1、Page1,一、CDMA技术特点,Page2,（一）、什么是CDMA技术 CDMA直译为码分多址，是在数字通信技术的分支扩频通信的基础上发展起来的一种扩频技术。所谓扩频，简单地说就是把频谱扩展。CDMA技术采用的是直接序列扩频方式，就是把比特率为Rb的数据Vi(t)被一个高速扩频码Ci(t) 调制，得到通信所需带宽宽得多的频带去传输相同的数据。同调频、调幅技术一样，直接序列扩频是一种调制技术，它采用一个码序列（高速）去调制原始数据信息（低速），这样调制后的信息就能以高速传输。例如：S(t) = Vi(t)Ci(t)cos2f0t,Page3,1、扩频的实现,扩频 （模二和）,BPSK 调制,信
2、息码,地址码(PN码）,载波,发送码,Vi(t),Ci(t),cos2f0t,输入数据,扩频码,传输数据,Page4,2、解扩的实现,解扩 （相乘）,BPSK 混频,接收信号,参考 地址码,参考 载波,（解扩）,输出数据,扩频码,接收信号,Page5,3、IS-95中的码字,（一）、码字类型及特点 （二）、两种码字在IS-95中的应用 （三）、对系统性能的影响,Page6,1、地址码的选择,A、对CDMA系统的影响： （1）系统容量（2）抗干扰能力（3）接入和切换速度等。 B、对地址码的要求（1）能提供足够数量的相关函数特性尖锐的码系列，保证信号经过地址码解扩后具有高的信噪比。（2）能提供接近
3、白噪声特性，同时编码方案简单，保证具有较快的同步建立速度。,（一）、码字类型及特点,Page7,相关值：衡量两个随机信号相似性的一个参数。将两个信号相乘再积分即得出相关函数。两个完全一样的信号其相关值为1。若两个信号互不相关，则互不干扰。 正交码：相关值为0的码为正交码。如：Walsh码,沃尔什码：除了长码、短码，CDMA系统中还使用64位长沃尔什码（Walsh Code）。沃尔什码在数学上具有很好的正交性。所谓正交性，就是讲不同语言且不懂对方语言的人，相互之间无法用语言进行交流。用沃尔什码可以区分开不同的前向信道。,Page8,（1）PN码,PN码的一个重要特性是：各个移位序列间有很小的相关
4、值。并且相关值是一个二值函数。 正交码的产生：以0为种子，水平、垂直方向重复0，对角线方向取0补，如此递归，直到合适长度的码字生成为止。此方法在1923年由Walsh发现，取名“沃尔什”码。,Page9,Page10,（二）、码字在IS-95中的应用,Page11,1、IS-95中使用的PN序列,IS-95中使用了三种不同的PN序列： 长PN序列(n=42)，这个序列对用户数据进行扰码，不同相位对应不同的用户，以实现多址访问。 两个短的PN序列(n=15)，这个序列对前向和后向链路波形的正交分量进行 扩谱，不同小区使用不同相位的码。,Page12,（2）PN码的生成,PN码是由本原多项式运用模
5、2运算生成出来。生成 PN码的状态机十分简单，由移位寄存器和异或门电路组成；PN码是最长线性反馈移位寄存器序列，长度等于 -1。,Page13,在IS95中，使用64位Walsh码作为正交码。 在前向链路中：在每个扇区内，每一信道通过专用的正交沃尔什序列来区别信道。 在反向链路中：用沃尔什码作分组码对数据进行调制。,2、IS-95中的Walsh码,Page14,3、正交扩频,信号与一个已知序异或后，发送出去，在接收端用同样的序列再异或一次，即可恢复出原始信号。每一码元与64位walsh码异或。,Page15,4、用正交扩频定义信道,Page16,5、恢复扩频信号,Page17,（三）、对系统性
6、能的影响,从理论上分析：多址信道中信号是相互正交的，那么多址干扰(MAI)为零。 实际系统：多径信号及其他小区信号与所需信号不同步，共信道干扰存在(前向)。异步到达的延迟和衰减的多径信号与同步到达的基本信号间不正交，存在干扰(反向)。,Page18,1、IS-95的干扰消除方法,（1）、前向链路采用在Walsh码扩频以后，用PN序列加以调制的方法。每个链路都用同一个PN码序列，并与沃尔什正交时钟速率相同。目的是把干扰消除到系统各信道能提供的处理增益范围内。 （2）、在反向链路中，信道化是基于传统的PN序列扩谱码分多址方案，沃尔什函数用作正交调制 码，形成一个64阶的正交调系统。 （3）、用PN
