第十二讲cdma2000移 动通信系统
第十二讲 cd 2000 ma 移 动通信系统
cdma2000系统概述 CDMA系统 1995年5月美国电信工业协会(TIA)正式颁布了窄带CDMA标准( IS-95A),它是CDMA标准系列中第一个投入商用的标准。IS-95A标 准在一个业务信道上只能使用一个扩频码。 为了满足更高速率数据业务的需求，于1999年3月完成IS-95B标准的 制定。IS-95B的目标是在一个业务信道上可连续使用8个码字，通过 对物理信道的捆绑应用，使得系统可以提供的最大比特速率达 115.2kbit/s。不过因为要将8个信道的资源分配给一个用户使用，IS 95B的商用系统很少。 通常IS-95A和IS-95B总称为IS-95。一般把基于IS-95标准系列的 CDMA系统称为CDMAOne系统。人们习惯将CDMAOne系统称为IS 95CDMA系统，很少使用CDMAOne系统这个名称。 Mobile Communication Theory 2
cdma2000系统概述 CDMA系统 1995 年 5月美国电信工业协会 月美国电信工业协会 （TIA ）正式颁布了窄带 正式颁布了窄带CDMA标准 （ IS-95A），它是CDMA标准系列中第一个投入商用的标准。IS-95A 标 准在一个业务信道上只能使用一个扩频码。 为了满足更高速率数据业务的需求，于1999 年 3月完成IS-95B标准的 制定。IS-95B的目标是在一个业务信道上可连续使用 8个码字，通过 对物理信道的捆绑应用，使得系统可以提供的最大比特速率达 115.2kbit/s。不过因为要将 8个信道的资源分配给一个用户使用，IS- 95B的商用系统很少。 通常IS -95 A 和IS -95 B总称为IS -95。一般把基于IS -95标准系列的 CDMA系统称为CDMAOne系统。人们习惯将CDMAOne系统称为IS- 95 CDMA系统，很少使用CDMAOne系统这个名称。 Mobile Communication Theory 2
cdma2000系统概述 CDMA2000系统 CDMA20O0是TIA标准组织提出的第三代CDMA移动通信系统的技术 建议，是MT2000系统的三大主流技术标准之一，也是1S-95标准向第 三代移动通信系统演进的技术方案。 CDMA2000技术方案的正式标准名称为IS-2000,由TIA制定，并经 3GPP2批准成为第三代移动通信系统的空中接口标准。CDMA2000技 术体制向下兼容IS-95系统。CDMA2000代表一个体系结构，可以表 示一系列的子标准或不同版本的CDMA2000标准。CDMA2000也可以 代表空中接口所采用的技术。 CDMA2000系统的一个载波带宽为1.25MHz。如果系统分别独立使用 每个载波，则称为CDMA20001X系统；如果系统将3个载波捆绑使 用，则称为CDMA20003X系统。CDMA20003X是与CDMA20001X 一起提出的规范，但由于各种原因，厂商和运营商都没有选用这个系 统，而CDMA20001X系统已经在世界上多个国家和地区投入商用。 Mobile Communication Theory
cdma2000系统概述 CDMA2000系统 CDMA2000 是TIA标准组织提出的第三代 标准组织提出的第三代CDMA移动通信系统的技术 移动通信系统的技术 建议，是IMT2000系统的三大主流技术标准之一，也是IS-95标准向第 三代移动通信系统演进的技术方案。 CDMA2000技术方案的正式标准名称为IS-2000，由TIA制定，并经 3GPP2批准成为第三代移动通信系统的空中接口标准。CDMA2000 技 术体制向下兼容 术体制向下兼容IS -95系统 。CDMA2000代表 个体系结构 一 ，可以表 示一系列的子标准或不同版本的CDMA2000标准。CDMA2000也可以 代表空中接口所采用的技术。 CDMA2000系统的 个载波带宽为 系统的 一个载波带宽为 1.25MH z 。如果系统分别独立使用 如果系统分别独立使用 每个载波，则称为CDMA2000 1X 系统；如果系统将 3个载波捆绑使 用，则称为CDMA2000 3X系统。CDMA2000 3X是与CDMA2000 1X 一起提出的规范，但由于各种原因，厂商和运营商都没有选用这个系 厂商和运营商都没有选用这个系 统，而CDMA2000 1X 系统已经在世界上多个国家和地区投入商用。 Mobile Communication Theory 3
