CDMA系统的切换原理
CDMA通信的基本原理功率控制
CDMA通信的基本原理功率控制CDMA通信与传统的通信系统像比较,发端多了扩频调制,收端多了扩频解调CDMA通信在发端将待传入的话音,通过A/D转换将模拟语音转变成了二进制数据信息,通过高速率的伪随机扩频调制,从原理上讲,两者相乘,扩展到一个很宽的频带,因而在信道中传输信号的带宽远大于信息带宽。
在接受端，接受机不仅接受到有用的信号，同时还接受到各种干扰信号和噪声。
利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩。
本地伪码与接受到的扩频信号中伪码一致，通过相关运算可还原成原始窄带信号，顺利通过窄道滤波器，恢复原始数据，再通过数/模(D/A)转换，恢复原始语音。
接收机接收到的干扰和噪声，由于和本地伪随机序列不相关，经过接收扩解，将干扰和噪声频谱大大扩展，频谱功率密度大大下降，落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降，因此在窄带滤波器输出端的信噪比或信干比得到极大改善，其改善程度就是扩频的处理增益。
CDMA蜂窝网的关键技术--功率控制CDMA蜂窝移动通信系统中，所以的用户使用相同的频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号,则信号到达基站时,因为传输路程不同,基站接受到到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这时间所谓的"远近效应"。
通常，路径损耗的总动态范围在80dB的范围内。
为了获得高质量和高的容量，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应该相同，这就是功率控制的目的：使每个用户到达基站的功率相同。
从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。
比如若从通信的正向、反向链路角度来考虑,一般可以分为反向功率控制和正向功率控制；若从实现功控的方式则可划分为集中式功率控制和分布式控制；还可以从功率控制环路的类型来划分，有可分为开环功控、闭环功控(外环功控和内环功控)。
1.反向功控CDMA系统的通信质量和容量主要受限于收到干扰功率的大小。
CDMA切换
Search Window for pilots in the Active and
Candidate Set:
SRCH_WIN_A
Earliest arriving usable multipath
component of the pilot
Search Window for pilots in the
SRCH_WIN_val 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Width, Chips 4 (±2) 6 (±3) 8 (±4) 10 (±5) 14 (±7)
20 (±10) 28 (±14) 40 (±20) 60 (±30) 80 (±40) 100 (±50) 130 (±65) 160 (±80) 226 (±113) 330 (±165) 452 (±226)
Empty
Pilots specified in the most recently received Extended Neighbor List
Message
(AGE set at NGHBR_MAX_AGE)
Any other possible pilot
in the system
切换介绍
导频集的更新（当处于通话状态）
Neighbor Set:
SRCH_WIN_N
pilot PN offset
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Set:
SRCH_WIN_R
pilot PN offset
切换介绍
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切换介绍
