第6章CDMA数字蜂窝移动通信系统(最新)
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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
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
所 有 用 户 在 同 一 时 间 、 频 率 同 一 频 段 上 、 根 据 编 码 获 得 业 务 信 道 , 如 W C D M A , C D M A 2 0 0 0
时 间
F D M A
用 户 1
用 户 用 户 用 户 1 2 3
业 务 信 道 在 不 同 频 率 时 间 分 配 给 不 同 用 户 如 ： D A M P S 、 G S M
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
PDC US-TDMA GPRS
GSM
EDGE
WCDMA/ TD-SCDMA
HSPDA
IS-95A CDMA
Cdma2000 1X
cdma2000 3X
IS-95B CDMA Data Only 1XEV-DO
Data & Voice 1XEV-DV
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
同 步 信 道 速 率 固 定 为 1 2 0 0 b p s 同 步 信 道 帧 长 8 0 / 3 m s ， 3 帧 组 成 一 超 帧 为 8 0 m s
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
前向信道类型——寻呼信道
寻 呼 信 道 比 特 9 . 6 k b p s 4 . 8 k b p s 调 制 重 复 的 符 号 码 符 号 卷 积 编 码 码 符 号 块 交 织 r = 1 / 2 , K = 9 重 复 9 . 2 k b p s 1 9 . 2 k b p s 1 9 . 2 k b p s 1 9 . 2 k b p s1 9 . 6 k b p s 寻 呼 信 道 P 的 长 码 掩 码 W a l s h P 抽 取 器 码 符 号
数据的窄带信号，即解扩，以实现信息通信。
时 间
F D M A
用 户 1
用 户 用 户 用 户 1 2 3
业 务 信 道 在 不 同 频 率 时 间 分 配 给 不 同 用 户 如 ： D A M P S 、 G S M
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PDC US-TDMA GPRS
GSM
EDGE
WCDMA/ TD-SCDMA
HSPDA
IS-95A CDMA
Cdma2000 1X
cdma2000 3X
IS-95B CDMA Data Only 1XEV-DO
Data & Voice 1XEV-DV
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同 步 信 道 速 率 固 定 为 1 2 0 0 b p s 同 步 信 道 帧 长 8 0 / 3 m s ， 3 帧 组 成 一 超 帧 为 8 0 m s
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前向信道类型——寻呼信道
寻 呼 信 道 比 特 9 . 6 k b p s 4 . 8 k b p s 调 制 重 复 的 符 号 码 符 号 卷 积 编 码 码 符 号 块 交 织 r = 1 / 2 , K = 9 重 复 9 . 2 k b p s 1 9 . 2 k b p s 1 9 . 2 k b p s 1 9 . 2 k b p s1 9 . 6 k b p s 寻 呼 信 道 P 的 长 码 掩 码 W a l s h P 抽 取 器 码 符 号
数据的窄带信号，即解扩，以实现信息通信。
详解CDMA蜂窝移动通信
２．蜂窝网的功能与特征
（１） 蜂窝网移动通信系统的服务由基本服务及操作、维护和管理服务成。 （２） ①传输和同步 ②功率控制 ③采用小区制信道再用技术，提高频率使用效率。 ④设备通用性较强，接口标准规范统一。 （３） 业务分为基本业务和补充业务。
３．蜂窝网通信的主要特征
频率再用是蜂窝系统的重要概念，也是蜂窝系统的显著特征。 为了实现频率再用，除了正确的频率配置外，在小区内应限制基 站的发射功率。
图1-8 小区分裂
f. 切换
切换是使移动台的一个呼叫进程在小区之间移动时能够继续的过 程。切换可以基于接收的信号强度或信干比（SIR），或基于网络资源 管理的需要。切换过程可能涉及终端的注册和鉴权。切换可以分为硬
软切换是当移动终端的通信被连到另一个目标的无线端口时，不 需要中断与当前服务的无线端口的通信。在软切换中，移动终端可以
图1-6 激励与频率复用
采用定向天线后，所接收的同频干扰功率下降，因而可以减少 系统的同道干扰。另外，在不同地点采用多副定向天线可以消 除小区内障碍物的阴影区。若要用定向天线，建议采用4×3
N =4，每个基站3个120°扇区或60°三叶草形 小区。见图1-6 （c）、（d）、（e）、（f）。
e.
