CDMA系统原理

?CDMA系统原理、网络规划与优化技术

内容提纲

第一部分CDMA定义及其发展历程

第二部分CDMA网络结构及技术优势

第三部分CDMA 1X数据业务介绍

第四部分CDMA 网络规划与优化技术

?CDMA专业定义

?CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple

Access)，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。

CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求，第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年，第一个CDMA商用系统运行之后，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用，全球许多国家和地区，包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络，特别是在美国和日本，CDMA成为国内的主要移动通信技术，其中美国10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA网络。

?移动通信发展历程

多址技术

码分多址（CDMA）技术是使用一组正交的伪随机码序列对有用信号进行扩频处理的技术，与FDMA和TDMA技术相比，该技术对频率的利用率最高，是数字移动通信系统的主流技术。

?CDMA发展历程

?CDMA网络结构

C网核心网电路域（CS）各功能实体作用

1、MSC (Mobile Switching Center移动交换中心) 完成通话接续，计费，BSS基站子系统和MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理等功能。

2、HLR (Home Location Register归属位置寄存器) 主要存储两类信息：一移动用户识别号码、业务类型、用户类别等数据；二是有关移动用户目前所处位置的信息、用户开关机状态等。

3、VLR (Visitor Location Register拜访位置寄存器) 存储MSC所管辖区域中的移动台（称拜访客户）的相关用户数据，包括：用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户可获得的服务等参数。

C网核心网分组域（PS）各功能实体作用

1、PCF（Packet Control Function分组控制功能）主要包括分组数据呼叫在起呼过程中通信链路的建立，在释放过程和分组数据硬切换过程中的通信链路的释放。

2、PDSN（Packet Data Service Node分组数据服务节点）承接无线网络和分组数据网络的无线分组数据接入网关，为cdma2000移动台提供访问Internet或Intranet的服务。

3、AAA（Authentication，Accounting，Authorization Server）负责鉴权、授权、计账、数据业务开户管理功能、记录数据流量。

CDMA通信模型

CDMA技术的原理是基于扩频技术。发射端将需传送具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码

进行调制，使原数据信号的带宽（1.25M）被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号（即解扩），以实现信息通信。

?CDMA常用基本概念（一）

?特(Bit)：输入含有信息的数据称为比特.

?符号(Symbol) ：经过信道编码和交织后的数据成为符号.

?码片(Chip)：经过最终扩频得到的数据成为码片.1.2288MB

?前向(下行)：从BTS到MS.

?反向(上行)：从MS到BTS.

?CDMA常用基本概念（二）

?Rx_Power手机接收电平：手机接收到的CDMA信号电平强度。

此值要求在室外-80dB以上、室内-90dB以上为覆盖正常；

?Ec/Io：手机接收到的导频功率的强度Ec除以手机接收到的全部功率的总和（Io）得到的比值，主要用来衡量CDMA网络的通话质量。此值小于-14dB无法通话；-14dB到-12dB通话总量稍差；-12dB到-7dB通话质量一般；-7dB以上，则信号非常好；?Tx_Power：手机发射功率，最大值为+23dB。一般要求室外小于0dB，室内小于+10dB。

?FFER：前向信号误帧率，要求小于10%。

?CDMA所具优势

?CDMA是移动通信技术的发展方向，在2G阶段，CDMA增强

型IS95A与GSM在技术体制上处于同一代产品，提供大致相同的业务，但CDMA技术有其独到之处，在通话质量好、掉话少、低辐射、健康环保等方面具有显著特色。在 2.5G阶段，CDMA2000 1X RTT 与GPRS在技术上已有明显不同，在传输速率上1X RTT高于GPRS，在新业务承载上1X RTT比GPRS 成熟，可提供更多的中高速率的新业务，而从2.5G向3G技术体制过渡上，CDMA2000 1X向CDMA1X EVDO过渡比GPRS 向WCDMA过渡更为平滑

