IS-95CDMA移动通信系统讲解
第08章 IS-95 CDMA-1
前向信道
地址码 标志不同信道 扰码 对业务信道进行加扰 地址码 标志不同小区/扇区
反向信道
扩频码 地址码 标志不同用户 地址码 标志不同小区/扇区
二、码字都代表了什么
码字使用简况
码字类型 前向信道 地址码 标志不同 信道 扰码 对业务信 道加扰 反向信道 扩频码 地址码 标志不同 用户
导频信道W0 移动台定时获取、载波提 取、越区切换 同步信道W32 ：同步调整
数字移动通信
第八章
IS-95 CDMA移动通信系统 （一）
主要内容
8.1 IS-95 CDMA发展过程 8.2 IS-95 CDMA与蜂窝结构的关系 8.3 无线链路
8.4 同步和定时
8.5 功率控制 8.6 软切换
8.7 系统接口和信令协议
8.8 CDMA系统的通信容量
第八章
本次课要回答的问题： IS-95 CDMA的无线信道是如何构成的？ IS-95 CDMA 前向和反向信道的组成及系统 控制功能。 重点：IS-95 CDMA空中接口、信道组成 难点：理解 m 序列和 Walsh 序列在前向和反向 信道中的作用。
不同的1.25MHz系统采用 频分复用，相同的1.25MHz 系统采用码分复用。
二、码字都代表了什么
码字使用简况 码字类型
Walah序列 （64阶） 长码（242-1） 短码（215-1）
前向信道
地址码 标志不同信道 扰码 对业务信道进行加扰码 标志不同用户 地址码 标志不同小区/扇区
CDMA系统和GSM系统的具体比较
5．手机辐射 目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率 为2W ，1800MHz频段最大发射功率为1W 。CDMA IS-95A 规范对手机最大发射功率要求为0.2W-1W，实际上目前 网络上允许手机的最大发射功率为0.2W。 GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为 9dB左右，由于CDMA系统采用扩频技术, 扩频增益对全 速率编码的增益为21dB, 所以对解扩前信号的等效载干 比的要求小于 -14dB! (CDMA系统通常要解扩后信号的 值为7dB左右）
IS-95 CDMA移动通信系统
IS-95 CDMA移动通信系统本文档旨在介绍IS-95 CDMA移动通信系统的相关知识。
IS-95是一种数字化移动通信技术，采用码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）进行信号传输。
本文将从以下几个章节分别详细介绍IS-95 CDMA移动通信系统的结构、功能和关键技术。
1、引言1.1 问题描述1.2 目标2、概述2.1 IS-95系统的历史2.2 IS-95系统的目标和特点3、系统结构3.1 系统架构3.2 系统组成部分3.2.1 基站子系统3.2.2 移动终端子系统3.2.3 网络子系统4、信号传输4.1 基站到移动终端信号传输 4.1.1 正交码通信4.1.2 传输通道4.2 移动终端到基站信号传输 4.2.1 功率控制4.2.2 多路径干扰消除 4.3 数据传输4.3.1 帧结构4.3.2 数据传输方式5、信道管理5.1 系统分配5.2 寻呼过程5.3 呼叫建立5.4 呼叫维护6、安全与隐私6.1 认证6.2 加密算法6.3 位置跟踪7、系统扩展性7.1 容量扩展7.2 频谱效率7.3 数据速率提升8、系统优化与改进8.1 系统性能优化策略8.2 接入网优化8.3 覆盖范围优化以上是IS-95 CDMA移动通信系统的主要内容。
该系统在移动通信领域有着广泛应用，具有较高的容量和性能优势。
希望本文档能够帮助读者深入了解IS-95 CDMA移动通信系统的原理和技术。
附件：1、IS-95 CDMA移动通信系统架构图2、IS-95 CDMA移动通信系统信号传输流程图3、IS-95 CDMA移动通信系统数据传输流程图法律名词及注释：1、CDMA（Code Division Multiple Access）：码分多址，一种数字通信技术，允许多个用户在同一个频带上进行并行通信。
2、基站（Base Station）：移动通信系统中的固定站点，负责与移动终端进行信号交互。
IS-95讲义
IS-95链路模型
前向链路（基站到移动台，又称下行） 反向链路（移动台到基站，又称上行）
3
前向链路结构及功能
前向链路结构组成最多可以有64条同时传输的信道，以 正交形式复用同一个射频载波 一条大功率连续发送的导频信道，为信息调制后的载波 接收提供相干的参考相位 一条连续发送的同步信道，将系统信息传送给小区里的 所有用户 寻呼信道最多有7条，向小区内的移动台发送呼入信号 以及向单个移动台传送信道分配和其他信令信息。 其余的信道用作业务信道，每一路都可以给单个的移动 用户传送语音或数据
14
反向业务信道
反向业务信道说明
为了减少反向链路的平均干扰，以增加用户容量， 在反向链路中，重复的符号通过“数据突发随机 器”将某一时间的长PN码序列的值作为“控制比 特”来伪随机地选择哪组符号将被发送 42级长PN码的偏置是用一个根据移动台电子序 列号设定的模板产生的 反向业务信道的传送开始于一个作为报头的全零 帧，以帮助基站捕获信号
