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1、CDMA网络技术网络技术无线网络优化中心无线网络优化中心CDMACDMA网络基础网络基础网络基础网络基础1CDMACDMA关键技术关键技术关键技术关键技术2CDMACDMA空中接口空中接口空中接口空中接口3 CDMA CDMA编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程4移动通信的发展CDMA系统的演进CDMA2000-1x网络结构移动通信中的多址方式移动通信中的基本技术CDMA扩频原理CDMA扩频码功率控制软切换CDMA射频频段空中接口CDMA2000编号CDMA基础业务流程目录目录CDMACDMA网络基础网络基础网络基础网络基础1CDMACDMA关键技术关键技术
2、关键技术关键技术2CDMACDMA空中接口空中接口空中接口空中接口3 CDMA CDMA编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程4目录目录第一代移第一代移动通信通信 1980s第二代移第二代移动通信通信 1990s第三代移第三代移动通信通信现在在AMPS模拟技术TACS数字技术语音业务GSMCDMA IS95宽带业务UMTS WCDMACDMA 2000TD-SCDMA移动通信的发展移动通信的发展IMT-2000 2000年在2000M频段 实现2000K的数据通信IMT2000推荐的3种制式 WCDMA 欧洲 CDMA2000 美国 TD-SCDMA 中国3G
3、对数据通信速率的要求室内环境至少2Mbps室内外步行环境至少384kbps室外车辆运动中至少144kbps主流技术主流技术：v WCDMAv CDMA2000v TD-SCDMA 移动通信的发展移动通信的发展CDMA2000 1X高话音容量高话音容量153.6Kbps 数数据据EV-DO Rev.A3.1Mbps 下行数据下行数据1.8Mbps 上行数据上行数据QoS 服务质量服务质量EV-DO Rev.02.4Mbps 下行数据下行数据EV-DO Rev.B多载波多载波DO15 x 4.9 Mbps下行下行15 x 1.8 Mbps上行上行速率速率 2002 2004 2006 2008商用
4、时间商用时间EV-DO Rev.C129Mbps下行下行75.6Mbps上行上行OFDMMIMOCDMACDMA系统的演进系统的演进CDMA2000 1XCDMA2000 1XCDMA2000 1X 网络结构网络结构网络结构网络结构MS:移动台移动台 BTS:基站基站BSC:基站控制器基站控制器 MSC:移动交换中心移动交换中心HLR:归属位置寄存器归属位置寄存器 VLR:拜访位置寄存器拜访位置寄存器PCF:分组数据控制功能分组数据控制功能 PDSN:分组数据服务节点分组数据服务节点 HA:家乡代理家乡代理 FA:外地代理外地代理 SCP:业务控制点业务控制点 AAA:认证鉴权计费认证鉴权计费
5、移动通信中的多址方式移动通信中的多址方式移动通信中的多址方式移动通信中的多址方式FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMA频分多址技术频分多址技术(FDMA)(FDMA)业务信道在不同频段分配给业务信道在不同频段分配给不同的用户。不同的用户。时分多址技术时分多址技术(TDMA)(TDMA)业务信道在不同的时间分配业务信道在不同的时间分配给不同的用户。给不同的用户。码分多址技术码分多址技术(CDMA)(CDMA)所有用户在同一时间、同所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获一频段上、根据不同的编码获得业务信道。得业务信道。多址接入多址接入:实
6、现不同地点、不同用户接入网络的技术FrequencyCDMAPowerTime蜂窝蜂窝频率复用方式频率复用方式FDMAFDMA频率复用频率复用11111111113626221457CDMACDMA频率复用频率复用时间接收信号强度发射信号多径环境多径环境多径环境多径环境距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落衰落示意图衰落示意图衰落示意图衰落示意图无纠错编码：BER10-1 10-2不能满足通信需要卷积编码：BER10-3满足语音通信需要Turbo 码：BER10-6满足数据通信需要纠错编码技术纠错编码技术纠错编码技术是在发射端按一定规则引
