G培训课程-CDMA通信系统.ppt

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1、第四章第四章第四章第四章 CDMA CDMA CDMA CDMA通信系统通信系统通信系统通信系统第一节第一节第一节第一节 系统综述系统综述系统综述系统综述一、总体要求与标准一、总体要求与标准1.1.CDMACDMA蜂窝网的崛起蜂窝网的崛起2.2.美国电信工业协会美国电信工业协会(TIA)1993(TIA)1993年公布代号年公布代号IS-95IS-95等一系列窄带等一系列窄带CDMACDMA蜂蜂窝通信系统的标准。窝通信系统的标准。IS-95IS-95标准（双模式宽带扩频蜂窝系统的移动台基站标准（双模式宽带扩频蜂窝系统的移动台基站兼容标准）是一个公共空中接口兼容标准）是一个公共空中接口(CAI)

2、(CAI)，它没有完全规定一个系统怎样实现，它没有完全规定一个系统怎样实现，而只是提出了信令协议和数据结构的特点与限制。不同的制造商可以采用不而只是提出了信令协议和数据结构的特点与限制。不同的制造商可以采用不同的方法和硬件工艺，但是它们产生的波形和数据序列必须符合同的方法和硬件工艺，但是它们产生的波形和数据序列必须符合IS-95IS-95的规的规定。定。随后还陆续颁布有标准：随后还陆续颁布有标准：A A接口（接口（IS-634IS-634）MAPMAP（IS-41IS-41）CDMACDMA话音业务选择标准（话音业务选择标准（IS-96IS-96）CDMACDMA基站最低性能测试标准（基站最低

3、性能测试标准（IS-97IS-97）CDMA/AMPSCDMA/AMPS双模移动台性能（双模移动台性能（IS-98IS-98）CDMACDMA数据业务选择标准（数据业务选择标准（IS-99IS-99）从从19931993年起，许多著名电信公司开始根据标准生产年起，许多著名电信公司开始根据标准生产CDMACDMA系统的设系统的设备。备。19931993年年4 4月，韩国邮电部正式决定采用月，韩国邮电部正式决定采用CDMACDMA蜂窝移动通信。我国也从蜂窝移动通信。我国也从19941994年开始引进年开始引进CDMACDMA实验网，新建成的中国联通实验网，新建成的中国联通CDMACDMA网一期工程

4、总投资网一期工程总投资240240亿人民币，采用亿人民币，采用IS-95AIS-95A增强型技术标准，网络规模为增强型技术标准，网络规模为15151515万用户覆盖万用户覆盖全国全国3131个省市的个省市的330330个本地网。目前已经升级至个本地网。目前已经升级至cdma20001Xcdma20001X版本。版本。2.2.IS-95IS-95标准标准3.3.ISIS9595公共空中接口标准主要包括下列几部分：公共空中接口标准主要包括下列几部分：频段：频段：正向：正向：869869894MHz894MHz（基站发射）；基站发射）；反向：反向：824824849MHz849MHz（移动台发射）。

5、移动台发射）。信道数：信道数：6464（码分信道）（码分信道）/每一载频；每一载频；每一小区可分为每一小区可分为3 3个扇区，可供用一个载频；个扇区，可供用一个载频；每一网络分成每一网络分成9 9个载频，其中收发各占个载频，其中收发各占12.5MHz12.5MHz；射频带宽射频带宽第一频道第一频道 21.77MHz21.77MHz；其它频道其它频道 21.23MHz21.23MHz。射频带宽射频带宽第一频道第一频道 21.77MHz 21.77MHz；其它频道其它频道 21.23MHz 21.23MHz。调制方式调制方式基站：基站：QPSKQPSK；移动台移动台 ：OQPSKOQPSK。扩频方

6、式：扩频方式：DSDS（直接序列扩频）（直接序列扩频）话音编码：话音编码：可变速率可变速率CELPCELP，最大速率为，最大速率为8kb/s8kb/s，最大数据速率为，最大数据速率为9.6kb/s9.6kb/s，每帧，每帧时间为时间为20ms20ms。信道编码：信道编码：卷积编码：下行卷积编码：下行 码率码率R=1/2R=1/2，约束长度，约束长度K=9K=9；上行上行 码率码率R=1/3R=1/3，约束长度，约束长度K=9K=9。交织编码：交织编码：除了前向链路同步信道交织间距为除了前向链路同步信道交织间距为26.66ms26.66ms外，其他信道的交织间距均外，其他信道的交织间距均为为20

