第8章-CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)-81-IS-95-CDMA系統(tǒng)概述-82-IS-95-C課件

第8章CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)8.1IS-95CDMA系統(tǒng)概述8.2IS-95CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)8.3IS-95CDMA系統(tǒng)的無線鏈路8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步與定時8.5IS-95CDMA系統(tǒng)的功率控制8.6CDMA系統(tǒng)的軟切換技術(shù)及其漫游8.7cdma2000-1x概述8.1.1雙模系統(tǒng)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)8.1.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系8.1.3采用擴(kuò)頻CDMA技術(shù)帶來的好處和存在的問題8.1IS-95CDMA系統(tǒng)概述8.1.1雙模系統(tǒng)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1．對系統(tǒng)的要求 20世紀(jì)80年代中期，為探索模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，美國提出了新一代蜂窩系統(tǒng)的移動臺既能工作于新系統(tǒng)，也能工作于模擬蜂窩網(wǎng)AMPS系統(tǒng)，即雙模式移動臺的概念。 雙模式移動臺既能以模擬調(diào)頻方式工作，又能以新系統(tǒng)的方式工作，無論在模擬蜂窩系統(tǒng)中還是在某一種數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中，均能向其他用戶發(fā)起呼叫和接收呼叫 目前，在美國存在兩種雙模式移動臺，一種是時分多址TDMA數(shù)字系統(tǒng)和模擬調(diào)頻系統(tǒng)AMPS的兼用，其標(biāo)準(zhǔn)為IS-54，其系統(tǒng)簡稱為D-AMPS，另一種是碼分多址CDMA數(shù)字系統(tǒng)和模擬調(diào)頻系統(tǒng)的兼用，其主要標(biāo)準(zhǔn)是IS-95。2．CDMA蜂窩網(wǎng)的崛起 CDMA蜂窩網(wǎng)通信系統(tǒng)是20世紀(jì)90年代崛起的，在蜂窩移動通信部門的支持下，美國高通公司Qualcomm設(shè)計、開發(fā)了CDMA蜂窩網(wǎng)，并于1991年12月進(jìn)行了5個基站、70個移動臺的組網(wǎng)試驗。試驗證明了CDMA理論上分析的優(yōu)越性，在實際通信條件下確實存在，并且極大地改善了系統(tǒng)容量和性能；

CDMA蜂窩網(wǎng)目前已經(jīng)商業(yè)化，普及化，成為世界上占主導(dǎo)地位的移動通信系統(tǒng)，正在向3G演進(jìn)。不難預(yù)計，CDMA通信系統(tǒng)未來的發(fā)展規(guī)模和速度必將越來越大和越來越快。3．IS-95標(biāo)準(zhǔn) IS-95公共空中接口是美國TIA于1993年公布的雙模式CDMA/AMPS的標(biāo)準(zhǔn)，簡稱Q-CDMA標(biāo)準(zhǔn)，主要包括下列幾部分。（一）系統(tǒng)參數(shù)

（1）信道數(shù) 每一載頻分為64個碼分信道； 每一小區(qū)分為3個扇區(qū)共用一個載頻； 每一網(wǎng)絡(luò)分為9個載頻，其中收、發(fā)各占12.5MHz，共占25MHz頻段。（2）射頻帶寬 第一頻道：2×1.77MHz； 其他頻道：2×1.23MHz。（3）擴(kuò)頻方式： DS直接序列擴(kuò)頻。64個正交沃爾什碼用于劃分64個碼分信道（4）語音編碼 碼激勵線性預(yù)測的可變速率混合編碼CELP，編碼速率8-1kbps可調(diào)，數(shù)據(jù)速率9.6-1.2kbps可調(diào)。每幀時間為20ms。（5）信道編碼卷積編碼：下行碼率R=1/2，約束長度K=9；上行碼串R=1/3，約束長度K=9。交織編碼：交織間距20ms。PN碼m序列：用作基站識別碼和用戶識別碼正交Walsh函數(shù)：將下行鏈路劃分成64個碼分信道。（6）多徑利用：RAKE接收方式，移動臺3條路徑接收，基站4條路徑接收。CDMA頻道編號及相應(yīng)的頻率 由頻道編號計算頻道的頻率：根據(jù)上述頻率和頻道號的劃分規(guī)定，如果頻道編號以N表示，由于頻道間隔為30kHz，則對應(yīng)頻道的中心頻率可根據(jù)頻道編號，頻道間隔，和首頻道頻率值，按下表進(jìn)行計算8.1.2IS-95CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系 在FDMA頻分多址和TDMA時分多址系統(tǒng)中，頻率復(fù)用與蜂窩區(qū)群的結(jié)構(gòu)具有緊密關(guān)系。而在DS-CDMA碼分多址系統(tǒng)中，各個小區(qū)共享同一頻帶，蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)在多用戶干擾方面 1．DS-CDMA蜂窩系統(tǒng)的頻譜帶寬

對于FDMA模擬蜂窩系統(tǒng)，其頻譜效率主要取決于頻率復(fù)用的蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)。一般需采用7小區(qū)（3扇區(qū)/每小區(qū)）的區(qū)群結(jié)構(gòu)才能滿足載干比C/I大于或等于18dB的要求，其頻率復(fù)用效率為1/7。 在TDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中，一般需采用3小區(qū)（3扇區(qū)）的區(qū)群結(jié)構(gòu)，滿足載干比等于9dB的要求，其頻率復(fù)用效率為1/3。 對于CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)來說，頻率復(fù)用的效率取決于相鄰近小區(qū)用戶的多用戶干擾，考慮這些干擾后，其頻率復(fù)用效率約為2/3，相當(dāng)于l.5小區(qū)的區(qū)群結(jié)構(gòu)。 CDMA蜂窩系統(tǒng)頻譜帶寬的最終確定，須基于頻譜資源的限制；系統(tǒng)容量；多徑分離；擴(kuò)頻處理增益等方面的綜合考慮。 從擴(kuò)頻通信抗干擾的角度考慮，至少要求傳輸帶寬大于1MHz，雖然傳輸帶寬越大抗干擾性能越好，但900MHz的頻段不可能提供太寬的頻譜資源，當(dāng)前的設(shè)備和技術(shù)也難于支持太寬的帶寬，綜合考慮各方因素，當(dāng)前的窄帶N-CDMA系統(tǒng)采用1.25MHz帶寬是折衷后的最優(yōu)選擇，當(dāng)然，為了傳輸高速率語音和數(shù)據(jù)，未來可能在更高頻段實現(xiàn)更寬帶寬的寬帶CDMA通信2．CDMA與蜂窩小區(qū)和扇區(qū)的關(guān)系

在FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)中，小區(qū)和扇區(qū)都靠頻率來劃分。即相鄰小區(qū)或扇區(qū)使用不同的頻率。 CDMA蜂窩系統(tǒng)之間也采用頻分，即不同的CDMA蜂窩系統(tǒng)占用不同頻段的1.25MHz帶寬。 但在同一個CDMA蜂窩系統(tǒng)內(nèi)，則采用碼分多址，即對不同的小區(qū)和扇區(qū)基站分配不同的短碼作為基站識別碼，對不同的用戶分配不同的長碼作為用戶識別碼 長碼和短碼都由PN碼序列生成，以短碼為例，PN序列周期為215=32768個碼片，將此序列每64碼片作為一個短碼，共可得到32768/64=512個短碼。因此在一個1.25MHz帶寬的CDMA蜂窩系統(tǒng)中，可區(qū)分多達(dá)512個基站或扇區(qū)站。 一般將基站到移動臺方向的鏈路稱做前向鏈路ForwardLink，將移動臺到基站方向的鏈路稱做反向鏈路ReverseLink。前向鏈路則使用64個正交沃爾什碼劃分為64個碼分信道 小結(jié)：CDMA系統(tǒng)使用三種碼：短碼用于區(qū)分基站，Walsh碼用于區(qū)分正向信道，長碼用于區(qū)分移動臺-反向信道1．帶來的好處 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)采用擴(kuò)頻CDMA技術(shù)將帶來下列好處：多種形式的分集，低的發(fā)射功率，保密性強(qiáng)，軟切換，大容量，軟容量，語音激活，頻率重用及扇區(qū)化，低信噪比或載干比，抗干擾、抗衰落、抗多徑時延擴(kuò)展等一系列優(yōu)越的性能，對移動通信的發(fā)展產(chǎn)生了巨大和深遠(yuǎn)的影響。8.1.3采用擴(kuò)頻CDMA技術(shù)

