CDMA系统信道及其优化方案

1.信道组成

信道组成示意图如图5-3所示，逻辑信道示意图如图5-4所示。

图5-3 CDMA系统的信道组成示意图

（1）导频信道 导频信道传输由基站连续发送的导频信号。导频信号是一种无调制的直接序列扩频信号，令移动台可迅速而精确地捕获信道的定时信息，并提取相干载波进行信号的解调。移动台通过对周围不同基站的导频信号进行检测和比较，可以决定什么时候需要进行过境切换。

图5-4 逻辑信道示意图

（2）同步信道 同步信道主要传输同步信息（包括提供移动台选用的寻呼信道数据率）。同步期间，移动台利用此同步信息进行同步调整。一旦同步完成，它通常不再使用同步信道，但当设备关机后重新开机时，还需要重新进行同步。当通信业务量很多，所有业务信道均被占用而不能满足应用时，此同步信道也可临时改为业务信道使用。

（3）寻呼信道 寻呼信道在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息。移动台通常在建立同步后，接着就选择一个寻呼信道（也可以由基站指定）来监听系统发出的寻呼信息和其他指令。需要时，寻呼信道可以改为业务信道使用，直至全部用完。

（4）正向业务信道 通话期间，基站用正向业务信道给移动台传送业务信息和信令信息，共有四种传输速率（9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s）。业务速率可以逐帧（20ms）改变，以动态地适应通信者的语音特征。比如，发音时传输速率提高，停顿时传输速率降低，这样做有利于减少CDMA系统的多址干扰，以提高系统容量。在业务信道中，还要插入其他的控制信息，如链路功率控制和过区切换指令等。

逻辑信道如图5-4b所示。图中，含55个业务信道和n个接入信道。

（5）接入信道 当移动台没有使用业务信道时，接入信道提供移动台到基站的传输通路，在其中发起呼叫、对寻呼进行响应以及传送登记注册等短信息。接入信道和正向传输中的寻呼信道相对应，以响应传送指令、应答和其他有关的信息。不过，接入信道是一种分时隙的随机接入信道，允许多个用户同时抢占同一接入信道。每个寻呼信道所支撑的接入信道数最多可达32个。移动台利用接入信道启动与基站的通信和响应寻呼信道所传送的消息。接入信道使用随机接入协议，数据速率固定为4800bit/s。

（6）反向业务信道 与正向业务信道相对应。移动台在通信过程中用反向业务信道向基站传输语音、数据和信令信息，因而它的许多特征和正向业务信道一样。反向业务信道也以可变数据速率9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s传送信息，帧长也是20ms，数据速率也可逐帧选择。

2.正向传输信道

正向传输信道的电路框图如图5-5所示。

图5-5 正向传输信道的电路框图

（1）数据速率 同步信道的数据速率为1200bit/s，寻呼信道为9600bit/s或4800bit/s，正向业务信道为9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s。

正向业务信道的数据在每帧（20ms）末尾含有8bit数据，称为编码器尾比特，在前面的TDMA系统中也常用到，它的作用是把卷积码编码器置于规定的状态。此外，在9600bit/s和4800bit/s的数据中都含有帧质量指示比特（即CRC检验比特），前者为12bit，后者为8bit。因而，正向业务信道的信息速率分别是8.6kbit/s、4.0kbit/s、2.0kbit/s、0.8kbit/s。(www.xing528.com)

（2）卷积编码 数据在传输之前都要进行卷积编码，卷积码的码率为1/2，约束长度为9。

（3）码元重复 对于同步信道，经过卷积编码后的各个码元，在分组交织之前，都要重复一次（每码元连续出现2次）。对于寻呼信道和正向业务信道，只要数据率低于9600bit/s，在分组交织之前都要重复。速率为4800bit/s时，各码元要重复一次（每码元连续出现2次）；速率为2400bit/s时，各码元要重复3次（每码元连续出现4次）；速率为1200bit/s时，各码元要重复7次（每码元连续出现8次）。这样使各种信息速率均变换为相同的调制码元速率，即每秒19200个调制码元。

（4）分组交织 所有码元在重复之后都要进行分组交织。同步信道所用的交织跨度等于26.666ms，相当于码元速率为4800bit/s时的128个调制码元宽度。交织器组成的阵列是8行×16列（即128个单元）。

寻呼信道和正向业务信道所用的交织跨度等于20ms，这相当于码元速率为19200bit/s时的384个调制码元宽度。交织器组成的阵列是24行×16列（即384个单元）。

（5）数据掩蔽 数据掩蔽用于寻呼信道和正向业务信道，其作用是为通信提供保密。掩蔽器把交织器输出的码元流和按用户编址的PN序列进行模2相加。这种PN序列是长度为1.2288×10⁶的长码，长码经分频后，其速率变为19200bit/s，因而送入模2相加器进行数据掩蔽的是每64个子码中的第一个子码在起作用。

（6）正交扩展 为了使正向传输的各个信道之间具有正交性，正向CDMA信道中传输的所有信号都要用六十四进制的沃尔什函数进行扩展。

（7）四相扩展 正交扩展之后，各种信号都要进行四相扩展。四相扩展所用的序列称为引导PN序列。引导PN序列的作用是给不同基站发出的信号赋以不同的特征，便于移动台识别所需的基站。不同的基站使用相同的PN序列，但各自采用不同的时间偏置。由于引导PN序列的相关特性在时间偏移大于一个子码宽度时，其相关值就等于0或接近于0，因而移动台用相关检测法很容易把不同基站的信号区分开来。通常，一个基站的引导PN序列在其所有配置的频率上，都采用相同的时间偏置，在一个CDMA系统中，时间偏置可以再用。

3.反向传输信道

反向传输信道的电路框图如图5-6所示。

（1）数据速率 接入信道用4800bit/s的固定速率，反向业务信道用9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s和1200bit/s的可变速率。两种信道的数据中均要加入编码器尾比特，用于把卷积编码器复位到规定的状态。此外，在反向业务信道上传送9600bit/s和4800bit/s数据时，也要加质量指示比特（CRC校验比特）。

（2）卷积编码 接入信道和反向业务信道所传输的数据都要进行卷积编码，卷积码的码率为1/3，约束长度为9。

（3）码元重复 反向业务信道的码元重复办法和正向业务信道一样。数据速率为9600bit/s时，码元不重复；数据速率为4800bit/s、2400bit/s和1200bit/s时，码元分别重复1次、3次和7次（每一码元连续出现2次、4次和8次）。这样就使得各种速率的数据都变换成每秒28800码元。

（4）分组交织 所有码元在重复之后都要进行分组交织，分组交织的跨度为20ms。交织器组成的阵列是32行×18列（即576个单元）。

图5-6 反向传输信道的电路框图

（5）正交多进制调制 在反向传输信道中，把交织器输出的码元每6个作为一组，用六十四（2⁶=64）进制的沃尔什函数之一（称调制码元）进行传输。调制码元的传输速率为28800/6bit/s=4800bit/s。

（6）直接序列扩展 长码的周期是2⁴²-1个子码，长码的各个PN子码是用一个42位的掩码和序列产生器的42位状态矢量进行模2内乘而产生的。