第七章IS-95及其增强移动通信系统
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下行链路的序列码 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
上行链路的序列码 上行链路的物理信道与逻辑信道
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
10
7.2.1 IS-95系统的下行链路
下行链路的W构als成h码，扩频
，区分信道
BS发
卷积编码和 码元重复
IS 95 CDMA工作频段
上行（移动台发/基站收）： 825～849MHz
下行（移动台收/基站发）： 870～894MHz
双工间隔：45MHz
IS 95 CDMA PCS工作频段
上行（移动台发/基站收）：1850～1910MHz
下行（移动台收/基站发）：1930～1990MHz
双工间隔：80MHz
+ 至I/Q调制器
+
Q信道短码 1.2288Mcps 发生器
时间偏移使移动台能识别使
导频
BS发用
相
同
频
率
的
相
邻
蜂
窝
小
区 Walsh
bk(t) ak(t)
卷积编码和 码元重复
交织
扰码
+
å
QPSK PN扩频
用户地址
同步 寻呼
短码 15
短码(2)
1.2288Mcps I信道短码
m序列
发生器
采用215-1的m序列（32768）W1.a2l2s8h8码M数cp据s
扰码
+
å
QPSK PN扩频
同步
长码
用户地址
寻呼
17
下行链路的物理信道和逻辑信道
下行链路的物理信道
每个载频在一个小区内以64个正交Walsh码区 分信道。可提供64个码分信道。速率： 1.2288Mcps
下行链路的逻辑信道分配与码分物理信道的关系
逻辑信道
信道 个数
物理信道
逻辑信道
信道 个数
物理信道
13
Walsh码(2)
Walsh码的特点：
同步时，Walsh码是完全正交码（自相关函 数为1，互相关函数为0）；
非同步情形下，Walsh码的自相关特性和互 相关特性很差；
Walsh码序列的功率谱分布彼此不均匀
Walsh 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。
I(t)
´
+ 1.2288Mcps
Q
+
基带滤波
å
s(t)
´
Q(t)
W32
1.2288Mcps
215 Q信道短码序列
sin(2pfct)
24
寻呼信道
传送系统信息，入网参数，基站寻呼移动台
寻呼信道数据以扰码加密
1.2288Mcps
寻呼信道 长码掩码
242-1长码 发生器
抽样器：64个 码片抽样1个 19.2kcps
Q(t)
Wk k=1,2,…7
1.2288Mcps
215 Q信道短码序列
sin(2pfct)
25
业务信道(1)
加扰
功率控制 信令
1.2288Mcps
用户m的 长码掩码
242-1长码 发生器
抽样器：64个 码片抽样1个
19.2kcps
800Hz 24抽1 功率控 800bps
业务信道
帧质量 8.6kbps 指示器 9.2
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
4
CDMA蜂窝系统的频谱带宽
决定CDMA蜂窝系统频谱带宽的因素：
频谱资源 / 系统容量/ 多径分离/ 扩频增益
陆地移动通信系统
多径时延 约为 1us
Chip周期 < 1us 码片速率 > 1MHz
系统带宽1.25MHz
扩频码片速率1.2288MChip/s
相邻基站的导频PN序列偏置指数间隔应大一些
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
22
导频信道(4)
导频信道的作用
用于移动台获取基站的定时，识别基站， 提取相干载波以进行相干解调；
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同步
通过对导频信号中多径信号的检测，实现 RAKE接收机中的信道估计；
215 I信道短码序列 1.2288Mcps
全0 (无数据)
+
1.2288Mcps W0
W0为全0
+
I 基带滤波
Q
+
基带滤波
1.2288Mcps 215 Q信道短码序列
cos(2pfct)
I(t)
´ å
´
Q(t)
sin(2pfct)
s(t)
20
导频信道(2)
导频信道连续周期地发送未经调制的短码；
8
第七章内容
7.1 概述 7.2 IS-95系统的无线链路 7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时 7.4 CDMA系统的功率控制 7.5 CDMA系统的软切换技术 7.6 第三代移动通信系统
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
9
7.2 IS-95系统的无线链路
7.2.1 IS-95系统的下行链路
扩频码片速率1.2288Mcps。
H2N
HN
H
N
HN
H
N
Walsh码在同步时是完全正交的。
H1 0
0 0 H2 0 1
编码的 19.2kbps 语音数据