7、入冗余信息，从而使得即使空中传输引入了误码，也能利用冗余信息将此错误纠正回来的技术。1 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 111111 12 222222 27 777777 76 666666 63 333333 34 444444 41 287364 51 287364 55 555555 58 888888 8交交织织数据的传送方向数据的传送方向在通信系统中，为了减少突发干扰对连续数据造成的大面积差错，常采用交织交织 来将突
8、发干扰造成的连续差错化解为随机独立差错，使其适合于译码器的错误纠正。交织技术交织技术交织技术交织技术CDMACDMA网络基础网络基础网络基础网络基础1CDMACDMA关键技术关键技术关键技术关键技术2CDMACDMA空中接口空中接口空中接口空中接口3 CDMA CDMA编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程4目录目录CDMACDMA扩频原理扩频原理比特(bit)、符号(Symbol)与码片(Chip)输入含有信息的数据称为比特（bit）在经过卷积编码器、符号重复与交织后的数据被称为 符号(symbol)经过最终扩频后得到的数据被称为码片(chip)前向(For
9、ward)：从基站到移动台反向(Reverse)：从移动台到基站Building aBuilding aCDMA SignalCDMA SignalBitsfrom Users VocoderSymbolsChipsForward Error CorrectionCoding and Spreading1.25 MHz30 KHzPower is“Spread”Over a Larger BandwidthCDMACDMA扩频原理扩频原理Many code channels are individually“spread”and then added together tocreate a“c
10、omposite signal”CDMACDMA扩频原理扩频原理扩频原理扩频原理CDMACDMA扩频原理扩频原理UNWANTED POWERFROM OTHER SOURCESUsing the“right”mathematicalsequences any Code Channelcan be extracted from the receivedcomposite signalCDMACDMA扩频原理扩频原理Interference SourcesLong&Short CodeSpreadingEncoding&InterleavingLong&Short CodeCorrelatorDe
11、code&DeinterleavingBasebandDataBasebandDataBackground NoiseExternal InterferenceOther Cell InterferenceOther User Noise384 kbps1152 kbps4.096 mcps4.096 mcps1152 kbps384 kbpsCDMA TransmitterCDMA Receiver5 MHz BW fc5 MHz BW fc390 kHz BW0390 kHz BW05 MHz BW fc5 MHz BW fcfc-100 dB/Hz fcSpurious Signals
12、CDMACDMA扩频原理扩频原理扩频解扩示意图扩频解扩示意图扩频解扩示意图扩频解扩示意图CDMACDMA扩频原理扩频原理CDMACDMA扩频码扩频码扩频码扩频码CDMA基于扩频技术，每个用户有特征码基于扩频技术，每个用户有特征码CDMA技术中包含两层含义：技术中包含两层含义：扩频扩频：信息带宽扩展 码分码分：用户、信道和基站均依靠码识别 针对不同的多址码需求，分别使用不同类型的码组v 小区的识别小区的识别-短的短的PN序列，码元周期为序列，码元周期为215 1v 前向信道的识别前向信道的识别-正交的正交的Walsh函数，完全正交的函数，完全正交的64阶阶Walsh码码v 反向用户的识别反向用户
13、的识别-长的长的PN序列，码元周期为序列，码元周期为242 1 CDMACDMA扩频码扩频码CDMACDMA网络特点网络特点CDMA Concept:CDMA Concept:国际鸡尾酒会国际鸡尾酒会 每对客人都在同一个房间里每对客人都在同一个房间里每对通话者使用不同的语言每对通话者使用不同的语言如果噪音上升，所有的客人如果噪音上升，所有的客人都将抬升他们自己的音量都将抬升他们自己的音量如果某个用户说话太大声的如果某个用户说话太大声的话，会破坏其他用户通话话，会破坏其他用户通话CDMACDMA功率控制功率控制目的目的：减小干扰，增加系统容量，CDMA系统是个干扰受限系统减小远近效应，提高QoS
