第6章CDMA数字蜂窝移动通信系统(最新)课件.ppt

第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统,6.1 引言 6.2 CDMA空中接口协议层 6.3 CDMA前向信道 6.4 CDMA反向信道 6.5 功率控制 6.6 RAKE接收机 6.7 CDMA 系统的容量 6.8 CDMA登记 6.9 CDMA切换过程,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。,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3x增强型技术代表了未来发展方向。,6.1.2 我国CDMA系统可以占用的频率 我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率如表2-1(见第2章)所示。 我们从该表可以看出，目前中国联通CDMA使用频段是上行频率为825835 MHz，下行频率为870880 MHz，占用10 MHz带宽。,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。,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。,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。,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”。,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，要破解密码或窃听通话内容实在是太困难了。,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： ,（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，基站和移动台都采用了Rake接收机技术，软切换也起到了空间分集的作用。,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号到达基站时都达到最小所需的信噪比，系统容量将会达到最大值。 CDMA功率控制的目的就是既维持高质量通信，又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的干扰。 ,CDMA系统的功率控制除可直接提高容量之外， 同时也降低了为克服噪声和干扰所需的发射功率。这就意味着同样功率的CDMA移动台与模拟或TDMA移动台相比可在更大范围内工作。 CDMA系统引入了功率控制，一个很大的好处是降低了平均发射功率而不是峰值功率。 这就是说， CDMA在一般情况下由于传输状况良好，发射功率较低； 但在遇到衰落时会通过功率控制自动提高发射功率， 以抵抗衰落。,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扰功率有关， 这样就可以使容量增加一倍左右。,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。,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。,图6-1 CDMA空中接口层结构,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。,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。,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个寻呼信道和63个业务信道。,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。,图6-2 CDMA前向信道结构,6.3.1 前向业务信道,图6-3 CDMA前向信道结构,图6-4 速率1和速率2前向业务信道的产生,1. 语音编码 CDMA声码器是可变速率声码器，可工作于全速率，1/2，1/4和1/8速率。 通常对应于速率1和速率2分别有两种声码器：工作于9.6 kb/s数据流的8 kb/s声码器和工作于14.4 kb/s数据流的13.3 kb/s声码器。,速率1包含四种速率：9600，4800，2400和1200 b/s。