1、2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移电子科技大学电子科技大学移动通移动通信原理信原理第七章第七章IS95及及其增强移其增强移2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时系统的同步与定时7.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制7.5 CDMA系统的软切换技术系统的软切换技术7.6 第三代移动通信系统第三代移动通信系统2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移7.1 概述概述n1990年年9月，
2、月，Qualcomm公司公开了其第一版公司公开了其第一版的的CDMA“公用空中接口公用空中接口”规范。经过不断的规范。经过不断的修改，于修改，于1995年被年被TIA采纳，定为采纳，定为IS-95A标准标准IS-95（Interim Standard 95）。n1998开始，在第三代移动通信系统中广泛采用开始，在第三代移动通信系统中广泛采用CDMA技术（技术（cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA）2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移CDMA蜂窝系统的基本概念蜂窝系统的基本概念n基本概念基本概念nCDMA基于扩频技术，每个用户有各自的特征基于扩频技术，每个
3、用户有各自的特征码码nCDMA技术包含两层含义技术包含两层含义n 扩频：信息带宽的扩展扩频：信息带宽的扩展n 码分：用户、信道和基站都依靠码识别码分：用户、信道和基站都依靠码识别n码分的含义码分的含义(IS-95)n 基站的识别基站的识别n 信道的识别信道的识别n 用户的识别用户的识别2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移CDMA蜂窝系统的频谱带宽蜂窝系统的频谱带宽n决定决定CDMA蜂窝系统频谱带宽的因素：蜂窝系统频谱带宽的因素：n频谱资源频谱资源/系统容量系统容量/多径分离多径分离/扩频增益扩频增益n 陆地移动通信系统陆地移动通信系统n多径时延多径时延 约为约为
4、1usnChip周期周期 1MHzn系统带宽系统带宽1.25MHzn扩频码片速率扩频码片速率1.2288MChip/s2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移IS-95 CDMA技术的发展技术的发展标准标准数据速率数据速率IS-95A14.4kb/sIS-95B64kb/sCDMA2000-1X144kb/sCDMA2000-3X2Mb/s2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移IS-95 CDMA主要技术指标主要技术指标(1)nIS 95 CDMA工作频段工作频段n上行（移动台发上行（移动台发/基站收）：基站收）：825849MHzn下行（
5、移动台收下行（移动台收/基站发）：基站发）：870894MHzn双工间隔：双工间隔：45MHznIS 95 CDMA PCS工作频段工作频段n上行（移动台发上行（移动台发/基站收）：基站收）：18501910MHzn下行（移动台收下行（移动台收/基站发）：基站发）：19301990MHzn双工间隔：双工间隔：80MHzn载频间隔：载频间隔：1.25MHzn双工方式：双工方式：FDDn多址方式：多址方式：CDMAn扩频码速率：扩频码速率：1.2288Mc/s2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移IS-95 CDMA主要技术指标主要技术指标(2)n调制方式：调制方式：前
6、向前向QPSK，反向，反向OQPSKn语音编码方式：语音编码方式：变速率变速率QCELP码码n信道编码方式：信道编码方式：卷积码（卷积码（k=9，正向信道码率，正向信道码率R=1/2，反向信道码率反向信道码率R=1/3）n数据帧长：数据帧长：20msn扩频解调门限：扩频解调门限：7dB（Pe=10-4）n小区结构：小区结构：1200三扇区构成三扇区构成n功率控制范围：功率控制范围：正向：正向：6dB 反向：反向：80dBn功率控制精度：功率控制精度：正向：正向：0.5dB 反向：反向：1dBn分集接收：分集接收：基站基站4路路RAKE接收接收 移动台移动台3路路RAKE接收接收2023-1-2
