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1、第第8章章 CDMA蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 本章提示本章提示 ll l CDMA蜂窝移动通信系统是建立在扩频蜂窝移动通信系统是建立在扩频码分多址技术之上的，因而具有抗人为干码分多址技术之上的，因而具有抗人为干扰、抗窄带干扰、抗衰落、抗多径时延扩扰、抗窄带干扰、抗衰落、抗多径时延扩展和大的系统容量等一系列优越的性能，展和大的系统容量等一系列优越的性能，对移动通信的发展产生了巨大和深远的影对移动通信的发展产生了巨大和深远的影响。响。本章提示本章提示 ll l CDMA系统是一个同频自干扰系统，任系统是一个同频自干扰系统，任何使干扰减少的措施，都是对系统容量的何使干扰减少的措施，都是对系统
2、容量的贡献。贡献。ll l 精确功率控制技术是精确功率控制技术是IS-95 CDMA系统能系统能够运行的基本保证。没有功率控制，够运行的基本保证。没有功率控制，CDMA系统是不可能实现的。系统是不可能实现的。本章提示本章提示 ll l 在在TDMA系统中，系统中，DTX和扇区化技术增和扇区化技术增强了系统的抗干扰能力，与系统容量扩大强了系统的抗干扰能力，与系统容量扩大无关。在无关。在CDMA系统中的话音激活、扇区系统中的话音激活、扇区化和扩频处理增益是化和扩频处理增益是CDMA系统容量扩大系统容量扩大的基本技术。的基本技术。ll l 多址干扰是多址干扰是CDMA系统实现大的系统容系统实现大的系
3、统容量的主要问题，需要使用新的多用户检测量的主要问题，需要使用新的多用户检测技术。多用户检测是技术。多用户检测是3G技术，不在本教材技术，不在本教材范围内。范围内。本章提示本章提示 ll l IS-95 CDMA系统的前向信道是相干解调，系统的前向信道是相干解调，反向信道是非相干解调，这是反向信道是非相干解调，这是CDMA系统系统实现大的系统容量的又一瓶颈。实现大的系统容量的又一瓶颈。3G将解决将解决这一问题。这一问题。ll l 软切换、软容量是软切换、软容量是CDMA系统独有的技系统独有的技术，术，TDMA系统是不可能有的。系统是不可能有的。第第8章章 CDMA蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系
4、统l8.1 IS-95 CDMA系统概述系统概述 l8.2 IS-95 CDMA数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统l8.3 IS-95 CDMA系统的无线链路系统的无线链路 l8.4 IS-95 CDMA系统的同步与定时系统的同步与定时 l8.5 IS-95 CDMA 系统的功率控制系统的功率控制 l8.6 CDMA系统的软切换技术及其漫游系统的软切换技术及其漫游 l*8.7 cdma2000-1x 概述概述 8.1 IS-95 CDMA系统概述系统概述 l8.1.1 双模系统和技术标准双模系统和技术标准l8.1.2 IS-95 CDMA与蜂窝结构的关系与蜂窝结构的关系l8.1.3 采用
5、扩频采用扩频CDMA技术带来的好处和存技术带来的好处和存在的问题在的问题8.1.1 双模系统和技术标准双模系统和技术标准 l1对系统的要求对系统的要求l新一代蜂窝系统的移动台既能工作于新系新一代蜂窝系统的移动台既能工作于新系统，也能工作于模拟蜂窝网系统（统，也能工作于模拟蜂窝网系统（AMPS系统），这就是双模式移动台的概念。系统），这就是双模式移动台的概念。1对系统的要求对系统的要求 l双模式移动台既能以模拟调频方式工作，双模式移动台既能以模拟调频方式工作，又能以新系统的方式工作，或者说双模式又能以新系统的方式工作，或者说双模式移动台无论在模拟蜂窝系统中还是在某一移动台无论在模拟蜂窝系统中还是
6、在某一种数字蜂窝系统中，均能向其他用户发起种数字蜂窝系统中，均能向其他用户发起呼叫和接收呼叫，两种蜂窝系统也能向双呼叫和接收呼叫，两种蜂窝系统也能向双模式移动台发起呼叫和接收呼叫，而且这模式移动台发起呼叫和接收呼叫，而且这种呼叫无论在定点上还是在移动漫游过程种呼叫无论在定点上还是在移动漫游过程中都是自动完成的。中都是自动完成的。1对系统的要求对系统的要求l目前，在美国存在两种双模式移动台：一目前，在美国存在两种双模式移动台：一种是时分多址（种是时分多址（TDMA）数字系统和模拟）数字系统和模拟调频系统（调频系统（AMPS）的兼用，其标准为）的兼用，其标准为IS-54，其系统简称为，其系统简称为
