第一部分(CDMA基础知识上).pdf

C D M A无线网络优化技能考评培训教材箜 二 隈CDMA基础知识目录第1章CDMA技术原理.11.1.1主要移动通信系统介绍.11.2 多址技术.1 2 3 码分多址 21.3.1 寸 fi.i 念 .31.4 CDMA 码序歹U.51.4.2 PN 短码.71.4.3 PN 长码.91.4.4 三种扩频码的 比较.101.5 CDMA 关键技术.101.5.2 软切换.141.5.3 RAKE 接收机.L作 原.201.5.4 CDMA 呼吸效应.21第2章CDMA的信道.242.1 IS-95 信道.242.2 CDMA2000 lx 的新特性.29第3章CDMA空中信令流程.333.1.1 IMSI.333.1.2 ESN.343.1.3 登记.343.1.4 导频信号集.343.2 rT.343.3 CDMA基本信令流程.383.3.1 语音业务起呼.383.3.2 语音业务被呼.403.3.3 位产登记:流程.413.3.7 数据业务起呼.48第4章CDMA空口技术规范、协议.504.1 协议架构.504.2 空中接口层次结构.514.2.1 物理层描述.514.3 A 接口协议层次.534.3.1 A 接口协议层次结构.534.3.2 内部接口层次结构.54第 5 章 CDMA 2000 IX EV-DO 原理.555.1 IX EV-DO 系统概述.555.1.1 CDMA2000技术标准的演进.555.1.2 IX EV-DO 与 IS-95/IX 网络的兼容性.555.1.3 从 CDMA2000 1X 向 1XEV-DO 演进.565.2 IX EV-DO协议与物理层技术.565.2.1 IX EV-DO网络参考模型.565.2.2 IX EV-DO空中接口协议模型.585.3 IX EV-DO空中接口关键技术.635.3.1 前向时分复用.635.3.2 前向自适应调制和编码技术.645.3.5 前向快速扇区选择和切换.655.4.1 IX EV-DO Rev.A 技术改进.675.4.2 物理层新增功能.685.5 CDMA2000 IX EV-DO 数据业务流程.725.5.1 A T 始呼流程.725.5.2 A T 发起的呼叫激活流程.74第漳一CDMA技术原理1.1 CDMA技术的发展移动通信系指通信双方或至少方是处于移动中进行信息交流的通信。20年代开始在军事及某些特殊领域使用，40年代才逐步向民用扩展，最近十年间才是移动通信真正迅猛发展的时期，而且由于其许多的优点，前景卜分广阔。第一代：1980年出现，为模拟话音通信系统，如 AMPS、TACS、NMT、NTT等系统。第二代：1980年末出现，传递话音和低速数据，为窄带数字通信系统，如 GSM、PDC、D-AMPS、CDMA（IS95）等。第二代半：1996年出现，用于解决中速数据传递的数字通信系统，如 GPRS、IS95B等第三代：用于传递高速数据，以支持多媒体应用，如 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 等。1.1.1主要移动通信系统介绍 AMPS先进的移动电话系统（AMPS）,使用模拟蜂窝传输的800MHz频带。AMPS在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用.TACS全接入通信系统（TACS）,使用900MHz频带。有两种版本的TACS：ETACS（欧洲）和 NTACS（日本），英国、日本和部分亚洲国家广泛使用该标准。GSM全球移动通信系统（GSM）,使用900MHz频带，使 用 1800MHz频带的叫DCS 1800。GSM发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的。GSM支持64kbit/s 的数据，可与ISDN互连.GSM采 用 FDD双工方式，TDMA多址方式，每载频支持8信道，使用200kHz的带宽。IS-54北美数字蜂窝（IS-54）标 准,使 用 800MHz频 带,也叫D-AMPS。IS-54在两种北美数字蜂窝标准中，是较早推出的一种，它指定使用TDMA。IS-95北美数字蜂窝（IS-95）标准，使用800MHz频带或1.9GHz频带。IS-95指定使用CDMA,CDMA成为美国PCS网的首选技术。目前54%的许可证持有者使用CDMA。CDMA One是 IS-95品牌名称，CDMA2000无线通信标准也是以1S-95为基础演变的。