14、对抗阴影效应，消除慢衰落提高电池使用寿命准则准则：当在可接受的信号质量下，功率最小 分类分类：从通信链路角度看：反向功率控制、前向功率控制从控制方式看:开环功率控制、闭环功率控制 从控机制看：内环功率控制、外环功率控制CDMACDMA功率控制功率控制反向开环功率控制反向开环功率控制反向开环功率控制反向开环功率控制反向开环功率控制反向开环功率控制MS所需要的发射功率受以下因素制约：所需要的发射功率受以下因素制约：MS和和BTS之间的距离之间的距离 小区负荷小区负荷 信道环境信道环境 MS根据接收到的根据接收到的BTS功率来确定自己的发射功率功率来确定自己的发射功率 BTSMobile反向开环功率
15、控制反向开环功率控制BTSBTSMS发射功发射功率率CDMACDMA功率控制功率控制CDMACDMA功率控制功率控制BTS功率控制比特功率控制比特Eb/Nt 值值FER 值值内环功率控制内环功率控制外环功率控制外环功率控制Eb/Nt 改变量改变量BSCBTS外环：BSC根据当前FER得到Eb/Nt的设定值，BSC根据当前帧的质量指示和当前接收的误帧率与目标误帧率的差别对Eb/Nt设定值进行调整，如果实际接收的FER偏大，则调高Eb/Nt的设定值。如果实际接收的FER偏小，则降低Eb/Nt的设定值。内环：BTS根据当前测量的反向Eb/Nt和BSC给的Eb/Nt设定值的比较结果，在业务帧中填功控比
16、特；手机根据前向业务信道中的功控比特来调整反向发射功率。反向闭环功率控制反向闭环功率控制反向闭环功率控制反向闭环功率控制反向闭环功率控制反向闭环功率控制Base 1Base 2Base 3蜂窝系统的小区切换蜂窝系统的小区切换CDMACDMA切换技术切换技术切换技术切换技术切换技术切换技术切换技术切换技术F 软切换在切换过程中，MS开始与新的BTS联系时，并不中断与原有的BTS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。F 更软切换与软切换类似，发生在同一BTS的不同扇区之间。F 硬切换在切换过程中，MS与新的BTS联系前，先中断与原BTS的通信，再与新
17、BTS建立联系。硬切换过程中有短暂的中断，容易掉话。CDMACDMA切换技术切换技术Break-before-makeMake-before-break 硬切换硬切换 软切换软切换CDMACDMA切换技术切换技术软软软软/更软更软更软更软 切换切换切换切换v 软切换时分支在软切换时分支在BSC进行合并进行合并v 更软切换时分支在更软切换时分支在BTS进行合并进行合并MS合并信号合并信号从各个扇区接收从各个扇区接收到信号到信号BTS BBSC帧处理板Abis链路BTS ABSC帧处理板BTSCDMACDMA切换技术切换技术CDMACDMA网络基础网络基础网络基础网络基础1CDMACDMA关键技术
18、关键技术关键技术关键技术2CDMACDMA空中接口空中接口空中接口空中接口3 CDMA CDMA编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程4目录目录目前我国大部分地区C网使用了283与201号两个频点，个别高话务地区增加了242频点。上行f=825+0.03*N 下行f=870+0.03*N CDMACDMA射频频段射频频段CDMACDMA空中接口空中接口IS95-AIS95-AIS95-A物理信道物理信道物理信道物理信道物理信道物理信道F 前向信道 导频信道(F-PICH)同步信道(F-SynCH)寻呼信道(F-PCH)业务信道(F-TCH)（含功率控制子信道）
19、F 反向信道 接入信道(R-ACH)业务信道(R-TCH)BTSW0:PILOTACCESSW32:SYNCW1:PAGINGWn:TRAFFICTRAFFIC导频信道调制过程导频信道调制过程W064导频信道（导频信道（导频信道（导频信道（导频信道（导频信道（F-PICHF-PICHF-PICH）导频信道的作用导频信道的作用 帮助手机捕获系统帮助手机捕获系统 多径搜索多径搜索 提供相位参考，帮助手机进行信道估计，作相干解调提供相位参考，帮助手机进行信道估计，作相干解调 切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较导频信道传送导频信道传送全全0信息信息，用，用
20、Walsh 0码扩展，直接用码扩展，直接用PN短码进行调制短码进行调制 BTS连续发射导频信道连续发射导频信道CDMACDMA空中接口空中接口To QPSK coder2.4kbps4.8kbps4.8kbps符号符号重复的符号重复的符号1.2kbps卷积卷积r=1/2,K=9符号重复符号重复块交织块交织同步信道比特同步信道比特W3264同步信道同步信道同步信道同步信道同步信道同步信道(F-SynCH)(F-SynCH)(F-SynCH)同步信道的作用同步信道的作用手机通过同步信道获得与系统的同步手机通过同步信道获得与系统的同步 同步信道提供同步信道提供 导频偏置导频偏置PILOT_PN 系统
