下载文档原格式
课程RA100001 CDMA通信原理目录课程说明 (1)课程目标 (1)课程内容 (1)相关资料 (1)第1章CDMA发展简史 (1)1.1 主要移动通信系统介绍 (1)1.2 第三代移动通信系统简介 (2)1.3 第三代移动通信的标准化的制定 (3)1.4 3G三种制式的比较 (4)1.5 WCDMA和cdma2000的演进策略 (4)第2章数字移动通信技术 (6)2.1 多址技术 (6)2.1.2 频分多址 (6)2.1.3 时分多址 (6)2.1.4 码分多址 (7)2.2 RAKE接收机 (8)2.3 多用户检测 (8)2.4 功率控制 (8)2.5 软容量 (10)2.6 软切换 (11)2.7 地址码的选择 (12)2.8 分集技术 (14)第3章CDMA系统结构 (15)3.1 CDMA系统结构 (15)3.1.1 系统的基本特点 (15)3.1.2 系统的结构与功能 (15)3.2 移动台（MS） (16)3.3 基站子系统（BSS） (17)3.4 网络子系统（NSS） (18)3.5 操作子系统（OSS） (20)3.6 接口和协议 (21)3.6.1 主要接口 (21)3.6.2 网络子系统内部接口 (22)3.6.3 CDMA系统与其它公用电信网的接口 (23)3.6.4 CDMA系统与智能网的接口 (24)3.6.5 各接口协议 (24)第4章区域定义与编号计划 (27)4.1 区域定义 (27)4.1.1 服务区 (27)4.1.2 公用陆地移动通信网（PLMN） (27)4.1.3 MSC区 (28)4.1.4 位置区 (28)4.1.5 基站区 (28)4.1.6 小区 (28)4.2 移动用户号码簿号码（MDN） (28)4.2.1 号码组成 (28)4.2.2 H0H1H2H3中国联通分配方案 (29)4.2.3 拨号程序 (29)4.3 国际移动用户识别码（IMSI）与移动台识别码（MIN） (29)4.4 临时本地用户号码（TLDN） (31)4.5 电子序列号（ESN） (31)4.6 系统识别码（SID）和网络识别码（NID） (31)4.7 登记区识别码（REG_ZONE） (31)4.8 基站识别码（BSID） (32)4.9 与GT有关的号码 (32)4.9.1 HLR号码 (32)4.9.2 其他网元 (32)4.10 GT号码的使用 (32)4.11 特服号码 (33)4.12 短消息中心 (33)4.13 MSCID和扩展MSCID (34)4.14 UIM ID (34)4.15 LAI（Location Area Identification--位置区） (34)4.16 GCI（Global Cell Identification--全球小区识别） (34)第5章网络功能 (35)5.1 支持业务的网络功能 (35)5.2 支持蜂窝运行的网络功能 (35)5.2.1 漫游 (35)5.2.2 切换 (36)5.2.3 登记 (36)5.2.4 移动台去活 (36)5.3 安全保密功能 (37)5.3.1 鉴权 (37)5.3.2 用户信息加密 (42)5.3.3 电子序号（ESN）的管理 (42)5.4 呼叫处理功能 (43)5.4.1 呼叫连接功能 (43)5.4.2 号码存储和译码能力 (44)5.4.3 释放控制方式 (45)5.4.4 时间监视和通话强迫释放 (45)5.4.5 路由选择功能 (45)5.4.6 回声控制 (46)5.4.7 过负荷控制 (46)5.5 其它功能 (46)5.6 VLR具备的功能 (47)5.7 HLR支持的功能 (49)5.8 AC具备的功能 (51)第6章业务功能 (52)6.1 电信业务 (52)6.1.1 普通电话业务（Telephony） (52)6.1.2 紧急呼叫业务（Emergency Calls） (52)6.1.3 短消息业务（SMS） (52)6.2 补充业务 (53)6.2.1 呼叫前转类补充业务 (54)6.2.2 识别显示类补充业务 (55)6.2.3 呼叫完成类补充业务 (56)6.2.4 业务控制类补充业务 (56)6.2.5 多方会话类任务 (56)6.2.6 用户呼叫控制类补充业务 (57)6.2.7 语音邮箱业务 (57)6.2.8 优选语言业务 (57)6.3 智能业务 (57)6.3.1 入呼筛选（ICS）业务 (58)6.3.2 预付费（PPC）业务 (58)6.3.3 移动虚拟私网（MVPN）业务 (58)6.3.4 被叫集中付费（FPH）业务 (58)第7章CDMA移动通信网 (59)7.1 中国联通CDMA网的话路网网络结构 (59)7.1.1 话路网网络结构 (59)7.1.2 移动本地网结构 (61)7.1.3 中国联通CDMA网与中国联通其他网络的互联互通 (61)7.2 中国联通CDMA网的信令网网络结构 (61)7.2.1 网络等级结构 (61)7.2.2 各级信令点的职能 (62)7.2.3 中国联通七号信令网和话路网的对应关系 (63)7.2.4 信令网结构和网络组织 (63)7.2.5 寻址方式 (64)7.2.6 SSN号码 (65)7.2.7 信令点编号 (65)7.2.8 信令网的网间互通 (66)附录A缩略语 (67)RA100001 CDMA通信原理课程说明课程说明课程目标●了解移动通信发展简史●了解CDMA的关键技术●熟悉CDMA系统结构及相关接口●熟悉CDMA的区域定义及编号计划●熟悉CDMA网络功能●了解CDMA移动网络结构及信令网结构课程内容本文主要介绍CDMA有关的基础知识，诸如：CDMA发展简史、CDMA关键技术、CDMA系统结构及相关接口、CDMA的区域定义及编号计划、CDMA系统功能、以及CDMA移动网络结构和信令网结构等。