7、ms20ms。导频、同步信道：导频、同步信道：供移动台作载频和时间同步。供移动台作载频和时间同步。多径利用：多径利用：采用采用RAKERAKE接收方式，移动台为接收方式，移动台为3 3个，基站为个，基站为4 4个。个。PN PN 扩频码：扩频码：基站识别码采用为周期为基站识别码采用为周期为2 215151 1 的的m m序列序列用户识别码采用为周期为用户识别码采用为周期为2 242421 1 的的m m序列序列前向链路采用前向链路采用6464个正交个正交WalshWalsh码作为码作为6464个信道的地址码；反向链路个信道的地址码；反向链路则利用则利用WalshWalsh码进行码进行6464进

8、制正交调制再用长码进行扩频。进制正交调制再用长码进行扩频。码片速率的为码片速率的为1.2288Mc/s1.2288Mc/s，码片宽度，码片宽度0.8138us0.8138us。1.1.频谱资源限制；频谱资源限制；2.2.多径分离的要求；多径分离的要求；3.3.系统容量的要求；系统容量的要求；4.4.基带数据速率的要求。基带数据速率的要求。1.1.在美国，由于划分给蜂窝通信的频谱带宽为在美国，由于划分给蜂窝通信的频谱带宽为25MHz25MHz，并平均分配给两并平均分配给两家运营商，其中最窄的一段带宽为家运营商，其中最窄的一段带宽为1.5MHz1.5MHz。所以，信号的带宽应该小所以，信号的带宽应

9、该小于于1.5MHz1.5MHz。如果选择如果选择1.2288Mc/s1.2288Mc/s的码速率，滤波后可获得的码速率，滤波后可获得1.25MHz1.25MHz的的带宽，故满足要求。带宽，故满足要求。2.2.通常陆地移动通信环境的多径延迟为通常陆地移动通信环境的多径延迟为1us-100us1us-100us，为了实现多径分离，为了实现多径分离，要求扩频码序列的持续时间应该小于要求扩频码序列的持续时间应该小于1us1us，故扩频码速率应该大于故扩频码速率应该大于1Mcps1Mcps。3.3.系统处理增益越大，容量越大。而为了获得大的处理增益，扩频码速系统处理增益越大，容量越大。而为了获得大的处

10、理增益，扩频码速率应尽可能大。由前面提到的两个条件，扩频码速率应为率应尽可能大。由前面提到的两个条件，扩频码速率应为1 11.5Mcps1.5Mcps，故信号带宽应尽可能接近故信号带宽应尽可能接近1.5Mcps1.5Mcps。4.4.由于基带数据速率为由于基带数据速率为9.6Kbps9.6Kbps，选择选择1.2288Mcps1.2288Mcps的一个原因是因为这的一个原因是因为这个速率可以被个速率可以被9.6Kbps9.6Kbps整除，而且除数恰好为整除，而且除数恰好为2 2的幂指数（的幂指数（2 27 7）。）。二、无线信道二、无线信道无线信道是用来传输无线信号的，包括正向无线信道和反向无

11、线无线信道是用来传输无线信号的，包括正向无线信道和反向无线信道。信道。CDMACDMA系统中一个频道含有系统中一个频道含有6464个物理信道，另一个载频又可组成个物理信道，另一个载频又可组成6464个个物理信道。物理信道。1.1.CDMACDMA频道号码与相应频率值频道号码与相应频率值2.2.美国的美国的IS-95IS-95蜂窝业务沿用了模拟蜂窝业务沿用了模拟AMPSAMPS系统的频谱分配方案（其信系统的频谱分配方案（其信道间隔为道间隔为30kHz30kHz），），每个每个CDMACDMA信道使用信道使用4242个个AMPSAMPS信道，系统带宽为信道，系统带宽为1.25MHz1.25MHz。

12、在实际的系统中，每个在实际的系统中，每个CDMACDMA信道两侧各有信道两侧各有9 9个个AMPSAMPS信道作为保护频带；反向信道作为保护频带；反向链路为链路为824824849MHz849MHz；前向链路为前向链路为869869894MHz894MHz；上下行链路的频带间隔为上下行链路的频带间隔为45MHz45MHz。系统CDMA可用的频率模拟信道总数CDMA频道编号发射机频率/MHz移动台基站A（1MHz）229911012824.040824.670869.040869.670CDMA1110131023824.700825.000869.700870.000A（10MHz）CDMA3

