【正文】 蓋漏洞”，即覆蓋盲區(qū)，這在網絡規(guī)劃時是必須要注意到的問題。 圖 125 CDMA系統(tǒng)單基站的呼吸效應 2. “呼吸效應”的危害 以上我們解釋了“呼吸效應”的含義，并詳細分析了造成“呼吸效應”出現的原因即 CDMA 系統(tǒng)的“軟”容量特性。如果開始你還可以與在房間另一頭的客人交談，但是當房間里的噪聲達到一定程度后，你就根本聽不清對方的談話了，這就意味著談話區(qū)的半徑縮小了。 以上所描述的小區(qū) 面積 隨著小區(qū)內 業(yè)務 量 的變化而動態(tài)變化的效應稱之為“呼吸效應”。 當小區(qū)內用戶數增多，也就是小區(qū)容量增大時，小區(qū)基站端接收到的干擾將增大，這就意味著在小區(qū)邊緣地區(qū)的用戶即使以最大發(fā)射功率發(fā)射信號，也無法保證自身與基站間的傳輸 QoS能夠得到保證，于是這些用戶將會切換到鄰近小區(qū)，也就意味著本小區(qū)的半徑即覆蓋范圍相對減小了。所以說， CDMA 系統(tǒng)是一個干擾受限的系統(tǒng)，具有“軟”容量的特性。 CDMA 呼吸效應 1. 呼吸效應的概念 在 CDMA 系統(tǒng)中，所有的頻率和時間是每個用戶都在同時共享的公共資源，而非給某個用戶單獨所有。 ? 合并器完成多個解調器輸出的信號的合并處理，通用的合并算法有選擇式相加合并、等增益合并、最大比合并 3 種。 ? 解調器完成信號的解擴、解調。 圖 124 RAKE 接收機原理示意圖 RAKE 接收機由搜索器（ Searcher）、解調器（ Finger）、合并器（ Combiner） 3 個模塊組成。如果不同路徑信號的延遲超過一個偽碼的碼片的時延，則在接收端可將不同的波束區(qū)別開來。 RAKE接收機 工作原理 如圖 124 所示， RAKE 接收機的基本原理是利用了空間分集技 術。把導頻 P1 送入候選集并發(fā)送 HCM。 ? 導 頻 P1 強 度 降 低 到 低 于 [(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS2)+DROP_INTERCEPT/2]，移動臺啟動切換去掉定時器 . ? 切換去掉定時器超時，移動臺發(fā)送 PSMM。 IS2020 軟切換算法說明： 圖 123 IS－ 2020 動態(tài)軟切換過程 ? 導頻 P2 強度超過 T_ADD， 移動臺把導頻移入候選集。 6. 軟切換的過程 （ 1） IS－ 95 的軟切換過程 圖 122 IS－ 95 的軟切換過程 ? MS檢測到某個導頻強度超過 T_ADD，發(fā)送導頻強度測量消息 PSMM給 BS，并且將該導頻移到候選集中； ? BS發(fā)送切換指示消息； ? MS將該導頻轉移到有效導頻集中，并發(fā)送切換完成消息； ? 有效集中的某個導頻強度低于 T_DROP， MS啟動切換去定時器（ T_TDROP）； ? 切換去定時器超時，導頻強度仍然低于 T_DROP， MS發(fā)送 PSMM； ? BS發(fā)送切換指示消息； ? MS將該導頻從有效導頻集移到相鄰集中，并發(fā)送切換完成消息。周而復始，完成對所有導頻集中的信號的搜索。然后再一次完成激活集與候選集中所有導頻搜索后，搜索另一個相鄰集中的導頻信號。對于激活集與候選集，采用的搜索頻度很高，相鄰集搜索頻度次之，對剩余集搜索最慢。 ? 1X系統(tǒng)關于切換的參數還有以下三個：軟切換斜率、切換加截距、切換去截距。 ? SRCH_WIN_R：剩余導頻信號集搜索窗口大小，它對應于移動臺使用的相鄰導頻信號集搜索窗口大小的值。 ? SRCH_WIN_N：相鄰導頻信號集搜索窗口大小，它對應于移動臺使用的相鄰導引信號集搜索窗口大小的值。 ? SRCH_WIN_A：有效導頻信號集和候選導頻信號集搜索窗口大小，它對應于移動臺使用的有效導頻信號集和候選導頻信號集搜索窗口的大小。 ? T_COMP：有效導頻信號集與候選導頻信號集比較門限，當候選導頻信號集里的導頻信號強度比有效導頻信號集中的導頻信號超過此門限時，移動臺發(fā)送一個導頻信號強度測量報告消息。 ? T_TDROP：切換去掉定時器，若該定時器超時，若該定時器所對應的導頻信號是有效導頻信號集的一個導頻信號，就發(fā)送導頻信號強度測量消息。如果達到 T_TDROP，移動臺復位該定時器，并向基站發(fā)送 PSMM消息。每當與之相對應的導頻信號強度小于 T_DROP時，移動臺需要打開定時器。 4. 軟切換的相關參數 ? T_ADD： 導頻信號加入門限，如果移動臺檢查相鄰導頻信號集或剩余導頻信號集中的某一個導頻信號的強度達到 T_ADD，移動臺將把這一導頻信號加到候選導頻信號集中，并向基站發(fā)送導頻強度測量報告消息（ PSMM）?？梢栽谕粋€小區(qū)的不同載波之間，也可以在不同小區(qū)的不同載波之間。在呼叫過程中，根據候選導頻強度測量報告和門限值的設置，基站可能指示移動臺進行硬切換。 3. 硬切換 當移動臺從一個基站的覆蓋范圍移動到另外一個基站的覆蓋范圍，通過切換移 動臺保持與基站的通信。而軟切換是由 BSC 完成的，將來自不同基站的信號都送至選擇器，由選擇器選擇最好的一路，再進行話音編解碼。 軟切換示意圖如下圖 118所示： 圖 118 軟切換示意圖 （ 3） 更軟切換 更軟切換是 指發(fā)生在同一基站下不同扇區(qū)之間的切換 。 ? 軟切換進行過程中，移動臺和基站均采用了分集接收的技術，有抵抗衰落的能力，不用過多增加移動臺的發(fā)射功率；同時，基站宏分集接收保證在參與軟切換的基站中，只需要有一個基站能正確接收移動臺的信號就可以進行正常的通信，由于通過反向功率控制，可以使移動臺的發(fā)射功率降至最小，這進一步降低移動臺對 其它用戶 的干擾 ，增加了系統(tǒng)反向容量。另外，當硬切換區(qū)域面積狹窄時，會出現新基站與原基站之間來回切換的 “乒乓效 應 ”，影響業(yè)務信道的傳輸。 軟切換有以下幾種方式： ? 同一 BTS內相同載頻不同扇區(qū)之間的切換，也就是通常說的更軟切換（ softer handoff）； ? 同一 BSC內不同 BTS之間相同載頻的切換； ? 同一 MSC內，不同 BSC的之間相同載頻的切換 。軟切換是 CDMA移動通信系統(tǒng)所特有的， 以往的系統(tǒng)所進行的都是硬切換，即先中斷與原基站的聯系，再在一指定時間內與新基站取得聯系。 剩余導頻信號集： 在當前 CDMA 載頻上，當前系統(tǒng)里的所有可能的導頻信號集合（ PILOT_INCs 的整數倍），但不包括在相鄰導頻信號集，候選導頻信號集和有效導頻信號集里的導頻信號。 候選導頻信號集： 當前不在有效導頻信號集里，但是已經具有足夠的強度，能被成功解調的導頻信號。移動臺搜索導頻信號以探測現有的 CDMA 信道，并測量它們的強度，當移動臺探測了一個導頻信號具有足夠的強度，但并不與任何分配給它的前向業(yè)務信道相聯系時，它就發(fā)送一條導頻信號強度測量消息至基站，基站分配一條前向業(yè)務信道給移動臺，并指示移動臺開始切換。