帶來的好處和存在的問題 1）系統(tǒng)容量大，頻譜利用率高：在同樣的頻段下，CDMA移動網(wǎng)的容量是模擬網(wǎng)的10倍，GSM的5倍，由于不同扇區(qū)也可使用相同的頻率，當(dāng)使用120度扇形定向天線時，由于每幅天線只收到1/3移動臺的發(fā)射信號，干擾減為1/3，因此系統(tǒng)容量又可提高3倍 2）通話質(zhì)量更隹：CDMA系統(tǒng)的發(fā)射電平門限可隨背景噪聲水平動態(tài)變化，即使在背景噪聲較大情況下，也可以得到較好的通話質(zhì)量 3）軟容量：CDMA系統(tǒng)允許同時通話的用戶數(shù)超過信道數(shù)，使系統(tǒng)容量與用戶數(shù)間存在一種軟關(guān)系，軟容量有3方面優(yōu)點： 在業(yè)務(wù)高峰期，可稍微降低系統(tǒng)的誤碼性能和通話質(zhì)量，以適當(dāng)增多系統(tǒng)的用戶數(shù)目 系統(tǒng)中采用可變速率語音編碼器，速率降低時，對其它用戶的干擾降低，從而使系統(tǒng)容量增大 負(fù)荷重小區(qū)通過減小導(dǎo)頻發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度不足，切換到相鄰小區(qū)，相當(dāng)于增加了容量 4）越區(qū)軟切換：切換初期，移動臺與新老基站同時保持鏈路，當(dāng)切換成功后才斷開與老基站的鏈路 優(yōu)點： 無縫切換，保持通話的連續(xù)性 在任何時候移動臺至少可跟一個基站保持聯(lián)系，減少了掉話的可能性 降低了移動臺的發(fā)射功率，有利于增加反向容量 5）頻率規(guī)劃簡單：CDMA的用戶共享頻帶和時間，不像FDMA那樣需要復(fù)雜的頻率計劃管理和花費保護(hù)頻帶，也不像TDMA那樣需要信道均衡，時隙計劃管理和花費保護(hù)時間。用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不同的CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活，擴(kuò)展簡單 6）建網(wǎng)成本低：CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大，系統(tǒng)容量高，所需基站少，降低了建網(wǎng)成本 7）綠色手機(jī)：GSM或模擬手機(jī)功率在600mW以下，CDMA手機(jī)最大發(fā)射功率200mW，普通通話功率零點幾毫瓦，輻射作用可忽略不計，對人體建康無不良影響 8）保密性好：擴(kuò)頻通信原是為抗干擾和保密而設(shè)計，因此首先用于軍用通信，CDMA碼址為偽隨機(jī)碼，共有4.4萬億種可能的排列，要解密竊聽通話內(nèi)容十分困難 9）抗衰落性能好：CDMA采用Rake接收機(jī)多徑接收，移動臺和基站分別獨立跟蹤三個和四個路徑，將收到的信號矢量相加，能可靠地抗衡多徑衰落的影響 10）CDMA功率控制：下行鏈路的功率控制，可使基站以所需的最小功率發(fā)射，減小對其它小區(qū)的同頻干擾，提高系統(tǒng)容量。上行鏈路的功率控制則能保證所有移動用戶到達(dá)基站的信號功率相等，避免發(fā)生遠(yuǎn)近效應(yīng) 11）語音激活：典型的全雙工通話占空比小于35%，在FDMA和TDMA系統(tǒng)中，由于通話停頓時重新分配信道存在一定時延，難于利用語音激活技術(shù)，CDMA采用可變速率聲碼器，在不講話時傳輸速率降低，減輕了對其它用戶的干擾，可以使容量增加一倍左右2．存在的問題 1）多址干擾：CDMA系統(tǒng)僅靠地址擴(kuò)頻碼的不同來區(qū)分用戶，當(dāng)用戶間的地址碼互相關(guān)不為零時，用戶間存在干擾，稱為多址干擾 2）在上行鏈路中，由于多用戶使用同一頻道，同一時隙，靠近基站的移動臺信號強(qiáng)，遠(yuǎn)離基站的移動臺信號弱，會產(chǎn)生以強(qiáng)壓弱現(xiàn)象，稱為遠(yuǎn)近效應(yīng) 3）在下行鏈路中，當(dāng)移動臺位于相鄰小區(qū)交界處時，收到所屬基站的有用信號很弱，還受到相鄰小區(qū)基站較強(qiáng)的干擾，稱為角效應(yīng)，此外還有大型建筑物形成的陰影效應(yīng) 小結(jié)：CDMA技術(shù)的主要優(yōu)缺點 優(yōu)點：大容量，軟容量，軟切換，保密性強(qiáng)，低功率，語音激活。 缺點：多址干擾，遠(yuǎn)近效應(yīng)，角效應(yīng)，陰影效應(yīng)3．?dāng)U頻CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

擴(kuò)頻CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有：功率控制技術(shù)，多徑信號的分離與合并技術(shù)，多用戶干擾分離技術(shù)，同步技術(shù)，PN地址碼的選擇，軟切換技術(shù)，分集接收技術(shù)，語音編碼技術(shù)。其中功率控制技術(shù)是最主要的關(guān)鍵技術(shù)，將在第5節(jié)專門介紹。作業(yè)W8-1，什么叫軟容量?有什么優(yōu)點?W8-2.什么叫越區(qū)軟切換?有什么優(yōu)點?W8-3，簡述CDMA技術(shù)的主要優(yōu)缺點8.2.1CDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與組成8.2.2CDMA系統(tǒng)接口與信令協(xié)議8.2IS-95CDMA數(shù)字

蜂窩移動通信系統(tǒng)8.2.1CDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與組成 CDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與TDMA類似，主要由網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)和移動臺3大部分組成1，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)處于市話網(wǎng)與基站控制器之間，主要包括移動交換中心MSC，或稱為移動電話交換局MTSO，原籍位置寄存器HLR、訪問位置寄存器VLR、操作維護(hù)中心OMC，以及鑒權(quán)中心AUC等

移動交換中心MSC是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的核心，主要功能是對位于本MSC控制區(qū)域內(nèi)的移動用戶進(jìn)行通信控制和管理 MSC一端和所有的基站相連，根據(jù)各基站發(fā)來的接收到的同一移動臺的信號質(zhì)量，為移動臺選擇適合的基站。另一端和公用固定電話網(wǎng)相連，由聲碼器實現(xiàn)數(shù)字信號和固定電話信號的相互轉(zhuǎn)換MSC結(jié)構(gòu)示意圖

鑒權(quán)中心AUC的作用是可靠地識別用戶的身份，只允許有權(quán)用戶接入網(wǎng)絡(luò)并獲得服務(wù)。

操作和管理(維護(hù))中心OMC的任務(wù)是對全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作，例如系統(tǒng)的自檢、報警與備用設(shè)備的激活，系統(tǒng)的故障診斷與處理，話務(wù)量的統(tǒng)計和計費數(shù)據(jù)的記錄與傳遞，以及各種資料的收集、分析與顯示等2，基站子系統(tǒng)BSS

