1、中南民族大学电子与信息工程学院唐红文中南民族大学电子与信息工程学院唐红文 移动通信移动通信-第八讲第八讲码分多址的移动通信系统码分多址的移动通信系统（一）（一）IS95IS95窄带窄带CDMACDMA系统系统ISIS9595系统概述 u码分多址的特征uCDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制uIS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率uIS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准uIS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码CDMA蜂窝通信系统的通信容量IS95 CDMA蜂窝系统的无线传输 u信道组成u正向传输u反向传输 IS95 CDMA蜂窝系统的控制功能 u登记注册u切换u呼叫处理 CDMA 技术早已
2、在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用;1989 年11 月，Qualcomm 在美国的现场试验证明，CDMA 用于蜂窝移动通信的容量大，并经理论推导其为AMPS 容量的20 倍，而同时期研究的D-AMPS 系统容量只有AMPS 的3 倍。这一振奋人心的结果很快使CDMA 成为全球的热门课题。效率约为78；CDMA 系统可很好地分配用户间的干扰。95 年香港和美国的CDMA 公用网开始投入商用。96 年韩国用自己的CDMA 系统开展大规模商用，头12 个月发展了150 万用户。2019 年全球CDMA 用户已达500 多万，CDMA 的研究和商业进入高潮，有人说2019年是CDMA 年。美国已拍卖
3、的 2958 个 PCS经营许可证中，选择 CDMA 占51%，D-AMPS 占20%，GSM 占28%。2019 年CDMA 在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长率高达250%，用户已达2000 万。南美洲的巴西等国和越南已开通CDMA网；韩国已开通cdma2000-1x 和HDR 商用网。全球CDMA 用户已超过1.5 亿。中国CDMA 的发展并不迟，也有长期军用研究的技术积累，93 年国家863 计划已开展CDMA 蜂窝技术研究。94 年Qualcomm 首先在天津建技术试验网。2019 年具有14 万容量的长城CDMA 商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部份商用。迄今
4、，中国联通已在全国250 多个城市正式开通了商用IS95A CDMA 网，并开始向cdma2000-1x升级，到2019年用户数达到5000 万。IS-99 为IS-95 提供无线数据链接协议。将把PPP、IP、TCP、AT 等协议写入IS-99，速率14.4kbps，为IS-95 提供数据业务标准。IS-99 于2019 年第三季度完成。IS-657 专门为IS-95 提供直接接入Internet标准协议。支持所有的TCP/IP/PPP 协议。IS-657 于2019 年第一季度完成。IS-95B 是为IS-95 成为宽带系统而写。允许8 个业务信道组合在一起，其数传速率将取决于使用的信道数
5、。支持高级的数据接入协议，如TCP 和ADSL 等，为Internet 的接入提供高速、灵活、方便的服务。IS-95B 的硬件网络将是全透明的。cdma2000 于2019 年开展制订，完全兼容IS-95A、B，最大数据速率达2Mbps。cdma2000-1x 技术目前已成熟，并进入商用，其传输速率达到307.2kbps。另外，在cdma2000-1xEVDO（HDR-High Data Rate）高数据速率系统技术也已成熟并开始统入商用。cdma2000 正在向基于MIP 核心网的All-IP 网演进。CDMA技术标准化发展阶段 IS-95AIS-99、IS657IS-95BIS-95HDR
6、、IS-95CCDMA 2000 1X RTTCDMA 2000 3X RTTCDMA 2000CDMA One过渡的标准第二代CDMA技术标准 第三代CDMA技术 按照按照CDMACDMA的规范，交换子系统应能向用户的规范，交换子系统应能向用户提供用户终端业务、承载业务、补充业务三类提供用户终端业务、承载业务、补充业务三类业务。业务。电话业务 紧急呼叫业务 短消息业务 语音邮箱业务 承载业务提供了在两个网络终端接口间的信息传递能力。120014400bit/s 异步数据 120014400bit/s 分组数据 交替语音与120014400bit/s 数据 遇忙呼叫前转CFB 无条件呼叫前转C