7、序列实现随机化。,Page19,2、PN码在IS-95中应用的原因,（1）、利于接收端的搜索因为PN序列相关函数具有二电平的性质，M个不同用户分配了不同的PN码相位时，移动台在进行相关处理的过程中检测到自己码的能力增强。 （2）、简化接收端的结构,Page20,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码的移位是通过掩码来实现的。不同的掩码对应于不同的移位。在cdmaOne系统的业务码信道中，用户的电子序列号即用作掩码。
8、 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,Page21,在CDMA系列的前向 信道（从基站指向手机方向）中，长码用于对业务信道进行扰码（作用类似于加密）。在反向信道中（从手机指向基站方向）。长码用来直接进行扩频，由于区分不同的接入手机。,Page22,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。(PN code)导频偏置用于区别小区,Page23,在CDMA系统的前向信道（从基站指向手机方向）中，短码用于对前向信道进
9、行调制，使前向信道带上本基站的标记，不同的基站使用不同相位的短码，从而互相区别开来。在反向信道中（从手机指向基站方向），短码用于对反向业务信道进行调制，作用与短码在前向信道中相同。,Page24,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,4、IS-95A信道类型,Page25,导频、同步、寻呼信道结构,导频信道 （全0）,Walsh (0),去QPSK,2.4ksps,4.8ksps,4.8ksps,调制 符号,码符号,重复的 码符号,1.2kbps,卷积编码 r=1/2,K=9,符号 重复,块交织,同步信道比特,Walsh (32),寻呼信道比
10、特,19.2ksps 9.6ksps,19.2ksps,19.2ksps,调制 符号,码符号,重复的 码符号,9.6kbps 4.8kbps,卷积编码 r=1/2,K=9,码符号 重复,块交织,寻呼信道P 的长码掩码,长码发生器,抽取器,1.2288Mcps,Walsh (N),去QPSK,去QPSK,1.2288Mcps,1.2288Mcps,1.2288Mcps,Page26,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,Page2
11、7,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同步信道帧长80/3ms，3帧组成一超帧为80ms,Page28,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,Page29,前向业务信道结构,前向业务信道概述 适用于数率集一或数率集二 对不同数率的声码器，采用不同的卷积编码方法 码元先被交织处理
12、，然后用PN长码加扰 功控信息被嵌入帧内，然后再将信号正交扩展 然后用伪噪声（PN）短码对信号做相位扩展 最后进行滤波及上变频,Page30,反向 CDMA信道,Page31,前向链路,反向链路,逻辑信道(1),Page32,IS95逻辑信道(2),两种逻辑信道 控制信道和业务信道,语音或数据,全速率,1/2 速率,1/4 速率,1/8 速率,随机信令,部分话务 和大量信号,无话务但有大量信号,反向链路,接入,前向链路,同步,呼叫,全速率,1/2 速率,Page33,复用 前向链路的信道化是基于正交码分复用方案，所用码是沃尔什函数的一组正交子集。 从多址角度讲，CDMA中的C在前向链路中指沃尔
13、什函数的复用。 抗干扰 前向链路波形用直接序列PN码扩谱技术进行调制，用以分离特定基站的信号，并减少接收到的其他基站信号的干扰。 移动台用PN码的相位来区分基站信号。,前向链路空中接口特征 (1),Page34,调制 前向波形使I路和Q路的射频载波被不同PN码的双极性基带数据流调制，成为一种四相相移键控(QPSK)信号 脉冲成形 I路和Q路输出信道中的基带数字脉冲形状由FIR滤波器决定，滤波器的设计要使发射的功率谱对邻近频率影响最小。 PN码片速率 PN码的码片速率是1.2288Mbits/s，是最大数据率9.6kbits/s的128倍。,前向链路空中接口特征 (2),Page35,前向链路空