包括基站控制器BSC和基站收發(fā)設(shè)備BTS。一個基站控制器BSC可以控制多個基站，每個基站含有多部收發(fā)信機(jī)。每個基站的有效覆蓋范圍即為無線小區(qū)，簡稱小區(qū)。小區(qū)可分為采用全向天線的全向小區(qū)和采用定向天線的扇形小區(qū)，常用的小區(qū)分為3個扇形區(qū)，分別用α、β和γ表示

基站控制器BSC通過網(wǎng)絡(luò)接口分別連接移動交換中心和基站收發(fā)信機(jī)BTS群，此外還與操作維護(hù)中心OMC連接，基站控制器無論是與MSC還是與BTS之間，其傳輸速率都很高，達(dá)1.544Mb/s 基站控制器主要為大量的BTS提供集中控制和管理，如無線信道分配、建立或拆除無線鏈路、過境切換操作以及交換等功能 基站控制器的另外兩個組成部分是移動性管理器和代碼轉(zhuǎn)換器 移動性管理器負(fù)責(zé)呼叫建立、拆除、切換無線信道等，這些工作由信道控制軟件和MSC中的呼叫處理軟件共同完成。 代碼轉(zhuǎn)換器主要包含代碼轉(zhuǎn)換器插件、交換矩陣及網(wǎng)絡(luò)接口單元圖8-3基站控制器結(jié)構(gòu)簡化圖 基站子系統(tǒng)中，數(shù)量最多的是收發(fā)信機(jī)BTS設(shè)備，以單個扇形小區(qū)的為例，由于接收部分采用空間分集方式，因此BTS采用兩副接收天線(Rx)，一副發(fā)射天線(Tx)。自天線以下BTS按功能分為5個層次： 第1層即頂層為濾波器和線性功率放大器，即接收部分輸入電路，濾波器用于選取射頻信號，濾除帶外干擾。線性功率放大器為接收部分的前置低噪聲放大器，其主要作用是為了改善信噪比 第2層是發(fā)射部分的功率放大器 第3層是全球定位系統(tǒng)GPS接收機(jī)，其作用是為BTS系統(tǒng)定時 第4層收發(fā)信機(jī)架是收發(fā)信機(jī)主機(jī)部分，包括發(fā)射機(jī)中的擴(kuò)頻、調(diào)制，上變頻、接收機(jī)中的解調(diào)、解擴(kuò)，下變頻，以及頻率合成器等 第5層即最底層是數(shù)字架，裝有多塊信道板,以中頻與收發(fā)信機(jī)架連接。每個用戶占用一塊信道板。 數(shù)字架和收發(fā)信機(jī)架均受基站小區(qū)控制器控制。功能是控制管理蜂窩系統(tǒng)小區(qū)的運行，維護(hù)基站設(shè)備的硬軟件工作，為建立呼叫、接入、信道分配等正常運行，收集有關(guān)的統(tǒng)計信息，監(jiān)測設(shè)備故障、分配定時信息等圖8-4單個扇區(qū)的設(shè)備組成3，移動臺 IS-95標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定雙模式移動臺，與原有的模擬蜂窩系統(tǒng)AMPS兼用，使CDMA移動臺能用于所有的現(xiàn)有蜂窩系統(tǒng)的覆蓋區(qū)，從而有利于發(fā)展CDMA蜂窩系統(tǒng)。這一點非常有價值，有利于從模擬蜂窩平滑地過渡到數(shù)字蜂窩網(wǎng) 雙模式移動臺與原有模擬蜂窩移動臺之間的差別是增加了數(shù)字信號處理部分 發(fā)送時送話器輸出語音信號，經(jīng)譯碼器編碼轉(zhuǎn)換成PCM信號，聲碼器轉(zhuǎn)換成低速率語音數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)速率調(diào)節(jié)、卷積編碼、交織、擴(kuò)頻、濾波，D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號送至模擬射頻前端的變頻、功放、濾波等，饋至天線 接收時天線信號經(jīng)模擬射頻前端輸入電路，兩級變頻-中放，A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)3個單路接收進(jìn)行并行相關(guān)解擴(kuò)及信號合并，然后去交織，卷積譯碼，數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗，聲碼器，譯碼器，至受話器 第二中放輸出使用自動增益控制AGC，以減小信號強(qiáng)度起伏 接收部分還包括信號搜尋器，不同的基站具有不同的引導(dǎo)PN碼偏置系數(shù)，移動臺據(jù)此搜索不同的基站，估算基站的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度 收發(fā)合用一副天線，由天線共用器進(jìn)行收發(fā)隔離，收發(fā)頻差45MHz 模擬模式使用FM收發(fā)信機(jī)直接將模擬射頻前端和受送話器相連，構(gòu)成模擬移動臺圖8-5雙模式移動臺框圖8.2.2CDMA系統(tǒng)接口與信令協(xié)議1．系統(tǒng)接口 MSC是網(wǎng)絡(luò)核心，MSC和各功能實體及其它網(wǎng)絡(luò)的接口是CDMA的主要接口MSC與BS接口-A MSC與VLR接口-BMSC與HLR接口-C MSC與EIR接口-FMSC與MSC接口-E MSC與PSTN接口-AiMSC與PSPDN接口-Pi MSC與ISDN接口-Di其它比較重要的接口還包括： MS與BS接口-Um HLR與AUC接口-H HLR與VLR接口-D VLR與VLR接口-G MC與SME接口-M MC為短報文中心，負(fù)責(zé)短報文的存儲轉(zhuǎn)發(fā)，SME為短報文實體，負(fù)責(zé)合成和分解短報文，由于短信業(yè)務(wù)是數(shù)字移動通信中僅次于語音業(yè)務(wù)的增值業(yè)務(wù)，短報文接口也是CDMA主要接口之一 圖8-6CDMA系統(tǒng)的接口2．空中接口的信令協(xié)議

和GSM系統(tǒng)類似，CDMA系統(tǒng)各個接口間的信令協(xié)議中，最重要，最有代表性的也是空中接口Um的信令協(xié)議，協(xié)議分三層，物理層、鏈路層和控制處理層，如下圖所示： 第一層是數(shù)字無線信道的物理層，定義與無線傳輸相關(guān)的功能，例如基帶調(diào)制，編碼，組幀和射頻調(diào)制等 第一層和第二層之間有一個復(fù)用子層，用于實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)和信令共享數(shù)字無線信道 第二層鏈路層，負(fù)責(zé)在基站和移動臺間信令的可靠傳輸，例如消息重發(fā)，各種信道統(tǒng)計和復(fù)制檢測 第三層控制處理層是信令層，負(fù)責(zé)實現(xiàn)關(guān)于呼叫處理，無線信道控制，移動臺控制的信令協(xié)議，如呼叫建立，切換，功率控制和移動臺鎖定等3．A接口的信令協(xié)議

和GSM系統(tǒng)類似，A接口是基站BS與移動業(yè)務(wù)交換中心MSC的接口，定義了4方面特性：物理和電氣參數(shù)；信道結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)操作過程；操作與維護(hù)信息支持，協(xié)議層次如下圖所示：第一層：定義數(shù)字傳輸，速率為2048kbit/s，性能應(yīng)符合國標(biāo)GB7811_87。第二層：基于中國No.7信令系統(tǒng)的MTP。第三層：包括DTAP部分和BSMAP部分。DTAP消息不透明傳輸，可以支持多種空中接口，主要包括呼叫處理、無線資源管理、移動性管理和地面電路管理。4．MAP

