初級通信工程師知識點精講之 N-CDMA（IS-95）簡介

       下面是由希賽小編整理的初級通信工程師知識點精講之N-CDMA（IS-95）簡介，希望能幫助學友們。具體內(nèi)容如下：

       N-CDMA（IS-95）簡介

       我國電信運營商目前除了有GSM公用移動通信網(wǎng)為用戶提供數(shù)字移動業(yè)務(wù)外，同時運營著窄帶數(shù)字移動公用網(wǎng)（N-CDMA）。窄帶數(shù)字移動系統(tǒng)也屬于移動通信的第二代，與GSM的根本區(qū)別在于采用了不同的多址技術(shù)，GSM采用TDMA,而N-CDMA采用CDMA.因此，N-CDMA與GSM的空中接U（Um）不同，它采用IS-95標準。IS-95系統(tǒng)可以提供語音和速率為14.4kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

       1.IS-95標準

       IS-95是美國電信工業(yè)協(xié)會（TIA）于1993年公布的窄帶碼分多址（N-CDMA）移動通信的空中接口技術(shù)標準，IS-95標準的主要參數(shù)如下。

       使用頻段：825-849MHz（上行）或1850-1:910MHz（上行）

       870-894MHz（下行）或1930-1990MHz（下行）

       CDMA碼分多址技術(shù)，是網(wǎng)絡(luò)給每一用戶分配一個碼序列（擴頻碼），并用它對承載信息的信號進行編碼。知道該碼序列用戶的接收機對收到的信號進行解碼，并恢復出原始數(shù)據(jù)，這是因為該用戶碼序列與其他用戶碼序列的互相關(guān)是很小的。由于碼序列的帶寬遠大于所承載信息的信號的帶寬，編碼過程擴展了信號的頻譜，所以也稱為擴頻調(diào)制，所產(chǎn)生的信號也稱為擴頻信號。CDMA按照其采用的擴頻調(diào)制方式的不同，可以分為直接序列擴頻（DS）、跳頻擴頻（FH）、跳時擴頻（TH）和復合式擴頻。其中，被廣泛采用于CDMA移動通信網(wǎng)的是直接擴頻技術(shù)。

       直接擴頻就是在發(fā)端待傳的數(shù)字信號直接用擴頻碼（隨機序列）進行擴頻調(diào)制（見圖9-9）。在收端，將已擴的碼片解擴，恢復數(shù)字信號。擴頻碼比被擴數(shù)字信號的速率高很多，經(jīng)過擴頻后的碼片能量譜比原數(shù)字信號占帶寬得多，因此其抗干擾的性能大大增強。在多用戶共享射頻信道時，每個用戶的信號被不同的擴頻碼調(diào)制，不同用戶的擴頻碼必須相互正交，這樣在接收端才能在眾多的信號中選出并解調(diào)恢復欲接收的數(shù)字信號，所以，稱之為碼分多址。

       采用了CDMA技術(shù)的移動網(wǎng)有很多的優(yōu)越性，比如，因為CDMA網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性能很強，所以瞬時發(fā)射功率比較小；CDMA網(wǎng)絡(luò)中的用戶可以以相同的頻率同時通信（分配的碼不同），這樣相鄰的基站可以使用相同的頻率，可見頻率利用率非常高，且在組網(wǎng)規(guī)劃上不用像TDMA和FDMA系統(tǒng)那樣做復雜的射頻配置規(guī)劃。另外，CDMA移動通信網(wǎng)的容量大，通話質(zhì)量好，頻率規(guī)劃簡單，手機電池壽命長，能夠?qū)崿F(xiàn)多種形式的分集（時間分集、空間分集和頻率分集）和軟切換等。

       2.IS-95系統(tǒng)的無線鏈路

       在FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)的組網(wǎng)中，小區(qū)和扇區(qū)都是靠頻率來劃分的，即每個小區(qū)或扇區(qū)都有自己的頻點。而CDMA蜂窩系統(tǒng)每個載頻占用的頻段為1.25MHz帶寬，不同的CDMA蜂窩系統(tǒng)可采用不同的載頻區(qū)分。而對同一個CDMA蜂窩系統(tǒng)的某個載頻，則是采用碼分選擇站址的，即對不同的小區(qū)和扇區(qū)基站分R不同的碼型。

       在IS-95系統(tǒng)中，這些不同的碼型是由一個PN碼序列生成的，PN序列周期為215=32768個碼片（Chip），并將此周期序列每隔64碼片移位序列作為一個碼，共可得到32768/64=512個碼。這就是說，在1.25MHz帶寬的CDMA蜂窩系統(tǒng)中，可區(qū)分多達512個基站（或扇區(qū)站）。