速率2包含四种速率：14400，7200，3600和1800 b/s。 当速率2是可选时，移动台不得不支持速率1。信道结构对于速率1和速率2是不同的。两种声码器都能进行语音性能检测和减少在系统中受到的干扰。,图6-5 速率1的前向/反向业务信道帧结构,图6-6 速率2的前向/反向业务信道帧结构,从声码器得到的信息为每帧20 ms。速率1声码器的全速（9600 b/s）输出速率为8.6kb/s，每20 ms编码为172bit。帧质量指示F（循环冗余码校验，CRC）与编码尾比特T(8 bit)加在声码器输出的信息比特之后。帧质量指示有两个目的：一是允许接收机在所有172信息比特上计算了CRC后， 确定是否有帧发生错误；二是帮助确定接收帧的数据速率。,9600 b/s帧是每20 ms有192比特（172+12+8）被传输产生的。其中，12 bit为帧质量指示，8 bit为尾比特。 同样的过程产生在4800 b/s帧上。2400 b/s和1200 b/s帧没有帧质量指示的比特字段，这是因为这些帧相对抗误码性能较强， 且发送的大多数信息是背景噪声。,2.卷积编码卷积编码通过提供纠错/检错能力为信息比特提供保护。同步信道、寻呼信道和前向业务信道在发送前应进行卷积编码。采用1/2比率，约束长度K为9的卷积编码器（见图67，图中T为移位寄存器）。速率1和速率2的帧被送入1/2比率卷积编码器。一个1/2比率卷积编码器用两符号代替每一个输入比特。对于约束长度为9的卷积编码器，其延迟长度为8。,图6-7 K=9，1/2比率的卷积编码器,3. 符号重复 符号重复器跟随在卷积编码之后，它根据需要重复数据，速率1产生19.2 kb/s，速率2产生28.8 kb/s的速率。对于速率1，如果输入是19.2 kb/s，符号不重复；如果输入是9.6 kb/s，则每个符号出现两次；如果输入是4.8 kb/s，则每个符号出现四次; 以此类推。符号重复为无线信道抵抗衰落提供附加的措施，可增加接收的可靠性。,重复符号比全速率符号的功率电平低。由于所有符号总功率是一样的， 因此各符号功率减少了。 导频信道没有该过程。对于同步信道，每个经卷积编码后的符号， 在块交织前应重复一次（每个符号连续重发）。寻呼信道与前向业务信道的符号重复一样。,4. 符号抽取 此符号抽取过程只作用于速率2帧。 IS-95决定对两种速率使用同样的块交织器，这意味着块交织器的输入符号速率是相同的。CDMA通过从每6输入中删除2实现把28.8 kb/s数据流变为19.2 kb/s。,5. 块交织 交织是用来抗瑞利衰落影响的。瑞利衰落是频率选择性衰落，它引起大块数据连续出错，使接收机上很难正确接收。交织扰乱信息的顺序使交织后的突发错误在接收端还原后成为随机错误，随机错误就比较容易通过使用纠错编码技术进行纠正。,前向业务信道的块交织器每20ms接收384调制比特。这些比特被输入到2416的矩阵。交织扰乱信息，然后输出送到下一步骤（数据扰码）。 同步信道、 寻呼信道和前向业务信道在重复后进行块交织。,同步信道交织宽度为26.666 ms，在符号速率为4800符号/秒时，等于128个调制宽度，交织器阵列为16行8列。前向业务信道和寻呼信道交织宽度为20 ms，在调制符号速率为19 200 s/s(符号/秒)时，等于384个调制符号（也就是一帧所含调制符的个数）的宽度，交织器阵列为24行16列，如图6-8所示。三种信道的符号都是按列写入阵列， 交织后按行读出。,图6-8 前向业务信道交织过程示意图,6. 数据扰码 数据扰码只用于寻呼信道和前向业务信道，以提供安全性和保密性。 CDMA反向信道没有采用数据扰码。长码掩码与使用前向业务信道移动台的电子串号ESN联合使用，长码掩码的周期大约为40天。因为移动台在发送的接入信息中包含电子串号ESN，所以基站能决定移动台的长码掩码。,如果加密程序被用在前向业务信道上，那么移动台使用专用的长码掩码。长码掩码提供安全保障并每40天重复一次，从而使偷听者很难确定用户空中发射的具体信息。长码掩码根据具体移动台的电子串号ESN而改变， 可提供额外的安全保障。,7. 功率控制子信道 在前向业务信道上功率控制子信道是连续发送的，控制移动台的发射功率。子信道以每1.25 ms发射一比特（0或1），也就是发射速率为800 b/s。0比特指示移动台提高发射功率，而1比特则指示移动台降低发射功率。每个功率控制比特提高或降低的功率大小为1 dB。,在CDMA中, 由于“远近效应”问题， 要求采用快功率控制。 