移動應(yīng)用協(xié)議MAP是移動通信系統(tǒng)之間操作的接口協(xié)議，它包括以MSC為中心，與其他系統(tǒng)模塊的信令聯(lián)系，例如與另一系統(tǒng)的MSC、VLR、HLR的信令聯(lián)系，以及各系統(tǒng)模塊彼此的連接。 在CDMA中，MAP采用北美EIA/TIAIS-41C標(biāo)準(zhǔn)。支持AMPS、DAMPS、NAMPS和CDMA系統(tǒng)之間的操作，主要定義6方面內(nèi)容：①功能概述。定義IS-41C的術(shù)語和網(wǎng)絡(luò)模型②系統(tǒng)間切換信息流程。③自動漫游信息流程。④操作、維護(hù)管理信息。⑤信令協(xié)議。定義IS-41C系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)⑥信令程序。定義IS-41C系統(tǒng)的各種基本操作程序，如呼叫處理程序，鑒權(quán)操作程序，短消息操作程序等。8.3.1前向信道

1．前向鏈路的組成

2．前向鏈路的結(jié)構(gòu) 3．前向鏈路的幀結(jié)構(gòu)8.3.2反向信道8.3IS-95CDMA系統(tǒng)

的無線鏈路 通信網(wǎng)除傳輸業(yè)務(wù)信息外，還須傳輸控制信息，大容量系統(tǒng)一般采用集中控制方式，以加快鏈路建立過程，為此，CDMA系統(tǒng)在基站至移動臺的前向傳輸方向上設(shè)置了導(dǎo)頻信道、同步信道、尋呼信道和正向業(yè)務(wù)四種信道；在移動臺至基站的反向傳輸方向上設(shè)置了接入信道和反向業(yè)務(wù)兩種信道CDMA系統(tǒng)的信道分類重點48.3.1前向信道1．前向鏈路的組成

CDMA系統(tǒng)綜合使用頻分和碼分劃分信道,頻分多址技術(shù)把可供CDMA使用的頻段分成若干個寬為1.25MHz的頻道，這是傳輸擴(kuò)頻調(diào)制信號所需的最小帶寬，在建網(wǎng)初始階段，一個CDMA蜂窩服務(wù)區(qū)可以只占用一個這樣的頻道，以后隨著通信業(yè)務(wù)量的增多，一個CDMA蜂窩服務(wù)區(qū)可以占用多個這樣的頻道，使各個基站以頻分方式使用這些頻道

基站對1.25MHz帶寬的發(fā)送頻帶，采用Walsh函數(shù)擴(kuò)頻成64個正交的正向信道，分別用W0…W63表示。W0用作導(dǎo)頻信道，W32為同步信道，W1-W7為尋呼信道，其中W1為首選尋呼信道，剩余的W8…W63用作業(yè)務(wù)信道，共55個 邏輯信道的配置不是固定的，其中導(dǎo)頻信道W0一定要有，其余邏輯信道可根據(jù)具體情況分配 當(dāng)基站擁有的帶寬大于2.5MHz，即擁有兩個以上的CDMA頻道時，其中一個為基本的CDMA頻道，所有的移動臺都先集中在該基本頻道上工作，當(dāng)通信業(yè)務(wù)量很多，基本頻道上所有的業(yè)務(wù)信道均被占用而不敷應(yīng)用時，基站會在尋呼信道上發(fā)射信道指配信令，將移動臺分配到另一個CDMA頻道上進(jìn)行業(yè)務(wù)通信，該頻道只需一個導(dǎo)頻信道W0，其余W1…W63，共63個信道都用作業(yè)務(wù)信道 在CDMA的四種前向信道中，導(dǎo)頻信道，同步信道和尋呼信道用于建立業(yè)務(wù)鏈路，因此也稱作建立信道，或前向控制信道。其中導(dǎo)頻信道功率高于其它信道的平均功率，一般會占到總功率的20%，同步信道占3%，每個尋呼信道占6%，剩余功率分配給各業(yè)務(wù)信道①導(dǎo)頻信道 基站在導(dǎo)頻信道發(fā)送導(dǎo)頻信號，供移動臺識別基站，并引導(dǎo)移動臺入網(wǎng)。導(dǎo)頻信號的輸入全為0，用沃而什函數(shù)擴(kuò)頻，然后進(jìn)入四相調(diào)制，導(dǎo)頻信號在基站工作期間連續(xù)不斷地發(fā)送，而且功率高于其它信道，以保證小區(qū)內(nèi)的各個移動臺都能捕獲到信道的定時信息，提取相干載波進(jìn)行信號的解調(diào)，移動臺還可通過比較周圍基站的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度決定是否進(jìn)行越區(qū)切換②同步信道 在CDMA系統(tǒng)中，各基站配有GPS接收機(jī)，保證系統(tǒng)所有基站有統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，基站通過同步信道發(fā)布同步信息供移動臺與系統(tǒng)的定時與同步，一旦同步完成，移動臺即不再使用同步信道，但當(dāng)移動臺重新開機(jī)時還需要重新同步。如前所述，當(dāng)通信業(yè)務(wù)量很多，所有業(yè)務(wù)信道均被占用而不敷應(yīng)用時，同步信道也可臨時改作業(yè)務(wù)信道使用③尋呼信道 尋呼信道供基站在呼叫建立階段傳輸控制信息，當(dāng)呼叫方呼叫移動用戶時，基站通過尋呼信道播送移動用戶識別碼，移動臺在建立同步后，即在首選尋呼信道W1，或在基站指定的尋呼信道上，監(jiān)聽由基站發(fā)來的信令，收到基站分配業(yè)務(wù)信道的指令后，轉(zhuǎn)入指定的業(yè)務(wù)信道進(jìn)行信息傳輸 當(dāng)需要通信的用戶很多，業(yè)務(wù)信道不夠用時，尋呼信道同樣也可臨時用作業(yè)務(wù)信道，在極端情況下7個尋呼信道和一個同步信道都改作業(yè)務(wù)信道，總數(shù)64個邏輯信道中，除一個導(dǎo)頻信道外，其余63個信道都用于業(yè)務(wù)信道④業(yè)務(wù)信道 基站通過正向CDMA業(yè)務(wù)信道向移動臺傳送語音或其它業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及必要的隨路信令，如功率控制和過境切換指令等，正向CDMA業(yè)務(wù)信道傳送信號的流程如下圖所示：2．前向鏈路的結(jié)構(gòu) CDMA系統(tǒng)的前向信道結(jié)構(gòu)見201頁圖8–10，其中以框圖形式詳細(xì)指出了導(dǎo)頻，同步，尋呼，業(yè)務(wù)四種正向信道的組成、信號產(chǎn)生，變換及信號的主要參數(shù)，特別是四種正向信道最后都要進(jìn)行沃爾什擴(kuò)頻和PN碼四相調(diào)制的過程圖8-10前向CDMA邏輯信道結(jié)構(gòu)（1）擴(kuò)頻和調(diào)制處理

擴(kuò)頻：基站發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)正交沃爾什擴(kuò)頻之后，還要再使用引導(dǎo)PN序列進(jìn)行四相擴(kuò)展。如前所述，引導(dǎo)PN序列是由15級移位寄存器生成的m序列，序列周期為215=32768個碼片，將此序列每64碼片作為一個子碼，共可得到32768/64=512個短碼。用作基站的地址碼，因此在一個1.25MHz帶寬的CDMA蜂窩系統(tǒng)中，可區(qū)分多達(dá)512個基站或扇區(qū)站。不同的基站使用相同的m序列，但各自采用不同的時間偏置。由于m序列尖銳的自相關(guān)特性，當(dāng)時間偏移大于一個子碼寬度時，相關(guān)值等于0或接近0，便于移動臺通過相關(guān)檢測把不同基站的信號區(qū)分開。 四相擴(kuò)展的具體過程為：在同相I支路和正交Q支路分別引入兩個互為準(zhǔn)正交的m序列，即I信道引導(dǎo)序列和Q信道引導(dǎo)序列，序列的構(gòu)成以下列生成多項式為基礎(chǔ)：