14、中接口特征 (3),有效带宽 前向链路信号能量基本上控制在1.25MHz的带宽内。 语音编码 采用变速率语音编码，根据语音的动态范围，数据率可为：1200、2400、4800和9600bit/s。 纠错编码 前向链路应用了码率1/2的卷积编码和维特比译码。 交织 为了防止突发错误，前向链路在发送前对符号进行交织，交织长度为20ms。,Page36,前向链路信道配置,导频 信道,寻呼信道 1,寻呼信道 7,业务信道 1,业务信道 24,业务信道 25,业务信道 55,同步 信道,.,.,.,+,H0,H1,H7,H8,H31,H32,H33,H63,对寻呼特殊的移动台和发往一个或多个移动台的系统
15、数据进行编码、加密、扩谱、交织,通过单一的PN码相位提供相干参考和鉴别基台的未调制的扩谱信号,经编码、交织、扩谱调制的移动台时间同步信号,1.2288Mcps CDMA 无线信道前向链路,Page37,简化的IS-95前向链路（基站到手机）,1/2 Conv.,长PN编码 生成器,短PN编码 生成器,19.2 ksps,1.2288 Mcps,RF,19.2 ksps,沃尔什Hn,1.2288 Mcps,其他前向信道,正交多路传输,x1 PN扩展（随机）,数据编码(r =1/2),Page38,前向话务信道结构,R=1/2卷积编码和重复,块交织器,长PN编码生成器,抽取器(64:1),抽取器(
16、24:1),PCB,沃尔什码,9600,4800,2400,1200 bps,19.2 ksps,19.2 ksps,19.2 ksps,19.2 ksps,1.2288 Msps,1.2288 Msps,Gain 增益,数据编码(x2 to x16),扰码,正交扩谱(x64),Page39,W0,W32,Wpaging,块交织器,R=1/2卷积编码和重复,R=1/2卷积编码和重复,块交织器,4800 sps,19.2 ksps,4800 sps,1200 bps,导频信道 （全）,同步信道,00000,寻呼信道,9600 bps or 4800 bps,19.2 ksps,19.2 ksps
17、,长码掩码,Page40,前向链路总结,最高数据率可至19,200 sps 数据 经19,200 cps的长码扰码 长码相位由移动台 ESN确定 信道由64个沃尔什函数（H0 至 H63)之一确定 “在一个扇区的前向链路上CDMA信道“正交 导频使用H0 同步信道采用H32 个或多个寻呼信道 . 导频只发射短码 每个扇区有一个导频偏移 可供识别不同的和扇区的前向链路 定义了个不同的偏移,Page41,Reverse Link 反向链路,Page42,反向链路特征(1),多址接入 反向链路的信道化是基于传统的PN序列扩谱码分多址方案的这种方案总用42阶长PN码的不同相位偏置来区分用户，相位偏置相
18、当于用户的地址 正交扩谱 反向链路数据用与前向链路相同的两个短PN码进行直接扩谱正交调制； 调制 反向链路波形用64码片长的序列来表示6位二进制符号，进行64进制正交调制。I路和Q路的射频载波被不同PN码的双极性基带数据流调制，其中Q路的数据流经过半个PN码片延时，成为一种四相相移键控(OQPSK)。,Page43,反向链路特征(2),脉冲成形 I路和Q路输出信道中的基带数字脉冲形状由FIR滤波器决定，滤波器的设计要使发射的功率谱对邻近频率影响最小。 PN码片速率 PN码片的速率是1.2288Mbit/s，为最大速据率9.6kbit/s的128倍。 捕获 基站通过移动台发送的不包含数据的报头来
19、捕获和跟踪移动台信号,Page44,反向链路特征(3),语音编码 采用变速率语音编码，每20ms帧的数据率可为1200、2400、4800和9600bit/s 纠错编码 反向链路应用了1/3的卷积编码和维特比译码。 交织 为了防止突发性错误，方向链路在发送前对符号进行交织，交织长度为20ms.,Page45,简化的反向链路,1/3 Conv. Enc,6-64 Block. Enc,Long PN code gen.,28.8 ksps,307.2 ksps,1.2288 Mcps,1.2288 Mcps,RF,W = 1.25 MHz,ESN address mask,Data Coding
20、 (x32),x4 spreading,x1 Spreading (randomisation),Page46,R=1/3卷积编码和重复,块交织器,9600,4800,2400,1200 bps,19.2 ksps,307.2 ksps,1.2288 Mcps,Q Short Code,I Short Code,6-64编码码,19.2 ksps,1.2288 Mcps,1/2 chip delay,长PN编码发生器,1.2288 Mcps,X4扩展,数据编码(x32 to x256),X扩展（随机）,凿孔,抽取,Page47,1/3率的卷积编码+6/64率的块编码效果相当于1/32率卷积解码
