CDMA前向功率控制,反向功率控制
《CDMA通信技术》读后感
《CDMA通信技术》读后感目前第三代移动通信3G已成为移动通信行业里的最大热点，从技术上来看，3G技术已经基本趋向成熟，在中国3G产业链建设也取得了初步的成功。
从全球来看，3G商用在部分地区已经取得了可喜的成功。
然而人们理想的通信方式-个人通信（5W）确受到了严峻的挑战，世人都期待全球统一的通信制式并没有出现，目前3G主流技术有4种，北美力推的CDMA2000，欧洲和日本推行的WCDMA和中国自主研制的TD-SCDMA体制，还有一种是Wi-max，于2021年10月成为3G标准。
目前在我国主流的还是前面三种技术体制。
从主流3G技术来看，有一个共同特点：都是采用CDMA技术。
因此，要想学好3G技术必须对CDMA技术有深入的学习。
CDMA（Code Division Multip le Access）是继世界上推出数字通信技术之后，1995年又推出的一种新型数字蜂窝技术，它利用数字传输方法，采用扩频通信技术，大幅度地提高了频率利用率，具有容量大、覆盖范围广、手机功耗小、话音质量高的突出优点，将移动通信技术推向发展新阶段。
CDMA （码分多址连接）蜂窝系统与FDMA（频分多址连接）和TDMA（时分多址连接）系统相比，CDMA系统具有以下突出优点：1．抗干扰性能好由于CDMA 经过扩频处理，故抗干扰性能好，可和同频带的窄带共存，而不影响其正常工作。
2．抗多径衰落能力强多径衰落是影响移动通信质量的一个突出问题，通常必须采取空间分集、自适应均衡等技术加以克服，还有较大衰落余量。
CDMA系统可以利用多径信号提供路径分集，这样不但缓和瑞利衰落，而且还缓和了因物理遮挡所造成的慢衰落，从而大大提高通信质量。
3．系统容量增大对于FDMA与TDMA，若小区的频点或时隙一分配完，则小区就不能接收新的呼叫，容量有硬性限制。
而CDMA是干扰受限系统，在指定的干扰电平下，即使用户数已达到限定数目时，也还允许增加个别用户，其缺点是造成话音质量下降。
CDMA基本原理
PN码的同步 资料仅供参考
2. 串行/并行同步原理如下图所示，其最差情况下的捕获时间Tacq： Tacq =[NTc/3Tc/2]NTc=2/3N2Tc
资料仅供参考
PN码的同步－跟踪阶段
码同步的第2阶段是跟踪，或称为精确同步。对PN码的精确同步 可以达到最大的处理增益，因为1/2个码片的相位差就会导致处理 增益损失50%； 粗同步后，本地产生的PN码pnr(t)与输入pn(t)的相位差<Tc/2。 DLL（Delay-Locked Loop）可完成精确同步，将相位差进一步缩 小。 DLL的结构见下页。
• 通过对两个优选对m序列作模2加得到的序列称为Gold序列，Gold序列之间 的自相关和互相关均匀而且有界；
m序列优选对 资料仅供参考
优选对：在一组m序列中挑出的两个m序列，两者的互相关满足下式：
n为奇数或n=2(mod4)时，
t(n) 2
Rab
(i)
1
n为偶数时， t (n)
t(n)12(n2)/2
n 3 4 5 67 Mn 2 0 3 2 6
8 9 10 11 12 13 14 15 16 023404320
资料仅供参考
m序列的互相关
左图中互相关值不满足优选对条件，因此不是优选对； 右图中互相关值满足上页优选对条件，因此是优选对。
资料仅供参考
Gold序列的产生
码长2n-1，移位1码片即产生一个Gold码，因此一对优选对m序列的移位模 2加可以产生2n-1个Gold码，加上这两个m序列自身，总共可以产生2n+1个 Gold码
资料仅供参考
Walsh序列和m序列的频谱特性
CDMA通信的基本原理功率控制
CDMA通信的基本原理功率控制CDMA通信与传统的通信系统像比较,发端多了扩频调制,收端多了扩频解调CDMA通信在发端将待传入的话音,通过A/D转换将模拟语音转变成了二进制数据信息,通过高速率的伪随机扩频调制,从原理上讲,两者相乘,扩展到一个很宽的频带,因而在信道中传输信号的带宽远大于信息带宽。
在接受端，接受机不仅接受到有用的信号，同时还接受到各种干扰信号和噪声。
利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩。
本地伪码与接受到的扩频信号中伪码一致，通过相关运算可还原成原始窄带信号，顺利通过窄道滤波器，恢复原始数据，再通过数/模(D/A)转换，恢复原始语音。
接收机接收到的干扰和噪声，由于和本地伪随机序列不相关，经过接收扩解，将干扰和噪声频谱大大扩展，频谱功率密度大大下降，落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降，因此在窄带滤波器输出端的信噪比或信干比得到极大改善，其改善程度就是扩频的处理增益。
CDMA蜂窝网的关键技术--功率控制CDMA蜂窝移动通信系统中，所以的用户使用相同的频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号,则信号到达基站时,因为传输路程不同,基站接受到到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这时间所谓的"远近效应"。
通常，路径损耗的总动态范围在80dB的范围内。
为了获得高质量和高的容量，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应该相同，这就是功率控制的目的：使每个用户到达基站的功率相同。
从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。
比如若从通信的正向、反向链路角度来考虑,一般可以分为反向功率控制和正向功率控制；若从实现功控的方式则可划分为集中式功率控制和分布式控制；还可以从功率控制环路的类型来划分，有可分为开环功控、闭环功控(外环功控和内环功控)。
1.反向功控CDMA系统的通信质量和容量主要受限于收到干扰功率的大小。
CDMA关键技术及优点
５.１ 关键技术
• ５.１.３ ＲＡＫＥ接收机
