CDMA知识要点1

CDMA知识关键点

一、无线传输理论:..............................................................2 1.UHF（ultrahigh frequence）超高频300~3000MHZ..............................22. 慢衰落和快衰落概念.......................................................23. 对抗衰落,基站采取方法是采取时间分集、空间分集（极化分集）和频率分集措施.24. 绕射损耗和穿透损耗........................................................25.常见多个传输模型:.........................................................2 6.CW测试概念:...............................................................2二、天线理论:..................................................................21.天线分类...................................................................22.天线性能指标...............................................................33.dBd 和dBi区分,和dBm概念..................................................3

5.天线选型...................................................................3
4.波束宽度..................................................................3

2.扩频通信原理...............................................................5 3.CDMA采取直序扩频频 (DirectSequence Spread Spectrum).......................5 4.多个常见概念...............................................................5 5.系统框图...................................................................6 6.三种码（短码、 长码、WALSH码）:..........................................7四、CDMA信道:..................................................................7 1.IS-95中前向信道和反向信道.................................................7五、CDMA关键技术:.............................................................10 1.功率控制技术.............................................................10 2.Rake接收.................................................................11

3.软切换/更软切换概念.......................................................11

六移动台行为...................................................................12 1.移动台初始化.............................................................12 2.移动台空闲态..............................................................12 3.接入过程.................................................................13 4.掉话.....................................................................16七、基站硬件..................................................................17 1.系列基站..................................................................17八、 切换算法:................................................................18 1.CDMA切换分类.............................................................18 2.导频集...................................................................18 3.CDMA切换关键参数.........................................................18 4.搜索窗口参数.............................................................19 5. 切换算法能够分为以下类型:...............................................21 6 软切换动态门限...........................................................21 7.软切换过程...............................................................22
2.功控分类.................................................................23 3.反向功控.................................................................24 4.前向功控.................................................................24九负荷控制.....................................................................26 1.前向负荷计算.............................................................26 2. 反向负荷控制之准入算法描述...............................................28十、系统消息..................................................................29 1. 在CDMA系统中,几乎全部呼叫步骤由消息驱动.................................29 2.常见消息.................................................................29
3.6种必选消息..............................................................30

一、无线传输理论:

1.UHF（ultrahigh frequence）超高频300~3000MHZ

2. 慢衰落和快衰落概念

慢衰落:由障碍物阻挡造成阴影效应,接收信号强度下降,但该场强中值随地理

改变改变缓慢,故称慢衰落。又称为阴影衰落。慢衰落场强中值服从对数正态分布,

且和位置/地点相关,衰落速度取决于移动台速度

快衰落:合成波振幅和相位随移动台运动起伏改变很大,称为快衰落。深衰落点在

空间上分布是近似相隔半个波长。因其场强服从瑞利分布,又称为瑞利衰落,衰落

振幅、相位、 角度随机。

3.对抗衰落,基站采取方法是采取时间分集、空间分集（极化分集）和频率分集措

施

4.绕射损耗和穿透损耗

同一障碍物高度对长波长产生绕射损耗小于短波长。即高频绕射能力弱。

来高频信号（如1800M）室内外电平差比低频信号（如900M）室内外电平差要大。

而且,低频信号进入室内后,因为穿透能力差部分,在室内进行多种反射后场强分

布更均匀;高频信号进入室内后部分穿透出去了,室内信号分布就不太均匀,所以

显得不一样位置信号电平差异大,也就使用户感觉信号波动大。

5.常见多个传输模型:

1)Okumura(奥村)/Hata模型

适用频段:900M

2) COST231-Hata模型

1)采样符合李氏定律:40波长,采样50个样点 2)车速上限:Vmax=0.8λ/Tsample
二、天线理论:

