CDMA知识要点上文档格式.docx

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4.搜索窗口参数19

5.切换算法可以分为以下的类型：

6软切换动态门限21

7.软切换过程22

八功率控制23

1.RadioConfiguration简称为RC23

2.功控分类23

3.反向功控24

4.前向功控24

九负荷控制26

1.前向负荷计算26

2.反向负荷控制之准入算法描述28

十、系统消息29

1.在CDMA系统中，几乎所有的呼叫流程由消息驱动29

2.常见的消息29

3.6种必选消息30

1.UHF（ultrahighfrequence）超高频300~3000MHZ

2.慢衰落与快衰落的概念

慢衰落：

由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理改变变化缓慢，故称慢衰落。

又称为阴影衰落。

慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置/地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度

快衰落：

合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大，称为快衰落。

深衰落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长。

因其场强服从瑞利分布，又称为瑞利衰落，衰落的振幅、相位、角度随机。

3.对抗衰落，基站采取的措施是采用时间分集、空间分集（极化分集）和频率分集的办法

4.绕射损耗和穿透损耗

同一障碍物高度对长波长产生的绕射损耗小于短波长。

即高频绕射能力弱。

同一建筑物对长波长产生的穿透损耗大于短波长。

即高频穿透能力强。

一般室内的电波分量是穿透分量和绕射分量的叠加，而绕射分量占绝大部分。

所以总的看来高频信号（如1800M）室内外电平差比低频信号（如900M）室内外电平差要大。

并且，低频信号进入室内后，由于穿透能力差一些，在室内进行各种反射后场强分布更均匀；

高频信号进入室内后部分穿透出去了，室内信号分布就不太均匀，所以显得不同位置的信号电平差异大，也就使用户感觉信号波动大。

1）Okumura（奥村）/Hata模型

适用频段：

900M

2）COST231-Hata模型

1500-2000MHz

1）采样符合李氏定律：

40波长，采样50个样点

2）车速上限：

Vmax=0.8λ/Tsample

1.天线分类

1）型按辐射方向也可分为：

全向天线、定向天线。

2）按极化方式来区分主要有：

单极化天线、双极化天线（也叫交叉极化天线）[天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向，电场矢量垂直于地面为垂直极化（VP），平行于地面为水平极化（HP）。

在双极化天线中，通常有0°

/90°

、45°

/-45°

两种。

对于UHF频段，水平极化波的传播效果不如垂直极化，因此目前很少采用0°

的交叉极化天线]

3）按外形来区分主要有：

鞭状天线、平板天线、帽形天线等等。

2.天线的性能指标

1）技术性能主要包括：

工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、幅瓣抑制比、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。

2）机械性能主要包括：

尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。

3.dBd和dBi的区别，以及dBm的概念

1）dBi定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于各向同性天线能量集中的相对能力，“i”即表示各向同性——Isotropic。

2）dBd定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于半波振子天线能量集中的相对能力，“d”即表示偶极子——Dipole。

3）dBi=dBd+2.15

4）dBm是绝对值，1mw对应0dBm。

即已知功率为Amw，则为10lg（Amw/1mw）dBm。

4.波束宽度

主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。

称为半功率（角）瓣宽。

主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。

Ga=10lg[32600/（A*B）]