21、。 用沃尔什函数完成块编码 每6个数据位选择64个沃尔什函数之一（每个长64码元） 可进行非相关检测（例如Wn或+Wn对应同样的6位数据序列） 长PN实现x4扩展至最终的1.25MHz带宽。每42天重复一次每个手机都有特定的相位（偏移） 短PN编码是随机的（但不扩展） 每26.6667毫秒重复一次,IS-95反向链路,Page48,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
22、，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 由于前向信道特点，对前向功率控制要求不突出，在IS-95中前向功率变化范围为4dB,Page49,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=l 3, R= l2 ）、交织等信道编码方式，同时采用了64进制调制方式。
23、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。 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
24、）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。,Page50,（二）CDMA的主要技术特点,1、软切换技术 2、功率控制技术 3、瑞可接收技术 4、交织技术 5、均衡技术 6、速率判定技术,Page51,手机可同时连接至6个BS 多达6个BTS区段可被分派到有效集 先连接再中断操作 宏分集 减少阴影的影响 因N1重复使用，在IS-95中很必要,Vocoder,语音帧（2
25、0毫秒）+质量,64 kbps PCM,Choose best on Frame by Frame basis,BSC,BTS1,BTS2,1、Soft Handoff 软切换,Page52,CDMA Handoff CDMA切换,GSM和AMPS系统采用先中断再连接”的方式进行切换 手机识别目标BTS扇区并向BSC报告 在与BTS2建立连接之前，先断开与BTS1的连接CDMA采用“先连接再中断”的方式进行切换 手机识别目标BTS扇区并向BSC报告 同时连接多达6个扇区 被称为“软切换”,Page53,更软切换,Vocoder,Speech Frame (20ms) + Quality,64
26、kbps PCM,Choose best on Frame by Frame basis,BSC,BTS1-b,BTS1-a,在BTS处合并。只有一帧被发送到BSC,Page54,软切换 两个或多个不同的BTS Example: BTS1_a + BTS2_ g (2 way SHO) or BTS1_a + BTS2_ g + BTS3_ g (3 way SHO) 2到3帧至声码器 Softer 更软切换 手机连接到同一个BTS的2到3个扇区 在BTS处进行分集合并 Example: BTS1_a + BTS1_ b 一个帧至声码器 Soft-softer 软-更软切换 Example:
27、BTS1_a + BTS2_ a + BTS2_ b 有2帧至声码器,Soft, Softer and Soft-Softer Handoff 软切换、更软和软-更软切换,Page55,软切换和更软切换,S = Soft-handoff s = softer handoffS1 = No soft-handoff S2 = 2-way soft-handoff s2 = 2-way softer-handoff S2s2 = 2-way Soft, 2-way softer handoff,S1,s2,S2s2,S2,S1,S1,S1,s2,s2,Page56,所谓软切换就是当移动台需要跟一个
28、新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系。而以往的系统所进行的都是硬切换，即先中断与原基站的联系，再在一指定时间内与新基站取得联系。软切换只能在相同频率的信道间进行。它在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用。这样可大大减少由于切换造成的掉话。因为据以往对模拟系统的测试统计，无线信道上的掉话是在切换过程中发生的。实现软切换以后，切换引起掉话的概率大大降低，保证了通信的可靠性。,Page57,3.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Ec/Io，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
