CDMA.docx

1、CDMA一、 CDMA的基本概念及特点1、 CDMA的含义自从电话技术和无线电技术问世以来，人们就在试图通过单条电路传送尽可能多的业务，因为物理传输介质是一种可以根据所采用的不同技术进一步划分为单个信道的资源，我们无线传输使用的传输介质就是空中接口：无线电信号这就是多址技术的由来：多址技术就是：多个独立用户同时使用传输介质而互不影响。其效果就是每对用户各自通过传输介质使用一专用电路通信而彼此并不知道其他用户的存在。当前较为常见的多址技术： FDMA （频分多址接入）:1、每一个频率区分一个信道2、通过不通的频率，来区分用户3、宝贵的频率资源未能充分利用 TDMA (时分多址接入):1、在频分的

2、基础上，又将每个频点通过划分时隙来区分信道。2、 一个信道就是特定频率的特定时隙3、 GSM属于该种多址技术 CDMA （码分多址接入）：1、一个信道对应一种独特的码序列。2、每个用户使用相同的频率，但采用不同的码序列来区分。由于CDMA系统中，所有用户都使用相同的频率，那么用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的，而是用各不相同的编码序列来区分的。换句话说是靠信号的不同波形来区分的，如果从频域或时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的，接收机可以在多个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号。2、现网中CDMA的一些基本概念2.1 现网CDMA的工作频段目前国家分给联通CDMA

3、的频段上下行各10M带宽,上行为825M835Mhz,下行870880Mhz，上下行间隔45M。 2.2 长码、短码与WALSH码的作用在CDMA系统中，模拟信息（Analog Information）通过A/D转换器和声码器（Vocoder）被编译成用户数据信息，并加入了校验码和伪比特，成为一个二进制数序列，称为信息比特（Information Bits）或数据比特（Data Bits）。模拟信息经过前向纠错编码FER（Forward Error Correction），每个比特都被扩展成一系列的码符号（Code symbols）。同时，扩频码发生器（Spreading Code Gener

4、ation）产生扩频码片（每个码片也是一个二进制数），许多码片被用来扩展一个符号。通过扩频器扩展的符号也被称为码片（Chip）。比特、符号、码片都是二进制数，它们的不同体现在它们与信息的不同关系上。在Rate Set 1中全速率的比特速率为9.6Kbps，Rate Set 2中全速率的比特速率为14.4Kbps；话音全速率的符号速率总是为19.2Ksps，码片速率总是为1.2288Mcps。码片：码片（chip）是扩频码分多址（SSMA）移动通信中数据传输的基本单位，是码分多址（CDMA）编码序列中的二进制单元。例如宽带码分多址的码片速率是4.095Mcps，即速率为每秒4.095兆码片。长码

5、: 为了区分每一个用户，定义了一个42位二进制的伪随即序列，称为长码。 长码序列非常长，有上万亿中表现形式，而且每个都是独一无二的。 每个移动台使用一个唯一的用户长码序列。 短码： 短码是序列一个15位的二进制伪随即序列，整个相位共32768个chip长。 我们以64个chip做为间隔，在相位上共划分出512个相位偏置，也就是我们的512个PN。 每一个PN，可用于识别特定基站的特定扇区。 为了保证有足够的PN间隔，我们现在使用的PN是这512个当中能够被3整除的，如：3、6、9、12、15.507、510。 我们现有基站的一和二扇区、二和三扇区的PN都是相差168个PN，如一扇区PN是3的话

6、，二扇区PN就是171，三扇区PN就是339。WALSH码 我们现在用的是64个序列,每序列64位的WALSH码,用于扩频，简单的说可以用来区分信道.。 每一个walsh码序列对应一个特定的码分信道. 例如：根据64个WALSH码序列，我们可以通过扩频，我前向信道划分成64个信道，2.3 Rx与Ec/Io的概念RX：手机的Rx（接收电平），就是手机接收机所接收到的来自基站的能量，用功率mw来衡量的，例如：RX为-60dbm，就是0.000001mw。这个能量中，既包含了有用信号，也包含了无用信号（噪音），所以不能完全用RX的好坏去衡量网络覆盖质量的好坏。Ec/Io: 每chip承载的能量 /