最后，在基站和移動臺的共同作用下，使基站能夠在保證一定接收質量的前提下，讓移動臺以盡可能低的功率發(fā)射信號，以減小對其它用戶的干擾，提高容量。 外環(huán) 的作用是對內環(huán)門限進行調整，這種調整是根據基站所接收到的反向業(yè)務信道的指令指標（誤幀率）的變化來進行的 。開環(huán)功率控制 簡單、直接 ， 不需在移動臺和基站之間交換控制信息 ，同時控制速度快并節(jié)省開銷。 在實際系統(tǒng)中，反向功率控制是由上述三種功率控制共同完成的 ，即首先對移動臺發(fā)射功率作開環(huán)估計，然后由閉環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制對開環(huán)估計作進一步修正，力圖做到精確的功率控制。在實際系統(tǒng)中，由于用戶的移動性，使用戶信號的傳播環(huán)境隨時變化，致使每時每刻到達基站時所經歷的傳播路徑、信號強度、時延、相移都隨機變化，接受信號的功率在期望值附近起伏變化。前向快速功率控制雖然發(fā)生作用的點是在基站側，但是進行功率控制的外環(huán)參數和功率控制比特都是移動臺檢測前向鏈路的信號質量得出輸出結果，并把最后的結果通過反向導頻信道上的功率控制子信道傳給基 站。 前向快速功率控制分為 前向外環(huán) 功率控制 和 前向閉環(huán) 功率控制 。 前向快速功率控制 就是實現合理分配前向業(yè)務信道功率，在保證通訊質量的前提下，使其對相鄰基站 /扇區(qū)產生的干擾最小，也就是使前向信道的發(fā)射功率在滿足移動臺解調最小需求信噪比的情況下盡可能小 。 3. 1X中的前向快速功率控制 CDMA 系統(tǒng)的實際應用表明，系統(tǒng)的容量并不僅僅是取決于反向容量，往往還受限于前向鏈路的容量。前向功控的原理如下圖所示： 圖 113 前向功控的原理圖 移動臺通過 Power Measurement Report Message 上報當前信道的質量狀況：上報周期內的壞幀數，總幀數?；拘枰{整分配給每一個信道的功率，使處于不同傳播環(huán)境下的各個移動臺都得到足夠的信號能量。 ? 距離基站越近的移動臺比距離基站越遠的或者處于衰落區(qū)的移動臺發(fā)射功率要小 。“遠近效應”如下圖所示： 圖 112 CDMA遠近效應 信號被離基站近的手機信號 “淹沒 ”，無法通信 一個 MS就能阻塞整個小區(qū) 功率控制的原則如下： ? 控制基站、移動臺的發(fā)射功率 ：首先保證信號經過復雜多變的無線空間傳輸后到達對方接收機時，能滿足正確解調所需的解調門限。 CDMA 系統(tǒng)中某個用戶信號的功率（包括前反向）較強，對該用戶被正確接收是有利的，但卻會增加對共享的頻帶內其它的用戶的干擾，甚至淹沒其它用戶的信號，結果使其它用戶通信質量劣化，導致系統(tǒng)容量下降。 如果小區(qū)中的所有用戶均以相同功率發(fā)射，則靠近基站的移動臺到達基站的信號強，遠離基站的移動臺到達基站的信號弱，導致強信號掩蓋弱信號，這就是移動通信中的“遠近效應”問題。 三種擴頻碼的比較 下面對 CDMA2020 1x 系統(tǒng)中的三種擴頻碼進行比較 ， 具體說明如表 12 所示。 PN 長碼序列是根據 42位長碼寄存器的內容、 32 位的 ESN/UIM及掩碼生成的，然后結果再經過一個異或門，輸出的序列為最終 PN 長碼序列。