CDMA关键技术.ppt

1、,CDMA关键技术,第一章 CDMA分集技术,CDMA 使用的分集技术,空间分集利用空间位置的不同产生分集频率分集利用频率的不同产生分集时间分集利用时间上的差异产生分集,空间分集,分集接收:基站多天线接收各个天线位置不同，接收到的多径信号不一样可以允许一个天线接收到较弱的信号，只要另外的天线接收到的信号足够强软切换软切换实际上就是一种空间分集。手机收到的信号来自两个不同的小区，就是两个不同的多径信号,软切换产生的空间分集,频率分集,频率分集对抗多径衰落CDMA是个宽频系统，多径衰落在频谱上就像在宽的木块上的一个刻痕如下图所示，仅仅损失了一小部分信号,Amplitude,Frequency,时间

2、分集,Rake 接收机：搜索和解调多径信号交织将时间上相邻的数据扩开打乱，以对抗突发差错卷积产生码元相关性及码元重复，以增强纠错和检错功能维特比译码对卷积码最优的译码算法,Rake接收机-多径环境,各路多径信号,合成后信号,0,90,0,90,矢量合成,Frequency,Amplitude,Time,Rake接收机原理,RAKE接收机能有效的克服多径衰落，提高接收性能。,前置接收机,各单径合并,单径接收电路,单径接收电路,单径接收电路,输出,各路单径信号的分离和时延调整,90,0,CDMA关键技术,第二章 软切换,软切换的概念,CDMA小区/扇区切换采用软/更软切换切换是先接续再中断服务质量

3、高,有效减低掉话其他无线系统小区/扇区切换采用硬切换切换是先中断再接续容易产生掉话,更软切换：同一基站、相同频率、不 同扇区的CDMA信道间。,切换时基站的进入与退出,软切换的实现-Rake接收机,软切换的实现-导频集,导频信道：CDMA系统用于引导接入和切换信道，手机在网络中不间断测量周围小区的导频信号。导频集：导频（PN偏置）的集合，它们具有相同的CDMA频率。,软切换的实现-导频集,导频集分为：激活集、候选集、相邻导频集、剩余导频集。激活集：当前手机正在保持连接的业务信道所对应的导频的集合。候选集：导频信号强度足够，手机可以成功解调，随时可以接入。相邻集：当前不在激活集或候选集里，但可能

4、会进入候选集的导频的集合。剩余集：所有其余导频的集合。BSC与MS间导频集的异同：手机的导频集按照协议划分为激活集、候选集、相邻集、剩余集。BSC中的导频集可以只有激活集和相邻集。,软切换参数-切换门限,T_ADD：导频可用门限（绝对门限）当Ec/IoT_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：-31.50dB推荐值：-14-12 dBT_DROP：导频最低可用门限当导频的 Ec/Io 下降低于T_Drop 触发计数器T_TDrop如果导频 Ec/Io 超过T_Drop,计数器中止；计数器满时导频从激活集或候选集中去除到相邻集。范围：-31.50dB推荐值：-16-13

5、dBT_Comp:active vs.candidate Comparison threshold导频比较差值门限（相对门限）当Ec/IoActive Ec/IoT_Comp*0.5，则手机发送附加的PSMM范围：063 步长0.5dB 推荐值：22.5dB,软切换参数-切换门限,T_TDROP:Active or Candidate Set drop timer导频去掉定时器长度当导频集和候选集中导频降低时间超过了T_TDROP计数器，导频将被去除到相邻集如果候选集满了，但是有新的导频满足T_ADD要求需要增加，那么就去除一个最接近T_TDROP门限的导频范围：0319s 推荐值：24 sN

6、GHBR_MAX_AGE：相邻集最大生存期限手机对每个相邻集导频都有一个计数器，每当手机收到邻区列表更新消息（NLUM）时，都对相邻集原有导频的计数器加1，如果计数器超过该参数，则将该导频从相邻集剔除。,软切换参数-搜索窗,移动台在检测导频时，移动台想要检测的导频并不会正好在预期的时间内到达，移动台估计的系统时间包括参考导频的传播时延，而其他导频的时序也是基于自己的传播时延的。由于移动台并不知道任意给定的导频的传播时延大小，所以它必须在合理的时延窗口上进行搜索，直到找出导频的实际时序。移动台寻找给定导频时，其搜索宽度称为搜索窗口。,移动台搜索导频时使用3种不同的搜索窗口参数（包含在SPM消息中