7、全网的内部干扰，简单的理解就是：有用信号 / 无用信号； 可以理解为某一扇区(或某一PN)的导频强度，该比值是CDMA系统的一个重要指标，它能直观的反映出当前信号质量的好坏；一般来说某一导频的Ec/Io大于-14，该导频才可以进入激活集，被手机使用。低于-14说明导频信号过差，基本被噪声淹没，手机难以解调。 3、 CDMA的一些特点3.1 大容量根据理论计算及现场试验表明，CDMA系统的信道容量是模拟系统的1020倍，是TDMA系统的34倍。这主要是由于码分多址接入本身的优越性，不受频分的限制；虽然前向通过walsh码能分配出61个业务信道，但由于反向受限，通常一个载频下最多允许接入22个用户

8、左右。 3.2 扩频技术：CDMA采用了扩频技术，系统采用很宽的信道带宽，可以采用高冗余的强纠错编码技术，具有扩频增益，降低干扰又扩大了容量，同时又具有隐蔽、保密的能力。3.2 软切换技术:软切换技术是CDMA的一大重要特点，由于CDMA系统的基站和手机都工作在同一频率，因此可以使用软切换技术，该技术具备软切换增益，具有很多优点，下文中将详细说明。3.3 分集接收：移动通信信道是一种多径衰落信道。衰落：发射的信号要经过直射、反射、散射等多条传播路径才能到达接收端，而且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号负担、时延及相位随时随地发生变化，所以接收到的信号的电平是起伏的、不稳定的，这些不同相位的

9、多径信号相互迭加就形成衰落。有些衰落是随时间急剧变化的，称为快衰落。分集技术是指系统能同时接收并有效利用两个或更多个输入信号，这些输入信号的衰落互不相关。系统分别解调这些信号然后将它们相加，这样可以接收到更多的有用信号，克服衰落。目前，CDMA系统可以综合利用频率分集、时间分集、极化分集等技术，来对抗衰落，从而获得高质量的通信性能。3.4 低发射功率与反向快速功控1、 从手机发射功率限制的角度来比较：目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W （33dBm），1800MHz频段最大发射功率为1W （30dBm）；同时规范要求，对于GSM900和1800频段，通信过程中手机最小发

10、射功率分别不能低于5dBm和0dBm。而CDMA IS-95A规范对手机最大发射功率要求为0.2W1W（23dBm30dBm），实际上目前网络上允许手机的最大发射功率为23dBm (0.2W)，规范对CDMA手机最小发射功率没有要求。2、 从手机发射功率的初始值的取定及功率控制机制的角度来进行比较：手机与系统的通信可分为两个阶段，一是接入阶段，二是通话阶段。对于GSM系统，手机在没有进入业务信道以前，是没有功率控制的，为保证接入成功，手机以系统能允许的最大功率发射 (通常是手机的最大发射功率)。在业务信道建立后，手机会根据基站的指令调整手机的发射功率，调整单位为2dB，调整的频率为60ms一次

11、。对于CDMA系统，在随机接入状态下，手机会根据接收到的基站信号电平估计一个较小的值作为手机的初始发射功率, 发送第一个接入试探，如果在规定的时间内没有成功接入，手机会加大发射功率，发送第二个接入试探，如果在规定时间内还没有成功接入，手机会再加大发射功率。这个过程重复下去，直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下，每1.25ms 基站会向手机发送一个功率控制命令信息，命令手机增大或减少发射功率, 调整单位通常为1dB。因此，CDMA系统可以使手机平均发射功率维持在一个较低的水平，也正因此，CDMA手机在通信过程中的辐射功率小而享有“绿色手机”之名，这也是与GSM比的一个优

12、点。二、 CDMA的切换1、 切换的概念及分类切换：手机从一个覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域需要保持通讯的技术。根据，手机所处的阶段大体将切换分为两种接入方式：空闲切换、业务状态下切换、业务状态下切换又分硬切换和软切换。 空闲切换：手机在空闲状态时，导频搜索器在相临集和剩余集中发现了某新导频强度超过了唯一的一个激活导频3db，将新导频替代掉原先的激活导频。 软切换：业务状态下，手机在与旧小区保持通信的同时，能与多个新的小区建立链路；因具有软切换增益，链路可靠性高、话音质量好等诸多好处，成为CDMA系统的一大特色和首选的业务状态下的切换方式。 硬切换：业务状态下，手机先断开旧的连接，再建立与新

