【正文】 為此 ， 從 20 世紀 90 年代開始 ， 各國和世界組織又開展了對第三代移動通信系統(tǒng)的研究 ， 它包括地面系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng) ， 移動終端既可以連接到地面的網(wǎng)絡 ， 也可以連接到衛(wèi)星的網(wǎng)絡 。 由于其系統(tǒng)容量小 ， 不能滿足移動通信業(yè)務的迅速發(fā)展 ， 目前已逐步被淘汰 。 圖 12 – 20 CDMA系統(tǒng)反向鏈路信道原理 接入信道比特( 每幀 88 b i t )加編碼器尾比特4. 4 kb / s 4. 8 kb / s卷積編碼器14 .4 k b/ s碼元碼元重復28 .8 k b/ s碼元分組交織器28 .8 k b/ s碼元正交調(diào)制器(64 進制 )調(diào)制碼元( 沃爾什子碼 )r = 1 / 3k = 94. 8 kb / s (= 30 7. 2 kc / s )I 信道序列 M c /s＋I基帶濾波器?I ( t )s ( t )Q ( t )c os ? ?c ts i n ? ?c t基帶濾波器Q＋Q 信道序列 M c / sD＋PN 子碼 M c / s長碼產(chǎn)生器長碼掩蔽 P N 子碼延時 = 4 06 .9 ns12反向業(yè)務信道信息比特( 每幀 172 ， 80 ， 40 或16 b i t )加編碼器尾比特卷積編碼器碼元重復碼元分組交織器28 .8 k b/ s碼元 碼元(kb / s )(kb / s )(kb / s )r = 1 / 3k = 9(kb / s )幀質(zhì)量指示器28 .8 k b/ sI 信道序列 M c /s＋I基帶濾波器?I ( t )s ( t )Q ( t )c os ??c ts i n ??c t基帶濾波器Q＋Q 信道序列 M c / sD＋ M c / s長碼產(chǎn)生器長碼掩蔽 P N 子碼延時 = 4 06 .9 n/ s12PN 子碼數(shù)據(jù)猝發(fā)隨機化器幀數(shù)據(jù)率調(diào)制碼元正交調(diào)制器4. 8 kb / s(= 30 7. 2 kc / s )(64 進制 ) 3) 在反向鏈路信道還采用可變數(shù)據(jù)速率傳輸技術 ， 從而減小移動臺的功耗和對 CDMA信道的影響 。 卷積碼的碼率為 1/3， 約束長度為 9。 四相擴展實質(zhì)上是四相擴頻調(diào)制 ， I支路和 Q支路所用的偽隨機序列長度都是 215， 其產(chǎn)生原理是 : 由生成多項式 : gI(t)=x15+x13+x9+x8+x7+x5+1 ( 2) gQ(t)=x15+x12+x11+x10+x6+x5+x4+x3+1 產(chǎn)生長度為 2151的 m序列 ， 當 m序列中出現(xiàn) 14個連 0時再插入一個 0， 使偽隨機序列的長度增加到 215 。 碼元重復次數(shù)與碼元重復器輸入速率有關 ， 如輸入速率為 kb/s時重復次數(shù)為 1， 如輸入速率為 kb/s時重復次數(shù)為 7， 保持碼元重復器輸出速率為 kb/s。 其中導頻信道全 0碼直接進行沃爾什函數(shù)正交擴展 。 業(yè)務信道與前向鏈路業(yè)務信道相同 。 圖 12 –17 前向鏈路邏輯信道結構圖 1 . 2 2 8 8 M c / s C D M A 無線信道前向鏈路?導頻信道尋呼信道1…尋呼信道7業(yè)務信道1…業(yè)務信道24同步信道業(yè)務信道25…業(yè)務信道55H0H1H7H8H31H32H33H63對尋呼特殊的移動臺和發(fā)往一個或多個移動臺的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行編碼、交織、擴譜、加密通過單一的 PN 碼相位提供相干參考和鑒別基站的未調(diào)制的擴譜信號經(jīng)編碼、交織、擴譜調(diào)制 的移動臺時間 同步信號攜帶數(shù)字話音和移動臺功率控制的數(shù)據(jù)經(jīng)編碼、交織、加密、擴譜調(diào)制 的信號 尋呼信道最多可以有 7個 ， 其功能是向小區(qū)內(nèi)的移動臺發(fā)送呼入信號 、 信道分配和其他信令 ， 在需要時尋呼信道也可以用作業(yè)務信道 。 前向鏈路最多可以有 64條同時傳輸?shù)倪壿嬓诺?， 其結構如圖 12 17 所示 。 