1.1.2第三代移动通信系统简介第三代移动 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，可 与 固 定 网 络 相 兼 容，小 型 便 携 式 终 端 在 任 何 时 候、任何地点可以进行 任 何 种 类 的 通 信。由于其诸多的优点，吸 引 了 全 世 界 各 个 运 营 商、生产厂家 与 广 大 用 户。1.IMT-2000 的历史第 三 代 移 动 通 信 系 统 最 早 由 国 际 电 信 联 盟(ITU)1985年 提 出，曾被称为未来公众陆发式的：字体：加粗，字体颜色:地移动通信系统 FPLMTS(Future Public Land Mobile Telecommunication System),后 来 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2000M Hz,故于1996 年正式更名为 JMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000).一带格式的：字体：加粗，字体颜色:*-红色2.第 三 代 移动通信系统的目标4(1)能 实 现 全 球 漫 游：用 户 可 以 在 整 个 系 统 甚 至 全 球 范 围 内 漫 游，且 可 以 在 不 同 速 率、一带 步 式 的:前：M l,李体颜色:不同的运动状 态 下 获 得 有 质 量 保 证 的 服 务；,(2)能 提 供 多 种 业 务：提 供 话 音、可变速率的数据、视 频 通 话 业 务，特 别 是 多 媒 体 业 务；一-一 带 步 式 的：字体：加粗，字体颜色:蓝色,(3)能 适 应 多 种 环 境：可以 综 合 现 行 的 公 众 电 话 交 换 网(P S 1N)、综 合 业 务 数 字 网、无 一一带格式的字体 力II粗，字体颜色:蓝色绳 系 统、地 面 移 动 通 信 系 统、卫 星 通 信 系 统 等 多 种 系 统，提 供 无 缝 隙 的 覆 盖；(4)足 够 的 系 统 容 量，强 大 的 多 种 用 户 管 理 能 力，高 保 密 性 能 和 服 务 质 量。为实现上.述FI标，对 其 无 线 传 输 技 术 (RTT：Radio木ansmission Technolog y)提出 带格式的:字体：加粗，字体颜色:了以下要求;红色(1)高速传输 以 支 持 多 媒 体 任 务 室 内 环 境 至 少2MbitZs：室 内外步行环境 至 少384kb 一 一 等格式的：字体：加粗，字体颜色:蓝色(2)(3)it/s；室 外 车 辆 运 动 中 至 少J44kbit/s；卫 星 移 动 环 境 至 少，.6kbit/s；传输速率能够按需分配;上 下 行 链 路 能 适 应 不 对 称 需 求。带格式的：字体：加粗，字体颜色:、蓝 色 _ _ _ _ _ _带格式的：字体：加粗，字体颜瓦 蓝色 _第 三 代 移 动 通 信 系 统 的 引 入 是 个 渐 变 演 进 的 过 程，并 充 分 考 虑 向 下 兼 容 的 原 则。通带格式的：字体：加粗，字体颜色:蓝色信 业 务 方 面，将 以 第 二 代 出 现 的 各 种 业 务 为 基 础，逐 步 引 入 宽 带 及 多 媒 体 业 务；通信技术方 面，网 络 技术和设施将与有线网的智能化、宽 带 化 结 合 在 一 起，通过一种演变的过程进入 第 三 代，而 无 线 传 输 技 术 将 经 历 场 革 命，为 第 三 代 移 动 通 信 新 业 务 的 提 供 奠 定 基 础。3.第三代移动通信的标准化的制定第 三 代 移 动 通 信 系 统IMT2000的标准化工作是在国际电信联盟的指导下有组织有步骤 地 进 行 的。目 前 在ITU组织中负责第三代移动通信系统体制技术规范制定的工作组主要包 括 如 下 三 个：ITU-R、ITU-T、ICGITU-R：负 责 系 统 集 成 无 线 部 分，解 决 频 谱 与 法 规 问 题，协调无线传输技术的评估活动。IUTT：负责网络端的标准化工作.主要包括网络部分、信 令 与 协 议、编 号 与 寻 址、网管及安全性 等 问 题。ICG for 1MT-2000：中 间 协 调 组，负 责 协 调 工 作，使ITU-R和ITU-T之 间能定期进行交 流，并 协 调 在 制 定IMT2000技 术 标 准 中 出 现 的 各 种 问 题。