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THE END
16
9
寻呼信道说明
模板是从寻呼信道号以及以导频PN码偏置的形 式给出的基站ID所派生 出来的，由下式给出： 11000110011010000xxx000000000000yyyyyy yyy，其中xxx是寻呼信道号，而yyyyyyyyy是基 站的导频PN码序列的偏置序号 抽样后的PN码序列是原序列的某个位移，以原 速率的1/64运行
8
寻呼信道
寻呼信道说明
寻呼信道用于通知移动台有呼入，传送信道分配 信息，发送系统开销信息 编码和交织后的寻呼信道符号用一个42阶的长 PN码进行扰码，长PN码的周期为 2 42 − 1 ≈ 4.4 ×1012码片（在1.2288Mcps的速率 下将持续41天） 每个寻呼信道和基站所特有比特 的模板相异或形成的
IS-95CDMA移动通信系统讲解
IS-95系统的下行链路序列码
3、长PN码：作为扰码对业务信道加扰
• 采用：周期为242-1的m长码
• •
•
在下行链路(寻呼信道和业务信道)中作扰码， 用于数据加扰和用户保密。 长码速率为1.2288Mc/s，64分频（64抽1） 后为19.2kc/s
不同信道利用不同的掩码得到不同相位的 长码
CDMA前向信道 （基站发，移动台收， 1.2288MHz） W0 导频 W1 寻呼 W7 寻呼
W8
W31
W32 同步
W33
W63 业务
业务 业务数据 随路信令
1
15
1.前向逻辑信道
W1- W7为寻呼信道，定时发送系统信息，入网参数，基站寻呼 移动台。移动台通常在建立同步后，选择一个寻呼信道(也可以 由基站指定)来监听系统发出的寻呼信息和其它指令。 在需要时， 寻呼信道可以改作业务信道使用，直至全部用完。
用1.2288Mc/s 的长PN码（ 242 –1 m序列）进行扩 频，并区分不同的用户，实现安全保密。 通过不同的掩码给每个信道分配一个不同的初相, 从而构成逻辑信道和移动台的地址码，实现上行链 路的码分多址功能。 长码由42个移位寄存器组成的m序列发生器产生。 该序列再由一个42比特掩码赋予不同的相位。
1
29
IS-95系统的上行链路序列码 2. 短码：作为地址码标志不同小区/扇区
•
• •
采用215-1的m序列
采用与下行链路相同的引导PN码正交 调制，用于基站同步，系统加扰 导频偏置与下行一致
•
速率：1.2288Mc/s
1
30
IS-95系统的上行链路序列码
3.
长码：作为地址码区分不同的用户
移动通信第8讲IS95
移动通信---第八讲
码分多址的移动通信系统 （一）
－－IS95窄带CDMA系统
内容
IS－95系统概述
码分多址的特征 CDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制 IS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率 IS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准 IS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码
（ 828.57MHz ） 、 78 号 （ 827.34MHz ） 和 37 号
（826.11MHz）。共有7 个可用CDMA 频道。
95
������ B 频段的基本频道为AMPS 的384 号频道 （ 836.52MHz ） ， 第 二 CDMA 频 道 为 425 号 （837.75MHz）。
2019 年CDMA 在日本和美国形成增长的高 峰期，全球的增长率高达250%，用户已达 2000 万。
CDMA 的发展历史3
南美洲的巴西等国和越南已开通CDMA网；韩 国已开通cdma2000-1x 和HDR 商用网。全 球CDMA 用户已超过1.5 亿。
中国CDMA 的发展并不迟，也有长期军用研 究的技术积累，93 年国家863 计划已开展 CDMA 蜂窝技术研究。94 年Qualcomm 首先 在天津建技术试验网。2019 年具有14 万容量 的长城CDMA 商用试验网在北京、广州、上海、 西安建成，并开始小部份商用。迄今，中国联 通已在全国250 多个城市正式开通了商用 IS95A CDMA 网，并开始向cdma2000-1x 升级，到2019年用户数达到5000 万。
IS-95B 是为IS-95 成为宽带系统而写。允许8 个业务信道组合在一起，其数传速率将取决于使用 的信道数。支持高级的数据接入协议，如TCP 和 ADSL 等，为Internet 的接入提供高速、灵活、 方便的服务。IS-95B 的硬件网络将是全透明的。
第7章IS95CDMA移动通信系统
A
寻呼信道 长码掩码
以4.8kbps的信息速率为例
卷积编码 符号重复 交织器
长码 发生器 1.2288Mcps 分频器