7、D-AMPS；另一种是码；另一种是码分多址分多址 （CDMA）数字系统和模拟调频系）数字系统和模拟调频系统的兼用，其主要标准是统的兼用，其主要标准是IS-95。 2CDMA蜂窝网的崛起蜂窝网的崛起 lCDMA蜂窝网通信系统是蜂窝网通信系统是20世纪世纪90年代崛年代崛起的，并且已经进入实用化、商业化。起的，并且已经进入实用化、商业化。l不难预计，不难预计，CDMA通信系统未来的发展规通信系统未来的发展规模和速度必将越来越大和越来越快。模和速度必将越来越大和越来越快。3IS-95标准标准lIS-95公共空中接口是美国公共空中接口是美国TIA于于1993年公年公布的双模式（布的双模式（CDMA/A
8、MPS）的标准，简）的标准，简称称Q-CDMA标准，主要包括下列几部分。标准，主要包括下列几部分。lTIEtelecommunication industry association。lQQualcomm。3IS-95标准标准l（1）频段）频段l下行：下行：869MHz894MHz（基站发射，移（基站发射，移动台接收）；动台接收）；l上行：上行：824 MHz849MHz（移动台发射，（移动台发射，基站接收）。基站接收）。 3IS-95标准标准l（2）信道数）信道数l每一载频：每一载频：64（码分信道）；（码分信道）；l每一小区可分为每一小区可分为3个扇形区，可共用一个载个扇形区，可共用一个载
9、频；频；l每一网络分为每一网络分为9个载频，其中收、发各占个载频，其中收、发各占12.5MHz，共占，共占25MHz频段。频段。3IS-95标准标准l（3）射频带宽）射频带宽l第一频道：第一频道：21.77MHz；l其他频道：其他频道：21.23MHz。l（4）调制方式）调制方式l基站：基站：QPSK；l移动台：移动台：OQPSK。3IS-95标准标准l（5）扩频方式）扩频方式lDS（直接序列扩频）。（直接序列扩频）。l（6）语音编码）语音编码l可变速率可变速率CELP，最大速率为，最大速率为8kbit/s，最大，最大数据速率为数据速率为9.6kbit/s。每帧时间为。每帧时间为20ms。lC
10、ELP码激励线性预测编码。码激励线性预测编码。3IS-95标准标准l（7）信道编码）信道编码l卷积编码：下行码率卷积编码：下行码率R=1/2，约束长度，约束长度K=9；上行码率上行码率R=1/3，约束长度，约束长度K=9。l交织编码：交织间距交织编码：交织间距20ms。lPN码：码片的速率为码：码片的速率为1.2288Mc/s；基站识别；基站识别码为码为m序列，周期为序列，周期为2151；用户识别码；用户识别码2421。l64个正交沃尔什函数组成个正交沃尔什函数组成64个码分信道。个码分信道。3IS-95标准标准l（8）导频、同步信道）导频、同步信道l它们供移动台做载频和时间同步时使用。它们供
11、移动台做载频和时间同步时使用。l（9）多径利用）多径利用l多径利用采用多径利用采用RAKE接收方式，移动台为接收方式，移动台为3个，基站为个，基站为4个（指个（指3条路径、条路径、4条路径）。条路径）。 8.1.2 IS-95 CDMA与蜂窝结构的关系与蜂窝结构的关系 l在在FDMA（频分多址）和（频分多址）和TDMA（时分多址）（时分多址）系统中，频率复用与蜂窝区群的结构具有系统中，频率复用与蜂窝区群的结构具有紧密关系。紧密关系。解扩器解扩器1DS-CDMA蜂窝系统的频谱带宽蜂窝系统的频谱带宽 lN-CDMA蜂窝系统频谱带宽的确定，是基蜂窝系统频谱带宽的确定，是基于如下考虑：频谱资源的限制；
12、系统容量；于如下考虑：频谱资源的限制；系统容量；多径分离；扩频处理增益。多径分离；扩频处理增益。1DS-CDMA蜂窝系统的频谱带宽蜂窝系统的频谱带宽 l对于对于FDMA模拟蜂窝系统，其频谱效率主模拟蜂窝系统，其频谱效率主要取决于频率复用的蜂窝区群结构。一般要取决于频率复用的蜂窝区群结构。一般需采用需采用7小区（小区（3扇区）的区群结构才能满扇区）的区群结构才能满足载干比足载干比(C/I)大于或等于大于或等于18dB的要求，其的要求，其频率复用效率为频率复用效率为1/7。1DS-CDMA蜂窝系统的频谱带宽蜂窝系统的频谱带宽 l在在TDMA数字蜂窝系统中，一般需采用数字蜂窝系统中，一般需采用3小小