29、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.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,Page58,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
30、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 （续）,Page59,软切换：在切换过程中，移动台开始与新的基站联系时，并不中断与原有的基站的通信。软切换会带来更好的话音质量，实现无缝切换、减少掉话可能，且有利于增加反向容量更软切换：与软切换类似，发生在同一基站的不同扇区之间。硬切换：在切换过程中，移动台与新的基站联系前，先中断与原基站的通信，再与新基站建立联系。硬切换过程中有短暂的中断，容易掉话。 不同频率间的切换 到其它
31、系统的切换,切换,Page60,CDMA系统主要技术特点-软切换 （续）,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。尽管软切换对前向链路的容量有一定的影响，但在切换区域由于需要，两个前向业务信道为一个移动台使用，所以理论分析前向链路的容量损失相对于语音激活因子38或12分别为0.2或0.1，而这点损失对整个系统不会产生什么影响,Page61,软切换,软切换提高质量 改善话音质量 控制手机干扰 降低掉话率 改善
32、小区覆盖 软切换需要手机协助完成 手机搜索强的导频信号 手机上报导频信号搜索情况 基站引导手机进行软切换,Page62,软切换过程,(1) 导频强度超过T_ADD，MS向BS发PSMM将其加入候选集 (2 3) BS发HDM命令MS将该导频加入有效集, MS将该导频加入有效集后向BS发HCM (4) 导频强度小于T_DROP，手机启动T_DROP定时器 (5) T_DROP定时器超时，MS向BS发PSMM (6 7) BS命令MS将该导频从有效集中删除, MS将该导频放入相邻集, 然后向BS发HCM,Page63,2、功率控制技术,在CDMA系统中，一方面，许多移动台公用相同的频段发射和接收信
33、号，近地强信号抑制远地弱信号的可能性很大，称为“远近效应”；另一方面，各用户的扩频码之间存在着非理想的相关特性，通信容量主要受限于同频干扰。在不影响通信的情况下，尽量减少发射信号的功率，通信系统的总容量才能相应地达到最大， CDMA系统的主要优点才能得以实现。因此，功率控制是CDMA系统中最为重要的关键技术之一。,Page64,CDMA中的功率控制,CDMA系统是自干扰系统，限制CDMA系统容量的因素是总干扰 当达到以下条件，系统容量最大 当在可接受的信号质量下，功率最小 基站从各个移动台接收到的功率相同 在CDMA系统中，功率控制是关键技术,Page65,功率控制类型,反向开环功率控制闭环功
34、率控制内环功率控制：800 Hz外环功率控制前向闭环功率控制消息报告方式：周期报告、门限报告,Page66,移动台所需发射功率受以下因素影响 移动台与基站距离 小区负荷 信道环境CDMA系统规定用一个常数来补偿路径损耗与小区负荷的影响，这个常数可由基站调整移动台根据接收前向信道的功率，直接确定发射功率 发射功率=k-平均接收功率+NOM_PWR+INIT_PWR+接入修正值,Page67,反向开环功率控制,反向开环功率控制是移动台根据在小区中所接收功率的 变化，迅速调节移动台发射功率。 其目的是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时都 有相同的标称功率。 开环功率控制是为了补偿平均路径衰落的变
35、化和阴影、 拐弯等效应，它必须有一个很大的动态范围。IS95空中 接口规定开环功率控制动态范围是32dB32dB。,Page68,反向闭环功率控制,内环功率控制 基站测量Eb/Nt和设定的目标Eb/Nt进行比较，大于则指令移动台降低发射功率，否则增加发射功率。调节速率为 800Hz 外环功率控制 统计误帧率，设定所需的目标Eb/Nt,Page69,前向功率控制,移动台测量前向业务信道帧质量，周期方式或门限方式上报帧质量。基站根据上报的帧质量情况确定是否进行前向功率调节 前向功率控制是一种慢速功率调节。,Page70,4.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