7、5电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时系统的同步与定时7.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制7.5 CDMA系统的软切换技术系统的软切换技术7.6 第三代移动通信系统第三代移动通信系统2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.2.1 IS-95系统的下行链路系统的下行链路n下行链路的序列码下行链路的序列码n下行链路的物理信道与逻辑信道下行链路的物理信道与逻辑信道7.2.2 IS-
8、95系统的上行链路系统的上行链路n上行链路的序列码上行链路的序列码n上行链路的物理信道与逻辑信道上行链路的物理信道与逻辑信道电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移7.2.1 IS-95系统的下行链路系统的下行链路 n下行链路的构成下行链路的构成BS发发MS收收Walsh码码，扩频，扩频，区分信道，区分信道短码短码，基站，基站同步，区分基同步，区分基站站长码，长码，加加扰，区分用扰，区分用户户2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移下行链路的序列码下行链路的序列码n基站的识别基站的识别短码：短码：n不同相移的不同相移的PN序列，码元周期为序列，码元周期为215
9、。n信道的识别信道的识别Walsh码：码：n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；n用户的识别用户的识别长码：长码：n周期足够长的周期足够长的PN序列，码元周期为序列，码元周期为242-1。电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移Walsh码码(1)n区分信道，实现码分多址功能区分信道，实现码分多址功能n采用采用64个个正交正交的的Walsh函数对信道函数对信道扩频扩频，每一，每一Walsh序列为一物理信道，信道数记为序列为一物理信道，信道数记为W0-W63n扩频码片速率扩频码片速率1.2288Mcps。Walsh码在同步时是完全正交的。码在同
10、步时是完全正交的。2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移Walsh码码(2)nWalsh码的特点：码的特点：n同步时，同步时，Walsh码是完全正交码（自相关函数码是完全正交码（自相关函数为为1，互相关函数为，互相关函数为0）；）；n非同步情形下，非同步情形下，Walsh码的自相关特性和互相码的自相关特性和互相关特性很差；关特性很差；nWalsh码序列的功率谱分布彼此不均匀码序列的功率谱分布彼此不均匀uWalsh码不能单独承担扩频任务，通常采用码不能单独承担扩频任务，通常采用Walsh码与其它序列的结合。码与其它序列的结合。u 区分信道只能用于下行区分信道只能用于下
11、行电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移短码短码(1)n作用：作用：n区分基站区分基站：分配给每一基站同：分配给每一基站同一个短序一个短序的不同时间偏移的不同时间偏移n提供对提供对WalshWalsh码数据的加扰，使码数据的加扰，使各蜂窝小区能重用所有各蜂窝小区能重用所有WalshWalsh码。码。n时间偏移使移动台能识别使用时间偏移使移动台能识别使用相同频率的相邻蜂窝小区相同频率的相邻蜂窝小区BS发发短码短码电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移短码短码(2)nm序列序列n采用采用215-1的的m序列（序列（32768）n为不同基站发出的信号赋予不为不同基站发出的信号赋予
12、不同的特征，并用于移动台同步同的特征，并用于移动台同步n所有基站的引导所有基站的引导PN序列有相序列有相同的产生结构，但是不同同的产生结构，但是不同BS具有不同的相位偏移量具有不同的相位偏移量n按按64个码为间隔，形成个码为间隔，形成32768/64=512个不同的时间偏置，个不同的时间偏置，在全系统时钟同步的情况下，移动台根据时间偏置可在全系统时钟同步的情况下，移动台根据时间偏置可识别与同步基站识别与同步基站n速率：速率：1.2288Mcpsn正交引导正交引导PN序列生成多项式序列生成多项式：电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移长码长码BS发发长码长码n长码长码n在下行寻呼信道和
13、业务信道中作在下行寻呼信道和业务信道中作扰码扰码，用于数据加，用于数据加扰和用户保密，并扰和用户保密，并识别用户识别用户。n采用：周期为采用：周期为242-1的的m序列序列。n长码速率为长码速率为1.2288Mcps，64分频（分频（64抽抽1）后为）后为19.2kcps。n不同信道利用不同的掩码得到不同相位的长码。不同信道利用不同的掩码得到不同相位的长码。2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移下行链路的物理信道和逻辑信道下行链路的物理信道和逻辑信道n下行链路的物理信道下行链路的物理信道n每个载频在一个小区内以每个载频在一个小区内以64个正交个正交Walsh码码区分
