【正文】 A頻道 。 19 第 7章 碼分多址 (CDMA)移動(dòng)通信系統(tǒng) Qualm CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn) ? CDMA蜂窩系統(tǒng)利用 “ 全球定位系統(tǒng) ” (GPS)的時(shí)標(biāo) ，GPS的時(shí)間和 “ 世界協(xié)調(diào)時(shí)間 ” (UTC)是同步的 ， 二者之差是秒的整倍數(shù) 。 ? 各基站都配有 GPS接收機(jī) ， 保持系統(tǒng)中各基站有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn) ， 稱為 CDMA系統(tǒng)的公共時(shí)間基準(zhǔn) 。 移動(dòng)臺(tái)通常利用最先到達(dá)并用于解調(diào)的多徑信號(hào)分量建立基準(zhǔn) 。如果另一條多徑分量變成了最先到達(dá)并用于解調(diào)的多徑分量 ， 則移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間基準(zhǔn)要跟蹤到這個(gè)新的多徑分 。 20 第 7章 碼分多址 (CDMA)移動(dòng)通信系統(tǒng) Qualm CDMA蜂窩系統(tǒng)的話音編碼 ? Qualm CDMA蜂窩系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的聲碼器采用碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè) (CELP)編碼算法 ， 也稱為 QCELP算法 。 ? 其基本速率是 8 kb/s， 但是可隨輸入話音消息的特征而動(dòng)態(tài)地分為四種 ， 即 1 kb/s， 可以 , , , kb/s的信道速率分別傳輸 。 ? 發(fā)送端的編碼器對(duì)輸入的話音取樣 ， 產(chǎn)生編碼的話音分組 (packet)傳輸?shù)浇邮斩?， 接收端的解碼器把收到的話音分組解碼 ， 再恢復(fù)成話音樣點(diǎn) 。 碼分多址 (CDMA)概述 ? 從原理上講，無(wú)論 FDMA， TDMA， CDMA所能提供的系統(tǒng)容量都是一定的（香農(nóng)公式） 結(jié)合具體的應(yīng)用條件和工作環(huán)境，能得到的通信容量可以是不同的，甚至有較大的差異。 CDMA系統(tǒng)理論容量 C = W l o g2( 1 +SN) ( b / s )碼分多址 (CDMA)概述 ? FDMA 和 TDMA系統(tǒng)提高容量的根本原因 :減小頻率再用的距離。 ? 影響頻率再用距離的原因：受載干比的限制。 ? 模擬蜂窩系統(tǒng)： 1/7小區(qū)共用； ? 數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（ GSM）： 1/4小區(qū)共用； ? CDMA系統(tǒng)：每小區(qū)可以使用相同的頻率，但存在多址干擾，容量受到限制。 ? CDMA提高容量的根本方法：減少多址干擾。 容量受限 CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的通信容量 幾種蜂窩通信系統(tǒng)的通信容量的比較： 模擬 FDMA系統(tǒng) 總頻段寬度 MHz (AMPS) 頻道間隔 30 kHz 信道數(shù)目 10 6/(30 103)= 每區(qū)群小區(qū)數(shù) 7 通信容量 CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的通信容量 TDMA系統(tǒng) 總頻段寬度 MHz 頻道間隔 30 kHz 每載頻時(shí)隙數(shù) 3 信道數(shù)目 3 106/(30 103)=125 每區(qū)群小區(qū)數(shù) 4 通信容量 125/4= CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的通信容量 CDMA系統(tǒng) 總頻段寬度 MHz 扇形分區(qū)數(shù) 3 通信容量 120 ?以 n表示通信容量 ， 三種系統(tǒng)的比較結(jié)果可以寫(xiě)成 n(CDMA)=20n(FDMA)=4n(TDMA) CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 信道組成 圖 CDMA蜂窩系統(tǒng)的信道示意圖 導(dǎo) 頻 信 道同 步 信 道尋 呼 信 道正 向 業(yè) 務(wù) 信 道反 向 業(yè) 務(wù) 信 道 接 入 信 道 移 動(dòng) 臺(tái)基 站?