7、FU 无应答呼叫前转CFNA 隐含呼叫前转CFD 主叫号码识别显示CNIP 主叫号码别限制CNIR 呼叫等待CW 呼叫转移CT 会议电话CC 免打扰DND 消息等待通知MWN 三方通话3WC 密码呼叫接受PCA 选择呼叫接受SCA IN 码拦截SPINI 用户PIN 码接入SPINA 取回语音信息VMR 优选语言PL 用户群提示FA 移动接入寻线MAHCDMA是码多址系统：A A、码分、码分，B B、扩频、扩频通过频率扩展技术即将窄带信号频谱扩展成宽带信号进行传输。IS-95中扩频后的带宽为1.23MHz（称为CHIP速率）。信源数据调制扩频调制PN码发生器信息接收数据解调扩频解调PN码发生器
8、 同 步 电 路 载波发生器载波发生器frequencychannelquality123456narrow bandsignalguard space22222frequencychannelquality1spreadspectrumnarrowband channelsspread spectrum channels1.更大的通信容量；2.软越区切换：通过空间分集提供软切换,MSC 从多个BS监测用户信号并在任何时候都从中选择质量最好的信号；3.软容量：增加用户等于线性地增加底噪声，没有绝对底用户数限制所有用户的性能逐渐降低；4.频率规划简单：用户按不同的序列码区分，所以不相同CDMA载
9、波可在相邻的小区内使用，网络规划灵活，扩展简单。5.语音激活技术可扩大系统容量；6.较好的抗干扰性能;7.保密性强：CDMA信号的扰频方式提供了高度的保密性，CDMA码址是个伪随机码，而且共有4.4万亿种可能的排列，因此，要破解密码或窃听通话内容是很困难的。产生较大的多址干扰，系统容量干扰受限。u多用户检测与干扰相消技术远近问题：若多用户的功率不等，BS将捕获解调接收的最强MS信号。u BS必须实现功率控制以保证覆盖区内，每个MS的信号在BS接收机处电平相等。软切换需要MS在放弃旧BS之前捕获新的BS，这比FDMA 和TDMA 方案中采用的硬切换复杂得多。多址干扰（MAI）CDMA系统是采用不
10、同的扩频码字来区分用户，这就要求各用户的扩频码具有强自相关性和弱互相关性。但实际上各用户间的互干扰不可能完全消失，所以CDMA系统是干扰受限系统，就是说来自本小区和邻近小区用户的干扰成了决定系统容量和性能的主要因素。多址干扰是CDMA系统所特有的一种干扰。多址干扰又分两大类：u MS收到所属BS和临近BS向其它MS发送的信号。u BS收到本小区和临近小区MS信号；(a)(b)“远近效应”:近地强信号压制远地弱信号的现象。在上行链路中，如果小区内所有MS以相同的发射功率进行发射，而各MS与BS的距离是不同的，信号就具有不同的衰耗，导致BS接收较近的MS的信号强，接收较远的MS的信号弱，基站处所接
11、收到的信号的强度相差可达3070dB。由于CDMA是同频接收系统，造成弱信号淹没在强信号中，从而使得部分MS 无法正常工作，距离基站近的一个MS就可以完全阻塞整个小区。反向功率控制反向功率控制(上行功率控制上行功率控制)：主要是要求使任一移动台无论处于：主要是要求使任一移动台无论处于什么位置上，其信号在到达基站的接收机时，都具有相同的电平，什么位置上，其信号在到达基站的接收机时，都具有相同的电平，而且刚刚达到信干比要求的门限。而且刚刚达到信干比要求的门限。-防止防止“远近效应远近效应”，最大限度减小多址干扰。，最大限度减小多址干扰。u 反向开环功率控制反向开环功率控制：是：是移动台移动台根据接
12、收功率的变化根据接收功率的变化,估计由基站到移动估计由基站到移动台的传输损耗台的传输损耗,迅速调节移动台发射功率迅速调节移动台发射功率.目的目的 是试图使所有移动台发是试图使所有移动台发出的信号到达基站时都有相同的功率。出的信号到达基站时都有相同的功率。优点：优点：方法简单、直接、不需要在方法简单、直接、不需要在MS和和BS间交换控制信息。间交换控制信息。因而控制速度快，且节省开销。因而控制速度快，且节省开销。缺点：缺点：对于瑞利衰落信道效果不好。对于瑞利衰落信道效果不好。u 反向闭环功率控制反向闭环功率控制：根据：根据基站接收信噪比基站接收信噪比，决定移动台发送功率。目，决定移动台发送功率。