36、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。 进行反向功率控制的以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。,Page71,CDMA系统主要技术特点-功率控制（续）,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
37、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。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,Page72,CDMA系统主要技术特点-功率控制（续）,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
38、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,Page73,瑞克技术,Page74,对时间上扩散的信号进行分集，尽可能多的获取信号能量。 对多径信号进行分离，根据信道估计的结果来进行多径信号合并。 对于CDMA系统，当多径延时大于一个码片时，多径信号可以看成是不相关的。,3、瑞克接收技术：一种时间分集,Page75,瑞克接收的基本原理-多径,Page76,瑞克接收机原理,相关1,相关2,相关M,积分 判决
39、,a1,a2,aM,Page77,假设接收信号中可以分离出M个不同延时的多径分量，每个分量用不同的相关器进行相关运算。 相关器1和支路1同步，相关器2和支路2同步，等等，这样不同相关器就可以检测出各个支路的CDMA信号能量。 对各个相关器的输出进行加权，然后相加，就得到发送信号的最大可能的能量输出，对此输出进行判决再生，就可以恢复出数字信息。 加权系数可以根据不同的准则，如：最大功率准则、最大信噪比准则，等。,瑞克接收机工作过程,Page78,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
40、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,1.CDMA中应用的分集技术（rake),Page79,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（Sear
41、cher）、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。,Page80,4、交织技术：另一种时间分集,原理：在无线通信中由于发生深衰落或遇到突发干扰，误码的分布就不是平稳、纯随机的，而是存在随机误码和突发误码。采用交织可以
42、减少突发误码的影响。 交织不增加额外开销。 交织可以保护信源编码中的特殊比特。 交织与纠错编码同时使用，进一步提高传输质量。 交织器二种类型：分组交织、卷积交织。 交织器会引入时延（对语音不能超过40ms）。,Page81,5、均衡技术,自适应均衡器：减少码间干扰。 工作模式：训练模式和跟踪模式。 均衡器分类 频域均衡器，时域均衡器； 线性均衡器，非线性均衡器。 均衡器实现方法 中频均衡器； 基带均衡器。,Page82,均衡原理,均衡器频域表达：信道时域响应f(t)，均衡器时域响应heq(t)，希望均衡后的信道响应为：g(t)=f*(t)heq(t)= (t)就有： Heq(f)F*(-f)=
43、1 Heq(f)为均衡器频域响应，F(f)为信道频域响应。 均衡器是传输信道的逆滤波器； 由于传输信道的时变性，均衡器必需是参数可变的自适应均衡器； 均衡器的效果是补偿信道的频率选择性，使衰落趋于平坦、相位趋于线性。均衡器不能抵销平衰落。,Page83,6、速率判定技术,由于CDMA是多个用户共同占用同一频带资源，相互之间通过PN码来区分，因此，同时通话用户数越多，相互之间干扰就越大。在一定的服务质量下，如果要有效利用系统资源，那么必须采用相应的措施。现在通用的方法是采用语音压缩编码及话音激活技术。IS-95A系统就是采用了8 kbits语音编码技术以及变速率话音激活技术。同时，变速率也为随路