图1-4 小区的形状
可以证明，要用正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面区域，可取的 形状只有这三种。那么这三种形状小区的邻区距离、小区面积、交叠区 宽度和交叠区面积如表1-8所示。
小区形状 邻区距离 小区面积 交叠区宽度 交叠区面积
正三角形
a
1.3a2
a 1.2 a2
正方形
2a
2a2
0.59a
0.73 a2
体制名称 HCMTS NMT-450 AMPS TACS NMT-900 C-900 ETACS/AMPS GSM.8CH.TDMA CADN.3CH.TDMA
CDMA数字蜂窝移动通信系统
数据业务质量
CDMA系统支持多种数据业务，如分组数据和电路数据。通过采用高速数据传输 技术和前向纠错编码技术，CDMA系统可以提供较高的数据传输速率和较低的误 码率。
无线资源管理
功率控制
CDMA系统采用功率控制技术，通过调整移动台的发射功率，降低干扰水平，提高系统容 量和语音与数据业务质量。
呼叫接纳控制
鉴权中心（AUC）
用于用户身份验证和密钥分配，确保网络安 全。
网络接口与协议
A接口
基站与移动交换中心之间的通信接口，采用AT命令集进 行控制。
B接口
移动交换中心与归属位置寄存器之间的通信接口，采用 MAP协议进行通信。
C接口
移动交换中心与拜访位置寄存器之间的通信接口，采用 MAP协议进行通信。
D接口
保密的目的。
扩频通信利用伪随机序列对信息 信号进行扩频调制，将信息信号 扩展到宽频带上，以实现信号的
频谱扩展。
扩频通信具有抗干扰能力强、抗 多径干扰、抗窃听等优点，因此
在移动通信中得到广泛应用。
CDMA编码原理
CDMA（码分多址）是一种多址接入技术，允许多个用户 在同一频段上同时进行通信。
CDMA系统采用伪随机序列对用户信号进行扩频调制，不 同的用户使用不同的伪随机序列，从而实现多用户同时通 信。
容量
CDMA系统采用扩频技术，可以在同一频段上支持更多的用户。CDMA系统的 容量主要受到干扰和多径传播的影响。通过采用功率控制和导频污染控制等措 施，可以提高系统容量。
语音与数据业务质量
语音质量
CDMA系统采用宽带语音编码技术，如EVRC和AMR，可以在较低的比特率下提供 较好的语音质量。此外，CDMA系统还支持语音激活检测技术和可变速率声码器， 以进一步改善语音质量。
CDMA系统支持多种数据业务，如分组数据和电路数据。通过采用高速数据传输 技术和前向纠错编码技术，CDMA系统可以提供较高的数据传输速率和较低的误 码率。
无线资源管理
功率控制
CDMA系统采用功率控制技术，通过调整移动台的发射功率，降低干扰水平，提高系统容 量和语音与数据业务质量。
呼叫接纳控制
鉴权中心（AUC）
用于用户身份验证和密钥分配，确保网络安 全。
网络接口与协议
A接口
基站与移动交换中心之间的通信接口，采用AT命令集进 行控制。
B接口
移动交换中心与归属位置寄存器之间的通信接口，采用 MAP协议进行通信。
C接口
移动交换中心与拜访位置寄存器之间的通信接口，采用 MAP协议进行通信。
D接口
保密的目的。
扩频通信利用伪随机序列对信息 信号进行扩频调制，将信息信号 扩展到宽频带上，以实现信号的
频谱扩展。
扩频通信具有抗干扰能力强、抗 多径干扰、抗窃听等优点，因此
在移动通信中得到广泛应用。
CDMA编码原理
CDMA（码分多址）是一种多址接入技术，允许多个用户 在同一频段上同时进行通信。
CDMA系统采用伪随机序列对用户信号进行扩频调制，不 同的用户使用不同的伪随机序列，从而实现多用户同时通 信。
容量
CDMA系统采用扩频技术，可以在同一频段上支持更多的用户。CDMA系统的 容量主要受到干扰和多径传播的影响。通过采用功率控制和导频污染控制等措 施，可以提高系统容量。
语音与数据业务质量
语音质量
CDMA系统采用宽带语音编码技术，如EVRC和AMR，可以在较低的比特率下提供 较好的语音质量。此外，CDMA系统还支持语音激活检测技术和可变速率声码器， 以进一步改善语音质量。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
6.1 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。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
3、通话质量更佳
CDMA系统的声码器可以动态的调整数据传输速率，并
根据适当的门限值选择不同的电平级发射。同时门限值根据
