第1部分 移动通信系统
户可分配多个时隙,一个时隙也可由多个MS共享,用户虽然与网络一直连接,但仅当有数据传送时才占用无线信道资源。
GPRS定义了四种不同的编码方案,即称为CS-1到CS-4,分别对应不同的传输速率。
4.15 EDGE
为了进一步提高GSM系统的容量,欧洲电信标准协会(ETSI)推出一种增强数据率的演进方案,即EDGE,也被称为GSM的2.75G系统。
EDGE使用户数据信道采用多电平调制方式8PSK方式,而所有的控制信道仍采用GMSK调制方式。
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第5章 CDMA系统
5.1 CDMA系统的概述
CDMA是一种以宽带扩频技术为基础的多址接入方式,可以将处于相同时隙和频率的信号分离开来,其中所有信号共享相同的带宽。每个移动台的信号能量被分配在整个频带范围内,经过编码以后它们对其他移动台而言就成为宽带噪声。接收机利用一个与扩频信号相同的伪随机码来识别和调解不同信号。
CDMA系统是利用直接序列进行调制,用数字编码扩展频谱,是一个自干扰系统。 码分多址包含两个基本的技术,一个是多址技术,一个是扩频技术。多址技术可以通过扩频来实现,使不同用户的信息分离开来并在同一时间同一频率上传送。而扩频技术可以大大降低噪音干扰。
5.2 CDMA常用术语
比特(bit):信息数据单位称为比特bit;
符号Symbol:经过卷积编码器、交织与符号重复后的数据被称为符号Symbol; 码片chip:经过最终扩频后得到的数据被称为码片chip
处理增益:最终速率与信息速率的比;在IS-95中处理增益为1.2288M/9.6K=128,即21dB. 扩频技术
扩频调制技术必须满足两条基本要求:所传信号的带宽必须远大于信息的带宽;所产生的射频信号的带宽与所传信息无关。
扩频增益:所传信号的带宽与信息带宽之比。
由于扩频信号扩展了信号的频谱,具有一系列不同于窄带信号的性能:多址能力;抗多径干扰的能力;具有隐私性能;抗人为干扰的能力;具有低载获概率的性能;具有抗窄带干扰的能力。
CDMA按照其采用的扩频调制方式的不同,可以分为直接序列扩频DS、跳频扩频FH、跳时扩频TH和复合式扩频。CDMA系统中,常用的扩频函数是伪随机编码序列。 IS-95CDMA系统是直接序列扩频技术
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第1部分 移动通信系统 5.3 扩频技术的工作原理 在发送端,将原始的窄带信号加上宽带的扩频码生成宽带的扩频信号。 在空中,宽带的扩频信号混入窄带的强干扰和背景噪声。 在接收端, 用相同的扩频码系列进行解扩频,把宽带的扩频信号还原伪窄带的原始信号。 在空中有窄带的干扰信号加入,解扩的过程却把窄带的干扰信号扩展成为宽带的干扰信号,从而对于窄带的原始信号来说只是很弱的背景噪声。 窄带滤波分离信号与噪声P(f)有用信号噪声+干扰f积分合并噪声+宽带信号P(f)噪声窄带信号P(f)f扩频码P(f)宽带信号fP(f)干扰f扩频码f5.4 CDMA的基本单元 5.4.1 RAKE接收机 发射即发出的扩频信号,在传输过程中受到不同建筑物、山岗等各种障碍物的发射和折射,到达接收机时每个波束具有不同的延迟,形成多径信号。如果不同路径信号的延迟超过一个伪码的码片的时延,则在接收端可将不同的波束区别开来。将这些不同波束分别经过不同的延迟线,对齐以及合并在一起,则可达到变害为利,把原来是干扰的信号变成有用信号组合在一起,这是RAKE接收机的基本原理。
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单径接收电路单径接收电路接收机单径接收电路合并合并后的信号搜索器计算信号强度与时延s(t)s(t)t5.4.2 功率控制
t 在DS-CDMA系统中,不同用户发射的信号由于距基站的距离不同,到达时的功率也不同,距离近的信号功率大,距离远的功率小,相互形成干扰,这种现象称为远近效应。DS-CDMA系统要求所有用户到达基站接收机信号的平均功率要相等才能正常解扩。功率控制就是为解决这一问题,它调整各个用户发射机的功率,使其达到基站结婚搜集的平均功率相等。
功率控制的原理有两种类型:开环控制和闭环控制。开环控制主要是用户根据测量到的帧差错概率来调整发射功率。闭环功率控制则由基站根据收到移动台发来的信号测量其信干比(SIR)发出指令,调整移动台发射机的功率。对于下行链路的功率控制主要是用来减少对邻小区的干扰。
5.4.3 软切换
移动台如果与两个基站同时连接时进行的切换称为软切换。
在CDMA系统中软切换可以减少对于其它小区的干扰,并通过宏分集可以改善性能。更软切换则指的是一个小区内不同扇区间的软切换。
软切换的原理如下:移动台在上行链路中发射的信号被两个基站所接收,经解调后转发到基站控制器;下行链路的信号也同时经过两个基站再传送到移动台,移动台可以将收到的两路信号合并,起到宏分集的作用。
5.4.4 多用户信号检测
目前的CDMA接收机都是基于RAKE接收机原理,将其他用户的信号作为干扰来对待。在DS-CDMA系统采用RAKE接收机时其容量是干扰受限的系统,多用户信号检测,或者称为联合检测与干扰消除技术则提供了一种有效地减少多址干扰的方法,从而增加了系统的容量。同时,
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也能改善远近效应,通过首先扣除近距离大信号干扰而达到。
5.5 CDMA系统时间
系统零时:定义1980年1月6日0时整为系统起始时间。偏置为零的长码和短码此时同时处于初始状态。
所有基站将在GPS时间的每个偶秒起始时刻(或在此之后80ms整数倍处)作为0偏置PN码(周期为80/3ms)的初态,即在此之前恰好输出了1个“1”和连续15个“0”这样的PN码片。
5.6 CDMA系统缺点
来自非同步CDMA网中不同的用户的扩频序列不完全正交,从而引起多址干扰;
由于使用相同的载频,许多用户共用一个信道,强信号对弱信号有着明显的抑制作用,从而产生远近效应,影响用户通话。
5.7 CDMA系统频率使用规划
CDMA频率上行:825MHz~835 MHz 下行:870MHz~880 MHz 载频计算:
上行:载频=0.03 MHz*载频号+825MHz 下行:载频=0.03 MHz*载频号+870MHz
5.8 频道间隔及中心频率位置
第一载频283频道,CDMA频道间隔为1.23MHz;收发频道间隔45 MHz;
中心频率在AMPS的283号频道(833.49 MHz)处的CDMA频道为CDMA系统的基本频道;以后可视发展情况逐步由高端向低端扩展,最多可以有7个CDMA频道。
CDMA不需要进行频率规划,各小区可以使用相同频道,但各小区要进行导频相位偏置规划。
5.9 CDMA信道类型
前向:导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道(含功率控制子信道) 反向:接入信道、业务信道
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