1.天线分类
1)型按辐射方向也可分为:全向天线、定向天线。

2) 按极化方法来区分关键有:单极化天线、双极化天线（也叫交叉极化天线） [天线辐射电磁场电场方向就是天线极化方向,电场矢量垂直于地面为垂直 极化（VP）,平行于地面为水平极化（HP）。在双极化天线中,通常有 对于UHF频段,水平极化波传输效果不如垂直极化,0°/90°、45°/-45°两种。

所以现在极少采取0°/90°交叉极化天线]
3)按外形来区分关键有:鞭状天线、平板天线、 帽形天线等等。

2.天线性能指标 1) 技术性能关键包含:工作频段、 增益、 极化方法、波瓣宽度、 预置倾角、 2) 机械性能关键包含:尺寸、 重量、 天线输入接口 、风载荷等。

3.dBd和dBi区分,和dBm概念
1)dBi定义为实际方向性天线（包含全向天线）相对于各向同性天线能量集中 相对能力,“i”即表示各向同性——Isotropic。

2)dBd定义为实际方向性天线（包含全向天线）相对于半波振子天线能量集中 相对能力,“d”即表示偶极子——Dipole。

3) dBi=dBd+2.15
4) dBm是绝对值,1mw对应0dBm。即已知功率为Amw, 则为10lg（Amw/1mw） dBm。 4. 波束宽度

主瓣两半功率点间夹角定义为天线方向图波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。 主

瓣瓣宽越窄,则方向性越好,抗干扰能力越强。

? Ga=10lg[32600/(A*B)]

其中,Ga为天线增益（为倍数,计算时要换算成dB值）

A为垂直半功率角,B为水平半功率角。

5.天线选型

6.天线下倾角和覆盖距离计算公式

假设所需覆盖半径为D(m),天线高度为H(m),倾角为α,垂直半功率角为θ,则天线

主瓣波束和地平面关系图1所表示:

从上图能够看出,当日线倾角为0度时天线波束主瓣即关键能量沿水平方向辐射;当

日线下倾度时,主瓣方向延长线最终必将和地面一点（A点）相交。因为天线在垂

直方向有一定波束宽度,所以在A点往B点方向,仍会有较强能量辐射到。依据天线

技术性能,在半功率角内,天线增益下降缓慢;超出半功率角后,天线增益（尤其是

上波瓣）快速下降,所以在考虑天线倾角大小时能够认为半功率角延长线到地平面

交点（B点）内为该天线实际覆盖范围。

依据上述分析和三角几何原理,能够推导出天线高度、下倾角、 覆盖距离三者之

间关系为:

α=arctan（H/D）+θ/2

上式能够用来估算倾角调整后覆盖距离。但应用该式时有条件:倾角必需大于

半功率角之二分之一;距离D必需小于无下倾时按公式计算出距离。式中垂直波束

宽度能够查具体天线技术指标或计算得出。

三、CDMA基础原理:

1.CDMA （codedivision multiply access）码分多址接入。

2.扩频通信原理
? 扩频通信就是将信号频谱展宽后进行传输技术。

? 其理论解释为Shannon定理:C=Wlog2(1+S/N)

纯信息数据称为比特（bit）

在经过卷积编码器、符号反复和交织后数据被称为符号（symbol）

经过最终扩频后得到数据被称为码片（chip）? 处理增益（ProcessingGain）

了解为最终扩频速率和信息速率比;
? 前向（Forward）:从基站到移动台
? 反向（Reverse）:从移动台到基站
? 无线配置（RC）:是指一系列前向或反向信道工作模式,每种RC支持一 套数据速率,其差异在于物理信道多种参数,包含调制特征和扩频速率。

? 多个轻易混淆概念

移动用户识别码MIN/IMSI
MIN/IMSI＝MCC+MNC+MSIN
其中: Mobile Network Code）是移动网络码,联通CDMA系统使用03;MSIN MCC（Mobile 是移动国家码,中国为460; MNC（

