第六章窄带CDMA数字蜂窝移动通信系统ch6

——接入信道长码掩码格式
基带滤
+
波器
PNI
+
1/2码 片延时
PNQ
cos 2 fct
基带滤 波器
sin 2 fct
41
33 32 28 27 25 24
98
0
110 001 1111 ACN PCN
BASE-ID
Pilot-PN
26
6.3 IS-95反向信道
6.3.2 业务信道 ——业务信道操作
置 乱
消除ESN之间的相关性
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 )
16
6.1 概述
6.1.3 CDMA系统的地址码 IS-95信道地址码设计 ——选用了周期为64的正交Walsh码 ——通过Hadamard矩阵产生把第i行记作Hi结构 ——一种典型的配置方案是：
6.2.2 同步信道
——同步信道反复广播系统的同步信息，包括基站 协议版本、系统和网络识别号、导频序列的偏 置指数、详细的时间信息、寻呼信道速率、信 道数量等信息。
卷积与重 数据 复编码 速率
1.2Kbps
块交织 4.8Kbps
16×8
+
H32 1.2288Mcps
+
基带滤 波器
PNI
cos 2 fct
1条导频信道采用全0的 H0 1条同步信道采用 H32
7条寻呼信道采用 H1 ~ H7
55条业务信道采用 H8 ~ H31 ，H33 ~ H63
17
6.1 概述
6.1.3 CDMA系统的地址码
IS-95基站地址码设计
采用两个短PN码，码长为215-1，分别用于上下链路 QPSK和OQPSK调制的同相（I）和正交（Q）分路
前向链路信道类型及配置
1.23MHz CDMA前向链路
导频 寻呼
寻呼 业务
业务 同步 业务
业务
信道 信道1 … 信道7 信道1 … 信道24 信道 信道25 … 信道55
H0
H1
H7
H8
H31
H32
H33
H63
19
6.2 IS-95前向信道
6.2.1 导频信道
——大功率连续发送导频信号，为MS完成相干解调 提供参考相位，通常占总发射功率的12~20%
6
6.1 概述
6.1.2 CDMA系统特点
容量大 ——多小区系统反向信道容量
在多小区系统中必须考虑相邻小区的干扰，CDMA系 统中所有小区都可以使用相同频率，高通的模拟实验 表明，来自其它小区的干扰是本小区干扰的35%，加
上频率再用效率系数 Fe 的影响：
M
Gp Eb / N0
1
Gs
பைடு நூலகம்e
7
6.1 概述
9.6Kbps 4.8Kbps 2.4Kbps
卷积与重 复编码
块交织 32×18
Wash 编码器
随机数 据突发
+
1.2Kbps
长码掩码 长PN码 1.2288Mcps 发生器
基带滤
+
波器
PNI
cos 2 fct
+
1/2码 片延时
基带滤 波器
PNQ
sin 2 fct
27
6.3 IS-95反向信道
6.3.2 业务信道 功率控制突发方案 取出前一帧的倒数第二个功率控制组中用于长PN码 的最后14个比特，并结合发送数据的速率模式来决
…
业务 信道 Ns
25
6.3 IS-95反向信道
6.3.1 接入信道 ——接入信道操作
每6个二进制编码符号选择64阶Walsh 序列Hi中的一个准则为：
i c0 2c1 4c2 8c3 16c4 32c5
4.8Kbps 卷积与重 复编码
块交织 32×18
Wash 编码器
+
长码掩码
长PN码 1.2288Mcps 发生器
——以19.2Kbit/s的速率发送全“0”码，仅经过正交 调制后发射，所以移动台很容易捕获它。
——通过它移动台还可以获得初始系统同步，完成 对基站信号的时间、频率和相位的跟踪
全零 （无数据）
+
H0 1.2288Mc/s
+
基带滤 波器
PNI
cos 2 fct
基带滤
+
波器
PNQ
sin 2 fct
20
6.2 IS-95前向信道
12
6.1 概述
6.1.3 CDMA系统的地址码 地址码类型 ——用户地址码：上向链路区分不同的移动用户 ——信道地址码：下行链路区分小区内的不同信道 ——基站地址码 ：上、下行信道区分不同的基站 ——常用的地址码：m序列、Gold码、Walsh码