13、目标标 是由基站接收信噪比迅速调整移动的发送功率，以保证基站收到的是由基站接收信噪比迅速调整移动的发送功率，以保证基站收到的信号足够强，同时对其它信道干扰最小。信号足够强，同时对其它信道干扰最小。正向功率控制：基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功率。u目的：对路径衰落较小的移动台较小的正向链路功率，对那些远离基站和误码率较大的移动台分配较大的正向链路功率。前向信道总功率按一定比例分配给导频信道、同步信道、寻呼信道以及所有的前向业务信道。前向总功率分配：u导频信道：20%u同步信道：3%u寻呼信道：6%(每个)u业务信道：动态分布(1%-%6/信道)功率控制是CDMA蜂窝系统提
14、高通信容量的关键技术，也是主要技术难题。在在CDMA小区中，每个信道拥有自己的功率电平和自小区中，每个信道拥有自己的功率电平和自己的己的Walsh码。码。u导频信道用导频信道用Walsh 0，寻呼信道用，寻呼信道用Walsh 17，同步信道用，同步信道用Walsh32，业务信道用，业务信道用Walsh 831和和Walsh 3364(共共55个业务信道个业务信道)。导频信道是信标信道，定义了小区的覆盖半径，通常导频信道是信标信道，定义了小区的覆盖半径，通常具有最大功率。具有最大功率。美国联邦通信委员会美国联邦通信委员会(FCC)分配给蜂窝通信系分配给蜂窝通信系统使用的频率如图所示统使用的频率如
15、图所示:频谱频谱824 825849869 870 880 890 891.5 894 835 845 846.5AAABB频道号频道号 991 1023 1 333 334 666 667 716 717 749MSMS发发BSBS发发 A 频段的基本频道为AMPS 的283 号频道（833.49MHz），第二CDMA 频道为242 号（832.26MHz）。扩展CDMA 频道依次为201 号（831.03MHz）、160 号（829.80MHz）、119 号（828.57MHz）、78 号（827.34MHz）和37 号（826.11MHz）。共有7 个可用CDMA 频道。B 频段的基本频
16、道为AMPS 的384 号频道（836.52MHz），第二CDMA 频道为425 号（837.75MHz）。中国联通CDMA 网的工作A 频段（原长城网）为825MHz835MHz（BS 收）、870MHz880MHz（BS 发），即10MHz 可用频率；B 频段835MHz839MHz（BS 收）、880MHz884MHz（BS发），即4MHz 可用频率；上下行频率间隔为45MHz。A283B384系统与使用部门系统与使用部门 上行频率（上行频率（MHz）下行频率（下行频率（MHz）ETACS880890925935TACS890905935950中国移动中国移动GSM89090993595
17、4中国联通中国联通CDMA825835870880中国电信中国电信GSM909915954960目前，中国联通目前，中国联通CDMA使用原军队使用原军队AMPS频段，即上行频段，即上行频率为频率为825835MHz，下行频率为，下行频率为870880MHz，占用，占用10M带宽，上下频差带宽，上下频差45M。CDMA蜂窝系统利用“全球定位系统”(GPS)的时标。CDMA系统对无线定时要求十分严格。在IS95中规定:u同一前向CDMA信道的导频PN序列与所有Walsh序列间的时间误差须小于50ns；u同一基站的不同CDMA信道的发射时间须在1s内；u所有基站的导频PN序列的发射时间须在10s内，
18、因此，每个基站都需使用GPS作为时间基准参考源。中国联通CDMA网的技术体制规定CDMA网内以GPS系统作为时钟基准，同时以公用数字同步网的同步基准作为备用时钟基准。QUALCOMMQUALCOMM公司的公司的CELP(QCELP)CELP(QCELP)算法，即码激励算法，即码激励线性预测的可变速率混合编码算法：线性预测的可变速率混合编码算法：u基于线性预测编码；基于线性预测编码；u使用矢量码表替代简单线性预测中产生浊音准使用矢量码表替代简单线性预测中产生浊音准周期脉冲的脉冲位置和幅度，使用码表矢量量周期脉冲的脉冲位置和幅度，使用码表矢量量化差值信号；化差值信号；u可变速率：采用话音激活检测可
19、变速率：采用话音激活检测(VAD)技术，在技术，在话音间隙期，根据不同的信噪比背景分别选择话音间隙期，根据不同的信噪比背景分别选择9.6kbps、4.8kbps、2.4kbps、1.2kbps 4个档次个档次(1,1/2,1/4,1/8)的传输速率，使平均速率比最高速的传输速率，使平均速率比最高速率下降两倍以上；率下降两倍以上；首先对模拟话音按首先对模拟话音按8kHz取样；取样；其次按照其次按照20ms划分为一个话音帧，每帧有划分为一个话音帧，每帧有160个样本。个样本。将将160个样本生产个样本生产3个参数子帧，个参数子帧，3个参数不断个参数不断更新，更新后参数按一定的帧结构送至接收端。更新