13、111311825.030834.330870.030879.33022312333834.360834.990879.360879.990B（10MHz）22334355835.020835.650880.020880.650CDMA289356644835.680844.320880.680889.32022645666844.350844.980889.350889.980A（1.5MHz）22667688845.010845.640890.010890.640CDMA6689694845.670845.820890.670890.82022695716845.850846.480890

14、.850891.480B（2.5MHz）22717738846.510847.140891.510892.140CDMA39739777847.170848.310892.170893.31022778799848.340848.970893.340893.970发射机发射机CDMACDMA频道号频道号CDMACDMA频率频率/MHz/MHz移动台移动台1N7771N7770.03N+825.0000.03N+825.0001013N10231013N10230.03(N-1023)+825.0000.03(N-1023)+825.000基站基站1N7771N7770.03N+870.0000

15、.03N+870.0001013N10231013N10230.03(N-1023)+870.0000.03(N-1023)+870.000表表42 由频道编号计算由频道编号计算CDMA频率频率IS-95IS-95规定的基本频道（首选频道）号码：规定的基本频道（首选频道）号码：A A系统为系统为283283，B B系统为系统为384384。由表。由表4 42 2可算出相应的频率值。可算出相应的频率值。对于对于A A系统，频道号码为系统，频道号码为283283：移动台发射频率移动台发射频率0.03283+825.000.03283+825.00833.49MHz833.49MHz基站发射频率基站

16、发射频率0.03283+870.000.03283+870.00878.49MHz878.49MHz对于对于B B系统，频道号码为系统，频道号码为384384：移动台发射频率移动台发射频率0.03384+825.000.03384+825.00836.52MHz836.52MHz基站发射频率基站发射频率0.03384+870.000.03384+870.00881.52MHz881.52MHz251252253254255281282283284285311312313314315333AMPS话音信道话音信道AMPS控制信道控制信道30kHz图图41 AMPS（A系统）频道分布系统）频道分布

17、图图42 CDMA主载频占用的频带主载频占用的频带253254262263214283303304311312313333CDMA载频带宽载频带宽占占41个个AMPS频道频道(1.23MHz)AMPS控制信道控制信道保护频带保护频带9个个AMPS频道频道(0.27MHz)AMPS话音频道话音频道保护频道保护频道(0.27MHz)283212213262263214222242283221303304311312313333CDMA载频带宽载频带宽占占41个个AMPS频道频道(1.23MHz)AMPS控制信道控制信道图图43 CDMA两个载频占用的频带两个载频占用的频带保护频带保护频带9个个AM

18、PS频道频道(0.27MHz)AMPS话音频话音频道道保护频道保护频道(0.27MHz)283CDMA载频带宽载频带宽占占41个个AMPS频道频道(1.23MHz)242当当CDMACDMA系统采用系统采用2 2个载频时，如图个载频时，如图4 43 3所示，第所示，第二个载频的频道号是二个载频的频道号是2422422832834141，它只需再占用，它只需再占用4141个个AMPSAMPS频道。同理，当系统采用频道。同理，当系统采用3 3个载频时，载频中心个载频时，载频中心频率为频率为201201，占用，占用1.23MHz1.23MHz频带。两个载频占用频带。两个载频占用8282个个AMPSA

19、MPS频道，再加上两边各频道，再加上两边各9 9各各AMPSAMPS频道，共占用频道，共占用100100个个AMPSAMPS频道，即频道，即3MHz3MHz频带宽度。频带宽度。下面是我国联通下面是我国联通800MHz CDMA800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网数字蜂窝移动通信网频率计划。频率计划。1.1.工作频率工作频率2.2.反向：反向：825825835MHz835MHz3.3.正向：正向：870870880MHz880MHz2.2.频道间隔及中心频率位置频道间隔及中心频率位置1 1825.03MHz825.03MHz2 2825.06MHz825.06MHz3737826.11MH

20、z826.11MHz逐步从高端向逐步从高端向低端扩展使用低端扩展使用的中心频点的中心频点7878827.34MHz827.34MHz119119828.57MHz828.57MHz160160829.80MHz829.80MHz201201831.03MHz831.03MHz242242832.26MHz832.26MHz283283833.49MHz833.49MHzCDMACDMA基本频道基本频道313313834.39MHz834.39MHzAMPSAMPS的控制信的控制信道道333333834.99MHz834.99MHz3.3.频道使用计划频道使用计划4.4.对于已建长城网且长城网暂