其中，Ga为天线增益（为倍数，计算时要换算成dB值）

A为垂直半功率角，B为水平半功率角。

5.天线选型

6.天线下倾角与覆盖距离的计算公式

假设所需覆盖半径为D（m），天线高度为H（m），倾角为α，垂直半功率角为θ，则天线主瓣波束与地平面的关系如图1所示：

从上图可以看出，当天线倾角为0度时天线波束主瓣即主要能量沿水平方向辐射；

当天线下倾度时，主瓣方向的延长线最终必将与地面一点（A点）相交。

由于天线在垂直方向有一定的波束宽度，因此在A点往B点方向，仍会有较强的能量辐射到。

根据天线技术性能，在半功率角内，天线增益下降缓慢；

超过半功率角后，天线增益（特别是上波瓣）迅速下降，因此在考虑天线倾角大小时可以认为半功率角延长线到地平面交点（B点）内为该天线的实际覆盖范围。

根据上述分析以及三角几何原理，可以推导出天线高度、下倾角、覆盖距离三者之间的关系为：

α=arctan（H/D）+θ/2

上式可以用来估算倾角调整后的覆盖距离。

但应用该式时有限制条件：

倾角必须大于半功率角之一半；

距离D必须小于无下倾时按公式计算出的距离。

式中垂直波束宽度可以查具体天线技术指标或计算得出。

2.扩频通信的原理

扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。

其理论解释为Shannon定理：

C=Wlog2（1+S/N）

3.CDMA采用直序扩频频（DirectSequenceSpreadSpectrum）

扩频带宽（M）

1.25/

码片速率

1.2288

双工方式

FDD

接收机结构

RAKE

切换

软、硬切换

基站间同步

同步

核心网协议

ANSI-41

扩频方式

前向：

Walsh码区分信道+M序列区分小区

反向：

Walsh码正交调制或区分信道类型+M序列区分用户

4.几个常见概念

比特（bit）、符号（Symbol）与码片（Chip）

纯信息数据称为比特（bit）

在经过卷积编码器、符号重复与交织后的数据被称为符号（symbol）

经过最终扩频后得到的数据被称为码片（chip）

处理增益（ProcessingGain）

理解为最终扩频速率与信息速率的比；

前向（Forward）：

从基站到移动台

反向（Reverse）：

从移动台到基站

无线配置（RC）：

是指一系列前向或者反向信道的工作模式，每种RC支持一套数据速率，其差别在于物理信道的各种参数，包括调制特性和扩频速率。

几个容易混淆的概念

移动用户识别码MIN/IMSI

MIN/IMSI＝MCC+MNC+MSIN

其中：

MCC（MobileCountryCode），是移动国家码，中国为460；

MNC（MobileNetworkCode）是移动网络码，联通CDMA系统使用03；

MSIN（MobileSubscriberIdentificationNumber）是移动用户识别码，是10位十进制的数字

位置区识别码LAI

LAI＝MCC+MNC+LAC

电子序列号ESN

ESN＝厂家编号＋保留＋设备序号

干扰功率谱密度，包括热噪声

Ec：

码片的能量

Eb：

业务信道上的比特能量，在95与1x上与Ec的关系为Eb=Ec＋W/R（dB）

5.系统框图

1）信源编码（采用高效声码器）：

QCELP8K

QCELP13K

EVRC8K

2）信道编码通常采用卷积码（语音）或者TURBO（数据）码。

3）交织：

打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。

作用：

减小信道快衰落带来的影响。

4）扩频：

前向信道：

采用Walsh码扩频区分信道。

反向信道：

IS95A/B和CDMA2000的RC1、RC2中，Walsh码用于正交调制。

CDMA2000的其他RC用Walsh码区分信道类型。

✓区分信道：

编码器输出数据的每1个比特与一个2n阶Walsh码相乘（1符号变换到2n个码片）。

✓正交调制：

编码器输出数据每6个比特变换为一个64阶Walsh码（6符号变换到64个码片）。

5）调制：

IS95A/B前向采用QPSK调制,反向采用OQPSK调制

CDMA2000前向采用QPSK调制，反向采用HPSK调制。

CDMA系统中使用了两种m序列，其中一个周期为2^15-1称为短码，另一个周期为2^42-1称为长码.

1）短码

长度为215-1chips，周期为26.67ms

前向用短码来区分扇区

✓CDMA系统规定短码最小偏移单位为64个bit（CDMA系统称为码片chip），因此共有512个PN偏置（2^15/64=512）

✓同一扇区（基站）所有CDMA信道短码相同

✓相邻扇区（基站）的CDMA信道短码偏置不同

反向用作OQPSK的I、Ｑ调制

2）长码

前向信道扰码（加密）

反向信道用不同相位识别移动台（直序扩频）

1.IS-95中的前向信道和反向信道

1）前向信道

导频信道（Pilot）–无任何信息，区别不同基站，比较不同基站之间的信号强度，引导手机进入系统，基站连续传输，其信号强度是小区软切换的依据

同步信道（Sync）–只传送同步信息（SID、NID、PNoffset、长码状态、系统时间、寻呼信道速率等），帮助手机与系统取得时间同步

寻呼信道（Paging）–提供系统信息和向手机发送控制消息（系统参数、接入参数、邻区表、接入信道参数、CDMA信道列表、时隙寻呼及寻呼消息、各种指令、信道分配消息等等）