1.2288Mcps +
0 0 0 0
H4
0 0
1 0
0 1
1 1
0 1 1 0
Walsh码 1.2288Mcps 发生器
扩频增益为多少？
加扰
寻呼信道
卷积编码
码符号
9.6kbps R=½，K=919.2kbps 重复
块交织
19.2kbps +
扩频增益 4.8kbps
9.6kbps
19.2kbps
19.2kbps
64
215 I信道短码序列
cos(2pfct)
1.2288Mcps
I
+
基带滤波
I(t)
´
+
å
Q
s(t)
+
基带滤波
´
1.2288Mcps
2
7.1 概述
1990年9月，Qualcomm公司公开了其第一 版的CDMA“公用空中接口”规范。经过不 断的修改，于1995年被TIA采纳，定为IS95A标准IS-95（Interim Standard 95） 。
1998开始，在第三代移动通信系统中广泛 采用CDMA技术（cdma2000、WCDMA、 TD-SCDMA）
第七章IS-95及其增强移 动通信系统
2021年7月31日星期六
第七章内容
7.1 概述 7.2 IS-95系统的无线链路 7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时 7.4 CDMA系统的功率控制 7.5 CDMA系统的软切换技术 7.6 第三代移动通信系统
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
基站利用导频PN序列的时间偏置来标识每 个CDMA前向信道。
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。零偏置序列 必须在偶数秒起始传输。
偏置系数：共512 个，编号从 0 到 511(64chip间隔)
偏置时间： = 偏置系数×64（chip）
其它PN引导序列的偏置指数规定了它和0 偏 置引导PN序列偏离的时间值。
息。
扩1同0步频* l信o处道g理1 0增( 1益. 2：2R8卷=½8积，M编K码c=9p码s符/ 4号.
码符号
8码k重符b复号p码s符) =号2块4交d织B
扩频增益 256
1.2kbps
2.4kbps
4.8kbps
4.8kbps
215 I信道短码序列
1.2288Mcps
I
+
基带滤波
cos(2pfct)
长码
去加扰
在下行寻呼信道和业务信道中作扰码，用于数
据加扰和用户保密，并识别用户。
采用：周期为242-1的m序列。
长码速率为1.2288Mcps，64分频（64抽1）后
为19.2kcps。
不同信道利用不同的掩码得到不同相位的长码。
BS发
卷积编码和 码元重复
交织
导频 Walsh
bk(t) ak(t)
反向信道码率R = 1/3）
数据帧长：
20ms
扩频解调门限： 7dB（Pe=10-4）
小区结构：
1200三扇区构成
功率控制范围：正向：6dB
反向：80dB
功率控制精度：正向：0.5dB
反向：1dB
分集接收：
基站4路RAKE接收
移动台3路RAKE接收
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
通过换；
通过对导频信号强度的检测，决定开环功 率控制的初始值。
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
23
同步信道
传输同步信息和其它信息
如系统时间、导频偏置，使移动台知道正在接入的是
哪个基站。还有寻呼信道速率，242-1长码的状态等信
道
1.2288Mcps CDMA 无线信道下行链路码域正交 复用
å
导频信 寻呼信
寻呼信 业务信
业务信 同步信 业务信
业务信
道
道1 … 道7
道1 … 道24
道
道25 … 道55
W0
W1
W7
W8
W31
W32
W33
W63
19
导频信道(1)
W0全0，不含数据，含引导PN码序列相位偏 移量和频率基准信息，一直不断发送。电平高 于其它信道约20dB。便于MS获取基站的定时， 进行信道估计、相干解调、切换等。
为不同基站发出的信号赋予 不同的特征，并用于移动台
+ 至I/Q调制器
+
同步
Q信道短码
所有基站的引导PN序列有
1.2288Mcps 发生器
相同的产生结构，但是不同
按BS64具个有码不为同间的隔相，位形偏成3移27量68/64=512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识
导频信道 1
W0 寻呼信道 1～7
W1~7
同步信道 1
W32
下行业务 信道
55
W8~W31， W33~W63
寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道。
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
18
下行链路物理信道和逻辑信道的映射
下行逻辑信道
下行业务信道 下行控制信道：导频信道、同步信道、寻呼信
载频间隔：
1.25MHz
双工方式：
FDD
多址方式：
CDMA
扩频码速率： 1.2288Mc/s