设置方式： 小区－>小区实体参数表
切换介绍
CDMA移动通信基础
CDMA移动通信基础1. 介绍CDMA（ Division Multiple Access，码分多址）是一种数字移动通信技术，广泛应用于第二代（2G）和第三代（3G）移动通信系统中。
CDMA技术采用了先进的信号处理和调制技术，能够提高信号传输效率和容量，实现更可靠的通信。
2. CDMA原理CDMA技术基于扩频技术，通过将用户信号加上特定的扩频码再进行调制发送，不同用户的扩频码相互正交，可以实现多用户传输而不干扰。
CDMA还采用了软切换和功率控制等技术，使得信号传输更加可靠和高效。
3. CDMA系统结构CDMA系统主要由以下几个组成部分构成：基站（Base Station）：负责与用户终端进行通信，进行信号的调制解调和多用户间的分配和管理。
用户终端（Mobile Station）：包括方式和数据终端等，与基站进行通信，传输用户的语音、数据等信息。
控制器（Controller）：负责对基站和用户终端进行管理和控制，实现系统的整体协调和优化。
移动交换中心（Mobile Switching Center）：负责处理跨网络的通信和连接，实现用户的呼叫转移等功能。
4. CDMA优势CDMA技术相比其他移动通信技术具有以下优势：多用户接入：CDMA技术能够实现多用户接入而不干扰，提高了系统的容量和效率。
抗干扰能力强：CDMA技术采用了扩频技术，能够有效抵抗多径传播和其他干扰。
隐私保护性能好：CDMA技术采用了特定的扩频码对用户信号进行加密，保护用户通信的隐私。
调度灵活性高：CDMA技术能够灵活地对用户进行分配和调度，优化系统资源的利用。
5. CDMA在移动通信中的应用CDMA技术在移动通信中得到了广泛的应用：第二代（2G）CDMA系统：以IS-95标准为代表，提供了CDMA2000 1X、CDMA2000 1xEV-DO等多种技术，实现了语音和数据的传输。
第三代（3G）CDMA系统：以CDMA2000 3X标准为代表，提供了更高的数据传输速率、更丰富的业务和更好的系统性能。
第八章CDMA移动通信系统 一
第八章CDMA移动通信系统一在当今通信技术飞速发展的时代，CDMA 移动通信系统作为其中的重要一员，具有独特的优势和特点。
CDMA，即码分多址（Code Division Multiple Access），是一种扩频通信技术。
与传统的频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）技术不同，CDMA 允许所有用户在同一时间、同一频段上进行通信，通过为每个用户分配特定的编码序列来区分不同的用户信号。
CDMA 移动通信系统的核心原理在于扩频技术。
扩频通信将待传输的信息信号扩展到一个很宽的频带上，使得信号的功率谱密度降低，从而提高了通信的保密性和抗干扰能力。
在接收端，通过与发送端相同的编码序列进行相关解调，恢复出原始信号。
CDMA 系统具有诸多优点。
首先是抗干扰能力强。
由于采用了扩频技术，CDMA 信号在传输过程中能够有效地抵抗各种干扰，包括自然干扰和人为干扰。
即使在信号较弱的情况下，也能保持较好的通信质量。
其次，CDMA 系统具有较高的频谱利用率。
多个用户可以共享同一频段，大大提高了频谱资源的利用效率。
再者，CDMA 系统的保密性好。
每个用户的编码序列都是唯一的，且具有随机性，使得窃听者难以获取有用信息。
CDMA 移动通信系统的网络结构主要包括移动台（MS）、基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）。
移动台是用户终端设备，如手机等。
基站子系统负责与移动台进行无线通信，包括基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）。
网络子系统则负责整个网络的管理和控制，包括移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）等。