       在一個小區(qū)（或扇區(qū)）內(nèi)，基站與移動臺之間的信道，是在PN序列上再采用正交序列進行碼分的信道。一般將基站到移動臺方向的鏈路稱作前向鏈路（下行），將移動臺到基站方向的鏈路稱為反向鏈路（上行）。前向鏈路和反向鏈路均是由碼分物理信道構(gòu)成的。利用碼分物理信道可以傳送不同功能的信息，依據(jù)所傳送的信息功能不同而分類的信道，稱為邏輯信道。

       （1）前向鏈路

       前向鏈路中的邏輯信道由導頻信道、同步信道、尋呼信道、前向業(yè)務(wù)信道等組成。

       前向邏輯信道及其功能如下。

       導頻信道：基站在此信道發(fā)送導頻信號（其信號功率比其他信道高20dB）供移動臺識別基站并引導移動臺入網(wǎng)。

       同步信道：基站在此信道發(fā)送同步信息供移動臺建立與系統(tǒng)的定時和同步。

       尋呼信道：基站在此信道尋呼移動臺，發(fā)送有關(guān)尋呼、指令及業(yè)務(wù)信道指配信息。

       前向業(yè)務(wù)信道：供基站到移動臺之間通信，用于傳送用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；同時也傳送信令信息，傳送這種信令信息的信道被稱為隨路信令信道，例如功率控制信令信息就是在隨路信令信道中傳送的。

       （2）反向鏈路

       反向鏈路中的邏輯信道由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道等組成。

       接入信道：是一個隨機接入的信道，網(wǎng)內(nèi)移動臺可隨機占用此信道發(fā)起呼叫及傳送應(yīng)答信息。

       反向業(yè)務(wù)信道：供移動臺到基站之間通信，它與前向業(yè)務(wù)信道一樣，用于傳送用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，同時也傳送信令信息，如功率控制信道。

       在IS-95中，反向鏈路的碼分物理信道是用周期為2負42平方-1的長PN序列（長碼）構(gòu)成的。長碼PNa和PNT分別為反向接入邏輯信道和反向務(wù)邏輯信道提供碼分物理信道，最多可設(shè)置的接入信道數(shù)n=32,對應(yīng)的物理信道為PNt1-PNan,最多可設(shè)置的反向業(yè)務(wù)信道數(shù)w=64,對應(yīng)的物理信道為PNti-PNt。

       3.CDMA系統(tǒng)的同步與定時

       在CDMA通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)的同步與定時也是十分重要的。除數(shù)字通信本身的同步定時外，CDMA系統(tǒng)還需要建立同步。

       每個基站的標準時鐘與CDMA系統(tǒng)的時鐘對準，它驅(qū)動導頻信道的PN序列和幀，以及Walsh函數(shù)的定時。當CDMA系統(tǒng)的外部時鐘丟失時，系統(tǒng)應(yīng)能使基站發(fā)射定時誤差保持在容限之內(nèi)。全部基站應(yīng)在CDMA系統(tǒng)時鐘的±10嘩內(nèi)發(fā)送導引PN序列，基站發(fā)送的所有CDMA信道相互定時誤差應(yīng)在±10網(wǎng)之內(nèi)。定時校正的改變率每200ms應(yīng)不超過1/8PNchip（即101.725ns）。導頻PN序列與Walsh函數(shù)（W0）序列間的時間誤差應(yīng)小于±50ns,導頗信道射頻載波與同一前向信道中的任何其他信道射頻載波之間的相位差不應(yīng)超過0.05rad.CDMA系統(tǒng)的公共時鐘基準是CDMA系統(tǒng)時間，它是采用GPS（全球定位系統(tǒng)）時間標尺，GPS時間標尺跟蹤并同步于UTC（世界協(xié)調(diào)時間〉。

       4.CDMA系統(tǒng)的功率控制

       CDMA功率控制的目的有兩個：一個是克服反向鏈路的遠近效應(yīng)：另一個是在保證接收機的解調(diào)性能情況下，盡量降低發(fā)射功率，減少對其他用戶的干擾，增加系統(tǒng)容量。

       IS-95系統(tǒng)的功率控制分為前向功率控制和反向功率控制。

       （1）前向功率控制

       前向功率控制是基站根據(jù)每個移動臺傳送的信號質(zhì)景信息（誤幀率消息）來調(diào)節(jié)基站業(yè)務(wù)信道發(fā)射功率的過程，其目的是使所有移動臺在保征通信質(zhì)量的條件下，基站發(fā)射功率為最小。因為前向鏈路的功率控制將影響眾多的移動用戶通信，所以每次的功率調(diào)節(jié)量很小，調(diào)節(jié)范圍有限，調(diào)節(jié)速度也比較低。