背景噪声的改变而变化，这样就算背景噪声比较大也能得到
较好的通话质量。
目前CDMA系统普遍采用8kbps的可变速率声码器，采用
被认为是目前效率最高QCELP算法。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统 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
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
CDMA是自干扰系统，存在“大房子”理论和小区呼
吸功能——小区的大小是动态的，当两个小区的负荷一大
一小时，可通过减小负荷重的小区的发射功率，是边缘的
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
6.1 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。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
3、通话质量更佳
CDMA系统的声码器可以动态的调整数据传输速率，并
根据适当的门限值选择不同的电平级发射。同时门限值根据
背景噪声的改变而变化，这样就算背景噪声比较大也能得到
较好的通话质量。
目前CDMA系统普遍采用8kbps的可变速率声码器，采用
被认为是目前效率最高QCELP算法。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统 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
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
CDMA是自干扰系统，存在“大房子”理论和小区呼
吸功能——小区的大小是动态的，当两个小区的负荷一大
一小时，可通过减小负荷重的小区的发射功率，是边缘的
移动通信(第五版)(章坚武)第1章教学教材
物信学院
课件制作：蔡彦
第1章 概述
由于收发频率有一定保护间隔， 提高了抗干扰能力， 中 心转信台的加入使通信区域得到了有效扩大， 因此， 这种方 式常用于组建有几个频道同时工作的专用网(专网)。
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课件制作：蔡彦
第1章 概述
2. 半双工制 图1 - 2中，通信一端(A)采用双工制，而移动台(B)采用单 工制， 这种方式称为半双工制。半双工制的优点是：① 移动 台设备简单， 价格低， 耗电少；② 收发采用不同频率， 提高 了频谱利用率； ③ 移动台受邻近电台干扰小。 其缺点是移动 台仍需按键发话，松键受话，使用不方便。 由于收发使用不同的频率， 因此移动台(B)的收发信机可 以交替工作， 也可以收常开， 只控制发， 即按下PTT发射。 半双工制主要用于移动台接入有线网(如市话网)， A作为有线 网接入点。
移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进 行的通信。
与其他通信方式相比， 移动通信具有以下基本特点：
(1) 电波传播条件恶劣。
(2) 具有多普勒效应。
由于移动台在运动中，所以产生多普勒频移效应，频移值fd 与移动台运动速度v、工作频率f（或波长λ）及电波到达角θ有关，
即
fd
v
cos
(1-1)
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课件制作：蔡彦
第1章 概述
2) 异频单工
异频是指通信双方使用两个不同频率f1和f2。 这种方式 中通信双方的操作仍采用“按—讲”方式。 由于收发使用不
同的频率， 因此同一部电台的收发信机可以交替工作， 也
可以收常开， 只控制发， 即按下PTT发射。 其优缺点与同
频单工基本相同。 在无中心转信台转发的情况下， 电台需
无需按PTT开关， 类同于平时打市话， 使用自然， 操作方便。 频分双工制的优点是： ① 收发频率分开， 可大大减小干扰；
章坚武版教材移动通信原理配套课件第6章
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。
6.1.1 CDMA技术的标准化
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，随后的研究表明， 1x和1x增强型技术代表了未来发展方向。
4.