cdma2000系统概述 CDMA20001X系统 CDMA20001X是CDMA2000移动通信系统发展的第一阶段。相比IS- 95系统，CDMA20001X系统在空中接口部分引入的新技术如下： (1)增加了反向导频信道 新增的反向导频信道使得反向信道可以使用相干解调，它比S-95系 统反向信道采用的非相干解技术提高约3B增益，相应地反向链路容 量提高1倍。 冬(2)前向链路采用快速功率控制 冬前向快速功率控制使得前向信道也可以进行快速的闭环功率控制。与 IS-95系统前向信道只能进行慢速功率控制相比，降低了前向链路的 干扰，大大提高了前向信道的容量，并且节约了基站耗电。采用前向 快速功率控制后，cdma20001X的语音容量是IS-95的1.5~2倍。 Mobile Communication Theory 4
cdma2000系统概述 CDMA2000 1X 系统 CDMA2000 1 X 是CDMA2000移动通信系统发展的第 阶段 移动通信系统发展的第 一阶段 。相比IS - 95系统，CDMA2000 1X 系统在空中接口部分引入的新技术如下： (1) 增加了反向导频信道 新增的反向导频信道使得反向信道可以使用相干解调，它比IS-95 系 统反向信道采用的非相干解技术提高约3dB增益，相应地反向链路容 量提高 1倍。 ( ) 2 ) 前向链路采用快速功率控制 前向快速功率控制使得前向信道也可以进行快速的闭环功率控制。与 IS-95系统前向信道只能进行慢速功率控制相比，降低了前向链路的 干扰，大大提高了前向信道的容量，并且节约了基站耗电 并且节约了基站耗电 。采用前向 快速功率控制后，cdma2000 1X的语音容量是IS-95 的1.5~2倍。 Mobile Communication Theory 4
cdma2000系统概述 冬(3)编码采用Turbo码 冬 在CDMA20001X系统中，数据业务信道还可以采用Tubo编码。由 于信道编码采用Tubo码比采用卷积码具有平均2dB的增益，因此 CDMA20001X系统的容量还能平均提高1.6倍。 冬（④）前向链路引入快速寻呼信道 冬基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令，决定移动台是处于监听寻 呼信道还是处于低功耗状态的睡眠状态。 冬这样移动台便不必长时间连续监听前向寻呼信道，可减少移动台激活 时间，减小了移动台功耗，提高了移动台的待机时间。引入快速寻呼 信道后，支持CDMA20001X的移动台的待机时间是IS-95移动台待机 时间的1.5倍或者更多。 Mobile Communication Theory 5
cdma2000系统概述 (3) 编码采用Turbo 码 在CDMA2000 1 X 系统中，数据业务信道还可以采用 数据业务信道还可以采用Turbo编码 。 由 于信道编码采用Turbo码比采用卷积码具有平均2dB的增益，因此 CDMA2000 1X 系统的容量还能平均提高1.6倍。 (4) 前向链路引入快速寻呼信道 基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令，决定移动台是处于监听寻 呼信道还是处 低功耗状态的睡 状态 呼信道还是处 于低功耗状态的睡 眠状态 。 这样移动台便不必长时间连续监听前向寻呼信道，可减少移动台激活 时间，减小了移动台功耗，提高了移动台的待机时间。引入快速寻呼 信道后，支持CDMA2000 1X 的移动台的待机时间是IS-95移动台待机 时间的1.5倍或者更多。 Mobile Communication Theory 5
