2RA000003 CDMA2000通信原理 ISSUE32

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedInternal学习目标了解CDMA通信技术的基本原理以IS-95为例，掌握CDMA相关技术：信源编码、信道编码、交织、加扰、扩频、调制关键技术：功控、软切换、RAKE接收机信道结构：导频、同步、寻呼、业务、接入长码、短码和Walsh码在CDMA系统中的作用掌握CDMA1X的技术特点CDMA1X系统和IS95系统的区别学习完本课程，您应该能够：HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage3第一章:概述第二章:CDMA核心技术第三章:CDMA空中接口第四章:CDMA编号计划HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage4第一代移动通信1980s第二代移动通信1990s第三代移动通信现在3G为运营商提供了完善的解决方案AMPS模拟技术TACSNMTOTHERS数字技术语音业务GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC宽带业务UMTSWCDMACDMA2000TD-SCDMA移动通信发展历程概述HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage5多址技术同一时间同一频段上根据不同的扩频码进行区分业务信道不同的业务信道占用不同的频段同频段的业务信道以不同的时隙进行区分PowerPowerPowerFDMATDMACDMA概述HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage63G的目标全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖高效的频谱效率更高的服务质量、保密性和可靠性易于从2G系统平滑演进与过渡，并反向兼容2G系统能提供多种业务，数据业务速率最高可达2Mbps车速环境：144kbps步行环境：384kbps室内环境：2Mbps概述HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage73G的标准3GsystemCDMA20003GPP2FDDmodeWCDMA3GPPFDDmodeTD-SCDMACWTSTDDmode概述HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage8CDMA发展历程概述HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage9CDMA2000系统中的频率分配波段0，扩频速率1TransmitFrequencyBand(MHz)BlockDesignatorCDMAChannelValidityCDMAChannelNumberMobileStationBaseStationA(10MHz)Valid1-311825.030-834.330870.030-879.330B(10MHz)Valid356-644835.680-844.320880.680-889.320A’(1.5MHz)Valid689-694845.670-845.820890.670-890.820B’(2.5MHz)Valid739-777847.170-848.310892.170-893.310频率计算公式F=870+N*0.03N:CDMA信道号（频点）概述HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage10CDMA20001X网络结构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AbisA1(信令)A2(业务)A11(信令)A10(业务)A3(信令&业务)A7(信令)概述HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage11第一章:概述第二章:CDMA核心技术第三章:CDMA空中接口第五章:CDMA编号计划HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage12相关性(a)(b)相关（相关性100％）不相关（0相关）CDMA核心技术+1-1+1-1+1-1+1HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage13正交函数正交函数具有0相关性。如果两个二进制序列的异或结果具有相同个数的0和1，那么，这两个序列不相关。000001010101例子:101001011111CDMA核心技术不相关：相关：HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage14多址接入技术码分多址技术原理用户信息1正交扩频序列1扩频后的信号1混合用户信号1+2用户信息2正交扩频序列2扩频后的信号2HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage15多址接入技术第一个用户信号的恢复过程正交解扩频序列1解扩后的信号1混合用户信号1+2电路判决输出HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage16多址接入技术第二个用户信号的恢复过程正交解扩序列2解扩频后的信号2混合用户信号1+2电路判决输出HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage17发送端以正交函数为扩频码进行扩频CDMA核心技术100110110011001100110011010010110011010011001用户输入信息正交扩频序列（正交函数）扩频后的发送数据+1-1+1-1HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage18在接收端的信号恢复10011+1-1接收数据100101100110100110010110011001100110011011110000000011111111解扩序列?????接收数据100101100110100110010101010101010101010111000011001111001100不相关扩频序列CDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage19扩频与解扩信号突发干扰白噪声信号速率的提高，意味着信号带宽的展宽S(f)istheenergydensity.fS（f）扩频前的信号频谱信号f0解扩前的信号频谱信号噪声S（f）f0ff0解扩后的信号频谱信号噪声S（f）f扩频后的信号频谱信号f0S（f）fCDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage20CDMA通信模型Interleaving信源解码deinterleaving信源编码信道编码交织去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收CDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage21常用术语语音比特9.6KBit/s，符号19.2KSymbol/s，码片1.2288Mchip/s输入的含有信息的数据称为比特经过信道编码和交织后的数据成为符号经过最终扩频得到的数据成为码片处理增益最终扩频速率和比特速率的的比在IS95A系统中，处理增益为128，也就是21dB前向（下行）：从BTS到MS反向（上行）：从MS到BTSCDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage22在典型的双工通话中，通话的占空比大于35%,不通话的时候降低发射速率，有效提高系统容量。信源编码信息的数字化话音编码器8KQCELP9.6Kbit/s13KQCELP14.4kbit/sEVRC华为现在使用的9.6kbit/s特点支持语音激活CDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage23信道编码实现纠错，解错信道编码采用卷积码（语音）或者TURBO码（数据）。对于卷积码：（时间短，安全性不足）约束长度：移位寄存器数+1。编码效率：输入bit数/输出bit数。1/29.6x2=19.2kbit/s卷积码编码器Input(bits)Output(symbols)CDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage24Turbo码CDMA核心技术Turbo码在大数据包时使用Turbo码的特点(编码时间长更安全）对输入的信息序列进行两次编码，译码时可相互交换信息交织器的引入使得信息比特不仅受邻近校验比特的保护，而且受距离很远的校验比特的保护Turbo码性能明显优于卷积码HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage25交织编码的一种形式数据的传送反向1287364512873645128736451287364512873645128736451287364512873645128736451287364511111111222222227777777766666666333333334444444412873645128736455555555588888888交织CDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage26Out001110加扰－M序列包含两部分：移位寄存器序列掩码不同，输出的序列相位不同掩码why?近似正交输出序列的周期是2N-1bits，N为寄存器个数当掩码不同时，输出的移位寄存器序列相位不同CDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage27长码前向信道的加扰长码是周期为242-1的M-序列长码的功能：加扰前向CDMA信道控制功率控制比特的插入在反向，区分出不同的MS掩码用户手机（ESN)来区分CDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage28短码短码为一周期215的M-序列每个扇区在短码中指配一个时间偏置（相位）系统利用PN短码的时间偏置来区别（BTS）扇区−可允许所有Walsh码在各（BTS）扇区复用−系统规定PN码最小偏移值为64chips，共有512个时间偏置（215/64=512）PN增量（厂家定）同一（BTS）扇区内所有CDMA信道的短码相同不同（BTS）扇区内的CDMA信道的短码时间偏置不同PNaPNcPNbCDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage29Walsh码扩频W2n=WnWnWnWnW1=0W2=0001W4=0000010100110110Walshcode不同的Walsh码之间是正交的。语音W6419.2X64=1.2288MWalsh码是一种正交扩频码Wim代表阶数为m的Walsh矩阵中的i行。CDMA核心技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage30变长Walsh码64481632129600192003840076800153600307200614400Datarate-bps-W01=0W02=00W12=01W04=0000W24=0011W14=0101W34=0110W08=00000000W