位置区识别码LAI
LAI＝MCC+MNC+LAC

电子序列号 ESN
ESN＝厂家编号＋保留＋设备序号
? Io 干扰功率谱密度,包含热噪声
? Ec:码片能量
?
Eb:业务信道上比特能量,在95和1x上和Ec关系为Eb=Ec＋W/R(dB)5.系统框图

信源	卷积	加扰	扩频	调制	射频
编码	交织	解扰	解扩	解调	发射
信源	译码				射频

译码

解交

接收

1)信源编码（采取高效声码器）:

织

QCELP8K

QCELP13K

2) 信道编码通常采取卷积码（语音）或TURBO（数据）码。

EVRC8K

前向信道:采取Walsh码扩频区分信道。

反向信道:IS95A/B和CDMARC1、RC2中,Walsh码用于正交调制。

CDMA其它RC用Walsh码区分信道类型。

? 区分信道:编码器输出数据每1个比特和一个2n阶Walsh码相乘（1

符号变换到2n个码片）。

? 正交调制:编码器输出数据每6个比特变换为一个阶Walsh码（6

符号变换到个码片）。

5)调制:

IS95A/B前向采取QPSK调制,反向采取OQPSK调制

CDMA前向采取QPSK调制,反向采取HPSK调制。

6.三种码（短码、长码、 WALSH码）:
CDMA系统中使用了两种m序列,其中一个周期为2^15-1称为短码,另一个周期为2^42-1称为长码.

1)短码

长度为215-1chips,周期为26.67ms

前向用短码来区分扇区
? CDMA系统要求短码最小偏移单位为个bit（CDMA系统称为码片 chip）,所以共有512个PN偏置（2^15/=512）
? 同一扇区（基站）全部CDMA信道短码相同
? 相邻扇区（基站）CDMA信道短码偏置不一样

反向用作OQPSKI、Ｑ调制
2)长码

前向信道扰码(加密) 反向信道用不一样相位识别移动台（直序扩频）
1) 前向信道

导频信道(Pilot)–无任何信息,区分不一样基站,比较不一样基 站之间信号强度,引导手机进入系统,基站连续传输,其信号强度是小 区软切换依据

同时信道（Sync)–只传送同时信息（SID、NID、PNoffset、 长码状态、系统时间、 寻呼信道速率等）,帮助手机和系统取得时 间同时

寻呼信道（Paging）–提供系统信息和向手机发送控制消息（系统 参数、接入参数、 邻区表、 接入信道参数、 CDMA信道列表、时隙寻 呼及寻呼消息、多种指令、 信道分配消息等等）

业务信道（Traffic）–话音信息、 邻小区更新消息、 软切换消息、 功率控制消息等
2)反向信道

接入信道(Access)–发送控制或响应消息（如登记消息、起呼消 息、寻呼响应消息等）和寻呼信道配对使用

业务信道(Traffic)–手机向基站传送话音信息、导频强度测量 消息、FER测量消息、切换完成消息等
3)信道结构

PowerControl (downlink)

1)了解远近效应、干扰受限这两个概念
在一个CDMA系统中,每一信道全部会受到来自其它信道干扰,这种干扰是 一个固有内在干扰,所以CDMA系统为一自干扰系统。因为是自干扰系统, 会造成:1、系统存在远近效应;2、系统容量为软容量
2)功率控制

反向（控制对象:移动台）
? 开环功率控制。

? 闭环功率控制（速率:800Hz）

前向（控制对象:基站,只有闭环功率控制）
? 消息汇报方法:周期汇报、门限汇报（慢速功率控制用于IS95A/B） ? EIB（ErasureIndicator Bit）方法（速率:50Hz, 只用于 IS95BRC2）

? 反向开环功率控制 快速功率控制（速率:800Hz, 用于CDMA系统）
?小区负荷
? 信道环境
? 移动台依据所接收前向信道功率,直接确定发射功率

反向闭环功率控制
? 内环功率控制
? 基站测量反向信道Eb/Nt和目标Eb/Nt进行比较,大于则指令移 动台降低发射功率,不然增加发射功率。调整速率为800Hz ? 外环功率控制
?BSC统计误帧率,设定所需目标Eb/Nt(50HZ)
2.Rake接收