20、，更新后参数按一定的帧结构送至接收端。u滤波参数滤波参数a1、a2、.、a12，对任何速率每，对任何速率每20ms更新更新一次；一次；u音调参数，不同速率更新次数不一样；音调参数，不同速率更新次数不一样；u码表参数，不同速率更新次数不一样。码表参数，不同速率更新次数不一样。接收端解码器把收到的话音分组解码，恢复成接收端解码器把收到的话音分组解码，恢复成话音样点。话音样点。IS95系统概述 u码分多址的特征uCDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制uIS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率uIS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准uIS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码CDMA蜂窝通信系统的通信
21、容量IS95 CDMA蜂窝系统的无线传输 u信道组成u正向传输u反向传输 IS95 CDMA蜂窝系统的控制功能 u登记注册u切换u呼叫处理 蜂窝系统采用蜂窝系统采用CDMACDMA的目的的目的：增大系统容量 CDMA系统是一个自干扰系统，用户数和服系统是一个自干扰系统，用户数和服务级别之间有着更灵活的关系，用户数的增务级别之间有着更灵活的关系，用户数的增加相当于背景噪声的增加，造成话音质量的加相当于背景噪声的增加，造成话音质量的下降。因此，下降。因此，影响影响CDMA系统容量的因素系统容量的因素较较多。多。干扰的影响；干扰的影响；本小区的用户多址干扰，邻小区的用户干扰 多址干扰或多用户干扰。扇
22、区的作用；扇区的作用；话音激活期的影响；话音激活期的影响；CDMA的系统容量：在给定的总频带带宽内在保证通信质量的条件下,能同时提供呼叫的个数。通信质量的定义u以信干比(S/I)来度量。信道数m：频带+时隙+扩频码 u有效用户数(m)u考虑语音激活因子-d(-35%)u考虑扇区化因子(扇区数)-G u考虑频率复用效率-F前向容量前向容量决定于基站发射功率决定于基站发射功率 和移动台所需的和移动台所需的S/IS/I。前向链路容量前向链路容量：u信号功率u干扰功率 本小区干扰 邻小区干扰u分析中，首先不考虑邻小区干扰，然后将邻小区干扰归为频率复用效率参数反向容量反向容量取决于用户的发射功率取决于用
23、户的发射功率 是否足以克服其它用户的干扰。是否足以克服其它用户的干扰。反向链路容量：反向链路容量：u信号功率：u干扰功率：本小区干扰：邻小区干扰：分析中，首先不考虑邻小区干扰，然后将邻小区干扰归为频率复用效率参数(约0.65)系统系统AMPSAMPSDAMPSDAMPSN-CDMAN-CDMA总频带宽带总频带宽带(MHz)(MHz)1.251.251.251.251.251.25频道带宽频道带宽(KHz)(KHz)303030301.251.25载频时隙数载频时隙数1 13 31 1信道数目信道数目41.741.7125125 频率复用因子频率复用因子7 74 41.331.33扇区数扇区数1
24、 11 13 3语音激活因子语音激活因子 0.350.35系统容量系统容量(信道数信道数)6 631.2531.25120 120 在相同的频带资源内，CDMA可以支持更多的话务量，即频谱利用率最高。容量优势源于一些先进的技术：u语音激活 u扇区化 u智能天线 u功率控制 u越区切换 IS95系统概述 u码分多址的特征uCDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制uIS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率uIS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准uIS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码CDMA蜂窝通信系统的通信容量IS95 CDMA蜂窝系统的无线传输 uCDMA系统规划u信道组成u正向传输u反向传
