移动通信第6章

nullnull第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统 6.1 引言 6.2 CDMA空中接口协议层 6.3 CDMA前向信道 6.4 CDMA反向信道 6.5 功率控制 6.6 RAKE接收机 6.7 CDMA 系统的容量 6.8 CDMA登记 6.9 CDMA切换过程 6.10 从cdmaOne到cdma2000第三代无线通信系统 null6.1 引 言 CDMA是码分多址的英文缩写（Code Division Multiple Access），它是在扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号转换成原信息数据的窄带信号，即解扩，以实现信息通信。 null6.1.1 CDMA技术的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化 CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS-95是cdmaOne系列标准中最先发布的标准，是真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准，这一标准支持8K编码话音服务。其后, 又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准，它支持1.9 GHz的CDMA PCS系统的STD-008标准，其中13K编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长，1998年2月，美国高通公司宣布将IS-95B标准用于CDMA基础平台上。IS-95B可提高CDMA系统性能，并增加用户移动通信设备的数据流量，提供对64 kb/s数据业务的支持。其后，cdma2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。cdma2000在标准研究的前期，提出了1x和3x的发展策略，随后的研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，1x和1x增强型技术代表了未来发展方向。 null6.1.2 我国CDMA系统可以占用的频率 我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率如表2-1(见第2章)所示。  我们从该表可以看出，目前中国联通CDMA使用频段是上行频率为825～835 MHz，下行频率为870～880 MHz，占用10 MHz带宽。 null6.1.3 CDMA系统的特点 1. 系统容量大 2. 软容量 3. 通话质量更佳 4. 移动台辅助软切换 软切换的主要优点是：  （1） 无缝切换， 可保持通话的连续性。  （2） 减少掉话可能性。 （3） 处于切换区域的移动台发射功率降低。 null 但同时， 软切换也相应带来了一些缺点， 主要有：  （1） 导致硬件设备（即信道卡）的增加。  （2） 降低了前向容量。 但由于CDMA系统前向容量大于反向容量，所以适量减少前向容量不会导致整个系统容量的降低。 null 5. 频率规划简单 用户按不同的序列码区分，所以不同的CDMA载波可在相邻的小区内使用，网络规划灵活， 扩展简单。 6. 建网成本低 CDMA网络覆盖范围大， 系统容量高， 所需基站少， 降低了建网成本。 null 7. “绿色手机” 普通的手机（GSM和模拟手机）功率一般能控制在600毫瓦以下， CDMA系统发射功率最高只有200毫瓦， 普通通话功率可控制在零点几毫瓦，其辐射作用可以忽略不计， 对人体健康没有不良影响。手机发射功率的降低，将延长手机的通话时间，意味着电池、 话机的寿命长了，对环境起到了保护作用，故称之为“绿色手机”。 null 8 . 保密性强， 通话不会被窃听 CDMA信号的扰频方式提供了高度的保密性，要窃听通话，必须要找到码址。但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实在是太困难了。 null 9. 多种形式的分集 分集是对付多径衰落很好的办法，有三种主要分集方式： 时间分集、 频率分集和空间分集。CDMA系统综合采用了上述几种分集方式，使性能大为改善。各种分集方式归纳如下：  （1）时间分集——采用了符号交织、检错和纠错编码等方法。 （2） 频率分集——本身是1.25 MHz宽带的信号， 起到了频率分集的作用。  （3） 空间分集——基站使用两副接收天线，基站和移动台都采用了Rake接收机技术，软切换也起到了空间分集的作用。 null 10. CDMA的功率控制 CDMA系统的容量主要受限于系统内移动台的相互干扰， 所以， 如果每个移动台的信号到达基站时都达到最小所需的信噪比，系统容量将会达到最大值。 CDMA功率控制的目的就是既维持高质量通信，又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的干扰。  CDMA系统的功率控制除可直接提高容量之外， 同时也降低了为克服噪声和干扰所需的发射功率。这就意味着同样功率的CDMA移动台与模拟或TDMA移动台相比可在更大范围内工作。  CDMA系统引入了功率控制，一个很大的好处是降低了平均发射功率而不是峰值功率。 这就是说， CDMA在一般情况下由于传输状况良好，发射功率较低； 但在遇到衰落时会通过功率控制自动提高发射功率， 以抵抗衰落。 null 11. 