13
6.1 概述
6.1.3 CDMA系统的地址码 IS-95用户地址码设计 ——长m序列：周期为242-1 ——特征多项式
Gp=B/Rb 扩频增益
M M 1 B / Rb Gp Eb / N0 Eb / N0
4
6.1 概述
6.1.2 CDMA系统特点 容量大 ——考虑语音激活技术的影响
如果CDMA系统的语音工作周期用变量 表示，则容
量公式可以修正为：
M Gp 1
Eb / N0
典型双工通话中语音工作周期约为35%。若采用语音 激活技术，CDMA系统容量可提高1/0.35=2.86倍。
… 1 +2 +3 +
33 + 34 35 + 36 … 42
…
+
42bit长码模版
选定的长码相移
15
6.1 概述
6.1.3 CDMA系统的地址码
IS-95用户地址码设计
——IS-95反向业务信道长码掩码格式
41
31 30
0
1100011000
置换后的ESN
ESN (E31 E30 E29 E28 E27 E2 E1 E0 )
f (x) x42 x41 x40 x39 x37 x36 x35 x32 x26 x25 x24 x23 x21 x20 x17 x16 x15 x11 x9 x7 1
该序列的周期为41天，参考相位和系统时钟的一个特殊参 考时间点保持同步，不同的移动台在接入反向业务信道时 将随机分配一个延时相位，并与以该移动台置换后的电子 序列号（ESN）做为掩码，产生不同相位的地址码。
定。将14位比特从高位到低位记作 b0b1b2 b13 ，每
帧16个功率控制组序号记作0~15，则：
——对于全速率（9.6Kbit/s）数据，将在0~15所有 16个功率控制组上发送；
——对于半速率（4.8Kbit/s）数据，将在b0，2+b1， 4+b2，6+b3，8+b4，10+b5，12+b6，14+b7 8个功 率控制组上发送；
基带滤 + 波器
PNQ
sin 2 fct
21
6.2 IS-95前向信道
6.2.3 寻呼信道
——在呼叫建立阶段传输控制信息，其操作如下
9.6Kbps
19.6Kbps
4.8Kbps
卷积与重 复编码
9.6Kbps
块交织 24×16
19.2Kbps
+
+
1.2288 长码掩码 长PN码 Mcps
发生器
抽样
19.2Kbps
fI (x) x15 x10 x8 x7 x6 x2 1
fQ (x)
x15
x12
x11
x10
x9
x5
x4
x3
1
IS-95规定各基站地址码的相位差是64个码片的整数倍
——周期改造： 215-1
215
IS-95最多可提供的基站地址的数目为215/64=512个
18
6.2 IS-95前向信道
Hi 1.2288Mcps
+
基带滤 波器
PNI
cos 2 fct
+
基带滤 波器
PNQ
sin 2 fct
——寻呼信道长码掩码格式
41
24 23 21 20
98
0
110 001 100 110 100 000 PCN 000 000 000 000 Pilot-PN
22
6.2 IS-95前向信道
6.2.4 业务信道
5
6.1 概述
6.1.2 CDMA系统特点
容量大 ——考虑扇区划分的影响
CDMA小区扇区化后每根天线仅接收其中一个扇区的用 户信号，干扰可会有明显减少，设增容系数为Gs则：
M
Gp Eb / N0
1
Gs
通常把小区分成3个扇区，实际中接收天线大约有 15%的重复覆盖区，因此有效的增容系数为 ：
Gs 3 0.85 2.55
1/4速率帧 （2.4Kbps）
48bit （20 ms） 信息比特（40）
尾比特(8)
1/8速率帧 （1.2Kbps）
24 bit （20 ms） 信息比特（16）
尾比特(8)
24
6.3 IS-95反向信道
反向链路信道类型及配置
1.23MHz CDMA反向链路
接入 信道 1
…
接入 信道 Na
业务 信道 1
6.1.2 CDMA系统特点 容量大 ——IS-95反向连路容量 Gp=128 Eb/N0=7dB Fe=0.65
