CDMA無線網優工程師

知識點講解培訓

移動通信部分

目錄移動通信發展移動通信網絡結構移動通信系統的工作過程基本概念電波傳播抗干擾、抗衰落技術CDMA的基礎知識1G(1980s)AMPSTACSNMSOthers2G(1992-2000)CDMAIS95GSMTDMAPDC2.5G(2000-2004)CDMA20001xGPRSEGPRS3G、3.5G、4G(2004-至今)TD-SCDMAWCDMAEVDORev.0EVDORev.AHSDPAHSUPAWimaxLTE語音業務語音業務寬帶業務數據業務移動通信發展歷程

MSBTSBTSEIRBSCMSC/VLRHLR/AUCGMSCOMCOSSPSTNPSPDNISDNBSSNSS移動通信網絡結構Interleaving信源編碼信道編碼交織加擾擴頻調制射頻發射信源解碼deinterleaving去交織信道解碼解擾解擴解調射頻接收語音信號的數模轉換對信息進行編碼，達到糾錯和抗干擾的目的對信號進行加擾加入用于識別用戶的信息，將窄帶信號拓寬將數字信號調制成模擬信號將模擬信號加到載波上進行發射移動通信系統工作過程移動通信基本概念愛爾蘭阻塞率GOS多址技術雙工技術頻率復用FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerUserUserUserUserUserUserFDMATDMACDMA同一時間同一頻段上根據不同的擴頻碼進行區分用戶.同頻段的業務信道以不同的時隙進行用戶區分.不同的用戶占用不同的頻段.多址技術雙工技術對于移動通信而言，雙向通信可以以頻率分開（FDD），也可以以時間分開（TDD）TDD特點FDD特點各種制式比較FDMA頻率復用11111111113626221457CDMA頻率復用頻率復用覆蓋區定義位置區MSC區扇區PLMN區服務區小區扇區移動通信的場強特征移動通信環境下場強變化劇烈場強變化的平均值隨距離增加而衰減場強特性曲線的中值呈慢速變化---慢衰落場強特性曲線的瞬時值呈快速變化---快衰落無線電波傳播自由空間損耗：

Ploss=32.4+20lgf+20lgd陰影效應移動臺在運動中，由于大型建筑物和其他物體對電波的傳輸路徑的阻擋而在傳播接收區域上形成半盲區，從而形成電磁場陰影，這種隨移動臺位置的不斷變化而引起的接收點場強中值的起伏變化叫做陰影效應。陰影效應是產生慢衰落的主要原因。多徑效應多徑效應是由于山丘、建筑物等的反射、散射或繞射，使得移動臺與基站之間的信號傳播途徑有多條，此時接收到的信號是發射信號經過若干次反射、繞射或散射后的疊加，影響接收端對信號的判別和提取。fcfcfd-fcfd+信號功率f多普勒頻移鄰道和同頻、互調干擾鄰頻干擾：相鄰或鄰近頻道的信號相互干擾同頻干擾：由于頻率復用，也引入了同頻干擾互調干擾：當兩個或多個干擾信號同時加到接收機時，由于非線性的作用，干擾的組合頻率有時會恰好等于或接近有用信號頻率而順利通過接收機，其中三階互調最嚴重。由此形成的干擾，稱為互調干擾分集技術接收多路不相關的信號并合并。空間分集技術---用2個以上的天線接收同一個信號頻率分集技術---用2個以上的載波頻率傳輸時間分集技術---在不同時間接收同一個信號極化分集技術---接收垂直和水平極化信號常用的分集技術分集技術概念時間分集技術多徑的每一徑時延不同，進行多徑分離合并重發時間大于信道的相關時間---ARQ技術用信道相關時間，設計交織編碼的深度RAKE接收機是時間分集的典型應用tts(t)s(t)空間位置分集多天線陣元分集多天線發射分集多天線接收分集，其中，條件d>>dc，dc為空間相關距離智能天線(空間角度分集)形成方向圖，在不同的到達方向上給予不同的天線增益。可以提高接收信號的信噪比，從而提高系統的容量，可以將頻率相近但空間可分離的信號分離開。頻率分集技術兩個頻率成分具有相互獨立的衰落特性條件f2-f1>>Bc分集合并技術合并信號的表達式分類選擇性合并(SelectiveCombining)

等增益合并(Equal-GainCombining)

最大比合并(maximalRatioCombining)回顧移動通信網絡結構分集技術有哪些？名詞解釋：愛爾蘭、GOS、阻塞率、兩種衰落、三種效應CDMA基礎知識頻率劃分參考模型與接口簡介擴頻原理CDMA中三種碼CDMA的關鍵技術800M頻率分配國內450M頻率使用比較復雜，目前電信運營商可以使用的只有A-Band.中心頻率計算公式為：中心頻率基站收（上行）:450.00+0.025(N-1)基站發（下行）:460.00+0.025(N-1)450M頻段分配EV－DO頻段規劃網絡參考模型PSTNMSCPDSNAbisA10/A11A1/A2A3/A7BSCPCFA8/A9UMCDMA20001XBSSMSMSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSC接口介紹Um接口MS與BTS間接口，承載信令和業務Abis接口BSC與BTS間的接口，承載信令和業務A1接口承載MSC－BSC間信令A2接口承載MSC－BSC間業務A3接口SDU－BTS間接口，承載信令和用戶業務A7接口源BSC和目標BSC之間的信令接口A8接口承載BSC－PCF間的業務A9接口承載BSC－PCF間的信令A10接口承載PCF－PDSN間的業務A11接口承載PCF－PDSN間的信令理論基礎Shanon公式

