移动通信第5章CDMA系统

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1、第五章 CDMA系统5.1 概述5.1.1 CDMA的发展背景 CDMA(Code Division Multiple Access)技术早已在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用，1989年.11月，Qualcomm(高通)公司在美国的现场试验证明CDMA用于蜂窝移动通信的容量大，并经理论推导其为AMPS（美国模拟系统）容量 的20倍，实际可达10倍以上。95年香港和美国的CDMA公用网开始投入商用。96年韩国用自己的CDMA系统开展大规模商用，中国CDMA的发展也有长期军用研究的技术积累，93年国家863计划已开展CDMA蜂窝技术研究。94年Qualcomm首先在天津建技术试验网。1998年具

2、有14万容量的长城CDMA商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部份商用。中国联通也计划在广东、北京、天津、上海等地建CDMA商用试验网。2001年底前完成的一期工程容量为1515万用户，2002年初正式对外放号。CDMA系统容量和话音质量较目前其它蜂窝系统（GSM、TDMA、PDC、TACS、AMPS）是最优的。CDMA将成为未来一段时间内主要的无线接入技术。W-CDMA较W-TDMA有更多优越性，W-CDMA将成为目前各种第二代移动通信系统（GSM、IS-95、PDC等）的交汇点。CDMA发展缓慢的的主要原因：一是没有被重视；二是CDMA的蜂窝系统必须具有高速、精确的功率控制要求

3、。功率控制技术在当时的条件下还难以攻破，直到Qualcomm公司解决了这一难题后这一状况才有所变化。解决功率控制的方案：主要是通过测量移动台和基站的接收功率，利用开环和闭环相结合的功率控制方式进行功率控制。IS-95：1993年美国Qualcomm公司开发的CDMA体制，被采纳为北美数字蜂窝标准。载频带宽为1.25MHz，被称为窄带码分多址(N-CDMA)蜂窝通信系统。W-CDMA：是SCS Mobilcom公司提出的一种宽带码分多址蜂窝通信系统。载频为5MHz、10MHz和15MHz三种方案，信息传输速率可达144kb/s。W-CDMA系统优点：能提供较高的信息传速率、更强的抗干扰能力，可以

4、同现有的通信系统设施共存。W-CDMA系受到关注的根本原因在于可以同现有的通信系统设施共存。我国目前采用的CDMA标准主要是向美国标准靠拢，以增强型IS-95A系统为基础，同时结合我国的实际情况。美国的标准中注重CDMA与AMPS双模兼容，并兼容了多种CDMA制式；我国只需要其中的一种CDMA制式，目前需与GSM兼容。我国在1999年4月成立了中国无线通信标准研究组CWTS，其主要目的是加强我国的标准制订工作。我国CDMA标准的制订主要分为三个阶段。第一阶段主要是建立起我国标准体系的基本框架。目前第一阶段的工作已基本完成。第二阶段的主要任务是在第一阶段工作成果的基础上，充分发挥已建立的基本框架

5、功能，提供更多的功能和业务，包含的内容有：UIM卡方式（卡机分离）、无线智能网、低速数据（14.4kb/s）、短消息及其他一些必要的业务。目前所处阶段即为第二阶段。第三阶段面向第三代移动通信，积极开展预研，参考国际上已有的标准，如IS-95B、IS-2000、IS-2000A等，加强对分组数据网、无线智能网标准的研究，并积极介入国际标准的制订工作。我国已经向国际电信联盟递交了第三代移动通信技术规范TD-CDMA标准(由大唐公司)，该标准在1999年11月结束的世界第三代移动通信标准制订会上被最终确定为第三代移动通信技术规范的系列标准之一。5.1.2 CDMA系统的特点 1.容量大；2.通话质量