当离基站近的移动台发射的功率，大于在小区边缘的移动台发射的功率，那么离基站近的移动台，就会覆盖离基站远的移动台发射的信号，这就是“远近效应”。在CDMA中通过使用快功率控制子信道技术，能避免发生“远近效应”。,基站前向业务信道接收机，在1.25 ms时间内评估移动台接收到的信号强度。然后，基站用评估值来决定发射的功率控制比特的值是0还是1，并用抽取技术（the puncturing technique）在相应的前向业务信道上发射功率控制比特。使用抽取技术，两符号长的功率控制比特取代了两连续前向业务信道调制符号（不考虑其重要性）。,移动台要完成从前向业务信道中分离功率控制子信道的工作，然后修复被损坏的剩下编码数据流。 这种技术虽然会影响链路的质量，但仍被使用。移动台在不需要对帧头和帧信息解码的情况下能够快速对功率控制比特解码。一旦恢复功率控制子信道， 移动台能根据数据对RF输出功率进行调整。,8. 正交信道扩频 CDMA前向信道上传送的每个码分信道要用1.2288 Mc/s(Mchip/s)固定码片率的Walsh函数进行扩频， CDMA前向信道的各码分信道分别使用相互正交的Walsh函数。,用Walsh函数n进行扩频的码分信道定义为第n个码分信道（n=063）。 Walsh函数每52.083 s（即64/1.2288 Mc/s）进行重复， 因为一个调制符用64个Walsh比特片进行调制，所以它等于一个前向业务信道调制符号的时间间隔。,图6-9 正交扩频/解扩频,图6-10 使用错误Walsh码正交解扩频后的输出结果,9. 四相扩频调制 一旦完成Walsh扩频，数据会与基站特定的PN序列(被称为短码)进行四相扩频。这会给基站一个特定识别码，并且产生QPSK输出。实际上，所有移动台使用同样的PN序列，但每个基站从512个可能的偏置中选择一个作为它的身份扩频码，然后发送到移动台。 ,由于每个基站提供惟一的四相，因此移动台能够区别不同基站发射的信号。一旦移动台被锁定到明确的基站发射，根据提供给逻辑信道的不同Walsh码，移动台能区别基站发射的不同逻辑信道，接着能根据基站使用的移动特定长码掩码选取目标信息。 对于基站， 频带利用率比功率有效性更重要。 因此， CDMA前向信道调制采用QPSK调制。,6.3.2 前向广播信道,CDMA前向广播信道由下列码分信道组成：一个导频信道， 一个同步信道和七个寻呼信道。每个码分信道通过适当的Walsh函数进行正交扩频。 规定导频信道使用Walsh码W0，同步信道使用W32，而寻呼信道使用W1至W7。Walsh码正交扩频每个信道，从而使移动台能区分不同的信道。,1. 导频信道 导频信道在CDMA前向信道上是不停地发射的。移动台利用导频信道来获得初始系统同步，完成对来自基站信号的时间、 频率和相位的跟踪。 ,基站利用导频PN序列的时间偏置来标识每个CDMA前向信道。 由于CDMA系统的频率复用系数为“1”, 即相邻小区可以使用相同的频率。 所以频率规划较为简单, 在某种程度上相当于相邻小区导频PN序列的时间偏置的规划。在一个系统中可能被复用的码分数量为512，所以导频信道可用，偏置指数(0511)来区别。,在CDMA蜂窝系统中, 可以重复使用相同的时间偏置。然而必须注意，尽管两个邻近小区使用同样的PN码，但不能让它们使用同样的时间偏置。偏置指数是指相对于0偏置导频PN序列的偏置值。不论是对I序列还是Q序列, 在每个偶数秒(参照系统时间)时开始的序列都是它们的零偏置导频PN序列, 它们的开始位置被定义为连续输出15个“0”的时刻。,虽然导频PN序列偏置值有215个, 但实际取值只能是512个值中的一个(215/64=512)。一个导频PN序列的偏置(用比特片表示)等于其偏置指数乘以64。当在一个地区分配给相邻两个基站的导频PN序列偏置指数相差仅为1时, 其导频序列的相位间隔仅为64个比特片。,在这种情况下, 若其中一个基站发射的时间误差较大, 就会与另一基站的延迟信号混淆。 所以相邻基站的导频PN序列偏置指数间隔应设置得大一些。 由于导频信道所有比特都为0, 所以在发送前, 它只需用Walsh 0函数进行正交扩频、四相扩频和滤波。,2. 同步信道 同步信道使用Walsh码W32。一旦移动台“捕获”到导频信道，即与导频PN序列同步, 即可认为移动台与这个前向信道的同步信道也达到同步。这是因为同步信道和其他所有信道是用相同的导频PN序列进行扩频的，并且同一前向信道上的帧和交织器定时也是用导频PN序列进行校准的。,同步信道在发射前要经过卷积编码、符号重复、交织、扩频和调制等步骤。