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） 源自于切换区域的移动台发射功率降低。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
11. 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
2G课件 第6章 CDMA移动通信系统
6.1.1 扩频通信的基本概念
（4）可以实现码分多址：扩频通信提高了抗干扰能力， 但付出了占用频带宽的代价。如果让多个用户共用这一宽 频带，则可大大提高频带的利用率。由于扩频通信中存在 扩频码序列的扩频调制，充分利用正交或准正交的扩频码 序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用 相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户以不同码型 的情况下区分不同用户的信号，提取出有用信号，实现码 分多址。 （5）能精确地定时和测距：利用电磁波的传播特性和 伪随机码的相关性，可以比较正确地测出两个物体之间的 距离。目前广泛应用的全球定位系统（GPS）就是利用 扩频技术这一特点来精确定位和定时的。此外，扩频技术 被广泛地应用到导航、雷达、定位、定时等系统中。
6.1 概
述
与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的 优点，其中一部分是扩频通信系统所固有的，另 一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。 CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组 网和频率复用等几种技术结合而成，含有频域、 时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具 有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同 频率可在多个小区内重复使用，容量和质量之间 可做权衡取舍（软容量）等属性。与其他系统相 比，这些属性使CDMA具有更加明显的优势。
6.1.1 扩频通信的基本概念
3．处理增益和抗干扰容限 扩频通信系统的扩频部分是一个带宽比信息带宽宽得 多的伪随机码（PN码）对信息数据进行调制，解扩则是 将接到的扩展频谱信号与一个和发端伪随机码完全相同的 本地码相关来实现的。当收到的信号与本地码相匹配时， 所要的信号就会恢复到其扩展之前的原始带宽，而任何不 匹配的输入信号则被本地码扩展至本地码地带宽或更宽的 频带上。解扩后的信号经过一个窄带滤波器后，有用的信 号被保留，干扰信号被抑制，从而改善了信噪比，提高了 抗干扰能力。理论分析表明，各种扩频通信系统的抗干扰 性能都大体上与扩频信号的带宽与所传送信息带宽之比成 正比。我们把扩频信号带宽W与信息带宽B之比称为处理 增益G。 G=W/B （6-7） 它表示了扩频通信系统信噪比改善的程度，是扩频通信系 统的一个重要的性能指标。
CDMA数字蜂窝移动通信系统论文
摘要第三代移动通信的发展，世界上许多国家纷纷提出了许多CDMA通信系统的方案和建议。
码分多址是一种以扩频技术为基础的调制和多址接入技术，因其保密性能好, 抗干扰能力强而广泛应用于军事通信领域。
码分多址接入CDMA方式以频谱利用率高、抗多经、抗干扰、软容量、低功率、软切换、宏分集、频率规划简单以及用户接入方便等其它多址技术不可比拟的优越性被认为是未来移动通信系统的理想接入技术之一。
能够提供大的系统容量是CDMA通信技术一个突出优点，CDMA系统的容量是干扰受限的，降低干扰可以直接增加其系统容量，这可以通过提高扩频增益实现。
当然，通过一些其它技术如功率控制、语音激活、抗多径衰落等也可以增强其系统容量。
本文全面分析了CDMA通信技术的产生和发展，CDMA系统的基本原理；CDMA技术的标准化，CDMA系统的特点等等。
关键词：移动通信，CDMACDMA技术的产生与发展20世纪80年代末, 全球范围从模拟向数字蜂窝技术的突然转变, 使欧洲的GSM数字技术得以迅速推广, 占据了无可争议的市场领先地位。
几乎与GSM技术同时诞生的还有CDMA技术。
与原来模拟通信系统所采用的FDMA技术和GSM 系统所采用的TDMA 技术相对应, CDMA是码分多址(Code Division Multiple Access)技术的英文缩写, 它是在数字技术的分支——扩频通信技术的基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。
正是由于它是以扩频通信技术为基础的, 能够更加充分的利用频谱资源, 更加有效的解决频谱短缺问题, 因此被视为是实现第3代移动通信的首选。
码分多址的基本原理模拟系统是靠频率的不同来区别不同用户的, GSM系统靠的是极其微小的时差, 而CDMA则是靠编码的不同来区别不同的用户。
