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CDMA（IS-95A）讲座•CDMA基础知识•中国联通CDMA简介•CDMA手机原理及技术指标CDMA的历史•CDMA是Code-DivisionMultipleAccess的缩写，这是一种采用扩频（spread-spectrum）的数字蜂窝技术。•1989年，美国蜂窝电信工业协会（CTIA）提出了对下一代无线业务的用户性能要求•1989年，美国高通（QUALCOMM）公司提出了一套符合CTIA要求的CDMA系统，1991年12月发布了现场试验结果•1992年，CTIA要求TIA（电信工业协会）准备框架性文件，TIA建议TR45委员会从事宽带扩频数字技术有关的标准化工作•1993年7月，TIA投票接受了IS-95作为CDMA空中接口标准•IS-95是将IS-553AMPS和CDMA功能集合在一起的一个双模式技术标准•1995年，第一个商用CDMA网络在香港开始运行CDMA的历史•1995年，TIA投票通过了一个修订版标准IS-95A，该标准为CDMA增加了附加的功能，增加了新的语音编解码器和扩展消息•CDMA标准的体系结构•IS（InterimStandards，暂定）系列标准，时限是3年，三年内必须进行以下三个过程之一：再确认、修订、废除。•经过多年的开发修订，以IS95为代表的窄带CDMA系统系列标准已经日趋完善。•几个比较重要的标准：•IS-95A空中接口CDMA标准的体系结构•IS-97A双模基站推荐的最低性能及测量•IS-98A800M双模台的最低性能及测量•IS-820UIM卡描述•名词：CDMAONE是CDG（CDMADEVELOPGROUP一个由CDMA厂商和运营商成立的组织）的一个商标，特指基于IS-95的CDMA系统。第三代移动通信标准•IS-95A只是窄带CDMA,本质上和GSM一样属于第二代移动通信。•第三代移动通信都是宽带通信注重于数据传输和多媒体应用。•第三代移动通信标准主要有以下几种：•美国高通公司提出的CDMA2000标准，可以从IS-95平滑过渡。•欧洲厂商(爱立信、诺基亚等)提出的WCDMA(widebandCDMA），注重同GSM的兼容性。•中国大唐电信集团提出的TD-SCDMA(时分同步码分多址接入)标准。•一项由我国科学家自主研发的第三代移动通信系统技术——ＬＡＳ－ＣＤＭＡ（大区域同步码分多址接入技术），日前在１．６兆的带宽上实现了上行６４Ｋbps、下行３８４Ｋbps的数据传输速度，不仅领先于其它第三代移动通信技术，而且在性能上完全满足并大大超过国际电联规定的指标。（值得关注！）CDMA（IS-95）基础知识•CDMA的优点•CDMA的理论基础•CDMA使用的各种码•CDMA的信道种类•CDMA信道的生成TDMA和FDMA的缺点以往多址方式的缺点：无论是FDMA还是TDMA都是在有限的时间隙或频点上通信，容量受限。频谱利用率低，相同频率在相邻小区不能使用。CDMA的优点•同一时间，同一频率，不同的码。•频谱利用率高，无须频率规划，频率复用系数为1。•宽带扩频通信，所传信号带宽远大于所传信息带宽，具有抗干扰，保密性好的特点。CDMA的优点•是一个自扰系统，软容量，可以通过降低通话质量来加大容量。•采用了一系列新技术，如软切换、可变速率语音编码器、先进的功率控制、RAKE接收机等。CDMA的理论基础•香侬定理：C=W*log（1+S/N），由此可以得出：只要有足够的带宽W，就可以在很低的信噪比下通信，有用信号完全可以淹没在噪声中，抗干扰、保密。•Bit：是二进制基本信息单元，二进制信息速率用b/s或kb/s表示。•“字符”（SYMBOL）为数据信息段，由若干比特组成，含有明确物理意义，符号速率用每秒符号数s/s或ks/s表示。•“CHIP”为码片，扩频码的每个bit可称为一个chip。•相关系数：描述两个信号相似程度的函数，为零就是不相关。•正交调制：利用一组互相正交的码或信号对原始信号进行调制的方法。