利用这些信息移动台获得初始的时间同步和知道合适发射功率，为发起呼叫作好准备。同步信道工作在固定速率1200 b/s，若数据是半速率卷积编码，则符号重复一次（也就是同样的编码符号出现两次）。 此数据经过块交织器被发送，输出用Walsh码W32扩频。然后是进行四相扩频， 四相扩频能给信道提供小区特定识别码。,同步信道消息结构。同步信道是为移动台提供时间和帧同步的。它包含的信息有：基站协议版本，基站支持最小的协议版本（移动台使用的版本只有高于或等于此值时，方能接入系统），系统和网络识别号（SID， NID），导频PN序列偏置指数，详细的时间信息，寻呼信道数据速率和CDMA信道数量。,3. 寻呼信道 这些信道是可选的，在一个小区内它们的数量范围是从0到7（Walsh码W0W7）。寻呼信道能够工作在数据速率9600或4800 b/s。数据经过一个半速率卷积编码器和一个符号重复器接着是块交织器。交织器的输出是持续的19.2 kb/s，输出是用长码修改过的。长码用特定于寻呼信道掩码来修改。移动台通过识别掩码和长码， 来对信息解码。 在对所有信道的小区特定扩频之后，数据被赋予Walsh掩码。,寻呼消息包括对一个或多个移动台的寻呼。当基站接收到对移动台的呼叫时，通常发送寻呼信号，并且由几个不同的基站发送寻呼信号。寻呼信道有一个特殊模式称为时隙模式，这种模式的运行方式类似于GSM的不连续接收（DRX），但仍有差别。在这种模式中，确定移动台的消息，只有在某一预先确定的时隙上被传输，此时隙发生在某一预先确定的时间上。,通过接入处理，移动台能够指定哪些时隙来监控进入的寻呼信息。这些时隙能够从每2秒发生一次，到每128秒发生一次。这种性能允许运行在时隙模式的移动台，在时隙上部分的功率下降，但预先确定的时隙除外。 移动台侦听部分时隙， 而不是全部时隙，这项技术提供了一个非常好的方法，通过这个方法移动台在空闲时，电池功耗大大减少，从而延长一次充电后的手机使用时间。,寻呼信道结构：一旦移动台从同步信道消息处获得信息，它就会把时间调整到相应正常系统时间。然后，移动台确定并开始监控寻呼信道。正常情况下，一个9600 b/s的寻呼信道能够每秒支持大约180个寻呼。,在一个单独的CDMA频率上使用所有7个寻呼信道， 能每秒支持1260个寻呼。寻呼信道消息把信息从基站发送到移动台。 每个移动台的消息地址可通过ESN，IMSI，或TMSI进行寻址。,6.4 CDMA反向信道,图6-12 CDMA反向信道结构,CDMA反向信道实际的符号率为28.8千符号/秒（ks/s）。每个符号被调制成一个调制符号用于传输，因此调制符号传输率为(28800/6=)4800调制符号/秒。 调制符号又由64阶Walsh函数中的一个进行调制，每个调制符号具有64个Walsh比特片（Chip）。,6.4.1 接入信道,1. 接入信道信息结构 CDMA反向接入信道帧由88个信息比特和8个编码尾比特构成， 没有CRC校验比特。数据速率固定为4800 b/s，见图6-13。为了增加接入信道的可靠性，每个经卷积编码出来的符号被重复一次再进行发射。,图6-13 接入信道帧结构,接入信道消息由登记、命令、数据突发、源、寻呼响应、鉴权响应、状态响应和临时移动用户识别号TMSI分配完成消息组成。所有接入信道消息分享一些共同的参数， 这些参数可分成以下几类： 应答和序列数。 移动识别参数。 鉴权参数。,2. 接入信道产生 接入信道在每20 ms帧上支持的固定工作速率为4800 b/s。4.8 kb/s速率的信息被输入到1/3卷积编码器，此编码器是进行信道编码用的。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。,6.4.2 反向业务信道 反向业务信道用于在呼叫建立期间传输用户信息和信令信息。 反向和前向业务信道帧的长度为20 ms。业务和信令都能使用这些帧。当一个业务信道被分配时，CDMA支持两种模式传送信令信息：空白突发序列（blankandburst）模式和半空白突发序列（dim and burst）模式。,由于半空白突发序列模式话音质量下降基本上不易被察觉，所以它比空白突发序列模式有更大的优势。 CDMA也为半空白突发序列模式的使用提供主要和次要业务。例如，主要数据能成为编码的语音，次要数据能成为传真消息。 通过使用这种模式， CDMA经由相同业务信道支持同步语音和数据。,业务信道时间偏置问题 1、 移动台业务信道初始帧的时间偏置由寻呼信道的信道指配消息中的帧偏置参数定义。2、反向业务信道的时间偏置与前向业务信道的时间偏置相同。