• 如图５－１－３所示，ＲＡＫＥ接收机的基本原理是利用了空间分集 技术。发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山冈 等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟 ，形成多径信号。如果不同路径信号的延迟超过一个伪码的码片时延 ，则在接收端可将不同的波束区别开来。将这些不同波束分别经过不 同的延迟线，对齐以及合并在一起，则可达到变害为利，把原来是干 扰的信号变成有用信号组合在一起。
上一页 下一页 返回
５.１ 关键技术
• ３）反向外环功率控制 • 在反向闭环功率控制中，信噪比门限不是恒定的，而是处于动态地调
整中。这个动态调整的过程就是反向外环功率控制。 • 在反向外环功率控制中，基站统计接收反向信道的误帧率ＦＥＲ。 • 如果误帧率ＦＥＲ高于误帧率门限值，说明反向信道衰落较大，于是
上一页 下一页 返回
５.１ 关键技术
• （２）Ｔ＿ＤＲＯＰ：基站将此值设置为移动台对导频信号下降监测 的门限。当移动台发现有效集或候选集中的某个基站的导频信号强度 小于Ｔ＿ＤＲＯＰ时，就启动该基站对应的切换去掉计时器。
• （３）Ｔ＿ＴＤＲＯＰ：基站将此值设置为移动台导频信号下降监测 定时器的预置定时值。如果有效集中的导频强度降到Ｔ＿ＤＲＯＰ以 下，移动台启动Ｔ＿ＴＤＲＯＰ计时器；如果计时器超时，这个导频 将从有效集退回到邻区集。如果超时前导频强度又回到Ｔ＿ＤＲＯＰ 以上，则计时器自动被删除。
• １）前向闭环功率控制 • 闭环功率控制把前向业务信道接收信号的Ｅｂ／Ｎｔ （Ｅｂ是平均比
特能量；Ｎｔ指的是总的噪声，包括白噪声、来自其他小区的干扰） 与相应的外环功率控制设置值相比较，来判定在反向功率控制子信道 上发送给基站的功率控制比特的值。 • ２）前向外环功率控制 • 前向外环功率控制实现点在移动台，基站需要做的工作就是把外环控 制的门限值在寻呼消息中发给移动台，其中包括ＦＣＨ和ＳＣＨ的外 环上下限和初始门限。
CDMA功率控制培训讲义
手机发射功率
第一个探针手机功率
mean output power (dBm) =
- mean input power (dBm)- 73+ NOM_PWR (dB) + INIT_PWR (dB)
多个探针手机功率功率 mean output power (dBm) = - mean input power (dBm)- 73+NOM_PWR (dB)+ INIT_PWR (dB)+ the sum of all access probe corrections (dB)
➢ 移动台版本从2到7，均采用相同的反向功控算法（开环、 闭环）。
目前，华为系统是根据移动台协议版本，无线配置自动选择所使 用的功控算法
移动台接入过程的功率控制划分
Successful Access Attempt
开环功控的起始点——》
Origination Msg
ACCESS
BTS
MS Probing
功率控制的原则
基本原则
控制基站、移动台的发射功率，首先保证信号经过复 杂多变的无线空间传输后到达对方接收机时，能满足 正确解调所需的解调门限。
在满足上一条的原则下，尽可能降低基站、移动台的 发射功率，以降低用户之间的干扰，使网络性能达到 最优。
距离基站越近的移动台比距离基站越远的或者处于衰 落区的移动台发射功率要小。
开环估计中OffsetPower的取值
频段类别 0,2,3,5和7
前向扩展速率 1
反向扩展速率 1
3
1
3
1,4,6
cdma知识总结
CDMA是采用扩频的码分多址技术。
所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道CDMA是一种基于用户数量的干扰受限系统cdma2000直接序列扩频码分多址，频分双工FDD方式。
空中接口特性如下(1)空中接口采用cdma2000兼容IS-95(2)信号带宽N 1.25MHz N 1,3,6,9,12(3)码片速率N 1.2288Mcps(4)语音编码8k/13k QCELP或8k EVRC语音编码(5)同步方式基站需要GPS/GLONASS同步方式运行(6)功率控制上下行闭环加外环功率控制方式(7)发射分集方式下行可以采用正交发射分集OTD Orthogonal TransmitDiversity和空时扩展分集STS Space Time Spreading提高信道的抗衰落能力改善了下行信道的信号质量(8)解调方式上行采用导频辅助的相干解调方式提高了解调性能(9)编码方式采用卷积码和Turbo码的编码方式(10)调制方式上行BPSK和下行QPSK调制方式远近效应：如果小区中的所有用户均以相同功率发射，则靠近基站的移动台到达基站的信号强，远离基站的移动台到达基站的信号弱，导致强信号掩盖弱信号，这就是移动通信中的“远近效应”问题。
多径传播效应：由于高大建筑物或远处高山等阻挡物的存在常常会导致发射信号经过不同的传播路径到达接收端这即是所谓的Multipath Propagation多普勒效应：是由于接收的移动信号高速运动而引起传播频率扩散而引起的其扩散程度与用户运动速度成正比软切换：有以下几种情况同一BTS内不同扇区相同载频之间（又称更软切换）；同一基站、相同频率、不同扇区的CDMA信道间。
同一BSC内不同BTS相同载频之间；同一MSC内，不同BSC相同载频之间；伪随机序列(PN码)：具有类似噪声序列的性质，是一种貌似随机但实际上有规律的周期性二进制序列。
•不同的用途前向信道：长码扰码，短码正交调制（标识基站）反向信道：长码扩频（标识用户），短码正交调制MSC：移动交换中心：它提供交换功能负责完成移动用户寻呼接入信道分配呼叫接续话务量控制计费基站管理等功能并提供面向系统其它功能实体和面向固定网PSTN ISDN PDN 的接口功能。
第八章CDMA移动通信系统 一
第八章CDMA移动通信系统一在当今通信技术飞速发展的时代，CDMA 移动通信系统作为其中的重要一员，具有独特的优势和特点。
CDMA，即码分多址（Code Division Multiple Access），是一种扩频通信技术。
与传统的频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）技术不同，CDMA 允许所有用户在同一时间、同一频段上进行通信，通过为每个用户分配特定的编码序列来区分不同的用户信号。