CDMA所具优势（一）

系统容量大。根据理论计算及现场试验表明，CDMA系统的信道容量是模拟系统的10～20倍，是TDMA系统的4倍。CDMA系统的高容量很大一部分因素是因为它的频率复用系数远远超过其它制式的蜂窝系统，同时CDMA使用了话音激活和扇区化，快速功率控制等。

CDMA所具优势（二）

CDMA所具优势（三）

频谱利用率高。相同频谱情况下容量是模拟系统的8-10

倍，是GSM的4-6倍。

CDMA所具优势（四）

CDMA系统采用软切换方式。所谓软切换是指移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。软切换可以有效地提高切换

的可靠性，大大减少切换造成的掉话，因为据统计，模拟系统、TDMA系统无线信道上的掉话90%发生在切换中。

?CDMA所具优势（五）

?保密性强。CDMA系统的信号扰码方式提供了高度的保密性，

使这种数字蜂窝系统在防止串话、盗用等方面具有其它系统不可比拟的优点。

CDMA所具优势（六）

低发射功率。采用完善的功率控制、语音激活技术，降低了手机发射功率，增加了系统容量，延长了电池使用时间，对人体健康的影响最小，绿色手机。

CDMA所具优势（七）

话音质量高。CDMA采用8K QCELP、8K EVRC、13K QCELP语音编码技术，具有良好的背景噪声抑制功能。

CDMA所具优势（八）

全高速的数据业务结构，向3G平滑过渡，降低网络投资

成本。

CDMA频率分配（一）

CDMA频率分配（二）

?CDMA 1X数据业务建立流程(pcf分组控制功能)

?CDMA 1X拨号接入过程

1、MS通过业务信道（TCH）与无线网络建立空中接口(Um)链路；

2、PCF向PDSN发出R-P链路建立的请求消息，PDSN收到该消息后，发出响应消息并建立R-P链路；

3、在完成链路控制协议LCP后（LCP: State is Open），开始身份

认证阶段。认证协议采用PAP或者CHAP方式；

4、PDSN向AAA发送接入请求消息(Access Request)；

5、AAA启动认证过程，完成认证过程后，向PDSN发送接入接受消息(Access Accept)；

6、PDSN收到AAA返回的接受消息，给MS发送CHAP接受确认；

7、MS向PDSN发送IPCP(IP Control Protocol)配置请求；PDSN分配IP地址给MS,同时下发的还有DNS信息；

8、PPP连接建立之后，MS就可以开始连接网络。

CDMA 1X用户认证和计费

用户的认证和计费工作都是由AAA服务器实现。关于AAA服务器，有以下几点需要说明：

1、目前AAA认证主要是基于IMSI号段。公用业务的上网账号（即NAI）是类似于以前窄带拨号那样的公众账号，VPDN帐号则根据实际情况进行设置；

2、目前C网上网的功能鉴权的由HLR实现。AAA只针对IMSI 号段信息以及NAI进行认证，用户终端根据不同的业务使用不同的NAI来拨号接入。AAA根据IMSI进行业务接入控制，控制用户访问互联网/W AP/用户VPN；根据NAI对应返回公网/私网/VPDN等不同的接入属性；

