Click to edit Master title style,All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008,CDMA1X空口基本原理,阿尔卡特朗讯中国,2008年7月,CDMA1X空口基本原理阿尔卡特朗讯中国,CDMA的发展主要历程,CDMA技术标准的演进路线,CDMA技术标准的演进路线,IMT-2000,IMT-2000,是第三代移动通信系统的统称,第三代移动通信系统能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能实现全球无 缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（,ITU,）,1985,年提出，考虑到该系统将于,2000,年左右进入商用市场，并且其工作的频段在,2000MHz,，故于,1996,年正式更名为,IMT-2000,（,International Mobile Telecommunication-2000,）IMT-2000,IMT-2000的目标,全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖,高效的频谱效率,更高的服务质量、保密性和可靠性,易于从,2G,系统平滑演进与过渡，并反向兼容,2G,系统,提供多媒体业务，速率最高可达,2Mb/s,车速环境：,144kb/s,步行环境：,384kb/s,室内环境：,2Mb/s,IMT-2000的目标,IMT-2000标准化组织,IMT-2000标准化组织,三种主要体制比较,三种主要体制比较,CDMA基本原理,CDMA1X空口基本原理课件,CDMA系统主要特点,前向链路采用64位WALSH码区分信道，共有导频、寻呼、同步、前向业务等4类信道，不同基站之间采用2（15次方）PN码相位区分，共有512个相位（相邻相位之间相差64个PN码片），采用了卷积编码（K=9，R=l2）、交织等信道编码方式。
后向链路共有接入、反向业务2类信道，信道及用户之间采用2（42次方）-1 PN码相位区分，采用了卷积编码（K=9、R=l3,R=l2）、交织等信道编码方式，同时采用了64进制调制方式此标准规定的系统是同步CDMA系统（信道、基站区分采用PN码相位），因此，必须有一个时间参考源，标准规定采用GPS定时为了提高系统容量，一是在前向信道中加入了功率控制子信道，用于移动台的闭环功率控制；二是采用了可变速率声码器，实现话音激活；三是移动台采用非连续发送方式CDMA系统主要特点,CDMA系统主要特点,首次在蜂窝移动通信系统中提出软切换、更软切换概念，并在实际系统中实现了此概念前向信道采用相干解调方式，反向信道采用非相干解调方式实现了“软容量”，即当系统满负载工作时，再增加少数用户，系统性能会稍有下降实现了路径分集（RAKE接收），由于CDMA系统传输带宽较宽，信号传输带宽大于相关带宽时，就可以用1W的（时间）分辨率分辨出多径分量，再进行分集合并，从而改善接收性能可以与其他窄带系统共存，因为扩频之后，信号功率谱展宽，功率谱密度降低，对其他窄带系统影响很小，IS-95A系统信号对窄带信号而言近似白噪声。
实现了高保密通信，鉴权、数字格式、宽带信令可由受话人指定的密码进行保护,CDMA系统主要特点,CDMA系统主要技术特点-RAKE接收技术,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CDMA系统主要技术特点-RAKE接收技术,CDMA系统主要技术特点-软切换,在CDMA数字移动系统中，切换的标准主要为导频信号的强度，导频信号强度为接收到的导频能量与全部接收到的能量的比值。
导频信号是每个基站连续发射的未经调制的、直接序列扩频的信号，它主要用于使所有在基站覆盖区中工作的移动台进行同步和切换基站利用一周期为2（15次方）=32 768的最大长度伪随机序列（PN）的时间偏置来标识每个前向CDMA信道（由基站到移动台），此序列PN也称为导频序列不同前向信道使用不同相位的m序列进行调制，其相位至少相差64bit，因此导频PN序列可使用的相位为512个在CDMA系统中所有CDMA小区都采用同一个频率，移动台根据接收到的基站导频信号的不同偏置来区分各个基站每个小区的导频要与其同一CDMA信道中的正向业务信道相配合才有效，当移动台检测到一个足够强度的导频而它未与任何一正向业务信道相配合时，就向基站发送一导频强度测量报告，基站根据此报告决定是否切换在CDMA的切换技术中一个显著的优点是可以使用软切换所谓软切换是指当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原先基站的联系,CDMA系统主要技术特点-软切换,CDMA系统主要技术特点-软切换,由于CDMA系统中移动台独特的RAKE接收机可以同时接收两个或两个以上基站发来的信号，从而保证了CDMA系统能够实现软切换软切换引入大大地改善了切换的性能，消除了切换过程中通信的中断、小区边界处的“乒乓效应”以及切换引入的噪声。