在 CDMA 系统中，功率控制是一项关键技术。
由于所有用户共享同一频段，如果某个用户的发射功率过大，会对其他用户造成干扰；反之，如果发射功率过小，又会影响自身的通信质量。
因此，需要进行精确的功率控制，使得每个用户的发射功率既能满足通信需求，又不会对其他用户造成过多干扰。
功率控制分为前向功率控制和反向功率控制。
移动通信系统中的切换和切换算法
移动通信系统中的切换和切换算法随着移动通信技术的发展，移动用户的需求也在不断增加。
传统的固定网络已经无法满足当今极端竞争的市场需求，一种新型的移动通信系统需要满足用户的各种需求，以实现分布式和移动性。
在移动通信系统中,切换和切换算法具有重要的作用。
动通信系统中有两种类型的切换，一种是内部切换，另一种是外部切换。
内部切换是指手机从一个系统子节点切换到另一个系统子节点时发生的切换，如在一个基站的切换时发生的切换。
外部切换是指手机从一个移动系统切换到另一个移动系统时发生的切换，如从GSM系统切换到CDMA系统时发生的切换。
内部切换和外部切换在移动通信系统中都起到至关重要的作用。
从理论上讲，切换算法是切换过程的一种技术方法。
它根据信号的干扰、信噪比等信息，在切换的瞬间，在子节点和系统之间迅速进行切换，保证用户通话的连续性。
切换算法的应用目前有两种：一种是静态切换，另一种是动态切换。
静态切换是指根据话务量情况只切换一次，而动态切换是指根据话务量情况不断地切换。
切换算法的设计主要考虑两个因素：一是执行效率，二是用户通话的质量。
从执行效率上考虑，即考虑算法的执行速度，要求算法的执行过程快速准确；从用户通话的质量上考虑，则考虑的是切换算法是否能预测和解决系统中的干扰和信噪比问题，保证用户通话的可靠性。
目前，切换算法有多种，如最小拥塞切换算法、负载平衡切换算法等。
其中，最小拥塞切换是目前最常用的一种切换算法，它根据其前后两次切换之间的拥塞量，选择带有最小拥塞量的子节点，来实现切换。
负载平衡切换算法是另一种常用的切换算法，它根据负载的大小、信噪比的差异和地理位置的变化，来平衡不同节点的负载，从而实现最佳的切换。
综上所述，切换和切换算法在移动通信系统中具有重要的作用，维护通信的可靠性和连续性。
切换算法的设计要求具有高效率和高质量，不仅要能够快速、准确地实现切换，还要能够有效地解决干扰和信噪比问题。
当前，最常用的两种切换算法是最小拥塞切换算法和负载平衡切换算法，它们具有较高的技术水平，能够满足不同用户的不同需求。
CDMA移动通信系统
武汉虹信
• 移动通信信道是一种多径衰落信道，RAKE接收技术就是分别对接收 到的每一路信号进行解调，然后叠加输出达到增强接收效果的目的， 这里多径信号不仅不是一个不利因素，而且在CDMA系统变成一个可 供利用的有利因素。
武汉虹信
• 1.7.4 软切换技术 • 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，并通过宏分集还可以改 善性能。更软切换则指的是一个小区内不同扇区问的软切换。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（BSC），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。因为处理过程是先通后断，故称为软切换，而一般的硬切 换则是先断后通。示意图如下图所示：
武汉虹信Байду номын сангаас
• （l）反向开环功率控制。它是移动台根据在小区中接受功率的变化， 调节移动台发射功率以达到所有移动台发出的信号在基站时都有相同 的功率。它主要是为了补偿阴影、拐弯等效应，所以它有一个很大的 动态范围，根据IS—95标准，它至少应该达到正负32dB的动态范围。 • （2）反向闭环功率控制。闭环功率控制的设计目标是使基站对移动 台的开环功率估计迅速做出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。 • （3）前向功率控制。在前向功率控制中，基站根据测量结果调整每 个移动台的发射功率，其目的是对路径衰落小的移动台分派较小的前 向链路功率，而对那些远离基站的和误码率高的移动台分派较大的前 向链路功率。 • 功率控制需要达到以下目的：克服CDMA系统的远近效应，保证通话 质量的一致性；降低CDMA网内干扰，提高网络容量。降低手机发射 功率，延长手机电池的使用时间。