13、区（区（3扇区）的区群结构，满足载干比等于扇区）的区群结构，满足载干比等于9dB的要求，其频率复用效率为的要求，其频率复用效率为1/3。1DS-CDMA蜂窝系统的频谱带宽蜂窝系统的频谱带宽 l对于对于CDMA数字蜂窝系统来说，频率复用数字蜂窝系统来说，频率复用的效率取决于相邻近小区用户的多用户干的效率取决于相邻近小区用户的多用户干扰，考虑这些干扰后，其频率复用效率约扰，考虑这些干扰后，其频率复用效率约为为2/3，相当于，相当于l.5小区的区群结构。小区的区群结构。 2CDMA与蜂窝小区和扇区的关系与蜂窝小区和扇区的关系 l在在FDMA和和TDMA蜂窝系统中，系统内的小蜂窝系统中，系统内的小区和
14、扇区都是靠频率来划分的。区和扇区都是靠频率来划分的。l每个小区或扇区都有它自己的频点。每个小区或扇区都有它自己的频点。CDMA蜂窝系统每个载频占用的频段为蜂窝系统每个载频占用的频段为1.25MHz带宽，不同的带宽，不同的DS-CDMA蜂窝系统蜂窝系统可采用不同的载频区分。可采用不同的载频区分。l同一个同一个DS-CDMA蜂窝系统的某一个载频，蜂窝系统的某一个载频，则是采用码分选择站址的，即对不同的小则是采用码分选择站址的，即对不同的小区和扇区基站分配不同的码型。区和扇区基站分配不同的码型。2CDMA与蜂窝小区和扇区的关系与蜂窝小区和扇区的关系l在在IS-95 CDMA系统中，这些不同的码型是系
15、统中，这些不同的码型是由一个由一个PN码序列生成的，码序列生成的，PN序列周期为序列周期为215=32768个码片（个码片（chip），并将此周期），并将此周期序列每隔序列每隔64码片的移位序列作为一个码，码片的移位序列作为一个码，共可得到共可得到32768/64=512个码，用于区分个码，用于区分基站。基站。2CDMA与蜂窝小区和扇区的关系与蜂窝小区和扇区的关系l在在1.25MHz带宽的带宽的CDMA蜂窝系统中，可蜂窝系统中，可区分多达区分多达512个基站（或扇区站）。个基站（或扇区站）。l在一个小区（或扇区）内，基站（在一个小区（或扇区）内，基站（BS）与）与移动台（移动台（MS）之间的信
16、道，是在）之间的信道，是在PN序列序列上再采用正交序列进行码分的信道。上再采用正交序列进行码分的信道。2CDMA与蜂窝小区和扇区的关系与蜂窝小区和扇区的关系l一般将基站到移动台方向的链路称做前向一般将基站到移动台方向的链路称做前向链路（链路（Forward Link），将移动台到基站），将移动台到基站方向的链路称做反向链路（方向的链路称做反向链路（Reverse Link）。前向链路和反向链路均是由码分）。前向链路和反向链路均是由码分物理信道构成的。物理信道构成的。l利用码分物理信道可以传送不同功能的信利用码分物理信道可以传送不同功能的信息。依据所传送的信息功能不同而分类的息。依据所传送的信息
17、功能不同而分类的信道，称为逻辑信道。信道，称为逻辑信道。8.1.3 采用扩频采用扩频CDMA技术带来的好处和技术带来的好处和存在的问题存在的问题 l1带来的好处带来的好处l数字蜂窝移动通信系统采用扩频数字蜂窝移动通信系统采用扩频CDMA技技术将带来下列好处：多种形式的分集（时术将带来下列好处：多种形式的分集（时间分集、空间分集、频率分集），低的发间分集、空间分集、频率分集），低的发射功率，保密性强，软切换，大容量，语射功率，保密性强，软切换，大容量，语音激活，频率重用及扇区化，低的信噪比音激活，频率重用及扇区化，低的信噪比 或载干比或载干比 ；软容量。；软容量。bENCI2存在的问题存在的问题
18、 l多址干扰的实质原因是由于多个用户要求多址干扰的实质原因是由于多个用户要求同时通信，而又不能完全将他们彼此隔开同时通信，而又不能完全将他们彼此隔开而引起的干扰。而引起的干扰。lCDMA系统为一干扰受限系统，即干扰的系统为一干扰受限系统，即干扰的大小直接影响系统容量。大小直接影响系统容量。 2存在的问题存在的问题 l除了多址干扰本身直接的影响外，在上行除了多址干扰本身直接的影响外，在上行链路中，如果保持小区内所有移动台的发链路中，如果保持小区内所有移动台的发射功率相同，由于小区内移动台用户的随射功率相同，由于小区内移动台用户的随机移动，使得移动台与基站间距离是不同机移动，使得移动台与基站间距离
19、是不同的，接近基站的移动台信号强，远离基站的，接近基站的移动台信号强，远离基站的移动台信号弱，因而会产生以强压弱现的移动台信号弱，因而会产生以强压弱现象，而设备的非线性就更会加速这一现象象，而设备的非线性就更会加速这一现象的产生，这就是的产生，这就是“远近效应远近效应”。2存在的问题存在的问题 l在下行链路中，当移动台位于相邻小区的在下行链路中，当移动台位于相邻小区的交界处时，收到所属基站的有用信号功率交界处时，收到所属基站的有用信号功率很低，同时还会收到相邻小区基站较强的很低，同时还会收到相邻小区基站较强的干扰，这就是干扰，这就是“角效应角效应”。l除此之外，电波传播中由于大型建筑物的除此之