CDMA及碼分多址接入，是一種基於擴展頻譜通信技術的多址接入方式。
它採用唯一的碼字將消息信號擴展到相對更寬的頻帶上，從而減少干擾，增強系統處理能力，並且可以區分用戶。
CDMA多址接入不要求分割頻率和時間，因而系統容量較高。
目前國際上主流的第三代移動通信技術（WCDMA，CDMA2 000以及我國提出的TD-SCDMA）都採用了CDMA技術。
CDMA收發信機將成為今後通信產品的主流。
本振源作為CDMA發射機心臟，對通信質量有著舉足輕重的影響。
CDMA技術對線性度和調製精度有嚴格的要求，因此，如何根據整機指標（如：誤差向量幅度-EVM，鄰道功率抑制比-ACPR），尤其是對本振源要求較高的多模手機，確定本振源可實現的具體指標（相位雜訊等），並對電路進行設計與優化，成為各類CDMA通信設備設計者的新的挑戰。
圖1 CDMA發射機框圖本文介紹一款寬帶CDMA發射機的本振源設計過程，提供一整套針對CDMA發射機本振電路（鎖相環路）進行的電路指標確定、器件選取與參數設定以及電路設計的方案的可行性評估。
另外，對發射機系統的EVM指標進行了仿真，從而得出了合理的本振源相位誤差指標。
為便於設計者對鎖相環路的優化與仿真，筆者還編寫了一套ADS鎖相環路仿真程式，不同於常見的優化和計算在後臺進行的輔助程式。
在使用本仿真程式時，設計得可以調整任意參數或器件值並迅速獲得與該調整相應的所有關鍵指標（如：相噪、雜散、穩定性）的變化。
1 原理簡介寬帶CDMA發射機框圖如圖1所示，其中左上部分為本振源電路。
單片機通過資料部控制鎖相環路晶片（PLL IC）使得該電路可以鎖定在不同的通道上；溫補晶振（TCXO）為鎖相環路提供精確的參考頻率源；壓控振盪器（VCO）反饋信號與該頻率源在PLL IC內進行鑒相。
鑒相輸出通過電荷泵和環路濾波器輸出到壓控振盪器的控制端控制其輸出頻率。
2 指標設定與本振源相關的主要整機指標有：·頻穩度：±2×10 -6；·EVM：15%；·帶寬：2.5MHz；·ACPR：-40dB/±2.5MHz。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.2008-7-11All rights reservedInternal移动通信发展历程第一代 80年代第二代 90年代第三代 3G 为客户与运营商提供了完整的综合业务解决方案3G 三种制式的比较WCDMA CDMA2000TD-SCDMA制式带宽（M ）5/10/20 1.25/5/10/20 1.2扩频方式前向：Walsh 码区分信道+Gold 序列区分小区反向：Walsh 码区分信道类型+Gold 序列区分用户前向：Walsh 码区分信道+M 序列区分小区反向：Walsh 码正交调制或区分信道类型+M 序列区分用户前向：Walsh 码区分信道+PN 序列区分小区反向：Walsh 码区分信道+PN 序列区分用户双工方式FDD/TDD FDD TDD 接收机结构RAKE RAKE RAKE 闭环功率控制支持支持支持切换软、硬切换软、硬切换硬切换、接力切换解调方式相干解调相干解调相干解调码片速率（Mcps ）3.84N ×1.2288 1.28发射分集方式TSTD 、STTD 、FBTDOTD 、STS无基站间同步异步/同步同步同步核心网协议GSM MAPANSI-41GSM MAPCDMA 的发展历程2.1 相关概念2.2 码分多址原理容2.3 CDMA中的有关技术扩频通信l扩频通信：指将信号扩展至一很宽频带后进行传送的通信系统。
l扩频通信系统有多种实现方法，CDMA系统采用直接序列调制的方式实现扩频。
l直接序列调制见下图，将原始信号编码和一比特率远大于它的扩频序列想乘（求异或）之后去调制载波得到扩频信号，此种扩频方式称为直接序列调制。
扩频序列扩频信号解扩后信号原始信号编码扩频序列00000扩频与解扩相关性和正交l 相关性：指两个信号的相似程度。
[相关性使用相关系数来衡量，当两个信号完全相同时的相关系数为1，当两个信号的相关系数为0时称两个信号正交。
[对于离散的数字序列相关系数定义为：−假设有两个等长的二进制数字编码序列：x （x1 ，x2 ，x3 ，…，xi ，…，xn ）和y （y1 ，y2 ，y3 ，…，yi ，…，yn ）则x 和y 相关系数q 为：l 如果两个二进制数字编码序列相关系数为0，称两者为正交序列。
多个两两正交的二进制数字编码序列构成的码组称为正交码组。