4.IMT-2000标准的频率制定1992年 负 责 全 球 无 线 频 率 管 理 和 分 配 的WARC-92大 会 根 据 当 时CCIR对未来陆地移动 通 信 需 要 频 率 的 估 算，确 定 在2G H z周 围 总 共 辟 出230MHz频带作为第三代移动通信系统 的 专 用 频 率：J8852025MHz、21102200MHz作 为2000年 以 后 的 全 球 性 移 动 通 信 使 用，其 中 卫 星 通 信 使 用 的 频 段J9802010MHz和217022()0MHz最迟至:2005年 退 出。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1995年W RC大 会作出决议，对 分 配 给 移 动II星 业 务 的 频 率 又 做 了 少 量 变 动，为第二大区增加了 20【0-2025MHZ和2160-2170MHZ频 段，且 要 求 退 出 频 率 的 时 间 提 前 到2000年。China带格式的：字体：加粗，字体颜色:蓝色_ _ _ _ _ _ _ _ _ _带格式的：字体：的I粗，字体颜色:红色带格式的：字体：加粗，字体颜色:红色带格式的:缩进：首行缩进：2字k J带格式的：字体：加粗，字体颜色:红色JMT-2000将 使 用J875l975MHz和2 0 2160MHz两 段 频 率，目前各国及国际组织对 移 动 通 信 频 率 的 划 分 也 各 不 相 同。,3G频 率 划 分 如 下 图1-1所示,带格式的：字体：加粗，字体颜色:红色带格式的：缩进：首行缩进：2字竺 _带格式的：字标：而 粗，字体颜色：红色带格式的：字体：加粗，字体颜色:红色Europe带格式的：字体：加粗JapanUSAITU带格式的：字体：加粗，字体颜色:红色带格式的：字体颜色：红色 一 带格式的：字体颜色：红色 一图1-1 3G频率划分5.目 前 对3G的研究目 前ITU对3G的 研 究 工 作 主 要 由3GPP和3Gpp2来 承 担。3GPP：是 以WCDMA为 基 础，集合了 Erission,Nokia,Simense等 欧 洲 公 司 以 及 日 带格式的：字体：加粗，字体颜色：红色本 的N T T,韩 国 的 一 些 公 司，共 同 研 究3G的组织。带格式的：缩进：首行缩进:一2字、存3G pp2：是 以CDMA2000为基 础，集合了 Qualcomm,Lucent等 美 国 公 司 及 司 本 的A 带格式的.字 体.加 粗 字体颜色 二红色.二R IB,韩 国 的 一 些 公 司，共 同 研 究3G的 组 织。6.3G的RTT技术I M F 2 0 0 0 中最关键的是无线传输技术(RTT),为了确定I M F 2 0 0 0 R T T 的关键技术，I TU 对多种无线接入方案(卫星接入除外)进行了艰难的融合，以尽可能达到形成统一的R T T 标准的目的。但是，经过一年多的研究之后，I TU 发现要想获得不同R T T 技术间的完全融合是根本行不通的。因此，1 9 9 9 年 1 1 月，I TU TG 8/1 在芬兰举行的会议上通过了“IM T-2 0 0 0 无线接口技术规范”，最终确定了 I M T-2 0()()可用的5种 R T T 技术，这些技术覆盖了欧洲与日本的W CDMA、美国的c dm a 2 0 0 0 和中国的T D-S C D M A。W CDMA是欧洲和日本提出的宽带CDMA标准，并且双方已经达成一致，彼此间差异很小。其技术特点是：频分双工，可适应多种速率和多种业务；前向链路快速功率控制、反向链路相干解调；支持不同载频间切换，基站之间无须同步，适用于高速环境。C D M A 2 0 0 0 是北美基于I S-9 5 系统演变而来的。其技术特点是：反向链路相干接收、前向链路发送分集；基站之间由G P S 同步；与 I S-9 5 兼容性好，技术成熟、风险小，综合经济技术性能好。T D-S C D M A 是中国第次向I TU 提出的拥有自主知识产权的提案，它基于T D MA和同步CDMA技术的标准。其技术特点是：时分双工(T D D),并结合了智能天线和软件无线电等多种先进技术。7.CDMA2000标准演进C DMA 2 0 0 0 技术的完整演进过程如错误7 麒到引用源k l-2 所示。9.6kbps 153.6kbps 2Mbps图 1-2 C DMA 2 0 0 0 技术的演进过程真正在全球得到广泛应用的第一个C DMA 标准是I S-9 5 A,这一标准支持8 K 语音编码服务、1 3 K 语音编码服务，其 中 1 3 K 语音编码服务质量已非常接近有线电话的语音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长，1 9 9 8 年 2月，美国Q u a lc omm公司宣布I S-9 5 B 标准用于 C D.MA 基础平台。