CDMA系统主要技术特点-软切换由于CDMA系统中移动,CDMA系统主要技术特点-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，指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CDMA系统主要技术特点-功率控制,CDMA系统主要技术特点-功率控制,这种功率控制办法简单、直接，不需要在移动台和基站之间交换信息，因而控制速度快并节省开销对于某些情况，例如车载移动台快速驶入或驶出地形起伏区或高大建筑物遮蔽区而引的信号强度变化是十分有效的，但是对于信号因多径传播而引起的瑞利衰落变化则效果不好。
因为前向传输和反向传输使用的频率不同，通常两个频率的间隔大大超过信息的相干带宽，因而不能认为移动台在前向信道上测得的衰落特性，就等于反向信道上的衰落特性为了解决这个问题，可以由基站检测来自移动台的信号强度，并根据测得的结果，形成功率调整指令，通知移动台，使移动台根据此调整指令来调节其发射功率实现这种办法的条件是传输调整指令的速度要快，处理和执行调整指令的速度也要快一般情况下，这种调整指令每毫秒发送一次就可以了,CDMA系统主要技术特点-功率控制,CDMA概念,CDMA以一个窄带信号开始，采用扩频技术扩展到1.2288MHz的宽带信号,接收时，从宽带信号中恢复信号,CDMA系统干扰主要来自相邻小区和同小区其他用户,CDMA概念,CDMA中应用的分集技术,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IS-95将信号扩展到整个1.25M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中应用的分集技术时间分集,Walsh码概念,完全正交：互相关系数为0,相关,相关是衡量两个信号之间相似性的一个手段。
将两个信号相乘再积分即得出相关值两个完全一样的信号其相关值为1两个信号若互不相关，则它们互不干扰其用途：,前向信道中用于扩频和码分信道反向信道中用于64阶正交调制，每6个码符号作为一个调制符号使用64阶Wash函数中的一个进行调制在正向线路中，Walsh码用来区分用户；在反向信道中，Walsh码用来区分“码元”相关相关是衡量两个信号之间相似性的一个手段将两个信号相乘再积分即得出相关值两个完全一样的信号其相关值为1两个信号若互不相关，则它们互不干扰Walsh码概念,长码,长码为一周期为242-1的m-序列,自相关特性,PN码的自相关函数是一个二值函数，只要移位超过一个chip，相关值都很小移位相加特性：,输出序列Ck和Ck+t(Ck延时t)相加后的序列仍然是序列Ck的一个时移序列.PN码的移位是通过掩膜码来实现的不同的掩膜对应于不同的移位在cdmaOne系统的业务码信道中，用户的电子序列号即用作掩膜码长码的作用,反向用于提供信道化,前向用作扰码加密,控制反向功率控制比特的插入,长码长码为一周期为242-1的m-序列,短码,短码为一周期215的M-序列,在m-序列中增加了一个全0状态,PNi,PNq,导频偏置,IS-95系统中，从周期为215的M-序列中取出512个相位（步长为64），此即基站的512种导频偏置。
导频偏置用于区别小区,短码,IS-95A技术特点,码片速率：1.2288 Mcps,调制,前向：QPSK；反向：OQPSK,信道编码：卷积码,功率控制,前向：消息方式的慢速功率控制,反向：开环功率控制；快速功率控制（800Hz）,切换：软切换/更软切换、硬切换,BTS工作在同步方式,IS-95A技术特点码片速率：1.2288 Mcps,IS-95A信道类型,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,IS-95A信道类型,前向CDMA信道,前向CDMA信道,导频信道作用,全0信息，用Walsh 0扩展直接用PN短码进行调制,导频信道作用,BTS连续发射,提供给手机相位参考，相干解调用,帮助手机捕获系统，进行信道估计、多径搜索,切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较,导频信道作用,同步信道作用,手机通过同步信道获得与系统的长码同步：,导频偏置PILOT_PN,系统时间SYS_TIME,长码状态LC_STATE,寻呼信道速率P_RAT等,同步信道速率固定为1200bps,同步信道作用,寻呼信道作用,BTS在寻呼信道上广播,系统参数消息,接入参数消息,邻区列表,CDMA信道列表,BTS通过寻呼信道,寻呼手机,指配业务信道,寻呼信道速率为9600bps或4800bps,寻呼信道帧长为20ms,寻呼信道作用,CDMA中的信源编码,可变速率,声码器,支持如下的信源编码,EVRC,支持话音激活,典型的双工通话中，通话的占空比小于35%,不通话的时候降低发射速率，有效提高系统容量。
CDMA中的信源编码可变速率,CDMA链路特点,反向链路特点,由于移动台距离基站的远近不同，其路径损耗不同，差别可达80dB，“远近效应”,不同移动台信道条件不同,反向功率控制要求高，控制动态范围大，灵敏度高，以补偿快速环境变化,前向链路特点,信道相同,一个基站发射的所有信道经过相同路径到达移动台，信号会同时衰减,前向信道正交性好,移动站利用导频信号作相干解调,CDMA链路特点反向链路特点,CDMA中的功率控制,CDMA系统是自干扰系统，限。