14、信区分信道。可提供道。可提供64个码分信道。速率：个码分信道。速率：1.2288Mcpsn寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道。寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道。逻辑信道逻辑信道信道信道个数个数物理信道物理信道逻辑信道逻辑信道信道信道个数个数物理信道物理信道导频信道导频信道1W0寻呼信道寻呼信道17W17同步信道同步信道1W32下行业务下行业务信道信道55W8W31，W33W63下行链路的逻辑信道分配与码分物理信道的关系电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移下行链路物理信道和逻辑信道的映射下行链路物理信道和逻辑信道的映射n下行逻辑信道下行逻辑信道n下行业务信道下行业务信道
15、n下行控制信道：导频信道、同步信道、寻呼信道下行控制信道：导频信道、同步信道、寻呼信道码域正交码域正交复用复用电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移导频信道导频信道(1)nW0全全0，不含数据，含引导，不含数据，含引导PN码序列相位偏移量码序列相位偏移量和频率基准信息，一直不断发送。电平高于其它和频率基准信息，一直不断发送。电平高于其它信道约信道约20dB。便于。便于MS获取基站的定时获取基站的定时，进行，进行信信道估计、相干解调、切换道估计、相干解调、切换等。等。W0为为全全0电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移导频信道导频信道(2)n导频信道连续周期地发送未经调制的短
16、码；导频信道连续周期地发送未经调制的短码；n基站利用导频基站利用导频PN序列的时间偏置来标识每个序列的时间偏置来标识每个CDMA前向信道。前向信道。n零偏置导频零偏置导频PN序列序列：它们的开始位置被定义为：它们的开始位置被定义为连续输出连续输出15个个“0”的时刻。零偏置序列必须在的时刻。零偏置序列必须在偶数秒起始传输。偶数秒起始传输。n偏置系数：偏置系数：共共512 个，编号从个，编号从 0 到到 511(64chip间隔间隔)n偏置时间：偏置时间：=偏置系数偏置系数64（chip）n其它其它PN引导序列的偏置指数规定了它和引导序列的偏置指数规定了它和0 偏置偏置引导引导PN序列偏离的时间
17、值。序列偏离的时间值。2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移导频信道导频信道(3)n例如：当偏置系数是例如：当偏置系数是 15 时时n相应的偏置时间是相应的偏置时间是1564=960个个chipn已知已知chip宽度为宽度为 1/1.2288 0.8138sn 故偏置时间为故偏置时间为 960/1.2288=781.25sn该该PN序列要从每一偶数秒之后序列要从每一偶数秒之后 781.25s开始开始n帧长帧长：为一个序列周期，：为一个序列周期，215/(1.2288 106)26.67msn2秒有秒有75个周期：个周期：2/215/(1.2288 106)=75n相
18、邻基站的导频相邻基站的导频PN序列偏置指数间隔应大一序列偏置指数间隔应大一些。些。2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移导频信道导频信道(4)n导频信道的作用导频信道的作用n用于移动台用于移动台获取基站的定时，识别基站，获取基站的定时，识别基站，提提取相干载波以进行相干解调；取相干载波以进行相干解调；n一旦移动台捕获到导频信道，即可认为移动一旦移动台捕获到导频信道，即可认为移动台与其它前向信道也达到台与其它前向信道也达到同步同步n通过对导频信号中多径信号的检测，实现通过对导频信号中多径信号的检测，实现RAKE接收机中的接收机中的信道估计信道估计；n通过比较相邻基站导
19、频信号的强度，决定何通过比较相邻基站导频信号的强度，决定何时需越区切换；时需越区切换；n通过对导频信号强度的检测，决定开环功率通过对导频信号强度的检测，决定开环功率控制的初始值。控制的初始值。电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移同步信道同步信道n传输同步信息和其它信息传输同步信息和其它信息n如如系统时间、导频偏置系统时间、导频偏置，使移动台知道正在接入的是哪个，使移动台知道正在接入的是哪个基站。还有寻呼信道速率，基站。还有寻呼信道速率，242-1长码的状态等信息。长码的状态等信息。n扩频处理增益：扩频处理增益：10*log10(1.2288Mcps/4.8kbps)=24dB 扩频