cdma2000系统概述 。(⑤)前向链路采用发射分集技术 前向链路采用发射分集技术有两种方式：正交发射分集(OTD)和空时扩展 (STS)。OTD是先分离数据流，再用不同的正交Walsh码对两个数据流进行切 频，并通过两个发射天线发射。$T$使用空间两根分离天线发射已交织的数 据，使用相同的原始Walsh码信道。 发射分集技术提高了系统的抗衰落能力，改善了前向信道的信号质量。系统 容量也会有进一步的增加。 数据流1天线1 恢复数据流 路径1 数据流 发射分集 处理 路径2 天线2 数据流2 Mobile Communication Theory 6
cdma2000系统概述 (5) 前向链路采用发射分集技术 前向链路采用发射分集技术有两种方式： 前向链路采用发射分集技术有两种方式：正交发射分集(OTD) 和空时扩展 (STS)。OTD是先分离数据流，再用不同的正交Walsh码对两个数据流进行扩 频，并通过两个发射天线发射。STS使用空间两根分离天线发射已交织的数 据，使用相同的原始 使用相同的原始Walsh码信道。 发射分集技术提高了系统的抗衰落能力，改善了前向信道的信号质量。系统 容量也会有进一步的增加。 天线 1 路径 1 数据流 数据流 1 恢复数据流 发射分集 处理 数据流 天线 2 路径 2 Mobile Communication Theory 6 数据流 2
cdma2000的关键技术一一功率控制 冬远近效应 移动台A由于 距离基站较近 信号衰减较小 A B 移动台B由于 距离基站较远 P(@) P(o】 P(@ 信号衰减较大 0 0 基站接收功率 A的发射功率 B的发射功率 P(o) P(@) 解护 444 A:成功分离 B:无法分离 Mobile Communication Theory 7
cdma2000的关键技术——功率控制 远近效应 A B 移动台 A由于 距离基站较近 信号衰减较小 A B P( ) P( ) P( ) 移动台 B由于 距离基站较远 信号衰减较大 P( ) P( ) 基站接收功率 A的发射功率 B的发射功率 P( ) P( ) 解扩 Mobile Communication Theory 7 A：成功分离 B：无法分离
cdma2000的关键技术 一一功率控制 盘E A B 基站接收到移 P(@) P(o) 移动台A降低 P(@) 动台A、B的功 发射功率 率基本相等 0 A的发射功率 B的发射功率 P(@) P(o) 解扩 A:成功分离 B:成功分离 Mobile Communication Theory 8
cdma2000的关键技术——功率控制 A B P( ) P( ) P( ) 移动台 A降低 发射功率 基站接收到移 动台 A、B的功 率基本相等 A的发射功率 B的发射功率 P( ) P( ) 解扩 Mobile Communication Theory 8 A：成功分离 B：成功分离
cdma2000的关键技术一一Rake接收 冬多径信道 各路多径信号 合成后信号 900 190°n 矢量合成 0 Mobile Communication Theory
cdma2000的关键技术——Rake接收 多径信道 各路多径信号 合成后信号 90 ° 90 ° 矢量合成 0 ° 0 ° Mobile Communication Theory 9
cdma2000的关键技术一 Rake接收 各路单径信号的 分离和时延调整 各单径合并 90° n 单径接收电路 190° 单径接收电路 输出 前置接收机 0 单径接收电路 RAKE接收机能有效的 克服多径衰落，提高接 收性能。 计算信号强度 与时延 多径搜索器 Mobile Communication Theory 10
cdma2000的关键技术——Rake接收 各路单径信号的 各单径合并 单径接收电路 分离和时延调整 90° 90° 单径接收电路 90 0° 前置接收机 单径接收电路 输出 RAKE接收机能有效的 克服多径衰落 提高接 前置接收机 单径接收电路 0° 克服多径衰落，提高接 收性能。 计算信号强度 与时延 多径搜索器 Mobile Communication Theory 10