? RAKE接收机能有效克服多径衰落,提升接收性能。

3.软切换/更软切换概念

? 所谓软切换就是移动台能够同时和多个基站或扇区保持通信联络。

软切换时移动台同时和多个基站保持通信联络,各基站信号由RAKE

接收机分离合并。反向信道合并在BSC。

更软切换实际上是软切换特殊形式,指移动台同时和一个基站不一

样扇区保持通信联络。此时,反向信道合并在基站。

软切换发生在两个BTS之间,分集信号在BSC做选择合并。

六移动台行为

移动台本身状态分为四种:初始化,空闲,接入,业务在线。其中每一状态中又

包含若干子状态。这些状态涵盖了移动台各项功效和操作:

移动台初始化分为四个子状态:确定系统子状态、导频信道捕捉子状态、 同时信道捕捉子状态和定时改变子状态。其状态转移图以下:

2.移动台空闲态
? 寻呼信道监听
? 登记
?
空闲切换 ? 漫游
1) 寻呼信道被分割为80ms时间段,每一段均称为一个寻呼时隙。移动台能
够工作在两种模式:时隙模式和非时隙模式。工作在非时隙模式移动台必
需监听全部寻呼时隙,而工作在时隙模式移动台则在指点时隙监听,在其
它时隙就能够降低或停止处理器操作,以达成节能目标。

(2) 关机登记
(3)基于定时器登记
(4)基于距离登记
(5)基于Zone登记
(6)参数改变登记
(7)指令登记
(8) 隐含登记
(9)业务信道登记
3) 空闲切换
只要移动台处于开机状态,移动台导频搜索器就会不停地搜索目前邻区列表
中导频。当处于空闲状态时移动台侦测到另一个基站导频信号强于目前基
站时,移动台就会进行空闲切换,将较强导频作为参考导频,并在下一超帧
开始时,将移动台转到该导频对应寻呼信道,从中接收系统消息,修改移动 台部分参数取值。
台在系统参数消息中收到（SIDNID）和当地网络参数对不一致,则判定发生
了漫游。在协议中定义了两种类型漫游: 一个是SID相同而NID不一样时,这
是就是同一系统不一样网络之间漫游,另一个漫游定义为SID不一样,这种漫
游为不一样系统之间漫游。当NID取保留值65535(0XFFFF)时,则表示在该
SID所标识基站下,移动台均不处于漫游状态。

3.接入过程
1）.以下状态下会引发移动台接入行为:

?	始呼
?	寻呼响应
?	登记

2）.接入过程

接入过程是由数次接入尝试组成
移动台在接入信道上采取随机接入过程。通常而言,一个接入尝试(accessattempt)由一个或多个接入子尝试(accesssub-attempt)组成,下图就是一个接入子尝试示意图。从图中能够看出,一个接入子尝试中包含多个接入试探序列(accessprobe sequence):

接入子尝试（其中包含4个接入试探序列）

接入尝试序列（其中包含了5个接入尝试）

一个接入尝试序列
以上各图中计算、随机和HASH算法产生变量以下表:

因为一个前向寻呼信道可能对应多个反向接入信道,在进行接入前,移动台从这些反向接入信道中随机选择一个信道进行接入。假如对应于目前寻呼信道反向接入信道只有一个,则一个接入试探序列中全部接入试探全部在这一反向接入信道上传输。若对应于目前寻呼信道反向接入信道超出一个,则一个接入试探

序列接入试探可能在这些不一样接入信道上传输。

每个接入试探序列第一次接入试探发射功率是由物理层依据开环功控决定。移动台依据下行接收信号功率和开环功控公式,计算初台发射功率,并根据这一功率发送第一次接入尝试。然后在前向信道上等候基站接入响应,假如在要求时于是移动台在随间（TA）内没有收到来自BSS响应消息,则表示这次尝试失败。