业务信道（Traffic）–话音信息、邻小区更新消息、软切换消息、功率控制消息等

2）反向信道

接入信道（Access）–发送控制或响应消息（如登记消息、起呼消息、寻呼响应消息等）与寻呼信道配对使用

业务信道（Traffic）–手机向基站传送话音信息、导频强度测量消息、FER测量消息、切换完成消息等

3）信道结构

4）RC1下的前反向信道（有兴趣的可以仔细看一下）

1.功率控制技术

1）理解远近效应、干扰受限这两个概念

在一个CDMA系统中，每一信道都会受到来自其它信道的干扰，这种干扰是一种固有的内在干扰，因此CDMA系统为一自干扰系统。

由于是自干扰系统，会导致：

1、系统存在远近效应；

2、系统容量为软容量

2）功率控制

反向（控制对象：

移动台）

✓开环功率控制。

✓闭环功率控制（速率：

800Hz）

前向（控制对象：

基站，只有闭环功率控制）

✓消息报告方式：

周期报告、门限报告（慢速功率控制用于IS95A/B）

✓EIB（ErasureIndicatorBit）方式（速率：

50Hz，只用于IS95B的RC2）

✓快速功率控制（速率：

800Hz，用于CDMA2000系统）

反向开环功率控制

✓移动台所需发射功率受以下因素影响

⏹移动台与基站距离

⏹小区负荷

⏹信道环境

●移动台根据所接收的前向信道功率，直接确定发射功率（反向开环功率控制的过程）

反向闭环功率控制

✓内环功率控制

⏹基站测量反向信道的Eb/Nt和目标Eb/Nt进行比较，大于则指令移动台降低发射功率，否则增加发射功率。

调节速率为800Hz

✓外环功率控制

⏹BSC统计误帧率，设定所需的目标Eb/Nt（50HZ）

2.Rake接收

RAKE接收机能有效的克服多径衰落，提高接收性能。

3.软切换/更软切换的概念

所谓软切换就是移动台可以同时和几个基站或扇区保持通信联系。

软切换时移动台同时和几个基站保持通信联系，各基站的信号由RAKE接收机分离合并。

反向信道的合并在BSC。

更软切换实际上是软切换的特殊形式，指移动台同时和一个基站的不同扇区保持通信联系。

此时，反向信道的合并在基站。

区别

软切换:

✓不同基站BTS间切换

✓不同BSC间切换

更软切换:

✓同基站不同扇区间切换

硬切换:

