现代移动通信第2版教学课件作者蔡跃明第14讲第08章节IS-95-1课件幻灯片.ppt

第十四讲 IS-95 移动通信系统,数字移动通信,内容回顾,1、GSM系统进行小区选择的标准和流程 2、GSM系统中用户进行随机接入的基本过程 3、GSM系统进行鉴权与加密的目的及基本过程内容提要,一、 IS-95系统概述,二、 IS-95系统的无线传输特征,三、 IS-95系统的信道组成,四、 IS-95系统前向信道的码字,第十四讲 IS-95 移动通信系统,拟讨论的问题 IS-95系统产生的历史背景是什么？ IS-95系统的接入方式和双工方式是什么？与GSM系统的无线传输特征有何区别？ IS-95系统中各类码字的用途是什么？ 重点：IS-95系统的无线传输特征 难点：IS-95系统的码字用途,内容提要,一、 IS-95系统概述,二、 IS-95系统的无线传输特征,三、 IS-95系统的信道组成,四、 IS-95系统前向信道的码字,一、IS-95系统概述,1、何谓“IS-95” ？ 是美国电信工业协会（TIA）给基于CDMA第二代数字移动通信系统的标准代号，定名为IS-95，即（Interim Standard 95 ） 1993年7月CDMA蜂窝体制被采纳为北美数字蜂窝标准 扩频通信技术是IS-95的技术基础,2、IS-95的地位 第一个CDMA蜂窝移动通信系统规范 其技术框架是后来多种CDMA蜂窝系统的基础 第三代移动通信系统以CDMA体制为主流。

CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA,一、IS-95系统概述,3、IS-95的产生背景 GSM系统在欧洲风生水起 美国坚持要有自己的二代标准 高通公司解决了CDMA系统商用化的关键问题,一、IS-95系统概述,4、IS-95背后的推手 高通公司：主要发明者 美国TIA：标准化组织 韩国政府：大救星 伯乐：李建业,一、IS-95系统概述,5、IS-95的故事——艰难开始 20世纪80年代中期IEEE文章：CDMA用于蜂窝系统不可行（崩溃） 1985年，7名有志之士成立了高通公司 1989年2月高通公司造访李建业：CDMA蜂窝系统商用必须解决功率控制 1989年4月高通再访李建业：6个月内演示CDMA功控，太平洋公司将支付100万美元,一、IS-95系统概述,5、IS-95的故事—— 初见成效 1989年11月高通试验证明采用功率控制后，CDMA可用于蜂窝系统； 1991年12月高通在西雅图进行了5个基站和70个移动台参加的组网实验，现场实验结果表明CDMA蜂窝系统可以实用； 1993年TIA通过基于功率控制、软切换等高通核心专利技术的IS-95标准，CDMA蜂窝系统商用；,一、IS-95系统概述,5、IS-95的故事—— 推广困难 1994年，摩托罗拉在香港建立起全球第一个CDMA网，但效果和服务质量都太差，全球其他运营商对CDMA失去信心，设备厂商也对CDMA技术半信半疑。