码分复用原理
码分复用原理码分复用原理（Code Division Multiple Access，CDMA）是一种数字通信技术，其基本思路是将多个用户的通信信息以不同的编码方式分别传送到目的地，然后再通过相应的解码方式将这些信息还原成源信息。
显然，这种编码和解码的方式需要满足一定的要求，才能保证信息的可靠性和保密性。
码分复用原理的主要思想是：通过对每个用户的信号进行独立的编码，使得不同用户的信号在传输中不发生干扰。
这种编码方式是将用户的信号与特定的码序列进行乘积运算，得到一个新的编码后的信号，然后将这个信号传输到接收端，接收端再将其与相应的码序列进行相关运算，得到源信号。
具体来说，在码分复用原理中，每个用户都拥有一个独特的随机码序列，这个序列通过所有用户都知道的方式广播出去。
当一个用户要发送信息时，他的原始数据按照与其独特的随机码序列相乘运算的方式进行编码，编码后的信号被传输到接收端。
接收端接收到所有用户的信号后，将所有信号与相应的随机码序列进行相关运算，就能得到原始数据。
由于不同用户的随机码序列不同，因此在接收端，只有对应用户的随机码序列才能使信号还原成源数据，其他用户的信号与该序列进行相关运算后，结果将不是原始数据。
码分复用原理的优点是可以克服时分复用时难以避免的时隙冲突问题，因此网络的容量大大提高。
由于每个用户的随机码序列是保密的，因此可以实现信息的保密传输。
码分复用原理是一种高效的数字通信技术，它通过独特的编码方式，实现了多个用户之间的信息分离传输和保密传输。
它在现代通信系统中得到广泛应用。
码分复用原理的应用广泛，其中最为常见的就是CDMA移动通信系统。
CDMA移动通信系统是一种基于码分复用原理的数字通信系统，它采用的是数字无线通信技术，能够实现移动电话、数据传输、短信和互联网接入等多种功能。
CDMA移动通信系统的优点是多方面的。
与传统的时分复用和频分复用相比，CDMA移动通信系统能够提供更高的通信容量和更好的语音质量。
CDMA2000空闲切换、硬切换、软切换
CDMA2000空闲切换、硬切换、软切换一、概论CDMA系统支持多种类型的切换，根据切换发生时移动台与源基站和目标基站连接的不同，切换可分为以下主要类型：硬切换、软切换、更软切换以及空闲切换等。
硬切换是时间离散的事件，当呼叫从一个小区交换到另一个小区或者从一个载波交换到另一个载波时发生，它是一个时刻只有一个业务信道可用时发生的切换。
软切换是一种状态，由多个基站同时支持一个呼叫。
更软切换是在同一小区的扇区间发生的软切换。
空闲切换是移动台处于空闲状态时的切换（即没有激活的连接）。
硬切换事件必然是短暂的；相反，移动台经常在相当长的呼叫时间内处于软切换状态。
在所有接入技术中都有硬切换（例如AMPS、TACS、GSM和CDMA），而软切换是CDMA所特有的。
与GSM的硬切换相比，软切换是CDMA系统的技术特色，提高了切换的成功率。
但在实际的CDMA网络中，硬切换也是不可避免的。
只要将硬切换保持一定的比例，并将其分布在话务量小的区域，并不会对网络质量产生明显影响。
二、空闲切换1. IS-95A中的空闲切换当在移动台空闲状态，移动台从一个基站的覆盖区移动到另一基站覆盖区时就发生了空闲切换。
当移动台检测出一个足够强的但不是当前基站的导引信道信号时，移动台决定应该进行空闲切换。
移动台从一个小区移动到另一个小区时，必须切换到新的寻呼信道上，当新的导频比当前服务导频高3dB时，移动台自动进行空闲切换。
导频信道通过相对于零偏置导频信号PN序列的偏置来识别，导频信号偏置可分成几组用于描述其状态，这些状态与导频信号搜索有关。
在移动台空闲状态定了以下几种导频信号偏置的不同集合。
在空闲状态下，存在三种导频集合：有效导频集、邻域导频集和剩余导频集。