21、时间系统时间SYS_TIME 长码状态长码状态LC_STATE 寻呼信道速率寻呼信道速率P_RAT 同步信道速率固定为同步信道速率固定为1200bps1200bps调制符号调制符号CDMACDMA空中接口空中接口寻呼信道比特寻呼信道比特19.2kbps或或 9.6kbps19.2kbps19.2kbps符号符号9.6kbps 或或4.8kbps卷积卷积r=1/2,K=9符号重复符号重复块交织块交织寻呼信道寻呼信道P的长码的长码掩码掩码长码生成器长码生成器抽取器抽取器1.2288McpsTo QPSK coder19.2kbps重复的符号重复的符号寻呼信道寻呼信道寻呼信道寻呼信道寻呼信道寻呼信道
22、(F-PCH)(F-PCH)(F-PCH)BTSBTS在寻呼信道上广播在寻呼信道上广播 系统参数消息系统参数消息 接入参数消息接入参数消息 邻区列表邻区列表 CDMA信道列表信道列表 BTS BTS通过寻呼信道通过寻呼信道 寻呼手机；指配业务信道寻呼手机；指配业务信道 19.2kbpsW164l 寻呼信道寻呼信道速速率为率为9600bps或或4800bpsl 寻呼信道帧长为寻呼信道帧长为20msl W1 W7 用于寻呼信道扩频用于寻呼信道扩频CDMACDMA空中接口空中接口前向业务信道前向业务信道前向业务信道前向业务信道前向业务信道前向业务信道(F-TCH)(F-TCH)(F-TCH)IQ I
23、 信道信道PN序列序列1.2288 McpsPN 1.2288 Mcps重复的符号重复的符号19.2kbps8.6kbps9.6kbps4.8kbps2.4kbps1.2kbps增加帧质量指示比特增加帧质量指示比特(12,10,8,6)增加增加8位帧尾比特位帧尾比特卷积编码卷积编码r=1/2,K=9符号重复符号重复前向业务信道信息比特前向业务信道信息比特(172/80/40 or 16bits/帧帧)块交织块交织19.2kbpsMUX长发生成器长发生成器功率控制比特功率控制比特Q 信道信道PN序列序列1.2288 Mcps基带滤波基带滤波基带滤波基带滤波I(t)Q(t)抽取器抽取器抽取器抽取器
24、+XXQPSK 调制调制4.0kbps2.0kbps0.8kbps19.2sybps9.6sybps4.8kbps2.4sybpsSin(2pfct)Cos(2pfct)用于在前向传送用于在前向传送BTS的数据和信令的数据和信令Walsh 码码19.2kbpsCDMACDMA空中接口空中接口反向接入信道反向接入信道反向接入信道反向接入信道反向接入信道反向接入信道(R-ACH)(R-ACH)(R-ACH)307.2kbpsPN 码片码片1.2288 Mcps正交扩频正交扩频重复的符号流重复的符号流28.8 kbpsCode symbol14.4 kbps4.4 kbps4.8 kbps每每帧帧增
25、增加加8bit编编码尾比特码尾比特卷积编码卷积编码r=1/3,K=9符号重复符号重复接入信道信息比特接入信道信息比特(80 bits/frame)块交织块交织28.8 kbps长码生成器长码生成器长码掩码长码掩码用于用于MS在反向接入系统和响应寻呼在反向接入系统和响应寻呼IQ I 信道信道PN序列序列1.2288 McpsQ 信道信道PN序列序列1.2288 Mcps基带滤波基带滤波基带滤波基带滤波I(t)Q(t)+XXQPSK 调制调制Sin(2pfct)Cos(2pfct)1/2 PN 码片码片时延时延=406.9nsWalsh码码CDMACDMA空中接口空中接口反向业务信道反向业务信道反
26、向业务信道反向业务信道反向业务信道反向业务信道(R-TCH)(R-TCH)(R-TCH)Repetitive symbol 28.8 kbps卷积码卷积码r=1/3,K=9Symbol repetitionReverse traffic channel(172,80,40 or 16 bits/frame)交织交织28.8kbps14.4kbps7.2kbps3.6kbps增加帧质量指示增加帧质量指示比特比特(12,10,8,6)增加增加8位帧尾比特位帧尾比特8.6kbps4.0kbps2.0kbps0.8kbps9.6kbps4.8kbps2.4kbps1.2kbps符号符号用于用于MS在反
27、向传送数据和信令在反向传送数据和信令307.2kbps1.2288 Mcps正交扩频正交扩频数据突发随机化数据突发随机化Long code PN generatorLong code maskIQ I 信道信道 PN序列序列1.2288 McpsQ 信道信道 PN序列序列1.2288 McpsBaseband filterBaseband filterI(t)Q(t)+XXQPSK ModulationSin(2pfct)Cos(2pfct)1/2 PN chipsDelayed time=406.9nsWalsh codeCDMACDMA空中接口空中接口BTSPilot channelSyn