话音激活 典型的全双工双向通话中，每次通话的占空比小于35%。在FDMA和TDMA系统里，由于通话停顿时重新分配信道存在一定时延，所以难以利用话音激活因素。CDMA在不讲话时传输速率降低，减轻了对其他用户的干扰，这就是CDMA系统中的话音激活技术。而CDMA的容量又直接与所受总干扰功率有关， 这样就可以使容量增加一倍左右。 null6.2 CDMA空中接口协议层图6-1 CDMA空中接口层结构 null6.3 CDMA前向信道 图6-2 CDMA前向信道结构 null6.3.1 前向业务信道 图6-3 CDMA前向信道结构 null图6-4 速率1和速率2前向业务信道的产生 null 1. 语音编码 CDMA声码器是可变速率声码器，可工作于全速率，1/2，1/4和1/8速率。 通常对应于速率1和速率2分别有两种声码器：工作于9.6 kb/s数据流的8 kb/s声码器和工作于14.4 kb/s数据流的13.3 kb/s声码器。 速率1包含四种速率：9600，4800，2400和1200 b/s。速率2包含四种速率：14400，7200，3600和1800 b/s。 当速率2是可选时，移动台不得不支持速率1。信道结构对于速率1和速率2是不同的。两种声码器都能进行语音性能检测和减少在系统中受到的干扰。 null图6-5 速率1的前向/反向业务信道帧结构 null图6-6 速率2的前向/反向业务信道帧结构 null 从声码器得到的信息为每帧20 ms。速率1声码器的全速（9600 b/s）输出速率为8.6 kb/s，每20 ms编码为172 bit。帧质量指示F（循环冗余码校验，CRC）与编码尾比特T(8 bit)加在声码器输出的信息比特之后。帧质量指示有两个目的：一是允许接收机在所有172信息比特上计算了CRC后， 确定是否有帧发生错误；二是帮助确定接收帧的数据速率。9600 b/s帧是每20 ms有192比特（172+12+8）被传输产生的。其中，12 bit为帧质量指示，8 bit为尾比特。 同样的过程产生在4800 b/s帧上。2400 b/s和1200 b/s帧没有帧质量指示的比特字段，这是因为这些帧相对抗误码性能较强， 且发送的大多数信息是背景噪声。 null2. 卷积编码 图6-7 K=9，1/2比率的卷积编码器 null 3. 符号重复 符号重复器跟随在卷积编码之后，它根据需要重复数据，速率1产生19.2 kb/s，速率2产生28.8 kb/s的速率。对于速率1，如果输入是19.2 kb/s，符号不重复； 如果输入是9.6 kb/s，则每个符号出现两次；如果输入是4.8 kb/s，则每个符号出现四次; 以此类推。 符号重复为无线信道抵抗衰落提供附加的措施，可增加接收的可靠性。 重复符号比全速率符号的功率电平低。由于所有符号总功率是一样的， 因此各符号功率减少了。  导频信道没有该过程。对于同步信道，每个经卷积编码后的符号， 在块交织前应重复一次（每个符号连续重发）。寻呼信道与前向业务信道的符号重复一样。 null 4. 符号抽取 此符号抽取过程只作用于速率2帧。 IS-95决定对两种速率使用同样的块交织器，这意味着块交织器的输入符号速率是相同的。CDMA通过从每6输入中删除2实现把28.8 kb/s数据流变为19.2 kb/s。 null 5. 块交织 交织是用来抗瑞利衰落影响的。瑞利衰落是频率选择性衰落，它引起大块数据连续出错，使接收机上很难正确接收。交织扰乱信息的顺序使交织后的突发错误在接收端还原后成为随机错误，随机错误就比较容易通过使用纠错编码技术进行纠正。 前向业务信道的块交织器每20 ms接收384调制比特。这些比特被输入到24×16的矩阵。交织扰乱信息，然后输出送到下一步骤（数据扰码）。  同步信道、 寻呼信道和前向业务信道在重复后进行块交织。 null 同步信道交织宽度为26.666 ms，在符号速率为4800符号/秒时，等于128个调制宽度，交织器阵列为16行×8列。前向业务信道和寻呼信道交织宽度为20 ms， 在调制符号速率为19 200 s/s(符号/秒)时，等于384个调制符号（也就是一帧所含调制符的个数）的宽度，交织器阵列为24行×16列，如图6-8所示。三种信道的符号都是按列写入阵列， 交织后按行读出。 null图6-8 前向业务信道交织过程示意图 null 6. 数据扰码 数据扰码只用于寻呼信道和前向业务信道，以提供安全性和保密性。 CDMA反向信道没有采用数据扰码。长码掩码与使用前向业务信道移动台的电子串号ESN联合使用，长码掩码的周期大约为40天。因为移动台在发送的接入信息中包含电子串号ESN，所以基站能决定移动台的长码掩码。如果加密程序被用在前向业务信道上，那么移动台使用专用的长码掩码。长码掩码提供安全保障并每40天重复一次，从而使偷听者很难确定用户空中发射的具体信息。长码掩码根据具体移动台的电子串号ESN而改变， 可提供额外的安全保障。 null 7. 功率控制子信道 在前向业务信道上功率控制子信道是连续发送的，控制移动台的发射功率。子信道以每1.25 ms发射一比特（0或1），也就是发射速率为800 b/s。0比特指示移动台提高发射功率，而1比特则指示移动台降低发射功率。每个功率控制比特提高或降低的功率大小为1 dB。 在CDMA中, 由于“远近效应”问题， 要求采用快功率控制。 当离基站近的移动台发射的功率，大于在小区边缘的移动台发射的功率，那么离基站近的移动台，就会覆盖离基站远的移动台发射的信号，这就是“远近效应”。在CDMA中通过使用快功率控制子信道技术，能避免发生“远近效应”。 null 基站前向业务信道接收机，在1.25 ms时间内评估移动台接收到的信号强度。