每个导频信号偏置仅属于一组中的一个。
● 有效导频信号集：寻呼信道正在被监视的前向CDMA信道的导频信号偏置。
● 相邻导频信号集：很可能做为空闲切换的候选小区的导频信道的偏置。
相邻导频信号集的成员由相邻列表消息规定。
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CDMA系统的切换原理
CDMA IS-95系统对软切换作了一下的规定：软切换的过程从移动台开始，它必须不断测量系统内导频（Pilot）信道的信号强度。
IS－95系统中的导频信道被分为活动集、候选集、邻近集和剩余集四个集。
活动集由具有足够信号强度、正在支持移动台呼叫的导频组成；候选集是由导频强度能够支持移动台呼叫的导频组成；邻近集是由不属于活动集或候选集，但是有可能参与软切换的导频组成（例如这些小区可能在已知的邻近区域内）；剩余集是由属于CDMA系统但未包含在其他3组中的小区导频组成。
了解了导频信道的分类，现在来看看切换到底是怎么一回事：当移动台测得邻近集或剩余集中的一个导频的强度超过导频加入门限（T_ADD）；或者候选集中的一个导频的强度超过活动集中任意导频强度的1/2*T_COMP（dB）（T_COMP为导频加入比较门限）；或者活动集中的导频低于导频丢弃门限（T_DROP），并且持续时间达到导频丢弃定时器门限（T_TDROP）。
移动台会向基站发送“导频强度测量消息”，报告导频搜索的结果以及切换跌落定时器的状态。
同时“导频强度测量消息”中还应报告有关导频信道相对于移动台时间基准的相对时间间隔PILOT_ARRIVAL。
基站子系统（BSS）通过发送“切换指示消息”（即分配给移动台的新的前向业务信道）来响应“导频强度测量消息”。
另外“切换指示消息”也用来标识从活动集中去掉的导频，移动台将停止使用已从活动集中去掉的导频，并发送出“切换完成消息”。
从这层意义上来理解，切换其实应该是主导频发生了改变。
二、
要深入了解CDMA网络的软切换，就必须先介绍导频、导频集、切换参数和搜索窗口的概念。
导频即导频信道，在CDMA系统中利用导频信道引导接入和切换信道，MS通过处理导频信道来确认最强的信号部分。
CDMA系统使用m序列（短PN码）对导频信道进行调制，不同导频之间PN码时间偏臵不同，两个相邻导频之间的偏移为64个码片，MS 通过识别偏移来区分不同的基站。
CDMA系统中有4类导频集合：有效导频集、候选导频集、相邻导频集、剩余导频集。
在一个导频集合中，所有的导频具有相同的频率，只是它们的时间偏臵不同。
1．有效导频集（active set）：当前手机正在保持连接的业务信道所对应的导频的集合。
2．候选导频集（candidae set）：导频信号强度足够，手机可以成功解调，随时可以接入。
3．相邻导频集（neighbor set）：当前不在有效或候选集里，但可能会进入候选集的导频的集合
4．剩余导频集（residual set）：包含当前系统中除了有效集、候选集、相邻集外的所有可能的导频。
CDMA2000系统中有4个重要的切换参数：T-ADD、T_DROP、T_COMP、T_TDROP。
T_ADD（导频检测门限）：当Ec/Io>T_ADD时，MS发送导频强度测量消息（PSMM），将导频由相邻集加到候选集。
T_DROP（导频丢弃门限）：当导频的Ec/Io下降低于T_Drop触发计数器T_TDrop；如果导频Ec/Io超过T_Drop，计数器中止；计数器满时导频从激活集或候选集中去除到相邻集。
T_TDROP（定时器衰减门限）：当导频集和候选集中导频降低时间超过了T_TDROP计数器，导频将被去除到相邻集；如果候选集满了，但是有新的导频满足T_ADD要求需要增加，那么就去除一个最接近TT_DROP门限的导频。
在此过程中手机只向位于激活集中的导频小区发送功率强度测量消息，在候选集中的导频直接被去除到相邻集中，不需要手机发送功率强度测量消息。
T_COMP（门限比较）：T-COMP参数控制导频从候选集移动到激活集。
如果候选集中某导频的强度超过激活集中某个导频的强度至少T-COMP×0.5dB，MS则将此导频移入激活集中，并可能替换那个导频。