7、）：SRCH_WIN_A，用于搜索激活集和候选集中的导频SRCH_WIN_N，用于搜索相邻集中的导频SRCH_WIN_R，用于搜索剩余集中的导频,软切换参数-搜索窗,基站对各种导频集合分别设置了相应的搜索窗口(PN 偏置范围)，在各个窗口里移动台搜索对应导频集中导频的所有可用多径分量。SRCH_WIN_A 移动台利用这个搜索窗口搜索激活集和候选集中的导频，它以PN码片为单位来指定，移动台将把激活集和候选集中每个导频信号的搜索窗口中心定位在最早到达的可用多径成份的导频信号附近。,软切换参数-搜索窗,SRCH-WIN-N 和 SRCH-WIN-R 移动台利用这个搜索窗口搜索相邻集和剩余集中的导频，

8、这些窗口的中心大约位于目标导频相对于激活集中参考导频到达时刻的PN码偏置处。基于最早到达的参考导频的定位，移动台将加上适当数量的码片来找出相邻集的导频，相对于导频42来找出导频92意味着加上（92-42）64=3200 Chip.其中导频42为参考导频，导频92为邻区中设定的导频。,软切换参数-搜索器如何工作,Example 例如3 Actives PN 12,15 and 183 neighbours 60,63,66Search Order 搜索顺序12,15,18,60,12,15,18,63,12,15,18,66,12,15,18,R,12,15,18,60,12,15,18,63,

9、12,15,18,66,12,15,18,R,导频集合的维护,Active有效集,Candidate候选集,Neighbour邻域集,Candidate Pilot T_ADDCandidate Pilot Active Pilot+T_COMP,Neighbour Pilot相邻引导 T_ADD,Remaining剩余集,Candidate Pilot T_DROP and T_TDROP Expired,Active Pilot T_DROP and T_TDROP timer expired,Set Size ExceededOr AGE MAX_AGE,软切换分类,按发生场景分类：同一

10、BTS内不同扇区相同载频之间（又称更软切换）；同一BSC内不同BTS相同载频之间；同一MSC内，不同BSC相同载频之间；不同MSC，不同BTS相同载频之间；软切换发生时，除了载频相同之外，声码器、帧偏置也保持不变按切换状态分类：Soft：两分支软切换，两个分支分属不同的BTS；Softer：两分支更软切换，两个个分支属于同一个BTS；Softer-softer：三分支更软更软切换，三个分支均属于同一个BTSSofter-soft：三分支更软软切换，三个分支中，两个属于同一个BTS，另一个属于别的BTSSoft-soft：三分支软软切换，三个分支均属于不同的BTS,CDMA关键技术,第三章 功率

11、控制,远近效应,A,B,P(),P(),P(),P(),移动台A由于距离基站较近信号衰减较小,移动台B由于距离基站较远信号衰减较大,P(),解扩,A的发射功率,B的发射功率,基站接收功率,A：成功分离,B：无法分离,远近效应,P(),P(),P(),P(),P(),解扩,移动台A降低发射功率,A,B,A的发射功率,B的发射功率,基站接收到移动台A、B的功率基本相等,A：成功分离,B：成功分离,干扰受限,解扩,P(),P(),P(),P(),P(),P(),P(),P(),P(),P(),P(),（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,（1）,（2）,（3）,（4）,（1）,（2）,（3）,（4

12、）,（5）,解扩,基站接收总功率,基站接收总功率,干扰受限,解扩,P(),（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,P(),（1）,P(),（2）,P(),（3）,P(),（4）,P(),（5）,基站接收总功率,功率控制原则,从前4张胶片可以看出：CDMA系统存在远近效应，必须采取措施克服。CDMA是自干扰系统，限制CDMA系统容量的因素是系统总干扰。CDMA2000系统采用功率控制的方法克服远近效应并提高系统容量CDMA2000系统功率控制原则达到系统要求信号质量的条件下，发射功率最小基站从各个移动台接收到的功率相同,功率控制类型,反向（控制对象：移动台）开环功率控制。闭环功率控制（速率：80

13、0Hz）外环功率控制前向（控制对象：基站，只有闭环功率控制）消息报告方式：周期报告、门限报告（慢速功率控制用于IS95A/B）EIB方式（速率：50Hz，只用于IS95B的速率集2）快速功率控制（速率：800Hz，用于CDMA2000系统）,无线配置和移动台协议版本定义标准,因为IS2000是是和IS95/95B向后兼容的，Rate Set1和Rate Set2做为IS2000的一个子集分别对应为RC1/RC2。,无线配置定义,移动台协议版本定义,移动台协议版本：1-2：IS95,3:IS95A,4-5:IS95B,6:20001X,功率控制算法的应用,前向功控基于CDMA标准：移动台版本为2