13、小区的连接，存在语音中断、高掉话几率等不可靠因素。2、 软切换的好处手机可以通过软切换，收到来自多个基站或多径的信号，在手机测进行最大比例合成，提高链路质量和话音质量。参与软切换的每个基站都可以从手机获得数据包并向上传递至BSC选择器；BSC选择器可以逐帧的选择最好的一路使用；同一个基站的两个或多个扇区可以同时收到手机的信息，同一个信道单元的4个rake fingers可以通过该基站的多个扇区获得最佳的多径合成，并向BSC发送数据。3、 切换的方式 在CDMA系统中，手机扮演着主要的角色来执行切换的过程 每一个扇区的导频的质量（Ec/Io）是触发切换的主要依据 每一个手机都有自身的导频搜索器，

14、连续的测量能够搜索到的所有导频的强度 当需要做切换的时候，手机会向系统发出请求 当搜索器看到一个新出现的强导频，手机会要求系统在该导频所在的扇区上建立业务信道； 当搜索器看到一个持续变弱的导频还在使用时，手机会要求系统去放弃这个扇区； 软切换时1-6个导频可能来自于任何基站任何扇区的组合4、导频搜索器与导频分集4.1导频搜索器的作用: 及时发现新的应当进行切换的强导频. 新的强导频往往突然出现，手机必须及时做出判断，如果在短暂的几秒内未对新的强导频做出判断或未请求切换，这个新的导频可能成为干扰，引发问题。 手机的rake接受机有4个finger，其中3个都是用于锁住多径信号，1个是用于导频搜索

15、.导频分集： 如果搜索器足够智能，由搜索速度慢造成的问题将会减少； 导频按照紧急程度划分为不同的“集”；4.2导频分集如下： 激活集（Active set）被手机正在占用参与软切换的导频的集合（最大数目6个）； 侯选集 （Candidate set）手机已经发出切换请求，但系统尚未允许投入使用的导频集（最大数目6个） 相临集 (Neighbor set)属于临近扇区，手机很可能需要请求进行软切换的导频集。该集合由系统工程师编辑，通过系统信令发给手机；（最大数目20个） 剩余集 (Remaining set)不在激活、侯选和相临集中的，但属于由Pilot_lnc 划分出来的剩余导频集合； 最紧急

16、的导频需要被扫描的最频繁；次紧急的导频应该相对扫描的少些；不重要的导频仅仅做偶尔扫描；搜索的顺序应当是“AAACN AAACN AAACNAAACNR（第12次）AAACN AAACN AAACNR(第24次) AAACN AAACN ”直到全部被扫描过一边后再重复；切换参数 T_Add手机发起切换请求的导频门限；如果相临集和剩余集中有导频被发现强度超过T_Add门限，手机会立即发PSMM，去请求该导频进入切换； T_Drop, T_TDrop手机请求停止使用导频的门限；如果激活集中有导频强度低过T_Drop，且在T_Tdrop个时间段内没有恢复，手机发送请求，停止使用该导频；如果侯选集中有导

17、频强度低过T_Drop，且在T_Tdrop个时间段内没有恢复，手机将该导频直接降入Neighbor set; T_Comp侯选集导频取代激活集导频的门限；如果一个侯选导频的强度超过一个激活导频T_Comp个差值且都高于T_Add时，手机发送新的PSMM，请求让该导频参与切换；T_TDrop和T_Comp的初始设定 T_TDrop应当设的足够长，以便能够适应快衰落为避免一个快衰落的导频，频繁的进入退出软切换；T_TDrop推荐设置为4秒； T_Comp应当设的足够小，以便增强的Candidates能方便的被使用，但也应足够大，防止频繁发送PSMM；目前T_Comp设为1db;5、导频集管理：空闲

18、状态 手机在寻呼信道上收取Neighbor list message空闲状态，手机只使用一个导频手机持续的检查临区列表上的导频（相临集中）；同时也检查剩余集中的导频（不属于相临集，但也是由Pilot_lnc划分出来的） 当相临集和剩余集中的导频，强度超过了唯一的一个激活导频3db这个新的导频将替代掉原先的激活导频，这种方式称作“空闲切换”；此时手机将收到新的Neighbor list message；如果被替代下来的导频，没有在新的Neighbor list中，它将掉入剩余集；然后手机继续检查相临集和剩余集；进入业务状态，手机需求新导频进入软切换 业务开始时，手机会继续沿用空闲状态时正在使用扇