C=B*log2(1+S/N)C：信道容量，單位b/sB：信號頻帶寬度，單位HzS：信號平均功率，單位WN：噪聲平均功率，單位W結論：在信道容量C不變的情況下，信號頻帶寬度B與信噪比S/N完全可以互相交換，即可以通過增大傳輸系統的帶寬以在較低信噪比的條件下獲得比較滿意的傳輸質量擴頻通信的理論基礎1.25MHz30KHzPoweris“Spread”OveraLargerBandwidth擴頻系統原理示意圖(1)許多碼信道被單獨擴展,然后加在一起,形成一個“復合信號”擴頻系統原理示意圖(2)白噪聲突發干擾擴頻前信號擴頻后信號解擴后信號解擴前信號白噪聲突發干擾S(f)fS(f)fS(f)fS(f)f擴頻系統原理示意(3)發端數據流與一擴頻序列結合到一起在終接端，只要具備正確的定時和擴頻序列，合成信號可以被壓縮并恢復出原始數據壓縮頻譜后，恢復出的原始數據流仍然保持完整。發端終接端擴頻序列擴頻序列輸入數據(基帶)恢復出的數據(基帶)擴頻后的數據流(基帶信號+擴頻序列)CDMA擴頻實現

隱蔽性和保密性好多個用戶可以同時占用相同頻帶,實現多址抗衰落、抗多徑干擾抗干擾能力強擴頻通信的特點常用術語比特（Bit），符號(Symbol)，碼片(Chip)輸入的含有信息的數據稱為比特經過信道編碼和交織后的數據成為符號經過最終擴頻得到的數據成為碼片處理增益最終擴頻速率和比特速率的的比在IS95A系統中，處理增益為128，也就是21dB前向（下行）：從BTS到MS反向（上行）：從MS到BTS常用術語Ec/Io：代表導頻信道上的能量與總干擾之比，所以總是為負值，因為Io是所有能量，包括了導頻信道本身的能量。Eb/Nt：代表各類信道（除導頻信道以外的)信息能量與除自身信息能量以外的總干擾之比。CDMA擴頻碼的選擇擴頻碼速率：N*1.2288Mcps；擴頻碼：前向為Walsh碼和PN短碼，反向為PN長碼。擴頻碼的使用是擴頻通信的關鍵點擴頻碼偽隨機序列（PN)：偽隨機序列輸出長度為2N-1偽隨機序列有2N-1的不同碼組每個碼組的碼長為2N-11011100短碼（ShortPseudo-randomNoiseCode）

用于區分不同的小區由15位移位寄存器構成的偽隨機序列碼組長度為215=32768個碼片，其中32767個碼片為移位寄存器產生，1個碼片為人為設計插入一個短碼周期時間為（215*103/1.2288*106)ms=26.67ms26.67ms

032768PN短碼短碼偏置（ShortPNOffsets）每個碼片的空中時長為813.802ns每64個碼片分為一時延段，稱之為一個短碼偏置共有512個短碼偏置（ShortPNoffsets）26.6msPN（1）PN（0）PN（511）PN（2）

0327676464chipsPN短碼長碼（LongPseudo-randomNoiseCode）用于區分不同的移動臺由42位長的移位寄存器構成的偽隨機序列碼組長度為242-1個碼片，人為插入1個碼片后，變為242個碼片一個長碼周期時間為(242/1.2288M)s=41.4天41.4天

0242PN長碼長碼掩碼（LCM--LongCodeMask）不論長碼掩碼（LCM）如何組成,只能產生相同的長碼序列(LONGCODESEQUENCE)，但產生不同的偏置作用于全網同一長碼源產生不同的時間偏置（OffsetinTime）使得MS使用的長碼偏置各不相同，并達到獨自地、快速地、與網絡同步的目的PN長碼WALSH碼生成沃爾什碼(Walshcode)：00010001000111100001000100011110000100010001111011101110111000010 00 1復制復制取反Code#230110100101101001100101101001011001101001011010011001011010010110–(Code#23)1001011010010110011010010110100110010110100101100110100101101001

Code#590110011010011001100110010110011010011001011001100110011010011001PARALLELXOR:all0s相關性:100%(100%match)ORTHOGONALXOR:half0s,half1s相關性:0%(50%match,50%no-match)ANTI-PARALLELXOR:all1s相關性:–100%(100%no-match)#23#23–(#23)#23#23#59正交與相關性CDMA碼應用舉例BTS導頻信道