28、chronous channelPaging channelAccess channel扫描CDMA频点，捕获导频信道，实现短码同步接收同步信道消息，获取LC_STATE,SYS_TIME,P_RAT等系统信息守候在基本寻呼信道，接收系统消息消息在接入信道发起始呼基站通过F-PCH对收到的接入消息进行确认，并对专用信道分配资源基站和移动台之间，通过建立好的专用业务信道F/R-FCH进行通信Paging channelTraffic channelCDMACDMA空中接口空中接口CDMA2000 前向信道前向信道F-CACHF-CPCCHF-PICHF-CCCHF-DCCHF-FCHF-PCF-
29、SCCHF-SCHF-PICHF-TDPICHF-APICHF-ATDPICHF-SYNCHF-TCHF-BCHF-PCHF-QPCHsubchannel(RC12)(RC39)CDMACDMA空中接口空中接口 CDMA2000 CDMA2000 CDMA2000 反向信道反向信道反向信道反向信道反向信道反向信道Reverse CDMA2000 channelR-ACHR-TCH operation(RC12)R-EACH operationR-CCCH operationR-SCCHR-FCHR-TCH operation(RC36)R-EACHR-PICHR-CCCHR-PICHR-DCC
30、HR-PICH0701R-SCHR-FCH0201subchannelR-PCCDMACDMA空中接口空中接口CDMACDMA网络基础网络基础网络基础网络基础1CDMACDMA关键技术关键技术关键技术关键技术2CDMACDMA空中接口空中接口空中接口空中接口3 CDMA CDMA编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程编号和基础业务流程4目录目录CC+MAC+H0H1H2H3+ABCD国际移动用户国际移动用户DNDN号码号码国内有效移动用户号码国内有效移动用户号码国家码国家码 2 2位位移动接入码移动接入码3 3位位HLRHLR识别码识别码 4 4位位 MDN 移动用户号码 MD
31、N存储在HLR和VLR中CDMACDMACDMACDMA中的编号中的编号 IMSI 国际移动用户识别码3 3 位位2 2 位位IMSIMCCMNCMSINNMSI移动国家码移动国家码移动用户识别码移动用户识别码移动网号码移动网号码 IMSI存储在UIM卡、HLR和VLR中，当我们购买了一张UIM卡，选择了一个电话号码MDN，就建立了IMSI和MDN的对应关系，这个对应关系存储在HLR中。由IMSI可以推知用户所归属的HLRCDMACDMACDMACDMA中的编号中的编号 TLDN 临时本地号码 TLDN仅用于移动台做被叫时 TLDN是用户作被叫时，为使网络进行路由，MSC/VLR临时分 配给用
32、户的一个号码+CCMACH0H1H2 ABC+44国家码国家码 2 2位位移动接入码移动接入码 3 3位位标识某标识某MSC/VLRMSC/VLR由由MSC/HLRMSC/HLR分配分配For example,8613344755001CDMACDMACDMACDMA中的编号中的编号 ESN 电子序列号 ESN在无线接口上用来生成不同偏置长PN码 ESN是系统鉴权中不可缺少的参数电子序号（ESN）用于唯一地识别一个移动台设备，每个移动台分配一个唯一的电子序号。它包含32比特，其构成如下：31.24 23.18 17.0 bit厂家编号 保留 设备序号设备序号由厂家自行分配。CDMACDMACD
33、MACDMA中的编号中的编号分配给网元号码分配给网元号码分配给网元号码分配给网元号码分配给网元号码分配给网元号码CDMACDMACDMACDMA中的编号中的编号v手机发起位置登记流程可能基于以下6种情况：开机、关机、基于时间、基于位置、基于小区、手机参数改变。vMSC/VLR收到LOCREQ后，如果用户已经在VLR中存在且过期，则VLR不再去HLR取数据，否则需要去HLR取数据；当HLR收到REGNOT时，如果发现用户在其他VLR登记过，则发送REGCANC消息取消在原VLR中的信息，只有当取消位置信息成功时，才能在新的VLR登记成功。CDMACDMA中位置登记中位置登记MSC/VLR AHLRHLRMSC/VLR B用户A用户BCDMACDMACDMACDMA语音业务流程语音业务流程南昌南昌北京北京济南济南