每個寄存器產生的比特均經過掩碼，不同的掩碼產生不同的偏移。 在前向信道 PN 長碼序列用于建立用戶與前向業(yè)務信道和尋呼信道的連接。 2. PN 長碼的功能 PN 長碼序列的主要功能用于反向信道 。該序列是根據 42位長碼寄存器的內容、 32位的 ESN及掩碼生成的 ，然后結果再經過一個異或門，輸出的序列為 PN長碼序列 。 PN長碼序列只有一個，為了對同一載扇下的反向信道（接入信道和反向業(yè)務信道）進行區(qū)分， PN長碼序列應用偏移的方式 。 PN 長碼 1. PN 長碼的產生過程 PN 長碼序列由 42 位反饋移位寄存器產生 ，產生原理如圖 111 所示。我們可以通過網絡規(guī)劃將 PN短碼分配給不同的載扇 。 圖 110 PN短碼序列主要特性 3. PN 短碼的功能有： 如果 MS 同時收到兩個基站的信號，每個基站都發(fā)送一系列前向編碼信道， MS 如何區(qū)分這兩個基站的信號？使用 PN 短碼序列即可達到這個目的。 ? 實際中以 64chips偏移做為一個偏移序號 (PN_OFFSET_INDEX)， 即可用的 PN碼是 0511。每個 PN短碼序列的偏移均與同序列其它偏移正交。 PN短碼序列由提供 32767chips的 15比特寄存器產生（ 2151） ， 比特 0加在序列的最后一位使其成為 32768chips。 圖 19 PN碼 生成過程 圖中輸入為 001， 輸出為一個不斷重復 1001011 這 7 位數的序列。 PN 短碼 1. PN 短碼的產生過程如下： 偽隨機序列 (PN 碼 )具有類似噪聲序列的性質，是一種貌似隨機但實際上有規(guī)律的周期性二進制序列 ， 如果知道當前 PN 碼的狀態(tài)和產生公式 ， 則可推出以后 PN 碼的狀態(tài)。 前向信道包括 導頻、同步、尋呼、前向業(yè)務 信道 等。用 Walsh 碼區(qū)分這些前向信道的方法是：每個扇區(qū)有 64 個不同的 Walsh 碼，每個 Walsh 碼是 64Chips，每一個 Walsh 碼經過擴頻后分配給一條信道，擴頻速率是 。在手機終端，接收到的信號應與所需信道的 Walsh 碼相關。圖 18 中， Walsh 碼在 CDMA 中的應用基站在相同頻率下同時發(fā)送幾條信道，一個扇區(qū)下的所有手機都將收到包含所有信道的復合信號，并且必須識別需要解調的信道。 正交函數的產生過程如下圖 17 所示 圖 17 Walsh 函數產生過程 Walsh 碼的功能如下： 在 CDMA2020 1X 中， Walsh 碼用于進行前向擴頻，區(qū)分扇區(qū)內前向碼分信道，反向做正交調制 。它有多種等價定義方法，最常用的是 Hadamard 編號法。 Walsh 碼是正交擴頻碼，根據 Walsh 函數集而產生。 其中： (1)、 (2)多用于反向信道，以移動臺為主； (3)、 (4)多用于正向信道，以基站為主。 具有良好的相關特性和隨機性的地址碼和擴頻碼對碼分多址通信是非常重要的，對系統(tǒng)的性能具有決定的作用，它直接關系到系統(tǒng)的多址能力，關系到 抗干擾、抗噪聲、抗截獲 的能力及多 徑保護和抗衰落 的能 力，關系到信息數據的隱蔽和保密，關系到捕獲與同步系統(tǒng)的實現。甚至在信號被噪聲湮沒的情況下，只要相應地增加信號帶寬，也能保持可靠的通信 .此公式指明了采用擴展頻譜信號進行通信的優(yōu)越性，即用擴展頻譜的方法以換取信噪比 的增益。換句話說，頻帶 W 和信噪比 S/N 是可以互換的。