()∑==ρn1i ii y x n 1x,y序列2判决电路输出序列10000序列1%序列2正交序列正交码组8阶正交码组举例：-1-1-1-1-1-1-1-1-11-11-11-11-1-111-1-111-111-1-111-1-1-1-1-11111-11-111-11-1-1-11111-1-1-111-11-1-112.1 相关概念2.2 码分多址原理容2.3 CDMA中的有关技术原始信号编码1扩频序列1扩频信号1混合扩频信号1+20000000原始信号编码2扩频序列2扩频信号2正交序列扩频扩频序列1解扩后的数据0000混合扩频信号1+2判决电路输出解扩与信号分离10000扩频序列2解扩后的数据混合扩频信号1+2判决电路输出解扩与信号分离2CDMA过程中的频谱变化扩频码扩频窄带原始信号ω宽带信号噪声/其他用户信号宽带混合信号ωωωP(ω)扩频码解扩ωω积分/窄带原始信号宽带+窄带混合信号2.1 相关概念2.2 码分多址原理容2.3 CDMA中的有关技术系统框图常用名词l比特（bit）、符号（Symbol）与码片（Chip）[纯信息数据称为比特（bit）[在经过卷积编码器、符号重复与交织后的数据被称为符号（symbol）[经过最终扩频后得到的数据被称为码片（chip）l处理增益（Processing Gain）[理解为最终扩频速率与信息速率的比；在IS-95中处理增益为128，即21dBl前向（Forward）：从基站到移动台l反向（Reverse）：从移动台到基站CDMA 相关技术——信源编码l 高效声码器：[QCELP 8K [QCELP 13K [EVRC 8Kl 特点：[相对于PCM 编码小得多带宽，支持话音激活。
[典型的双工通话中，通话的占空比小于35%,不通话的时候降低发射速率，有效提高系统容量。
语音语音PCM 编码器声码器编码输出编码输出CDMA 相关技术——信道编码l 信道编码采用卷积码（语音）或者TURBO （数据）码。
l 约束长度：移位寄存器数+1。
(cdma 的是9)l 编码效率：输入bit 数/ 输出bit数。
110110001110100010101100CDMA 相关技术——交织12345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678交织12121212121212121234567812345678传送123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678123456781234567812345678?不经过交织直接传送：因受到干扰无法正确恢复的BitCDMA相关技术——扩频和Walsh码l前向信道：采用Walsh码扩频区分信道。
l反向信道：IS95A/B和CDMA2000的RC1、RC2中，Walsh码用于正交调制。
CDMA2000的其他RC用Walsh码区分信道类型。
l区分信道：编码器输出数据的每1个比特与一个2n阶Walsh码相乘（1符号变换到2n个码片）。
l正交调制：编码器输出数据每6个比特变换为一个64阶Walsh码（6符号变换到64个码片）。
前反向所采用的伪随机码及Walshl在前向链路中，长码序列被用作对业务信道进行扰码；长度为215-1的序列（在m序列中增加一全零状态，所以其周期为215）用于对前向链路进行正交调制(采用Walsh码扩频区分信道)，不同的扇区使用不同相位的m序列进行调制，但其相位差至少要64个比特（pilot-pn），这样，最多有512个不同的相位可用。
l在反向链路中，长度为242-1的m序列用作直接扩频，每个用户被分配一个m 序列的相位，这个相位是由用户的ESN计算出来的，由于m序列的双值自相关性，这些用户的反向信道之间基本是正交的。
IS95A/B和CDMA2000的RC1、RC2中，Walsh码用于正交调制。
CDMA2000的其他RC用Walsh码区分信道类型。
R-pilot使用Walsh0。
CDMA 相关技术——m 序列l m 序列是最长线形反馈寄存器序列的简称。
l m 序列重要性质：[输出序列Ck 和C （k+t ）模2相加后的序列仍然是序列Ck 的一个时延序列[不同相位的m 序列的相关值近似为0（-1/m ）l 输出序列周期为2n -1 （没有全0状态，n 为寄存器个数）l CDMA 中的m 序列发生器见下图：m 序列发生器由两部分组成：移位寄存器序列和掩模寄存器。
可以证明图中输出端得到的仍是m 序列，只不过相对于直接输出的m 序列有一定相移，掩模寄存器取值不同相移也不同。
&CDMA相关技术——短码、长码l CDMA系统中使用了两种m序列，其中一个周期为215称为短码，另一个周期为242称为长码（增加了全0状态）。
l前向信道CDMA用不同相位（也就是所谓的PN偏置）的短码区分扇区（基站）[使所有Walsh码在各扇区（基站）复用[CDMA系统规定短码最小偏移单位为64个bit（CDMA系统称为码片chip），因此共有512个PN偏置（215 /64=512）[同一扇区（基站）所有CDMA信道短码相同[相邻扇区（基站）的CDMA信道短码偏置不同l长码作用：[前向信道扰码[反向信道用不同相位识别移动台CDMA相关技术——调制方式l IS95A/B前向采用QPSK调制,反向采用OQPSK调制；CDMA2000前向采用QPSK调制，反向采用HPSK调制。