由于高通在中国市场战略上的错误，中国政府决定全面推广GSM而不是 CDMAGSM在中国迅速发展到1997年时，以每月增加一百万GSM用户的速度增长一、IS-95系统概述,5、IS-95的故事—— 韩国挽救 1990年11 月，高通和电子通信研究院(ETRI)签署有关CDMA技术转移协定 1993年韩国政府宣布CDMA为其唯一第二代移动通信标准，并全力投入CDMA设备及的本土化，全力支持韩国厂商三星、LG、现代等投入CDMA技术的商用化及进一步发展 1996年11月，韩国的CDMA用户达到1百万，第一次向市场证明CDMA正式商用的可能性，让美国一些运营商及设备厂商对CDMA技术开始恢复信心，也让韩国厂商在CDMA市场上初露头角一、IS-95系统概述,5、IS-95的故事—— 中国之路 1994年3月中国开始试验 1998年11月试运营网开通 6、高通的启示 经过近20年的不懈进取，高通公司从7人小公司成长成为一个专注于技术标准、核心专利的世界知名通讯公司 两点启示：1）选准目标、锲而不舍；2）拥有自主知识产权,一、IS-95系统概述,内容提要,一、 IS-95系统概述,二、 IS-95系统的无线传输特征,三、 IS-95系统的信道组成,四、 IS-95系统前向信道的码字,二、 IS-95系统的无线传输特征,,CDMA蜂窝系统的网络结构,相同点 网络结构形式大体相同 主要区别 无线信道的构成 与之有关的无线接口和无线设备 独有的特殊控制功能,二、 IS-95系统的无线传输特征,运营频段 824 ~ 849MHz (反向) ；869 ~ 894MHz (前向) 双工方式 FDD，间隔45MHz 接入方式 FDMA/CDMA 载波间隔 1.25 MHz 码片速率 1.2288 Mchip/s 调制方式 π/4-QPSK, OQPSK 分集 RAKE接收，天线分集 信道编码 卷积码，K=9,R=1/3(反向)；K=9,R=1/2(前向) 话音编码 QCELP可变速率编码器 数据速率 9.6，4.8，2.4，1.2kbps 正交扩频 64进制WALSH码 PN序列周期 242-1 chips and 215 chips,二、 IS-95系统的无线传输特征,二、 IS-95系统的无线传输特征,运营频段 824 - 849MHz (反向) 869 - 894MHz (前向) 双工方式 FDD，间隔45MHz 接入方式 FDMA/CDMA 思考：与GSM空中接口的主要参数有哪些异同呢？,与GSM空中接口的区别-1 运营频段 GSM：上行890-915MHz 、下行935-960MHz IS-95：反向824-849MHz 、前向869-894MHz 思考： 为什么有人说CDMA的基站不能距离GSM的基站过近？,二、 IS-95系统的无线传输特征,与GSM空中接口的区别-1 GSM的上行频段与CDMA的前向频段存在重叠 CDMA具有良好的抗干扰性能 频段上的重叠对GSM系统影响较大,二、 IS-95系统的无线传输特征,与GSM空中接口的区别-2 接入方式 GSM：FDMA/TDMA IS-95：FDMA/CDMA 思考： 不同的接入方式带来了什么好处？,二、 IS-95系统的无线传输特征,CDMA的特征,与GSM空中接口的区别-2 FDMA：依靠不同频率区分用户 TDMA：依靠不同时隙区分用户 CDMA：依靠不同码字区分用户 多用户CDMA信号在时域和频域是互相重叠的，接收机采用相关器选出本地用户信号。

二、 IS-95系统的无线传输特征,与GSM空中接口的区别-2 频率复用率高 模拟FDMA：1C/I≥18dB，N=7， 数字TDMA：1C/I≥ 9dB，N=3， CDMA：各小区/扇区可使用相同频率，N理论值为1,二、 IS-95系统的无线传输特征,与GSM空中接口的区别-2 软容量 GSM：992个物理信道 ——硬容量 CDMA：若短时间内增加用户的数量超过系统设计时的负荷，能够以话音质量的下降获取容量，而不是硬阻塞二、 IS-95系统的无线传输特征,与GSM空中接口的区别-2 隐蔽性、抗干扰,二、 IS-95系统的无线传输特征,伪随机序列,,信源信号,,TX,,,解调信号,RX,,,,,,,,,伪随机序列,扩频信号,每个用户都深深淹没在 噪声里！,,与GSM空中接口的区别-3 码片速率 1.2288 Mchip/s GSM：270.833kbit/s——比特速率 CDMA：码片速率 思考：码片速率设置为1.2288Mchip/s，是否满足多径分离的要求？ 多径分离的条件：（1）扩频码要求具有尖锐的自相关特性（2）各径之间的时延差要大于一个码片宽度,二、 IS-95系统的无线传输特征,内容提要,一、 IS-95系统概述,二、 IS-95系统的无线传输特征,三、 IS-95系统的信道组成,四、 IS-95系统前向信道的码字,1、逻辑信道划分 在一个载波上通过码域的方法划分成多个逻辑信道的。