CDMA 移动通信系统的核心原理在于扩频技术。
扩频通信将待传输的信息信号扩展到一个很宽的频带上，使得信号的功率谱密度降低，从而提高了通信的保密性和抗干扰能力。
在接收端，通过与发送端相同的编码序列进行相关解调，恢复出原始信号。
CDMA 系统具有诸多优点。
首先是抗干扰能力强。
由于采用了扩频技术，CDMA 信号在传输过程中能够有效地抵抗各种干扰，包括自然干扰和人为干扰。
即使在信号较弱的情况下，也能保持较好的通信质量。
其次，CDMA 系统具有较高的频谱利用率。
多个用户可以共享同一频段，大大提高了频谱资源的利用效率。
再者，CDMA 系统的保密性好。
每个用户的编码序列都是唯一的，且具有随机性，使得窃听者难以获取有用信息。
CDMA 移动通信系统的网络结构主要包括移动台（MS）、基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）。
移动台是用户终端设备，如手机等。
基站子系统负责与移动台进行无线通信，包括基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）。
网络子系统则负责整个网络的管理和控制，包括移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）等。
在 CDMA 系统中，功率控制是一项关键技术。
由于所有用户共享同一频段，如果某个用户的发射功率过大，会对其他用户造成干扰；反之，如果发射功率过小，又会影响自身的通信质量。
因此，需要进行精确的功率控制，使得每个用户的发射功率既能满足通信需求，又不会对其他用户造成过多干扰。
功率控制分为前向功率控制和反向功率控制。
3G技术原理简介
内部公开▲ 内部公开
WCDMA终端是如何实现与系统的同步的？
移动台开机后首先要与某一个小区的信号取得时序同步。这种从 无联系到时序同步的过程就是移动台的小区搜索过程。在小区搜 索过程中，移动台捕获一个小区的发射信号并根据此确定这个小 区的下行链路扰码和帧同步。 小区搜索分三步实现： 第一步：时隙同步 移动台首先搜索主同步信道的主同步码，与信号最强的基站取得 时隙同步。因为所有的小区都使用同一个码字作自己的主同步码。 这一步可利用匹配滤波器匹配基本同步码Cpsc来实现，也可用相 关器实现。PSC是一个Golay码序列，具有里良好的非周期自相 关性，易于识别。
内部公开▲ 内部公开
CDMA的软容量是指什么
我们举个例子，一个房间里面已有一些交谈者，可能还会不 断有新的交谈者进入，当然交谈者总数有一定限度，这与房间大 小、人的音量、交谈者之间的距离都有密切的关系。房间的大小 对于CDMA系统来说就是单载波的容量；而交谈者之间的音量则 相当于CDMA系统中手机的发射功率；音量控制即对应CDMA中 一个非常重要的技术——功率控制；交谈者的距离即对应手机与 基站的距离。 通过例子，我们可以总结出CDMA系统的一些特点： CDMA 系统是一个自干扰系统； CDMA系统单载频的容量不想FDMA、 TDMA那样是固定的，这也就是我们常提到的“软容量”；因此 功率控制在CDMA系统中起着重要作用，它直接影响着系统容量。
内部公开▲ 内部公开
为什么功率控制在CDMA系统中非常重要
功率控制被认为是所有CDMA 关键技术核心。解释其重要性， 首先让我们了解“远近效应”这个概念。可以设想，如果小区中 的所有用户均以相同的功率发射信号，则靠近基站的手机到达基 站的信号就强，而远离基站的手机到达基站的信号就弱，这样将 导致强信号掩盖弱信号，这就是移动通信中的“远近效应”问题。 因为所有用户共同使用同一频率（载波），所以“远近效应”问 题更加突出。 CDMA功率控制的目的就是克服“远近效应”，使 系统既能维持高质量通信，又不对占用同一信道德其他用户产生 不应有的干扰。 由于CDMA系统有一套精确的功率控制方法，所以CDMA手机能 保持低的发射功率。 CDMA系统中的功率控制分为前向功率控制 和反响功率控制。反向功率控制又分为仅有手机参与的开环控制 和手机、基站同时参与的闭环功率控制。反响开环功率控制由手 机独立完成，手机根据它本身在小区中所接收功率的变化，迅速 调节手机发射功率。才使CDMA手机能保持适当的发射功率。
功率控制
功率控制功率控制前向快速功率控制 -速率可达到800b/sCDMA2000 1x系统反向内环功率控制速率为(800 )CDMA2000 1x系统反向外环功率控制速率为(50 )DO反向功率控制信道数据速率为600bps对于外环功率控制主要检验各项业务得到需要的服务质量(如PER),对于内环功率控制主要检验其按照外环指定的Eb/N0目标值调整AT发射功率的能力。
CDMA EV-DO 系统只有反向链路采用功率控制机制，反向功率控制的目标是与反向速率控制配合实现反向吞吐量与反向业务容量的均衡，保证反向链路PER 的稳定。
反向功率控制与1X 系统类似，包括：开环功率控制（Open Loop Power Control）、闭环功率控制（Close LoopPower Control）及外环功率控制（Outer Loop Power Control）[attach]221757[/attach]开环功率控制如图2 所示，AT 通过Rx power estimation 模块测量前向链路的接收功率来确定Pilot Channel Gain，其他信道根据Pilot Chnanel Gain 来调整发射功率；Pilot Channel Gain 的计算公式如下：X0 = –Mean Received Power (dBm) + OpenLoopAdjust + ProbeInitialAdjustOpenLoopAdjust + ProbeInitialAdjust 的可调整范围从-81 dB到-66dB，与1X系统中的Offset power有所不同。
不同厂家的OpenLoopAdjust默认值有所不同。
其他反向信道的发射功率均参照Pilot Channel Gain来确定Cdma功率控制技术-FREECdma功率控制技术2.1 前向功率控制基站通过移动台对前向误帧率的报告来调整对每个移动台的发射功率，决定增加发射功率还是减少发射功率。