在 CDMA蜂窩系統(tǒng)中，除了要傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳輸各種必需的控制信息。為此，在基站到移動(dòng)臺(tái)的方向設(shè)置了導(dǎo)頻信道、同步信道、尋呼信道、正向業(yè)務(wù)信道，在移動(dòng)臺(tái)到基站的方向上設(shè)置了接入信道和反向業(yè)務(wù)信道。 CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 圖 CDMA蜂窩系統(tǒng)的邏輯信道示意圖 導(dǎo) 頻信 道同 步信 道W0W3 2尋 呼信 道W1尋 呼信 道W7業(yè) 務(wù)信 道W8業(yè) 務(wù)信 道業(yè) 務(wù)信 道業(yè) 務(wù)信 道業(yè) 務(wù)信 道W3 1W3 3W6 3業(yè) 務(wù) 數(shù) 據(jù)控 制子 信 道接 入信 道接 入信 道業(yè) 務(wù)信 道業(yè) 務(wù)信 道業(yè) 務(wù)信 道( a )( b )1 n 1 2 5 5用 戶 地 址 長(zhǎng) 碼1 7 1 N 2 4 2 5 5 5CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 1. 導(dǎo)頻信道 ? 傳輸由基站連續(xù)發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào) 。 ? 導(dǎo)頻信道是由 Walsh函數(shù) W0進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制的 ， 用來(lái)傳送未調(diào)制的擴(kuò)頻信號(hào) 。 ? 導(dǎo)頻信號(hào)是一種無(wú)調(diào)制的直接序列擴(kuò)頻信號(hào) ， 令移動(dòng)臺(tái)可迅速而精確地捕獲信道的定時(shí)信息 ， 并提取相干載波進(jìn)行信號(hào)的解調(diào) 。 ? 移動(dòng)臺(tái)通過(guò)對(duì)周圍不同基站的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和比較 ，可以決定什么時(shí)候需要進(jìn)行過(guò)區(qū)切換 。 CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 Walsh函數(shù) CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 2. 同步信道 ?主要傳輸同步信息 (還包括提供移動(dòng)臺(tái)選用的尋呼信道數(shù)據(jù)率 )。 ?同步信道是由 Walsh函數(shù) W32進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制的用來(lái)傳送一個(gè)經(jīng)過(guò)編碼、重復(fù)、交織擴(kuò)頻和調(diào)制的同步信號(hào)。在獲得相位和編碼同步后，移動(dòng)臺(tái)從同步信道上獲得同步信息。 ? 在同步期間，移動(dòng)臺(tái)利用此同步信息進(jìn)行同步調(diào)整 。一旦同步完成，它通常不再使用同步信道， 但當(dāng)設(shè)備關(guān)機(jī)后重新開(kāi)機(jī)時(shí)，還需要重新進(jìn)行同步。 ?當(dāng)通信業(yè)務(wù)量很多 , 所有業(yè)務(wù)信道均被占用而不敷應(yīng)用時(shí)，此同步信道也可臨時(shí)改作業(yè)務(wù)信道使用。 CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 3. 尋呼信道 ?在呼叫接續(xù)階段傳輸尋呼移動(dòng)臺(tái)的信息 。 ?移動(dòng)臺(tái)通常在建立同步后 ， 接著就選擇一個(gè)尋呼信道 (也可以由基站指定 )來(lái)監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)發(fā)出的尋呼信息和其它指令 。 ?在需要時(shí) ， 尋呼信道可以改作業(yè)務(wù)信道使用 ， 直至全部用完 。 ?尋呼信道是由 Walsh函數(shù) W1～ W7進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制的 ， 尋呼信道的工作速率固定在 。 經(jīng)卷積編碼 、 重復(fù)和塊交織后 ，用周期為 242－ 速率為 ， 每隔 64個(gè)碼片用一個(gè)碼片對(duì)尋呼信道的信息進(jìn)行擾碼 。 CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 4. 接入信道 ? 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)沒(méi)有使用業(yè)務(wù)信道時(shí)，提供移動(dòng)臺(tái)到基站的傳輸通路，在其中發(fā)起呼叫、對(duì)尋呼進(jìn)行響應(yīng)以及傳送登記注冊(cè)等短信息。 ?接入信道和正向傳輸中的尋呼信道相對(duì)應(yīng) ，以相應(yīng)傳送指令、應(yīng)答和其它有關(guān)的信息。 ?不過(guò)， 接入信道是一種分時(shí)隙的隨機(jī)接入信道，允許多個(gè)用戶同時(shí)搶占同一接入信道。每個(gè)尋呼信道所支撐的接入信道數(shù)最多可達(dá) 32 個(gè)。 CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 5. 正向業(yè)務(wù)信道 ?共有四種傳輸速率 (9600、 4800、 2400、 1200 b/s)。 業(yè)務(wù)速率可以逐幀 (20 ms)改變 ， 以動(dòng)態(tài)地適應(yīng)通信者的話音特征 。比如 ， 發(fā)音時(shí)傳輸速率提高 ， 停頓時(shí)傳輸速率降低 。 ?這樣做 ， 有利于減少 CDMA系統(tǒng)的多址干擾 ， 以提高系統(tǒng)容量 。 ?在業(yè)務(wù)信道中 ， 還要插入其它的控制信息 ， 如鏈路功率控制和過(guò)區(qū)切換指令等 。 反向傳輸邏輯信道如圖 77(b)所示 。 圖中 ， 含 55 個(gè)業(yè)務(wù)信道和 n個(gè)接入信道 。 6. 反向業(yè)務(wù)信道 ? 與正向業(yè)務(wù)信道相對(duì)應(yīng)。 CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 正向傳輸 ?CDMA信道綜合使用頻分和碼分多址技術(shù)。 ?頻分，是指把可供使用的頻段分成若干個(gè)寬為 ，它是傳輸擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)所需的最小帶寬。 ?在建網(wǎng)初始階段，一個(gè) CDMA蜂窩服務(wù)區(qū)只可以占用一個(gè)這樣的頻道，隨著業(yè)務(wù)量的增多，一個(gè) CDMA蜂窩服務(wù)區(qū)可以占用多個(gè)這樣的頻道，使各個(gè)基站以頻分方式使用這些頻道。 ?碼分，是指用正交沃爾什函數(shù)來(lái)區(qū)分不同用途的信道，并用一對(duì)偽碼的不同偏置進(jìn)行四相調(diào)制來(lái)區(qū)分不同基站發(fā)出的信號(hào)。 CDMA蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線傳輸 正向傳輸 導(dǎo) 頻 信 道 信 息 比特( 全 0 )同 步 信 道信 息 比 特卷 積編 碼 器1 . 2 k b / s( r ＝ 1 / 2 , k ＝ 9 )2 . 4 k s / s碼 元碼 元重 復(fù)調(diào) 制 碼 元4 . 8 k s / s分 組交 織 器調(diào) 制 碼 元4 . 8 k s / s＋＋沃 爾 什 函 數(shù) 3 2 , 1 . 2 2 8 8 M c / s沃 爾 什 函 數(shù) 0 1 . 2 2 8 8 M c / sAA尋 呼 信 道信 息 比 特卷 積編 碼 器9 . 6 k b / s1 9 . 2 k s / s碼 元碼 元重 復(fù)調(diào) 制 碼 元分 組交 織 器調(diào) 制 碼 元1 9 . 2 k s / s＋沃 爾 什 函 數(shù) P , 1 . 2 2 8 8 M c / sA4 . 8 k b / s9 . 6 k s / s1 9 . 2 k s / s＋分 頻 器長(zhǎng) 碼產(chǎn) 生 器1 . 2 2 8 8 M c / s1 9 . 2 k b / s尋 呼 信 道的 長(zhǎng) 碼 掩 蔽幀 質(zhì) 量指 示 器用 戶 m 在 正 向 業(yè) 務(wù)信 道 的 信 息 比 特加 編 碼 器尾 比 特9 . 2( k b / s )4 . 42 . 00 . 8卷 積編 碼 器9 . 6( k b / s )4 . 82 . 41 . 2r ＝ 1 / 2k ＝ 9碼 元 重 復(fù)1 9 . 2( k s / s )9 . 64 . 82 . 4碼 元 調(diào) 制 碼 元復(fù)接＋沃 爾 什 函 數(shù) n , 1 . 2 2 8 8 M c / s功 率 控 制比 特＋分 組交 織 器1 9 . 2 k s / s8 0 0 b / s1 9 . 2