然后，基站用评估值来决定发射的功率控制比特的值是0还是1，并用抽取技术（the puncturing technique）在相应的前向业务信道上发射功率控制比特。使用抽取技术，两符号长的功率控制比特取代了两连续前向业务信道调制符号（不考虑其重要性）。移动台要完成从前向业务信道中分离功率控制子信道的工作，然后修复被损坏的剩下编码数据流。 这种技术虽然会影响链路的质量，但仍被使用。移动台在不需要对帧头和帧信息解码的情况下能够快速对功率控制比特解码。一旦恢复功率控制子信道， 移动台能根据数据对RF输出功率进行调整。  与CDMA反向信道调制不同，在CDMA前向信道调制中所有的重复比特全部发送，但对于不同速率其发射功率不同，速率越低，功率越低。 null 8. 正交信道扩频 CDMA前向信道上传送的每个码分信道要用1.2288 Mc/s(Mchip/s)固定码片率的Walsh函数进行扩频， CDMA前向信道的各码分信道分别使用相互正交的Walsh函数。用Walsh函数n进行扩频的码分信道定义为第n个码分信道（n=0~63）。 Walsh函数每52.083 μs（即64/1.2288 Mc/s）进行重复， 因为一个调制符用64个Walsh比特片进行调制，所以它等于一个前向业务信道调制符号的时间间隔。 null图6-9 正交扩频/解扩频 null图6-10 使用错误Walsh码正交解扩频后的输出结果 null 9. 四相扩频调制 一旦完成Walsh扩频，数据会与基站特定的PN序列(被称为短码)进行四相扩频。这会给基站一个特定识别码，并且产生QPSK输出。实际上，所有移动台使用同样的PN序列，但每个基站从512个可能的偏置中选择一个作为它的身份扩频码，然后发送到移动台。  由于每个基站提供惟一的四相，因此移动台能够区别不同基站发射的信号。一旦移动台被锁定到明确的基站发射， 根据提供给逻辑信道的不同Walsh码， 移动台能区别基站发射的不同逻辑信道，接着能根据基站使用的移动特定长码掩码选取目标信息。  对于基站， 频带利用率比功率有效性更重要。 因此， CDMA前向信道调制采用QPSK调制。 null6.3.2 前向广播信道 CDMA前向广播信道由下列码分信道组成：一个导频信道， 一个同步信道和七个寻呼信道。每个码分信道通过适当的Walsh函数进行正交扩频。 规定导频信道使用Walsh码W0，同步信道使用W32，而寻呼信道使用W1至W7。Walsh码正交扩频每个信道，从而使移动台能区分不同的信道。 null 1. 导频信道 导频信道在CDMA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，完成对来自基站信号的时间、 频率和相位的跟踪。  基站利用导频PN序列的时间偏置来标识每个CDMA前向信道。 由于CDMA系统的频率复用系数为“1”, 即相邻小区可以使用相同的频率。 所以频率规划较为简单, 在某种程度上相当于相邻小区导频PN序列的时间偏置的规划。在一个系统中可能被复用的码分数量为512，所以导频信道可用，偏置指数(0~511)来区别。 null 在CDMA蜂窝系统中, 可以重复使用相同的时间偏置。然而必须注意，尽管两个邻近小区使用同样的PN码，但不能让它们使用同样的时间偏置。偏置指数是指相对于0偏置导频PN序列的偏置值。不论是对I序列还是Q序列, 在每个偶数秒(参照系统时间)时开始的序列都是它们的零偏置导频PN序列, 它们的开始位置被定义为连续输出15个“0”的时刻。 null 虽然导频PN序列偏置值有215个, 但实际取值只能是512个值中的一个(215/64=512)。一个导频PN序列的偏置(用比特片表示)等于其偏置指数乘以64。当在一个地区分配给相邻两个基站的导频PN序列偏置指数相差仅为1时, 其导频序列的相位间隔仅为64个比特片。在这种情况下, 若其中一个基站发射的时间误差较大, 就会与另一基站的延迟信号混淆。 所以相邻基站的导频PN序列偏置指数间隔应设置得大一些。  由于导频信道所有比特都为0, 所以在发送前, 它只需用Walsh 0函数进行正交扩频、四相扩频和滤波。 null 2. 同步信道 同步信道使用Walsh码W32。一旦移动台“捕获”到导频信道，即与导频PN序列同步, 即可认为移动台与这个前向信道的同步信道也达到同步。这是因为同步信道和其他所有信道是用相同的导频PN序列进行扩频的，并且同一前向信道上的帧和交织器定时也是用导频PN序列进行校准的。同步信道在发射前要经过卷积编码、符号重复、交织、扩频和调制等步骤。利用这些信息移动台获得初始的时间同步和知道合适发射功率，为发起呼叫作好准备。同步信道工作在固定速率1200 b/s，若数据是半速率卷积编码，则符号重复一次（也就是同样的编码符号出现两次）。 此数据经过块交织器被发送，输出用Walsh码W32扩频。然后是进行四相扩频， 四相扩频能给信道提供小区特定识别码。 null 同步信道消息结构。同步信道是为移动台提供时间和帧同步的。它包含的信息有：基站协议版本，基站支持最小的协议版本（移动台使用的版本只有高于或等于此值时，方能接入系统），系统和网络识别号（SID， NID），导频PN序列偏置指数，详细的时间信息，寻呼信道数据速率和CDMA信道数量。 null 3. 寻呼信道 这些信道是可选的，在一个小区内它们的数量范围是从0到7（Walsh码W0~W7）。寻呼信道能够工作在数据速率9600或4800 b/s。数据经过一个半速率卷积编码器和一个符号重复器接着是块交织器。交织器的输出是持续的19.2 kb/s，输出是用长码修改过的。长码用特定于寻呼信道掩码来修改。移动台通过识别掩码和长码， 来对信息解码。 