码速提高一倍，符号速率为9.6 ksps 重复一次，符号速率为19.2 ksps 交织矩阵为24×16（384个码元） 交织时延为一帧时间（20ms） 数据加扰 保密起见 与相应Walsh码模2加 送入四相调制器
第7章 IS－95 CDMA移动通信系统
1、导频信道的处理过程
Walsh函数0
1.2288Mcps
导频 信道
全0
A
导频信道不携带任何用户信息，输入为全0 没有经过编码和交织 固定使用沃尔什函数0（ W0 64 ）进行扩频 然后进行四相调制
第7章 IS－95 CDMA移动通信系统
2、同步信道——设置
第7章 IS－95 CDMA移动通信系统
3、寻呼信道——信息处理过程
编码 寻呼信道 卷积编码 符号 ，K=9 19.2ksps 比特 9.6kbps r=1/2 器
4.8kbps 9.6ksps
Walsh函数p 1.2288Mcps
P=1∙∙∙7
调制 符号 符号
调制 块交 符号
重复 19.2ksps 织器 19.2ksps 19.2ksps
符号重复
作用： 对付突发性干扰， 将突发性差错分散开 来，变为随机差错。
块交织
1
第7章 IS－95 CDMA移动通信系统
扩频与调制
扩频
以1.2288Mcps的Walsh函数扩频 保证前向链路的各个信道间具有正交性。
QPSK调制
数据分别与两个不同的PN短码进行模2加 基带滤波成型 载波调制，相加后发送出去。
CDMA数字蜂窝移动通信系统
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。
CDMA移动通信系统(2 IS-95)
2003-9-2北京邮电大学无线中心1基于IS-95的CDMA 移动通信技术l IS-95标准介绍ØIS-95标准概述IS-95标准的全称是“双模宽带扩谱蜂窝系统的移动台-基站兼容标准”。
实际上这个标准是一个公共空中接口（CAI ）-它没有完全规定一个系统怎样实现，而只是提出了信令协议和数据结构的特点与限制。
在IS-95中，数字通信系统的前向和反向射频链路中进行的通信是用“信道”来组织的。
不同的信道类型为：前向链路的道频、同步、寻呼和业务信道；反向链路的接入和业务信道。
基于IS-95的CDMA 移动通信技术l IS-95标准介绍（续）ü蜂窝频段和信道由于要满足双摸兼容性，基于IS-95标准的设备其模拟部分应在以下给定的频带内工作。
移动台和基站的信号编码N 和中心频率的关系式为：=mobile f 0.030N +825.000MHz,0.030 (N -10230)+ 825.000MHz,7991≤≤N 1023990≤≤N =base f 0.030N +870.000MHz,0.030 (N -10230)+ 870.000MHz,1023990≤≤N 7991≤≤N2003-9-2北京邮电大学无线中心3l IS-95标准介绍（续）例如，对于信道689来说，前向链路的中心频率是，反向链路的中心频率是。
MHz f base 670.890=MHz f mobile 670.845=基于IS-95的CDMA 移动通信技术l IS-95标准介绍（续）蜂窝发射频率（MHz ）移动台发射频率（MHz ）869870880890891.5894.5824825835845849846.5A”A B A’B’1MHz 10MHz 10MHz 1.5MHz 2.5MHz991102333333466666771671779912003-9-2北京邮电大学无线中心5l IS-95标准介绍（续）IS-95的中心频率必须限制在下图所示的矩形框所包括的那些蜂窝信道内。
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数据帧长
正交扩频
20ms
64进制WALSH码
PN序列周期 242-1 chips and 215 -1chips 扩频解调门限 7dB(Pe=10-4)
1 9
码字
码字能干什么？ 有这么一组码：有一定的互相关性，一定的自相关性，具有逼近白噪声 的统计特性，它们能用来做什么？ 地址码 区分不同用户，不同的信道，不同的基站 特殊用途
（3）基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为 可能，从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中 走向宽带多媒体应用。 （ 4 ） GSM 系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为 9dB左右，CDMA系统通常要解扩后信号的值为7dB左右。
1
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IS-95空口参务信道：业务通信
反向传输的信道特征 n个接入信道：n=32×寻呼道数
55个反向业务信道：业务通信
1
1
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8.3 无线链路 一、信道组成
物理信道：每个载频在一个小区内以64个Walsh码区分信道。 一个载频包含64个逻辑信道，占用带宽1.25MHz。