扩频和解扩在TACS中一个信道宽30KHz，GSM的物理信道宽200KHz，而CDMA中是1.25MHz。CDMA使用的码•Walshcode•Longcode•ShortcodeWalshCode及其作用•WalshCode由HADAMARD函数产生。•WalshCode是正交码，也就是他们任意两个码互相正交，互相关函数为零。•优点是容易生成，使用方便。•缺点是存在很大的自相关旁瓣，且分布不均匀，而且需极其严格的同步，如2#和3#之间只差一个移位。•WalshCode的作用：在前向信道用来作扩频码(9.6kto1.2288M).•WalshCode用来标识信道。其中0#用于PilotChannel，1到7用于PagingChannel•32#用于SyncChannel，其余用于TrafficChannel。•在反向信道用来作正交调制。HADAMARD函数HADAMARD函数由法国数学家HADAMARD提出。用来产生WALSHCODE。IS-95中用的是64位长的WALSHCODE.Pseudo-RandomNoiseSequence（伪随机序列）•又叫PN序列通常由m序列产生。•m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称。是由n级的移位寄存器加上线性反馈组成：0011101001如果是n个移位寄存器，则长度为2n-1且一直循环下去。PN序列具有类似于噪声的统计特性（伪随机性），且互相关性非常小。在CDMA中加m序列上掩码后形成长码和短码。掩码（Mask）•掩码用来使PN序列产生时间上的移位或叫偏置。•如下例产生的序列和原来的相比有3个移位。0011101001...0011101001...110MASKLongCodeWithMask42414021•长码由42个移位寄存器加反馈电路产生3424140321长码的周期为242-1，约41天重复一次，所以安全，很难破译。数据率：1.2288Mchip/sec长码的掩码有42位，其中32位由用户的手机号码而来，所以长码用来标识用户,所有移动台的长码只有一个，只是掩码不同。作用：反向信道用来扩频，正向信道用来扰码。MASKoutputShortCodeWithMask•短码是由15个移位寄存器加反馈形成的。•周期为215-1，每2667ms重复一次。•短码加上掩码用来标识基站或基站中的扇区。•CDMA完全是通过各种码来实现多址接入的。•只有用相关的码才能解调出有用信号，别的正交码只能解调出噪声。•CDMA中的扩频和解扩都用到正交码。码在CDMA中的作用•在CDMA中依靠各种不同类型的码来实现通信。•WALSH码用来标识信道。在CDMA中一个1.25MHz宽的物理信道被分成64个逻辑信道。如导频信道用WALSH0#码，同步信道用WALSH32#码。•长码用来区别不同的用户。•短码则用来区别不同的基站。•CDMA系统中使用相关器，只有相关的码才可以解调出有用信息。CDMA（IS-95A）中的信道•在CDMA中分为前向和反向信道•前向是从基站到移动台•反向是从移动台到基站前向信道•前向链路有四种，用来传送语音和命令。它们是:•导频信道Pilotchannel•同步信道Syncchannel•寻呼信道Pagingchannel•业务信道Trafficchannel导频信道Pilotchannel•是所有信道中最强的，一直发送。•是有无CMDA系统的标志，手机开机后首先搜索它。•导频信道给手机提供时序。•是开环功率控制的依据。•移动台通过检测周围不同基站发出的导频来进行越区切换。•使用WALSHCODE0#。同步信道（Syncchannel）•使用WALSHCODE32#，不含长码。•在导频PN的零时刻，移动台利用WALSHCODE32#解调同步信道。•同步信道包含以下信息：PNOFFSET，系统时间LONGCODESTATEPAGINGCHANNELDECCRIPTION，SYSTEM/NETWORKID寻呼信道（Pagingchannel）•寻呼信道使用WALSHCODE1~7#。