在对所有信道的小区特定扩频之后，数据被赋予Walsh掩码。 null 寻呼消息包括对一个或多个移动台的寻呼。当基站接收到对移动台的呼叫时，通常发送寻呼信号，并且由几个不同的基站发送寻呼信号。寻呼信道有一个特殊模式称为时隙模式，这种模式的运行方式类似于GSM的不连续接收（DRX），但仍有差别。在这种模式中，确定移动台的消息，只有在某一预先确定的时隙上被传输，此时隙发生在某一预先确定的时间上。 通过接入处理，移动台能够指定哪些时隙来监控进入的寻呼信息。这些时隙能够从每2秒发生一次，到每128秒发生一次。这种性能允许运行在时隙模式的移动台，在时隙上部分的功率下降，但预先确定的时隙除外。 移动台侦听部分时隙， 而不是全部时隙，这项技术提供了一个非常好的方法，通过这个方法移动台在空闲时，电池功耗大大减少，从而延长一次充电后的手机使用时间。 null 寻呼信道结构：一旦移动台从同步信道消息处获得信息，它就会把时间调整到相应正常系统时间。然后，移动台确定并开始监控寻呼信道。正常情况下，一个9600 b/s的寻呼信道能够每秒支持大约180个寻呼。在一个单独的CDMA频率上使用所有7个寻呼信道， 能每秒支持1260个寻呼。寻呼信道消息把信息从基站发送到移动台。 每个移动台的消息地址可通过ESN，IMSI，或TMSI进行寻址。寻呼信道支持以下消息： null ·系统参数消息。在系统参数消息上发送导频PN序列偏置信息、系统识别码和网络识别码。登记信息有地区识别码和不同种类登记信息，这些信息有功率下降、功率上升和参数变化等。参数消息如基站等级、寻呼信道个数、最大时隙周期指数、基站纬度与经度以及功率控制 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 阈值等。  ·接入参数消息。 涉及移动台接入方面的信息，经由此消息发送。 它包括的信息有接入信道个数、初始接入功率要求、接入尝试次数、接入消息的最大长度、不同过载等级值、接入尝试退出值、鉴权模式和全球随机问题值。移动台用这些信息来修改它的接入程序。 null ·CDMA信道列表消息。 这个消息指示了CDMA信道的个数。 ·信道分配消息。此消息是发送到移动台并用来分配信道的。 这个被分配的信道能成为一个CDMA业务信道、寻呼信道或是一个模拟语音信道。 在CDMA中，万一有多个寻呼信道，则基站分配一个作为监控用的寻呼信道给移动台。 基站使用这种机制， 通过寻呼信道分散工作量。基站也能指引移动台获得一个模拟系统。如果分配一个模拟语音信道，那么就需提供模拟系统的系统识别信息、模拟语音信道数和色码等。移动台使用这些信息来获得模拟语音信道。如果分配一个CDMA业务信道， 那么需提供关于频率、 帧偏置和加密模式等信息。基站能选择与移动台协商选择的业务或同意移动台的业务请求。 null图6-11 导频信道、 同步信道和寻呼信道的产生 null6.4 CDMA反向信道图6-12 CDMA反向信道结构 null CDMA反向信道实际的符号率为28.8千符号/秒（ks/s）。每６个符号被调制成一个调制符号用于传输，因此调制符号传输率为(28800/6=)4800调制符号/秒。 调制符号又由64阶Walsh函数中的一个进行调制，每个调制符号具有64个Walsh比特片（Chip）。 这样Walsh比特片率为固定的4800×64=307.2 kc/s。 又因为每一个Walsh比特片被扩成四个PN比特片，所以其最终的数据速率就是扩频PN序列的速率，为307.2×4 =1.2288 Mc/s。 null6.4.1 接入信道 图6-13 接入信道帧结构 1. 接入信道信息结构 CDMA反向接入信道帧由88个信息比特和8个编码尾比特构成， 没有CRC校验比特。数据速率固定为4800 b/s，见图6-13。为了增加接入信道的可靠性，每个经卷积编码出来的符号被重复一次再进行发射。 null 接入信道消息由登记、命令、数据突发、源、寻呼响应、鉴权响应、状态响应和临时移动用户识别号TMSI分配完成消息组成。所有接入信道消息分享一些共同的参数， 这些参数可分成以下几类：  ·应答和序列数。 ·移动识别参数。 ·鉴权参数。 null 2. 接入信道产生 接入信道在每20 ms帧上支持的固定工作速率为4800 b/s。4.8 kb/s速率的信息被输入到1/3卷积编码器，此编码器是进行信道编码用的。从卷积编码器输出的信号输入到一个符号重复器中。 符号重复器的目的是使数据以恒定比特速率输入到块交织器中。 恒定比特速率输入能使块交织器高效运行。9600 b/s速率输入卷积编码器，28 800 b/s信道编码数据的输出，这个输出然后被送入块交织器中。因为卷积编码器对4800 b/s接入信道数据速率的输出是14.4 kb/s，所以输出被送入一个符号重复器，这个重复器对每个编码数据重复一次，从而产生28.8 kb/s速率的信道编码数据送入块交织器。 null CDMA交织器是一个32行×18列的矩阵（即576个单元）。数据按列写入交织器，按行输出。因为块交织器只是扰乱数据，并没有增加数据，所以交织器的输出与输入是相同的（也就是28.8 kb/s编码数据）。 在交织器的后面是一个64阶正交调制功能。 每6个码比特作为一个调制符号， 使用64阶Walsh函数中的一个进行调制。 在此发射中所有64Walsh码都是有可能的。 正交调制器的输出是307.2 kb/s编码数据，此输出被一个长掩码序列取代， 这个长掩码序列能从所有基站可能接收到发射的信道中， 区分出特定的接入信道。