13.2CDMA数字蜂窝移动通信系统
CDMA是一种以扩频技术为基础的多址通信技术，具有保密性好、抗干扰能力强和通信容量大等优点，因而在数字移动通信中得到了广泛的应用。CDMA数字蜂窝移动通信系统已成为数字移动通信技术发展的主流技术，典型的应用是IS-95 CDMA第二代数字蜂窝移动通信系统和第三代移动通信系统CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。下面着重介绍IS-95CDMA数字蜂窝移动通信系统（简称IS-95 CDMA系统）。
13.2.1 IS-95 CDMA 系统概述
IS-95 CDMA是美国高通公司于1992年提出的，1993年被北美电信址协会（TIA）采纳的北美数字蜂窝移动通信标准。1995年5月TIA 发布了IS-95A修订版标准。
1.工作频段
IS-95 CDMA 系统的工作频带为：
①上行（移动台发，基站收）频段为869～894 MHz；
②下行（基站发，移动台收）频段为824～849 MHz；
③双工间隔为45 MHz。
IS-95 CDMA PCS 系统的工作频带为：
①上行（移动台发，基站收）频段为1850～1910 MHz；
②下行（基站发，移动台收）频段为1930～1990 MHz；
③双工间隔为 80 MHz。
2.通信体制
IS-95 CDMA系统采用FDMA和DS-CDMA 相结合的混合多址通信方
式。采用FDMA方式将可用频段划分为若干个载波，每个载波带宽为1.25 MHz。它是IS-95 CDMA 系统小区的最小带宽。业务量大时可以占有多个载波。采用DS-CDMA方式接入，每个小区可采用相同的载波频率，即频率复用因子为1。数字蜂窝系统采用DS-CDMA技术具有以下优点：
⑴可采用多种形式的分集技术（空间分集、时间分集和频率分集）。
⑵较低的发射功率。
⑶保密性好。
⑷具有抗人为干扰、窄带干扰、多径干扰和多径时延扩展的能力。
⑸软切换。
⑹较容量。
⑺大容量。
⑻低信噪比或载干比要求。
⑼高频率复用等。
13.2.2 无线信道结构
1.码分多址逻辑信道
CDMA 系统既不分频道也不分时隙，所有的信道(称为逻辑信道) 都是靠不同的码型来区别的。IS-95 CDMA 系统采用沃尔什正交码（WC）。
CDMA 无线信道分为前向传输信道（基站发，移动台收）和反向
传输信道（移动台发，基站收）。
2.前向信道
在IS-95 CDMA 系统中，前向信道由导频信道、同步信道、寻呼信道和前向业务信道组成，如图13-1所示。前向信道共有64个沃尔什正交码(W0,W1,W2,…,W63),每个沃尔什正交码长64比特，构成64个可同时传输的逻辑信道。
W0W7W 8W31W32W 33W63 W1
图13-1 前向信道的组成
⑴导频信道（PC），是基站连续发射的导频信号，供移动台识别基站，引导移动台入网。并用于功率控制和越区切换的测量信号。其信号功率比其他信道高20dB。
⑵同步信道（SC）,是基站连续发送的同步信号，为移动台提供同步信息。
⑶寻呼信道（PgC），最多可以有七个，其功能是基站向小区内的移动台发送有关寻呼、指令和业务信道指配信息。
⑷前向业务信道（FTC），共有55个，其功能是传送用户业务信息和信令信息，共有四种传输速率:9.6 kb/s,4.8 kb/s,2.4 kb/s,1.2 kb/s。
3.反向信道
在IS-95 CDMA 系统中，反向信道由多个接入信道和多个反向业务信道组成，如图13-2所示。
图13-2 反向信道的组成
⑴接入信道（AC）是一个随机接入信道，用于传送移动台响应基站命令和发起呼叫。最多可设置n=32个接入信道（PN A1～P An）。接入信道的传输速率为4.8 kb/s。
⑵反向业务信道（RTC）用于传输用户业务数据和信令信息。最多可设置m=64个反向业务信道（PN T1～PN Tm）。
13.2.3语音编码技术
IS-95 CDMA系统所采用的语音编码算法是QCELP，即码激励的可变速率混合编码方案，其特点主要有：
⑴基于线性预测编码。
⑵使用码表矢量量化差值信号代替简单线性预测中产生的浊音准周期脉冲的脉冲位置和幅度，用伪随机矢量代替线性预测中产生的清音。
⑶采用话音激活检测（VAD）技术。在话音间隙期，根据不同的信噪比情况，分别选择9.6kb/s、4.8 kb/s、2.4 kb/s、1.2 kb/s四种话音质量等级的传输速率，从而有效地降低平均传输速率。
数据速率的选择是基于每一帧的信号能量与三个门限值T1(B i)、T2(B i)、T3(B i)的比较，其中B i为背景噪声值，每帧的信号能量由相关函数R（0）值确定。其数据速率选择规则是：
①若R（0）大于3个门限值，则选择速率“1”，即9.6 kb/s；
②若R（0）大于2个门限值，则选择速率“1/2”，即4.8 kb/s；
③若R（0）大于1个门限值，则选择速率“1/4”，即2.4 kb/s；
④若R（0）小于所有门限值，则选择速率“1/8”，即1.2 kb/s。
同时，话音激活技术是有效降低CDMA多址干扰的首选技术。对通话时的语音信号分析统计表明，不讲话和话音停顿的时间占整个通话时间的60%以上。如果按有声音和无声音来控制发射机的发射或不发射，则能使CDMA多址干扰减少60%。显然，采用话音激活技术能有效地提高系统容量。
⑷参量编码的主要参量每帧更新。图13-3 给出了QCELP 编码的原理图，QCELP的编码原理是：
①模拟语音信号按8 kHz进行抽样；
②按照20 ms划分为一个语音帧，每帧共160个样值；
③对160个样值进行分析处理生成三个参数子帧；
④12个预测滤波参数a1a2。。。a12每20ms更新一次（对任何速率）。音调参数L和b、码表参数T的更新次数与编码速率相关。