由于CDMA系统采用的是二进制编码技术, 编码种类可以达到4.4亿, 而且每个终端的编码还会随时发生变化, 两部CDMA终端编码相同的可能性是“二百年一遇”, 因此, 在CDMA系统中进行盗码几乎不可能。
CDMA数字蜂窝移动通信系统
13.2CDMA数字蜂窝移动通信系统CDMA是一种以扩频技术为基础的多址通信技术，具有保密性好、抗干扰能力强和通信容量大等优点，因而在数字移动通信中得到了广泛的应用。
CDMA数字蜂窝移动通信系统已成为数字移动通信技术发展的主流技术，典型的应用是IS-95 CDMA第二代数字蜂窝移动通信系统和第三代移动通信系统CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。
下面着重介绍IS-95CDMA数字蜂窝移动通信系统（简称IS-95 CDMA系统）。
13.2.1 IS-95 CDMA 系统概述IS-95 CDMA是美国高通公司于1992年提出的，1993年被北美电信址协会（TIA）采纳的北美数字蜂窝移动通信标准。
1995年5月TIA 发布了IS-95A修订版标准。
1.工作频段IS-95 CDMA 系统的工作频带为：①上行（移动台发，基站收）频段为869～894 MHz；②下行（基站发，移动台收）频段为824～849 MHz；③双工间隔为45 MHz。
IS-95 CDMA PCS 系统的工作频带为：①上行（移动台发，基站收）频段为1850～1910 MHz；②下行（基站发，移动台收）频段为1930～1990 MHz；③双工间隔为 80 MHz。
2.通信体制IS-95 CDMA系统采用FDMA和DS-CDMA 相结合的混合多址通信方式。
采用FDMA方式将可用频段划分为若干个载波，每个载波带宽为1.25 MHz。
它是IS-95 CDMA 系统小区的最小带宽。
业务量大时可以占有多个载波。
采用DS-CDMA方式接入，每个小区可采用相同的载波频率，即频率复用因子为1。
数字蜂窝系统采用DS-CDMA技术具有以下优点：⑴可采用多种形式的分集技术（空间分集、时间分集和频率分集）。
⑵较低的发射功率。
⑶保密性好。
⑷具有抗人为干扰、窄带干扰、多径干扰和多径时延扩展的能力。
⑸软切换。
⑹较容量。
⑺大容量。
⑻低信噪比或载干比要求。
⑼高频率复用等。
第6章第二代(2G)移动通信技术
频段：935MHz～960MHz（基站发，移动台收）； 890MHz～915MHz（移动台发，基站收）；
频带宽度：25MHz； 通信方式：全双工； 载频间隔：200kHz； 信道分配：每载频8 时隙；全速信道8 个， 半速信道16 个（TDMA）； 信道总速率：270.8kbit/s； 调制方式：GMSK，BT = 0.3； 话音编码：RPE-LTP13kb/s规则脉冲激励线性 预测编码。 数据速率：9.6kb/s。 抗干扰技术：跳频技术217跳/s，分集接收技 术，交错信道编码，自适应均衡技术。
图6.2 BSS结构
BSS可分为两部分，即基站收发信台（BTS） 和基站控制器（BSC）。
（1）基站收发信台
BTS是通过无线接口与移动台一侧相连的基站收 发信机，主要负责无线传输；BSC在另一侧与交换机 相连，负责控制和管理。BTS包括无线传输所需要的 各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区 结构所需要的天线、连接基站控制器的接口电路以及 收发台本身所需要的检测和控制装置等。BTS可以直 接与BSC相连接，也可以通过基站接口设备（BIE） 采用远端控制的连接方式与BSC相连接。BTS的天线 通常安装在几十米外的天线铁塔上，通过馈线电缆与 收发信机架相连接。
在GSM系统结构中，BTS还有一个重要的功能部 件称为码型转换器／速率适配器（TRAU），它使 GSM系统内部信号与传输线路中标准的64kb/sPCM 相配合。TRAU虽是BTS的一部分，但可以放在远离 BTS的地方，大多数场合都放在BSC与交换机之间， 提高BTS与BSC之间传输线路的效率。
（2）基站控制器 BSC是基站收发台和移动交换中心之间的连接
第6章 第二代（2G） 移动通信技术
6.1
GSM系统概述
第6章CDMA数字蜂窝移动通信系统及设备
南京铁道职业技术学院
六、系统参数
性能
上、下行频率间隔 载波间隔 信道速率
参 数
45MHz 1.25MHz 1.2288Mchip/s
接入方式
调制方式 分集方式 信道编码 语音编码
CDMA/FDMA/FDD
下行：QPSK 上行：OQPSK RAKE、交织、天线分集、宏分集 下行：卷积码（r=1/2，k=9）上行：卷积码（r=1/3，k=9） QCELP可变速声码器
数据速率
9.6, 4.8, 2.4, 1.2 kb/s(速率1) 14.4， 7.2， 3.6 ，1.8kb/s（速率2 ）
南京铁道职业技术学院
6． 3
系统的控制与管理
一、Rake接收机 即多径接收机 克服多径衰落 使用多个并行相关器跟踪和接收多径信号 一般地，MS和基站的接收机分别用3个和4个 相关器
南京铁道职业技术学院
处理增益（GP） 反映了扩频通信系统信噪比改善的程度。 （也称扩频增益）
W
GP＝W／F
频带扩展后的信号带宽 频谱扩展前的信息带宽
(7-1)
F