I支路PI(x)=x15+x13+x9+x8+x7+x5+1Q支路PQ(x)=x15+x12+x11+x10+x6+x5+x4+x3+1

四相調(diào)制由上述兩個不同的PN序列直接對輸入碼元進(jìn)行擴(kuò)展，再分別進(jìn)行正弦和余弦正交調(diào)制，兩個支路最后形成合成信號

QPSK正交移相鍵控調(diào)制：四相相移鍵控QPSK是第六章調(diào)制解調(diào)的內(nèi)容，在此作簡單介紹。由于CDMA移動通信采用擴(kuò)頻技術(shù)，信道的傳輸速率高達(dá)1.2288Mbit/s，必須采用高效調(diào)制方法以提高頻譜利用率，常用的調(diào)制技術(shù)為QPSK，稱為正交移相鍵控，為簡化書寫，令θ=ωt+φ，正弦波和余弦波即相互正交 由于正弦和余弦的相互正交性，在使用同一載頻情況下，可利用正弦波和余弦波分別進(jìn)行信息調(diào)制而互不干擾，即在輸入信息流時，將奇數(shù)位送往同相即I支路進(jìn)行正弦調(diào)制，偶數(shù)位送往正交即Q支路進(jìn)行余弦調(diào)制，兩個比特分別調(diào)制后，進(jìn)行發(fā)送與接收 在PSK中每個調(diào)制狀態(tài)只含一個比特，而在QPSK中每個調(diào)制狀態(tài)含有兩個比特，因而QPSK占用的帶寬比PSK要小一半 在實際CDMA系統(tǒng)中，基站發(fā)送的信息先進(jìn)行正交擴(kuò)頻，再進(jìn)行正交調(diào)制，移動臺則先進(jìn)行正交解調(diào)，再進(jìn)行正交解擴(kuò)，最后將同相支路和正交支路的信號求和積分恢復(fù)出信息數(shù)據(jù)

引導(dǎo)PN序列四相擴(kuò)展和QPSK調(diào)制示意圖 如上頁圖所示：在擴(kuò)頻操作以后，I支路和Q支路脈沖還要分別進(jìn)行基帶濾波，基帶濾波器的頻率響應(yīng)如左下圖所示（2）基帶濾波（3）數(shù)據(jù)擾亂 數(shù)據(jù)擾亂也稱作數(shù)據(jù)掩蔽，其目的是為了數(shù)據(jù)的安全，使偷聽者很難確定用戶空中發(fā)射的具體信息。由于尋呼信道要傳輸移動用戶號碼等重要信息，正向業(yè)務(wù)信道和尋呼信道都需進(jìn)行數(shù)據(jù)掩蔽 數(shù)據(jù)擾亂通過分組交織器輸出的19200碼元／s與長碼PN序列的二進(jìn)制值模2相加實現(xiàn)，PN序列時鐘為1.2288MHz，因此每一調(diào)制碼元長度為(PN子碼寬度)圖8-12前向鏈路的數(shù)據(jù)擾亂及功率控制信號組成（4）長碼 長PN碼由右圖所示的42級長碼發(fā)生器產(chǎn)生，周期為242?1個碼片，速率為1.2288Mc/s，它與掩碼共同形成用戶的識別碼。長PN碼的序列特征多項式為：（5）掩碼 掩碼是一個42位的序列。用于與長PN碼模2內(nèi)乘生成42位的長碼序列。作為用戶的識別碼用于區(qū)別不同的用戶。業(yè)務(wù)信道的掩碼使用公共掩碼或?qū)Ｓ醚诖a。專用掩碼用于用戶的保密通信。掩碼格式如下圖所示：（6）卷積編碼 卷積編碼在第5章已有介紹，屬于信道編碼，主要用來糾正碼元的隨機(jī)差錯，利用增加監(jiān)督位，以犧牲效率來換取可靠性

在前向鏈路的同步信道、尋呼信道和業(yè)務(wù)信道，均由8級移位寄存器和兩個模2加法器，構(gòu)成相同的卷積編碼器，碼率為1／2，編碼器每輸入1比特信息，輸出為2比特。約束長度為9，前后9組碼元相互間有約束關(guān)系 K=9、r=1/2的卷積碼編碼器如下圖所示，g0和g1是卷積碼和生成函數(shù)： g0=(111101011) g1=(101110001) 每輸入一信息比特，由g0和g1是先后生成兩個碼符號，形成1/2碼率的卷積碼 （7）交織編碼 在前向鏈路中，除導(dǎo)頻信道外，所有的同步信道、尋呼信道和方向業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)流，經(jīng)卷積編碼和重傳后，均需進(jìn)行交織編碼。交織技術(shù)在第五章已有介紹，交織編碼的目的是將多徑衰落引起的突發(fā)性誤碼變?yōu)殡S機(jī)性差錯。將突發(fā)性差錯分散化，再由卷積編碼器按隨機(jī)位差錯糾正，從而最終糾正突發(fā)性成串差錯。 對于速率不為1的正向業(yè)務(wù)信道，在分組交織前，還須進(jìn)行碼元重復(fù)。對于速率為1／2的數(shù)據(jù)，即輸入數(shù)據(jù)速率為9.6ks／s，碼元重復(fù)一次，即每個碼元連續(xù)出現(xiàn)兩次；速率為4.8ks／s時，碼元重復(fù)3次；速率為2.4ks／s時，各碼元重復(fù)7次。這樣，使各種速率均變換成相同的調(diào)制碼元速率，即每秒19200個調(diào)制碼元，一幀20ms有384個調(diào)制碼元，以便實施統(tǒng)一的分組交織 同步信道的交織用16×8矩陣。業(yè)務(wù)和尋呼信道交織跨度為20ms，交織器組成的陣列是24行×16列，即384個碼元，與經(jīng)過碼元重復(fù)后業(yè)務(wù)幀相適應(yīng) 總結(jié)前面的介紹，正向業(yè)務(wù)信道主要的參數(shù)如下表（8）變速率聲碼器和變速率傳輸控制 在雙工通信中，鏈路上傳輸語音的時間只占整個通話時間的30%-40%，可以利用數(shù)字語音插空技術(shù)DSI，由發(fā)端話音識別器檢測是否有話音，有話音時分配信道，無話音時回收信道 在FDMA和TDMA系統(tǒng)中，由于要實際分配和回收物理信道或時隙，實現(xiàn)數(shù)字語音插空技術(shù)既不經(jīng)濟(jì)，又較復(fù)雜，CDMA系統(tǒng)由于使用邏輯信道，便于實現(xiàn)DSI技術(shù) 碼分多址是干擾受限系統(tǒng)，系統(tǒng)的軟容量取決于用戶產(chǎn)生的干擾，DSI技術(shù)使用戶在語音空隙期間降低了對其它用戶的干擾，提高了系統(tǒng)的信干比，增加了系統(tǒng)的軟容量，為充分發(fā)揮這種軟容量特性，IS-95CDMA系統(tǒng)還采用可變速率語音編碼器，語音信號處理的幀長固定是20ms，但每20ms的數(shù)據(jù)比特數(shù)可以不同，分為全速率、半速率、1/4速率和1/8速率。提供8kbps，4kbps，2kbps，1kbps四種速率，以適應(yīng)不同的傳輸要求 由于語音編碼的數(shù)據(jù)速率是變化的，這就要求能夠變速率數(shù)據(jù)傳輸；同時在低速率時，降低信號發(fā)射功率，減少對其他用戶的干擾，增加系統(tǒng)容量。 在IS-95CDMA系統(tǒng)中，前向鏈路信號是連續(xù)傳輸?shù)模瑸閷崿F(xiàn)不同的數(shù)據(jù)速率控制發(fā)送不同的功率。在每幀中，不同數(shù)據(jù)速率乘以不同的功率因子。3．前向鏈路的幀結(jié)構(gòu)（1）尋呼信道（2）同步信道（3）導(dǎo)頻信道（4）業(yè)務(wù)信道 上述四種信道的幀結(jié)構(gòu)查閱書上相關(guān)內(nèi)容（5）功率控制子信道 功率控制信號連續(xù)地在正向業(yè)務(wù)信道上發(fā)送，稱為功率控制子信道。該子信道以每1.25ms中1個比特(“0”或“1”)的速率(即800b/s)發(fā)送功率控制比特?！?”或“1”比特分別表示增加或降低移動臺的平均輸出功率電平 基站反向業(yè)務(wù)信道接收機(jī)對接收的1.25ms中的特定移動臺信號強(qiáng)度進(jìn)行估算，根據(jù)估算結(jié)果決定功率控制比特的值為0或1圖8-16功率控制子信道結(jié)構(gòu)和功率控制比特圖8-17功率控制比特的插入位置（6）隨路信道