I S-9 5 B 提升了 C DMA 系统性能，并增加了用户移动通信设备的数据流量，提供对6 4 k b i t/s 数据业务的支持。采 用 I S-9 5 规范的C DMA 系统统称为C DMA O ne。带格式的:字体：加粗对应C DMA 2 0 0 0 技术的演进过程，C DMA 各阶段系统的描述如表所示。表 1-1 CDMA系统演进系统速率业务阶段带格式的：字体：加粗pDMA0ne(IS-95A,IS-95B)14.4 kbit/s,语音/数据2G带格式的：字体：加粗64 kbit/sPDMA2000 lx153.6 kbit/s语音/数据2.5GT 带格式的：字体：加粗pDMA2000 lx EV-DO2.4 Mbit/s 以上数据3G一带格式的：字体：加粗(3DMA2000 lx EV-DV4 M b it/s 以上语音/数据3G带格式的：与 体：加粗1.2多址技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三图 1-3 三种多址方式概念示意图FDMA是以不同的频率信道实现通信的，TDMA是以不同的时隙实现通信的，CDMA是以不同的代码序列实现通信的.1.2.1 频分多址频分，有时也称之为信道化，就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输一路话音或控制信息。在系统的控制下，任何一个用户都可以接入这些信道中的任何一个。模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子，数字蜂窝系统中也同样可以采用FD M A,比如GSM和 CDMA系统也采用了 FDMAo1.2.2时分多址时分多址是在一个带宽的无线载波上，按 时 间（或称为时隙）划分为若干时分信 道，每一用户占用一个时隙，只 在 这 指 定 的 时 隙 内 收（或 发）信号，故称为时分多址。此多址方式在数字蜂窝系统中采用，GSM系统也采用了此种方 式。TDMA是一种较复杂的结构，最简单的情况是单路载频被划分成许多不同的时隙，每个时隙传输一路突发式信息，TDMA中关键部分为用户部分，每 一 个 用 户 分 配 给 一 个 时 隙（在呼叫开始时分配），用户与基站之间进行同步通信，并对时隙进行计数。当自己的时隙到来时，移动台就启动接收和解调电路，对基站发来的突发式信息进行解码。同样，为用户要发送信息时，首先将信息进行缓存，等到自己时隙的到来.在时隙开始后，再将信息以加倍的速率发射出去，然后又开始积累下一次突发式传输。JD M A的一个变形是在一个单频信道上进行发射和接收，称之为时分双（TDD）.其最简x/带 格 式 字体：加粗，突 丽 个单的结构就是利用两个时隙，一个发一个收。当移动台发射时基站接 收、基站发射时移动台接 收，博 格 式 的：缩进：首行缩进：2字1交替进行。J D D具 有TDMA结构的许多优点：突发式传输、不需要天线的收发共用装置等等。|募督式就,孑件：加粗,字体颜色：I si o,XUJ IKZF I它的主要优点是可以在单一载频上实现发射和接 收，而不需要上行和下行两个载频，不需要频率 带格式的：字体：加粗，突出显示75切 换，因而可以降低成本。TDD的主要缺点是满足不了大规模系统的容量要 求。-、带格式的：字体：加粗粗卜划线1.2 3码分多址码 分 多 址 是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式，它 不 像FDMA、T D/J 带格式的：字体：力I曲M A那样把用户的信息从频率和时间上进行分离，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息，方格式的：缩进：首行缩进：2字也就是说，允许用户之间的相互干扰。其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息。有多少个互为正交的码序列，就可以有多少个用户同时在一个载波上通信。每 个 发 射 机 都 有 自 己 唯 的 代 码（伪 随 机 码），同时接收机也知道要接收的代码，用这个代码作为信号的滤波器，接收机就能从所有其他信号的背景中恢复成原来的信息码（这个过程称为解扩）。