0.5 Gs 2.55
M 128 1 2.55 0.65 85 5 0.5
8
6.1 概述
6.1.2 CDMA系统特点 软容量 ——软容量示意图
邻小区 本小区
9
6.1 概述
6.4 IS-95前向链路与反向链路比较 6.5 IS-95链路增强技术
6.5.1 功率控制 6.5.2 软切换 6.5.3 多种分集技术
2
6.1 概述
6.1.1 CDMA系列标准简介
CDMA ONE
IS-95A IS-99、IS657
IS-95B IS-95HDR、IS-95C
CDMA 2000 1X RTT
b8 01
b9
0
1
0 b0 2+b1 －
－
b12
1 － － 4+b2 6+b3
30
6.3 IS-95反向信道
CDMA 2000
CDMA 2000 3X RTT
CDMA 2000
3
6.1 概述
6.1.2 CDMA系统特点
容量大 ——单小区的反向连路容量
假设小区中有M个用户，功率控制使基站接收到的各
用户的功率相等为 Sr ，则用户的载干比为：
C Rb Eb Eb / N0 Sr I BN0 B / Rb (M 1)Sr
6.1.2 CDMA系统特点 软容量 ——CDMA系统的小区呼吸 导频A＝10dBm 导频B＝10dBm
导频A＝6dBm 导频B＝14dBm
B
B
A
A
A
A
10
6.1 概述
6.1.2 CDMA系统特点 软切换
改善话音质量； 控制手机干扰 降低掉话率； 提高容量 增大覆盖范围
11
6.1 概述
6.1.2 CDMA系统特点 发射功率低 ——“绿色手机” 更有利于实现大范围覆盖 频率规划简单 建网成本低 保密性好
28
6.3 IS-95反向信道
6.3.2 业务信道
功率控制突发方案
——对于1/4速率（2.4Kbit/s）数据，根据控制比特 b8b9b12b11的取值从下表中选择4个功率控制组发送
控制比 特及 其取 值
b8 01
功率
控制 组序
b0
号
2 +b1
b9
0
1
4
6
+b2 +b3
b10
0
1
8 10 +b4 +b5
b11
0
1
12 14 +b6 +b7
29
6.3 IS-95反向信道
6.3.2 业务信道
功率控制突发方案
——对于1/8速率（1.2Kbit/s）数据，根据控制比特 b8b9b12和b10b11b13的取值，分别从表1和表2中选 择1个功率控制组，共2个功率控制组发送。
表1 1/8速率突发选择I
控制比特
+
基带滤 波器
PNQ
sin 2 fct
23
6.2 IS-95前向信道
6.2.4 业务信道
——业务信道帧结构
全速率帧 （9.6Kbps）
192 bit （20 ms）
信息比特（172）
CRC （12） 尾比特(8)
半速率帧 （4.8Kbps）
96 bit （20 ms）
信息比特（80）
CRC （8） 尾比特(8)
——业务信道操作
用户
数据 语音 编码
9.6Kbps 4.8Kbps 2.4Kbps 1.2Kbps
卷积与重 复编码
功率控制比特
块交织 24×16
19.2Kbps
+
复用器
长码掩码
长PN码 发生器
1.2288Mcps
抽样 19.2Kbps
抽 样 800Hz
基带滤
+
波器
+
PNI
cos 2 fct
Hj 1.2288Mcps
第六章 纲要
6.1 概述
6.1.1 CDMA系列标准简介 6.1.2 CDMA系统特点 6.1.3 CDMA系统的地址码
6.2 IS-95前向信道
6.2.1 导频信道 6.2.2 同步信道 6.2.3 寻呼信道 6.2.4 业务信道
1
第六章 纲要
6.3 IS-95反向信道
6.3.1 接入信道 6.3.2 业务信道
14
6.1 概述
6.1.3 CDMA系统的地址码 IS-95用户地址码设计
——长m序列反多项式和采用MSRG实现结构
f *(x) x42 f (x1) x42 x35 x33 x31 x27 x26 x25 x22 x21 x19 x18 x17 x16 x10 x7 x6 x5 x3 x2 x 1