移动通信原理-CDMA基本原理
C：信道容量，单位b/s
B：信号频带宽度，单位Hz
S：信号平均功率，单位W N：噪声平均功率，单位W
结论：在信道容量C不变的情况下，信号频带宽度B与信噪比S/N 完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信 噪比的条件下获得比较满意的传输质量
无 线 维 护 中 心
扩频通信的理论基础
1． 信息数据经过常规的数据调制，变成窄带信号（假定带宽为B1）。 2． 窄带信号经扩频编码发生器产生的伪随机编码（PN 码：Pseudo Noise Code） 扩频调制，形成功率谱密度极低的宽带扩频信号（假定带宽为B2，B2 远 大于B1）。窄带信号以PN 码所规定的规律分散到宽带上后，被发射出去。
无 线 维 护 中 心
扩频通信的理论基础
3． 在信号传输过程中会产生一些干扰噪声（窄带噪声、宽带噪声）。 4． 在接收端，宽带信号经与发射时相同的伪随机编码扩频解调，恢复成常规 的窄带信号。即依照PN 码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起 来，形成普通的窄带信号。再用常规的通信处理方式将窄带信号解调成信 息数据。干扰噪声则被解扩成跟信号不相关的宽带信号。
关于前向和反向
我在电信CDMA网优部门实习，经常听到前向干扰，反向干扰，前向信道，反向信道，前向功率，反向功率等等，它们的前向反向都是同一个意思吗？都快把我搞晕了。
上行是指信号从移动台(一般指手机)到基站(2G叫BTS,3G叫NODEB)到BSC；下行是指信号从BSC到基站(2G叫BTS,3G叫NODEB)到移动台(一般指手机)。
前向链路：基站到移动台方向的链路，又称为下行链路；反向链路：移动台到基站方向链路，又称为上行链路。
可见上面两位说的也正确，因为前反向链路是对于基站来说的，基站到移动台为前向链路，移动台到基站为反向链路。
而上下行链路是对于手机来说的，上行链路是移动台到基站，下行链路是基站到移动台。
基站到UE的下行是前向，UE到基站的上行是反向补充一下：对于CDMA系统，还有一个前反向信道的概念：CDMA Channel 码分多址信道基站和用户站在指定的码分多址频率分配范围内进行传输的频道。
Code Channel 代码信道前向码分多址信道的分信道。
前向码分多址信道包括64条代码信道。
0号代码信道被指定为导频信道。
1至7号代码信道可被指定为寻呼信道或业务信道。
32号代码信道可被指定为同步信道或业务信道。
其余的代码信道则可被指定为业务信道。
Code Division Multiple Access (CDMA) 码分多址一种扩频多址数字式通信技术，通过独特的代码序列建立信道。
Forward CDMA Channel 前向码分多址信道从基站到用户站的码分多址信道。
前向码分多址信道包含在指定的码分多址频率上利用特定导频时间偏移发射的一条或多条代码信道。
这些代码信道是导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道。
Forward T raffic Channel 前向业务信道从基站到用户站传输用户业务和信令信号的代码信道。
Handoff 切换从一个基站向另一个基站转移用户站通信之动作。
硬切换的特点是，通信信道短暂中断。
cdma2000关键技术
cdma2000-1X关键技术2003-7-161、前向快速功率控制技术cdma2000采用快速功率控制方法。
方法是移动台测量收到业务信道的Eb/Nt，并与门限值比较，根据比较结果，向基站发出调整基站发射功率的指令，功率控制速率可以达到800b/s。
由于使用快速功率控制，可以达到减少基站发射功率、减少总干扰电平，从而降低移动台信噪比要求，最终可以增大系统容量。
2、前向快速寻呼信道技术此技术有两个用途：(1) 寻呼或睡眠状态的选择因基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令，决定移动台是处于监听寻呼信道还是处于低功耗状态的睡眠状态，这样移动台便不必长时间连续监听前向寻呼信道，可减少激活移动台激活时间和节省移动台功耗。
(2) 配置改变通过前向快速寻呼信道，基地台向移动台发出最近几分钟内的系统参数消息，使移动台根据此新消息作相应设置处理。
3、前向链路发射分集技术cdma2000-1X采用直接扩频发射分集技术，它有两种方式：(1) 一种是正交发射分集方式方法是先分离数据流再用不同的正交Walsh码对两个数据流进行扩频，并通过高两个发射天线发射。
(2) 另一种是空时扩展分集方式使用空间两根分离天线发射已交织的数据，使用相同原始Walsh码信道。
使用前向链路发射分集技术可以减少发射功率，抗瑞利衰落，增大系统容量。
4、反向相干解调基站利用反向导频信道发出扩频信号捕获移动台的发射，再用梳状(Rake)接收机实现相干解调，与IS-95采用非相干解调相比，提高了反向链路性能，降低了移动台发射功率，提高了系统容量。
5、连续的反向空中接口波形在反向链路中，数据采用连续导频，使信道上数据波形连续，此措施可减少外界电磁干扰，改善搜索性能，支持前向功率快速控制以及反向功率控制连续监控。
6、Turbo码使用Turbo 码具有优异的纠错性能，适于高速率对译码时延要求不高的数据传输业务，并可降低对发射功率的要求、增加系统容量，在cdma2000-1X中Turbo码仅用于前向补充信道和反向补充信道中。
CDMA基础知识
软件对应的界面
CDMA系统的软容量 系统的软容量
邻小区
本小区
软容量视图
当CDMA网络中所有的小区的业务强度相当时，各小区 具有相同的容量，当邻小区的用户数目较小，业务强度较低， 对本小区的干扰也就较小时，本小区可以容纳更多的用户， 即具有更大的容量。反之，当邻小区的业务强度很大时，对 本小区的干扰较大，则本小区的容量就会减少。
CDMA系统的小区呼吸 系统的小区呼吸
当相邻小区的负荷一重一轻时，负荷重的小区降 低导频信道的发射功率，使本小区边缘的用户切换到 临近小区，从而实现负荷分担，也相当于增加了系统 容量。