       （2）反向功率控制

       反向功率控制是指對移動臺發(fā)設(shè)功率的控制，包括開環(huán)、閉環(huán)等功率控制。

       移動臺的開環(huán)功率控制是指移動臺根據(jù)接收的基站信號強度來調(diào)節(jié)移動臺發(fā)射功率的過程。系統(tǒng)內(nèi)的每個移動臺，根據(jù)其接收到的前向鏈路信號強度來判斷傳播路徑衰耗，并調(diào)節(jié)移動臺的發(fā)射功率。接收的信號越強，移動臺的發(fā)射功率應(yīng)越小。其目的是使所有移動臺到達基站的信號功率相等，以免”遠近效應(yīng)“影響CDMA系統(tǒng)對碼分信號的接收。

       需要指出的是，在開環(huán)功率控制中，移動臺的發(fā)射功率的調(diào)節(jié)是基于前向信道的信號強度，信號強時，發(fā)射功率調(diào)?。恍盘柸鯐r，發(fā)射功率增大。但是，當前向信道和反向信道的衰落特性不相關(guān)時，基于前向信道的信號測量是不能反映反向信道傳播特性的。因此，開環(huán)功率控制僅是一種對移動臺平均發(fā)射功率的調(diào)節(jié)。為了能準確估算出反向信道的衰落，對移動臺發(fā)射功率要進行準確的調(diào)節(jié)，還需要采用閉環(huán)功率控制的方法。

       閉環(huán)功率控制是指移動臺根據(jù)基站發(fā)送的功率控制指令來調(diào)節(jié)移動臺的發(fā)射功率的過程?；緶y量所接收到的每一個移動臺的信噪比，并與一個門限相比較，決定發(fā)給移動臺的功率控制指令是增大還是減少它的發(fā)射功率。移動臺將接收到的功率控制指令與移動臺的開環(huán)估算相結(jié)合，來確定移動臺應(yīng)發(fā)射的功率值。在功率控制的閉環(huán)調(diào)節(jié)中，基站起主導作用。

       5.CDMA系統(tǒng)的切換和漫游

       在CDMA蜂窩系統(tǒng)中，像FDMA蜂窩系統(tǒng)和TDMA蜂窩系統(tǒng)一樣，存在移動用戶越區(qū)切換及漫游。不同的是，在CDMA蜂窩系統(tǒng)中的信道切換可分為硬切換及軟切換兩大類。

       硬切換是指在載波頻率指配不同的基站覆蓋小區(qū)之間的信道切換。這種硬切換將包括載波頻率和導頻信道PN序列偏移的轉(zhuǎn)換。在切換過程中，移動用戶與基站的通信鏈路有一個很短的中斷時間。

       軟切換是指在導頻信道的載波頻率相同時小區(qū)之間的信道切換。這種軟切換只是導頻信道PN序列偏移的轉(zhuǎn)換，而載波頻率不發(fā)生變化。在切換過程中，移動用戶與原基站和新基站都保持著通信鏈路，可同時與兩個（或多個）基站通信，然后才斷開與原基站的鏈路，而保持與新基站的通信鏈路。因此，軟切換沒有通信中斷的現(xiàn)象，從而提高了通信質(zhì)量。

       軟切換還可細分為更軟切換和軟/硬軟切換。更軟切換是指在同一個小區(qū)內(nèi)的扇區(qū)之間的信道切換。因為這種切換只需通過小區(qū)基站便可完成，不需通過移動交換中心的處理，所以稱之為更軟切換。軟/硬軟切換是指在一個小區(qū)內(nèi)的扇區(qū)與另小區(qū)或另一小區(qū)的扇區(qū)之間的信道切換。

       在CDMA系統(tǒng)中，為了區(qū)分和管理，將一個系統(tǒng)的覆蓋分成若干個網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)又分成區(qū)域，區(qū)域由若干個基站組成。不同的系統(tǒng)用系統(tǒng)識別碼（SID）標記，不同的網(wǎng)絡(luò)用網(wǎng)絡(luò)識別碼（NID）標記，CDMA的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)劃分可由SID與NID決定，如圖9-10所示

       如果移動臺的歸屬（SID,NID）與當前所在覆蓋區(qū)（SID,NID）對應(yīng)相同時，只存在切換的可能，而不發(fā)生漫游。如果移動臺的歸屬與當前所在覆蓋區(qū)不相同，則說明該移動臺用戶是漫游用戶。

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