可變速率語音編碼器來的數(shù)字語音首先復(fù)接隨路信令，稱為隨路信道，然后加入循環(huán)冗余碼用于檢糾錯和指示質(zhì)量，再加入尾比特進(jìn)行卷積編碼 每20ms信息為一幀，稱為語音包，由于可變速率語音編碼器可輸出四種數(shù)據(jù)速率，1-8.6kb/s、1/2-4.0kb/s、1/4-2.0kb/s和1/8-0.8kb/s，因此速率為1時，每幀包含8600x0.02=172位。同理可算出其余三種速率每幀分別包含語音比特80、40和16 IS-95規(guī)定只有速率1-172位的幀允許加入信令，并規(guī)定第一位為混合模式標(biāo)志符MM，MM=0表示該幀無信令；MM=1表示該幀加入了隨路信令。因此語音及信令數(shù)據(jù)信息為171位圖4-21MM=0時的業(yè)務(wù)信道幀格式 通過復(fù)接，業(yè)務(wù)信道每幀還要加入循環(huán)冗余碼CRC和尾比特 CRC具有檢糾錯能力，從而能表明該幀信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，稱為幀質(zhì)量指示。在20ms幀內(nèi)，速率為1時CRC為12位，由172比特增加到184比特；速率為1／2時CRC為8位，由80比特增加到88比特；速率為1／4和1／8時，不進(jìn)行CRC校驗 尾比特是在幀末位加入8個“0”，由于每幀都要進(jìn)行卷積編碼，8個“0”用于使卷積編碼器中8級移位寄存器復(fù)位。至此，CDMA正向業(yè)務(wù)幀就構(gòu)成了圖4-22業(yè)務(wù)幀添加CRC和尾比特圖4-23正向業(yè)務(wù)信道四種速率的幀結(jié)構(gòu)（7）前向業(yè)務(wù)信道消息結(jié)構(gòu) 前向和反向信道的業(yè)務(wù)信息幀的格式相同，如下圖所示，都由三個域組成；報文長度域，消息正文域，CRC域 報文長度域長8bit，并以8bit為單位表示幀的比特長度，例如報文長度最小值為5，即比特長度為5x8=40bit。消息正文域的比特長度可變，由16bit到1160bit。CRC域為16bit的循環(huán)冗余校驗碼8.3.2反向信道1．反向鏈路的組成 反向鏈路由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道組成，接入信道由接入信道長碼PN序列劃分，最多可達(dá)32個，業(yè)務(wù)信道由用戶長碼PN序列劃分，最多可達(dá)64個，一個移動臺的這兩個長碼序列是該移動臺所獨有的 接入信道與前向?qū)ず粜诺老鄬?yīng)，其作用是在移動臺接續(xù)開始階段提供通路，即在移動臺沒有占用業(yè)務(wù)信道之前，提供由移動臺至基站的傳輸通路。供移動臺發(fā)起呼叫或?qū)镜膶ず暨M(jìn)行響應(yīng)，以及向基站發(fā)送登記注冊的信息等。接入信道是隨機(jī)接入信道，使用隨機(jī)接入?yún)f(xié)議，允許多個用戶以競爭方式占用 反向業(yè)務(wù)信道F-TCH，用于傳送移動臺到基站的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，與前向業(yè)務(wù)信道一樣，也可同時傳送信令信息，如功率控制信道。小結(jié)：CDMA前向和反向信道用不同方法劃分： 前向信道用64階正交Walsh函數(shù)劃分，W0用作導(dǎo)頻信道，W32為同步信道，W1-W7為尋呼信道，其中W1為首選尋呼信道，剩余的W8…W63用作業(yè)務(wù)信道，共55個業(yè)務(wù)信道 反向信道由長碼PN序列劃分，接入信道由接入信道長碼序列劃分，最多可達(dá)32個，業(yè)務(wù)信道由用戶長碼序列劃分，最多可達(dá)64個重點52．反向鏈路的結(jié)構(gòu) （1）反向鏈路CDMA信道：接入信道和反向業(yè)務(wù)信道的信道結(jié)構(gòu)分別如下圖所示：（2）反向鏈路信號 正交調(diào)制：由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道的信道結(jié)構(gòu)圖可見，反向信道在交織處理后，也要經(jīng)過正交調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，反向信道的調(diào)制原理如下圖所示，交織處理后的符號流每6位一組，通過查表變換成一個64位的Walsh序列。 在正向CDMA信道中使用沃爾什函數(shù)是為了區(qū)分信道，在反向CDMA信道中使用沃爾什函數(shù)則是為了擴(kuò)頻通信，以提高通信質(zhì)量，因為反向CDMA信道不能提供共享的導(dǎo)頻信道 調(diào)制碼元的傳輸速率為28800／6=4800b／s。調(diào)制碼元時間寬度為1／4800=208.333μs。每一調(diào)制碼元含64個子碼，因此沃爾什函數(shù)的子碼速率為64×4800=307.2kb／s，相應(yīng)的子碼寬度為3.255μs（3）可變數(shù)據(jù)率傳輸 反向業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)同樣來自可變速率語音編碼器，有四種速率，經(jīng)過不同的碼元重復(fù)，統(tǒng)一為調(diào)制碼元速率28.8ks/s，但為了減小移動臺的功耗和對其它信道的干擾，對交織器輸出的碼元，再用一時間濾波器作為選通門進(jìn)行選通，只允許所需的碼元輸出，刪除重復(fù)的碼元。當(dāng)速率是9600b/s時，選通門允許交織器輸出的所有碼元進(jìn)行傳輸；當(dāng)數(shù)據(jù)率是4800b／s時，選通門只允許交織器輸出的碼元有1／2進(jìn)行傳輸，傳輸?shù)恼伎毡葹?／2；依此類推圖8-22反向業(yè)務(wù)信道變速率選通傳輸 但在接入信道中，為提高接入成功率，兩個重復(fù)的碼元都要傳輸（4）反向鏈路的掩碼 如前所述，掩碼是一個42位的序列。用于與長PN碼模2內(nèi)乘生成42位的長碼序列。反向業(yè)務(wù)信道使用公共掩碼，與前向信道相同，作為用戶的識別碼，用于區(qū)別不同的用戶。接入信道的掩碼則使用不同的碼型，如下圖所示：（5）卷積編碼 考慮到移動臺的信號傳播環(huán)境，反向業(yè)務(wù)信道和接入信道使用的卷積編碼約束長度為9，碼率為1/3，比前向鏈路的1/2碼率效率更低，以保證反向鏈路的可靠性，卷積碼生成函數(shù)為： g0?=?(101101l11) g1?=?(110110011) g2?=?(111001001)圖8-24K=9、r=1/3的卷積碼編碼器（6）交織編碼（略）（7）反向接入試探