掩码改变长码的一些信息， 如与下行的寻呼信道相应的接入信道号（n）， 基站识别号和当前PN码偏置，最后的步骤是每个接入信道用小区特定PN码进行四相扩频，这一步骤帮助基站区分发射是从它本身的小区来，还是来自其他小区/扇区。在一个20 ms帧上发射4800 b/s全部的用户数据。 null 6.4.2 反向业务信道 反向业务信道用于在呼叫建立期间传输用户信息和信令信息。  反向和前向业务信道帧的长度为20 ms。业务和信令都能使用这些帧。当一个业务信道被分配时，CDMA支持两种模式传送信令信息：空白突发序列（blankandburst）模式和半空白突发序列（dim and burst）模式。这两个模式在上行和下行链路上都能使用。空白突发序列信令能够用来发送信令信息。这个模式的运行与AMPS的运行相似。一旦信令信息要发送，初始业务数据的一个或多个帧（如被编码的语音）就被信令数据代替。 CDMA也支持另一个模式，即半空白突发序列模式来发送信令信息。 null 因为在CDMA中使用了变速率声码器，所以这种模式是可行的。 在此模式中，声码器运行在1/2，1/4或1/8模式的其中一个模式上，但速率1的数据速率为全速率——9600 b/s，速率2的数据速率为14400 b/s。 由于没有使用全速声码器，节省的比特可为信令使用。只有在全速率发送时，在此模式上的声码器速率会受到限制。在所有其他运行模式上，因为剩余比特被信令使用， 所以声码器速率不会受到限制。由于半空白突发序列模式话音质量下降基本上不易被察觉，所以它比空白突发序列模式有更大的优势。 null CDMA也为半空白突发序列模式的使用提供主要和次要业务。例如，主要数据能成为编码的语音，次要数据能成为传真消息。 通过使用这种模式， CDMA经由相同业务信道支持同步语音和数据。  根据所使用的声码器种类的不同， 反向业务信道支持两种速率。速率1包括四种速度：9600，4800，2400和1200 b/s。速率2也包括四种速度：14400，7200，3600和1800 b/s。当速率2是可选时， 那么移动台不得不支持速率1。移动台在反向业务信道上以可变速率的数据发送信息。速率的选择以一帧（即20 ms）为单位， 如上一帧是9600 b/s，下一帧就可能是4800 b/s。 null 移动台业务信道初始帧的时间偏置由寻呼信道的信道指配消息中的帧偏置参数定义。反向业务信道的时间偏置与前向业务信道的时间偏置相同。仅当系统时间是20 ms的整数倍时，零偏置的反向业务信道帧才开始传输。  在业务信道上，有五种类型的控制消息：呼叫控制消息，切换控制消息，前向功率控制消息，安全和鉴权控制消息，为移动台引出或提供特定信息的控制消息。 null图6-14 接入信道及速率1和速率2反向业务信道的产生 null排列后的电子串号ESN null 1. 声码器 信源编码，减小语音冗余度，降低语音传输需要的比特速率。工作在全速率，1/2，1/4和1/8速率的可变模式。速率1声码器的全速输出速率为9.6 kb/s，速率2的全速输出速率为14.4 kb/s。 null 2. 卷积编码 移动台对不同速率反向业务信道和接入信道的初始信息数据进行卷积编码。卷积编码率为1/3，约束长度为9。简单地说就是输入一个数据比特，输出三个符号，且在输入数据比特流中相连的9个比特是相关的。该卷积码的生成函数为：g0等于是01101111（二进制），g1等于是10110011（二进制），g2等于是11001001（二进制）。这些符号的输出顺序为: L由生成函数g0编码的符号c0第一个输出，由生成函数g1编码的符号c1第二个输出，由生成函数g2编码的符号c2最后输出。初始化后的卷积编码器状态为全“0”状态。初始化后输出的第一个符号是由生成函数g0编码的符号。 null图6-15 反向业务信道产生过程 null图6-16 k=9，卷积率为1/3的卷积编码器 null 3. 符号重复 重复从卷积编码器来的输入符号。重复是维持一个恒定速率的输入到块交织器。反向业务信道的符号重复率随数据率的不同而不同。全速符号不被重复并在全功率上发送。半速率重复一次并在半功率上发送，以此类推。对于速率1，9600 b/s的数据率， 符号不必重复； 4800 b/s的数据率，每个符号将重复一次（每个符号连续出现两次）；2400 b/s的数据率，每个符号将重复3次（每个符号连续出现4次）；1200 b/s的数据率， 每个符号将重复7次（每个符号连续出现8次）。速率1输出维持在19.2 kb/s（与编码速率无关）， 速率2输出是28.8 kb/s。在反向业务信道上这些重复的符号不会都被传输，对于重复的符号，除其中一个符号外其他重复的符号在传输之前均被滤除。 在接入信道上，数据速率为4800 b/s每个符号都被重复一次（每个符号连续出现两次）。所有重复的符号均被传输， 这可增加接收的可靠性null 4. 块交织 块交织的主要作用是抗瑞利快衰落造成的突发错误。瑞利衰落是一种频率选择衰落，这种衰落会引起大片相邻数据产生错误。 如果不采用交织，那么瑞利衰落会使信息很难在接收端上重新正确接收到。交织打乱了信息原来的顺序， 将突发错误变成随机错误， 随机错误能很容易地通过使用纠错技术来纠正。 在调制和发射以前，移动台对所有反向业务信道和接入信道上的符号（符号重复结束后）进行交织。块交织长度为20 ms。 交织器是一个32行和18列的阵列（即576个单元）。符号（数据率低于9600 b/s时包括重复的符号）按列写入交织器，填满整个32×18(行×列)矩阵。而后按行从交织器中读出。 通过这种块交织可将突发错误变成随机错误。 null 5. 正交调制 CDMA反向信道的调制为64阶正交调制。每6个符号作为一个调制符号，使用64阶Walsh函数中的一个进行调制。 