20、增扩频增益益256电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移寻呼信道寻呼信道n传送系统信息，入网参数，基站寻呼移动台传送系统信息，入网参数，基站寻呼移动台n寻呼信道数据以扰码加密寻呼信道数据以扰码加密 加加扰扰扩频增扩频增益益64电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移业务信道业务信道(1)加加扰扰扩频增扩频增益益64功率控功率控制信令制信令2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移业务信道业务信道(2)n业务信道业务信道n用于传输用户信息和少量的信令信息。用于传输用户信息和少量的信令信息。n传输传输8.6kbps、4kbps、2kbps、800bps的不
21、同速率的不同速率的数据。的数据。n帧长为帧长为20msn嵌入嵌入功率控制子信道功率控制子信道，用于传输功率控制信息。，用于传输功率控制信息。n嵌入嵌入随路信道随路信道，传输少量的信令信息，例如越区，传输少量的信令信息，例如越区切换信息。切换信息。2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.2.1 IS-95系统的下行链路系统的下行链路n下行链路的序列码下行链路的序列码n下行链路的物理信道与逻辑信道下行链路的物理信道与逻辑信道7.2.2 IS-95系统的上行链路系统的上行链路n上行链路的序列码上行链路的序列码n上行链路的物理
22、信道与逻辑信道上行链路的物理信道与逻辑信道电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移7.2.2 IS-95系统的上行链路系统的上行链路 n上行链路的构成上行链路的构成MS发发BS收收Walsh码码：只用：只用于多进制扩频于多进制扩频短码短码：基站：基站同步，加扰同步，加扰长码长码：扩：扩频，区分信频，区分信道道2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移上行链路的序列码上行链路的序列码n信道与用户的识别信道与用户的识别长码：长码：n周期足够长的周期足够长的PN序列，码元周期为序列，码元周期为242-1。n通过不同的掩码给每个信道分配一个不同的初通过不同的掩码给每个信
23、道分配一个不同的初相相,从而构成逻辑信道和移动台的地址码，从而构成逻辑信道和移动台的地址码，n实现上行链路的码分多址功能实现上行链路的码分多址功能n多进制扩频多进制扩频Walsh码：码：n64阶阶Walsh码正交多进制扩频调制码正交多进制扩频调制n正交调制与加扰正交调制与加扰短码：短码：n零偏置零偏置I、Q正交正交PN序列，码元周期为序列，码元周期为215。电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移Walsh码码(1)n完成多进制扩频完成多进制扩频n提高系统的抗干扰能力和信息传输能力提高系统的抗干扰能力和信息传输能力n采用采用64阶阶Walsh函数正交扩频函数正交扩频n多进制扩频的概念多
24、进制扩频的概念n利用利用M=2k个长度为个长度为P的的正交扩频序列，每个序列代正交扩频序列，每个序列代表表k比特的信息。比特的信息。n在在k=1时，即传统的时，即传统的DS扩频扩频(二进制扩频二进制扩频)nIS-95 上行链路中，采用了与下行链路相同的上行链路中，采用了与下行链路相同的Walsh函数，此时函数，此时M为为26=64。n每每6个码元作为一个调制符号。每个调制符号对应个码元作为一个调制符号。每个调制符号对应一个长度为一个长度为64chip的的Walsh码码n共有共有26=64 个调制符号个调制符号电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移Walsh码码(2)n例如：信息速率为
25、例如：信息速率为28.8kbps，处理增益，处理增益64倍倍 (假设均采用假设均采用MQAM调制调制)n二进制扩频二进制扩频n多进制扩频多进制扩频n在相同信源速率和扩频带宽的条件下，多进制扩在相同信源速率和扩频带宽的条件下，多进制扩频比二进制扩频具有更高的处理增益。频比二进制扩频具有更高的处理增益。1843.2kbps信码信码28.8kbpsPN码（码（64位）位）307.2kbps信码信码28.8kbpsPN码（码（64位位）664多进制映多进制映射射2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移Walsh码码(3)n664多进制映射关系多进制映射关系例如：输入信例如：输