21、时维持现状的地区仍使对于已建长城网且长城网暂时维持现状的地区仍使用用283283号频道。号频道。5.5.新建新建cdma2000lXcdma2000lX或增强型或增强型IS-95AIS-95A系统可使用系统可使用20l20l、160160、119119、7878、3737号频道，其中号频道，其中201201号频道作为基号频道作为基本频道而本频道而242242号频道暂不使用，以免与现有长城网号频道暂不使用，以免与现有长城网产生干扰产生干扰。持长城网搬迁或与新建网络合并后，可持长城网搬迁或与新建网络合并后，可将新建网络基本频道调整至将新建网络基本频道调整至283283号频道，同时号频道，同时242

22、242号号频道也可开始使用。频道也可开始使用。6.6.对于其他地区，可直接从对于其他地区，可直接从283283号频道开始使用，并号频道开始使用，并将将283283号频道定为基本频道。号频道定为基本频道。2.2.CDMACDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道3.3.在在CDMACDMA系统中，各种逻辑信道都是由不同码序列来区分的。而系统中，各种逻辑信道都是由不同码序列来区分的。而CDMACDMA系统在基站至移动台传输方向上，设置了导频信道、同步信道、寻呼系统在基站至移动台传输方向上，设置了导频信道、同步信道、寻呼信道和正向业务信道；在移动台至基站传输方向上，设置了接入信道和反信道和正向业务信道；在

23、移动台至基站传输方向上，设置了接入信道和反向业务信道。如下图所示：向业务信道。如下图所示：基站基站导频信道导频信道同步信道同步信道寻呼信道寻呼信道正向业务信道正向业务信道接入信道接入信道反向业务信道反向业务信道图图44 CDMA蜂窝系统信道分类蜂窝系统信道分类由于由于CDMACDMA系统采用码分多址方式，收发使用不同载频（收发频率差系统采用码分多址方式，收发使用不同载频（收发频率差45MHz45MHz），），即通信方式是频分双工。一个载频包含即通信方式是频分双工。一个载频包含6464个逻辑信道，占用带宽约个逻辑信道，占用带宽约1.23MHz1.23MHz。正向逻辑信道正向逻辑信道W0W1W7W

24、8W31W32W33W34W62W63导频导频 寻呼寻呼寻呼寻呼 业务业务业务数据业务数据随路信令随路信令CDMA正向信道正向信道（基站发送的（基站发送的1.23MHz信道）信道）图图45 正向传输的逻辑信道组成正向传输的逻辑信道组成 正向传输中，采用正向传输中，采用6464阶沃尔什函数区分逻辑信道，分阶沃尔什函数区分逻辑信道，分别用别用W W0 0，W W1 1，W W6363表示。其中表示。其中W W0 0作为导频信道，作为导频信道，W W1 1是首选的寻呼信道，是首选的寻呼信道，W W2 2W W7 7也是寻呼信道；也是寻呼信道；W W8 8W W6363用用作也信道作也信道(其中其中W

25、 W3232为同步信道为同步信道)，共计，共计5555。导频信道：导频信道：用于传送导频信息，由基站连续不断地发送一种直接序列扩用于传送导频信息，由基站连续不断地发送一种直接序列扩频信号，供移动台从中获得信道信息并提取相干载波以进行相干解调。频信号，供移动台从中获得信道信息并提取相干载波以进行相干解调。也可对导频信号电平进行检测，以比较相邻基站的信号强度和决定是否也可对导频信号电平进行检测，以比较相邻基站的信号强度和决定是否要进行越区切换。为了保证各种移动台载波检测和提取可靠性，导频信要进行越区切换。为了保证各种移动台载波检测和提取可靠性，导频信道的功率高于业务信道和寻呼信道的平均功率。道的功

26、率高于业务信道和寻呼信道的平均功率。同步信道：同步信道：用于传输同步信息，在基站覆盖范围内，各移动台可利用这用于传输同步信息，在基站覆盖范围内，各移动台可利用这些信息进行同步捕获，同步信道上载有系统时间和基站引导些信息进行同步捕获，同步信道上载有系统时间和基站引导PNPN序列码的序列码的偏置系数，以实现移动台接收解调。其速率固定为偏置系数，以实现移动台接收解调。其速率固定为1200b/s1200b/s。寻呼信道：寻呼信道：供基站在呼叫建立阶段传输控制信息，每个基站有一个或几供基站在呼叫建立阶段传输控制信息，每个基站有一个或几个（最多个（最多7 7个）寻呼信道，其上播送移动台用户识别码。移动台在