机等候一段时间后,进行下一次接入尝试,为提升接入可能性,这次接入尝试发射功率较上次有一定提升（PI）。在一个接入尝试系列中,能够最多有16次尝试,而最多能够有15次接入尝试系列。在大多数情况下,第一次便能成功接入。当试探次数达成接入参数消息中要求最大值仍没有收到以基站响应,则移动台指示接入失败。

3）.包含到关键参数

4.掉话

在通话过程中,前反向业务信道均被业务数据所占用,为确保业务数据正常传输,

移动台和基站信令链路必需处于一个闭环状态,当因为某种原因使得这种状态

被破坏时,移动台就会释放业务链路,产生掉话现象。

在移动台中存在部分计数器,用来对部分不良事件进行计数,当这些计数器达成

现在引发移动台掉话原因有以下三种机制:其门限时, 移动台将会关闭其发射机或返回初始化状态。

2)衰落计数器:一个高前向误帧率意味着前向链路处于衰落状态中,在移动台

内维持有一个减计数器,移动台每连续收到N3m(2)个好帧,该计数器就会复位,

重新开始计数。假如在要求T5m时间内（通常为5S）,仍然没有收到两个连续

好帧,则这一计数器可能会达成零值,这时候移动台就会进入转入初始态。

3)响应失败:移动台在反向业务信道上发送一个需要基站应答消息,为确保基

站收到这一消息,通常将这一消息进行数次发送,假如在数次发送后仍然没有收

到基站应答,移动台就会关闭其发射机,重新初始化。

七、 基站硬件

MS:移动台 SoftSite:软基站 BTS:基站收发信台

BSC:基站控制器 ISDN:综合业务数字网 PLMN:公共陆地移动网

PSTN:公用电话网 PCF:分组控制功效 Internet:因特网

1.系列基站 BSS: 基站子系统

基带子系统

通常含有主控时钟板（CKM）、控制接口板（CIM）、信道处理板（CPM）RDM:

资源分配板

射频子系统

通常含有TRM(收发信机模块),HPA(高功放模块),CDU(合路双工单

元),DFU(双工滤波单元),DDU(双工双路单元),RLDU(接收分路单元)

每扇区载频物理层支持最高速率在前向、反向均为307.2kbit/s

支持链型、星型和树型组网等多个组网方法

多频段支持,支持1900MHz,450MHz, 800MHz

支持多个功率控制方法

支持软基站（ODU3601C）用光纤进行远距离安装组网

? BTS3606支持全向小区、定向三扇区配置

? B3612大容量设计,单机柜满配置12扇区载频,最大支持3机柜并柜

2)BTS3601C (ODU3601C)

? BTS3601C为室外型基站,单载频配置,安装快速,组网灵活,可节省投资,

加紧建网速度

? ODU3601C为室外型软基站,BTS3601C去掉基带处理模块即为ODU3601C,

主基站基带处理和主控时钟资源。
基站产品级连时主基站能够实现一对光纤最多串接6个ODU3601C,它们共享

1. CDMA切换分类

? 空闲切换

接入态切换属于空闲切换范围

? 硬切换

先断再接

? 软切换

先接再断,分支来自不一样基站

? 更软切换

先接再断,分支来自相同基站不一样扇区

2. 导频集

导频集分为:激活集、候选集、 相邻导频集、 剩下导频集。

? 激活集:目前手机正在保持连接业务信道所对应导频集合。

? 候选集:导频信号强度足够,手机能够成功解调,随时能够接入。

? 相邻集:目前不在激活集或候选集里,但可能会进入候选集导频集合。

? 剩下集:全部其它导频集合。

3.CDMA切换关键参数
? T_ADD:导频可用门限
当Ec/Io>T_ADD手机发送导频强度测量消息,将导频由相邻集加到候选集。

范围:-31.5~0dB 推荐值:-14~-12 dB
?T_DROP:导频最低可用门限
当激活集或候选集中导频Ec/Io下降低于T_DROP触发计数器T_TDROP;假如导频Ec/Io超出T_DROP,计数器中止;计数器满时,对于候选集导频,手 对于激活集导频,手机将产生一条导频机将自发将该导频转移到相邻集中。