在IS95A中使用的是静态的门限（T_ADD，T_DROP），在IS95B和CDMA2000中使用的是动态门限，在不同的小区或不同的噪声环境中，加入或删除Active set中的小区导频的绝对门限是与当前Active Set中最好和最弱导频的信号强度相关的。
如果当时Active Set里的导频信号强度都很强，其他导频要加入Active Set 的要求也相对提高，而如果Active Set里的导频信号强度都很弱，Active Set里的导频要移出Active Set的要求也相对降低。
CDMA系统中，基站设臵了三种类型的搜索窗口（PN偏臵范围），移动
台可以使用这些搜索窗口跟踪导频信号，在规定的时间偏移里搜索导频信号的多径分量：
*SRCH_WIN_A：有效导频集和候选导频集的搜索窗口；
*SRCH_WIN_N：相邻导频集的搜索窗口；
*SCRH_WIN_R：剩余导频集的搜索窗口。
在软切换过程中，MS连续不断地跟踪，并测量系统中所有导频信号的强度。
MS合并计算导频的所有多径分量的EC/IO来作为该导频的强度，K是MS所能提供的解调单元数。
1．当该某个导频信道的导频强度EC/IO超过T_ADD时，MS认为此导频的强度已经足够大，能够对其进行正确解调，MS就向原基站发送一条PSMM（导频强度测量消息），同时将该导频加入候选导频集。
2．当导频强度强度超过激活集中某个导频的强度至少T-COMP×0.5dB 时，基站向MS发送HDM，通知MS将该导频加入有效导频集。
3．当MS收到来自基站的切换指示消息，并且得到了一个新的业务信道后，导频进入有效导频集，同时MS向基站发送HCM，知基站自己已经根据指示开始对多个基站同时解调了。
4．随着MS的移动，当两个基站中某一方的导频强度已经低T_TDROP，这时MS启动T_TDROP，开始记时。
（MS对在有效导频集和候选导频集里的每一个导频保留一个T_TDROP）。
5．当T_TDROP记时终止时，（在此期间，其导频强度应始终低于T_TDD，如果导频强度回升到T_ADD之上，记时器将复位），MS向基站发送PSMM。
6．当基站接收到PSMM后，将此信息送至BSC，BSC再返回相应HDM，最后由基站再转发给MS。
7．当MS收到来自基站的HDM后，MS将该导频从有效导频集移入相邻导频集，同时MS发送HCM，通知基站已经完成切换。
此时MS只与目前有效导频集内的导频所代表的基站保持通信。
8．MS接收基站发送的NLUM，导频进入剩余导频集。
总之，在软切换作为CDMA系统特有的关键技术之一，对于提高通话质量、增加系统容量、减低系统干扰、降低系统的掉话率起着及其重要的作用，在CDMA系统中扮演着重要的角色。
CDMA1X的切换（补充）
CDMA系统的切换。
GSM系统中：BTS与MS同时主动参与切换，由MSC（移动业务交换中心）控制切换连路以完成切换。
切换是由MS控制的。
是先断开再连接的硬切换方式。
CDMA系统中引入了软切换以及更软切换。
小区间的切换是“软切换（SOFT HANDOFF”，同小区的不同扇区间以“更软切换（SOFT HANDOFF）”来实现。
CDMA在所有系统中使用相同的宽带信号。
因此多数切换是以软切换的方式进行。
但是，硬切换仍然存在：①在一个CDMA载波到另一个CDMA载波的切换、②不同帧偏臵的改变。
在这种情况下，
MS保持在同一载波上。
以下是CDMA硬切换的典型：
（1）跨MSC的切换。
不同厂商的MSC不支持不同MSC的软切换，导致MS经过MSC边界时的硬切换。
（2）跨VENDOR的切换。
由于不同基站控制器间（BTS）的接口A3/A7未开放，MS经过不同厂商设备边界的切换。
（3）多载频切换。
载波间的切换为硬切换。
CDMA的前向链路（MSC-MS下行）有四种逻辑信道：导频信道（Pilot channel），同步信道（SYNC CHANNEL）、寻呼信道（PAGE CHANNEL）、业务信道（TRAFFIC CHANNEL）。
W=1.2288MHZ。
CDMA的载频一个7个，283-7号载频201-5号载频。