25、输 IS95 CDMA蜂窝系统的控制功能 u登记注册u切换u呼叫处理CDMA系统组成系统组成 基站控制器移动交换中心/被访位置寄存器操作管理中心本地位置寄存器移动交换中心/被访位置寄存器V接口E接口市话网PSTNISDNA接口Abis接口基站收/发信机发收发收发收基站收/发信机U接口全向小区扇形小区业务链路控制及数据链路Um接口(也称空中接口)的无线信令规程由800 MHz CDMA数字蜂窝移动通信网空中接口技术规范规定。A接口的信令规程由800 MHz CDMA数字蜂窝移动通信网移动业务交换中心与基站子系统间接口信令技术规范规定。B、C、D、E、N和P接口的信令规程由800 MHz CDMA
26、数字蜂窝移动通信网移动应用部分技术规范规定。Ai接口的信令规程由800 MHz CDMA数字蜂窝移动通信网与PSTN网接口技术规范规定。系统组成系统组成:u网络交换子系统网络交换子系统 网络交换子系统又由移动交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)、短信息中心(MC)、短信息实体(SME)、设备识别寄存器(EIR)和操作系统中心(OMC)等构成。u基站子系统基站子系统 基站子系统由一个集中控制器(CBSC)和若干个基站收发信台(BTS)组成。u移动台子系统构成移动台子系统构成 移动终端(MS)和客户识别卡(UIM)。反向链路采用反向链路采用OQ
27、PSK 调制，前向链路采用调制，前向链路采用QPSK 调制调制 800 MHz 频段频段(IS-95A)：u 45 MHz 上下行链路频率间隔；上下行链路频率间隔；u 50 MHz 频谱分配。频谱分配。1900 MHz(IS-95B)高频段系统：高频段系统：u 90 MHz上下行链路频率间隔；上下行链路频率间隔；u 120 MHz 频谱分配。频谱分配。2.46 MHz 总带宽总带宽(多信道共享相同的频率带宽多信道共享相同的频率带宽)u 1.23 MHz 反向反向CDMA 信道带宽；信道带宽；u 1.23 MHz 前向前向CDMA 信道带宽。信道带宽。信道信道Chip 速率为速率为1.2288M
28、Chip/s。频率复用因子为频率复用因子为1。DS-CDMA 接入方式。接入方式。8kHZ 话音带宽。话音带宽。每个每个CDMA 频段带宽总数有频段带宽总数有64 个信道。个信道。每个每个CDMA 频段带宽有频段带宽有55 个话音信道。个话音信道。CDMACDMA基于扩频技术基于扩频技术,用户具有特征码用户具有特征码CDMACDMA技术中包含扩频和码分两个概念技术中包含扩频和码分两个概念u扩频扩频:信息带宽扩展信息带宽扩展u码分码分:实现用户实现用户,信道和基站的标识问题信道和基站的标识问题CDMA蜂窝系统中用多址码来区分地址,包括:上行:A、用户地址 B、多速率业务地址 下行:A、信道地址
29、B、基站地址多址码设计的基本要求u用户地址码：地址码数量，码间的正交性u多速率业务地址码：质量，即满足不同速率业务之间的正交性能u信道地址：质量，各信道之间正交，互不干扰u基站地址：数量，质量要求，正交性各类地址码要求不一致，很难采用同一类正交码或伪码(PN码)能同时满足数量与质量上矛盾的要求。CDMACDMA中的码分功能中的码分功能u实现基站的码分选址实现基站的码分选址-用不同移相的用不同移相的PNPN序列，序列，M=2M=21515-1-1 基站码基站码,相位隔离度相位隔离度64chips,64chips,留足够多位留足够多位的多径时延保护区。的多径时延保护区。u实现信道的选择实现信道的选
30、择-用正交的用正交的WalshWalsh函数；函数；u实现用户的识别和多速率业务的识别。实现用户的识别和多速率业务的识别。用周期足够长的用周期足够长的PNPN序列，如序列，如N-CDMA N-CDMA M=M=2 24242-1-1以以3路软切换为例说明路软切换为例说明IS-95 系统中小区配置系统中小区配置：u用短用短PN码的码的OFFSET识别小区；下行链路用识别小区；下行链路用Walsh码识别信道；上行链路用长码识别用户。码识别信道；上行链路用长码识别用户。CDMA 逻辑信道逻辑信道(或链路或链路)的构成的构成u前向信道有以下几种：前向信道有以下几种：导频信道导频信道(总是用总是用Wal
31、sh 0)；寻呼信道寻呼信道(用用Walsh 17)；同步信道同步信道(总是用总是用Walsh 32)；业务信道业务信道(用用Walsh 831和和Walsh3363)。u 反向信道有：反向信道有：接入信道；接入信道；业务信道。业务信道。导频信道同步信道寻呼信道正向业务信道反向业务信道接入信道移动台基站CDMA 逻辑信道图示导频信号导频信号：在：在CDMA前向信道上是不停地发射前向信道上是不停地发射的。移动台利用导频信道来获得初始系统同步，的。移动台利用导频信道来获得初始系统同步，完成对来自基站信号的时间，频率和相位和跟完成对来自基站信号的时间，频率和相位和跟踪。踪。导频信道使用导频信道使用W
