第七章--IS-95及其增强移动通信系统ppt课件.ppt
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1、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第七章第七章 IS-95及其增强移动通及其增强移动通信系统信系统程郁凡程郁凡通信抗干通信抗干扰技技术国家国家级重点重点实验室室在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系系统的无的无线链路路7.3 IS-95 CDMA系系统的同步与定的同步与定时7.4 CDMA系系统的功率控制的功率控制7.5 CDMA系系统的的软切切换技技术7.6 第三代移第三代移动通信系通信系统第七
2、章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统三月三月 232在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确7.1 概述概述n1990年年9月,月,Qualcomm公司公开了其第一版公司公开了其第一版的的CDMA“公用空中接口公用空中接口”规范。范。经过不断的不断的修改,于修改,于1995年被年被TIA采采纳,定,定为IS-95A标准准IS-95(Interim Standard 95)。n1998开始,在第三代移开始,在第三代移动通信系通信系统中广泛采用中广泛采用CDMA技技术(cdma2000、WCDMA、TD-SCDM
3、A)三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统3在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确CDMA蜂窝系统的基本概念蜂窝系统的基本概念n基本概念基本概念nCDMA基于扩频技术,每个用户有各自的特征基于扩频技术,每个用户有各自的特征码码nCDMA技技术包含两包含两层含含义n 扩频:信息带宽的扩展扩频:信息带宽的扩展n 码分:用户、信道和基站都依靠码识别码分:用户、信道和基站都依靠码识别n码分的含分的含义(IS-95)n 基站的识别基站的识别n 信道的识别信道的识别n 用户的识别用户的识别三月三月 23
4、第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统4在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确CDMA蜂窝系统的频谱带宽蜂窝系统的频谱带宽n决定决定CDMA蜂蜂窝系系统频谱带宽的因素:的因素:n频谱资源频谱资源/系统容量系统容量/多径分离多径分离/扩频增益扩频增益n 陆地移地移动通信系通信系统n多径时延多径时延 约为约为 1usnChip周期周期 1MHzn系统带宽系统带宽1.25MHzn扩频码片速率扩频码片速率1.2288MChip/s三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统5在整堂课的
5、教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确IS-95 CDMA技术的发展技术的发展三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统6标准标准数据速率数据速率IS-95A14.4kb/sIS-95B64kb/sCDMA2000-1X144kb/sCDMA2000-3X2Mb/s在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确IS-95 CDMA主要主要技术指标技术指标(1)nIS 95 CDMA工作工作频段段n上行(移动台发上行(移动台发/基站收):基站收)
6、:825849MHzn下行(移动台收下行(移动台收/基站发):基站发):870894MHzn双工间隔:双工间隔:45MHznIS 95 CDMA PCS工作工作频段段n上行(移动台发上行(移动台发/基站收):基站收):18501910MHzn下行(移动台收下行(移动台收/基站发):基站发):19301990MHzn双工间隔:双工间隔:80MHzn载频间隔:隔:1.25MHzn双工方式:双工方式:FDDn多址方式:多址方式:CDMAn扩频码速率:速率:1.2288Mc/s三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统7在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而
7、问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确IS-95 CDMA主要主要技术指标技术指标(2)n调制方式:制方式:前向前向QPSK,反向,反向OQPSKn语音音编码方式:方式:变速率速率QCELP码n信道信道编码方式:方式:卷卷积码(k=9,正向信道,正向信道码率率R=1/2,反向信道反向信道码率率R=1/3)n数据数据帧长:20msn扩频解解调门限:限:7dB(Pe=10-4)n小区小区结构:构:1200三扇区构成三扇区构成n功率控制范功率控制范围:正向:正向:6dB 反向:反向:80dBn功率控制精度:功率控制精度:正向:正向:0.5dB 反向:反向:1dBn分集接收:分集接收
8、:基站基站4路路RAKE接收接收 移移动台台3路路RAKE接收接收三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统8在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第七章内容第七章内容7.1 概述概述7.2 IS-95系系统的无的无线链路路7.3 IS-95 CDMA系系统的同步与定的同步与定时7.4 CDMA系系统的功率控制的功率控制7.5 CDMA系系统的的软切切换技技术7.6 第三代移第三代移动通信系通信系统第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统三月三月 239在整堂课的教学中,刘教师