导频信道 同步信道
寻呼信道
正向业务信道
前向CDMA信道
反向CDMA信道
基站
反向业务信道
接入信道
MS
13
1
一、信道组成
正向传输的信道特征 1个导频信道：移动台定时获取、载波提取、越区切换 1个同步信道：同步调整 7个寻呼信道：寻呼移动台和发出其他指令
数字移动通信
第八章
IS-95 CDMA移动通信系统
1
1
8.1 发展过程 8.2 IS-95 CDMA系统 8.3 无线链路 8.4 功率控制 8.5 软切换
8.6 系统接口和信令协议
8.7 CDMA系统的通信容量
1
2
8.1 IS-95发展过程
第二代移动通信系统 IS-95 的提出： 1993 年 7 月美国 Qualcomm 公司开发的 CDMA 即（ Interim Standard 95 ）。
1
8
IS-95空口参数
调制方式
分集 信道编码 话音编码 数据速率
前向QPSK,反向 OQPSK
RAKE(移动台2-3路，基站4路接收，天线分集 卷积码，K=9,R=1/3(反向)；K=9,R=1/2(前向) 8k或13k变速率 QCELP码 9.6，4.8，2.4，1.2kbps
2004年，全球用户超过一亿。
1 4
关于IS-95系统
IS-95系统的技术基础 是一种支持蜂窝组网的多用户扩频通信码分多址（CDMA）技术. 包含两层含义 • 扩频：信息带宽的扩展 • 码分：用户、信道和基站都依靠码识别 • 码分的含义(IS-95) • 基站的识别 • 信道的识别 • 用户的识别 CDMA系统的优点： 可采用多种分集技术、较低的发射功率、保密性好、软切换、 软容量、话音激活、频率复用率高、扇区化、信噪比要求低。
蜂窝体制。该体制被采纳为北美数字蜂窝标准，定名为IS-95，
窄带码分多址（N-CDMA）。
第三代移动通信系统
以CDMA体制为主流。
四 大 标 准 ： CDMA2000 、 WCDMA 、 TD-SCDMA 、 WiMAX
1 3
8.1 IS-95发展过程
主要里程碑
1991年高通在西雅图的试验； 1993年被TIA确定为IS-95标准； 1993年4月韩国购买生产许可并很快成功建网； 1994年3月中国开始试验，1998年11月试运营网开通（133 网）开通， 2002年4月联通新时空CDMA网络正式运营，2004年用户数超过400万。 1995年香港和美国的CDMA公用网开始投入商用。 1998年全球 CDMA 用户达到 500多万， CDMA的研究和商业进入高潮。 1999年CDMA在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长高达250%， 用户达到2000万。
选择良好的自相关性、互相关性的地址码；
采用信号处理的方法消除多址干扰； 用功率控制克服远近效应。 此外还采用话音激活技术、高效纠错码及CDMA扇形分区等 技术来提高CDMA系统容量。
1 6
CDMA系统和GSM系统的总体区别
（1）CDMA手机采用了先进的切换技术：软切换技术，使 得CDMA手机的通话可以与固定电话媲美。 （2）因采用以扩频通信为基础的一种调制和多址通信方式， 其容量比模拟技术高10倍，超过GSM网络约4倍。
扩频码 提供扩频增益，增加信号传送的可靠性
扰码
一般在扩频码之后加扰，类似加密，不改变信号的带宽，增加数据的 随机性。
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码字
码字使用简况 码字类型
Walah序列 （64阶） 长码（242-1） 短码（215-1）
前向信道
地址码 标志不同信道 扰码 对业务信道进行加扰 地址码 标志不同小区/扇区
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CDMA系统的特征：系统容量大、多址能力强
CDMA系统的多址能力决定于地址码间的多址干扰的大小， 在实际的CDMA系统中，各地址码之间不是完全正交，它们 之间存在一定的互相关性，此互相关性导致的多址干扰是影 响CDMA多址能力的决定性因素。多址干扰越小，在满足一 定通信质量要求的情况下，用户接入数越大。 CDMA系统采用多种手段来降低多址干扰：
1
反向信道
扩频码 地址码 标志不同用户 地址码 标志不同小区/扇区
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短PN码长度为215＝32768个码片，每个基站采用不同
相位，它们之间相差64个码片，共计215/64=512种码型。 即可以区分512个基站。 如果需求大于512个基站，如何处理？ 不同的1.25MHz系统采用频分复用。 相同的1.25MHz系统采用码分复用。
运营频段 双工方式 载频间隔
FDMA/CDMA
824 ~ 849MHz (反向) ；869 ~ 894MHz (前向) FDD，收、发间隔45MHz 1.25 MHz ， 20对载频， 扩频地址码64个，
总共有20×64=1280 个物理信道。
扩频地址码速率 已调信号带宽
1.2288Mb/s 1.2288MHz