19、区的导频做为参考PN它是唯一的一个激活集中的导频；进入业务状态后手机将继续不断的检查相临集（此时相临集为该参考PN的Neighbor）和剩余集的导频强度； 当测量到Nbr和Rem set中有导频的强度超过了T_Add门限：1. 手机立即向系统发送PSMM消息（Pilot Strength Measurement Message），请求将该导频加入软切换；2. 这个被手机请求的导频立即进入Candidate set侯选集；3. 手机将等待系统的下一步指示；系统对被请求的导频进行分配指派 系统收到手机发来的PSMM消息系统会去建立BTS资源，以响应手机对导频的请求 系统发送Extended Han

20、doff Direction Message (EHDM)手机会被告知哪些PN和Walsh码已分配可用于切换；手机发送确认消息 （acknowledgment）；手机执行切换，并发送Handoff Completion Message(HCM)，告知系统切换完成；被系统允许用于切换的导频此时就进入激活集；由于切换，Neighbor List将会更新 系统编辑新的Neighbor list系统会将所有激活集中导频的Neighbor List合并起来，组成一张新表； 新的列表将会通过Neighbor List Update Message 发送给手机手机会用新列表去覆盖先前的列表，构成新的相临集；

21、手机继续检测新的相临集和剩余集中的导频强度，看是否存在超过T_ADD；变弱的激活导频怎样被移除 当搜索器发现一个激活导频变弱且低于T_Drop门限手机启动计时器（T_Tdrop）进行倒计时;如果变弱的激活导频又重新变强，且又回到T_Drop门限之上，则计时器复位，倒计时终止；如果计时器（T_Tdrop）倒计时计满，但导频的强度并没恢复，则手机发送PSMM消息，请求停止使用该导频； 系统发送EHDM消息批准移除激活集中的导频手机响应并执行；则该导频掉入相临集（NBR）； 系统发送Neighbor List Update Message如果该导频不在新的Neighbor List中，则掉入 剩余集

22、；移除一个变弱的Candidate导频 有时Candidtate导频会闲置如果被请求的切换暂时无法被系统批准，则该candidate 导频会陷入不确定的等待； 如果手机搜索器发现一个candidate导频持续变弱且低过T_drop门限；手机开启倒计时T_Tdrop;如果该变弱的侯选导频强度恢复变强，又回到T_Drop门限之上，则倒计时停止；如果计时器记满但导频强度并未恢复，则手机仅仅只让该侯选导频掉入NBR，而不发PSMM消息；提升一个变强的Candidate导频 有时Candidtate导频会闲置如果被请求的切换暂时无法被系统批准，则该candidate 导频会陷入不确定的等待； 当一个Ca

23、ndidtate导频变强有时等待中Candidate导频变强；当该导频的强度超出Active sets中最弱的一个导频，且高出的差值T_Comp时，手机发送新的PSMM消息，但前提是Active sets中导频全都高于T_Add；系统会给激活集分配最多6个扇区，并按照导频强度排列顺序，强的在前；关于Remaining Pilots(剩余集) 剩余集的导频最多能进入Candidate set，不能再往前进； 系统使用Neighbor list 作为参考，来识别哪些物理小区的导频是被手机需求的；剩余集的导频不在neighbor list中；系统不能够确定哪些基站属于剩余集导频；Neighbor l

24、ist中的优后次序（业务状态）手机测量导频强度，并通过PSMM向SBS汇报，由SBS按强度来排列出顺序，Ref PN 在最前，然后按Ec/Io的由强到弱排列；在Pilot Database中，系统会找出这些PN的Neighbor，按照先前SBS排列的顺序，将它们的Neighbor按顺序组合再一起，重复的Neighbor只保留最前面的，合成一张表只后，通过NLU Message发回给手机；6、导频污染 由上文可知，CDMA系统是工作于同一频段内，因此CDMA系统本身就是自干扰系统，同一区域内，用户越多，干扰就越大。 同时，由于手机的接收机同时最多能接收、解调3路导频，而手机的激活集当中允许保存6路导频，没有被接收机FINGER使用的3路属于无用信号，当这6路信号叠加在一起时，有用信号叠加出的能量远大于无用信号的能量时，不会出现问题；反之，当有用信号的能量不足于对抗无用信号造成的干扰，并且造成掉话与接入困难，就说明存在导频污染。 导频污染无法用具体数值去量化，我们只能通过3个特点去判断：1、 多导频覆盖2、 没有主导频3、 出现掉话等问题