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
7
IS-95 CDMA主要技术指标(2)
调制方式：
前向QPSK，反向OQPSK
语音编码方式：变速率QCELP码
信道编码方式：卷积码（k = 9，正向信道码率R = 1/2，
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
5
IS-95 CDMA技术的发展
标准 IS-95A IS-95B CDMA2000-1X CDMA2000-3X
数据速率 14.4kb/s 64kb/s 144kb/s 2Mb/s
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
6
IS-95 CDMA主要技术指标(1)
正交的Walsh函数，完全正交的64阶Walsh 码；
用户的识别——长码：
周期足够长的PN序列，码元周期为242-1。
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
12
Walsh码(1)
区分信道，实现码分多址功能
采用64个正交的Walsh函数对信道扩频，每一 Walsh序列为一物理信道，信道数记为W0W63
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
3
CDMA蜂窝系统的基本概念
基本概念
CDMA基于扩频技术，每个用户有各自的特 征码
CDMA技术包含两层含义
扩频：信息带宽的扩展 码分：用户、信道和基站都依靠码识别
码分的含义(IS-95)
基站的识别 信道的识别 用户的识别
2021年7月
别与同步基站
速率：1.2288Mcps
正交引导PN序列生成多项式：
PI x x15 x13 x9 x8 x7 x5 1
PQ x x15 x12 x11 x10 x6 x5 x4 x3 1
16
长码
寻呼信道或业务
1.2288Mcps
信道的掩码 长码产生器
19.2kcps 分频器
交织
导频 Walsh
bk(t) ak(t)
扰码
+
å
短码，基站同 步，区分基站
QPSK PN扩频
MS收
用户地址
同步
长码寻，呼加扰， 区分用户
维特比译码
去交 织
解扰
Walsh 解扩
导频Rake接收 QPSK PN解扩
11
下行链路的序列码
基站的识别——短码：
不同相移的PN序列，码元周期为215。
信道的识别——Walsh码：
区分信道只能用于下行
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
14
短码(1)
作用：
区分基站：分配给每一基站 同一个短序列的不同时间偏 移
提供对Walsh码数据的加扰， 使各蜂窝小区能重用所有 Walsh码。
1.2288Mcps I信道短码 发生器
Walsh码数据 1.2288Mcps
21
导频信道(3)
例如：当偏置系数是 15 时
相应的偏置时间是15×64=960个chip 已知chip宽度为 1/1.2288 0.8138μs 故偏置时间为 960/1.2288 = 781.25μs 该PN序列要从每一偶数秒之后 781.25μs开始
帧长：为一个序列周期，215/(1.2288´106) 2 2秒有75个周期： 2 / [215/(1.2288´106) ] = 75
7.2.2 IS-95系统的上行链路
上行链路的序列码 上行链路的物理信道与逻辑信道
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
10
7.2.1 IS-95系统的下行链路
下行链路的W构als成h码，扩频
，区分信道
BS发
卷积编码和 码元重复
IS 95 CDMA工作频段
上行（移动台发/基站收）： 825～849MHz
下行（移动台收/基站发）： 870～894MHz
双工间隔：45MHz
IS 95 CDMA PCS工作频段
上行（移动台发/基站收）：1850～1910MHz
下行（移动台收/基站发）：1930～1990MHz
双工间隔：80MHz
+ 至I/Q调制器
+
Q信道短码 1.2288Mcps 发生器
时间偏移使移动台能识别使
导频
BS发用
相
同
频
率
的
相
邻
蜂
窝
小
区 Walsh
bk(t) ak(t)
卷积编码和 码元重复
交织
扰码
+
å
QPSK PN扩频
用户地址
同步 寻呼
短码 15
短码(2)
1.2288Mcps I信道短码
m序列
发生器
采用215-1的m序列（32768）W1.a2l2s8h8码M数cp据s
扰码
+
å
QPSK PN扩频
同步
长码
用户地址
寻呼
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下行链路的物理信道和逻辑信道
下行链路的物理信道
每个载频在一个小区内以64个正交Walsh码区 分信道。可提供64个码分信道。速率： 1.2288Mcps
下行链路的逻辑信道分配与码分物理信道的关系
逻辑信道
信道 个数
物理信道
逻辑信道
信道 个数
物理信道
13
Walsh码(2)
Walsh码的特点：
同步时，Walsh码是完全正交码（自相关函 数为1，互相关函数为0）；