27、建立同个）寻呼信道，其上播送移动台用户识别码。移动台在建立同步后，就在首选寻呼信道（或基站指定寻呼信道上）监听由基站发来的步后，就在首选寻呼信道（或基站指定寻呼信道上）监听由基站发来的信令，当收到基站分配业务信道的指令后就转入指配的业务信道进行信信令，当收到基站分配业务信道的指令后就转入指配的业务信道进行信息传输。其速率可为息传输。其速率可为48004800或或9600b/s9600b/s。业务信道：业务信道：载有编码话音或其它业务数据，还可插入必需的随路信令载有编码话音或其它业务数据，还可插入必需的随路信令（必须安排功率控制子信道，传输功率控制指令；通话过程中，发生越（必须安排功率控制子信道

28、，传输功率控制指令；通话过程中，发生越区切换时必须插入过境切换指令等）。通常有区切换时必须插入过境切换指令等）。通常有5555个业务信道，在极端情个业务信道，在极端情况下，除去一个导频信道外，其余况下，除去一个导频信道外，其余6363个均可用于业务信道。个均可用于业务信道。反向逻辑信道反向逻辑信道接入接入信道信道 CDMA反向信道反向信道（基站接收的（基站接收的1.23MHz信道）信道）图46 反向传输的逻辑信道组成接入接入信道信道业务业务信道信道业务业务信道信道1n1m使用长码使用长码PN序列区分序列区分接入信道与正向传输的寻呼信道相对应，其作用是在移动台接入信道与正向传输的寻呼信道相对应，

29、其作用是在移动台没有占用业务信道之前提供由移动台至基站的传输通路：供没有占用业务信道之前提供由移动台至基站的传输通路：供移动台发起呼叫或对基站的寻呼进行响应，以及向基站发送移动台发起呼叫或对基站的寻呼进行响应，以及向基站发送登记注册的信息等。接入信道使用一种随机接入协议，允许登记注册的信息等。接入信道使用一种随机接入协议，允许多个用户以竞争方式占用。一般接入信道数可达多个用户以竞争方式占用。一般接入信道数可达3232个，每个个，每个接入信道也采用不同的接入信道长码序列加以区别。接入信道也采用不同的接入信道长码序列加以区别。业务信道用不同用户长码序列加以识别；极端情况下业务信业务信道用不同用户长

30、码序列加以识别；极端情况下业务信道数道数m m高最多为高最多为6464个。个。三、三、CDMACDMA网络结构与组成网络结构与组成1.1.网络子系统网络子系统2.2.网络子系统是以移动交换机为中心，包括网络子系统是以移动交换机为中心，包括MSCMSC、VLRVLR、HLRHLR、OMCOMC、AUCAUC等设备。等设备。MSCMSC是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于本是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于本MSCMSC控制区域内的移控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。其结构如图动用户进行通信控制和管理。其结构如图4 48 8所示。所示。声码器/选择器声码器/选择器声码器/选择器声码

31、器/选择器系统控制器交换结构交换结构PSTN基站MSCMSC的其它功能与的其它功能与GSMGSM的的MSCMSC相类似，主要有：信道的管理和分配；呼叫相类似，主要有：信道的管理和分配；呼叫的处理和控制；过区切换与漫游控制；用户位置信息的登记与管理；用的处理和控制；过区切换与漫游控制；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；服务类型的控制；对用户实施鉴户号码和移动设备号码的登记与管理；服务类型的控制；对用户实施鉴权；为系统连接别的权；为系统连接别的MSCMSC和其它通信网络（和其它通信网络（PSTNPSTN、ISDNISDN等）提供链路接口。等）提供链路接口。VLRVLR是

32、一个用于存储来访用户位置信息的数据库。一般地，一个是一个用于存储来访用户位置信息的数据库。一般地，一个VLRVLR为为一个一个MSCMSC控制区服务。当移动用户漫游到新的控制区服务。当移动用户漫游到新的MSCMSC控制区时，必须向该区控制区时，必须向该区的的VLRVLR登记。登记。VLRVLR从该用户的从该用户的HLRHLR查询有关参数，并通知其查询有关参数，并通知其HLRHLR修改其位置修改其位置信息，为其它用户呼叫此用户时提供路由信息。信息，为其它用户呼叫此用户时提供路由信息。HLRHLR是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。每个用户都必须在当是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。每个