3、AAA上的IMSI和MDN绑定信息，主要是为了对新用户的W AP业务进行鉴权的，不涉及用户的互联网业务使用。因此营帐

在AAA开户出现失败或者工单积压的时候，主要影响W AP，不影响用户使用互联网业务。

4、对于VPDN业务，AAA服务器只认证用户的域信息，不对具体的VPDN帐号进行验证。

?CDMA1X的业务信道

CDMA1X的数据通过两个信道传送：

1、FCH基本业务信道：速率为9.6kbps

2、SCH补充业务信道：9.6kbps、19.2kbps、38.4kbps、76.8kbps、153.6kbps

?分配FCH还是SCH？

取决于：1、用户数据需求；

2、资源（功率\W ALSH\CE）；

3、无线环境；

注：华为设备支持同时分配FCH和SCH；

?1X业务各速率的基本条件

CDMA 网络规划与优化任务介绍

在整个移动网络的建设中，网络规划和优化基本贯穿了网络建设的整个过程，且是其中两个极为关键的过程，这里主要是针对一个工程项目的实施进行介绍。

网络规划的主要任务是：针对一个建设项目给出规划方案，它包括网络规划策略和规划分析方法、站址规划与勘测、工程参数规划、邻区和PN规划、网络系统参数规划等。

网络优化的主要任务是：针对一个已经开始运行的网络，对其工程参数、系统配置数据进行调整，以使网络性能达到最佳效果；或者根据网络的发展，对网络进行进一步扩容。

CDMA 网络规划与优化流程

从话务覆盖分析开始到安装调测之前均属于网络规划的范畴。设备安装调测，开始运行后，若网络质量达不到预期的要求，则需要对网络进行优化。

清晰了解网络规划和优化在整个项目实施过程中的位置

和作用，有助于区分和掌握各个环节的重点。

网络规划工具准备

网络规划要求的工具主要有：

1、手持GPS终端、指南针、望远镜；

2、地图（Mapinfo电子地图或者交通旅游图）；

3、Mapinfo软件（可结合Google Earth软件使用）；

4、仿真工具（可选）；

确定规划原则和初步思路

在开始网络规划时，首先需要确定规划的原则，原则的确定来自于用户对覆盖、容量和质量的需求，因此，在了解到客户的需求后，结合几个方面进行分析，需要开始了解以下的内容：

覆盖：确定用户地理区域、语音和数据业务分别的覆盖要求、室内覆盖的要求、接收电平及Ec/Io要求等。

容量：整个网络拟规划的容量、语音用户与数据用户的分布、业务模型的确定等。

质量：网络运行指标要求、FER要求等。同在预规划中提到的一样，在进行覆盖分析时，为了保证规划的针对性，需要

对提供服务的区域进行区域划分，从而对不同的区域提供不同的分析和规划策略。

基站信息收集

一般来说，新建网络会尽量利用自有的基站站址或其它机房信息。

基站信息的收集主要包括以下内容：基站经纬度、PN码、

天线配置（包含天线型号、方位角、下倾角和极化方式）；

确定规划思路与策略

根据当地的地理环境、城市建设、用户分布以及市场需求等因素，可以确定基本的规划思路。包括组网方式（宏蜂窝、微蜂窝、直放站应用等）、基站的宏观布局（基站高度、站距、话务密集区域布局等）和载频配置等。

站址勘测（一）

基站勘测是网络规划实施过程中最重要、最关键的环节。

1、基站的位置

CDMA基站的位置尽量选择在话务量比较集中的区域，尤其对需要提供数据业务的基站，数据业务集中区域应该尽可能在基站的附近。

2、基站高度的选择

根据规划思路确定下来的原则，要求所有的基站高度对尽可能保持在较小的差异范围内，建议20m内。目前城区的基站高度一般要求在30～50m左右。

3、天线安装位置的选择

天线的安装位置需要考虑覆盖的方位要求，此时，要考虑周围地物环境的因素，如建筑物阻挡、安装位置的局限等，同时，还要考虑周围其它基站配合时可能需要涉及到方位角的

调整，因此，在选择天线安装位置时，尽可能选择一个利于今后天线调整的一个位置点。

另外，当采用全向天线覆盖公路时，一般使两根接收天线的连线垂直于公路。

选择天线安装位置时还需考虑天线的隔离要求，不同频段、不同型号的天线具有不同的隔离要求。

?站址勘测（二）

4、天线型号的选择

选择天线型号时重点关注几个主要的天线参数：定向/全向、天线增益、水平面半功率角、前后比、可调下倾角范围和极化方式等。不同的环境应该考虑使用不同的天线型号，如城

市密集覆盖一般采用水平半功率角为65度的天线，农村或话务稀少的郊区采用90度水平半功率角的天线，对于没有特定话务需求的农村区域，可考虑选用全向天线。天线型号的选择与网络布局密切相关，因此，应该重点关注。