非同步情形下，Walsh码的自相关特性和互 相关特性很差；
Walsh码序列的功率谱分布彼此不均匀
Walsh 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。
I(t)
´
+ 1.2288Mcps
Q
+
基带滤波
å
s(t)
´
Q(t)
W32
1.2288Mcps
215 Q信道短码序列
sin(2pfct)
24
寻呼信道
传送系统信息，入网参数，基站寻呼移动台
寻呼信道数据以扰码加密
1.2288Mcps
寻呼信道 长码掩码
242-1长码 发生器
抽样器：64个 码片抽样1个 19.2kcps
Q(t)
Wk k=1,2,…7
1.2288Mcps
215 Q信道短码序列
sin(2pfct)
25
业务信道(1)
加扰
功率控制 信令
1.2288Mcps
用户m的 长码掩码
242-1长码 发生器
抽样器：64个 码片抽样1个
19.2kcps
800Hz 24抽1 功率控 800bps
业务信道
帧质量 8.6kbps 指示器 9.2
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
4
CDMA蜂窝系统的频谱带宽
决定CDMA蜂窝系统频谱带宽的因素：
频谱资源 / 系统容量/ 多径分离/ 扩频增益
陆地移动通信系统
多径时延 约为 1us
Chip周期 < 1us 码片速率 > 1MHz
系统带宽1.25MHz
扩频码片速率1.2288MChip/s
相邻基站的导频PN序列偏置指数间隔应大一些
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
22
导频信道(4)
导频信道的作用
用于移动台获取基站的定时，识别基站， 提取相干载波以进行相干解调；
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同步
通过对导频信号中多径信号的检测，实现 RAKE接收机中的信道估计；
215 I信道短码序列 1.2288Mcps
全0 (无数据)
+
1.2288Mcps W0
W0为全0
+
I 基带滤波
Q
+
基带滤波
1.2288Mcps 215 Q信道短码序列
cos(2pfct)
I(t)
´ å
´
Q(t)
sin(2pfct)
s(t)
20
导频信道(2)
导频信道连续周期地发送未经调制的短码；
8
第七章内容
7.1 概述 7.2 IS-95系统的无线链路 7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时 7.4 CDMA系统的功率控制 7.5 CDMA系统的软切换技术 7.6 第三代移动通信系统
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
9
7.2 IS-95系统的无线链路
7.2.1 IS-95系统的下行链路
扩频码片速率1.2288Mcps。
H2N
HN
H
N
HN
H
N
Walsh码在同步时是完全正交的。
H1 0
0 0 H2 0 1
编码的 19.2kbps 语音数据
1.2288Mcps +
0 0 0 0
H4
0 0
1 0
0 1
1 1
0 1 1 0
Walsh码 1.2288Mcps 发生器
扩频增益为多少？
加扰
寻呼信道
卷积编码
码符号
9.6kbps R=½，K=919.2kbps 重复
块交织
19.2kbps +
扩频增益 4.8kbps
9.6kbps
19.2kbps
19.2kbps
64
215 I信道短码序列
cos(2pfct)
1.2288Mcps
I
+
基带滤波
I(t)
´
+
å
Q
s(t)
+
基带滤波
´
1.2288Mcps
2
7.1 概述
1990年9月，Qualcomm公司公开了其第一 版的CDMA“公用空中接口”规范。经过不 断的修改，于1995年被TIA采纳，定为IS95A标准IS-95（Interim Standard 95） 。
1998开始，在第三代移动通信系统中广泛 采用CDMA技术（cdma2000、WCDMA、 TD-SCDMA）
第七章IS-95及其增强移 动通信系统
2021年7月31日星期六
第七章内容
7.1 概述 7.2 IS-95系统的无线链路 7.3 IS-95 CDMA系统的同步与定时 7.4 CDMA系统的功率控制 7.5 CDMA系统的软切换技术 7.6 第三代移动通信系统
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
基站利用导频PN序列的时间偏置来标识每 个CDMA前向信道。
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。零偏置序列 必须在偶数秒起始传输。
偏置系数：共512 个，编号从 0 到 511(64chip间隔)
偏置时间： = 偏置系数×64（chip）
其它PN引导序列的偏置指数规定了它和0 偏 置引导PN序列偏离的时间值。
息。
扩1同0步频* l信o处道g理1 0增( 1益. 2：2R8卷=½8积，M编K码c=9p码s符/ 4号.