CDMA按照获得带宽信号所采取的调制方式分为第 接 序 列 扩 频（DS）、另 颗（FH）和|时（T 带格式的：字体：加粗，突出 显 示 H）,如 下0图所示:带格式的：字体：加粗，突出显示带格式的：字体：加粗，突出显示频率图14 三种CDMA扩频方式概念示意图1.3扩频通信原理13.1扩频通信基本概念所谓扩展频谱通信，可定义如下：扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息所必需的最小带宽；频带的展宽是通过编码及调制的方法实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据。(2)信号频谱的展宽是通过扩频码序列调制的方式实现的三我们知道，在时间上有限的信号，其频谱是无限的.信号的频带宽度与其持续时间近似成反比，因此，如果用很窄的脉冲序列被所传的信息调制，则可产生很宽的频带信号.这种很窄的脉冲码序列，其码速率是很高的，称为扩频码序列；(3)采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的，也就是说它与一般的正弦波信号一样，丝型不影响信息传输的透明性，扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用一 带格式的：W：丽(4)在按收端用相关解调来解扩。一 带 格 式 的：一字体：加粗1.3.2扩频通信的基本原理扩频通信的基本原理如图1-5所示:V v图 1-5 扩频通信基本原理在发端输入的信息世 特 率 bit）先经过信息调制形成数字信号j符号率smbol）,然后由扩频带格式的：字体：加粗，突出显示。展宽后的信号调制到 带格式的：字 一 体：加粗，突出显示I射频发送出去，在收端接收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的带格式的：字体：加粗，字体颜色:红色，突出显示频码序列去解扩，最后经信息解调，恢复成原始信息输出。由此可见，一般的扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调。,次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制，以及相应的信息解调，解扩和射频解调.按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信系统可分为:直 接 序 列（D S）扩频，巡 频（F H）扩频，跳 时（T H）扩频，级 性 调 频（Chirp）扩频，以及上述几种方式的组合。13.3扩频通信的理论基础在扩频通信中采用宽频带的信号来传送信息，主要是为了通信的安全可靠，这可用信息论和带格式的：字体：加粗，字体颜色：|红色尊 律 式 的:字体：加粗，字体颜色：|里 建 式 的:字体：加粗，字体颜色：带格式的：字体：加粗，字体颜色：I红色 I抗干扰理论的基本观点来解释。c =f r i o g2（i+）信息论111的加 农（Shannon）公式描述如下:其 中 C-一 信 道 容 量（比特/秒）N-噪声功率W-信 道 带 宽（赫兹）S.信号功率此公式原意是说：在给定信号功率S 和白噪声功率N的情况下，只要采用某种编码系统我们就能以任意小的差错概率，以接近于C的传输信息的速率来传送信息。但同时此公式也指出，在保持信息传输速率C不变的条件下，我们可以用不同频带宽度W和信噪功率比S/N 来传输信息。换句话说，频 带 W和 信 噪 比 S/N是可以瓦换的。如果增加频带宽度，就可以在较低的信噪比的情况下用相同的信息率以任意小的差错概率来传输信息。甚至在信号被噪声湮没的情带格式的：字体：加粗，字体颜色:红色带格式的：字体：加粗带格式的：缩进：首行缩进：2字符况 3只要相应地增加信号带宽，也能保持可靠的通信.此公式指明了采用扩展频谱信号进行通信的优越性，即用扩展频谱的方法以换取信噪比的增益。下 图 1-6显示出了扩频和解扩的全过程c o犷姊前的懵号城第广频后的传号城谱解r嵋由的信号均号0解仁场后的塔号颇辞图 1-6 扩频、解扩原理图由此，我们可以看出，扩频通信具备以下优点：令腌蔽性和保密性好多个用户可以同时占用相同频带，实现多址。抗衰落、抗多径干扰抗干扰能力强_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _带格式的：字体：加粗，突 出 显 示 I带格式的：突出显示1.4 CDMA码序列在CDMA中需要采用地址码来区分不同的地址，其中主要有以下四种不同类型:带格式的：字体：加粗，突出显示一|曹格式的：缩进：苜 行 缩 进:2 字带格式的：道 皆：加粗，突 出 显 示 j口)用户地址：?