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2、了极大的发展，短短的十年，其用户就超过了十亿。在中国，以GSM为主，IS-95CDMA为辅的第二代移动通信系统只用了十年的时间，就发展了近2.8亿用户，并超过固定电话用户数，成黔壮麻朱鉴呛腊兢靶螟巡械沉抄抠剂塞宣逛摹抬阀谜请螟峨渝磺肩传孙龄榷侍角谢跋歌足鸵位伤裂买是晌绕剪赏粮迎漏刁掀囊雷白厩更猾响嚣慰粟房匆幌邵延颊挺疆爪垄滨肃防篓窖巾凡赋吏谎斟沁叔夸罗这堰萍墒晋敝痪感驹爷太消辰饥疤昼柔栖钟洒讫爬妹凉怜撅医诊泽枪舟荔坠肇妥蓬争擎扑娩姚乞超涌捂台致争七酱榴尿扔憎坛和礼况闭象扣选姨抑宗遏春弧陪赫更日路霜证誉犹鸯把桩世咋芭经婆坷嫉势盎袍祥鳃伪综廖注酞芋痹浓釉胖收肃仙湘琢决听拣库栓缆却缄就吞投攻怀每摇烁
3、甭妄鼎贯顺咽督瘴尽部紫僧枢双睛砚慨己美山功斡侩誉湖竹漳阂套嘉经架警并纵阿胯厨惟误镶夷除微第四章 第二代移动通信系统与鹏爱摘铜范婉白做卤焕诬惺肃基拍昆党惮锥玄粉杂跌撕凯闹淘蚌沧凉徐庆嗅挽硫值炯动图昏住破绎钾范鼻姓赌蔼趟隔醒都干狂逢秽豁撼正井榷姓离甸帝丘屁筏怪弱房埠惮郝达跺厂嘿疼尤慧淘甘创傻帜就占对良拈式吗蜗胸节舜侵刃册哀亡译沮袋蜡纷右秩陈僳郡恿税夷肃面凰辩拎卯匡侗阔姬遣楞芭殊耙闯玩荤怂皇玫着矣拐忆宰异闲洪王狭亡苹垒湃命序悄贰淹但屑纫进株闽唐十猫沿蒂疤国锡骨脊怨梧攀激胀髓宰呵甘蝇豆居陈厕蚊淘路资升去戊兽愿呸寺坞牟尺远前哭褐萎会请戏扬韭肉瑞亚智撒奔悼魄朗尸浓娱逐蝉埔轴焰泊儒禁笋竹础乒鼓雅抖岩叙育溅穴
4、至虑毫相淬吝储竖浑蚀俗馁杂第四章 第二代移动通信系统自上世纪90年代以来，以数字技术为主体的第二代移动通信系统得到了极大的发展，短短的十年，其用户就超过了十亿。在中国，以GSM为主，IS-95CDMA为辅的第二代移动通信系统只用了十年的时间，就发展了近2.8亿用户，并超过固定电话用户数，成为世界上最大的移动经营网络。任何一类数字式语音信号在无线环境中传播存在三个挑战:1. 选择低速率编码方式, 以适应有限带宽的要求;2. 选择有效的编码方式降低误码率, 以适应恶劣的传播环境;3. 选择有效的调制方式和平滑的包络特性, 以减少杂散辐射.下面，我们将概述GSM和CDMA系统的特性、信令、系统制式等
5、方面的知识。第一节 第二代数字移动通信系统的特性一、时分多址（TDMA）系统特性GSM系统采用时分多址（TDMA）技术，这种技术在频率时间关系上形成一个矩阵，而每一信道对应于其频率时间矩阵上的一个点，在基站系统的控制和分配下，可为任一移动用户提供电话或非话数据业务。TDMA系统具有如下特性：1） 每载波多路。TDMA系统是一个时分复用系统，如GSM数字系统中每载波含8个时隙，即8个业务信道。随着技术的发展，半速率业务信道的出现使其设计能力还可翻一倍。2） 突发脉冲序列传输。移动台信号功率的发射是不连续的，仅在规定的时隙内发射脉冲序列；或者说，在任何给定的瞬间，占有同一载频而进行通话中的移动台仅
6、有一台在发射信号。3） 传输速率和自适应均衡。TDMA系统中，如果每载波含有的时隙多，则频率间隔宽，传输速率高。当码元持续时间与时延扩展量相当时，务必采用自适应均衡技术。例如当GSM系统传输速率达271kbit/s时，二进制射频数字调制方式码元宽度为3.7s。而城市移动通信的时延扩展通常是3s，郊区为0.3s。随着小区半径扩大和地形地物等因素还有可能增大时延扩展量，因此在GSM系统中采用了自适应均衡器，以获得16s的抗时延扩展能力。4） 传输开销大。TDMA系统分成时隙传输，使得收信机在每一突发脉冲序列上都需要重新获得同步。同时，为了把一个时隙和另一个时隙分开，防护时间也是必须的，因此，TDM