26、入信息：息：101100,100011输出对应的输出对应的Walsh码序列：码序列：W44，W352023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移Walsh码码(4)n多进制扩频举例多进制扩频举例：n以以8进制扩频为例，进制扩频为例，信源：信源：101001 信源按信源按8进制分组，进制分组，101,001,2).1015 1).0011 由信源，从对应的由信源，从对应的Walsh函数中找到对应函数中找到对应的的Walsh码码 得到输出：得到输出：01011010，01010101，电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移短码短码MS发发n短码短码用于基站同步、系统加
27、用于基站同步、系统加扰、正交调制扰、正交调制n采用与下行链路相同的引导采用与下行链路相同的引导PN码正交调制，相位偏移为码正交调制，相位偏移为0。nm序列，采用序列，采用215-1的的m序列序列（补零后变为（补零后变为215），速率：，速率：1.2288Mcpsn生成多项式同下行链路生成多项式同下行链路短码短码电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移长码长码(1)n长码长码区分信道和用户区分信道和用户n长码扩频采用了长码扩频采用了242-1的的PN码（码（m序列）以完成信道序列）以完成信道的扩频调制的扩频调制n4bit扩频：扩频：307.2kbps4=1.2288Mcpsn长码由长码由
28、42个移位寄存器组成的个移位寄存器组成的m序列发生器产生。序列发生器产生。该序列再由一个该序列再由一个42比特掩码被赋予不同的相位。比特掩码被赋予不同的相位。n通过不同的掩码给每个信道分配一个不同的初相通过不同的掩码给每个信道分配一个不同的初相,从而构成从而构成逻辑信道和移动台的地址码逻辑信道和移动台的地址码。MS发发长码长码电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移长码长码(2)n生成多项式与下行链路的一样生成多项式与下行链路的一样使用分配的长码使用分配的长码掩码掩码42比特比特2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移上行链路的物理信道和逻辑信道上行链路的物理
29、信道和逻辑信道n上行链路的物理信道上行链路的物理信道n上行链路的码分物理信道是用上行链路的码分物理信道是用周期为周期为242-1的不同的不同相位偏移量的长相位偏移量的长PN序列（长码）序列（长码）构成的。速率：构成的。速率：1.2288Mcps。n不同的不同的42位掩码用于不同的接入信道与业务信道。位掩码用于不同的接入信道与业务信道。n为什么不用为什么不用Walsh码区分反向物理信道？码区分反向物理信道？n正向：正向：所有所有Walsh码从基站同时到达某个移动台码从基站同时到达某个移动台n反向：反向：各移动台到基站的信号不能同时到达基站，各移动台到基站的信号不能同时到达基站，Walsh码不正交
30、。码不正交。电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移上行链路物理信道和逻辑信道的映射上行链路物理信道和逻辑信道的映射n上行逻辑信道上行逻辑信道n反向接入信道：最多反向接入信道：最多32个，最少个，最少0个。个。n反向业务信道：最多反向业务信道：最多64个，最少个，最少32个。个。n帧长：帧长：20ms电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移反向接入信道反向接入信道n向基站进行登记、发起呼叫、响应寻呼信息向基站进行登记、发起呼叫、响应寻呼信息 664映映射射扩频增扩频增益：益：4延迟延迟1/2码片，码片，约约406.9ns，OQPSK电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强
31、移反向业务信道反向业务信道n在呼叫建立期间传输用户信息与信令信息在呼叫建立期间传输用户信息与信令信息 664映映射射扩频增扩频增益：益：42023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移小结：小结：IS-95系统逻辑信道系统逻辑信道电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移小结：小结：IS-95系统上下行链路特性系统上下行链路特性下行链路下行链路上行链路上行链路编码编码1/2码率，约束长度码率，约束长度91/3码率，约束长度码率，约束长度9码符号重复码符号重复发送所有重复符号发送所有重复符号门控符号重复门控符号重复调制解调调制解调QPSK 相干解调相干解调OQPSK 非