移動臺穿越相同工作頻率的小區(qū)時進行軟切換 ， 移動臺先與新小區(qū)基站建立聯(lián)系然后再切斷與原所屬小區(qū)基站的聯(lián)系 。 在決策階段 ， 將測量結果與規(guī)定的閾值門限進行比較 ， 決定是否進行切換 。 IS95基站共有 4個數(shù)據(jù)解調(diào)器 ，分別對搜索出的 4個較強信號進行解調(diào) ， 并將解調(diào)結果輸出到路徑合并器進行合并 ， 從而實現(xiàn)分集接收 。 因為接收的多路信號是相互獨立的 ， 因此進行分集可以提高接收信號質(zhì)量 。 3. Rake 在移動通信系統(tǒng)中 ， 存在著嚴重的多徑傳播 ， 造成接收信號質(zhì)量下降 ， 采用分集接收技術可以有效地改善信道傳輸條件 ， 提高接收信號質(zhì)量 。 控制比特為 “ 0”表示增加功率；控制比特為 “ 1”表示減小功率 。 4～ 177。 1) 下行鏈路功率控制采用慢速率閉環(huán)功率控制方式 ， 當移動臺處于小區(qū)邊界或陰影區(qū)時 ， 下行鏈路接收條件較差 ， 移動臺的誤幀率較高 。 在 IS95中 ， 下行鏈路功率控制不是重點 ， 因此采用相對較簡單的慢速率閉環(huán)功率控制 。 信干比平衡是指接收機收到的信號干擾比相等 。 為了減小用戶間的干擾 、 提高系統(tǒng)容量 ， 因此在 CDMA系統(tǒng)中必須采用功率控制技術 ， 及時調(diào)整發(fā)射功率 ， 維持接收信號電平在所需水平 。 2. 功率控制 在移動通信中存在 “ 遠近效應 ” 問題 。 圖 12 – 12 QCELP的語音合成模型 偽隨機矢量碼速18D E C S D矢量碼表T其他碼速音調(diào)合成濾波器G增益 音調(diào)參數(shù) L 和 b線性預測編碼濾波器濾波參數(shù)a1 a2， … ， a ， a12自適應濾波器增益控制合成話音輸出 在線性預測編碼中 ， 語音編碼的速率越高 ， 語音信號的質(zhì)量就越好 ， 但速率越高 CDMA系統(tǒng)的容量就越小 。 三種參數(shù)不斷更新按一定幀結構發(fā)送出去 。 在 IS95中有三種語音編碼方式 ， 它們是： 8 kb/s的QCELP、 8 kb/s 的 EV RC和 13 kb/s 的 ACELP。 在線性預測編碼中 ， 線性預測分析是關鍵 。 圖 12 11 (a) 編碼原理； (b) 譯碼原理 語音輸入 A / D轉(zhuǎn)換器線性預測分析清濁音判決基音提取參數(shù)編碼輸出( a )輸入?yún)?shù)解碼合成濾波器激勵信號D / A轉(zhuǎn)換器輸出( b ) 線性預測編碼原理是 ， 首先通過 A/D轉(zhuǎn)換器將模擬語音信號變成數(shù)字語音信號 ， 經(jīng)過線性預測分析從語音信號中求出一組預測器系數(shù) ， 一般為 12組預測濾波器系數(shù) ， 使得一幀語音波形均方預測誤差最小 。 CDMA 擴頻技術是 CDMA系統(tǒng)的基礎 ， 要真正成為一種商業(yè)應用的通信系統(tǒng) ， 還有很多技術問題需要解決 。 (4) CDMA系統(tǒng)具有話音激活功能 。 (3) CDMA系統(tǒng)具有軟切換功能 。 在業(yè)務高峰期間 ， 可以通過稍微降低系統(tǒng)的誤碼性能 ， 達到增多系統(tǒng)用戶數(shù)目 。 在 FDMA和 TDMA系統(tǒng)中 ， 當所有頻道或時隙被占滿以后 ， 再無法增加一個用戶 。 CDMA系統(tǒng)與TDMA系統(tǒng)的主要差別在于無線信道的構成 、 相關的無線接口和無線設備 、 特殊的控制功能等 。 CDMA的示意圖如圖12 10所示 ， 可以看出信號在時間域和頻率域是重疊的 ， 用戶信號是靠各自不同的編碼序列 ci 來區(qū)分的 。 CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)與 FDMA模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)或 TDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)相比有更大的系統(tǒng)容量 、 更高的話音質(zhì)量以及抗干擾能力強 、 保密性能好等諸多優(yōu)點 ， 因而 CDMA也成為第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)的方式 。 