32、0。用途用途：u是一种无调制的直接序列扩频信号，令移动台可迅是一种无调制的直接序列扩频信号，令移动台可迅速而精确地捕获信道的定时信息，并提取相干载波速而精确地捕获信道的定时信息，并提取相干载波进行信号的解调。进行信号的解调。u切换时移动台通过对周围不同基站的导频信号进行切换时移动台通过对周围不同基站的导频信号进行检测和比较，可以决定什么时候需要进行过境切换。检测和比较，可以决定什么时候需要进行过境切换。同步信道同步信道：主要传输同步信息：主要传输同步信息(还包括提供移动还包括提供移动台选用的寻呼信道数据率台选用的寻呼信道数据率)。同步信道使用同步信道使用W32。同步信道工作在固定速率同步信道工
33、作在固定速率1200b/s，若数据是，若数据是半速率卷积编码，则符号重复一次。半速率卷积编码，则符号重复一次。在同步期间，移动台利用此同步信息进行同步在同步期间，移动台利用此同步信息进行同步调整。调整。一旦同步完成，它通常不再使用同步信一旦同步完成，它通常不再使用同步信道，道，但当设备关机后重新开机时，还需要重新但当设备关机后重新开机时，还需要重新进行同步。进行同步。当通信业务量很多当通信业务量很多,所有业务信道均被占用而所有业务信道均被占用而不够应用时，此同步信道也可临时改作业务信不够应用时，此同步信道也可临时改作业务信道使用。道使用。寻呼信道寻呼信道：在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的：在呼叫
34、接续阶段传输寻呼移动台的信息。信息。寻呼信道使用寻呼信道使用W1到到W7。寻呼信道的工作数据速率为寻呼信道的工作数据速率为9600或或4800b/s。移动台通常在建立同步后，接着就选择一个寻移动台通常在建立同步后，接着就选择一个寻呼信道呼信道(也可以由基站指定也可以由基站指定)来监听系统来监听系统 发出的发出的寻呼信息和其它指令。寻呼信息和其它指令。在需要时，寻呼信道可以改作业务信道使用，在需要时，寻呼信道可以改作业务信道使用，直至全部用完。直至全部用完。正向业务信道正向业务信道：共有四种传输速率：共有四种传输速率(9600、4800、2 400、1 200 b/s)。业务速率可以逐帧业务速率
35、可以逐帧(20ms)改变，以动态地适应改变，以动态地适应通信者的话音特征。比如，发音时传输速率提通信者的话音特征。比如，发音时传输速率提高，停顿时传输速率降低。这样做，有利于减高，停顿时传输速率降低。这样做，有利于减少少CDMA系统的多址干扰，系统的多址干扰，以提高系统容量。以提高系统容量。正向业务信道使用正向业务信道使用W8到到W31，W33到到W63。在业务信道中，还要插入其它的控制信息，如在业务信道中，还要插入其它的控制信息，如链路功率控制和过区切换指令等。链路功率控制和过区切换指令等。导频信号是一种无调制的直接序列扩频信号，令移动台可迅速而精确地捕获信道的定时信息定时信息，并提取相相干
36、载波干载波进行信号的解调。移动台通过对周围不同基站的导频信号进行检测和比较，可以决定什么时候需要进行过境切换。过境切换。传输同步信息.此同步信道也可临时改作业务信道使用。在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息。共有四种传输速率(9 600、4 800、2 400、1 200 b/s)。业务速率可以逐帧(20 ms)改变，以动态地适应通信者的话音特征。多址码:利用具有不同相位偏移量的长PN(242-1)码作为连接地址，许多用户共享CDMA频道。u长码相位偏移量代表连接地址，而这个偏移量是由代表信道或用户特征的掩码所决定。u每个接入信道由不同的接入信道相位偏移量识别。u在业务信道，不同用户的长码相位偏
37、移量由用户特征决定。反向CDMA信道(CDMA上行信道)由接入信道和反向业务信道组成。u业务信道(同下行信道):是用于在呼叫建立期间传输用户信息和信令信息。u接入信道(最多32个，最少0个)：移动台通过接入信道向基站进行登记、发起呼叫、响应基站发来的呼叫等。uMS通过导频信道获得相位、定时和信号强度；uMS通过同步信道与系统同步；uMS通过寻呼信道获得系统参数；uMS与BS在一个连接期间通过业务信道相互通信；uMS和BS在系统捕获和寻呼期间通过接入信道和寻呼信道进行通信。系统和网络标志、系统和网络标志、PN短码的偏移量，短码的偏移量，PN长码的状态和长码的状态和寻呼信道的数据寻呼信道的数据速率