用于区分不同移动用户;,(2)多速率(多媒体)业务地址：用于多媒体业务中区分不同速率类型的业务;,(3)信道地址：用于区分每个小区或每个扇区内的不同信道;带格式的：与 体：加粗，羹HI显示 I（4）基站地址：用于区分不同基站或扇区。带格式的：字体：加粗，突出显示其中：（1）、（2）多用于反向信道，以移动台为主；（3）、（4）多用于正向信道，以基站为主。1.4.1 Walsh 码,Vakh码（又称为Walsh函数）|有着浪好的互相关也较好的，自相关特性，由于在CDMA中采用了 Walsh正交码，卜面我们介绍Walsh码的生成与性质。Walsh码是正交扩频码，根据W alsh函数集而产生。Walsh函数是一类取值介于1与-1的二元正交函数系。它有多种等价定义方法，最常用的是Hadamard编号法。Walsh函数集是完备的非正弦型正交函数集,常用作用户的地址码。带格式的：字体：加粗，突出 显 示 i一带格式的：字体：加粗f 带格式的：字体：加粗，突 出 显 示 I带格式的：缩进：首行缩进：2 字色 _ 差敬式的：字体：加粗带格式的:飞:体：加粗，垸 出 显 示 正交函数的产生过程如下图1-7所示00 0 00 0 10Hl H2010图1-7 W alsh函数产生过程Valsh码的功能如下在 CDMA2000 IX 中，4 调制，Walsh码在前向信道中的应用如图1-8所示。图1-8中，W alsh码在CDMA中的应用基站带格式的：字体：加粗 _带格式的：缩进：首行缩进：2 字;符带格式的：字体：加粗，突 出 显 示）在相同频率下同时发送儿条信道，一个扇区下的所有手机都将收到包含所有信道的复合信号，并且必须识别需要解调的信道。用 Walsh码区分这些前向信道的方法是：每个扇区有64个不同的Walsh码，每个Walsh码是64chips,每一个Walsh码经过扩频后分配给一条信道，扩频速率是1.2288Mcps。在手机终端,带格式的：字体：加粗，突出显示带格式的：缩进：首行缩进：2 字符接收到的信号应与所需信道的Walsh码相关.FWTpfffc(for 0er#1)rafficr#2)Traffic(for user#3)图 18 Walsh码前向信道区分图基站在相同频率下同时发送几条信道，一个扇区下的所有手机都将收到包含所有信道的复合信号，并且必须识别需要解调的信道。用 Walsh码区分这些前向信道的方法是：每个扇区有64个不同的Walsh码，每个Walsh码是64Chips,每一个Walsh码经过扩频后分配给一条信道，扩频速率是1.2288Mcps。在手机终端，接收到的信号应与所需信道的Walsh码相关。1.PN 短码的产生过程如下:伪随机序列（PN码）具有类似噪声序列的性质，是一种貌似随机但实际上有规律的周期性二进制序列,如果知道当前PN码的状态和产生公式，则可推出以后PN码的状态。PN码的生成过程原理如图1-9所示。e图 19H带格式的：字体：加粗，突 出 显 示）带格式的：缩进：首行缩进：2字 符J带格式的：字体：加粗，粗下划线，图案：15%（自动设置前景,白色I背景）3_L(T)1 5(10PN码生成过程图中输入为 001,输出为一个不断重复 10010 11这 7位数的序列。N码最初的多项式是由模2加算法产生，其状态公式由移位寄存器和异或门组成，长 度 取 决.于所用寄存器的长度（长度为21）,属 于四序列。P N 短码序列由提供3 27 6 7 c h i p s 的1 5 比特寄存器 J产 生（2年1）,比特0 加在序列的最后一位使其成为3 27 6 8 c h i p s。P N 短码序列与W a l s h 码 的 速 率 相 、同，每26.6 7 毫 秒 重 复 次，这3 27 6 8 c h i p s 的序列被划分为5 1 2种不同的偏移（称为偏移序号），每个偏移为64chip|。每个PN短码序列的偏移均与同序列其它偏移正交。|2.PN短码序列具有以下特性：Q N短码序列可以看作具有I和Q两种不同成分序列的二维二进制矢量，每一个的长度为3 _ _ 仪带格式的：字体：加粗，图案：1 5$（自动设置前景，白色背景）带格式的：缩进：首行缩进：2 字:符带格式的：字体：加粗，图案：1 5%（自动设置前景，白色背景）带格式的：字体：加粗，字体颜色:红笆,图案：1 5%（自动设置前景，白色背景）带格式的：字体：加粗，图案：1 5%（自动设置前景，白色背景）带格式的：字体：力 I I 粗,突出显示27 6 8 c h i p：令 每一个PN短码序列均与它自身相关，即与时间偏置为零的短码序列相关：一 一-一带格式的：字体：加粗，突出豆示.