,在业务信道上，有五种控制消息：1、呼叫控制消息2、切换控制消息3、前向功率控制消息4、安全和鉴权控制消息5、为移动台引出或提供特定信息的控制消息。,图6-15 反向业务信道产生过程,3. 符号重复 重复从卷积编码器来的输入符号。重复是维持一个恒定速率的输入到块交织器。反向业务信道的符号重复率随数据率的不同而不同。全速符号不被重复并在全功率上发送。半速率重复一次并在半功率上发送，以此类推。,4. 块交织 块交织的主要作用是抗瑞利快衰落造成的突发错误。瑞利衰落是一种频率选择衰落，这种衰落会引起大片相邻数据产生错误。 如果不采用交织，那么瑞利衰落会使信息很难在接收端上重新正确接收到。交织打乱了信息原来的顺序， 将突发错误变成随机错误， 随机错误能很容易地通过使用纠错技术来纠正。 ,5. 正交调制 CDMA反向信道的调制为64阶正交调制。每6个符号作为一个调制符号，使用64阶Walsh函数中的一个进行调制。 Walsh函数由64个相互正交的序列组成，标号为0至63。根据以下公式选择第i个调制符号（即Walsh函数序列）来替代某6个符号：,6. 数据率和传输门控 在发射之前，反向业务信道交织器输出还要经过一个时间滤波器进行选通，通过这种选通允许输出某些符号而滤掉另一些符号。 传输门控的工作周期随发射数据率的变化而变化。工作周期是指在一个CDMA帧（20 ms）中传输数据的功率控制组与全部功率控制组的比值。,在CDMA系统中一帧被分为16个时隙， 每一个时隙叫做一个功率控制组。如果是一个9600b/s或14400b/s的帧，那么在这16个功率控制组中的每一个时隙内都发送数据， 所以9600b/s或14400b/s帧的传输工作周期为100%。,7. 数据突发随机化算法 为了均匀地在整个20 ms帧上扩频数据， 要使用一个数据突发随机化算法。数据突发随机数发生器产生一个“0”和“1”的屏蔽模式，它可以随机地屏蔽掉由码重复产生的冗余数据。屏蔽模式与帧数据率有关。,8. 直接序列扩频 反向业务信道在数据随机化之后被长码直接序列扩频；而接入信道在经过正交调制后再被长码直接序列扩频。 对于反向业务信道，该扩频操作就是数据突发随机数发生器输出的数据流与长码的模2加。对于接入信道，该扩频操作就是64阶正交调制器输出的数据流与长码的模2加。 ,9. 正交扩频调制 在直接序列扩频以后，反向业务信道和接入信道将进行正交扩频，用于该扩频的序列是CDMA前向信道上使用的零偏置I和Q正交导频PN序列。 CDMA反向信道采用了OQPSK调制。,6.5 功 率 控 制,1. 反向开环功率控制 CDMA系统的每一个移动台都一直在计算从基站到移动台的路径衰耗，当移动台接收到的信号很强时，表明要么离基站很近， 要么有一个特别好的传播路径。这时移动台可降低它的发射功率， 而基站依然可以正常接收。相反当移动台接收到的来自基站的信号很弱时，它就增加发射功率，以抵消衰耗，这就是开环功率控制。,开环功率控制只是对发送电平的粗略估计，因此它的反应时间既不应太快，也不应太慢。如反应太慢，在开机或进入阴影、拐弯效应时，开环起不到应有的作用；而如果反应太快，将会由于前向链路中的快衰落而浪费功率，因为前向、反向衰落是两个相对独立的过程， 移动台接收的尖峰式功率很有可能是由于干扰形成的。,2. 反向闭环功率控制,图6-17 外环和闭环调整的具体过程,3. 软切换时的闭环功率控制 在软切换时，移动台同时接收两个或两个以上基站对它的功率控制命令，如果有上升和下降的功率控制命令，则只执行让它功率下降的命令。,4. 前向功率控制,图6-18 12个用户时的不同信道分配功率百分比的例子,6.5.1 反向开环功率控制 反向开环功率控制是移动台根据在小区中所接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率。开环功率控制的目的是试图使所有移动台发出的信号在到达基站时都有相同的标称功率。它完全是一种移动台自己进行的功率控制。 ,6.5.2 反向闭环功率控制,在反向闭环功率控制中，基站起着很重要的作用。闭环控制的设计目标是使基站对移动台的开环功率估计迅速作出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。 这种对开环的迅速纠正，解决了前向链路和反向链路间增益容许度和传输损耗不一样的问题。,6.5.3 前向功率控制 在前向功率控制中，基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功率。