33、用户都必须在当地入网时，在相应的地入网时，在相应的HLRHLR进行登记。有两类登记：一种是永久性的参数，进行登记。有两类登记：一种是永久性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入优先级以及保密参数等；另一种是临如用户号码、移动设备号码、接入优先级以及保密参数等；另一种是临时性的需要随时可更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数。时性的需要随时可更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数。AUCAUC的作用是可靠地识别用户身份，只允许有权用户接入网络并获得服的作用是可靠地识别用户身份，只允许有权用户接入网络并获得服务。务。OMCOMC的任务是对全网进行监控和操作。如系统的自检、报警与备用设备的任务是

34、对全网进行监控和操作。如系统的自检、报警与备用设备激活，系统的故障诊断与处理，话务量统计和计费数据的记录与传递以激活，系统的故障诊断与处理，话务量统计和计费数据的记录与传递以及各种资料的收集、分析等及各种资料的收集、分析等2.2.基站子系统基站子系统BSSBSS3.3.BSSBSS包括包括BSCBSC和和BTSBTS。每个基站的有效覆盖范围即为无线小区，即小区。每个基站的有效覆盖范围即为无线小区，即小区。小区分为全向小区（采用全向天线）和扇形小区（采用定向天线），常用小区分为全向小区（采用全向天线）和扇形小区（采用定向天线），常用的小区分为的小区分为3 3个扇形区。个扇形区。代码转换器网络接口

35、网络接口代码转换器插件交换矩阵控制移动性管理器MSCOMCBTSBTSBTSBSC基站BTS群图49 基站控制器结构简化图3.移动台发信数字滤波器单路径接收FM收发信机单路径接收单路径接收信号搜寻AGC环扩频交织卷积编码数据调节信号合并维特比译码去交织数据质量校验声码器编译码控制微处理器按键和显示送受话器D/A转换器模拟前端D/A转换器模拟和数字硬件接口图411 双模式移动台方框图4.4.CDMACDMA系统的基本特征系统的基本特征同一频率可在所有小区内重发使用，用户信号的区分靠所用的码型不同。同一频率可在所有小区内重发使用，用户信号的区分靠所用的码型不同。理论上说，其频率再用系数为理论上说，

36、其频率再用系数为1 1，考虑邻近小区干扰后实际约为，考虑邻近小区干扰后实际约为0.650.65。（。（TDMATDMA：1/31/3；AMPSAMPS：1/71/7）抗干扰性强。由于抗干扰性强。由于CDMACDMA系统采用扩频技术，信道中的干扰在接收端通过解系统采用扩频技术，信道中的干扰在接收端通过解扩，获得了扩频处理增益扩，获得了扩频处理增益G G，而接收端输出信干比是输入的而接收端输出信干比是输入的G G倍。倍。同时，扩频同时，扩频后信号功率谱密度降低了后信号功率谱密度降低了G G倍，对其它窄带通信系统的干扰也减小了倍，对其它窄带通信系统的干扰也减小了G G倍。由倍。由于功率谱密度低，故信

37、号有一定的隐蔽性。于功率谱密度低，故信号有一定的隐蔽性。抗衰落性能好。由于抗衰落性能好。由于CDMACDMA系统扩频后的信号是宽带，能起到频率分集的作系统扩频后的信号是宽带，能起到频率分集的作用，比窄带信号具有更强的抗频率选择性衰落特性。由于扩频信号在设计时用，比窄带信号具有更强的抗频率选择性衰落特性。由于扩频信号在设计时往往使不同路径的传播时延超过伪码（往往使不同路径的传播时延超过伪码（PNPN码）的码片宽度，从而能把传播路码）的码片宽度，从而能把传播路径的多径信号区分开来，并且通过路径分集，便害为利，采用径的多径信号区分开来，并且通过路径分集，便害为利，采用RAKERAKE接收机可接收机可

38、利用多径信号能量，达到信噪比的改善。利用多径信号能量，达到信噪比的改善。具有保密性。由于扩频通信系统采用伪随机码进行扩频调制，这给信号带具有保密性。由于扩频通信系统采用伪随机码进行扩频调制，这给信号带上了伪装。对方不知道所用的上了伪装。对方不知道所用的PNPN码就很难解扩；即便知道，也必须非常靠近码就很难解扩；即便知道，也必须非常靠近移动台才能收到信号。在移动台才能收到信号。在CDMACDMA系统，用户的系统，用户的PNPN码还通过掩蔽步骤，更具保密码还通过掩蔽步骤，更具保密性。性。CDMACDMA系统容量大，且具有软容量属性。系统容量大，且具有软容量属性。CDMACDMA系统必须采用功率控制