20、外，电波传播中由于大型建筑物的阻挡形成阻挡形成“阴影效应阴影效应”产生慢衰落。这些产生慢衰落。这些现象将会导致系统容量下降和实际通信服现象将会导致系统容量下降和实际通信服务范围缩小等。务范围缩小等。2存在的问题存在的问题l多址干扰、远近效应都是码分多址移动通多址干扰、远近效应都是码分多址移动通信中最为重要的问题。信中最为重要的问题。 3扩频扩频CDMA数字蜂窝系统的关键技术数字蜂窝系统的关键技术 l扩频扩频CDMA数字蜂窝系统的关键技术有：数字蜂窝系统的关键技术有：功率控制技术，多径信号的分离与合并技功率控制技术，多径信号的分离与合并技术，多用户干扰分离技术，同步技术，术，多用户干扰分离技术，
21、同步技术，PN地址码的选择，软切换技术，分集接收技地址码的选择，软切换技术，分集接收技术，语音编码技术。术，语音编码技术。8.2 IS-95 CDMA数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统l8.2.1 CDMA系统网络结构与组成系统网络结构与组成l8.2.2 CDMA系统接口与信令协议系统接口与信令协议8.2.1 CDMA系统网络结构与组成系统网络结构与组成 图图8-1 CDMA数字蜂窝移动通信系统的网络结构数字蜂窝移动通信系统的网络结构 AUC1网络子系统网络子系统 l网络子系统处于市话网与基站控制器之间，网络子系统处于市话网与基站控制器之间，它主要由移动交换中心（它主要由移动交换中心（M
22、SC），或称为），或称为移动电话交换局（移动电话交换局（MTSO）组成。此外，）组成。此外，还有本地用户位置寄存器（还有本地用户位置寄存器（HLR）、访问）、访问用户位置寄存器（用户位置寄存器（VLR）、操作管理中心）、操作管理中心（OMC）以及鉴权中心（图中未画）等设）以及鉴权中心（图中未画）等设备。备。1网络子系统网络子系统 l移动交换中心（移动交换中心（MSC）是蜂窝通信网络的）是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于本核心，其主要功能是对位于本MSC控制区控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。域内的移动用户进行通信控制和管理。1网络子系统网络子系统 图图8-2 移动交换中心（移动交换
23、中心（MSC）结构）结构 64kb/sPCM电话信号或模拟电话信号1网络子系统网络子系统 l移动交换中心（移动交换中心（MSC）的其他功能与）的其他功能与GSM的移动交换中心的功能是类同的，主要有：的移动交换中心的功能是类同的，主要有：信道的管理和分配；呼叫的处理和控制；信道的管理和分配；呼叫的处理和控制；过区切换与漫游的控制；用户位置信息的过区切换与漫游的控制；用户位置信息的登记与管理；用户号码和移动设备号码的登记与管理；用户号码和移动设备号码的登记与管理；服务类型的控制；对用户实登记与管理；服务类型的控制；对用户实施鉴权；为系统连接别的施鉴权；为系统连接别的MSC和为其他公和为其他公用通信
24、网络，如公用交换电信网（用通信网络，如公用交换电信网（PSTN）、）、综合业务数字网（综合业务数字网（ISDN），提供链路接口。），提供链路接口。2基站子系统基站子系统 l基站子系统（基站子系统（BSS）包括基站控制器）包括基站控制器（BSC）和基站收发设备（）和基站收发设备（BTS）。每个）。每个基站的有效覆盖范围为无线小区，简称小基站的有效覆盖范围为无线小区，简称小区。区。l小区可分为全向小区（采用全向天线）和小区可分为全向小区（采用全向天线）和扇形小区（采用定向天线），常用的小区扇形小区（采用定向天线），常用的小区分为分为3个扇形区，分别用个扇形区，分别用 、 和和 表示。表示。l一个基
25、站控制器（一个基站控制器（BSC）可以控制多个基）可以控制多个基站，每个基站含有多部收发信机。站，每个基站含有多部收发信机。 2基站子系统基站子系统 图图8-3 基站控制器结构简化图基站控制器结构简化图 BSC：为：为BTS提供集中控制与管理。含移动性管理提供集中控制与管理。含移动性管理和代码转换器。和代码转换器。移动性管理器：负责呼叫建立、拆除、切换无线信道移动性管理器：负责呼叫建立、拆除、切换无线信道等。等。代码转换器：按代码转换器：按EIA/TIA宽带扩频标准规定，完成适宽带扩频标准规定，完成适应地面应地面MSC使用的使用的64kb/s PCM语音和无线信道中声语音和无线信道中声码器语言
