CDMA无线网络原理.ppt
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1、HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,LHUAWEI Confidential Security Level:Secret CDMA无线网络原理HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 目录目录一、一、CDMA2000CDMA2000二、二、CDMA EVDOCDMA EVDO三、三、CDMACDMA与与WCDMAWCDMA的比较的比较HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 一、一、CDMA2000CDMA2000CDMA2000标准回顾、网络结构标准回顾、网络结构CDMA2
2、000 CDMA2000 通信模型通信模型CDMA2000 CDMA2000 空口关键技术空口关键技术CDMA2000 CDMA2000 空口信道介绍空口信道介绍HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 1x:single 1.25MHz carrierHRPD:High Rate Packet DataEV-DO:Data OnlyDV:Data&Voice基本的语音业务增强的语音业务,153.6kbps307.2kbps综合语音数据业务3.1M/1.8 bps下行2.4M bps上行153.6k bps下行3.1M bps上行1.8M
3、bpsEV-DODO Rev.ADO Rev.0 EnhancementHRPD phaseIphaseIICDMA标准回准回顾CDMA2000 1XcdmaOneIS95AIS95BIS2000 Rel.0Rel.BRel.ARel.C1x EV-DVIOS2.xIOS4.xIOS5.xRel.D高通高通05年宣布放弃年宣布放弃EV-DV芯片开发芯片开发200020062004HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential IS-95A/IS-95BIS-95A价值定位:提供基本语音业务和14.4Kbps电路型数据业务IS-95A技术特点码分多
4、址+直接序列扩频开环+闭环功率控制Rake接收技术软切换+更软切换标准发布:1995年正式发布,全球得到广泛应用的第一个CDMA标准全球应用情况:90年代在全球得到广泛应用SS7接入网接入网核心网核心网BTSBSCMSCHLRIS-95B价值定位:提供更高速率的电路型数据业务IS-95B技术特点完全兼容IS-95A增加增补码分信道,单用户最多使用8个码分信道(1 FCH+7 SCCH),最大数据速率可达 76.8/115.2Kbps标准发布:1998年正式发布全球应用情况:由于90年代末期3G技术的逐渐发展,IS-95B未得到广泛应用HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HU
5、AWEI Confidential CDMA2000 1x Rel.0/Rel.ASS7接入网接入网电路域核心网电路域核心网BTSBSC/PCFMSCHLRPDSN/FAInternetAAAHA分组域核心网分组域核心网CDMA2000 1X Rel.0CDMA2000 1X Rel.0 价值定位:更高的比特率和更好的频谱效率 技术特点 核心网引入分组域网络核心网引入分组域网络 增加反向导频信道 前向快速功控技术引入Tubro编码,比卷集码具有2dB的增益 快速寻呼信道提高终端待机时间 增加SCH信道,单用户数据速率达到单用户数据速率达到153.6Kbps153.6Kbps后向兼容IS-95A
6、/B 标准发布:2000年初发布CDMA2000 1X Rel.ACDMA2000 1X Rel.A 价值定位:更高的分组数据速率 技术特点支持语音和数据的并发业务支持语音和数据的并发业务更高的单用户数据传输速率,达到 307.2Kbps307.2Kbps后向兼容 Release 0、IS-95A/B 标准发布:2000年7月发布HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential CDMA2000 1X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
7、 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 Radius:远程认证拨入用户业务远程认证拨入用户业务AbisA1(信令)A2(业务)A11(信令)A10(业务)A3(信令&业务)A7(信令)CDMA2000系系统统结构与接口结构与接口HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 接口小结接口小结Um接口 MS与BTS间接口,承载信令和业务Abis接口 BSC与BTS间的接口,承载信令和业务A
8、1接口 承载MSCBSC间信令A2接口 承载MSCBSC间业务A3/A7接口 源BSC和目标BSC之间的信令、业务接口A8接口 承载BSCPCF间的业务A9接口 承载BSCPCF间的信令A10接口 承载PCFPDSN间的业务A11接口 承载PCFPDSN间的信令HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 一、一、CDMA2000CDMA2000CDMA2000标准回顾、网络结构标准回顾、网络结构CDMA2000 CDMA2000 通信模型通信模型CDMA2000 CDMA2000 空口关键技术空口关键技术CDMA2000 CDMA2000 空
9、口信道介绍空口信道介绍HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential CDMA通信模型通信模型Interleaving信源编码信源编码信道编码信道编码交织交织加扰加扰扩频扩频调制调制射频发射射频发射信源解码信源解码deinterleaving去交织去交织信道解码信道解码解扰解扰解扩解扩解调解调射频接收射频接收语语音音信信号号的的数数模模转转换换对对信信息息进进行行编编码码,达达到到纠纠错错和和抗抗干干扰的目的扰的目的对对信信号号进进行行加扰加扰加加入入用用于于识识别别用用户户的的信信息息,将将窄窄带带信信号号拓拓宽宽将将数数字字信信号号调调制成模