38、（速率（4800，9600）RS1支持的速率：支持的速率：9.6,4.8,2.4,1.2kbpsRS2支持的速率：支持的速率：14.4,7.2,3.6,1.8kbpsRS1必须支持必须支持IS95,RS2为可选项为可选项功率比特与速率为功率比特与速率为800bps的扰的扰频语音比特进行多路复用。频语音比特进行多路复用。PCM话音话音需减小话音编码输出比特输率，因而工作在可变输率模式：需减小话音编码输出比特输率，因而工作在可变输率模式：全、全、1/21/2、1/4 1/4、1/81/8速率。速率集速率。速率集1 1的的VocoderVocoder全速率全速率9.6kb/s9.6kb/s，速，速率
39、集率集2 2的全速率为的全速率为14.4kb/s14.4kb/s。提供差错检测提供差错检测/纠正。对速率集纠正。对速率集1 1（1 1：2 2）,速率集速率集2 2（1:3 1:3）复制编码器的输出符号。通过重复使块交织输入符号数保持恒定复制编码器的输出符号。通过重复使块交织输入符号数保持恒定19.2ksps(19.2ksps(速率集速率集1),28.8kb/s(1),28.8kb/s(速率集速率集2)2)。仅当仅当VocoderVocoder工作于速率集工作于速率集2 2模式下使用。模式下使用。达到抗衰落目的。达到抗衰落目的。采用用户的采用用户的ESNESN改变序列为掩码所对应的长码对输入数
40、据加扰来提改变序列为掩码所对应的长码对输入数据加扰来提供安全性。供安全性。提供快速功控子信提供快速功控子信,输入数据被穿孔输入数据被穿孔800800次次/秒以插入功率升秒以插入功率升/降命降命令给令给MS,MS,每次命令使每次命令使MSMS发射功率升高或降低发射功率升高或降低1dB1dB。正交性。每个输入符号对应一个正交性。每个输入符号对应一个64bit Walsh64bit Walsh码使信道速率位码使信道速率位1.2288Mchip/s.1.2288Mchip/s.为为BSBS提供唯一的标识提供唯一的标识,确保确保MSMS锁定正确的锁定正确的BSBS。把信号通过变频转换到蜂窝频段（把信号通
41、过变频转换到蜂窝频段（800MHz800MHz）或）或PCSPCS频段频段(1900MHz).(1900MHz).每每6bit采采用用64进制进制如码元有重复，则采用数据突发随机如码元有重复，则采用数据突发随机器对基本信道的代码掩蔽冗余的数据。器对基本信道的代码掩蔽冗余的数据。将导频信道的信号强度和帧差错概率将导频信道的信号强度和帧差错概率的状态传输给的状态传输给BS。需减小话音编码输出比特输率，因而工作在可变输率模式：需减小话音编码输出比特输率，因而工作在可变输率模式：全、全、1/21/2、1/4 1/4、1/81/8速率。速率集速率。速率集1 1的的VocoderVocoder全速率全速率
42、9.6kb/s9.6kb/s，速，速率集率集2 2的全速率为的全速率为14.4kb/s14.4kb/s。提供差错检测提供差错检测/纠正。对速率集纠正。对速率集1 1（1:31:3）,速率集速率集2 2（1 1：2 2）复制编码器的输出符号。通过重复使块交织输入符号数保持恒定复制编码器的输出符号。通过重复使块交织输入符号数保持恒定28.8kb/s28.8kb/s。达到抗衰落目的。达到抗衰落目的。用相应的用相应的6464位位WalshWalsh码代替码代替6 6个符号的块。个符号的块。提供可变速率传输。重复的符号被删除，发送占用周期随提供可变速率传输。重复的符号被删除，发送占用周期随Vocoder
43、Vocoder的输出数据速率而变，使发送随机化。的输出数据速率而变，使发送随机化。提供扩频。反向链路数据的扩频长提供扩频。反向链路数据的扩频长PNPN码序列掩码基于用户的码序列掩码基于用户的ESN.ESN.使用零使用零offsetoffset的导频的导频PNPN序列进行信道扩频，确保序列进行信道扩频，确保BSBS锁定其辖区内锁定其辖区内的传输信号。的传输信号。把信号通过变频转换到蜂窝频段（把信号通过变频转换到蜂窝频段（800MHz800MHz）或）或PCSPCS频段频段(1900MHz).(1900MHz).PCM话音话音下行信道：下行信道：使用一个64位的正交Walsh序列扩频。为了减小相邻
44、小区中使用相同Walsh码的MS之间的相互干扰，在某个特定小区内所有的信号均使用短PN序列（区标识）加扰。上行信道：上行信道：使用长PN序列进行扩频。IS95系统概述 u码分多址的特征uCDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制uIS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率uIS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准uIS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码CDMA蜂窝通信系统的通信容量IS95 CDMA蜂窝系统的无线传输 u信道组成u正向传输u反向传输 IS95 CDMA蜂窝系统的控制功能 u登记注册u切换u呼叫处理 登记注册是MS 与特定网络的特定小区建立联系的过程。MS向BS报告其位置状态,身份标