✓异频切换

✓不同系统间切换

更软切换发生在同一BTS里，分集信号在BTS做最大增益比合并。

而软切换发生在两个BTS之间，分集信号在BSC做选择合并。

六移动台行为

移动台自身状态分为四种：

初始化，空闲，接入，业务在线。

其中每一状态中又包含若干子状态。

这些状态涵盖了移动台各项功能和操作：

初始化状态主要完成移动台对系统的选择和捕获；

空闲态完成系统消息的获取，登记等功能；

接入状态完成移动台与系统建立连接的过程；

业务在线状态完成移动台与系统间的业务交互。

1.移动台初始化

移动台初始化分为四个子状态：

确定系统子状态、导频信道捕获子状态、同步信道捕获子状态以及定时改变子状态。

其状态转移图如下：

2.移动台空闲态

寻呼信道监听

登记

空闲切换

漫游

1）寻呼信道被分割为80ms时间段，每一段均称为一个寻呼时隙。

移动台可以工作在两种模式：

时隙模式和非时隙模式。

工作在非时隙模式的移动台必须监听所有的寻呼时隙，而工作在时隙模式的移动台则在指点的时隙监听，在其它时隙就可以减少或者停止处理器的操作，以达到节能的目的。

2）登记类型

（1）开机登记

（2）关机登记

（3）基于定时器登记

（4）基于距离的登记

（5）基于Zone的登记

（6）参数改变登记

（7）指令登记

（8）隐含登记

（9）业务信道登记

3）空闲切换

只要移动台处于开机状态，移动台的导频搜索器就会不停地搜索当前邻区列表中的导频。

当处于空闲状态时的移动台侦测到另一个基站的导频信号强于当前的基站时，移动台就会进行空闲切换，将较强的导频作为参考导频，并在下一超帧开始时，将移动台转到该导频对应的寻呼信道，从中接收系统消息，修改移动台一些参数的取值。