39、技术。下行链路采用功率控制，使基站按所系统必须采用功率控制技术。下行链路采用功率控制，使基站按所需的最小功率进行发射，减小对其它小区的同频干扰；上行链路的功率控需的最小功率进行发射，减小对其它小区的同频干扰；上行链路的功率控制保证所有用户到达基站的信号功率相等，避免发生远近效应。制保证所有用户到达基站的信号功率相等，避免发生远近效应。具有软切换特性。其它蜂窝通信系统，如用户过境切换而找不到空闲频具有软切换特性。其它蜂窝通信系统，如用户过境切换而找不到空闲频道或时隙，通信必然中断。道或时隙，通信必然中断。CDMACDMA系统由于过境切换时，只需改变码型，不系统由于过境切换时，只需改变码型，不用切

40、换频率。用切换频率。充分利用话音激活技术，利用人类对话的不连续性采用可变速率的声码充分利用话音激活技术，利用人类对话的不连续性采用可变速率的声码器，增大通信容量。器，增大通信容量。第二节第二节第二节第二节 CDMA CDMA CDMA CDMA正向信道正向信道正向信道正向信道一、正向信道组成（如图一、正向信道组成（如图4 41212）1.1.信号组成信号组成2.2.基站发送的信号带宽为基站发送的信号带宽为1.23MHz1.23MHz，包含相互正交的包含相互正交的6464个逻辑信道，前个逻辑信道，前面已作了介绍。面已作了介绍。3.3.每个逻辑信道都先用相应的沃尔什函数作正交扩频，其码片速率为每个

41、逻辑信道都先用相应的沃尔什函数作正交扩频，其码片速率为1.228Mc/s1.228Mc/s，即子码的码元宽度为即子码的码元宽度为0.814us0.814us。4.4.每个逻辑信道对输入的数据经过卷积编码（码率为每个逻辑信道对输入的数据经过卷积编码（码率为1/21/2，约束长度为，约束长度为9 9）、分组交织（导频信道除外，因导频信道为全）、分组交织（导频信道除外，因导频信道为全0 0，无需卷积和交织）、沃，无需卷积和交织）、沃尔什函数扩频。用沃尔什函数给各个信道正交扩频后，信号再进行四相调制，尔什函数扩频。用沃尔什函数给各个信道正交扩频后，信号再进行四相调制，基站发射信号采用基站发射信号采用Q

42、PSKQPSK调制。调制。2.2.四相调制四相调制3.3.正交扩频后的信号都要进行实现调制。如图正交扩频后的信号都要进行实现调制。如图4 412(a)12(a)在同相支路在同相支路I I和和正交支路正交支路Q Q引入两个互为准正交的引入两个互为准正交的m m序列即序列即I I信道引导信道引导PNPN序列和序列和Q Q信道引导信道引导PNPN序序列，周期长度均为列，周期长度均为2 21515，其构成是以下列生成多项式为基础的。，其构成是以下列生成多项式为基础的。I I支路支路 P PI I(x)=x(x)=x1515+x+x1313+x+x9 9+x+x8 8+x+x7 7+x+x5 5+1+1

43、 Q Q支路支路 P PQ Q(x)=x(x)=x1515+x+x1212+x+x1111+x+x6 6+x+x5 5+x+x4 4+x x3 3+1+1 这样生成多项式产生周期长度为这样生成多项式产生周期长度为2 21515-1-1的的m m序列。引导序列。引导PNPN序列的主要序列的主要作用是给不同基站发出的信号赋予不同特征，便于移动台识别所需的基站。作用是给不同基站发出的信号赋予不同特征，便于移动台识别所需的基站。不同基站使用起始位置不同的相同不同基站使用起始位置不同的相同PNPN序列。因为序列。因为m m序列的自相关特性在时间序列的自相关特性在时间偏移大于一个子码码元宽度后，其自相关系

44、数接近偏移大于一个子码码元宽度后，其自相关系数接近0 0，所以移动台用相关器，所以移动台用相关器很容易把不同基站的信号区分开来。很容易把不同基站的信号区分开来。CDMACDMA系统中，不同的时间偏置用不同的偏置系数表示，系数共有系统中，不同的时间偏置用不同的偏置系数表示，系数共有512512个，如图个，如图4 41313所示。所示。基带滤波器基带滤波器A信息已调信号IQI(t)Q(t)Q信道引导PN序列1.2288Mc/sI信道引导PN序列1.2288Mc/sS(t)图412(a)正向信道组成方框图四相调制 0000000015个“0”K=0K=1K=2K=51115个“0”64个子码215个