9、总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.2.1 IS-95系系统的下行的下行链路路n下行链路的序列码下行链路的序列码n下行链路的物理信道与逻辑信道下行链路的物理信道与逻辑信道7.2.2 IS-95系系统的上行的上行链路路n上行链路的序列码上行链路的序列码n上行链路的物理信道与逻辑信道上行链路的物理信道与逻辑信道三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统10在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确7.2.1
10、 IS-95系统的下行链路系统的下行链路 n下行下行链路的构成路的构成BS发发MS收收Walsh码,扩频,区分信道区分信道短短码,基站同,基站同步,区分基站步,区分基站长码,加加扰,区分用区分用户11在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确下行链路的序列码下行链路的序列码n基站的基站的识别短短码:n不同相移的不同相移的PN序列,码元周期为序列,码元周期为215。n信道的信道的识别Walsh码:n正交的正交的Walsh函数,完全正交的函数,完全正交的64阶阶Walsh码;码;n用用户的的识别长码:n周期足够长的周期足够长的PN序
11、列,码元周期为序列,码元周期为242-1。三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统12在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确Walsh码码(1)n区分信道,区分信道,实现码分多址功能分多址功能n采用采用64个个正交正交的的Walsh函数对信道函数对信道扩频扩频,每一,每一Walsh序列为一物理信道,信道数记为序列为一物理信道,信道数记为W0-W63n扩频码片速率扩频码片速率1.2288Mcps。Walsh码在同步在同步时是完全正交的。是完全正交的。13在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题
12、来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确Walsh码码(2)nWalsh码的特点:的特点:n同步时,同步时,Walsh码是完全正交码(自相关函数码是完全正交码(自相关函数为为1,互相关函数为,互相关函数为0););n非同步情形下,非同步情形下,Walsh码的自相关特性和互相码的自相关特性和互相关特性很差;关特性很差;nWalsh码序列的功率谱分布彼此不均匀码序列的功率谱分布彼此不均匀uWalsh码不不能能单独独承承担担扩频任任务,通通常常采采用用Walsh码与其它序列的与其它序列的结合。合。u 区分信道只能用于下行区分信道只能用于下行三月三月 23第七章第七章 IS-
13、95及其增及其增强移移动通信系通信系统14在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确短码短码(1)n作用:作用:n区分基站区分基站:分配给每一基站同:分配给每一基站同一个短序一个短序的不同时间偏移的不同时间偏移n提供对提供对WalshWalsh码数据的加扰,使码数据的加扰,使各蜂窝小区能重用所有各蜂窝小区能重用所有WalshWalsh码。码。n时间偏移使移动台能识别使用时间偏移使移动台能识别使用相同频率的相邻蜂窝小区相同频率的相邻蜂窝小区BS发发短短码15在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯
14、度,由浅入深,所提出的问题也很明确短码短码(2)nm序列序列n采用采用215-1的的m序列(序列(32768)n为不同基站不同基站发出的信号出的信号赋予不予不同的特征,并用于移同的特征,并用于移动台同步台同步n所有基站的引导所有基站的引导PN序列有相序列有相同的产生结构,但是不同同的产生结构,但是不同BS具有不同的相位偏移量具有不同的相位偏移量n按按64个码为间隔,形成个码为间隔,形成32768/64=512个不同的时间偏置,个不同的时间偏置,在全系统时钟同步的情况下,移动台根据时间偏置可识在全系统时钟同步的情况下,移动台根据时间偏置可识别与同步基站别与同步基站n速率:速率:1.2288Mcp
15、sn正交引正交引导PN序列生成多序列生成多项式式:16在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确长码长码BS发发长码n长码n在下行寻呼信道和业务信道中作在下行寻呼信道和业务信道中作扰码扰码,用于数据加,用于数据加扰和用户保密,并扰和用户保密,并识别用户识别用户。n采用:周期为采用:周期为242-1的的m序列序列。n长长码码速速率率为为1.2288Mcps,64分分频频(64抽抽1)后后为为19.2kcps。n不同信道利用不同的掩码得到不同相位的长码。不同信道利用不同的掩码得到不同相位的长码。17在整堂课的教学中,刘教师总是让学生
16、带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确下行链路的物理信道和逻辑信道下行链路的物理信道和逻辑信道n下行下行链路的物理信道路的物理信道n每个载频在一个小区内以每个载频在一个小区内以64个正交个正交Walsh码码区分信区分信道。可提供道。可提供64个码分信道。速率:个码分信道。速率:1.2288Mcpsn寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道。寻呼信道、同步信道必要时都可改为业务信道。三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统18逻辑信道逻辑信道信道信道个数个数物理信道物理信道逻辑信道逻辑信道信道信道个数个数物理信道物理信道导频信道
