CDMA基站及其新技術發展
2019-11-03 09:38:57
供稿：網友
□ 信息產業部電信傳輸研究所 中國泰爾實驗室 張翔 一、CDMA系統結構
CDMA 數字蜂窩移動通信系統
CDMA 數字蜂窩移動通信系統主要由交換子系統和基站子系統兩大部分組成。連接兩大子系統的接口（也就是連接BSC和MSC的接口）稱之為 A接口，A接口是CDMA 數字蜂窩移動通信系統中一個非常重要的接口。在我國規定A接口必須是一個開放的接口， 它必須遵從我國相關規范的要求。只有在A接口標準化之后，不同廠商的交換子系統才可以和其它廠商的基站子系統相連接。交換子系統主要由移動交換機MSC、鑒權中心AUC、短消息中心MC、歸屬位置寄存器HLR和拜訪位置寄存器VLR等組成。移動交換機可以和其它的移動交換機相連接，也可以通過關口局(Gateway MSC)和有線電話網PSTN相連。基站子系統主要由基站控制器BSC、基站收發信機BTS和基站子系統操作維護中心OMC-R組成。
二、CDMA 基站子系統功能及結構
基站子系統在整個CDMA通信系統中主要完成地面信道阻塞指示、無線信道配置管理、無線業務信道分配、無線業務信道鏈路監視、無線業務信道釋放、空閑信道觀察、功率控制、公共控制信道管理、空閑信道狀態報告、尋呼重呼、小區內切換、小區間切換、切換決定、語音加密及信令消息加密等主要功能。
基站子系統還有一個重要的功能既一個完整的基站子系統邏輯上包括聲碼器/選擇器單元，以完成基站子系統與固定電話網網之間碼型的變換及速率的配合，以及在軟切換時的分集作用。聲碼器/選擇器在物理位置上可以作為一個MSC的附件，也可以放在MSC和BSS之間，但在邏輯上受BSS控制。碼型的變換主要完成在上行鏈路解碼將語音從QCELP變換至PCM，在下行鏈路將語音編碼從PCM變換至QCELP。而選擇器是將下行的語音/數據鏈路分配到正在軟切換的所有小區，從所有小區的上行語音/數據鏈路里選擇最好的一條傳送至MSC。
基站子系統主要的功能有表1所列的15大項。
表1：基站子系統功能要求
編號 功能要求
1 扇區設置
2 控制信道過載
3 信道管理
4 無線資源指示
5 聲碼器（話音代碼轉換器）支持
6 同一BSC區內切換
7 不同BSC區間的切換
8 不同MSC區間的切換
9 分時隙尋呼功能
10 維護功能
11 短消息業務
12 功率控制
13 小區規劃
14 接收機空間分集
15 同步
作為基站子系統一個非常重要的接—A接口，它必須滿足我國信息產業部通信標準YD/T 1026-1999《800MHz CDMA數字蜂窩移動通信網接口技術規范：移動交換中心與基站子系統間接口》及YD/T 1027-1999 《800MHz CDMA數字蜂窩移動通信網接口測試規范：移動交換中心與基站子系統間接口》的要求。A接口的測試主要分為層1數字傳輸特性測試、層2 MTP&SCCP測試和層3基站系統應用部分及直接傳送應用部分消息和程序測試。層1數字傳輸特性其傳輸特性測試應符合《GB7611-87脈沖編碼調制通信系統網絡數字接口參數》的要求。層2 MTP&SCCP應符合《中國國內電話No.7信號方式測試規范和驗收方法(暫行)》和《中國國內電話No.7信號方式技術規范信令連接控制部分(SCCP)》或CCITT Q.786建議的有關規定。層3基站系統應用部分直接傳送應用部分消息及程序主要有表2所列的26個項目，A接口也應符合這些要求。
表2：A接口層3信令測試項目
編號 項目
1 正常，位置更新請求及響應
2 正常，位置更新請求及響應帶鑒權
3 正常，位置更新請求/拒絕
4 正常，SSD更新請求及響應
5 正常，移動臺始呼的呼叫建立
6 指配失敗，移動臺始呼的呼叫建立
7 指配失敗，移動臺始呼的呼叫建立
8 移動臺被呼的呼叫建立，成功
9 正常，移動臺或基站發起的呼叫拆線
10 正常，移動臺或基站發起的呼叫拆線
11 正常，MSC起始的呼叫拆線
12 正常，控制信道上的傳送SMS
13 業務信道傳送SMS
14 呼叫等待，成功
15 呼叫等待，不成功
16 成功，BSC間切換
17 目標BSC拒絕,硬切換
18 BSC內的切換
19 阻塞及證實，成功
20 解閉及證實，成功
21 成功，復位電路（在BSC）及證實
22 成功，復位電路（在MSC）及證實
23 成功，復位（在BSC）及證實
24 成功，復位（在MSC）及證實