工程上常以分贝（dB）表示， 即 GP＝10lg W／F (7-2)
南京铁道职业技术学院
三、CDMA系统特点
1、强抗干扰能力 扩频技术所固有的
南京铁道职业技术学院
四 反向信道 1、划分 接入信道 0~32条（基本频道上至少1个，非基本频道上可 没有） 某接入信道应对于某个寻呼信道。（1寻呼可对 称多个接入信道） 用于MS向BS 位置登记，呼叫及寻呼响应 业务信道 传送话音和信令
南京铁道职业技术学院
2、信息处理
声码器 → 卷积编码 → 符号重复 → 块交织 → 正交扩频 →传输门控及数据突 发随机化 → 直接序列扩频→正交扩频调制
CDMA蜂窝移动通信系统
• 带宽肖远大于调制信号带宽 BS(-i 注 100), 具有近似于噪声的频谱特性。
8
• BS在接收端 , 利用本地产生的同步 PN 码 序列做相关的解扩处理 , 将有用的信号转 换为基带信号 , 而其他宽带信号由于与本 地 PN 序列码不相关而不能被解扩 , 仍然 为宽带噪声 953E 式 , 而窄带的无用信号 却被本地伪码调制扩展成为宽带信号 , 使 其在宽带谱中的功率毫密 度大大减小。
11
• 在使用相同频率资源的情下 ,CDMA 移动网 的容量比模拟网在理论上大 20 倍 , 在实 际使用 中大 10 倍 , 比 GSM 系统的容量 大 4~5 倍。
12
三， 系统容量的配置灵活。
• 在一般通信系统中增加用户数量必然会造 成语音质量的下 降 , 而 CDMA 系统是一 个自扰系统 , 其所有的移动用户都占用相 同的带宽和频率。只要地址码组的可选码 序列数量足够 , 则可容纳的用户数量就能 增加 ,CDMA 系统对用户数量没 有明确的 固定限制 , 操作者可以在系统容量与语音 质量之间进行折中考虑。
14
…
…
TX
1
RX
2
路径N
×
×
积分 Tb
c1(t)
×
积分 Tb
c1(t －△2)
×
积分 Tb
c1(t －△3)
保持至
Tb
Tb+△N
保持至 Tb + △2 Tb+△N
保持至 Tb + △3 Tb+△N
判
∑
决
×
积分 Tb
保持至 Tb + △N Tb+△N
c1(t －△n)
简化的RAKE接收机组成 15
8
• BS在接收端 , 利用本地产生的同步 PN 码 序列做相关的解扩处理 , 将有用的信号转 换为基带信号 , 而其他宽带信号由于与本 地 PN 序列码不相关而不能被解扩 , 仍然 为宽带噪声 953E 式 , 而窄带的无用信号 却被本地伪码调制扩展成为宽带信号 , 使 其在宽带谱中的功率毫密 度大大减小。
11
• 在使用相同频率资源的情下 ,CDMA 移动网 的容量比模拟网在理论上大 20 倍 , 在实 际使用 中大 10 倍 , 比 GSM 系统的容量 大 4~5 倍。
12
三， 系统容量的配置灵活。
• 在一般通信系统中增加用户数量必然会造 成语音质量的下 降 , 而 CDMA 系统是一 个自扰系统 , 其所有的移动用户都占用相 同的带宽和频率。只要地址码组的可选码 序列数量足够 , 则可容纳的用户数量就能 增加 ,CDMA 系统对用户数量没 有明确的 固定限制 , 操作者可以在系统容量与语音 质量之间进行折中考虑。
14
…
…
TX
1
RX
2
路径N
×
×
积分 Tb
c1(t)
×
积分 Tb
c1(t －△2)
×
积分 Tb
c1(t －△3)
保持至
Tb
Tb+△N
保持至 Tb + △2 Tb+△N
保持至 Tb + △3 Tb+△N
判
∑
决
×
积分 Tb
保持至 Tb + △N Tb+△N
c1(t －△n)
简化的RAKE接收机组成 15
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统2
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。 半空白突发序列（dim and burst）模式。在CDMA中使用了变 速率声码器，所以这种模式是可行的。
速率1 业 务信 道 9 60 0 b /s 4 80 0 b /s 2 40 0 b /s 1 20 0 b /s 接 入信 道 4 80 0 b /s 长 掩 码 序 列 经 用E S N 改 变 户 (业 务 信 道 或 接 入 信 道 长 掩 码 ) 长 码 PN 发 生器 1 .2 2 88 M c/s R =1/2 , K =9 卷 积编 码 和 重复 2 8.8 k s /s 块 交织 3 07 .2 k c/s 正交 调制 生器 1 .2 2 88 M c/s 数 据突 发 随 机性 发
图6-13
接入信道帧结构
2. 接入信道产生
4.8kb/s速率的信息被输入到1/3卷积编码器。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。 9.6kb/s速率输入卷积编码器，28.8kb/s信道编码数据的输出， 这个输出然后被送入块交织器中。
块 交织
正 交扩 频
6 输 入 比 特 块 被 相 应 的 6 4片 W al s h 码 代 替 提 供变 速 率 发射 。 重 复的 符 号 被删 除 （ 即 不被 发 射 ） 。发 射周 期 随 声码 器 数 据速 率 的