按照承载的信息，逻辑信道可以分为业务信道和控制信道 按照传输方向，逻辑信道可以分为前向信道和反向信道,,三、 IS-95系统的信道结构,1、逻辑信道划分 前向逻辑信道：基站  移动台 反向逻辑信道：移动台  基站,,三、 IS-95系统的信道结构,2、逻辑信道组成 前向逻辑信道（基站  移动台）,,三、 IS-95系统的信道结构,CDMA前向链路（1.25MHz）,导频 信道,同步 信道,寻呼 信道1,寻呼 信道7,,业务 信道1,业务 信道N,业务 信道24,业务 信道25,业务 信道55,,,,数据业务,随路信令,,,表示Walsh码编号,,,,2、逻辑信道组成 前向逻辑信道（基站  移动台） 导频信道：发送导频信息供移动台识别并引导移动台入网 同步信道：发送同步信息供移动台建立与系统的定时和同步 寻呼信道：发送有关寻呼、指令及业务指配信息 前向业务信道：传送用户业务信息；同时传送信令信息 思考：如何区分这些逻辑信道呢？,,三、 IS-95系统的信道结构,2、逻辑信道组成 反向逻辑信道（移动台  基站）,,三、 IS-95系统的信道结构,2、逻辑信道组成 反向逻辑信道（移动台  基站） 接入信道供移动台在呼叫阶段和基站之间传送信息，最大信道数为32。

业务信道用来传送语音编码数据及其它业务数据，也可以插入必要的随路信令，业务信道的最大信道数为64三、 IS-95系统的信道结构,内容提要,一、 IS-95系统概述,二、 IS-95系统的无线传输特征,三、 IS-95系统的信道组成,四、 IS-95系统前向信道的码字,1、IS-95系统中使用的码字-按类型分 采用了三重码域的划分： 沃尔什码：Wi(t)，i=1,2,…,64 短PN码：SPNj(t), j=1,2,….,512，重复周期26.66ms 长PN码：LPNk(t)，k=1,2,….，重复周期41.4天 这些码同时叠加在信息比特I(t)上，即： I(t) Wi(t)  SPNj(t)  LPNk(t),四、 IS-95系统中的码字,1、IS-95系统中使用的码字-按功能分 扩频码 将待传输的信号扩展为宽频带信号的码序列 地址码 区分不同用户、基站、信道 思考：自相关性与互相关性有何要求？ 扰码 思考：扩频码已经起到了地址码的作用，为什么还要加扰？,,四、 IS-95系统中的码字,码字使用简况,四、 IS-95系统中的码字,2、前向逻辑信道中的码字 思考：用户如何区分信道是导频信道、同步信道、寻呼信道还是业务信道呢？,,,,作用1：区分信道,四、 IS-95系统中的码字,前向信道的组成框图,2、前向逻辑信道中的码字 思考：Walsh序列除了起到区分信道的作用，还有其他作用吗？,,,,作用2：扩频,四、 IS-95系统中的码字,前向信道的组成框图,码字使用简况,除了标志不同信道外，Walsh序列也用作扩频码,四、 IS-95系统中的码字用途,四、 IS-95系统中的码字,2、前向逻辑信道中的码字 思考：用户怎么知道哪些数据是发给自己的呢？,,2、前向逻辑信道中的码字——用户地址码 以超长m序列（242-1）为基础； 每个有唯一的掩码，由掩码决定信号偏移的相位，每个使用的相位都不同，用户长码的唯一性保证系统能够区分； 向网络上报自己的电子序列ESN（32位），由ESN得到掩码。

四、 IS-95系统中的码字,ESN,掩码,用户长码,,,四、 IS-95系统中的码字,2、前向逻辑信道中的码字 思考：长码还有其他作用吗？,,码字使用简况,8-45,(1)不同用户具有不同的长码，解决用户区分的问题 (2)Walsh序列的互相关性很好，但自相关性不好，两个码字综合利用，提高同步性能,四、 IS-95系统中的码字,四、 IS-95系统中的码字,2、前向逻辑信道中的码字 思考：用户怎么知道是哪个基站给他发的数据呢？,,,2、前向逻辑信道中的码字——基站地址码 由基站产生,在前。