4）漫游

在移动台开户时，会设置一组或多组本地网络参数对（SIDNID）。

当移动台在系统参数消息中收到的（SIDNID）与本地网络参数对不一致，则判断发生了漫游。

在协议中定义了两种类型的漫游：

一种是SID相同而NID不同时，这是就是同一系统不同网络之间的漫游，另一种漫游定义为SID不同，这种漫游为不同系统之间的漫游。

当NID取保留值65535（0XFFFF）时，则表示在该SID所标识的基站下，移动台均不处于漫游状态。

3.接入过程

1）.以下状态下会引起移动台的接入行为：

始呼

寻呼响应

2）.接入过程

接入过程是由多次接入尝试组成的

移动台在接入信道上采用随机接入过程。

一般而言，一个接入尝试（accessattempt）由一个或多个接入子尝试（accesssub-attempt）组成，下图就是一个接入子尝试的示意图。

从图中可以看出，一个接入子尝试中包含多个接入试探序列（accessprobesequence）：

接入子尝试（其中包含4个接入试探序列）

一个接入试探序列中包含多个接入试探（accessprobe）。

下图就说明了一个接入试控序列的构成：

接入尝试序列（其中包含了5个接入尝试）

一个接入尝试序列

以上各图中的计算、随机和HASH算法产生的变量如下表：

变量

名称

产生方法

范围

单位

初始开环功率

IP=—73—MIP+NOM_PWR+INIT_PWR

dBm

持续性延迟

一个一个时隙地继续，直至通过持续性测试（运行于每个时隙）

时隙

功率递增步长

PI=PWR_STEP

0到7

接入信道号

在0到ACC_CHAN之间的随机数在每个接入序列之前产生；

0到31

——

PN随机化延迟

基于ESN，采用HASH方法产生，在0和2PROBE_PN_RAN—1之间；

在每次尝试之前产生；

0到511

Chips

序列滞后

在0到1+BKOFF之间的随机数；

在每个序列（除第一个外）前产生

0到16

试探滞后

在0到1+PROBE_BKOFF之间的随机数；

在下一个试探前产生；

应答超时上限

TA=80×

（2+ACC_TMO）；

从时隙末端开始的超时

160到1360

由于一个前向寻呼信道可能对应多个反向接入信道，在进行接入前，移动台从这些反向接入信道中随机选择一个信道进行接入。

如果对应于当前寻呼信道的反向接入信道只有一个，则一个接入试探序列中的所有接入试探都在这一反向接入信道上传输。

若对应于当前寻呼信道的反向接入信道超过一个，则一个接入试探序列的接入试探可能在这些不同的接入信道上传输。

每个接入试探序列的第一次接入试探的发射功率是由物理层根据开环功控决定的。

移动台根据下行接收信号的功率以及开环功控公式，计算初台发射功率，并bn按照这一功率发送第一次接入尝试。

然后在前向信道上等待基站的接入响应，如果在规定的时间（TA）内没有收到来自BSS的响应消息，则表示这次尝试失败。

于是移动台在随机等待一段时间后，进行下一次接入尝试，为提高接入的可能性，这次接入尝试的发射功率较上次有一定的提高（PI）。

在一个接入尝试系列中，可以最多有16次尝试，而最多可以有15次接入尝试系列。

在大多数情况下，第一次便能成功接入。

当试探次数达到接入参数消息中规定的最大值仍没有收到以基站的响应，则移动台指示接入失败。

3）.涉及到的主要参数

参数标识

参数名称

参数说明

NOM_PWR

指定发送功率偏置

指定发送功率偏置（NOM_PWR），移动台用它来校正开环功控时估计接入信道的初始功率。

INIT_PWR

接入时初始功率偏置

接入时初始功率偏置（INIT_PWR），开环功控参数，决定功率探测帧的初始发射功率偏置。

PWR_STEP

接入时的功率提升步长

功率提升步长（PWR_STEP），手机接入试探时，每一个接入试探不成功所要提升的功率，也即相邻两个接入试探的功率提升的大小。

NUM_STEP

接入探测数

接入探测数（NUM_STEP），该参数值设置每个接入探测序列中允许的接入探测个数，允许的接入探测个数为NUM_STEP+1。

PROBE_PN_RAN

接入探测随机延迟

接入探测随机延迟（PROBE_PN_RAN），用于计算PN随机时延，在一次接入尝试中，接入信道的精确传输时间是由一个PN随机过程决定的，手机较系统时间延时RN个PN码片后发射，RN由hash函数计算得出，范围为0～2^PROBE_PN_RAN－1个PN码片。

ACC_TMO

响应超时时间

接入探测响应超时时间（ACC_TMO），手机在超过（2＋ACC_TMO）×

80ms时间后如果没有收到基站的应答，将认为基站没有收到该接入信道消息。

PROBE_BKOFF

接入信道探测回退范围

接入信道探测回退范围（PROBE_BKOFF），表示在接入序列中，接入探测之间的最大时延。

公共信道复用子层在对应于当前F-PCH的相同的R-ACH上传送一个接入序列中的所有接入探测，则下一个接入探测将经过一个附加的时延RT后发送，其中RT从（0，1+PROBE_BKOFF）个时隙中随机产生；

若公共信道复用子层在对应于当前F-PCH的所有R-ACH中随机选择一个传送接入探测，则下一个接入探测的附加时延RT从（0，1+PROBE_BKOFF）个时隙中随机产生。

BKOFF

接入信道探测序列回退范围

接入信道探测序列回退范围（BKOFF），该值为接入探测序列发的最大时延-1。

对于接入探测序列（第一个探测序列除外）有一个序列延时RS，RS从（0，1+BKOFF）中随机产生。

MAX_REQ_SEQ

接入信道请求最大探测序列数

接入信道请求最大探测序列数（MAX_REQ_SEQ），表示对应一个接入信道请求（如始呼消息）的最大接入探测序列数。

MAX_RSP_SEQ

接入信道响应最大探测序列数

接入信道响应最大探测序列数（MAX_RSP_SEQ），表示对应一个接入信道响应（如寻呼响应）的最大接入探测序列数。

MAX_CAP_SZ

消息体长度

取值为每个接入信道消息最大允许的帧个数-3

PAM_SZ

报头长度

接入信道Preamble长度-1

4.掉话

在通话过程中，前反向业务信道均被业务数据所占用，为保证业务数据的正常传输，移动台与基站的信令链路必须处于一种闭环状态，当由于某种原因使得这种状态被破坏时，移动台就会释放业务链路，产生掉话现象。

在移动台中存在一些计数器，用来对一些不良事件进行计数，当这些计数器达到其门限时，移动台将会关闭其发射机或返回初始化状态。

目前引起移动台掉话的原因有以下三种机制：

1）坏帧：

当移动台连续收到N2m（12）个坏帧时，会关闭其发射机。

如果在发射机关闭状态时又连续收到两个好帧，则将发射机重新启动。

2）衰落计数器：

一个高的前向误帧率意味着前向链路处于衰落状态中，在移动台内维持有一个减计数器，移动台每连续收到N3m

（2）个好帧，该计数器就会复位，重新开始计数。

如果在规定的T5m时间内（通常为5S），仍然没有收到两个连续的好帧，则这一计数器可能会达到零值，这时候移动台就会进入转入初始态。

3）响应失败：

移动台在反向业务信道上发送一个需要基站应答的消息，为确保基站收到这一消息，通常将这一消息进行多

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