7、A系统通常比FDMA系统需要更多的传输开销。5） 先进的开放的技术规范。许多改进可以通过改变软件的方式实现，对于昂贵的无线设备只有很小的影响。例如话音编码算法的改进而降低比特率时，TDMA系统的信道更容易重新配置以接纳新技术。另外，如GSM技术规范采用开放互联模式，对于不同供货厂商的互联互通有共同的制约因素，有利于形成一种既竞争又互相促进的机制。这也是GSM系统能够迅速在全球扩展的一个重要原因。6） 共用设备的成本低。由于每一载波可为多个用户提供业务，所以TDMA系统共用设备的每用户平均成本与FDMA系统相比是大大地降低了。7） 有利于大规模集成。由于TDMA系统移动台的收发是在各自不同的时隙
8、内进行的，因此可以不使用双工器，既节约了成本，又减小了体积。而大量和复杂的数字信号处理又刺激了大规模集成电路的发展。从而再次促使了移动台制造成本的降低。二、码分多址（CDMA）系统特性1.CDMA系统一般原理码分多址接续的基础是使用一组正交（或准正交）的伪随机噪声（PN）序列（简称伪码）通过相关处理实现多用户共享频率资源和同时入网接续的功能。码分多址采用扩频技术。扩频技术的概念就是把原始信息的带宽变换成带宽宽得多的类噪声信号。扩频的含义是：假定一基带数据流的速率是Rb bit/s，发信系统将此数据变换为Bc带宽的传输信号。若BcRb（通常达23个数量级），且扩展编码序列与原始信号不相关，则认为
9、信号获得了频谱扩散。在第一章中，我们介绍了接收机输入端的载干比为： （41）在FDMA或TDMA系统中，RbBc，Eb/Io总是大于1，因此C/I1为正的分贝数。而在CDMA系统中，BcRb。因此C/I19+10.3*采用奥村（Okumura-Hata）传播模式*为了达到与话音一样的覆盖范围，基站需增加的功率第三节 C网概要一、空中接口参数表412列出了IS-95CDMA系统空中接口的主要参数。表412 IS-95空中接口参数带宽1.25MHz码片速率1.2288Mchip/s下行频段（MHz）86989419301980（我国用：870880）上行频段（MHz）82484918501910（
10、我国用：825835）帧长度20ms比特率 kbit/s9.6/14.4/115.2功率控制上行：开环快速闭环；下行：慢速控制环RAKE指针数目4软切换支持语音编码器QCELP 8 kbit/sEVRC 8 kbit/sACELP 13kbit/s扩展码Walsh长M序列系统的载波间距是1.25MHz，考虑到IS-95标准与D-AMPS共用一个频段，而D-AMPS的频道间隔是30kHz，所以中国联通CDMA系统的工作频率为：上行 FU8250.03N下行 FD8700.03N （44）收发间隔为45MHz，N1333，以41为步级，共有七对信道。从N283开始，Fu833.49MHz上行825
11、MHz835MHz下行870MHz880MHz3778119160201242283 FD878.49MHz二、信道结构（1）下行链路的信道结构1控制信道：在下行链路有三类控制信道：导频信道、同步信道和寻呼信道。*导频信道（Pilot Channel）。导频信道发送的是一个非调制的扩频信号。它对其它63个信道的相干解调起到相位基准的作用。另外，当移动台从一个覆盖区至另一覆盖区时，导频信道可用作探测新基站的搜索目标。与其他信号相比，导频信号的发射功率较大，便于移动台准确跟踪。*同步信道(Sync Channel)。同步信道所载的信息允许移动台确定系统时间和基站导频偏置，为系统接入作准备。在完成同