26、的转换；将业务信道和控制信道分别送往码器语言的转换；将业务信道和控制信道分别送往MSC和移动性管理器。和移动性管理器。EIA电子工业协会；电子工业协会；TIA电信工业协会。电信工业协会。2基站基站子系统子系统图图8-4 单个单个扇区扇区的设的设备组备组成方成方框图框图3移动台移动台 lIS-95标准规定的双模式移动台，必须与原标准规定的双模式移动台，必须与原有的模拟蜂窝系统（有的模拟蜂窝系统（AMPS）兼用，以便）兼用，以便使使 CDMA系统的移动台也能用于所有的现系统的移动台也能用于所有的现有蜂窝系统的覆盖区，从而有利于发展有蜂窝系统的覆盖区，从而有利于发展CDMA蜂窝系统。这一点非常有价值
27、，也蜂窝系统。这一点非常有价值，也利于从模拟蜂窝平滑地过渡到数字蜂窝网。利于从模拟蜂窝平滑地过渡到数字蜂窝网。 3移动台移动台 图图8-5 双模式移动台方框图双模式移动台方框图 PCM低速率低速率数据数据1中频中频86MHz2中频中频45MHz信号搜寻：搜索、信号搜寻：搜索、估计基站的导频估计基站的导频信号强度信号强度。8.2.2 CDMA系统接口与信令协议系统接口与信令协议 l1系统接口系统接口 lCDMA系统有如下主要接口（见图系统有如下主要接口（见图8-6）。）。lMS与与BSS间的接口间的接口UmlMSC与与EIR间的接口间的接口F lBSS与与MSC间的接口间的接口AlVLR与与VL
28、R间的接口间的接口GlMSC与与VLR间的接口间的接口BlHLR与与AUC间的接口间的接口H1系统接口系统接口lMSC与与HLR间的接口间的接口ClMSC与与PSTN间的接口间的接口AilVLR与与HLR间的接口间的接口DlMSC与与PSPDN间的接口间的接口PilMSC与与MSC间的接口间的接口ElMSC与与ISDN间的接口间的接口Di1系统接口系统接口l图中图中MC为短报文中心，是存储和转发短报为短报文中心，是存储和转发短报文的实体。短报文实体（文的实体。短报文实体（SME）是合成和）是合成和分解短报文的实体。它们之间的接口为分解短报文的实体。它们之间的接口为M。 1系统接口系统接口图图8
29、-6 CDMA系统的接口系统的接口 PSPDN分组交换公用数据网分组交换公用数据网2空中接口的信令协议空中接口的信令协议 l在在CDMA系统中，最重要的是空中接口系统中，最重要的是空中接口（Um）标准，图）标准，图8-7中定义了各层的结构中定义了各层的结构关系。关系。 2空中接口的信令协议空中接口的信令协议 图图8-7 Um接口信令层结构接口信令层结构 数字无线信道的物理层，数字无线信道的物理层，包括与传输相关的功能。包括与传输相关的功能。允许用户数据和信令允许用户数据和信令共享数字无线信道。共享数字无线信道。该层信令协议目标：在基站和MS间可靠传输第3层信令协议。关于呼叫处理、无线信道控制、
30、移动台控制的信令协议。3A接口的信令协议接口的信令协议 lA接口是接口是BSS和和MSC之间的接口，此接口之间的接口，此接口中把中把BSS看做一体。看做一体。A接口支持向接口支持向CDMA用用户提供的业务，同时允许在户提供的业务，同时允许在PLMN内分配无内分配无线资源及对这些资源的操作和维护。线资源及对这些资源的操作和维护。lA接口内容包括：接口内容包括：l 物理和电气参数；物理和电气参数；l 信道结构；信道结构；l 网络操作程序；网络操作程序；l 对操作和维护信息的支持。对操作和维护信息的支持。 3A接口的信令协议接口的信令协议 lA接口分层定义如下。接口分层定义如下。l第一层：采用数字传
31、输，速率为第一层：采用数字传输，速率为2048kbit/s，性能应符合国标性能应符合国标GB781187。l第二层：基于中国第二层：基于中国No.7信令系统的信令系统的MTP。l第三层：包括第三层：包括DTAP部分和部分和BSMAP部分。部分。DTAP消息不透明传输，可以支持多种空中消息不透明传输，可以支持多种空中接口，主要包括呼叫处理、无线资源管理、接口，主要包括呼叫处理、无线资源管理、移动性管理和地面电路管理。移动性管理和地面电路管理。 3A接口的信令协议接口的信令协议 图图8-8 A接口信令协议参考模型接口信令协议参考模型 4MAP lMAP（移动应用）协议是移动通信系统之（移动应用）协