45、子码前一周期图413 偏置系数K的示意通常，规定序列中出现通常，规定序列中出现1515个个“0”“0”后，后续的后，后续的6464个子码为偏置系数个子码为偏置系数K=0K=0；同理；同理K=1K=1表示后续表示后续6464个子码，直到个子码，直到K=511K=511，是码序列中最末的，是码序列中最末的6464个子码，个子码，它包含序列周期唯一的它包含序列周期唯一的1515个连个连“0”“0”。引导引导PNPN序列的周期时间是序列的周期时间是32768122880=26.666ms32768122880=26.666ms，即每两秒有，即每两秒有7575个个PNPN序列周期。序列周期。经过基带滤波

46、之后，便按照表经过基带滤波之后，便按照表4 43 3相位关系进行四相调制。例如信息码相位关系进行四相调制。例如信息码为为I=0,Q=0I=0,Q=0时，相位为时，相位为/4/4；信息码为；信息码为“11”“11”时，相位为时，相位为-3/4-3/4，等等。，等等。表43 正向CDMA信号的相位关系图414 正向CDMA信道的信号 相位点及其转换关系QI二、正向二、正向CDMACDMA的控制信道的控制信道1.1.导频信道：用于移动台作相位定位时、相干载波提取以及在过境切换时导频信道：用于移动台作相位定位时、相干载波提取以及在过境切换时信号强度的比较。由图信号强度的比较。由图4 41212可知，导

47、频信道输入为全可知，导频信道输入为全0 0，用，用WalshWalsh函数函数0 0进行进行扩频，然后进入四相调制。导频信号在基站工作期间是连续不断地发送的，扩频，然后进入四相调制。导频信号在基站工作期间是连续不断地发送的，而且所占功率较大（约占而且所占功率较大（约占1212），以保证小区内各个移动台能进行正确解调，），以保证小区内各个移动台能进行正确解调，这可是保证正常通信的前提。这可是保证正常通信的前提。Walsh函数0，1.2288Mc/sA导频信道（全0）2.2.同步信道：主要传输同步信息，移动台利用此同步信息进行同步调整。同步信道：主要传输同步信息，移动台利用此同步信息进行同步调整。

48、此外，同步信道还包括供移动台选用的寻呼信道数据率。当通信业务量很多，此外，同步信道还包括供移动台选用的寻呼信道数据率。当通信业务量很多，所有业务信道均被占用而不够用时，同步信道也可临时改作业务信道使用。所有业务信道均被占用而不够用时，同步信道也可临时改作业务信道使用。2.12.1同步信道结构同步信道结构一个同步信道超帧（一个同步信道超帧（80ms80ms，含含9696比特）由比特）由3 3个同步信道帧构成构成个同步信道帧构成构成2 2个个超帧，如下图所示，在同步信道上以同步信道超帧为单位发送消息。超帧，如下图所示，在同步信道上以同步信道超帧为单位发送消息。分组分组交织器交织器同步信息同步信息比

49、特比特Walsh函数函数321.2288Mc/sA调制码元调制码元4.8ks/s码元码元重复重复调制码元调制码元4.8ks/s卷积卷积编码器编码器码元码元2.4ks/s1.2kb/sr=1/2,K=9SOMSOM同步信道帧体同步信道帧体SOMSOM同步信道帧体同步信道帧体SOMSOM同步信道帧体同步信道帧体SOMSOM同步信道帧体同步信道帧体同步信道超帧（同步信道超帧（96bit96bit，80ms80ms）同步信道消息封装同步信道消息封装1 10 00 00 0同步信道信息同步信道信息填充填充32bit32bit(26.667ms)(26.667ms)消息长度消息长度消息体消息体CRCCRC

50、依需要而定依需要而定当使用零偏置（当使用零偏置（K=0K=0）引导）引导PNPN序列时，同步信道超帧序列时，同步信道超帧要在偶数秒的时刻开始。当然，也可在相隔要在偶数秒的时刻开始。当然，也可在相隔1 1个超帧时刻开个超帧时刻开始。当所用的引导始。当所用的引导PNPN序列不是零偏置引导序列不是零偏置引导PNPN序列时，同步序列时，同步信道超帧将在偶数秒加上引导信道超帧将在偶数秒加上引导PNPN序列偏置时间的时刻开始。序列偏置时间的时刻开始。参数参数参数值参数值单位单位数据率数据率12001200bit/sbit/sPNPN比特片率比特片率1.22881.2288Mc/sMc/s卷积编码码率卷积编