导频2＝10 导频2＝14 导频1＝10 B B A A （1） （2） 导频1＝6
扩频
扩展频谱（扩频、spread spectrum）：是指用 来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一 种传输方式。频带的扩展有独立于信息的码来实现， 在接收端用同步接受实现接扩和数据恢复。 扩频系统的优点：
f0
f0 扩频前的信号频谱 S（f） S（f）
f0 扩频后的信号频谱
f
干扰噪声 信号 白噪声
信号 干扰噪声
白噪声
f0 f0 解扩频前的信号频谱 信号
f0 f 解扩频后的信号频谱 白噪声
脉冲干扰
CDMA系统的语音编码 系统的语音编码
CDMA技术培训资料
宁波诺优技术信息有限公司
CDMA系统概念 CDMA系统概念
CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多 址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定 地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时 间、空间和频率上都可以重叠；将需传送的具有一 定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带 宽的伪随机码进行调制，使原有的数据信号的带宽 被扩展，接收端进行向反的过程，进行接扩，增强 了抗干扰的能力。 CDMA系统属于子干扰系统。
CDMA功率控制
CDMA系统中的功率控制技术1. 引言：在常见的多址通信技术中，CDMA（码分多址接入）通信技术采用同频率复用方式实现更大的系统容量，并且有发射功率低、保密性能强、覆盖范围大等优点，CDMA个人通信将成为今后个人通信的主流和发展方向。
功率控制技术、PN码技术、RAKE接收技术、软切换技术、话音编码技术等称为IS-95CDMA蜂窝移动通信系统中的关键技术。
由于CDMA是一个自干扰系统，所有移动用户和周围小区中的其他用户所造成的自干扰成为限制系统容量的主要因素，功率控制被认为是所有关键技术的核心。
如果不采用功率控制，所有用户就会以相同的功率发射信号，这样离基站较近的移动台就会对较远的移动台造成相当大的干扰，这种现象称为远近效应。
因此设计一种良好的功率控制方案对于CDMA系统的正常运行是非常重要的。
研究表明，不采用功率控制技术的CDMA系统容量很小，甚至会小于FDMA 系统的容量。
在CDMA系统中采用功率控制的另一个原因，尽可能利用最小的发射功率获得所需的传输质量，以延长用户终端中电池的寿命。
在功率控制中需要移动台(MS)和基站(BS)共同协调进行动态的功率控制才能够实现。
本文主要介绍CDMA系统中现有的常用的功率控制技术，并在此基础上提出了一些理论上的改进的功率控制算法，加以说明和比较。
2．CDMA系统中现有的功率控制技术：2．1 功率控制技术的分类：功率控制技术可按多种方式进行分类，如图1所示：图1 功率控制技术的分类从通信的上、下行链路考虑，功率控制可以分为前向功率控制和反向功率控制，前向和反向功率控制是独立进行的。
所谓的反向功率控制，就是对手机的发射功率进行控制，而前向功率控制，就是对基站的发射功率进行控制。
从功控的环路类型来划分，功率控制算法还可分成开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。
开环功率控制仅是一种对移动台平均发射功率的调节；闭环功率控制式MS根据BS发送的功率控制指令（功率控制比特TPCbit携带的信息）来调节MS发射功率；外环功率控制是为了适应无线信道的衰耗变化，达到系统所要求的误帧率而动态调整反向闭环功控中的信噪比门限。
CDMA技术原理及主要特点
CDMA技术原理及主要特点CDMA是Code Division Multiple Access的英文缩写，中文翻译为码分多址。
CDMA是用于数字蜂窝移动通信的一种先进的无线扩频通信技术，它能满足近年来运营者对大容量、廉价、高质量的移动通信系统的需求。
CDMA中的多址可以被理解为一个滤波问题，多个用户同时使用同一频谱，然后采用不同的滤波器和处理技术，将不同用户的信号互不干扰地接收和解调出来。
移动通信一般采用三种多址方式：FDMA（频分多址）、TDMA（时分多址）和CDMA（码分多址）。
FDMA就是信号功率被集中在频域中一个相对的窄带中传输，不同信号被分配到不同频率的信道里，发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制，这样在规定的窄带里只能通过有用信号的能量，而任何其他频率的信号被排斥在外。
模拟的FM蜂窝系统采用的就是FDMA方式。
TDMA就是一个信道由一连串周期性的时隙构成，不同信号的能量被分配到不同的时隙里，利用定时选通来限制邻道的干扰，从而只让在规定时隙中有用的信号能量通过。
现在使用的TDMA蜂窝系统实际上都是FDMA和TDMA的组合。
CDMA 就是每一个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。
在接收机里，信号用相关器加以分离，相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱，将有用信号的信息识别和提取出来。
CDMA技术作为一种抗干扰的通信手段，很早就在军事通信中得到了应用，但是将CDMA技术应用于民用的数字蜂窝移动通信系统，还是80年代末才由美国Qualcomm公司实现的。
QCDMA系统中采用了许多先进的技术从而保证了系统性能的优势，其标准称为IS-95系列，包含多个标准。
多径衰落是移动通信系统需要克服的主要问题，CDMA系统采用了多种形式的分集，从而很好地解决了这一问题。
CDMA系统采用符合交织、检错和纠错编码等方法实现了时间分集；CDMA系统的信号带宽是1.25MHz，起到了频率分集的作用；基站使用多付接收天线，基站和移动台都使用了Rake 接收机技术，软切换时，移动台和基站同时联系，从中选取最好的信号送给交换机，从而起到了空间分集的作用。
CDMA关键技术
Ec/Io的定义
