-1）地址碼標志不同小區/扇區地址碼標志不同小區/扇區 PN碼長度為21532768個碼片，每個基站采用不同相位，它們之間相差64個碼片，共計215/64=512種碼型。即可以區分512個基站。問題：如果需求大于512個基站，如何處理？ 不同的1.25MHz系

16、統采用頻分復用，相同的1.25MHz系統采用碼分復用。14-30二、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）地址碼標志不同信道擴頻碼長碼（242-1）擾碼對業務信道進行加擾地址碼標志不同用戶短碼（215-1）地址碼標志不同小區/扇區地址碼標志不同小區/扇區14-31三、數據速率的考慮對任何可能的數據速率，保證19.2kbps的基帶符號速率。方法：數據速率少于9600bps時，從卷積編碼器產生的符號在塊交織前都要重復。數據速率為4800bps，每個符號重復1次。數據速率為2400bps，每個符號重復3次。數據速率為1200bps，每個符號重復7次。14-32三

17、、數據速率的考慮業務信道組成框圖對任何可能的數據速率，保證28.8kbps的基帶符號速率。方法：數據速率少于9600bps時，從卷積編碼器產生的符號在塊交織前都要重復。數據速率為4800bps，每個符號重復1次。數據速率為2400bps，每個符號重復3次。數據速率為1200bps，每個符號重復7次。重復的碼元是重復發送多次，還是除了發送其中的某一個碼元外，其余的重復碼元將全部被刪除，為什么？為了減少移動臺的功耗和減小干擾（反向是沒有導頻信道的），只允許所需碼元輸出，而刪除其他重復的碼元。14-33無線鏈路的歸納一、IS-95系統中正向與反向鏈路的幾個不同？1、調制方式選擇?正向：QPSK。BS

18、發導頻，MS可相干解調；反向：OQPSK。MS發送，無導頻，BS為非相干解調，為了補償BS非相干解調帶來的S/N損失，采用OQPSK。相位不過零點，功率峰平比小，包絡變化小，功放可工作在高效的非線性狀態。如果峰平比大，則功放的效率很低。14-34無線鏈路的歸納一、IS-95系統中正向與反向鏈路的幾個不同？2、數據的擴頻增益?正向擴頻增益64；反向擴頻增益256。14-35無線鏈路的歸納二、IS-95系統中地址碼設計？1、用戶地址碼 1）由移動臺產生，主要用于上行信道 2）地址碼結構 為保證數量，選用：）以超長m序列（242-1）為基礎；）該超長m序列的結構是唯一不變的；）不同移動用戶隨機分配一個延遲初相，并且與該移動臺電子序號ESN作掩碼模二加形成不同相位的地址碼；iV）延遲相位初相與作掩碼用的移動臺ESN是一一對應的。 14-36無線鏈路的歸納二、IS-95系統中地址碼設計？2、信道的地址碼1）基站64信道分配如下： i）1個導頻信道，采用全0的W0;ii）1個同步信道，采用0，1相間的W32;iii) 7個尋呼信道，采用