32、议是移动通信系统之间操作的接口协议，它包括以间操作的接口协议，它包括以MSC为中心，为中心，与其他系统模块的信令联系（例如，与另与其他系统模块的信令联系（例如，与另一系统的一系统的MSC、VLR、HLR、AC）以及各）以及各系统模块彼此的连接。系统模块彼此的连接。4MAP l在在CDMA中，中，MAP采用北美采用北美EIA/TIA IS-41C标准。标准。lIS-41C标准支持标准支持AMPS、DAMPS、 NAMPS和和CDMA系统之间的操作，主要有系统之间的操作，主要有以下以下6方面内容。方面内容。4MAP l 功能概述。功能概述。l 系统间切换信息流程。系统间切换信息流程。l 自动漫游信
33、息流程。自动漫游信息流程。l 操作、维护管理信息。操作、维护管理信息。l 信令协议。信令协议。l 信令程序。信令程序。 8.3 IS-95 CDMA系统的无线链路系统的无线链路 l8.3.1 前向信道前向信道l8.3.2 反向信道反向信道8.3.1 前向信道前向信道 l1前向链路的组成前向链路的组成l前向链路中的逻辑信道由导频信道（前向链路中的逻辑信道由导频信道（Pilot Channel）、同步信道（）、同步信道（Synchronizing Channel）、寻呼信道（）、寻呼信道（Paging Channel）和前向业务信道（和前向业务信道（Traffic Channel）等组）等组成。成
34、。1前向链路的组成前向链路的组成l导频信道：发送导频信号，供导频信道：发送导频信号，供MS识别识别BS并引导并引导MS入网。入网。l同步信道：发同步信号供同步信道：发同步信号供MS和系统定时与和系统定时与同步。同步。l寻呼信道：发与寻呼、指令及业务信道指寻呼信道：发与寻呼、指令及业务信道指配有关的信息。配有关的信息。l前向业务信道：传用户业务数据、信令信前向业务信道：传用户业务数据、信令信息。息。1前向链路的组成前向链路的组成表8-1 前 向 链 路 的 逻 辑 信 道 分 配 与 码 分 物 理 信 道 的 关 系 逻 辑 信 道 信 道 个 数 物 理 信 道 逻 辑 信 道 信 道 个
35、数 物 理 信 道 导 频 信 道 1 W 0 寻 呼 信 道 1 7 W 1 W 7 同 步 信 道 1 W 32 前向业务信道 55 W 8 W 31、 W 33 W 63 1前向链路的组成前向链路的组成图图8-9 前向码分物理信道和逻辑信道配置前向码分物理信道和逻辑信道配置 传用户信息和随路信令信息。传用户信息和随路信令信息。传功率控制信息。传功率控制信息。2前向链路的结构前向链路的结构 图图8-10 前向前向CDMA逻辑信道结构逻辑信道结构+12bit/帧 或8bit/帧+8bit/帧2前向链路的结构前向链路的结构l（1）扩频和调制处理）扩频和调制处理l 导频信道导频信道l 同步信道同
36、步信道l 寻呼信道寻呼信道l 业务信道业务信道2前向链路的结构前向链路的结构表8-2 各种数据速率的发送符号能量 数据速率（kbit/s） 每个调制符号的能量 数据速率（kbit/s） 每个调制符号的能量 9.6 bs2EE 2.4 bs8EE 4.8 bs4EE 1.2 bs16EE 注：Es为每符号能量；Eb为每比特能量。 2前向链路的结构前向链路的结构12590,740,1.5,1.40psfKHzfKHzdBdBl （2）基带滤波）基带滤波 图图8-11 基带滤波器频率响应基带滤波器频率响应 2前向链路的结构前向链路的结构l （3）数据扰乱）数据扰乱 （寻呼信道、前向业务信道）（寻呼信
37、道、前向业务信道）图图8-12 前向链路的数据扰乱前向链路的数据扰乱 2前向链路的结构前向链路的结构l（4）长码）长码l长码周期为长码周期为2421个码片，速率为个码片，速率为1.228 8Mc/s，它与掩码共同形成用户的识别码。，它与掩码共同形成用户的识别码。长长PN码的序列特征多项式为码的序列特征多项式为P (x) = x42 + x35 + x33 + x31 + x27 + x26 + x25 + x22 + x21 + x19 + x18 + x17 + x16 + x10 + x7 + x6 + x5 + x3 + x2 + x1 + 1 2前向链路的结构前向链路的结构图图8-13