其目的是对路径衰落小的移动台分配较小的前向链路功率，而对那些远离基站和路径衰落大的移动台分配较大的前向链路功率。 ,6.6 RAKE接收机,在CDMA扩频系统中,信道带宽远远大于信道的平坦衰落带宽。在无线信道传输中出现的时延扩展，多径信号可以被看作只是被传信号的再次传送。 如果这些多径信号相互的延时超过了一个码片的长度，那么它们将被CDMA接收机看作是非相关的噪声，而不再需要均衡了。,图6-21 M支路RAKE接收机,6.8 CDMA 登 记,在CDMA中，登记是一种进程。 通过它移动台向基站表明它的位置、状态、识别码，时隙周期和其他特征值。移动台向基站提供位置和状态信息是为了让基站能够方便地寻找到被叫移动台。 移动台给基站提供时隙索引以便让基站知道移动台在哪个时隙监听。,CDMA系统支持以下9种不同的登记方式：(1) 开机登记。 当移动台开机或从其他系统（如模拟系统）中切换过来时进行登记。 (2) 关机登记。 当移动台关机或从当前服务的系统中离开时进行登记。 (3) 时间周期登记。 移动台按定时器触发登记。 ,(4) 基于距离的登记。当移动台接收到一个新的基站的纬度、 经度和其他值时，移动台把接收到的新的基站的经纬度和最近一次成功登记的基站的经纬度相比较。如果计算结果离原先登记的基站的距离大于门限值时，移动点进行基于位置距离的登记。,(5) 基于小区的登记。当移动台进入一个新的小区进行的登记。 (6) 参数变化登记。当移动台存储部分参数变化时或进入一个新系统的登记。 (7) 受命登记。在基站要求移动台应登记情况下进行的登记。,(8) 隐含登记：当移动台成功地发出一个初始化信息或一个呼叫响应信息，基站就能明白移动台的位置。这就叫隐含登记。 (9)业务信道登记：一旦基站获得一个已安排至业务信道上的移动台的登记信息时，基站能够识别出已经注册的移动台。,6.8.1 漫游的决定因素,为了达到漫游的目的，在CDMA中定义了系统及网络的识别程序。基站是整个系统和网络中的一员。网络系统是整个系统的子集。系统通过系统识别号(SID)来标记，系统中的网络用网络识别号(NID)来标记。一个网络系统由SID/NID来标识。 ,移动台有一个或多个（不能漫游）SID/NID表。 如果所存储的SID/NID不能和基站所广播发出的SID/NID相匹配时，说明此移动台正在漫游。当SID相同，而NID不同时，认为移动台是NID漫游者， 当SID不同时，认为移动台是外来的SID漫游者。,6.8.2 开机登记,当移动台开机或从另一系统切换过来或从模拟系统中切换过来时，进行开机登记，为了防止多重登记, 移动台只有在时钟允许范围内的开机登记有效。 这种登记模式可以通过系统参数消息使之无效。,6.8.3 关机登记,关机登记并不像期望的那样特别可靠，因为移动台有可能已经跨出了蜂窝系统的接收范围。尽管关机登记不可靠，一个成功的关机登记可使MSC避免呼叫处于关机状态的移动台。,6.9 CDMA切换过程,在CDMA中有两种切换的类型：软切换和硬切换。硬切换为传统模式。在那些采用传统硬切换模式的系统中，移动者通过得到邻近信道的报告和向基站发送信息报告辅助参与切换过程。 在CDMA中，硬切换发生在具有不同发射频率的两个CDMA基站之间。CDMA的硬切换过程和GSM的硬切换过程大体相似。,CDMA还支持另外一种称之为软切换（Soft Switch）的切换过程。软切换发生在具有相同载频的CDMA基站之间。软切换允许原工作蜂窝小区和切换到达的新小区同时在软切换过程中为这次呼叫服务。 软切换的呼叫过程可分为三步： 移动台和原小区仍在通信； 移动台同时和原小区、 新小区进行通信；, 移动台只和新小区通信。 这个交换过程可以减小呼叫中断的可能性，并减少了在切换过程中的切换信令的乒乓效应。乒乓效应是由于移动台在同样的几个小区之间频繁切换造成的。硬切换是“通前断”（break before make），而软切换是“断前通”（work before break）。,其中重要的语音编码/选择功能如下所列。 在软切换过程中选择从所有小区的话音/数据上行链路传送给MSC。这需要知道从所有小区来的话音/数据的质量特征，以便从一帧一帧方式的以帧为基础的数据流中选择最佳的20 ms帧。, 在下行链路方向上有分配功能，它给所有涉及软切换的小区分配数据/话音下行链路。 将上行话音8/13 kb/s格式转换成64 kb/s的PCM信号功能， 并且将下行话音的PCM 64 kb/s信号转换至8/13 kb/s信号的功能。 它的速率可以适配或者其子速可复用成话音帧以充分利用全部有线传输网络的电路传输带宽。,