17、导频信道1W0寻呼信道寻呼信道17W17同步信道同步信道1W32下行业务下行业务信道信道55W8W31,W33W63下行链路的逻辑信道分配与码分物理信道的关系在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确下行链路物理信道和逻辑信道的映射下行链路物理信道和逻辑信道的映射n下行下行逻辑信道信道n下行业务信道下行业务信道n下行控制信道:导频信道、同步信道、寻呼信道下行控制信道:导频信道、同步信道、寻呼信道码域正交域正交复用复用19在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确导
18、频信道导频信道(1)nW0全全0,不含数据,含引,不含数据,含引导PN码序列相位偏移量序列相位偏移量和和频率基准信息,一直不断率基准信息,一直不断发送。送。电平高于其它平高于其它信道信道约20dB。便于。便于MS获取基站的定取基站的定时,进行行信信道估道估计、相干解、相干解调、切、切换等。等。W0为全全020在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确导频信道导频信道(2)n导频信道信道连续周期地周期地发送未送未经调制的短制的短码;n基站利用基站利用导频PN序列的序列的时间偏置来偏置来标识每个每个CDMA前向信道。前向信道。n零偏
19、置导频零偏置导频PN序列序列:它们的开始位置被定义为:它们的开始位置被定义为连续输出连续输出15个个“0”的时刻。零偏置序列必须在的时刻。零偏置序列必须在偶数秒起始传输。偶数秒起始传输。n偏置系数:偏置系数:共共512 个,编号从个,编号从 0 到到 511(64chip间间隔隔)n偏置时间:偏置时间:=偏置系数偏置系数64(chip)n其它其它PN引导序列的偏置指数规定了它和引导序列的偏置指数规定了它和0 偏置偏置引导引导PN序列偏离的时间值。序列偏离的时间值。21在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确导频信道导频信道(3
20、)n例如:当偏置系数是例如:当偏置系数是 15 时时n相应的偏置时间是相应的偏置时间是1564=960个个chipn已知已知chip宽度为宽度为 1/1.2288 0.8138sn 故偏置时间为故偏置时间为 960/1.2288=781.25sn该该PN序列要从每一偶数秒之后序列要从每一偶数秒之后 781.25s开始开始n帧长帧长:为一个序列周期,:为一个序列周期,215/(1.2288 106)26.67msn2秒有秒有75个周期:个周期:2/215/(1.2288 106)=75n相相邻基站的基站的导频PN序列偏置指数序列偏置指数间隔隔应大一大一些。些。三月三月 23第七章第七章 IS-9
21、5及其增及其增强移移动通信系通信系统22在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确导频信道导频信道(4)n导频信道的作用信道的作用n用用于于移移动动台台获获取取基基站站的的定定时时,识识别别基基站站,提提取取相干载波以进行相干解调;相干载波以进行相干解调;n一一旦旦移移动动台台捕捕获获到到导导频频信信道道,即即可可认认为为移移动动台台与其它前向信道也达到与其它前向信道也达到同步同步n通通过过对对导导频频信信号号中中多多径径信信号号的的检检测测,实实现现RAKE接收机中的接收机中的信道估计信道估计;n通通过过比比较较相相邻邻基基站
22、站导导频频信信号号的的强强度度,决决定定何何时时需越区切换;需越区切换;n通通过过对对导导频频信信号号强强度度的的检检测测,决决定定开开环环功功率率控控制的初始值。制的初始值。三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统23在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确同步信道同步信道n传输同步信息和其它信息同步信息和其它信息n如如系统时间、导频偏置系统时间、导频偏置,使移动台知道正在接入的是哪个,使移动台知道正在接入的是哪个基站。还有寻呼信道速率,基站。还有寻呼信道速率,242-1长码的状态等信息。长码
23、的状态等信息。n扩频处理增益:扩频处理增益:10*log10(1.2288Mcps/4.8kbps)=24dB 扩频增益增益25624在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确寻呼信道寻呼信道n传送系送系统信息,入网参数,基站信息,入网参数,基站寻呼移呼移动台台n寻呼信道数据以呼信道数据以扰码加密加密 加加扰扩频增益增益6425在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确业务信道业务信道(1)加加扰扩频增益增益64功率控制功率控制信令信令26在整堂课的教学中,刘教师
24、总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确业务信道业务信道(2)n业务信道信道n用于传输用户信息和少量的信令信息。用于传输用户信息和少量的信令信息。n传输传输8.6kbps、4kbps、2kbps、800bps的不同速率的不同速率的数据。的数据。n帧长为帧长为20msn嵌入嵌入功率控制子信道功率控制子信道,用于传输功率控制信息。,用于传输功率控制信息。n嵌入嵌入随路信道随路信道,传输少量的信令信息,例如越区切,传输少量的信令信息,例如越区切换信息。换信息。三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统27在整堂课的教学中,刘教
25、师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确7.2 IS-95系统的无线链路系统的无线链路7.2.1 IS-95系系统的下行的下行链路路n下行链路的序列码下行链路的序列码n下行链路的物理信道与逻辑信道下行链路的物理信道与逻辑信道7.2.2 IS-95系系统的上行的上行链路路n上行链路的序列码上行链路的序列码n上行链路的物理信道与逻辑信道上行链路的物理信道与逻辑信道三月三月 23第七章第七章 IS-95及其增及其增强移移动通信系通信系统28在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确7.2.
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