10、拟信号制成模拟信号将将模模拟拟信信号号加加到到载载波波上上进进行行发射发射HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 信源编码信源编码话音编码器 8K QCELP13K QCELPEVRC特点支持语音激活、全速率、半速支持语音激活、全速率、半速率、率、1/4速率、速率、1/8速率速率在在典典型型的的双双工工通通话话中中,通通话话的的占占空空比比小小于于35%,不不通通话话的的时时候降低发射速率,有效提高系统容量,延长候降低发射速率,有效提高系统容量,延长MS待机时间!待机时间!HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWE
11、I Confidential 信道编码信道编码无无线线环环境境复复杂杂,信信道道编编码码用用于于纠纠错错。信信道道编编码码采采用用卷卷积积码码或或者者TURBO码。码。对于卷积码:对于卷积码:约束长度:移位寄存器数约束长度:移位寄存器数+1。编码效率:输入编码效率:输入bit数数/输出输出bit数。数。卷积码编码器Input(bits)Output(symbols)HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 交织交织数据的传送方向数据的传送方向1 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 5
12、1 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 287364 51 111111 1222227 777777 76 666666 63 333333 34 444444 41 287364 51 287364 55 555555 58 888888 8interleaving222HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 码分码分码码业务信道在不同频段分配给不同用户如:TACS系统、AMPS系统业务信道在不同时间分配给不同用户如:GSM所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获得业务信道用户用户1 用户
13、用户2 用户用户3时间时间频率频率FDMA用户用户1用户用户2用户用户3时间时间频率频率TDMA时间时间频率频率CDMA用户用户3用户用户2用户用户1HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential Walsh码码W2n=WnWnWnWnW1=0W2=0001W4=0 0 0 00 1 0 10 0 1 10 1 1 0Walsh code不同的不同的Walsh码之间是正交的。码之间是正交的。Walsh码是一种正交扩频码码是一种正交扩频码Wim 代表阶数为代表阶数为m的的Walsh矩阵中的矩阵中的i行。行。HUAWEI TECHNOLOGIES C
14、o.,Ltd.HUAWEI Confidential 在前向,每个符号都需要用Walsh码进行扩频。在前向,Walsh码用于区分出不同的用户。在反向,对IS95A/B,每输入6个符号,输出一个Walsh函数。例如,如果输入的符号序列为110011,那么输出的符号序列为W5164 (110011binary=51decimal).在反向,对于CDMA2000,Walsh函数用于区分信道类型。(RC3-9)Walsh 码码HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 码分、扩频、解扩码分、扩频、解扩码分、扩频、解扩码分、扩频、解扩扩频码扩频码扩频信
15、号扩频信号解扩后信号解扩后信号原始信号编码原始信号编码扩频码扩频码 HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential Out001110加扰加扰M序列序列包含两部分:移位寄存器序列移位寄存器序列掩码掩码输出序列的周期是 2N-1 bits,N为寄存器个数当掩码不同时,输出的移位寄存器序列相位不同HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 长码长码 长码是周期为242-1的M-序列长码的功能:加扰前向加扰前向CDMA信道信道在反向,区分出不同的在反向,区分出不同的MSHUAWEI TECHNOLOG
16、IES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 短码短码PNaPNcPNb1 1、短码为一周期、短码为一周期2 21515 的的M-M-序列序列2 2、每个扇区在短码中指配一个时间偏置(相位)、每个扇区在短码中指配一个时间偏置(相位)系统利用系统利用PNPN短码的时间偏置来区别(短码的时间偏置来区别(BTSBTS)扇区)扇区可允许所有可允许所有WalshWalsh码在各(码在各(BTSBTS)扇区复用)扇区复用系统规定系统规定PNPN码最小偏移值为码最小偏移值为6464,共有,共有512512个时间偏置(个时间偏置(2 215 15/64=512/64=512)同一(同一(BT
17、SBTS)扇区内所有)扇区内所有CDMACDMA信道的短码相同信道的短码相同不同(不同(BTSBTS)扇区内的)扇区内的CDMACDMA信道的短码时间偏置不同信道的短码时间偏置不同HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 一、一、CDMA2000CDMA2000CDMA2000标准回顾、网络结构标准回顾、网络结构CDMA2000 CDMA2000 通信模型通信模型CDMA2000 CDMA2000 空口关键技术空口关键技术功率控制、切换功率控制、切换分集与分集与RakeRake接收机接收机CDMA2000 CDMA2000 空口信道介绍空口