移動臺進(jìn)入接入狀態(tài)時，為防止一開始就使用過大功率，增加不必要的干擾，使用接入試探程序，進(jìn)行一系列接入探測，第一次接入探測使用額定開環(huán)功率規(guī)定的電平，其后每次接入探測功率增加一個規(guī)定量，直至收到基站發(fā)來的認(rèn)可信息，嘗試結(jié)束圖8-25接入探測3．反向鏈路的幀結(jié)構(gòu) 反向業(yè)務(wù)信道幀結(jié)構(gòu)和前向信道相同，接入信道幀結(jié)構(gòu)如下圖所示：作業(yè)W8-4，畫圖說明CDMA系統(tǒng)的信道分類W8-5，CDMA系統(tǒng)劃分前向和反向信道的方法有何不同?8.4IS-95CDMA系統(tǒng)的同步與定時 在數(shù)字CDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)的同步與定時十分重要。除數(shù)字通信本身的同步定時外，CDMA系統(tǒng)還需要建立同步。每個基站的標(biāo)準(zhǔn)時基與CDMA系統(tǒng)的時鐘對準(zhǔn)，它驅(qū)動導(dǎo)頻信道的m序列、幀以及Walsh函數(shù)的定時。當(dāng)CDMA系統(tǒng)的外部時鐘丟失時，系統(tǒng)應(yīng)能使基站發(fā)射定時誤差保持在容限之內(nèi)。 CDMA系統(tǒng)的公共時鐘基準(zhǔn)是CDMA系統(tǒng)時間，采用GPS全球定位系統(tǒng)時間標(biāo)尺，GPS時間標(biāo)尺跟蹤并同步于UTC世界協(xié)調(diào)時間。 CDMA系統(tǒng)時間以幀為單位。若系統(tǒng)時間為s秒為單位，則以幀為單位的CDMA系統(tǒng)時間t應(yīng)是幀長20ms的整數(shù)，即t=s/0.02。信息幀結(jié)構(gòu)： CDMA幀結(jié)構(gòu)分為五個層次，高幀，超幀，幀，符號，Walsh序列

數(shù)據(jù)信息幀結(jié)構(gòu)如216頁，圖8-27所示，分為同步數(shù)據(jù)信息幀和尋呼／業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息幀兩大類。兩類信息幀組成的高幀結(jié)構(gòu)相同，均含有25個超幀，超幀由若干個PN幀或業(yè)務(wù)/尋呼幀組成，每種幀則由若干個符號組成，符號由Walsh序列組成，但兩類超幀、幀、符號的結(jié)構(gòu)則不相同，兩類邏輯信道結(jié)構(gòu)又相同，都由64碼片的Walsh序列構(gòu)成圖8-27數(shù)據(jù)傳輸信息幀結(jié)構(gòu)1，同步數(shù)據(jù)信息幀結(jié)構(gòu)超幀：相當(dāng)于3個PN周期，時長80msPN幀：含128個同步符號32768個碼片，時長26.66ms同步符號：含256碼片4個Walsh序列，時長208.338μsWalsh序列：含64個碼片。時長52.0825ms。碼片Chip：0.8137ms。2，尋呼／業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息幀結(jié)構(gòu)超幀：相當(dāng)于4個業(yè)務(wù)幀，時長為80ms業(yè)務(wù)幀：含384個尋呼／業(yè)務(wù)符號24576個碼片，時長20ms尋呼／業(yè)務(wù)符號：含64個碼片1個Walsh序列，時長52.0825μs3，業(yè)務(wù)信息幀 如前述正反向信道的業(yè)務(wù)信息幀格式相同，都由三個域組成；報文長度域，消息正文域，CRC域 報文長度域長8bit，并以8bit為單位表示幀的比特長度，例如報文長度最小值為5，即比特長度為5x8=40bit。消息正文域的比特長度可變，由16bit到1160bit。CRC域為15bit的循環(huán)冗余校驗碼 業(yè)務(wù)信息幀時間長度為20ms，以可變速率9600，4800，2400，1200b/s傳送信息，數(shù)據(jù)速率可逐幀選擇 圖8-28業(yè)務(wù)信道幀結(jié)構(gòu)8.5.1輸出功率的限制8.5.2開環(huán)功率控制8.5.3閉環(huán)功率控制8.5IS-95CDMA系統(tǒng)

的功率控制 CDMA是軟容量系統(tǒng)，用戶數(shù)，干擾信號強(qiáng)度和通信質(zhì)量三者動態(tài)相關(guān)，為獲得大容量，高質(zhì)量通信，同時避免對其它用戶產(chǎn)生過大的干擾，精確功率控制技術(shù)是CDMA系統(tǒng)能夠運行的基本保證?；臼褂瞄_環(huán)功率控制，將基站的發(fā)射功率限制在只需滿足移動臺接收的需要。移動臺的功率控制包括開環(huán)和閉環(huán)兩種，以保證所有移動臺的發(fā)射信號到達(dá)基站時具有相同的，預(yù)定的功率水平，防止整個系統(tǒng)質(zhì)量惡化和容量減小8.5.1輸出功率的限制1．最小控制的輸出功率 由于CDMA是干擾受限系統(tǒng)，所以要限制移動臺的發(fā)射功率，使系統(tǒng)總功率保持最小。因此對移動臺發(fā)射機(jī)平均輸出功率和移動臺發(fā)射機(jī)背景噪聲都有明確規(guī)定，見書上218頁。2．輸出信號功率的時間響應(yīng) 輸出信號功率的時間響應(yīng)曲線如下圖所示，由于移動臺的發(fā)射是突發(fā)的，為保證可靠傳輸要求功率的時間響應(yīng)特性是快速上升，保持平穩(wěn)和快速下降 如前所述，基站只使用開環(huán)功率控制，將基站的發(fā)射功率限制在只需滿足移動臺接收的需要?；景丛O(shè)定的比例分配它的總發(fā)射功率，導(dǎo)頻信道獲得最大信道功率，一般會占到總功率的20%，同步信道占3%，每個尋呼信道占6%，剩余功率分配給各業(yè)務(wù)信道及備用8.5.2基站的功率控制功率分配舉例：12個用戶的功率分配 基站還要根據(jù)移動臺提供的測量結(jié)果，動態(tài)調(diào)整對每個移動臺的發(fā)射功率。是對路徑衰落小的移動臺分配較小的發(fā)射功率，而對那些遠(yuǎn)離基站和路徑衰落大的移動臺分配較大的發(fā)射功率，使所有移動臺在保證通信質(zhì)量的條件下，基站的發(fā)射功率為最小。 基站通過移動臺對正向誤幀率FER的報告決定是增加發(fā)射功率還是減少發(fā)射功率。移動臺的報告分為每隔一段時間匯報一次的定期報告，和當(dāng)FER達(dá)到一定門限時才報告的門限報告，門限由根據(jù)對話音質(zhì)量的不同要求設(shè)置。1.移動臺開環(huán)功率控制