38、 长码长码发生器的结发生器的结构构 2前向链路的结构前向链路的结构l（5）掩码）掩码l掩码是一个掩码是一个42位的序列。位的序列。l掩码与长掩码与长PN码的码的42位状态矢量的模位状态矢量的模2内乘生内乘生成长码序列。其结构如图成长码序列。其结构如图8-13所示。所示。l业务信道的掩码使用公共掩码或专用掩码。业务信道的掩码使用公共掩码或专用掩码。2前向链路的结构前向链路的结构l专用掩码用于用户的保密通信，其格式由专用掩码用于用户的保密通信，其格式由TIA规定。规定。l前向业务信道的公用掩码格式与反向链路前向业务信道的公用掩码格式与反向链路业务信道的公用掩码格式相同。业务信道的公用掩码格式相同。
39、2前向链路的结构前向链路的结构图图8-14 公共掩码和寻呼信道的掩码公共掩码和寻呼信道的掩码 ESN移动台的设备序号，移动台的设备序号，32位。位。31302928210(,)ESNEEEEE E E03122134261783027189(,)E EEEE EEE EEEE重整（重整（Permuted）ESN2前向链路的结构前向链路的结构l（6）卷积编码）卷积编码l在前向链路，同步信道、寻呼信道和前向在前向链路，同步信道、寻呼信道和前向业务信道中的信息在传输前都要进行卷积业务信道中的信息在传输前都要进行卷积编码。其编码码率为编码。其编码码率为1/2，约束长度为，约束长度为9，卷积码的生成函数
40、为卷积码的生成函数为 lg0=(111101011)lg1=(101110001) 2前向链路的结构前向链路的结构图图8-15 K=9、r=1/2的卷积码编码器的卷积码编码器2前向链路的结构前向链路的结构l（7）交织编码）交织编码l在前向链路中，除导频信道外，所有的同在前向链路中，除导频信道外，所有的同步信道、寻呼信道和前向业务信道的数据步信道、寻呼信道和前向业务信道的数据流，经卷积编码和重传后，均需进行交织流，经卷积编码和重传后，均需进行交织编码（块交织）。块交织编码的目的是将编码（块交织）。块交织编码的目的是将多径衰落引起的突发性误码变为随机性差多径衰落引起的突发性误码变为随机性差错。错。
41、2前向链路的结构前向链路的结构l同步信道的交织算法是用同步信道的交织算法是用168的矩阵表的矩阵表示。业务和寻呼信道的交织算法是用示。业务和寻呼信道的交织算法是用2416的矩阵表示。的矩阵表示。2前向链路的结构前向链路的结构l（8）变速率声码器和变速率传输控制）变速率声码器和变速率传输控制l在通话过程中，语音信号是有间断的。在通话过程中，语音信号是有间断的。l在在IS-95的的CDMA系统中采用了可变速率的系统中采用了可变速率的声码器算法，语音信号处理的帧长是声码器算法，语音信号处理的帧长是20ms，每每20ms的数据比特数可能是不一样的，分的数据比特数可能是不一样的，分为全速率、半速率、为全
42、速率、半速率、1/4速率和速率和1/8速率等。速率等。2前向链路的结构前向链路的结构l由于在传输过程中语音信号的数据速率是由于在传输过程中语音信号的数据速率是变化的，这样就要求能够变速率数据传输；变化的，这样就要求能够变速率数据传输；同时在低速率时，降低信号发射功率，减同时在低速率时，降低信号发射功率，减少对其他用户的干扰，增加系统容量。少对其他用户的干扰，增加系统容量。l在在IS-95的的CDMA系统中，前向链路信号是系统中，前向链路信号是连续传输的，不同的数据速率控制发送不连续传输的，不同的数据速率控制发送不同的功率。在每帧中，不同数据速率乘以同的功率。在每帧中，不同数据速率乘以不同的功率
43、因子。不同的功率因子。 3前向链路的帧结构前向链路的帧结构 l （1）寻呼信道：为未指配业务信道的）寻呼信道：为未指配业务信道的MS传控制信息传控制信息（含开销信息和特定报文）；（含开销信息和特定报文）；l （2）同步信道：传供）同步信道：传供MS定时和帧同步用的同步信道定时和帧同步用的同步信道报文；报文；l （3）导频信道：导频信号供）导频信道：导频信号供MS信道同步捕获之用；信道同步捕获之用；导频导频PN序列初始相位的偏移，可用作序列初始相位的偏移，可用作BS的前向信道的前向信道识别。偏移数识别。偏移数=512 （=32768/64） ，即每偏移，即每偏移64 CHIP为一码分导频信道。为
44、一码分导频信道。 相位偏移指数相位偏移指数x64=导频导频PN序列偏移的码片数，例序列偏移的码片数，例 15x64=960chip MS捕获导频信道；建立同步信道；获取同步信息。捕获导频信道；建立同步信道；获取同步信息。 （4）业务信道：信息帧格式和反向信道同。）业务信道：信息帧格式和反向信道同。 9.6kb/s、4.3kb/s帧：分别加帧：分别加12bit和和8bit帧质量指帧质量指示；及示；及8bit尾比特。尾比特。 2.4kb/s、1.2kb/s帧：只加帧：只加8bit尾比特。尾比特。 帧质量指示功能：帧校验；指示传输速率。帧质量指示功能：帧校验；指示传输速率。（5）功率控制子信道：传功