Walsh0Walsh19尋呼信道

Walsh1Walsh6Walsh11Walsh20同步信道

Walsh32Walsh42Walsh37Walsh41Walsh55Walsh60Walsh55PN372PN116BTSPN226BTSPN511BTS模擬加PN372WALSH19xxx三種擴頻碼特征和功能總結Cell每種擴頻序列在前向鏈路和反向鏈路上具有不同的用途但這些序列在兩個方向上均用于生成用戶的碼分信道沃氏碼短碼序列長碼序列序列類型互相正交除0偏置外正交近似正交特性6421數量64chips1/19,200sec.32,768chips26-2/3ms75xin2sec.242chips~41days長度正交調制四相擴頻(0偏置)

區分用戶反向鏈路功能前向信道識別區分扇區數據擾碼前向鏈路功能IQ32,768chipslong26-2/3ms.(75repetitionsin2sec.)64

codes64chipslong

AND=SUMModulo-2Addition遠近效應

當基站同時接收從兩個距離不同的移動臺發來的信號時，距基站近的移動臺Ｂ到達基站的功率明顯要大于距離基站遠的移動臺到達功率，若二者頻率相近，則造成近端對遠端的干擾。“，，信號被離基站近的MS“淹沒”，無法通信，一個MS就能阻塞整個小區功率控制根據功控方向可分為：反向功率控制前向功率控制根據功控類型可分為：反向功率控制反向開環功率控制反向閉環功率控制前向功率控制基于測量報告的功率控制EIB功率控制快速功率控制.功控的起始點開環功控的起始點——》閉環功控的起始點——》反向功控反向功控的作用對象是移動臺，首要目的就是通過調整移動臺的發射功率保證BTS接收機所收到的信號至少達到最小Eb/Nt需求的值。相對前向而言，反向功率控制的要求高，過程也復雜。反向功率控制的動態變化范圍大，靈敏度也高，以補償快速的環境變化。Eb/Nt=比特能/有效噪聲功率頻譜密度Ec/Io=碼片能/載頻總功率譜密度MS所需要的發射功率受以下因素制約：

MS和BTS之間的距離小區負荷信道環境

MS根據接收到的BTS功率來確定自己的發射功率

BTSMobile反向開環功率控制BTSBTSMS發射功率反向開環功率控制BTS功率控制比特Eb/Nt值FER值內環功率控制外環功率控制Eb/Nt

改變量BSCBTS反向閉環功率控制外環：BSC根據當前FER得到Eb/Nt的設定值內環：BTS根據當前的反向Eb/Nt，在業務幀中填功控比特IS95前向功率控制基站緩慢地降低到每個移動臺的功率隨著FER(在移動臺測定)的增加，移動臺要求增加前向業務信道的功率，發送功率測量報告消息FER移動臺BTSBSCAdjustFwd.Power前向鏈路功率控制IS2000-EIB功控EIB前向功控算法原理

BSC根據移動臺上報的反向業務信道幀（反向鏈路幀）中攜帶的EIB（擦除指示比特，用以表明此幀是好幀或壞幀）來調整前向信道的增益。

EIB的意義：該比特設置為0表示“好幀”，表示物理層CRC校驗通過。該比特設置為1表示“壞幀”，表示物理層CRC校驗不通過。1x引入的新的功率控制--前向快速功控前向快速功控原理外環：MS計算前向信道的FER，與目標FER比較，得出目標Eb/Nt。內環：MS比較目標Eb/Nt與測量所得Eb/Nt，在反向功控子信道中填寫功控比特。CDMA切換的分類空閑狀態空閑切換CDMA-to-CDMA硬切換更軟切換

呼叫期間軟切換CDMA-to-Other硬切換CDMA軟切換軟切換：移動臺在從一個基站覆蓋區域移向另一個基站時,開始與目標基站通信但不中斷與當前提供服務的基站的通信.可以同時包括與三個基站保持通信,移動臺合并從每個基站發送來的信號幀.BTSBBSC幀處理板Abis鏈路BTSA

相同小區的不同扇區之間的切換跨越兩扇區時始終保持與兩個扇區的同時通信直到移動臺切換完全完成可能頻繁發生所有行為由基站管理從兩個扇區接收到的信號可以被合并以改善信號質量alphabetagammaCDMA更軟切換軟切換的優缺點優點降低了越區切換的掉話率在覆蓋不是很好的地方提高通話質量缺點至少兩倍的空中資源更多的消耗信道資源無線信道的多徑環境RAKE接收機有效克服多徑衰落，提高接收性能接收機相關器1相關器1相關器1

搜索器計算相關時延

合并Thecombinedsignaltts(t)s(t)Rake接收機原理

當相鄰小區的負荷一重一輕時，負荷重的小區降低導頻信道的發射功率，使本小區邊緣的用戶切換到臨近小區，從而實現負荷分擔，也相當于增加了系統容量。導頻1＝10導頻2＝10導頻1＝6導頻2＝14（1）（2）ABABCDMA系統的小區呼吸用戶和終端號碼MDNIMSIESNMEIDTMSITLDN無線網絡號碼SIDNIDPZIDREGZONEIDBSIDBSCIDMARKETIDENTITYIDCGI核心網絡號碼

信令點編碼

SSNCDMA編號MDN:MobileDirectoryNumber,移動號碼薄號碼.為本網