25 過載（在MSC）
26 過載（在BSC）
作為基站子系統的操作維護中心，OMC-R 主要負責對整個基站子系統的設備進行監視和控制。并負責對BSC、BTS的容量、載頻、扇區等的配置，主要完成故障管理、測試管理、性能管理、安全管理、配置管理、人機命令、告警功能及接口等七大項功能。
基站控制器BSC主要負責管理BTS，它主要有時鐘子系統、高速互連子系統、信道/數據服務單元、呼叫處理子系統、聲碼器/選擇器子系統組成。
基站收發信機BTS主要負責將移動臺的上行無線信號轉換成有線信號傳給BSC，將BSC的下行有線信號轉換成無線信號傳給移動臺。它主要有時鐘子系統、基帶數字處理子系統和射頻子系統組成。時鐘子系統主要有GPS接收機、GPS接收模塊和時鐘控制模塊。基帶數字處理子系統主要有信道處理模塊和通信控制模塊等。射頻子系統主要有收發信機TRX 、高功放HPA和雙工器DUP等組成。
BTS的性能指標主要有接收機和發射機兩部分。它是整個基站子系統非常重要的單元，它的性能好壞將直接影響通話質量、接通率、系統容量等。接收機和發射機的指標及要求詳見表3和表4。
表3：發射機性能參數
編號 檢驗項目
1 頻率容限
平均頻率差異小于指定頻率的5(0.05ppm)
調制要求
同步和定時
2 導頻時間容限
導頻時間校準誤差應小于10s
3 導引信道至碼分信道時間容限
導引信道和所有組成前向CDMA信道的碼分信道之間的時間誤差必須小于50ns4 導引信道至碼分信道相位容限
導引信道和所有共享同一個前向CDMA信道的碼分信道之間的相位誤差必須不超過0.05弧度5 波形質量
交叉相關系數ρ必須大于0.912（過剩功率<0.4dB)
6 功率控制子信道
功率控制子信道測試要確保功率控制比特有正確的靈敏性、位置、延遲和振幅RF輸出功率要求7 總功率
總發射功率應該在生產廠商指出的額定功率的＋2dB和-4dB之內8 導頻功率
導引信道功率與總功率的比在配置值的0.5dB范圍內
9 碼域功率
每個非激活信道的碼域功率應當比總輸出功率低32dB或更低雜散發射
10 傳導雜散發射
表4：接收機性能參數
編號 檢驗項目
1 移動臺接入試探序列捕獲
接入試探失敗率在90%的可信度下應小于規定的最大值
2 加性高斯白噪聲條件下的性能(反向業務信道)
滿足95%的可信度，每種數據速率與Eb/N0測量值對應的FER值不應超出表3和表4給出的兩個界限值之間的log-dB插值
3 衰落條件下無閉環功率控制的反向業務信道性能
滿足95%的可信度，每種數據速率與Eb/N0測量值對應的FER值不應超出表6和表7給出的兩個界限值之間的log-dB插值
4 衰落條件下具有閉環功率控制的反向業務信道性能
滿足95%的可信度， 每種數據速率與Eb/N0測量值對應的FER值不應超出表10和表11給出的兩個界限值之間的log-dB插值
5 靈敏度
在基站RF輸入端口輸入靈敏度電平時，反向業務
信道FER應保持在小于1％（95%的可信度條件下）
6 接收機動態范圍
在基站RF輸入口輸入接收機動態范圍電平時，反向業務信道FER應保持在小于 1％（95%的可信度條件下）
7 阻塞
反向業務信道FER都應小于 1.5％（95%的可信度條件下），且閉環功率控制使移動臺模擬器輸出功率不大于3dB
8 互調雜散響應衰落
反向業務信道FER都應小于 1.5％（95%的可信度條件下），且閉環功率控制使移動臺模擬器輸出功率不大于3dB
9 反向鏈路功率控制
功率控制子信道測試要確保功率控制比特有正確的靈敏性、位置、延遲和振幅
10 傳導雜散發射
見發射機傳導雜散發射指標要求
11 接收信號質量指示（RSQI）
RSQI的測試值應在規定的范圍內
三、CDMA 基站主要生產廠商
目前國內的CDMA基站生產廠商主要有中興通訊，中興通訊也是我國第一家自主開發出基站子系統的廠商。國外的CDMA基站生產廠商主要有摩托羅拉、朗訊、北電網絡、愛立信、三星等。
四、CDMA 基站新技術發展
目前IS-95 CDMA技術的主要發展方向是 CDMA 2000 技術，與IS-95 CDMA技術相比，CDMA 2000 技術在數據業務方面有突出的優點，最高傳輸速率可達2.4Mbit/s。為了適應數據業務的需求， IS-95 CDMA 基站需要在信道結構上做相應的改進，這也是IS-95 CDMA 基站的發展方向。
摘自《通信世界 》