18、信道介绍HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 为什么需要功率控制为什么需要功率控制为什么需要功率控制为什么需要功率控制CDMA2000CDMA2000系统是自干扰系统,每个用户的信号对其他用户来说都是干扰。限制系统是自干扰系统,每个用户的信号对其他用户来说都是干扰。限制CDMA2000CDMA2000系统容量的因素是总干扰。系统容量的因素是总干扰。当达到以下条件,系统容量最大当达到以下条件,系统容量最大基站从各个移动台接收到的功率相同当在可接受的信号质量下,功率最小HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI C
19、onfidential 功率控制方式功率控制方式反向功率控制:开环功率控制开环功率控制闭环功率控制闭环功率控制内环功率控制内环功率控制:800 Hz外环功率控制外环功率控制前向功率控制:IS-95 基于测量报告、门限、周期、慢速的功率控制基于测量报告、门限、周期、慢速的功率控制IS-2000 引入快速功率控制引入快速功率控制HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 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
20、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反向开环功率控制反向开环功率控制BTSBTSMS发射功率发射功率HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 反向闭环功率控制反向闭环功率控制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BSCBTSHUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 为什么需要切换为什么需要切换为什么需要切换为什么需要切换v蜂窝通信的原理;
21、v软切换可以抗多径衰落,提高通信可靠性v软切换时可以通过增加切换分支的方式降低发射功率,提供系统容量和MS待机时间。HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential CDMA2000系统中切换的种类系统中切换的种类软切换:在切换过程中,在切换过程中,MSMS开始与新的开始与新的BTSBTS联系时,并不中断与原有的联系时,并不中断与原有的BTSBTS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。可能。更软切换:与软切换类似,发生在同一与软切换类似,发生在同一BTSBTS的不同
22、扇区之间。的不同扇区之间。硬切换:在切换过程中,在切换过程中,MSMS与新的与新的BTSBTS联系前,先中断与原联系前,先中断与原BTSBTS的通信,再的通信,再与新与新BTSBTS建立联系。硬切换过程中有短暂的中断,容易掉话。建立联系。硬切换过程中有短暂的中断,容易掉话。HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 软软/更软切换更软切换 软切换时分支在软切换时分支在BSC进行合并进行合并 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HUAWEI TECHNOLOGIES
23、Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 导频集导频集激活集激活集候选集候选集相邻集相邻集剩余集剩余集正在和手机保持通信的所有导频的集合正在和手机保持通信的所有导频的集合当前不在有效集中,但其对应的前向业务当前不在有效集中,但其对应的前向业务信道已有足够强度可以被成功解调的所有信道已有足够强度可以被成功解调的所有导频集合导频集合当前不在有效集或候选集中但是有可能进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入候选集的导频集合其它导频集合其它导频集合l 具有相同的频率但有不同的具有相同的频率但有不同的PN短码相位的导频集合短码相位的导频集合HUAWEI TECHNOLOG
24、IES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential T_ADD,T_DROP,T_TDROP时间时间Ec/Io扇区扇区A扇区扇区 BGuard Time(T-TDROP)Add Threshold(T_ADD)DropThreshold (T_DROP)软切换区域软切换区域三个与导频探测有关的参数:三个与导频探测有关的参数:T_ADD T_COMP T_DROP一个定时器参数:一个定时器参数:T_TDROPHUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 软切换相对门限软切换相对门限Pilot P1Pilot P2Pilot P0t0T
25、_COMP0.5dBt1t2T_ADD导频强度导频强度P0候选集中的导频候选集中的导频P1,P2激活集中的导频激活集中的导频t0 当当P0T_ADD时发送导频强度测量消息时发送导频强度测量消息t1 当当P0P1+T_COMP0.5dB时发送导频强度测量消息时发送导频强度测量消息t2 当当P0P2+T_COMP0.5dB时发送导频强度测量消息时发送导频强度测量消息HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.HUAWEI Confidential 导频集之间的相互转换导频集之间的相互转换T_ADDT_DROPPilot 1导频强度导频强度Pilot 2T_TDROPT_TDROP相邻集
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- CDMA 无线网络 原理
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