6、更佳；3.具有“软容量”的特点；4.具有移动台扶助的“软切换”功能；5.采用语音激活技术；6.采用扩频技术，因而具有抗干扰、抗多径衰落和保密特性；7.频率规划简单；8.建网成本低；9.“绿色手机”，手机发射功率200毫瓦以下；10.多种形式分集，时间、频率和空间分集，分集可以抗多径衰落；11.功率控制。5.1.3 CDMA的工作频率Qualcomm:上行 824849 MHz 下行 869894 MHz我国：上行 825835 MHz 下行 870880MHz5.2 CDMA系统容量 FDMA 和TDMA系统提高容量的根本原因:减小频率再用的距离。影响频率再用距离的原因：受载干比的限制。模拟蜂

7、窝系统：1/7小区共用；数字蜂窝系统（GSM）：1/4小区共用；CDMA系统：每小区可以使用相同的频率，但存在多址干扰，容量受到限制。CDMA提高容量的根本原因：减少多址干扰。扩频通信系统的载干比表示为：Eb：信息一比特能量；Rb：信息的比特率；I0：干扰的功率谱密度（每赫干扰功率）W：总频段宽度（扩频带宽）。)15(/00bbbbRWIEWIERIC减少多址干扰的主要技术：1.话音激活技术；2.扇区3.功率控制CDMA提高容量的条件：进行功率控制。5.3 信道 CDMA信道混合使用频分多址和码分多址技术。码分：用正交的沃尔什函数或PN序列来区分不同信道。区分正向信道和反向信道的方法：1.正向

8、信道(基站移动台):采用正交的沃尔什函数(Walsh)来区分不同信道。2.反向信道（移动台基站):采用长码PN序列来区分不同信道。5.4 功率控制采用功率控制的原因：系统中存在“远近效应”。功率控制分为反向功率控制和正向功率控制。1.反向功率控制分为开环功率控制和闭环功率控制(1)开环功率控制：移动台接收并测量基站发来的信号强度，并估计正向传输的损耗，然后根据这种估计调节移动台的反向发射功率。(2)闭环功率控制：由基站检测来自移动台的信号强度，根据检测结果形成功率调整指令，通知移动台来调整发射功率。2.正向功率控制：调整基站向移动台发射功率，即由移动台检测接收信号的强度。不断地比较信号电平和干

9、扰电平比值（门限),超过门限移动台要求基站减少发射功率;低于门限移动台要求基站增加发射功率.功率控制的原则（要求）：当信道的传播条件突然改善时，功率控制应作出快速反应；当信道传播条件突然变坏时，功率控制的速度可以相对慢一些。5.5 CDMA蜂窝系统的功能5.5.1 登记注册1.开电源注册。移动台开电源、从其它服务系统却缓过来时要注册；2.断电源注册。移动台断开电源时要注册；3.周期性注册。设置的计数器满时，周期性地注册；4.基于距离注册。当前基站与上次登记的基站之间的距离大于门限值时，移动台要登记。5.基于区域登记。区域表示：区域号+系统/网络标志。系统/网络标志：(SID,NID)6.参数改

10、变注册。当移动台修改其存储的某些参数时，要进行注册;7.受命注册。基站发送请求指令，指挥移动台进行注册。8.默认注册。当移动台成功地发送出一起动信息或寻呼应答信息时，基站能借此判断出移动台的位置，不涉及二者之间的任何注册信息的交换，这叫做默认注册。9.业务信道注册。一旦基站得到移动台已被分配到一业务信道的注册信息时，则基站通知移动台它已被注册。5.5.2 切换 基站和移动台支持三种切换方式：1.软切换。移动台开始与新的基站通信但不立即中断它和原来基站通信的一种切换方式。软切换只能在同一频率的DMA信道中进行。2.CDMA到CDMA的硬切换。当各基站使用不同频率或帧偏置时，基站引导移动 台进行的一种切换方式。3.CDMA到模拟系统的切换。基站引导移动台由正向业务信道向模拟话音信道切换。5.5.3 呼叫处理 移动台呼叫处理程序