CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

13.2 CDMACDMACDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)已成為數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)IS-95CDMACDMA2000、WCDMATD-SCDMA。下面著重介紹IS-95CDMA（簡(jiǎn)稱IS-95CDMA。IS-95CDMA系統(tǒng)概述IS-95CDMA199219955月TIA發(fā)布了IS-95A工作頻段IS-95CDMA系統(tǒng)的工作頻帶為：①上行（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收）869～894MHz；②下行（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）824～849MHz；③雙工間隔為45MHz。IS-95CDMAPCS系統(tǒng)的工作頻帶為：①上行（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收）1850～1910MHz；②下行（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）1930～1990MHz；③雙工間隔為80MHz。通信體制IS-95CDMAFDMADS-CDMA相結(jié)合的混合多址通信方式。采用FDMA方式將可用頻段劃分為若干個(gè)載波，每個(gè)載波帶寬為1.25IS-95CDMADS-CDMA1。數(shù)字蜂窩系統(tǒng)采用DS-CDMA⑴可采用多種形式的分集技術(shù)（集。⑵較低的發(fā)射功率。⑶保密性好。⑷具有抗人為干擾、窄帶干擾、多徑干擾和多徑時(shí)延擴(kuò)展的能力。⑸軟切換。⑹較容量。⑺大容量。⑻低信噪比或載干比要求。⑼高頻率復(fù)用等。無(wú)線信道結(jié)構(gòu)碼分多址邏輯信道CDMA系統(tǒng)既不分頻道也不分時(shí)隙，所有的信道(稱為邏輯信道)都是靠不同的碼型來(lái)區(qū)別的。IS-95CDMA系統(tǒng)采用沃爾什正交碼WC。CDMA無(wú)線信道分為前向傳輸信道（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）和反向傳輸信道（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收。前向信道在IS-95CDMA13-164(W,W,W…,W64640 1 2 63可同時(shí)傳輸?shù)倪壿嬓诺馈Ｇ跋蛐诺溃ㄇ跋蛐诺溃?.23MHz)導(dǎo)頻信道尋呼信道1...尋呼信道7業(yè)務(wù)信道1…業(yè)務(wù)信道2425...業(yè)務(wù)信道55W0 W1