32、相干解跳非相干解跳交织交织1帧，帧，384个符号个符号1帧，帧，576个符号个符号Walsh码码区分信道区分信道多进制直扩多进制直扩长长PN码码加扰数据，抽样到符加扰数据，抽样到符号速率号速率区分信道和用户，不需改区分信道和用户，不需改变速率变速率短短PN码码区分基站，加扰，便区分基站，加扰，便于正交于正交QPSK调制调制加扰，便于正交加扰，便于正交OQPSK调调制制信道化信道化不同的不同的Walsh码码不同相位偏置的长不同相位偏置的长PN码码扩频扩频Walsh码序列直扩码序列直扩Walsh码序列多进制直扩、码序列多进制直扩、长长PN码直扩码直扩2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章
33、IS95及其增强移IS-95CDMA系统呼叫处理流程系统呼叫处理流程调谐到调谐到CDMA载波载波系统初始化状态系统初始化状态移动台获取导频信道和同步信道移动台获取导频信道和同步信道业务信道状态业务信道状态移动台获取寻呼信道并且对寻呼信移动台获取寻呼信道并且对寻呼信道进行监控道进行监控移动台通过接入信道发送信息移动台通过接入信道发送信息基站通过寻呼信道发送消息基站通过寻呼信道发送消息空闲状态空闲状态接入状态接入状态正向或反向业务信道的信息传输正向或反向业务信道的信息传输2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系统的无
34、线链路系统的无线链路7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时系统的同步与定时7.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制7.5 CDMA系统的软切换技术系统的软切换技术7.6 第三代移动通信系统第三代移动通信系统2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时系统的同步与定时7.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制7.5 CDMA系统的软切换技术系统的软切换技术7.6 第三代移动通信系统第三代移动通信系统电子科技大学移动通信原理第七章IS95及
35、其增强移7.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制nCDMA系统的容量主要受限于系统内移动台的相系统的容量主要受限于系统内移动台的相互干扰。互干扰。n如果每个移动台的信号到达基站时都达到正常通信如果每个移动台的信号到达基站时都达到正常通信所需的最小信噪比，系统容量将会达到最大值所需的最小信噪比，系统容量将会达到最大值n单小区系统容量单小区系统容量n多小区系统容量多小区系统容量d：话音占空比，：话音占空比，0.35G 为扇形分区系数为扇形分区系数F 为信道复用效率，为信道复用效率，0.6功率控功率控制制2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移功率控制的目的和要求功率控
36、制的目的和要求n功率控制的目的功率控制的目的n克服远近效应克服远近效应，使系统既能维持高质量通信，使系统既能维持高质量通信，又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的干扰。干扰。n功率控制是功率控制是CDMA系统的核心关键技术系统的核心关键技术n功率控制的要求功率控制的要求n当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作出快速反应，以防止信号突然增强而对其它用出快速反应，以防止信号突然增强而对其它用户产生附加干扰。户产生附加干扰。n当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。
37、相对慢一些。电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移输出信号功率的时间响应输出信号功率的时间响应n输出信号功率的时间响应输出信号功率的时间响应（变速率传输一个功率（变速率传输一个功率控制组时间控制组时间1.25ms）n功率波动功率波动：20dBn功率上升功率上升/下降时间下降时间：6us2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移功率控制的分类功率控制的分类n反向链路功率控制反向链路功率控制n调整移动台向基站发射的功率调整移动台向基站发射的功率n使任一移动台无论处于什么位置上，使任一移动台无论处于什么位置上，其信号在其信号在到达基站的接收机时，都具有相同的电平，而