•从同步信道得到PNOFFSET后，移动台就可以解调出寻呼信道。•寻呼信道包含：ChannelList,Neighbornetworkslist,Access参数前向业务信道•业务信道用来传送语音和控制命令。前向和反向业务信道间隔为45MHz。•通话结束后，业务信道被释放，移动台重新回到寻呼信道等待命令和寻呼。反向信道•反向链路有两种，用来传输语音和控制信息。两种信道是：:•接入信道accesschannel•反向业务信道reversetrafficchannel接入信道（Accesschannel）•当移动台未分配业务信道时，守候在寻呼信道上。用来：•向网络注册•发起呼叫•对基站的寻呼和命令发出响应•向基站发送overheadmessages反向业务信道（Reverselinktrafficchannel）•反向业务信道只在通话中使用，用来传输语音和overheadcontrolinformation。几个基本概念•IS-95A中有两种可变速率声编码器8k和13k，对应的输出速率为RATESET1和RATESET2，数据率随语音活性而定，每20ms为一帧。•使用可变速率声编码器的原因是在通话过程中语音是断续的。•RATESET1:9600/4800/2400/1200Bps•RATESET2:14400/7200/3600/1800Bps•卷积编码是一种产生冗余的编码，使输出的码具有纠错能力。•交织使相邻的比特有规律地分散开，避免整块连续的坏码。•声编码器可参考IS-127ForwardTrafficChannelGenerationReverseTrafficChannelGeneration功率控制功率控制的目的：克服远近效应，使每个用户发的信号到达基站处的Eb/No不超过可接受的最小值，使系统容量最大。功率控制的实现•功率控制有两种：开环和闭环。•开环和闭环功率控制是同时进行的。•开环功率控制假设正向和反向信道的衰减是相同的：TX+RX=-73dBm，由移动台自己决定，无时延但不精确。•实际上由于双工间隔45MHz，前向和反向的衰减是不同的。因此引入闭环功率控制，每秒800次，每次1dBm，最大调节范围是+/-24dBm，有时延但精确。•基站通过测量Eb/No，来发送功率控制比特，0增加，1减小。•当功率到达预期值后，基站交替发射0和1，以使移动台保持功率。软切换•CDMA支持3种切换方式：SofthandoffSofterhandoffHardhandoff统一的频率复用和RAKE接收使软切换成为可能。多径效应RAKE接收用来克服多径效应，将不同时延的信号解调后对齐相加，增强接收效果。移动台接收并合并最强的三个多径信号。接收和解调中国联通CDMA网络简介•已于2002年1月8日放号，覆盖全国300个以上重要城市和地区，网络规模达1500万户左右。•采用IS-95A增强型技术,但是只采用CDMA800M单模式。•采用机卡分离技术，UIM卡(useridentifymodule).•增强型即支持智能网（如预付费业务）、短消息增值业务.支持移动互连网和数据服务的接入方法。•可通过升级软件和更换信道板等更为经济的方式向CDMA1X平滑过渡.•中国联通CDMA网将着重提供基于移动数据和短消息的无线上网、移动秘书、电子商务/移动购物、财经／黄页／交通信息、移动办公自动化系统、可视电话、定位服务、娱乐信息广播／点播、网上下载音乐、图片传递和基于移动智能网的缩位拨号、内部广播、移动会议系统等新业务。UIM卡简介•UIM(UserIdentityModel)用户识别模块，是由中国联通公司倡导并得到国际CDMA发展组织(CDG)支持的移动通信终端用户识别及加密技术。•UIM卡的功能类似于全球通(GSM)手机中使用的SIM卡，可进行用户的身份识别及通信加密，还可以存储电话号码、短信息等用户个人信息。•CDMA系统的UIM卡采用与GSM系统相同的物理结构、电气性能和逻辑