数 据突 发 随 机化
变 化而 变 化 ， 并 且发 射 时 段也 是 随 机的 提 供码 分 扩 频。 在 相反 链 路 上， 数 据通 过 使 用基 于 E SN的 用户 长 码 掩码 ， 对 数据 进 行 扩频 通 过用 导 频 PN码 对信 道 扩 频， 使 用零 偏 置 。 这 能确 保 基 站锁 定 在 其小 区 发射 上 把 信 号 转 变 到 蜂 窝 频 率 范 围 (8 00 M H z)或 P CS(个 人 通 信 系 统 )频 率 (1 90 0 M H z)
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第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
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，随后的研究表明，1x 和3x增强型技术代表了未来发展方向。
率， 以抵抗衰落。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
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
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。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
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。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
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，对人体健康没有
和63个业务信道。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
这种情况发生在基站拥有两个以上的CDMA 信道(即带宽大于2.5MHz),其中一个为CDMA基 本信道(1.23MHz),所有移动台都先集中在该基 本信道上工作。此时,若基本CDMA业务信道忙, 可由基站在基本CDMA信道的寻呼信道上发射信 道指配消息将某移动台分配到另一个CDMA信道 进行业务通信,该CDMA信道只需一个导频信道, 而不再需要同步信道和寻呼信道。
不良影响，将延长手机的通话时间，意味
着电池的寿命长了，对环境有保护作用，
故称之为“绿色手机”。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
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
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
6.1.3 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。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
每个码分信道都要经一个Walsh函数 进行正交扩频，然后又由1.228Mc/s速率 的伪噪声系列扩频。在基站可按频分多路
方式使用多个CDMA前向信道（1.23MHz）。
图6-2给出了CDMA支持的不同前向信道。
如图所示，CDMA前向信道可使用的码分信
道最多为64个。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
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。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
6.1.1 CDMA技术的标准化
CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS95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。
（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，
软切换也起到了空间分集的作用。
基站和移动台都采用了Rake接收机技术，
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
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
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。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
6.2 CDMA空中接口协议层