智能蜂窩將在以下幾方面提高未來移動通信的系統(tǒng)性能： ① 擴大系統(tǒng)覆蓋區(qū)域； ② 提高頻譜利用率 ， 增大系統(tǒng)容量； ③ 降低基站發(fā)射功率 ， 減少信號間干擾； ④ 減少電磁環(huán)境污染； ⑤ 節(jié)省系統(tǒng)成本等 。 隨著移動通信的不斷發(fā)展， 近年來又出現(xiàn)了一種新型的蜂窩形式 ——智能蜂窩。 相鄰微蜂窩的切換部回到所在的宏蜂窩上 ， 宏蜂窩的廣域大功率覆蓋可看成是宏蜂窩上層網(wǎng)絡 ， 并作為移動用戶在兩個微蜂窩區(qū)間移動時的 “ 安全網(wǎng) ” ， 而大量的微蜂窩則構成微蜂窩下層網(wǎng)絡 。 微蜂窩最初被用來增大無線電覆蓋區(qū)域 ， 消除宏蜂窩中的 “ 盲點 ” 。 針對以上兩 “ 點 ” 問題 ， 便產(chǎn)生了微蜂窩小區(qū)技術 。 移動交換中心通過 PCM電路與市話交換局相連接 。 一旦再次接到業(yè)務信道 ， 語音信號就在前向和反向鏈路上傳送 ， 呼叫建立成功 ， 獨立專用控制信道被清空 。 基站根據(jù)移動臺以前的隨機接入信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠決定出合適的定時提前量和功率級 ， 并且通過慢速輔助控制信道發(fā)送適當?shù)臄?shù)據(jù)供移動臺處理 。 移動臺用它鎖定的基站的絕對無線頻率信道 (ARFCN)來發(fā)射隨機接入信道 (RACH)數(shù)據(jù)突發(fā)序列 。 為了進一步理解業(yè)務信道和各種控制信道是如何工作的 ， 我們簡要說明 GSM系統(tǒng)中移動臺發(fā)出呼叫建立通信的過程 。 其中第 13或第 26幀用于傳送控制信息 。 最后 是保護時間比特 。 中間段由 26比特的訓練序列構成 。 偽突發(fā)序列用作前向鏈路上未使用時隙的填充信息 。 圖 12 –8 GSM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)突發(fā)格式 3 個起始比特正常突發(fā)序列58 個加密數(shù)據(jù)比特26 個訓練比特58 個加密數(shù)據(jù)比特3 個停止比特8 . 2 5 個保護時間比特F C C H 突發(fā)序列3 個起始比特142 個固定零比特3 個停止比特8 . 2 5 個保護時間比特3 個起始比特S C H 突發(fā)序列39 個加密數(shù)據(jù)比特64 個訓練比特39 個加密數(shù)據(jù)比特3 個停止比特8 . 2 5 個保護時間比特R A C H 突發(fā)序列8 個起始比特41 個同步比特36 個加密數(shù)據(jù)比特3 個停止比特6 8 . 2 5 個擴展保護時間比特偽突發(fā)序列3 個起始比特58 個混合比特26 個訓練比特58 個混合比特3 個停止比特8 . 2 5 個保護時間比特 正常突發(fā)序列用于前向和反向鏈路的業(yè)務信道 (TCH)和專用控制信道 (DCCH)的傳輸 。 圖 12 –7 信道在時域和頻域的平面結構 2 0 0 k H z頻率BP1 5 / 2 6 m s時間間隙 從時域的角度來看 ， 間隙在頻域上循環(huán)發(fā)生 ， 每次占15/26 ms (約 μs)， 稱之為突發(fā)脈沖序列周期 BP(Burst Period)， 這些間隙的時間間隔稱之為時隙 (Time Slot)， 每個時隙包括 。 EGSM900系統(tǒng)上行信道： fu1(n)=890+ (MHz), 0≤n≤124 ( 3) fu2(n)=890+(n1024) (MHz), 975≤n≤1023 下行信道： fd(n)=fu(n)+45 (MHz), 0≤n≤124 ( 5) GSM1800系統(tǒng)上行信道： fu(n)=+(n512) (MHz), 512≤n≤885 下行信道： fd(n)=fu(n)+95 (MHz), 512≤n≤885 由此可見 ， 每個信道都對應有一個 ARFCN， 也即不同的 n只能應用于屬于它的那個頻道 。 GSM1800有 374個載頻頻道 。 (3) 快速輔助控制信道 （ FACCH： Fast Associated Control Channel） ， 用來傳送用戶的緊急信息 ， 攜帶的信息基本上與SDCCH相同 。 SDCCH確保在 BTS和 MSC驗證移動臺