45、率控制信息，）功率控制子信道：传功率控制信息，“0”增大，增大，“1”减小。传速减小。传速800bit/s。（图。（图8-16） 每帧分每帧分16个功控组，每组有个功控组，每组有24个符号位置，只用前个符号位置，只用前16个位置之一，位置确定取决于个位置之一，位置确定取决于2320的的4个扰码符个扰码符号位的号位的10进制数值。如图进制数值。如图8-17。（6）随路信道：传信令信息。方式：不同比率的随）随路信道：传信令信息。方式：不同比率的随路信道方式；只传基本业务方式；只传信令方式。路信道方式；只传基本业务方式；只传信令方式。3前向链路的帧结构前向链路的帧结构 图图8-16 功率控制子信道结
46、构和功率控制比特功率控制子信道结构和功率控制比特 只在5号组传输只在7号组传输20 23图图8-17 功率控功率控制比特的插制比特的插入位置入位置 3前向链路的帧结构前向链路的帧结构 无业务激活时，无业务激活时，MS用只传信令方式发信令；不用只传信令方式发信令；不传信令时，只发无业务信道数据。传信令时，只发无业务信道数据。 有业务激活时，按有业务激活时，按MM、TT、TM选择应用。如选择应用。如下表。下表。表 8-3 随路信道结构 格式化比特标识 主 业 务 信 令 次 业 务 发送数据率/（kbit/s） 混合模式 （MM） 业务类型 （TT） 业务模式 （TM） 比特/帧 比特/帧 比特/
47、帧 0 171 0 0 1 0 00 80 88 0 1 0 01 40 128 0 1 0 10 16 152 0 9.6 1 0 11 0 168 0 * 1 1 00 80 0 88 * 1 1 01 40 0 128 * 1 1 10 16 0 152 * 1 1 11 0 0 168 4.8 80 0 0 2.4 40 0 0 1.2 16 0 0 注：次业务结构，*为可选的。 3前向链路的帧结构前向链路的帧结构l（7）前向业务信道消息结构）前向业务信道消息结构图图8-18 前向业务信道消息结构前向业务信道消息结构 8.3.2 反向信道反向信道 l1反向链路的组成反向链路的组成l反向
48、链路中的逻辑信道由反向接入信道和反向链路中的逻辑信道由反向接入信道和反向业务信道等组成，如图反向业务信道等组成，如图8-19所示。所示。 1反向链路的组成反向链路的组成 图图8-19 反向码分物理信道和逻辑信道配置反向码分物理信道和逻辑信道配置 32,64nm两种信道均由两种信道均由42位的掩码确定。位的掩码确定。1反向链路的组成反向链路的组成 l接入信道是一个随机接入信道，网内移动接入信道是一个随机接入信道，网内移动台可随机占用此信道发起呼叫及传送应答台可随机占用此信道发起呼叫及传送应答信息。信息。l反向业务信道（反向业务信道（F-TCH），即供移动台到），即供移动台到基站之间通信，它与前向
49、业务信道一样，基站之间通信，它与前向业务信道一样，用于传送用户业务数据，同时也传送信令用于传送用户业务数据，同时也传送信令信息，如功率控制信道。信息，如功率控制信道。2反向链路的结构反向链路的结构图图 8-20 反向链路反向链路CDMA的信道结构的信道结构 8bit/帧符号速率码片速率=4.8x64=307.2识别不同的接入信道2反向链路的结构反向链路的结构 图图 8-20 反向链路反向链路CDMA的信道结构的信道结构 +12b/帧，8b/帧+8b/帧交织后的符号流每6位符号为一组，被64元Walsh函数调制，输出符号率为28.8/6=4.8ks/s, Walsh序列用查表法得出。 选通门识别
50、不同的业务信道和BS2反向链路的结构反向链路的结构l （1）反向链路）反向链路CDMA信道信道l （2）反向链路信号）反向链路信号图图8-21 反向链路反向链路CDMA信道结构图反向信道正交调制原理信道结构图反向信道正交调制原理 （6位）（3）可变数据率传输）可变数据率传输图图8-22 反反向向CDMA信信道道可可变变数数据据串串传传输输示示意意图图 每帧172bit每帧80bit每帧40bit每帧16bit数据猝发数据猝发随机化器随机化器工作工作2反向链路的结构反向链路的结构l（4）反向链路的掩码图）反向链路的掩码图CAN：接入信道号；：接入信道号；PCN：寻呼信道号；：寻呼信道号；PILO