-25 -15 -10
0
Ec/Io
dB
• Ec/Io –Ec表示手机当前接收到的可用导频信号 强度，Io表示手机当前所接收到的所有 信号（有用信号+干扰信号）强度。所以， Ec/Io就表明手机当前所接收到的有用信 号占所有信号的比例
反向功率控制
反向功率控制也称上行链路功率控制。 其主要要求是使任一 移动台无论处于什么位置上， 其信号在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。显然， 能做到这一点， 既可以有效地防止“远近效应”，又可以最 进行反向功率控制的办法可以在移动台接收并测量基站发来 的信号强度，并估计正向传输损耗，然后根据这种估计来调 节移动台的反向发射功率。如果接收信号增强，就降低其发 射功率；接收信号减弱，就增加其发射功率。
15
导频
•导频信道：未调制的直接序列扩频信号。导频信 道为相干解调提供相位参考，并可以提供一个比 较基站之间信号强度的方法以确定什么时候进行 切换。
有效导频信号集：寻呼信道正在被监视的前向 CDMA信道的导频信号偏置。 候选导频集： 相邻导频信号集：很可能做为空闲切换的候选小 区的导频信道的偏置。相邻导频信号集的成员由 相邻列表消息规定。相邻导频信号集中至少可以 包含N8m个导频信号。 剩余导频信号集：在当前CDMA频率配置中当前系 统的所有可能的导频信号偏置的集合(PILOT INCs 的整数倍)，不包括相邻导频信号集和有效导频信 号集的导频信号
3
正向功率控制
正向功率控制也称下行链路功率控制。其要求是调整基站
向移动台发射的功率，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 要求的门限值。作到这一点，可以避免基站向距离近的
CDMA前向功率控制,反向功率控制
为用于变速率传输的一个功率控制时隙内的时间。
在时隙内，功率波动应小于3db，功率电屏应比背景噪声高20db，功率上升和下降的时间应小于6μs。
如图1所示。
移动台发射机的平均输出功率应小于-50dbm/1.23MHz，即-110dbm/Hz；移动台发射机背景噪声应小于-60dbm/1.23MHz，即-54dbm/Hz。
1.2IS-95及cdma20001x系统前向及反向功率控制cdma系统功率控制类型包括：反向开环功率控制移动台根据接收功率变化，调整发射功率。
反向闭环功率控制移动台根据接收到的功率控制比特调整平均输出功率。
前向功率控制根据移动台测量报告，基站调整对移动台的发射功率。
1.2.1反向开环功率控制移动台的开环功率控制是指移动台根据接收的基站信号强度来调节移动台发射功率的过程。
其目的是使所有移动台到达基站的信号功率相等，以免因“远近效应”影响扩频cdma系统对码分信号的接收，降低系统容量。
1、IS-95A中的开环功率控制IS-95A系统内，只要手机开机，开环就起作用。
移动台根据前向链路信号强度来判断路径损耗。
功率变化过程中，只有移动台参与。
移动台不知道基站实际的有效发射功率（ERP），只能通过接收到的信号来估计前向链路损耗。
移动台通过对接收信号强度的测量，调整发射功率。
接收的信号越强，移动台的发射功率越小。
应当指出的是，移动台的开环功率控制的响应时间大约为30ms，只能克服由于阴影效应引起的慢衰落。
移动台对接收信号测量和调整是基于认为前向信道和反向信道的衰落特性是一致的，这种依前向信道信号电平来调节移动台发射功率的开环调节是不完善的。
需要采用闭环控制加以补充。
移动台在接入过程中的功率控制过程是通过接入探针实现的。
接入过程中移动台的发初始发射功率不能太大，会干扰小区内其他用户；同时发射功率也不能太小，基站会接收不到。
因此，移动台参用通过接入探针缓慢增加发射功率的方式。
移动台接入前，先发送一个低强度请求接入信号，若基站没有应答，则以PWR_STEP为步长一点一点的增加发射功率。
CDMA基本知识【功率控制】
前向功控就是基站调整分配给每个业务信道的功率，使处于不同传播环境下的各个移动台都得到足够的信号能量。
对前向链路误帧率的报告来决定是增加发射功率还是减小发射功率。
切换整个软切换过程包括以下几步：１）当导频强度达到Ｔ＿ＡＤＤ，移动台发送一个导频强度测量消息，并将该导频转到候选导频集。
２）基站发送一个切换指示消息。
３）移动台将此导频转到有效导频集并发送一个切换完成消息。
４）导频强度掉到Ｔ＿ＤＲＯＰ以下，移动台启动切换去掉计时器。
５）切换去掉计时器到期，移动台发送一个导频强度测量消息。
６）基站发送一个切换指示消息。
７）移动台把导频从有效导频移到相邻导频集并发送切换完成消息。
软切换（Soft Hand-off）是指在导频信道的载波频率相同时小区之间的信道切换。
更软切换（More Softer Hand-Off）：在同小区（BTS）两条不同的信号之间进行的切换，叫做更软切换。
的连续性提高用户的主观满意度。
硬切换是指在导频信道的载波频率不相同时小区之间的信道切换。
硬切换是在不同频率的小区之间的切换CDMA通信系统中的跨频切换、跨BSC切换也或不同的帧偏置）切换的分类(1)软切换软切换采用先通后断的方式，在这种切换过程中，当移动台开始与目标基站进行通信时并不立即切断与原基站的通而是先与新的基站连通再与原基站切断联系，切换过程中移动台可能同时占用两条和两条以上的信道进行通信。
软切换是由MSC完成的，将来自不同基站的信号都送至MSC的选择器，由选择器选择最好的一路，再进行话音的软切换允许移动台在通话过程中与多个基站同时保持通信，所以，软切换提供了宏分集的作用，提高了接收信号的(2)更软切换在CDMA系统中，移动台在扇区化小区的同一小区的不同扇区之间进行的软切换称为更软切换。
这种切换是由BSC完成的，并不通知MSC。
对于移动台来说，不同的扇区天线相当于不同的多径分量，被合并成一个话音帧送至选择器，作为此基(3)硬切换硬切换采用先断后通的方式，在这种切换过程中，移动台先中断与原基站的通信，再与目标基站取得联系。
CDMA知识点总结