W7 W8

W31 W32 W33

W6313-1前向信道的組成⑴導(dǎo)頻信道（PC，是基站連續(xù)發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)，供移動(dòng)臺(tái)識(shí)別20dB。同步信息。⑶尋呼信道（PgC的移動(dòng)臺(tái)發(fā)送有關(guān)尋呼、指令和業(yè)務(wù)信道指配信息。⑷FT55:9.6kb/s,4.8kb/s,2.4kb/s,1.2kb/s。反向信道反向信道（1.23MHz)1...接入信道反向信道（1.23MHz)1...接入信道n 業(yè)務(wù)信道1...m13-2反向信道的組成⑴接入信道（AC）是一個(gè)隨機(jī)接入信道，用于傳送移動(dòng)臺(tái)響應(yīng)n=32～P。接A1 An入信道的傳輸速率為4.8kb/s。（RTC）多可設(shè)置m=64～PN。T1 Tm語(yǔ)音編碼技術(shù)IS-95CDMA變速率混合編碼方案，其特點(diǎn)主要有：⑴基于線性預(yù)測(cè)編碼。⑵使用碼表矢量量化差值信號(hào)代替簡(jiǎn)單線性預(yù)測(cè)中產(chǎn)生的濁音清音。⑶采用話音激活檢測(cè)9.6kb/s4.82.4、1.2kb/s數(shù)據(jù)速率的選擇是基于每一幀的信號(hào)能量與三個(gè)門(mén)限值T(B1 iT(BT(BB為背景噪聲值，每幀的信號(hào)能量由相2 i 3 i i關(guān)函數(shù)值確定。其數(shù)據(jù)速率選擇規(guī)則是：①若大于39.6kb/；②若大于21/4.8kb/；③若大于11/2.4kb/；④若1/1.2kb/同時(shí)，話音激活技術(shù)是有效降低CDMA60CDMA60%。顯然，采用話音激活技術(shù)能有效地提高系統(tǒng)容量。13-3QCELP的原理圖，QCELP①模擬語(yǔ)音信號(hào)按8kHz進(jìn)行抽樣；②按照20ms劃分為一個(gè)語(yǔ)音幀，每幀共160個(gè)樣值；③對(duì)160個(gè)樣值進(jìn)行分析處理生成三個(gè)參數(shù)子幀；④12a1a2a1220ms（率L和b、碼表參數(shù)T矢量×濾波器線性預(yù)測(cè)編碼濾波器自適應(yīng)濾波器矢量碼表G增益增益控制13-3QCELPQCELP波器，有效地改善了合成語(yǔ)音的質(zhì)量（特別是自然度。其編碼過(guò)程是：①根據(jù)不同的傳輸速率選擇不同的矢量。對(duì)傳輸速率1.2kb/，選用偽隨機(jī)矢量；②生成的矢量加上增益后，經(jīng)音調(diào)合成濾波器、線性預(yù)測(cè)編碼信號(hào)。IS-95CDMA功率控制技術(shù)概述在CDMA話音激活技術(shù)屬于功率控制的方法之一。IS-95CDMA系統(tǒng)采用功率控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：有效地克服由于電波傳播的“陰影效應(yīng)”而產(chǎn)生的慢衰落；有效地克服由于用戶隨機(jī)移動(dòng)而引起的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”和“角效應(yīng)”；有效地減少由于同時(shí)通信的各用戶共用同一頻段和時(shí)隙而引起的CDMA多址干擾。IS-95CDMA采用信干比平衡準(zhǔn)則與誤幀率平衡準(zhǔn)則相結(jié)合的混CDMA中，由于下行（前向）鏈路優(yōu)于上行（反向）鏈路，因此下行閉環(huán)功率控制實(shí)現(xiàn)精控，外環(huán)控制確定閉環(huán)精確功率控制中的門(mén)限值。下行（前向）鏈路功率控制一給定閾值比較，控制各種移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率。同時(shí)，當(dāng)各移動(dòng)臺(tái)0.5dB（12%。6%，dB。上行（反向）鏈路功率控制0.5dB-32～+32dB。移動(dòng)臺(tái)根據(jù)前向業(yè)務(wù)信道中的功率控制比特來(lái)調(diào)整其發(fā)射功率。功率控制比特為“0”表示增加發(fā)射功率，功率控制比特為“1”表示-24～+24dB13-4了美國(guó)高通公司的功率控制方案。閉環(huán)功率控制過(guò)程如下：⑴基站接收機(jī)接收到的移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射信號(hào)經(jīng)PN碼解擴(kuò)和哈達(dá)碼變換后，其功率值按一個(gè)功率控制組ms）64移動(dòng)臺(tái)發(fā)射信號(hào)功率P值。1⑵用戶數(shù)據(jù)譯碼器產(chǎn)生用戶數(shù)據(jù)與譯碼差錯(cuò)度量值。⑶幀速率判定的作用是根據(jù)用戶數(shù)據(jù)和譯碼差錯(cuò)確定移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送幀速率。⑷外環(huán)功率控制處理器根據(jù)判定的幀速率來(lái)計(jì)算預(yù)定接收功率P值。0⑸比較P與P值。若P﹥P1 0 1 0若PP1 0入到前向業(yè)務(wù)信道中的功率控制比特中。