图6-1给出了CDMA空中接口层结构。 CDMA信道包含反向CDMA信道(CDMA上行信 道)和正向CDMA信道(CDMA下行信道)。 反 向CDMA信道由接入信道和反向业务信道组 成。 正向CDMA信道由寻呼信道和正向业 务信道组成。所有信道的信令都使用基于 比特同步的协议。
6.3 CDMA前向信道 CDMA前向信道（也可称下行信道）由用于 控制的广播信道和用于携带用户信息的业务信 道组成。广播信道由导频信道、同步信道和寻 呼信道组成。所有这些信道都在同一个1.23MHz 的CDMA载波上。移动台能够根据分配给每个信 道惟一的码分来区分逻辑信道。这个码分是经 过正交扩频的Walsh码。
解密码或窃听通话内容实在是太困难了。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
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：
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
所有信道上的消息都有一个相同的层格式。 最高层的协议是由一则消息和填充物(Padding) 组成的封装信息。填充物是为了在某些信道上 让消息适合帧的装配。其中的一个例子是业务 信道中空缺突发(Blank andBurst)信令模式。 如果消息小于一帧， 封装的是整一个帧， 填 充比特从消息比特的结束至帧的结束。 下一层 的格式可能将信息分装成长度区域、信息和 CRC校验。
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
更高层 (基本业务) 第二层 (基本业务)
更高层 (辅助业务) 第二层 (辅助业务) 复用子层(业务信道) 第一层物理层
第三层 (呼叫处理和控制) 第二层 (信令)
第二层(链路层) 寻呼和接入信道
图6-1 CDMA空中接口层结构
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
一种典型的配置是:1个导频信道,1个 同步信道,7个寻呼信道(允许的最多值)和
55个业务信道。但前向信道的码分信道配
置并不是固定的,其中导频信道一定要有,
其余的码分信道可根据情况配置。例如，
可用业务信道取代寻呼信道和同步信道,成
为1个导频信道,0个同步信道,0个寻呼信道
重复 从编 码器来 的输 入符号 。重复 是维 持一个 持续 输入到 块交 织器。全速 符号 不被重 复， 符号重 复
到 RF部 分
6.1 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。
6.3.1 前向业务信道
P CM 语 音 减 小 语 音 需 要 的 比 特 速 率 。 工 作 在 全 速 率 /2 ,1/ 4和 1 /8速 率 的 可 变 模 式 。 速 率 码 器 的 全 速 输 1 ， 1声 出 速 率 为9 .6 k b/ s , 速 率 2的 全 速 输 出 速 率 为4.4 kb / s 1 卷积编 码 提 供 错 误 检 测 /纠 正 。 每 输 入 一 个 比 特 有 两 个 符 号 输 出 全 功 率 上 发 送 。 半 速 率 重 复 一 次 并 在 半 功 率 上 发 以 此 类 推 。 速 率 1 输 出 维 持 1 9.2 kb / s(与 编 码 送， 在 速 率 无 关） ，速 率 2输 出 是2 8.8 kb / s 符号收 缩 块交织 数据扰 码 功率控 制子 信道 正交扩 频 四相扩 频 基带滤 波 只 用 于 工 作 在 速 率 声 码 器 上 。 一 个 8.8 kb / s 输 出 从 每6输 入 中 删 除 2的 2 2。 因 此 实 现 进 入 块 交 织 器 的输 入速 率相同 ，都为 1 9.2k b/ s ， 而 与 编 码 的 速 率 无 关 通过 确保 连续的 数据 不被丢 失，以抗 瑞利 衰落的 影响 通过 输入 数据和 长掩 码扰乱 ，与用 户 的序 列改 变来提 供安 全保障 E NS 提 供 一 个 非 常 快 的 功 率 控 制 子 信 道 ( 每 00次 ) 。 输 入 数 据 每 秒 被 抽 取 00次 ， 向 移 动 台 发 送 一 8秒 8 个 增 加 或 减 少 功 率 命 令 。 每 个 命 令 能 增 加 或 减 少 移1动 B 的 功 率 d 台 通 过 用 一 个 惟 一 al sh 码 来 扩 频 ， 从 而 提 供 识 别 和 正 交 。 每 一 输 入 符 号 6 4比 特 W al sh 码 进 行 W 要 和 异 或 ， 使 之 速 率 成 为.2 28 M c/ s 1 提 供 惟 一 的 基 站 识 别 码 。 这 种 扩 频 序 列 2 76 8码 片 和 每2 6.66 m s重 复 。 所 有 基 站 使 用 同 样 的 序 3是 列 ， 但 相 位 偏 置 各 不 相 同 ， 5 12种 可 能 的 偏 置 。 确 保 移 动 台 锁 定 在 正 确 的 基 站 有 把 信 号 转 变 到 蜂 窝 频 率 范 围 00 M H z) 或 P CS 频 率 (19 0 0 M H z) 8 ( 声码器