带格式的：字体：加粗，突出显在_）令 实际中以64chips偏移做为一个偏移序号（PN OFFSET INDEX）,即可用的PN码是05 带格式的：字体：加粗，突一显小11 o 4-带格式的：字体：加粗PN短码序列主要特性如图1-1 0 所示。32,768 chips long-26%ms.-(75 repetitions in 2 sec.)i lomoiuoinMniiimno lOMnwuiomwuiunu特性：Short PN Sequence vs.Itself 0 OffsetI un_innunnmjnn_ini_niiruunjnnuninnmQ inuwiufinruunimij-wnnifuunufuijnui minnunninjruLinLniiruunjnniininninQ uuLnuiniiiinnnirwruLr_unnif_uununjijnulomuv关：所 有比*-oSlioH PN Sequence vs.Itself Any OffsetQ uuLnuiruinnnjurwnirunninAiniinjijnuI uunmjruun_inn_inLnuruunjnnunuurunQ inuimnunFinuunuflirunminAifunnunu正交：16.*16.3 8 4。图 I/O PN短码序列主要特性3.PN短码的功能有：如 果 MS同时收到两个基站的信号，每个基站都发送一系列前向编码信道，MS如何区分这两个基站的信号？使 用PN短码序列即可达到这个目的“PN短码用于前向信道的正交调制，每个载扇均使用I、Q两种PN短码序列进行数字调制。我们可以通过网络规划将PN短码分配给不同的载扇.PN短码序列也用于数字调制，前向链路为QPSK调制，反向链路为O-QPSK调制。1.4.3 PN 长码1.P N长码的产生过程长码序列由42位反馈移位寄存器产生，产生原理如图1-11所东。长码寄存器(0 1.2288 MCPS)、不带格式的丁字体：加粗，突 出 显 示 带格式的：缩进：首行缩进：2 字符AND11 I 口 1 I I 11 I 11 I I I I HnM I 11 I I 口 771 I 11 口 I I 11 I模2加公共长焦掩吗（静态）用户长码序列（观.2288 MCPS）图1-11 PN长码产生原理这个序列需要41天10小时12分19.4秒循环一次，因此我们称之为PN长码。FN长码序列只有一1带格式的：与 伏 如 理 案：1 5%-I（自 动设置前景，白色背景）个，为了对同一载扇下的反向信道（接入信道和反向业务信道）进行区分，PN长码序列应用偏移的方式。每个寄存器产生的比特均经过掩码，不同的掩码产生不同的偏移。该序列是根据42位长码寄存器的内容、储位的ESN及掩码生成的，然后结果再经过一个异或门，输出的序列为PN长码一带格式的：了体：婀IL J用：1 5%-1（1 动设置前景，白色背景）序列，当一个基站为几个用户服务时，因为所有的用户都在相同载频上，基站很难区分这些用户,PN长码序列则用于在反向信道上用户的识别和区分，在前向信道PN长码序列用于建立用户与前向业务信道和寻呼信道的连接。PN长码序列只有一个，因此PN长码序列应用偏移的方式对同一载扇下的反向信道（接入信道和反向业务信道）进行区分。每个寄存器产生的比特均经过掩码，不同的掩码产生不同的偏移。M S用ESN/UIM提供唯一的长码序列序列偏移，ESN/UIM只有32比特，而移位寄存器有4 2比特，因此我们给ESM/UIM加 上10比特的前缀（110001100（）PN长码序列是根据42位长码寄存器的内容、32位的ESN/UIM及掩码生成的，然后结果再经过 个异或门，输出的序列为最终PN长码序列。在接入信道，接入信道掩码用于所有向基站发送消息的MS.1.4.4三种扩频码的比较下面对CDMA2000 lx 系统中的三种扩频码进行比较，具体说明如表1-2所示。表 1-2 三种扩频码比较码序列长度应用位置应用目的主要特性PN长码242-1反向接入信道反向业务信道标识移动台用户具有尖锐的二值自相关特性前向寻呼信道前向业务信道用于数据扰码PN短码215-1所有前向信道正交扩频，利于调制平衡性所有反向信道正交扩频，利于调制，并且用于标识基站Walsh 码64所有前向信道正交扩频，前向信道化区分正交性4/8/16/32前向补充信道128前向快速寻呼信道16反向基本信道正交扩频，32反向导频信道反向信道化区分2 或 4反向补充信道1.5 CDMA关键技术1.5.1 功率控制1.