强度测量消息PSMM报给BSC,提醒BSC应该删除该导频。 范围: -31.5~0dB 推荐值:-16~ -13 dB
BSC应该进行切换。

范围:0～63dB 步长0.5dB 推荐值:2~2.5dB
?T_TDROP:导频去掉定时器长度
当激活集和候选集中导频降低时间超出了T_TDROP计数器,导频将被去除到相邻集;
假如候选集满了,不过有新导频满足T_ADD要求需要增加,那么就去除一个最靠近T_TDROP门限导频。

范围:0~319s 推荐值:2~4 s

移动台利用这个搜索窗口搜索激活集和候选集中导频,它以PN码片为单位来指定。这么,移动台在传输时延增大或减小情况下,全部将继续跟踪导频。移动台将把激活集和候选集中每个导频信号搜索窗口中心定位在最早抵达可用多径成份导频信号周围。依据经验,搜索窗口应足够大,能够覆盖导频可用多径成份中估计最大抵达时间差（即导频最大时延扩展）。

? SRCH_WIN_N,用于搜索相邻集中导频

移动台利用这个搜索窗口搜索相邻集和剩下集中导频,这些窗口中心大约在
? SRCH_WIN_R,用于搜索剩下集中导频

导频92为邻区中设定导频。

在移动台解调业务信道同时,它导频搜索器会不停地搜索邻导频,对于四种不一样导

频集,采取不一样搜索优先级,下图就很形象地描述了搜索器搜索方法: 导频搜索状态

下面从一个简单例子中能够说明这一点:
从图中能够看出, 激活集,候选集优先级最高, 相邻集次之,优先级最低为剩下集。

在例子中,集活集有3个,候选集1个,相邻集12个,余下均为剩下集,共112个,而其搜索次序以下:

图１移动台搜索次序（例子）

能够看出,假如相邻集数目较大时,剩下集中PN被搜索到概率很小,即使被搜索到,

也需要较长时间。所以假如在邻区列表中漏配了邻区,则会造成强邻区信号不能立

即被系统搜到,从而带来较大干扰,严重情况会引发掉话。幸运话,假如这一漏配邻

区PN被移动台搜索到,且其强度大于T_ADD时,移动台也会上报PSMM消息,不过BSS侧

并不会进行切换处理,而只上报漏配邻区告警（我们企业现在是如此实现D405）。

另外, 对剩下集搜索, 移动台是遵照一定标准, 即: 只搜索为Pilot_INC整数倍PN偏置。

而对其它三种导频集搜索,并无此。
5.切换算法能够分为以下类型:
1)同频切换
? 接入期间切换
? 软切换/更软切换

2) 异频切换 ? 同频硬切换

在候选频率上搜索到适宜导频,将结果报给基站

切换到一个新频率上
? 伪导频硬切换
伪导频是不提供业务信道,仅起引导作用,需要额外硬件,增加了网络成 本。但因为异频搜索会中止在目前频率上服务,故在对通信质量要求尤 其高地方,能够考虑采取伪导频硬切换

? HANDDOWN硬切换

在同一个扇区下配有两个载频,则其中一个可作另一个HANDDOWN目标。

HANDDOWN硬切换利用了同扇区内硬切换成功率高特点,首优异行扇

区内硬切换,目标是在扇区内另一频点上同其它含有相同频点扇区间进

行软切换。

? 直接硬切换

当原小区导频强度门限、RTD（roundtrip delay, 环路时延)门限满足直