5、天线方位角的选择

天线方位角的设计主要依据每个基站具体的覆盖要求。当网络覆盖要求比较均衡时，对于三扇区的基站，两两扇区天线主瓣间的间隔为120度。

扇区方位的规定原则：为统一规范天线方位角管理，应固定采用一个确定原则，第1扇区取最接近正北方向的天线，然后顺时针方向旋转分别依次为第2、3扇区。

?网络优化介绍

无线网络优化是指按照一定的准则，对无线通信网络进行合理的

调整，使无线通信网络运行更加可靠、经济，网络服务质量更高，资源利用率更高。

网络优化是网络建设发展到一定阶段后的一个过程，网络优化的目的也是为了使网络性能满足网络规划设计的要求。

正常情况下，网络优化要求的提出一般取决于两种情况：一是网络质量不能满足实际要求，需要对网络进行调整。一是网络环境发生变化，如用户增长、城市建设变化等，使得原有设计的网络不能适应当前环境的需要，这时需要进行网络优化和调整，同时提出后续网络扩容的建议。同时，网络优化是一个长期的、繁杂的过程，它一方面需要根据市场实际需求不断地进行优化调整，另一方面也需要网优技术人员随着网络不断的发展而提高自身优化技术水平。

?网络优化工作主要包含内容

?提高网络运行指标和话音服务质量；

?网络话务均衡和负荷均衡；

?调整网络资源，疏通网络瓶颈，增加网络容量；

?提高设备利用率，减少设备投资；

?网络优化主要过程

网络优化过程一般可以分为以下四个阶段：

?网络运行数据收集和网络性能分析评估；

?收集分析相关数据，确定存在问题；

?制定和实施网络优化调整方案；

?优化效果验证和评估、优化总结并形成报告进行归档

?网络优化准备工作

网络优化准备工作主要包括优化设备准备、资料准备以及人员分工三个方面：

1、优化设备准备

网络优化使用的设备主要有：DT路测工具、GPS、指南针、坡度仪等。

DT路测工具是网络优化基本的工具，DT路测工具的主要作用是进行网络外场环境性能的测试。主要包括：路测软件（带软件加密狗）、测试用手机（带手机数据线）和GPS（带数据线和天线）。如果需要进行外干扰测试，可能还需要频谱仪等仪器。如果需要对工程参数进行调整，这时还需要用到指南针和坡度仪等设备。

2、资料准备

网络优化前，需要完全了解网络的分布和运行情况，因此，需要收集到网络各项性能指标以及网络的基础数据库。

3、人员分工

在网络优化开展前，根据每个优化项目的具体情况，应给每个网优成员制定具体的工作目标及职责，使每个人的工作具有较强的目的性。

网络优化措施分类

网络优化的措施一般为以下几种：

CDMA系统原理

?CDMA系统原理、网络规划与优化技术 内容提纲 第一部分CDMA定义及其发展历程 第二部分CDMA网络结构及技术优势 第三部分CDMA 1X数据业务介绍 第四部分CDMA 网络规划与优化技术 ?CDMA专业定义 ?CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access)，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。 CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求，第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年，第一个CDMA商用系统运行之后，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用，全球许多国家和地区，包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络，特别是在美国和日本，CDMA成为国内的主要移动通信技术，其中美国10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA网络。 ?移动通信发展历程

多址技术 码分多址（CDMA）技术是使用一组正交的伪随机码序列对有用信号进行扩频处理的技术，与FDMA和TDMA技术相比，该技术对频率的利用率最高，是数字移动通信系统的主流技术。

?CDMA发展历程 ?CDMA网络结构

C网核心网电路域（CS）各功能实体作用 1、MSC (Mobile Switching Center移动交换中心) 完成通话接续，计费，BSS基站子系统和MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理等功能。 2、HLR (Home Location Register归属位置寄存器) 主要存储两类信息：一移动用户识别号码、业务类型、用户类别等数据；二是有关移动用户目前所处位置的信息、用户开关机状态等。 3、VLR (Visitor Location Register拜访位置寄存器) 存储MSC所管辖区域中的移动台（称拜访客户）的相关用户数据，包括：用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户可获得的服务等参数。 C网核心网分组域（PS）各功能实体作用