码符号
8码k重符b复号p码s符) =号2块4交d织B
扩频增益 256
1.2kbps
2.4kbps
4.8kbps
4.8kbps
215 I信道短码序列
1.2288Mcps
I
+
基带滤波
cos(2pfct)
长码
去加扰
在下行寻呼信道和业务信道中作扰码，用于数
据加扰和用户保密，并识别用户。
采用：周期为242-1的m序列。
长码速率为1.2288Mcps，64分频（64抽1）后
为19.2kcps。
不同信道利用不同的掩码得到不同相位的长码。
BS发
卷积编码和 码元重复
交织
导频 Walsh
bk(t) ak(t)
反向信道码率R = 1/3）
数据帧长：
20ms
扩频解调门限： 7dB（Pe=10-4）
小区结构：
1200三扇区构成
功率控制范围：正向：6dB
反向：80dB
功率控制精度：正向：0.5dB
反向：1dB
分集接收：
基站4路RAKE接收
移动台3路RAKE接收
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
通过换；
通过对导频信号强度的检测，决定开环功 率控制的初始值。
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
23
同步信道
传输同步信息和其它信息
如系统时间、导频偏置，使移动台知道正在接入的是
哪个基站。还有寻呼信道速率，242-1长码的状态等信
道
1.2288Mcps CDMA 无线信道下行链路码域正交 复用
å
导频信 寻呼信
寻呼信 业务信
业务信 同步信 业务信
业务信
道
道1 … 道7
道1 … 道24
道
道25 … 道55
W0
W1
W7
W8
W31
W32
W33
W63
19
导频信道(1)
W0全0，不含数据，含引导PN码序列相位偏 移量和频率基准信息，一直不断发送。电平高 于其它信道约20dB。便于MS获取基站的定时， 进行信道估计、相干解调、切换等。
为不同基站发出的信号赋予 不同的特征，并用于移动台
+ 至I/Q调制器
+
同步
Q信道短码
所有基站的引导PN序列有
1.2288Mcps 发生器
相同的产生结构，但是不同
按BS64具个有码不为同间的隔相，位形偏成3移27量68/64=512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识
导频信道 1
W0 寻呼信道 1～7
W1~7
同步信道 1
W32
下行业务 信道
55
W8~W31， W33~W63
寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道。
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
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下行链路物理信道和逻辑信道的映射
下行逻辑信道
下行业务信道 下行控制信道：导频信道、同步信道、寻呼信
载频间隔：
1.25MHz
双工方式：
FDD
多址方式：
CDMA
扩频码速率： 1.2288Mc/s
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
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IS-95 CDMA主要技术指标(2)
调制方式：
前向QPSK，反向OQPSK
语音编码方式：变速率QCELP码
信道编码方式：卷积码（k = 9，正向信道码率R = 1/2，
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
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IS-95 CDMA技术的发展
标准 IS-95A IS-95B CDMA2000-1X CDMA2000-3X
数据速率 14.4kb/s 64kb/s 144kb/s 2Mb/s
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
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IS-95 CDMA主要技术指标(1)
正交的Walsh函数，完全正交的64阶Walsh 码；
用户的识别——长码：
周期足够长的PN序列，码元周期为242-1。
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
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Walsh码(1)
区分信道，实现码分多址功能
采用64个正交的Walsh函数对信道扩频，每一 Walsh序列为一物理信道，信道数记为W0W63
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
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CDMA蜂窝系统的基本概念
基本概念
CDMA基于扩频技术，每个用户有各自的特 征码
CDMA技术包含两层含义
扩频：信息带宽的扩展 码分：用户、信道和基站都依靠码识别
码分的含义(IS-95)
基站的识别 信道的识别 用户的识别
2021年7月
别与同步基站
速率：1.2288Mcps
正交引导PN序列生成多项式：
PI x x15 x13 x9 x8 x7 x5 1
PQ x x15 x12 x11 x10 x6 x5 x4 x3 1
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长码
寻呼信道或业务
1.2288Mcps
信道的掩码 长码产生器
19.2kcps 分频器
交织
导频 Walsh
bk(t) ak(t)
扰码
+
å
短码，基站同 步，区分基站
QPSK PN扩频
MS收
用户地址
同步
长码寻，呼加扰， 区分用户
维特比译码
去交 织
解扰
Walsh 解扩
导频Rake接收 QPSK PN解扩
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下行链路的序列码
基站的识别——短码：
不同相移的PN序列，码元周期为215。
信道的识别——Walsh码：
区分信道只能用于下行
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
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短码(1)
作用：
区分基站：分配给每一基站 同一个短序列的不同时间偏 移
提供对Walsh码数据的加扰， 使各蜂窝小区能重用所有 Walsh码。
1.2288Mcps I信道短码 发生器
Walsh码数据 1.2288Mcps
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导频信道(3)
例如：当偏置系数是 15 时
相应的偏置时间是15×64=960个chip 已知chip宽度为 1/1.2288 0.8138μs 故偏置时间为 960/1.2288 = 781.25μs 该PN序列要从每一偶数秒之后 781.25μs开始
帧长：为一个序列周期，215/(1.2288´106) 2 2秒有75个周期： 2 / [215/(1.2288´106) ] = 75