移動臺根據(jù)收到的基站信號強(qiáng)弱調(diào)節(jié)自己的發(fā)射功率，當(dāng)收到的信號很強(qiáng)時，移動臺采用較低的發(fā)射功率，相反當(dāng)收到的基站信號很弱時，移動臺采用較高發(fā)射功率，以抵消衰耗 開環(huán)功率控制無需在移動臺和基站間交換控制信息，因而控制速度快，節(jié)省開銷，簡單易行，對減小慢衰落的影響，如車載移動臺駛過建筑物遮蔽區(qū)引起的衰落比較有效8.5.3移動臺的功率控制重點6移動臺開環(huán)功率控制原理 開環(huán)功率控制只是對發(fā)送電平的粗略估計，因此它的反應(yīng)時間既不能太快，也不能太慢。如反應(yīng)太慢，在開機(jī)或進(jìn)入陰影、拐彎效應(yīng)時，開環(huán)起不到應(yīng)有的作用；而如果反應(yīng)太快，將會由于正向鏈路中的快衰落而浪費功率，因為正向、反向衰落是兩個相對獨立的過程，移動臺接收的尖峰式功率很有可能是由于干擾形成的。2.移動臺閉環(huán)功率控制

閉環(huán)功率控制是指移動臺根據(jù)基站臺發(fā)送的功率控制指令即功率控制比特攜帶的信息，來調(diào)節(jié)移動臺的發(fā)射功率 基站臺測量所接收到的每一個移動臺的信噪比，并與一個門限相比較，決定發(fā)給移動臺的功率控制指令的是增大或減少它的發(fā)射功率。移動臺將接收到的功率控制指令與移動臺的開環(huán)估算相結(jié)合，來確定移動臺閉環(huán)控制應(yīng)發(fā)射的功率值重點6圖8-30移動臺的功率控制示意圖作業(yè)W8-6.什么叫開環(huán)功率控制?什么叫閉環(huán)功率控制?8.6.1CDMA系統(tǒng)切換分類8.6.2CDMA系統(tǒng)的軟切換過程8.6.3CDMA系統(tǒng)的漫游8.6.4CDMA位置登記和呼叫處理8.6CDMA系統(tǒng)的

軟切換技術(shù)及其漫游8.6.1CDMA系統(tǒng)切換分類 在CDMA系統(tǒng)中的信道切換可分為兩大類：硬切換和軟切換。 硬切換是指當(dāng)各基站使用不同頻率或幀偏置時，移動臺進(jìn)行的切換。硬切換包括載波頻率和導(dǎo)頻信道PN序列偏移的轉(zhuǎn)換，在切換過程中，移動用戶和基站的通信鏈路有一個很短的中斷時間. 軟切換是指在導(dǎo)頻信道的載波頻率相同時小區(qū)之間的信道切換。軟切換還可細(xì)分為更軟切換和軟/更軟切換。8.6.2CDMA系統(tǒng)的軟切換過程 切換的前提是及時了解各基站發(fā)射的信號到達(dá)移動臺的強(qiáng)度。因此，移動臺必須對收到的各基站發(fā)出的導(dǎo)頻信號不斷進(jìn)行測量，并把測量結(jié)果通知該基站 當(dāng)移動臺駛向一基站，然后又離開該基站時，移動臺收到該基站的導(dǎo)頻強(qiáng)度先由弱變強(qiáng)，接著又由強(qiáng)變?nèi)酰浨袚Q可以看成是導(dǎo)頻信號的狀態(tài)切換，圖8-31移動臺由A小區(qū)到B小區(qū)的軟切換C小區(qū)導(dǎo)頻電平低于降域，不介入切換 根據(jù)狀態(tài)的不同，可將一個移動臺收到的多個基站的導(dǎo)頻信號分為三組： 激活組：分配給移動臺的正向業(yè)務(wù)信道所對應(yīng)的導(dǎo)頻，即正在與移動臺業(yè)務(wù)通信的基站的導(dǎo)頻 候選組：未列入激活組，但具有足夠強(qiáng)度的導(dǎo)頻，它與正向業(yè)務(wù)信道結(jié)合能成功地被解調(diào) 鄰近組：由于強(qiáng)度不足，未列入激活組和候補(bǔ)組的備用導(dǎo)頻 移動臺駛向一基站，然后又離開該基站時，該基站導(dǎo)頻信號的狀態(tài)在三個組間切換 (1)當(dāng)移動臺接近某基站，接收到該基站的導(dǎo)頻強(qiáng)度超過上門限時，移動臺向該基站發(fā)送該導(dǎo)頻強(qiáng)度測量消息，并把該導(dǎo)頻轉(zhuǎn)換到候選組 (2)該基站向移動臺發(fā)送切換引導(dǎo)消息 (3)移動臺按切換引導(dǎo)消息的指示，完成相關(guān)軟切換操作，把該導(dǎo)頻轉(zhuǎn)換到激活組，向該基站發(fā)送切換完成消息，使用該基站分配的正向業(yè)務(wù)信道通信 (4)當(dāng)移動臺遠(yuǎn)離某基站，導(dǎo)頻強(qiáng)度降低到下門限之下時，移動臺起動“切換下降計時器”，防止由于導(dǎo)頻強(qiáng)度隨機(jī)波動引起反復(fù)切換 (5)切換下降計時器終止，如該導(dǎo)頻強(qiáng)度依然低于下門限，移動臺向該基站發(fā)送該導(dǎo)頻測量消息 (6)該基站向移動臺發(fā)送切換消息(7)移動臺按切換引導(dǎo)消息的指示，完成相關(guān)軟切換操作，把導(dǎo)頻從激活組轉(zhuǎn)移到鄰近組，向基站發(fā)送切換完成消息，不再使用該基站原分配的正向業(yè)務(wù)信道8.6.3CDMA系統(tǒng)的漫游 為了便于對通信進(jìn)行控制和管理，CDMA劃分為系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域三個層次，分別用系統(tǒng)標(biāo)志SID，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志NID和區(qū)域號來區(qū)分。網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的子集，區(qū)域是網(wǎng)絡(luò)的組成部分，由一組基站組成 同一網(wǎng)絡(luò)不同基站間的變換稱為切換，而不同網(wǎng)絡(luò)甚至不同系統(tǒng)間的變換稱為漫游。在定義了系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)之后，切換及漫游均可用網(wǎng)絡(luò)識別對（SID，NID）來說明。 如果移動臺的歸屬網(wǎng)絡(luò)識別對（SID，NID）與所在區(qū)的網(wǎng)絡(luò)識別對相同，只存在切換的可能，而不發(fā)生漫游。 如果移動臺的歸屬網(wǎng)絡(luò)識別對（SID，NID）與所在區(qū)的網(wǎng)絡(luò)識別對不同，則說明該移動臺是漫游用戶。8.6.4CDMA位置登記和呼叫處理 登記注冊，呼叫處理，呼叫流程圖一，登記注冊 登記注冊是移動臺向基站報告其位置狀態(tài)、身份標(biāo)志和其他特征的過程。通過注冊，基站可以知道移動臺的位置、等級和通信能力，能有效地向移動臺發(fā)起呼叫。因此，注冊是蜂窩通信系統(tǒng)在控制和操作中不可少的功能（一）自主注冊 自主注冊是與移動臺漫游無關(guān)的一類注冊，包括五種類型： (1)開電源注冊。移動臺打開電源時要注冊，移動臺從其他服務(wù)系統(tǒng)如模擬系統(tǒng)切換過來時也要注冊。為防止電源因連續(xù)多次接通和斷開多次注冊，通常移動臺在打開電源后要延遲20ms才予以注冊 (2)斷電源注冊。又稱關(guān)機(jī)登記，移動臺斷開電源時要注冊，但只有它在當(dāng)前服務(wù)的系統(tǒng)中已經(jīng)注冊