38、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且刚刚达到信干比要求的门限n前向链路功率控制前向链路功率控制n调整基站向移动台发射的功率调整基站向移动台发射的功率n使任一移动台无论处于小区中的任何位置上，使任一移动台无论处于小区中的任何位置上，收到基站的信号电平都刚刚达到信干比所要求收到基站的信号电平都刚刚达到信干比所要求的门限值的门限值2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移反向链路功率控制反向链路功率控制开环功率控制开环功率控制nIS-95采用开环与闭环功率控制相结合的方案。采用开环与闭环功率控制相结合的方案。n反向开环功率控制反向开环功率控制n
39、仅由移动台参与。仅由移动台参与。nMS测量接收到的导频信号的功率，测量接收到的导频信号的功率，利用下行链路利用下行链路损耗估计上行链路损耗损耗估计上行链路损耗，根据链路损耗计算，根据链路损耗计算MS需需要发射的功率。要发射的功率。n接收到信号强度越强，说明收发双发距离较近或接收到信号强度越强，说明收发双发距离较近或者有非常好的传播路径，发射的功率就越小。方者有非常好的传播路径，发射的功率就越小。方法简单，易于实现。法简单，易于实现。n开环功控只决定接入初期发射功率和切换后初期开环功控只决定接入初期发射功率和切换后初期发射功率。发射功率。nFDD系统上下行链路衰落不相关，精度有限。系统上下行链路
40、衰落不相关，精度有限。n动态范围：动态范围：32dB2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移反向链路功率控制反向链路功率控制闭环功率控制闭环功率控制n目的目的n消除开环功控中的上下行信道不一致所产生的消除开环功控中的上下行信道不一致所产生的功控误差，精确调节发射功率。功控误差，精确调节发射功率。n闭环调节过程闭环调节过程n基站和移动台共同参与。基站和移动台共同参与。n基站根据目前所需信噪比与实际接收的信噪比基站根据目前所需信噪比与实际接收的信噪比之差随时命令移动台调整发射功率。之差随时命令移动台调整发射功率。nMS根据基站发送功控指令并与开环估计相结根据基站发送功控指
41、令并与开环估计相结合，调节发射功率。合，调节发射功率。2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移反向闭环功率控制反向闭环功率控制(2)n闭环功率控制过程闭环功率控制过程n初始发射功率由基站通过系统参数消息发送给初始发射功率由基站通过系统参数消息发送给移动台移动台n 由来自基站的功率控制比特控制由来自基站的功率控制比特控制n功控比特功控比特n0：增加发射功率：增加发射功率1dBn1：降低发射功率：降低发射功率1dBn闭环功控调节能力闭环功控调节能力n功率调节范围：在开环估计的基础上，闭环调功率调节范围：在开环估计的基础上，闭环调整范围为整范围为 24dBn800次次/秒秒
42、2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移前向链路功率控制前向链路功率控制n前向链路功率控制前向链路功率控制n基站根据接收的每个移动台传送的信号质量信息基站根据接收的每个移动台传送的信号质量信息来调节基站业务信道发射功率的过程。其目的是来调节基站业务信道发射功率的过程。其目的是使所有移动台在保证通信质量的条件下，基站的使所有移动台在保证通信质量的条件下，基站的发射功率为最小。发射功率为最小。n因前向链路功率控制将影响众多的移动用户的通因前向链路功率控制将影响众多的移动用户的通信，前向功率控制动态范围小：信，前向功率控制动态范围小：n调节量调节量：0.5dBn动态范围动态
43、范围：标称功率的：标称功率的6dBn调节速率调节速率：以帧（：以帧（20ms）为单位。）为单位。2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时系统的同步与定时7.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制7.5 CDMA系统的软切换技术系统的软切换技术7.6 第三代移动通信系统第三代移动通信系统2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移7.5 CDMA系统的软切换技术系统的软切换技术n硬切换：硬切换：n载波频率不同的相邻小区间的