Um接口:MS与BTS间接口，承载信令和业务Abis接口:BSC与BTS间的接口，承载信令和业务A1接口:承载MSC－BSC间信令A2接口:承载MSC－BSC间业务A3/A7接口:源BSC和目标BSC之间的信令业务接口A8接口:承载BSC－PCF间的业务A9接口:承载BSC－PCF间的信令A10接口:承载PCF－PDSN间的业务A11接口:承载PCF－PDSN间的信令MS:移动台BTS:基站BSC:基站控制器MSC: 移动交换中心HLR :归属位置寄存器VLR:拜访位置寄存器PCF:分组数据控制功能PDSN:分组数据控制节点HA: 家乡代理FA: 外地代理SCP: 业务控制点Radius: 远程认证拨入用户业务PSDN的功能：用来连接无线网络和分组数据网的接入网关，为移动Internet/Intranet用户提供分组数据接入服务。
除了使点到点协议(PPP)封装的IP包能在无线网络和IP网络间正确传输外，PDSN还与其他各种接入服务商的IP分组网络连接，从而为终端用户提供诸如互联网接入、电子商务、WAP应用等多种业务。
PCF的功能：主要负责与BSC、MSC配合将分组数据户接入到分组交换核心网PDSN上。
核心网的功能实体包括PDSN、HA、FA、RADIUS(AAA)服务器等功能实体。
AAA服务器的功能：用户注册信息的认证，即通过验证一些预先登记的信息进行用户身份认证；数据业务的授权，即决定是否授权移动用户访问特定的网络资源；计费信息的处理，即搜集资源使用信息，进行计费、审计、成本分配或趋势分析等。
此外，它还须实现与PDSN、HA及其它AAA服务器的交互功能，向移动用户提供分组数据业务。
本地代理HA的功能：只有使用“移动IP”时才需要HA。
作为一个独立的网络单元，HA用来完成对移动IP和代理移动IP用户的移动性管理功能。
HA通过移动终端登记来定位移动用户，同时把分组数据转发到用户当前所登记的FA(位于PDSN内)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为用于变速率传输的一个功率控制时隙内的时间。
在时隙内，功率波动应小于3db，功率电屏应比背景噪声高20db，功率上升和下降的时间应小于6μs。
如图1所示。
移动台发射机的平均输出功率应小于-50dbm/1.23MHz，即-110dbm/Hz；移动台发射机背景噪声应小于-60dbm/1.23MHz，即-54dbm/Hz。
1.2IS-95及cdma20001x系统前向及反向功率控制cdma系统功率控制类型包括：反向开环功率控制移动台根据接收功率变化，调整发射功率。
反向闭环功率控制移动台根据接收到的功率控制比特调整平均输出功率。
前向功率控制根据移动台测量报告，基站调整对移动台的发射功率。
1.2.1反向开环功率控制移动台的开环功率控制是指移动台根据接收的基站信号强度来调节移动台发射功率的过程。
其目的是使所有移动台到达基站的信号功率相等，以免因“远近效应”影响扩频cdma系统对码分信号的接收，降低系统容量。
1、IS-95A中的开环功率控制IS-95A系统内，只要手机开机，开环就起作用。
移动台根据前向链路信号强度来判断路径损耗。
功率变化过程中，只有移动台参与。
移动台不知道基站实际的有效发射功率（ERP），只能通过接收到的信号来估计前向链路损耗。
移动台通过对接收信号强度的测量，调整发射功率。
接收的信号越强，移动台的发射功率越小。
应当指出的是，移动台的开环功率控制的响应时间大约为30ms，只能克服由于阴影效应引起的慢衰落。
移动台对接收信号测量和调整是基于认为前向信道和反向信道的衰落特性是一致的，这种依前向信道信号电平来调节移动台发射功率的开环调节是不完善的。
需要采用闭环控制加以补充。
移动台在接入过程中的功率控制过程是通过接入探针实现的。
接入过程中移动台的发初始发射功率不能太大，会干扰小区内其他用户；同时发射功率也不能太小，基站会接收不到。
因此，移动台参用通过接入探针缓慢增加发射功率的方式。
移动台接入前，先发送一个低强度请求接入信号，若基站没有应答，则以PWR_STEP为步长一点一点的增加发射功率。
初始接入功率计算公式如下：Pt,initial=-Pr-73+NOM_PWR+INIT_PWR（单位dbm）其中：Pr平均输入功率INIT_PWR初始功率值NOM_PWR额定功率偏移PWR_STEP功率增加量接入后的开环功控作用下手机发射功率：Pt=-Pr-73+NOM_PWR+INIT_PWR+接入探针增加功率总和移动台一旦与基站建立连接以后，移动台仍然会根据接收信号电平的变化，估计前向信道的衰落特性，调整自己的发射功率。
2、IS-95B/2000中的开环功率控制IS-95B/2000系统除采用IS-95A的开环功率控制方法外，还引入功率控制因子，以求对反向发射功率的进一步精确控制。
IS-95A中的开环功率控制仍然有不足之处。
当移动台接收到基站信号强度高时，有两种可能，一是传输路径损耗小，二是基站处于大负荷状态。
当基站处于大负荷状态时，如果移动台通过接入探针减少发射功率的话，可能无法被基站接收。
因此单纯通过接入探针调整移动台发射功率还不完善，在IS-95和20001x系统中，还要考虑到一个开环功控纠正因子=min(max(-7-ECIO,0),7)。
此时，开环作用下手机的发射功率为Pt=-Pr-73+NOM_PWR+INIT_PWR+接入探针增加功率总和+开环功控纠正因子1.2.2反向闭环功率控制开环功率控制中，移动台的发射功率的调节是基于前向信道的信号强度，但是当前向和反向信道的衰落特性不一致时，基于前向信道的信号测量是不能反映反向信道传播特性的。
开环功率控制不能估算出瑞利衰落信道下的对移动台发射功率的调节量。
此外，在反向开环功率控制系统中，移动台的开环功率控制的响应时间大约为30ms，只能克服由于阴影效应引起的慢衰落。
要达到更精确的功率控制时间，就需要通过闭环功率控制加以解决。
1、IS-95A/B中的闭环功率控制闭环功率控制中移动台和基站共同参与，一旦移动台开始和基站建立通信，闭环功率控制即开始起作用。
基站不停地监测反向链路质量误诊率（FER）。
误诊率（FER）是表示链路质量最好的参数，但测量FER需要花较长的时间收集足够的bit数，实际使用Eb/No。
基站不断测量反向链路的Eb/No。
给Eb/No设一个门限值，如果Eb/No值太大了，基站会命令移动台减小发射功率。
如果Eb/No值太小了，基站会命令移动台增加发射功率。