功率控制目的CDMA的功率控制包括前向功率控制、反向功率控制。如果小区中的所有用户均以相同功率发射，则靠近基站的移动台到达基站的信号强，远离基站的移动台到达基站的信号弱，导致强信号掩盖弱信号，这就是移动通信中的“远近效应”问题。因 为 CDMA是一个自干扰系统，所有用户共同使用同一频率，所 以“远近效应”问题更加突出。CDMA系统中某个用户信号的功率（包括前反向）较强，对该用户被正确接收是有利的，但却会增加对共享的频带内其它的用户的干扰，甚至淹没其它用户的信号，结果使其它用户通信质量劣化，导致系统容量下降。为了克服远近效应，必须根据通信距离的不同，实时地调整发射机所需的功率，这就是“功率控制”。“远近效应”如下图所示：怪I 1-12 CDMA远近效应功率控制的原则如下：控制基站、移动台的发射功率：首先保证信号经过复杂多变的无线空间传输后到达对方接收机时，能满足正确解调所需的解调门限。令 在满足上一条的原则下，尽可能降低基站、移动台的发射功率，以降低用户之间的干扰，使网络性能达到最优。令 距离基站越近的移动台比距离基站越远的或者处于衰落区的移动台发射功率要小。2.前向功控C D M A 的前向信道功率要分配给前向导频信道、同步信道、寻呼信道和各个业务信道。基站需要调整分配给每一个信道的功率，使处于不同传播环境下的各个移动台都得到足够的信号能量。前向功率控制的目的就是实现合理分配前向业务信道功率，在保证通讯质量的前提下，使其对相邻基站/扇区产生的干扰最小，也就是使前向信道的发射功率在满足移动台解调最小需求信噪比的情况下尽可能小。前向功控的原理如下图所示：图1-1 3前向功控的原理图移动台通过Power Measurement Report Message上报当前信道的质量状况：上报周期内的坏帧数，总帧数。B S C 据此计算出当前的F E R,与目标F E R 相比，以此来控制基站进行前向功率调整。3.IX中的前向快速功率控制C D M A 系统的实际应用表明，系统的容量并不仅仅是取决于反向容量，往往还受限于前向链路的容量。这就对前向链路的功率控制提出了更高的要求。的情况下尽可能小二通过调整，既能维持基站与位于小区边缘的移动台之间的通信，又能在较好的通信传输特性时最大限度地降低前向发射功率，减少对相邻小区的干扰，增加前向链路的相对容量。前向快速功率控制分为前向外环功率控制和前向闭环功率控制。在外环使能的情况 两种功率控制机制共同起作用，达到前向快速功率控制的目标。前向快速功率控制虽然发生作用的点是在基站侧，但是进行功率控制的外环参数和功率控制比特都是移动台检测前向链路的信号质量得出输出结果，并把最后的结果通过反向导频信道上的功率控制子信道传给基站。原理图如下图所示：图 1-1 4 前向快速功率控制原理4.反向功控在 C D M A 系统的反向链路中引入了功率控制，通过调整用户发射机功率，使各用户不论在基站覆盖区的什么位置和经过何种传播环境，都能保证各个用户信号到达基站接收机时具有相同的功率“在实际系统中，由于用户的移动性，使用户信号的传播环境随时变化，致使每时每刻到达基站时所经历的传播路径、信号强度、时延、相移都随机变化，接受信号的功率在期望值附近起伏变化。反向功率控制包括三部分：开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。在实际系统中，反向功率控制是由上述三种功率控制共同完成的.即首先对移动台发射功率作开环估计，然后由闭环功率控制和外环功率控制对开环估计作进一步修正，力图做到精确的功率控制。（1）反向开环功控CDMA系统的每一个移动台都一直在计算从基站到移动台的路径损耗，当移动台接收到从基站来的信号很强时，表明要么离基站很近，要么有个特别好的传播路径，这时移动台可降低它的发送功率，而基站依然可以正常接收；相反，当移动台接收到的信号很弱时，它就增加发送功率，以抵消衰耗，这就是开环功率控制。开环功率控制简单、直接，不需在移动台和基站之间交换控制信息，同时控制速度快并节省开销。反向开环功控的原理如下图所示：B图 1/5 反向开环功控的原理图（2）反向闭环功控反向闭环功控正又分为内环和外环两部分，内环指基站接收移动台的信号后，将其强度与一门 限（下面称为“闭环门限”）相比，如果高于该门限，向移动台发送“降低发射功率”的功率控制指令：否则发送“增加发射功率”的指令7 外环的作用是对内环门限进行调整，这种调整是根据基站所接收到