3.1 功率控制技术3.2 RAKE接收机与软切换技术远近效应AB ωP(ω)ωP(ω)ωωCDMA 关键技术——功率控制1ωP(ω)ωP(ω)ωω干扰受限解扩CDMA关键技术——功率控制2功率控制原则l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。
l 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l 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l反向（控制对象：移动台）[开环功率控制。
[闭环功率控制（速率：800Hz）l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）反向开环功率控制l 移动台所需发射功率受以下因素影响[移动台与基站距离[小区负荷[信道环境l 移动台根据所接收的前向信道功率，直接确定发射功率发射功率接收功率反向闭环功率控制l 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 （16%50）l 外环功率控制[BSC 统计误帧率，设定所需的目标Eb/Nt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3.1 功率控制技术3.2 RAKE接收机与软切换技术CDMA关键技术——RAKE接收机各路单径信号的 分离和时延调整 90° h 单径接收电路 0° 单径接收电路 前置接收机 单径接收电路 0° 90° 各单径合并∑输出RAKE接收机能有效的 克服多径衰落，提高接收 性能。
多径搜索器HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. All rights reserved Page 41计算信号强度 与时延CDMA关键技术——软切换/更软切换l所谓软切换就是移动台可以同时和几个基站或扇区保持通信联系。
[软切换时移动台同时和几个基 站保持通信联系，各基站的信号 由RAKE接收机分离合并。
反向信 道的合并在BSC。
[更软切换实际上是软切换的特 殊形式，指移动台同时和一个基 站的不同扇区保持通信联系。
此 时，反向信道的合并在基站。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 42第一章 移动通信发展简介 第二章 CDMA原理 第三章 CDMA关键技术 第四章 IS95A/B技术 第五章 CDMA 1X技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 43第4章 IS95 A/B技术4.1 IS95A技术 4.2 IS95B技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 44IS95A信道l 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）l 反向[ 接入信道 [ 业务信道HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 45导频信道作用l 导频信道作用：[ 帮助手机捕获系统 [ 多径搜索 [ 提供相位参考，帮助RAKE接收机进行时延估计，作相干解调 [ 切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 46同步信道l 同步信道提供[ 导频偏置PILOT_PN [ 系统时间SYS_TIME [ 长码状态LC_STATE [ 寻呼信道速率P_RATl 同步信道速率固定为1200bps l 同步信道帧长80/3ms，3帧组成一超帧为80msHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 47寻呼信道l BTS在寻呼信道上广播：[ 系统参数消息 [ 接入参数消息 [ 邻区列表 [ CDMA信道列表l BTS通过寻呼信道[ 寻呼手机 [ 指配业务信道l 寻呼信道帧长20msHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 48移动台初始化过程(1) 寻找CDMA频点，捕获导频信道，实现短码同步 (2) 接收同步信道消息，获取LC_STATE, SYS_TIME P_RAT等系统信息 (3) 定时改变，实现长码同步 (4) 守候在基本寻呼信道，接收系统消息 (5) 可进行登记、始呼或被呼HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 49第4章 IS95 A/B技术4.1 IS95A技术 4.2 IS95B技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 50。