移动台根据基站发送的功率控制指令（功率控制比特携带的信息）来调节移动台的发射功率。
移动台将接收到的功率控制指令与移动台的开环功率相结合，来确定移动台闭环控制应发射的功率值。
反向闭环功率控制包括内环功控（RILPC）和外环功控（ROLPC），如图2所示：外环：调整基站的接收信号的目标Eb/No设置值，以满足FER要求。
内环：使移动台发送信号的Eb/No与目标Eb/No接近。
IS-95中的反向内环功率控制（RILPC）IS-95中反向内环功控用前向链路的业务信道发送，以PowerControlBit(PCB)形式发送给基站。
移动台每接收到一个PCB，会以1dB的大小调整发射功率。
PCB 是夹在业务信道中传输的，速率为800bps，形成一条功率控制子信道。
功率控制帧格式如图3所示：前向帧和反向帧的长度都是20ms，每1.25ms有一个功控比特，业务信道被划分为16（20/1.25）个功率控制组（PCG）。
对反向PCG中Eb/No的估算测量将在前向业务信道的PCG+2中的PCB中反映出来，图中为前向帧德PCG9。
而反向帧在PCG7时段，当测量值>门限值时，在PCG9中的PCB=1，移动台将使发射功率降低1dB；反之，当PCG7时段，测量值<门限值，在PCG9中的PCB=0，移动台将使发射功率增加1dB。
功率控制比特（PCB）是直接加到速率为19.2kbps的基带中的，速率为800bps，因此没有任何的错误保护。
这是因为闭环功率控制是用于克服快速瑞利衰落的，这样不加任何保护措施，可以使移动台以更快速度恢复PCB，进行发射功率的调整。
如图4：IS-95中的反向外环功率控制（ROLPC）如反向功率控制图所示，IS-95的反向外环功控根据接收到的帧的类型、当前反向功率控制算法，得到目标Eb/No的设置值。
反向外环功控（ROLPC）初始设有一个固定值pnom。
目标Eb/No的目标值在pmin~pmax之间变化。
如果反向外环功率控制不起作用，反向内环功率控制就使用固定的pnom。
软切换中的闭环功率控制IS-95中定义当移动台在两个或三个小区之间移动时会发生软切换，在切换过程中，移动台同时接收到两个或三个基站发送来的业务信道帧。
在接收到的业务信到帧中，各自包含的功控比特（PCB）有可能产生冲突。
根据体制规定：当有PCB 一个要求减小，移动台就减小发射功率；每个PCB都要求增加，移动台才增加发射功率。
2、20001x中的闭环功率控制cdma20001x中的闭环功率控制原理与IS-95中的一样，因为cdma2000有反向导频信道（R-PICH），所以反向导频信道的功率分配和业务信道的功率分配有直接的联系，直接读取反向导频信道中的Ec/Io，就可以反映出前向误帧率（FFER）。
如图5：cdma2000中的反向内环功率控制（RILPC）cdma2000中不考虑业务帧速率的变化。
只是对不同的帧速率，连续发送的功率控值比特（PCB）的发射功率不一样。
帧速率高，则连续发送的功率控值比特功率高；帧速率低，则连续发送的功率控值比特功率低。
如图6。
cdma2000中的反向外环功率控制（ROLPC）如反向功率控制图所示，cdma2000的反向外环功控调整目标Eb/No以获得目标反向误帧率（RFER）。
如果接收到错误的帧，需要调整Eb/No，就调整参数vrpf_stepup_sp；如果接收到的帧无误，调整要根据stepdn_sp=（vrpc_stepup_sp）/（100*vrpc_fer）。
此外，cdma2000的无线设置RC3、RC4的参数设置值不采用此算法。
1.2.3IS-95及cdma20001x系统前向功率控制功率控制的目的就是使移动台和基站接收到的误帧率（FER）接近一个目标值，例如对于语音业务，该目标值为1%，对于数据业务目标值为5%。
系统容量的增加可以通过选择一个更高的目标FER值而仍能满足话音质量。
更高的目标FER意味着更低的平均发射功率，这样可以保证系统容纳更多的用户。
前向链路中，如果使各移动台的话音质量相同，则在小区边缘附近的移动台所需要的功率比距离基站近的移动台要高。
在移动台的帮助下，基站不断调整分配给每一个业务信道的功率以使每一个移动台的信噪比（S/N）相同，典型的S/N=-15dB。
前向链路的小区内信号的发射是同步的。
移动台对前向链路解调时，干扰主要来自于临区干扰和多径引入的干扰。
但是前向链路中，因为小区内信号的同步性和移动台相干解调带来的增益使得前向链路的质量要好于反向链路。
在前向链路中，只引入一个慢速的功率控制就可以控制每个信道的发送功率。
1、IS-95A的前向功率控制IS-95A（RC1）的前向功率控制基于移动台对接收到的误帧率的统计。
一旦移动台在pwr_rep_frames时间内接收到2个误帧，移动台就向基站发送功率测量报告（PMRM），等4次pwr_rep_delay后开始新的测量过程。
如果在pwr_rep_frames 内收到不足2个误帧，则不向基站发送消息，本次测量周期结束后就开始下一次测量。
前向链路功率控制调整速率为0.5Hz，足够解决长期阴影效应造成的影响，但不能解决多径效应引起的快衰落问题。
基站调整的相关参数作用如下：基站接收到功率测量报告（PMRM）fer_small—FER下限fer_big—FER上限若fer_small若fer_big若FER基站未接收到功率测量报告（PMRM）一旦基站中值为fpc_step的计时器溢出，基站就会用delta_down命令减小前向链路数字增益，同时计时器重新启动。
增益调整范围：(min_gain,max_gain)若flpc=0，则前向功率控制不工作，前向业务信道数字增益为nom_gain。
2、IS-95B的前向功率控制IS-95B（RC2）中，基站根据反向业务信到中的EIB（ErasureIndicatorBit）是否有出现Erasure的情况，调整前向业务信道的数字增益。
若出现Erasure的情况，基站就用up_adj增加前向业务信道的数字增益；若无Erasure情况，基站就用dn_adj降低前向业务信道的数字增益。
RC2中，前向链路功率控制速率为50Hz。
3、CDMA2000的前向功率控制前向链路中多径衰落也是引起前向链路信号衰落的原因。