14、5，分配RC1信道，使用测量报告功控。移动台版本为35，分配RC2信道，优先采用 EIB功控，也可使用测量报告功控。移动台为版本6以上（包括版本6），优先采用前向快速功控，也可使用测量报告功控和EIB功控。反向功控的应用移动台版本从2到7，均采用相同的反向功控算法（开环、闭环）。,目前，华为的系统是根据移动台协议版本，无线配置自动选择所使用的功控算法,反向开环功控,反向开环功控的基础是前向链路损耗和反向链路损耗相近的假设。根据这个假设，移动台根据接收到的总功率估计前向链路损耗，然后再估计移动台接入所需的功率。,反向开环功控原理,移动台确定发射功率的目标是使得基站接收到的信号满足正确解调的Ec/

15、Io要求。,移动台发射功率(dB)Ec/Io要求值(dB)RSSI(dBm)+基站发射功率(dBm)移动台接收功率(dBm),其中：RSSI：体现了小区的反向负荷基站发射功率：小区的前向负荷Ec/Io要求值(dB)RSSI(dBm)+基站发射功率(dBm)：协议把根据设定的一些参数值计算出的结果称为offsetpower,开环估计中OffsetPower的取值,移动台接入过程,移动台接入时根据接收的功率进行开环估算，用估算出的发射功率发出一个探测信号，然后等待确认消息。如果在规定的时间内收不到确认消息，移动台会增加功率一个探测步长再次发射。这样通过逐次多序列探测来确定所需的发射功率。,移动台接

16、入过程,接入探测序列,接入试探流程,接入过程各变量的说明,IS95A的接入信道发射功率开环估算公式,发射功率(dBm)=-Mean Receive Power(dBm)+offsetpower+NOM_PWR-16*NOM_PWR_EXTs+INIT_PWR+Access Probe Corrections 平均接收功率和常数offset power两项计算得到的是补偿路径损耗以后所需的发射功率。移动台发射功率与接收功率成反比。Offset power与RC、频段、信道类型有关。NOM_PWR：物理意义上讲是用来补偿基站发射功率相对于标称功率（计算Offsetpower时的设定值）的偏移。IN

17、IT_PWR：物理意义上讲用于补偿负荷的不同而导致的移动台发射功率的不同，他的作用是使得移动台在第一个接入试探时，其发射功率能够以略小于所需要的功率被基站接收，该值还可以部分补偿cdma前反向信道之间偶尔的不完全相关引起的路径损耗差。接入探测修正=(n-1)*PWR_STEP，PWR_STEP是两次试探之间所应该提升的功率。,发射功率(dBm)=-Mean Receive Power(dBm)+offset power+NOM_PWR-16*NOM_PWR_EXTs+INIT_PWR+Access Probe Corrections+interference correction,IS95B,

18、IS2000的接入信道发射功率开环估算公式,其中，干扰修正值 interference correction=minmax(7 Ec/Io),0,7，Ec/Io为最强分支的Ec/Io取值,干扰修正值的物理意义,移动台接收的总功率包含了多个小区的发射功率，而接入是在一个小区独立进行的。移动台接收功率高的原因有两种可能：1、服务基站离移动台的路径损耗小。2、尽管服务基站离移动台的路径损耗大，但其它的扇区形成的干扰较大。,干扰修正值的物理意义,干扰修正值的作用以确定在移动台接收到的总功率中，服务扇区分支的发射功率所占的比例。由于导频功率通常是恒定的，于是如果当前总接收功率较大，但Ec/Io较小，表明

19、当前移动台接收到的邻扇区干扰大，服务扇区功率在总功率的比例较低，因此修正值大。,IS95业务信道,IS2000反向导频信道的开环估算公式：平均发射功率(dBm)=mean input power(dBm)+offset power+interference correction+ACC_CORRECTIONS+RLGAIN_ADJs。RLGAIN_ADJs（无线链路增益）：对于RC1,RC2，业务信道发射功率相对于接入信道的发射功率调整值。对于RC3,RC4，该值是指反向导频信道平均发射功率相对于接入信道的发射功率调整值。通过ECAM下发给移动台。ACC_CORRECTIONS：是NOM_PW

20、R、INIT_PWR、NOM_PWR_EXT和PWR_STEP的函数Offset power：取值随不同的信道类型有所不同，比如接入信道的值和业务信道的取值就不同。,业务信道发射功率的开环估算公式,IS2000的反向业务信道的开环估算公式：Transmit Power(dBm)=平均反向导频信道输出功率(dBm)+Nominal_Attribute_GainRate,Frame Duration,Coding+Attribute_Adjustment_GainRate,Frame Duration,Coding+Reverse_Channel_Adjustment_GainChannel Mu