44、切换载波频率不同的相邻小区间的切换n切换过程中通信链路会发生中断切换过程中通信链路会发生中断n硬切换包括载波频率与导频硬切换包括载波频率与导频PN序列偏移的改变序列偏移的改变n软切换：软切换：n载波频率相同的相邻小区间的切换载波频率相同的相邻小区间的切换n切换过程中通信链路不发生中断切换过程中通信链路不发生中断n更软切换：更软切换：n发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间的发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间的信道切换。信道切换。n这些切换可能是组合出现的。这些切换可能是组合出现的。2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移IS-95的切换方式的切换方式nIS-9
45、5采用采用移动台辅助的越区切换移动台辅助的越区切换n移动台对不同基站的移动台对不同基站的RSSI(Received Signal Strength Indication)进行测量后，定期将测量结果进行测量后，定期将测量结果报告给基站报告给基站n网络评估测量参数，决定移动台是否切换。网络评估测量参数，决定移动台是否切换。n优点：网络参与切换管理，灵活性高。优点：网络参与切换管理，灵活性高。n软切换的具体过程软切换的具体过程nMS与原小区基站保持通信链路与原小区基站保持通信链路n与一个与一个/多个新小区基站建立通信链路多个新小区基站建立通信链路n与其中一个新小区基站保持通信链路，释放与原与其中一个
46、新小区基站保持通信链路，释放与原小区基站通信链路。小区基站通信链路。电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移导频强导频强度度3)移动台将新基站移动台将新基站由候选组转入激活由候选组转入激活组组5)切换去掉计时切换去掉计时器到期，移动台发器到期，移动台发送导频强度测量信送导频强度测量信息息6)基站发送切基站发送切换指示消息换指示消息7)移动台把从计时到期的移动台把从计时到期的基站从激活组移到邻近组中基站从激活组移到邻近组中，并发送切换完成消息。，并发送切换完成消息。4)导频强度低于导频强度低于下门限时，移动台下门限时，移动台启动切换去掉计时启动切换去掉计时器器软切换过程软切换过程2)原基
47、站向移动台原基站向移动台发送切换导向信息发送切换导向信息1)MS向原基站发送各向原基站发送各基站的导频测量消息。基站的导频测量消息。将导频强度大于上门限将导频强度大于上门限的新基站转入候选组的新基站转入候选组与新旧小与新旧小区基站通信区基站通信与原小区基与原小区基站保持通信站保持通信与新小区基站保与新小区基站保持通信，断开旧链持通信，断开旧链路路2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时系统的同步与定时7.4 CDMA系统的功率控制系统的功率控制
48、7.5 CDMA系统的软切换技术系统的软切换技术7.6 第三代移动通信系统第三代移动通信系统2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移3G的关键技术的关键技术n高效信道编译码技术高效信道编译码技术n软件无线电技术软件无线电技术n智能天线技术智能天线技术n多用户检测和干扰消除技术多用户检测和干扰消除技术n向全向全IP网过渡网过渡3G：3rd Generation，第三代移动通信技术，第三代移动通信技术电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移3G中常见标准的主要物理参数中常见标准的主要物理参数参数特性参数特性W-CDMAcdma2000TD-SCDMA多址方式多址方
49、式DS-CDMAMC-CDMATD-SCDMA双工方式双工方式FDDFDDTDD信道带宽信道带宽5MHzN*1.25MHz(N=1,3,6,9,12)1.6MHzChip速率速率3.84 Mc/sN*1.2288Mcps(N=1,3,6,9,12)1.28Mc/s基站间同步基站间同步异步异步/同步同步同步同步同步同步帧长帧长10ms5,10,20,40,80ms10ms数据调制数据调制上行：上行：BPSK下行：下行：QPSK上行：上行：BPSK下行：下行：QPSK上行：上行：BPSK下行：下行：QPSK检测检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测导频辅助相干检测导频
50、辅助相干检测切换切换软切换软切换软切换软切换软切换软切换功率控制功率控制1600 Hz800 Hz100800 Hz信道化码信道化码正交可变扩频因子正交可变扩频因子码码(OVSF)Walsh码和长码码和长码(UL)Walsh码或准正交码码或准正交码(DL)正交可变扩频因子正交可变扩频因子码码(OVSF)2023-1-25电子科技大学移动通信原理第七章IS95及其增强移本章小结本章小结nIS-95系统的无线链路系统的无线链路n下行链路下行链路n导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道n上行链路上行链路n接入信道、业务信道接入信道、业务信道nIS-95系统的功率