45、志和其他特征的过程。通过注册，BS知道MS位置，等级和通信能力，确定MS在那个寻呼信道监听，并能有效向MS发起呼叫。9 种类型：开电源注册：MS 开机时；断电源注册：MS 关机之前；周期性注册：移动台按定时器触发登记；根据距离注册：当MS 从一个小区移动到另一个小区时；根据区域注册：当MS 移入移出位置片区（Zone）时；受命注册：BS 要求的登记；参数改变注册：当MS 参数改变时；默认注册（隐含登记）：当BS 推断MS 位置时。当移动台成功地发出一个初始化信息或一个呼叫响应信息，基站就能明白移动台的位置。这就叫隐含登记；业务信道注册：在激活模式下的登记。一旦基站获得一个已安排至业务信道上的移
46、动台的登记信息时，基站能够识别出已经注册的移动台。大多数运营商采用开机、关机、基于定时器、和参数改变等类型的登记。MS 必须经过登记才能接收或发出呼叫；IS-95 中前5 种类型的匿名登记消息用于不同的场合，称为自主登记:u 开机；u 关机（取消登记）；u 定时器超出门限；u 当新旧BS 之间的距离超过一定的限制时。BS 在系统消息中发出GPS 信息和距离限制；u MS 移动到新的片区（MSC 所辖小区被群分成片区）。后4 种登记不是由MS 发起的，如BS 要求MS 改变某些参数并通知BS、寻呼响应中的暗示等。三个层次：系统、网络、区域 一个CDMA系统由系统标志(SID)和网络标志(NID)
47、组成。一个系统将拥有多个网络。MS将跟踪其所在地区的SID/NID。对每个MS具有一个归属SID和NID的列表。u若MS移动进入到一个NID不在列表之中但SID在所列表中，就把该NID归类为漫游NID；u若SID也不在列表之中，则称该其为漫游SID。一旦知道一个MS是个漫游者，就将定义出其在此接入的外来(非归属)域能够获得的服务类型。图 8-31 系统与网络的示意图 切换及漫游均可用网络识别对（SID，NID）来说明。蜂窝网都是采用小区制方式，小区中常常分为蜂窝网都是采用小区制方式，小区中常常分为若干扇区，因此移动台从一个扇区到另一个扇若干扇区，因此移动台从一个扇区到另一个扇区，从一个小区到另
48、一个小区，或从一个业务区，从一个小区到另一个小区，或从一个业务区到另一个业务区，或业务负荷量调整，为保区到另一个业务区，或业务负荷量调整，为保证通信不中断，都需要过区切换。证通信不中断，都需要过区切换。CDMA CDMA 支持两种类型的越区切换：支持两种类型的越区切换：u CDMACDMA到到CDMACDMA的硬切换；的硬切换；u 软切换。软切换。硬切换在某频率点呼叫阻塞率高、崩溃的场合才发生；硬切换在某频率点呼叫阻塞率高、崩溃的场合才发生；而在崩溃之前都是使用软切换。而在崩溃之前都是使用软切换。MS MS 辅助的越区切换（辅助的越区切换（MAHO)MAHO)：uMS MS 向向BS BS 报
49、告信号测量结果，报告信号测量结果，RAKE RAKE 接收机中的搜索接收机中的搜索Finger Finger 用来测量相邻用来测量相邻BSBS（邻（邻BS BS 列表消息周期地发送列表消息周期地发送给终端）的给终端）的导频信号导频信号，在，在MS MS 建立呼叫期间得到越区切建立呼叫期间得到越区切换门限表和新小区表，换门限表和新小区表，MS MS 跟踪那些高于门限的跟踪那些高于门限的BS BS 并并无论何时只要无论何时只要MSC MSC 要求就发送此信息给要求就发送此信息给MSCMSC。软切换是“断前通”（work before break）。特点是：CDMA系统所特有，只能发生在同频小区间；
50、先建立目标小区的链路，后中断源小区的链路；可以避免通话的“缝隙”；软切换增益可以有效的增加系统的容量；软切换会比硬切换占用更多的系统资源。n 软切换相关技术：主要涉及导频搜索技术，导频强度的测量技术，切换过程中的导频变换技术。软切换的机理：MS需要搜索导频信号，并测量其强度，设置切换定时器，测量导频信号中的PN序列偏移，并通过MS与BS得信息交换完成切换。可分为三步：u1、移动台和原小区仍在通信；u2、移动台同时和原小区，新小区进行通信；u3、移动台只和新小区通信。软交换可以减小呼叫中断的可能性，并减少了在切换过程中的切换信令的乒乓效应。(1)B导频强度超过门限(上)，移动台向基站发送一导频强