Walsh函数由64个相互正交的序列组成，标号为0至63。根据以下公式选择第i个调制符号（即Walsh函数序列）来替代某6个符号： 调制符号索引i为C0+2C1+4C2+8C3+16C4+32C5 其中，C5表示形成调制符号索引的某6个符号的最高位（二进制数），C0表示最低位（二进制数）。例如，一组符号为010011， 即C5=0，C4=1，C3=0，C2=0，C1=1，C0=1。调制符号索引i为C0+2C1+4C2+8C3+16C4+32C5=1+2+0+0+16+0=19。即此组符号使用第19号Walsh（沃尔什）函数序列调制。 null 6. 数据率和传输门控 在发射之前，反向业务信道交织器输出还要经过一个时间滤波器进行选通，通过这种选通允许输出某些符号而滤掉另一些符号。 传输门控的工作周期随发射数据率的变化而变化。工作周期是指在一个CDMA帧（20 ms）中传输数据的功率控制组与全部功率控制组的比值。在CDMA系统中一帧被分为16个时隙， 每一个时隙叫做一个功率控制组。如果是一个9600 b/s或14 400 b/s的帧，那么在这16个功率控制组中的每一个时隙内都发送数据， 所以9600 b/s或14 400 b/s帧的传输工作周期为100%。 null 而对于4800 b/s或7200 b/s的帧将只在其中的8个功率控制组里发送， 所以4800 b/s或7200 b/s帧的传输工作周期为50%。2400 b/s或3600 b/s的帧将只在其中的4个功率控制组里发送，所以2400 b/s或3600 b/s的传输工作周期为25%。 1200 b/s或1800 b/s的帧只有其中的2个功率控制组发射数据，所以1200 b/s或1800 b/s帧的传输工作周期为12.5%。并且不传输数据的功率控制组发射的功率比相邻的传输数据的功率控制组的发射功率低20 dB或干脆低于噪声电平（两个值中哪个更低就取哪个值）。这有助于减少反向链路的干扰，增加了系统的容量与性能。 null 7. 数据突发随机化算法 为了均匀地在整个20 ms帧上扩频数据， 要使用一个数据突发随机化算法。数据突发随机数发生器产生一个“0”和“1”的屏蔽模式，它可以随机地屏蔽掉由码重复产生的冗余数据。屏蔽模式与帧数据率有关。具体屏蔽与否是由从长码中取出的14位比特决定的。 对于接入信道没有这个问题， 因其在所有的功率控制组上都发送。这14个比特为前一帧的倒数第二个功率控制组用于扩频的长码的最后14个比特。 该14个比特表示为 b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10b11b12b13 null 每20 ms的反向业务信道帧将被划分为16个等长（即1.25 ms）的功率控制组，编号从0至15。数据突发随机数算法如下： 如果所选数据率是9600 b/s或14400 b/s， 则在以下标号功率控制组上发射：  0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15 如果所选数据是4800 b/s或7200 b/s， 则在以下标号的功率控制组上发射：  b0，2+b1，4+b2，6+b3，8+b4，10+b5，12+b6，14+b7 null 如果所选数据率是2400 b/s或3600 b/s， 则在以下标号的4个功率控制组上发射： b0 (若b8=0)； 或2+b1 (若b8=1)； 4+b2 (若b9=0)； 或6+b3 (若b9=1)。 8+b4 (若b10=0)； 或10+b5 (若b10=1)； 12+b6 (若b11=0)； 或14+b7 (若b11=1)。 null 如果所选数据率是1200 b/s或1800 b/s， 则在以下标号的2个功率控制组上发射：   b0（若b8=0且b12=0）或2+b1（若b8=1且b12=0）或4+b2（若b9=0且b12=1）或6+b3（若b9=1且b12=1）；  8+b4（若b10=0且b13=0）或10+b5（若b10=1且b13=0）或12+b6（若b11=0且b13=1）或者说4+b7（若b11=1且b13=1）。 null 8. 直接序列扩频 反向业务信道在数据随机化之后被长码直接序列扩频； 而接入信道在经过正交调制后就被长码直接序列扩频。对于反向业务信道， 该扩频操作就是数据突发随机数发生器输出的数据流与长码的模2加。对于接入信道，该扩频操作就是64阶正交调制器输出的数据流与长码的模2加。  该长码的周期为242-1比特片，且满足以下特征多项式定义的线性递推公式： P（x）=x42+x35+x33+x31+x27+x26+x25+x22+x21+x19+x18+x17 +x16+x10+x7+x6+x5+x3+x2+x+1 null 长码序列是由42个移位寄存器组成的序列发生器产生的。 整个CDMA系统中所用到的长码序列只有一个，只是初相不同， CDMA系统通过不同的掩码给每个信道分配一个不同的初相。 长码序列所用的掩码与信道类型有关。 具体来讲， 对于接入信道，掩码为：M41至M33置为“110001111”； M32至M28置为所选的接入信道号；M27至M25置为该移动台目前所属寻呼信道的信道号（范围是1～7）；M24至M9置为目前基站的BASE-ID（基站识别码）；M8至M0置为CDMA前向信道的PILOT-PN值。 null 对于反向业务信道，掩码可选用下面二者之一： 公用长码掩码或专用长码掩码。