21、ltiple_Channel_Adjustment_GainChannel+RLGAIN_TRAFFIC_PILOT+RLGAIN_SCH_PILOTChannelsRLGAIN_TRAFFIC_PILOT：业务信道相对于导频信道的发射功率调整值。在ESPM、GHDM、UHDM消息中发给移动台，对反向FCH、SCH、DCCH都有效。RLGAIN_SCH_PILOT：SCH相对于导频信道的发射功率调整值。在ESCAM指中发给移动台，只对反向SCH信道有效。,IS2000的反向业务信道的开环估算公式,接入参数表APM中的开环参数,反向开环功控参数说明（1）,反向开环功控开环参数说明（2）,反向功控

22、参数表RCLPC中的开环参数,扩展系统消息参数表ESPM中的开环参数,反向开环功控参数的传递,开环估计将会用到开环估计公式，其中参数在反向功控参数表等表中定义，在寻呼信道上由APM（接入参数消息）传送。,反向功率是由前向链路的传输统计量进行估测，但是前向、后向两个链路并不相关，误差较大。接收功率中受相邻基站影响，在小区边缘是误差会较大。差错来源假设前向、后向链路相关。总接收功率包括目标基站之外的其它基站。响应时间缓慢。,反向开环功控的缺点,反向开环功控缺点,反向闭环功控定义和分类,闭环校正指在开环估计的基础之上，MS根据在前向信道上收到的功率控制指令快速校正自己的发射功率（例如每秒800次）.

23、分类闭环校正分为内环外环,定义,闭环功控起作用以后，MS发射功率是反向开环估计，加闭环调整的结果。,反向闭环功率控制（含外环）,内环,外环,插入功率控制比特,设定目标Eb/Nt,测量反向信道的Eb/Nt,测量FER值,功率控制比特,20ms前向业务信道帧,1.25ms,内环功率控制基站测量反向信道的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，否则增加发射功率。调节速率为800Hz外环功率控制BSC统计误帧率，设定所需的目标Eb/Nt,反向闭环功控外环调整步长,Eb/Nt调整步长：StepiPStepiEStepiPStep=外环因子*(当前FER-目标FER)/100iE

24、Step：由当前接收帧的帧质量计算获得，它和“Eb/Nt下降步长”和“外环功控周期”相关。具体实现见下页。外环因子：可以通过参数“OLP_FACTOR（外环功率控制算法因子）”来设置；,iESetp的具体实现算法：收到PWR_R_CTRL_FREQ（反向功控周期）个好帧，则Eb/Nt下降步长为：PWR_Eb_Nt_DWN_STEP（Eb/Nt下降步长）。收到一个坏帧，上升的步长（1/FER 1）/反向外环功控周期）下降的步长），计算结果如下表所示。,外环高速步长的实现,外环功控目标,外环功率控制算法目标：1 收敛性：当链路FER处于满足目标FER要求的稳态时，反向Eb/Nt设定值应能保持在稳态

25、。2 灵活性：调整的幅度应能灵活配置（通过短期的FER）,移动台收到功控比特的行为,移动台收到反向功控比特后的行为：移动台根据功控比特来调整发射功率。当存在多个软切换分支时，每个基站分支都是根据自己接收的反向链路Eb/Nt确定功率控制比特，因此各个分支的功率控制比特可能不一致。移动台对各个软切换分支的功控比特是独立解调的，因此，功率控制比特是没有最大合并增益，它的发射功率要比前向业务信道高一些。软切换的不同分支的功控比特是以逻辑“或”的方式进行合并，即两个分支的功控比特都要求移动台升功率，移动台才升功率；只要一个分支的功控比特要求移动台降功率，移动台就降功率。,反向闭环参数,反向外环功率控制参

26、数表RCLPC（系统使用）：,注：1.反向外环的功率控制周期的设置值和目标FER有一个对应关系2.Eb/Nt最大调整步长是为了限制计算出的上升值过大。,反向闭环参数,反向外环功率控制参数表RCLPC（系统使用）：,反向外环功率控制参数表RCLPC（移动台使用）,反向移动台相关参数,反向功控步长：01db；10.5db；20.25db通过PCNM、GHDM下发移动台。当移动台并不支持某些步长的功控，如果此参数设置的步长较小，移动台会自动去选择一种自己可支持的步长。,关键参数解析,简要说明：影响开环功控的功率估计，其产生影响的起点是从第一个接入探测发射开始，这些参数会对接入过程，呼叫建立等产生较大