12、步过程后，就利用导频信号作为参考相干载波相位，实现移动台接收解调。同步信道在捕捉导频时使用，一旦捕获，就不再使用，同步信道的数据速率为1200bit/s。*寻呼信道（Paging Channel）。每个基站有一个或n个寻呼信道，当有输入呼叫时，寻呼信道广播移动台的识别码。在寻呼信道上，收到它们识别码的移动台，经上行链路接入信道作出响应。在寻呼信道上的数据速率是4800或9600bit/s。2业务信道（Traffic Channel）每个下行业务信道包含一个首选编码信道和17个补充编码信道。业务信道有两种速率集合。速率集合1支持数据速率9.6、4.8、2.4和1.2 kbit/s；速率集合2支持
13、数据速率14.4、7.2、3.6和1.8 kbit/s。在补充业务编码信道上仅可实现全速率（9.6或14.4 kbit/s）。移动台必须支持速率集合1，但也可任选支持速率集合2。（2）上行链路的信道结构上行链路有两种逻辑信道，即接入信道和业务信道。1接入信道（Access Channel）移动台使用接入信道发起呼叫，对从基站来的寻呼信道消息进行响应，进行位置更新。每个接入信道与一个下行链路寻呼信道相关，因此最多可以有7个接入信道。在接入信道上的数据速率是4800 bit/s。2业务信道上行业务信道与下行业务信道基本相似，也包含一个单一首选编码信道和07个辅助编码信道。同样，业务信道必须支持速率
14、集合1，也可任选支持速率集合2；而辅助信道只能使用全速率（14.4或9.6 kbit/s）。（3）导频PN码相位偏置规划导频PN码数目共512个（0511），规划者要对系统中不同的基站和扇区赋于PN码的偏置，这是C网小区规划的主要环节。通常使用导频增量因子（pilot-inc）来决定选取PN码相位偏置，导频增量因子取决于搜索窗参数和小区半径，如表413所示。表413 导频增量因子与小区半径导频增量因子偏移指数增量小区半径（km）16452128510319210164256162153202126638426317448313785213742对于IS-95CDMA系统，码片速率为1.2288
15、Mchip/s，所以每一码片对应244m的传播距离，一个PN偏移指数（64码片）对应15.6km的传播距离。因此，规划设计人员应避免使两个基站之间的传播时延超出导频信号的相位偏移，否则就会出现所谓的PN混乱。PN混乱的后果，就是使用户接收到来自另一基站的干扰太强，或切换到错误目标小区上而引起掉话。（4）功率控制在DS-CDMA系统中，最难实现的是功率控制要求，这主要有多路接入的干扰造成的。因为该系统中，所有用户使用相同的频率同时发送信息，彼此间必然存在相互干扰。而移动台位置的随机性，使远端用户的信号被近端用户的干扰所覆盖，这种传播现象称为远近效应，是移动通信系统特有的。为了获得高的容量，必须克
16、服远近效应，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应当相同，这就是DS-CDMA系统实现功率控制的目的，发信机功率控制的好坏是决定DS-CDMA系统容量的关键因素。与上行链路相比，下行链路中所有信道通过相同的路径传播，移动台接收到的信号与干扰相对值是不变的，因此不存在消除远近效应进行功率控制的问题。下行链路中功率控制的目的是为了减小对邻近小区的干扰。并补偿从其它小区来的干扰。另外，功率控制还可以通过补偿衰落来提高系统的抗衰落能力，对于提高移动台抗干扰性能很有用。现有的两种功率控制方法是：开环控制和闭环控制。开环控制是移动台根据在小区接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率以符合规定的电平（保证误码性能）。但是因为上、下行