44、信令的传输提供了方便。对于IS-95系统，接收端无法知道发送数据速率，只能通过提取信道质量信息，判定发送端可能发送的速率。,Page84,CDMA系统主要技术特点-速率判定技术 （续）,对于业务信道可变速率声码器产生四种速率，分别为：8 ，4 ，2 ，0.8 kbits。对两种高速率加CRC、对所有速率数据加8个“0”编码尾比特后，速率变为：9.6 、4.8 、2.4 、1.2 kbits。声码器初始帧应为全速率（8.0 kbits）、半速率（4.0 kbits），通常情况，选择全速率。各种速率在整个声码器中所起的作用及所占的比例是不同的，其中，全速率所占比例大约为60，主要完成话音与随路信令
45、传输；半速率约占20，主要完成话音与噪声过渡带的编码；14及18速率约占20，主要完成背景噪声编码。多速率判定必须依据信道状态来达到判定目的，可依据的参数有以下几个：CRC校验：四种速率中，只有全速率与半速率有CRC校验；,Page85,CDMA系统主要技术特点-速率判定技术 （续）,信道误码个数：反映的是维特比译码器的纠错能力，及信道恶劣程度；帧质量指示：也称为山本度量（YamamotoMetric）指示。其基本原理是基于译码过程中，当到达某一状态的两条路径的度量差值小于一定门限时，就可认为此时选择的幸存路径不可靠，如果回溯路径选择了此路径，则此帧数据也就不可靠，此帧为“坏”帧。上面已说明，
46、各速率在整个系统中所起作用及所占比例是不同的，因此，对各速率判定的精度也是不同的。首先，要尽可能保证全速率判定的准确度，不仅要判别出全速率好帧，而且还要能判别出全速率坏帧，这是因为全速率帧中有时包含随路信令。其次，进行半速率、14及18速率判定。另外，误帧也是反向闭环功率控制的重要依据,Page86,小区呼吸,当相邻小区的负荷一重一轻时，负荷重的小区降低导频信道的发射功率，使本小区边缘的用户切换到临近小区，从而实现负荷分担，也相当于增加了系统容量。,Page87,导频集,导频集是指具有相同的频率但有不同的PN码相位的导频集合 有效集：与正在联系的基站对应的导频集合。 候选集：当前不在有效集中，
47、但是已有足够的强度表明与该导频对应基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合。 相邻集：当前不在有效集或候选集中但是有可能进入候选集的导频集合。 剩余集：其它导频集合。,Page88,覆盖区预测,形成基础话务分布图 输入站址参数 -分析结果 前向导频链路覆盖图 反向链路移动台EIRP图 计算机模拟设计步骤 ： - 在不同的地区信号强度的要求是不同的。一般地，-80dBm 的信号能够提供很好的室外覆盖，但是在密集城区很可能不够。 -移动台为达到Eb/No, 则必须以需要的功率发射,移动台发射功率达到极限 ( 23dBm ) 时，即达到了小区覆盖边缘。前向导频链路EC/IO图:通过导频的EC/IO
48、指标反映系统的性能，EC/IO在-12dB以上则认为满足系统要求。在CDMA系统中信号强度和 Ec/Io 是确定良好覆盖的基本因素。移动台接收信号的质量取决于Ec/Io而非信号强度软切换区域图:反映不同类型软切换的范围，软切换区域应合理，一般控制在30%左右。,Page89,前向链路 导频污染,如果覆盖区内满足导频污染门限值以上的导频数量大于3个，则认为该区域为导频污染区导频污染是CDMA系统不希望的结果 导频污染分布预测图 ：接收到过多的导频信号。 良好的CDMA覆盖 = 良好的信号强度 + 良好的 Ec/Io导频污染 = 良好的信号强度 + 差的 Ec/Io不好的覆盖导频污染是由以下原因导
49、致的： 不佳的系统设计 不合要求的基站位置复杂的地理环境,Page90,CDMA小区规划- PN码偏置规划（1）,CDMA采用同频复用，不需频率规划，但需进行相邻小区导频PN序列的时间偏置的规划。可将若干个基站组成一簇无线区，在簇里每个基站被分配不同的PN码偏置值；在簇外可进行同PN码偏置值的复用。导频PN序列的时间偏置常用偏置指数来区别，偏置指数的取值范围为0511。,Page91,CDMA小区规划- PN码偏置规划（2）,规划PN码偏置值的步骤如下： (1). 确定PILOT-INC的值 PILOT-INC代表不同导频间的相对偏移。PILOT-INC的设置需遵循以下原则： 两个不同导频相位差需满足下列原则： a. 即使延时很大，其他扇区的导频也不能落入当前的相位搜索窗； b. 相邻搜索窗中的导频信号不能混淆。,