27、影响。详见网络规划参数配置建议和前面的胶片。相关消息：APM平衡设置：这些参数的值设的过高将对反向容量造成冲击，会有较大的功率容余，该值设的过低，则手机需要进行多次的试探才能接入，使手机接入的时间变长，甚至可能造成接入失败。补充说明：NOW_PWR和INI_PWR两个参数对接入在效果上都是一样。分成两个参数是物理意义上的不同。命令行：MOD APM,NOW_PWR,INI_PWR,PWR_CTRL_STEP：,关键参数解析,简要说明：手机在接入信道接入系统后，业务信道的初始功率（对IS2000是反向导频功率）是在当前的接入信道的功率上加该参数。相关消息：ECAM平衡设置：该参数设的大，能提高呼

28、叫初期的传输质量，提高呼叫建立成功率，但对系统容量有影响，并且会增加手机的功率消耗。命令行：MOD RCLPC,链路增益调整RLGAIN_ADJ,关键参数解析,简要说明：该组参数表示SCH信道功率相对反向导频功率的偏置，在信道指配消息（ESCAM）下发给手机。相关消息：ESCAM平衡设置：该参数设的高，能提高反向SCH的传输效率，但会影响反向容量。SCH速率越高，所需要的功率越大，该偏置也应设的越大。测试表明，该参数对反向SCH误帧率和数据传输速度有较大的影响。补充说明：对于2X,4X,8X,16X也存在相对应的参数。命令行：MOD RCLPC,1X SCH相对导频增益调整 RLGAIN_SC

29、H_PILOT_1X,关键参数解析,反向初始的设定值 REV_INIT_SETPT FCH外环设定值的最大值 REV_MAX_FCH_SET_PTFCH外环设定值的最小值 REV_MIN_FCH_SET_PT,简要说明：这组参数分别影响反向外环设定值的初始值，最大值和最小值。相关消息：系统用参数平衡设置：该组参数的设置需要在语音质量，掉话率等网络指标和系统反向容量间取得一个平衡。设得高，会减小系统反向容量。命令行：MOD RCLPC,移动台接入过程的功率控制时段划分,开环功控的起始点闭环功控的起始点,前向链路功率控制,目的：通过在各个前向业务信道上合理地分配功率来确保各个用户的通信质量，使前向

30、业务信道的发射功率在满足移动台解调最小需求信比的情况下尽可能小，以减小对邻区业务信道的干扰，使前向链路的用户容量最大。1、MS与所属基站的距离和它与同它邻近的一个或多个基站的距离相近时，受到的干扰会明显增加，而且这些干扰的变化规律独立于它所属基站的信号强度，需要该基站提高发射功率几个分贝以维持通信。2、MS所处的位置正好是几个强多径干扰的汇集处，对信号的干扰将超过可容忍的限度，需要提高发射功率。3、MS处于比较好的传输特性位置，就可以降低对它的发射功率。,前向链路功率控制-基于测量报告,前向链路功率控制基站系统缓慢地减少对每一移动台的前向链路发射功率当移动台检测到 FER 增大，就请求基站系统

31、增大前向链路发射功率,FER,移动台,BTS,BSC,功率调整,前向功率控制-EIB方式,BSC根据移动台上报的反向业务信道帧（反向链路帧）中携带的EIB（擦除指示比特，用以表明此帧是好帧或坏帧）来调整前向信道的增益。,EIB前向功控算法原理,注：从协议版本3开始，RateSet2的反向业务信道帧中包含有EIB。,EIB的意义：该比特设置为0表示“好帧”，表示物理层CRC校验通过。该比特设置为1表示“坏帧”，表示物理层CRC校验不通过。,前向快速功率控制,外环：MS计算前向信道的FER，与目标FER比较，得出目标Eb/Nt。内环：MS比较目标Eb/Nt与测量所得Eb/Nt，在反向功控子信道中填写功控比特。,前向快速功控原理,反向链路开环功率控制假设前向路径与反向路径的衰耗类似接收功率+发射功率=-73(dbm)反向链路闭环功率控制基站检测Eb/No，与门限值比较，产生对移动台的功率控制命令每1.25 ms更新一次(每秒重复800次，1 d b 的步长)反向链路外环功率控制在BSC中统计的FER须等于1%，据此更新基站的Eb/No门限值。,功率控制工作示意图,前向链路功率控制基站系统缓慢地减少对每一移动台的前向链路发射功率当移动台检测到 FER 增大，就请求基站系统增大前向链路发射功率,