接收機(jī)接收機(jī)相關(guān)器哈達(dá)碼變換譯碼器幀速率判決器PN碼發(fā)生器功率發(fā)射機(jī)功率增減門(mén)限控制器13-4美國(guó)高通公司功率控制方案軟切換技術(shù)區(qū)切換過(guò)程主要包括：測(cè)量、決策和執(zhí)行。⑴測(cè)量：移動(dòng)臺(tái)負(fù)責(zé)測(cè)量下行鏈路的接收信號(hào)質(zhì)量、所屬小區(qū)和新小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度；上行鏈路信號(hào)質(zhì)量由基站測(cè)量。⑵決策：將測(cè)量的結(jié)果與給定的閾值門(mén)限進(jìn)行比較，決定是否進(jìn)行越區(qū)切換。⑶執(zhí)行：移動(dòng)臺(tái)由所屬小區(qū)切換到新的小區(qū)。由基站完成。軟/更軟切換是指在一個(gè)小區(qū)內(nèi)的扇區(qū)與另一個(gè)小區(qū)或另一個(gè)小區(qū)的扇區(qū)之間的信道切換。在IS-95CDMA⑴當(dāng)移動(dòng)臺(tái)穿越不同工作頻率的小區(qū)進(jìn)行軟切換，即移動(dòng)臺(tái)先要斷開(kāi)與原小區(qū)基站的鏈接，然后再與新小區(qū)基站建立鏈接。⑵當(dāng)移動(dòng)臺(tái)穿越相同工作頻率的小區(qū)時(shí)進(jìn)行軟切換，即移動(dòng)臺(tái)先與新基站建立鏈接，然后再斷開(kāi)與原小區(qū)基站的鏈接。⑶當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在同一小區(qū)內(nèi)穿越相同頻率的不同扇區(qū)時(shí)進(jìn)行更軟切換。RakeIS-95CDMARake通過(guò)充分利用多徑信號(hào)的能量來(lái)提高有用信號(hào)的傳輸質(zhì)量。圖IS-95CDMARake1112解調(diào)器3接收和搜索2解調(diào)器43解調(diào)器合并處理去交織器54解調(diào)器6圖13-5 IS-95CDMA基站Rake接收機(jī)的原理圖第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述1983AMPS（先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)）發(fā)展了兩代。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是采用FDMA方式的模擬蜂窩移動(dòng)通信系A(chǔ)MPS、TACS能滿足移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)是采用TDMACDMA信系統(tǒng)，例如GSM、IS-95CDMA等。它是目前全球廣泛使用的移動(dòng)務(wù)性能和耗能等方面都比第一代模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)有了很大的提高。為此，國(guó)際電信聯(lián)盟從1998標(biāo)準(zhǔn)IMT-2000。第三代移動(dòng)通系統(tǒng)的主要目標(biāo)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要目標(biāo)有：⑴第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將是一個(gè)全球統(tǒng)一的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫漫游。⑵更高的頻譜利用率，系統(tǒng)容量能滿足全球人口總數(shù)的應(yīng)用需要。144kb/s348kb/s2Mb/s。⑷便于由第二代移動(dòng)通信傳統(tǒng)過(guò)渡演進(jìn)到第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。⑸支持非對(duì)稱傳輸模式，滿足Web瀏覽等非對(duì)稱業(yè)務(wù)的需求。第三代移動(dòng)通信的無(wú)線傳輸技術(shù)方案無(wú)線傳輸技術(shù)（RTT）是第三代移動(dòng)通信的核心部分，主要包括射頻16RTTIMT-2000CDMACDMA2000和TD-SCDMA。其中TD-SCDMA13-1WCDMACDMA2000和TD-SCDMARTT13-1WCDMA、CDMA2000TD-SCDMAWCDMA

CDMA2000

TD-SCDMA信道帶寬Chip速率幀長(zhǎng)FEC編碼擴(kuò)頻調(diào)制

5/10/20MHzN×3.84Mc/s10ms卷積碼RS碼（數(shù)據(jù)）卷積碼：幀內(nèi)交織RS碼：幀間交織Walsh+Gold數(shù)據(jù)調(diào)制：QPSK/BPSK擴(kuò)頻調(diào)制：QPSK

1.25/5/10/15/20MHzN×1.2288Mc/s20ms卷積碼Turbo碼（數(shù)據(jù)）塊交織Walsh+M數(shù)據(jù)調(diào)制：QPSK/BPSK擴(kuò)頻調(diào)制：QPSK/OQPSK

1.2MHz1.28MHz10ms卷積碼RS碼（數(shù)據(jù)）卷積碼：幀內(nèi)交織RS碼：幀