公用长码掩码如下：M41至M32置为“1100011000”，M31至M0置为移动台电子串号（ESN）比特的重新排列（扰乱），具体排列方式如下： ESN=（E31，E30，E29，E28，E27，E26，E25,…, E2，E1，E0） 排列后 ESN=（E0，E31，E22，E13，E4，E26，E17，E8，E30，E21，E12， E3，E25，E16，E7，E29，E20，E11，E2，E24，E15，E6，E28，E19， E10，E1，E23，E14，E5，E27，E18，E9） null 9. 正交扩频调制 在直接序列扩频以后，反向业务信道和接入信道将进行正交扩频，用于该扩频的序列是CDMA前向信道上使用的零偏置I和Q正交导频PN序列。该序列的周期为215比特片，分别基于下列特征多项式： PI（x）=x15+x13+x9+x7+x5+1 （对同相I序列） PQ（x）=x15+x12+x11+x10+x6+x5+x4+x3+1（对正交相位Q序列） null 基于ＰI(x)和PQ(x)特征多项式的最大长度线性反馈移位寄存器序列{i（n）}和{g（n）}的周期为215-1，可以分别从以下线性递推公式导出i(n)和g(n)： i(n)=i(n-15) ⊕i(n-10) ⊕ i(n-8) ⊕ i(n-7) ⊕ i(n-6) ⊕ i(n-2) g(n)=g(n-15)⊕g(n-12)⊕g(n-11)⊕g(n-10)⊕g(n-9)⊕g(n-5) ⊕g(n-4) ⊕ g(n-3) 其中, i（n）和g（n）是二进制值（“0”或“1”）。为了获得I和Q导频PN序列（周期为215），在14个连“0”输出之后（这在每个周期仅出现一次），在{i（n）}和{g（n）}中要插入一个“0”。因此，导频序列中将存在连接15个“0”的输出而不是14个“0”。 null 导频PN序列每26~666 ms重复一次（215/12 288 000 s），即每2秒钟重复75次。 CDMA反向信道采用了OQPSK调制。Q导频PN序列扩频的数据相对于由I导频PN序列扩频的数据将延时半个PN比特片的时间（406~901 ns）。OQPSK调制使用了功率效率高、非线性、 完全饱和的C类放大器，节省了移动台的功耗，延长了通话时间。 null6.5 功 率 控 制 1. 反向开环功率控制 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衰耗，当移动台接收到的信号很强时，表明要么离基站很近， 要么有一个特别好的传播路径。这时移动台可降低它的发射功率， 而基站依然可以正常接收。相反当移动台接收到的来自基站的信号很弱时，它就增加发射功率，以抵消衰耗，这就是开环功率控制。  开环功率控制只是对发送电平的粗略估计，因此它的反应时间既不应太快，也不应太慢。如反应太慢，在开机或进入阴影、拐弯效应时，开环起不到应有的作用；而如果反应太快，将会由于前向链路中的快衰落而浪费功率，因为前向、反向衰落是两个相对独立的过程， 移动台接收的尖峰式功率很有可能是由于干扰形成的。 null2. 反向闭环功率控制 图6-17 外环和闭环调整的具体过程 null 在图6-17 中，从BTS来的语音帧以每秒50帧的速率送到选择器V/S（该选择器放在MSC还是BSC，各公司有不同的做法）， 选择器每过一定的时间就统计所收到的坏帧与总帧数之比是否超过1%。如果超过1%，说明目前所设的目标Eb/N0还不够，就指令BTS将目标Eb/N0 上升几个步阶；如果小于1%，说明目前所设的目标Eb/N0还有余量，就指令BTS将目标Eb/N0下降一个步阶。这就是所说的外环调整。而闭环高速是这样一个过程：BTS对从MS收到的信号进行Eb/N0测量，每帧分阶段6次（即以一个功率控制组为单位）, 具体的测量过程如下：  · 对于收到的每一个Walsh符号进行解调，取64个解调值中的最大值。  · 把每六个最大值加在一起（6个Walsh符号=1个功率控制组）。 · 总和与一个门限相比。 null 3. 软切换时的闭环功率控制 在软切换时，移动台同时接收两个或两个以上基站对它的功率控制命令，如果有上升和下降的功率控制命令，则只执行让它功率下降的命令。 null4. 前向功率控制 图6-18 12个用户时的不同信道分配功率百分比的例子 null6.5.1 反向开环功率控制 反向开环功率控制是移动台根据在小区中所接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率。开环功率控制的目的是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时都有相同的标称功率。它完全是一种移动台自己进行的功率控制。  由于开环功率控制是为了补偿平均路径衰落的变化和阴影、 拐弯等效应，所以它必须要有一个很大的动态范围。根据CDMA空中接口的标准，它至少应该达到±32 dB的动态范围。 开环功率控制只是移动台对发送电平的粗略估计，移动台通过测量接收功率来估计发射功率，而不需要进行任何前向链路的解调。null （1） 刚进入接入信道时（闭环校正尚未激活）， 移动台将按下式计算平均输出功率，以发射其第一个试探序列。  平均输出功率（dBm）= —平均输入功率（dBm）—73+NOM PWR（dB）+INIT-PWR（dB） 其中：平均功率是相对于1.23 MHz标称CDMA信道带宽而言的。INIT-PWR是对第一个接入信道序列所需要作的调整，NOM-PWR是为了补偿由于前向CDMA信道和反向CDMA信道之间不相关造成的路径损耗。这两个参数都需要根据具体传播环境的通信当地噪声电平通过计算得出。 null （2） 其后的试探序列不断增加发射功率（增加的步长为PRW-STEP），直到收到一个响应或序列结束。这时移动台开始在反向业务信道上发送信号， 其平均输出功率电平为： 平均输出功率（dBm）=-平均输入功率（dBm）-73+nom pwr（dB）=+INIT-PWR（dB）+PWR-STEP之和（dB） （1） 在反向业务信道开始发送之后一旦收到一个功率控制比特， 移动台的平均输出功率将变为  平均输出功率（dBm）=-平均输入功率（dBm）-73+NOM-PWR（dB）+INIT-PWR（dB）+PWR-STEP之和（dB）=+所有闭环功率控制校正之和（dB） null NOM-PWR，INIT-PWR和PWR-STEP均为在接入参数消息中定义的参数，在移动台发射之前便可得到这些参数。NOM-PWR参数的范围为（-8～7）dB，标称值为0 dB。 INIT-PWR参数的范围为（-16～15）dB，标称值为0 dB。PWR-STEP参数的范围为（0～7）dB。这些校正参数对平均输出功率所做调整的精确度为0.5 dB。移动台平均输出功率可调整的动态范围至少应为±32 dB。 null6.5.2 反向闭环功率控制 在反向闭环功率控制中，基站起着很重要的作用。闭环控制的设计目标是使基站对移动台的开环功率估计迅速作出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。 这种对开环的迅速纠正，解决了前向链路和反向链路间增益容许度和传输损耗不一样的问题。 在对反向业务信道进行闭环功率控制时， 移动台将根据在前向业务信道上收到的有效功率控制比特（在功率控制子信道上）来调整其平均输出功率。 功率控制比特（“0”或“1”）是连续发送的，其速率为每比特1.25 ms（即800 b/s）。 “0”比特指示移动台增加平均输出功率，“1”比特指示移动台减少平均输出功率。每个功率控制比特使移动台增加或减少功率的大小为1 dB。 null 基站接收机应测量所有移动台的信号强度，测量周期为1.25 ms。基站接收机利用测量结果，分别确定对各个移动台的功率控制比特值（“0”或“1”），然后基站在相应的前向业务信道上将功率控制比特发送出去。基站发送的功率控制比特较反向业务信道延迟2×1.25 ms。例如，基站收到反向业务信道中第7个功率控制组的信号（功率控制组是指：将一个20 ms的帧分为16个时隙，一个时隙就叫做一个功率控制组），其对应的功率控制比特在前向业务信道第7个功率控制组中发送。  null图6-19 功率控制子信道的结构和取代 null图6-20 信道突然遇到衰落时的功率控制响应 null6.5.3 前向功率控制 在前向功率控制中，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。其目的是对路径衰落小的移动台分配较小的前向链路功率，而对那些远离基站和路径衰落大的移动台分配较大的前向链路功率。  基站通过移动台对前向误帧率的报告决定是增加发射功率还是减少发射功率。移动台的报告分为定期报告和门限报告。定期报告就是隔一段时间汇报一次，门限报告就是当FER（误帧率）达到一定门限时才报告。这个门限是由营运商根据对话音质量的不同要求设置的。这两种报告方式可同时存在，也可只用一种，或者两种都不用，这可根据营运商的具体要求进行设定。 null6.6 RAKE接收机 图6-21 M支路RAKE接收机 null M路信号的统计判决参见图6-21。M个相关器的输出分别为Z1，Z2，…，ZM，其权重分别为α1，α2，…，αM。权重大小是由各支路的输出功率或SNR决定的。如果支路的输出功率或SNR小，那么相应的权重就小。正如最大比率合并分集 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 一样， 总的输出信号Z′为： 权重αM可用相关器的输出信号总功率归一化，其总和为1，即 null6.7 CDMA系统的容量 6.7.1 干扰对CDMA容量的影响 CDMA系统的容量是干扰受限的，而在FDMA和TDMA中是带宽受限的。因此，干扰的减少可使CDMA系统的容量线性增加。 从另一方面看，在CDMA系统中，当用户数减少时每一用户的链路性能就会增加。减少干扰的一个最直接的方法就是使用定向天线，这样使用户在空间上隔离。定向天线只从一部分用户接收到信号，因此减少了干扰。增加CDMA容量的另一个方法是采用不连续发射模式（DTX），此模式利用了语音断断续续这一特点。在DTX中，在没有语音时可以关掉发射机。已观察到有线网络中的语音信号有大约3/8的激活因子，而移动通信系统只为1/2。 在无线系统中，背景噪音和振动能触发语音激活检测电路。因此， CDMA系统的平均容量与激活因子成反比增加。在陆地无线传播中，TDMA和FDMA的频率复用取决于由路径损耗所产生的小区间的隔离，而CDMA小区可以复用所有频率，因而容量有了较大增加。 null 为了评估CDMA系统的容量，首先应考虑单一小区系统。蜂窝网络由多个与基站保持通信的移动用户组成（在一个多小区系统中， 所有的基站被移动交换中心相互连接起来）。小区发射机包含一个线性合路机，这个合路机把所有用户的扩频信号加起来，并且对每一信号使用一个加权因子来实现前向链路功率控制。当只考虑一个单小区系统时，假设这些加权因子都相等。 一个导频信号也包括在小区发射机中， 并被每个移动台用来为反向链路设置功率控制。 在一个具有功率控制的单小区系统中， 反向信道上的所有信号在基站以相同功率水平被接收。 null 设用户数为N, 那么，在当前小区中的每一解调器接收到一个复合波形，此复合波形含有所需信号功率S和（N-1）个干扰用户的功率，其中每一干扰用户的功率为S。因此，信噪比为 除了SNR，在通信系统中比特能量-