电信认证CDMA原理基础知识5.ppt

,*,Body Text,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,Slide Title,Course 809 Lesson 5:Power Control,Registration,Handoffs,Issue 2.1(January 1998),*,CDMA,概述,第五课：功率控制、登记和切换,5a:,功率控制,5a：,功率控制,课程目标,论述功率控制在,CDMA,中的作用.,明确,CDMA,中采用的不同类型的功率控制机制,-反向开环功率控制,-反向闭环功率控制,-反向外环功率控制,-前向业务信道功率控制,CDMA,功率控制,CDMA是一种基于用户数量的,干扰受限,系统,与AMPS/TDMA系统不同，CDMA系统是软容量限制系统,每个用户都是共享信道中的噪声源,用户的噪声是累积的,这就对系统能够容纳多少用户，造成了实际的限制,移动台精确的功率控制是至关重要的，如果我们想要：,获得最大系统容量,延长移动台电池寿命,功率控制的目标就是，使每个移动台保持在绝对最小功率级，并确保可接受的服务质量,理想情况，在基站从每个移动台接收到的信号功率应该是相同的(干扰最小),移动台发射过多的功率会增加对其它移动台的干扰,反向开环功率控制,根据总的接收到的信号功率，移动台对需要的发射功率作出粗略的初始判断,反向开环功率控制的问题是：,假定的是在前后向具有完全相同的路径损耗,；,因此，不能反映不对称的路径损耗,初始判断是基于接收到的总的信号功率；因此，移动台从其它基站接收到的功率导致该判断很不准确,移动台,BTS,反向开环,功率控制,反向闭环功率控制,补偿前向和反向路径之间的不对称,由发往移动台的提升功率(0)和降低功率(1)指令组成，根据在基站测得的信号强度并与以特定门限值(给定值)相比较确定发送0或1,每条指令要求移动台增加或减少发射功率1dB,每秒发射800次，始终以全功率发射,允许补偿快衰落的影响,移动台,BTS,Signal Strength,Measurement,Setpoint,or,反向闭环,功率控制,开闭环功率估算,平均输入功率定义为移动台在其使用的,1.23,MHz RF,信道带宽内,接收到的功率,接入参数值不同基站之间可能会有所不同,以适应不同的前向功率级和天线增益,这些值在由寻呼信道提供的,接入参数消息,中详细说明,接入信道上的开环试探,反向业务信道初始发射,接收到第一个功率控制比特后,根据,：,1.,平均输入功率,移动台测得,2.,接入参数,基站提供,后续试探根据基站提供,的接入参数进行调整,根据：,1.平均输入功率,移动台测得,2.接入参数,基站提供,3.所有接入试探调整值的总和,根据：,1.平均输入功率,移动台测得,2.接入参数,基站提供,3.所有接入试探调整值的总和,4.所有接收到的功率控制比,特值的总和,反向外环功率控制,不是IS-95A和J-STD-008的标准.,反向链路差错控制的渐进形式,给定值根据反向业务信道的FER调整(在基站控制器决定),以50帧/秒(20ms/帧)的速率抽样,给定值每1-2秒调整一次,FER,移动台,BTS,BSC,反向外环,功率控制,Signal Strength,Measurement,Setpoint,or,反向闭环,功率控制,前向业务信道功率控制,基站缓慢地降低到每个移动台的功率,随着FER(在移动台测定)的增加，移动台要求增加前向业务信道的功率,FER,移动台,BTS,BSC,Adjust Fwd.,Power,前向链路功率控制,功率控制机制概要,所有类型的功率控制共同工作，移动台的功率消耗降低到最小，并增加了系统的整体容量。,FER,FER,移动台,BTS,BSC,Signal Strength,Measurement,SetPoint,or,Adjust Fwd.,Power,反向外环,功率控制,反向闭环,功率控制,前向链路功率控制,反向开环,功率控制,CDMA,概述,第五课：功率控制、登记和切换,5a:,功率控制,复习,5a:Review Questions,1.What is the purpose of power control?,To maximize system capacity by minimizing noise/interference,and to,increase battery life in the mobile stations.,2.What is the ideal situation at the base station regarding power level of the,received 移动台 station signals?,To receive exactly the same(minimum)power level from every mobile,station.,3.What happens during Reverse Open Loop Power Control?,The mobile station makes an initial estimation of the power at which,it should transmit the initial access probe based on the mean received,power,the built-in turnaround constant,and some parameters,received from the base station in the Access Parameters Message;,then it refines this estimate through successive probes at increased,power until it receives acknowledgment from the base station(or,gives up).,5a:Review Questions(cont),4.What happens during Reverse Closed Loop Power Control?,The mobile station corrects its output power level based on power-,up/power-down commands received from the base station on the power,control subchannel.,5.What happens during Reverse Outer Loop Power Control?,The BSC monitors,and adjusts if necessary,the Setpoint used by the,BTS to generate the power-up/power-down commands for the mobile,stations.It does that based on the Frame Error Rate for that mobile,station measured at the base station.,CDMA,概述,第五课：功率控制、登记和切换,5b:,登记,5b:,登记,课程目标,复习漫游的概念并明确移动台可能的三种漫游状态,.,复习,HLR,和,VLR,的区别,说明,登记概念.,论述登记和寻呼之间的平衡.,明确并论述不同形式的,CDMA,登记.,漫游,移动台可能为以下漫游状态：,归属,：移动台在其归属地(非漫游),NID漫游,：移动台在一外部NID范围内，但在其归属SID的范围内,SID漫游,：移动台在外部SID范围内,移动台内有一个归属对列表,该列表内是SID/NID对，定义移动台的归属位置,这些数据存储在半永久性存储器中,当前的SID/NID包含在,系统参数消息,(在寻呼信道中发送)中,Home,SID/NID List,(2,3),(2,0),(3,1),SID=2,SID=4,SID漫游,NID=7,NID=3,NID=0,NID漫游,非漫游,漫游状态,CDMA,登记,登记就是移动台通知蜂窝系统它的位置、状态、标识及其它特征的方式,寻呼和登记之间要保持平衡,登记间隔太久会造成寻呼率过高,频繁登记会使接入信道的负荷过重,合理的系统设计可以使基站在建立移动台终接呼叫时有效地寻呼移动台,登记还提供：,移动台的时隙周期索引和划分时隙模式,移动台类别码（SCM）和协议版本号以便基站可以知道移动台的性能,移动台登记的两种类型,非自主登记：基站明确要求登记或根据移动台接收到的其它类型的消息隐含请求登记,自主登记：由一些事件触发，而不是因为接收到来自基站的明确或隐含请求,CMDA,登记形式,开机登记,关机登记,基于定时器的登记,基于距离的登记,基于区域的登记,参数变更登记,隐含登记,受命登记,业务信道登记,自主,登记,目前不支持的登记,非自主,登记,所有类型的登记都可以通过,系统参数消息,被激活或被禁用,开机登记,移动台登记，当：,用户开机后,切换到另外一服务系统后,延迟20秒,防止因移动台电源频繁开和关造成多次登记,ON,关机登记,当用户关机时移动台登记,在登记尝试完成之前移动台不会关掉电源,移动台不会执行关机登记，如果,在当前系统没有登记,可防止不必要地向用户发送寻呼尝试,可能不可靠,OFF,基于定时器的登记,当一个计时器计满时，移动台执行登记,登记间隔由基站决定,允许系统注销关机登记失败的移动台,寻呼信道,接入信道,基于距离的登记,当移动台的当前基站和它上次登记的基站之间的距离超过一个特定的门限时，移动台执行登记,在大多数移动台是静态时非常有用,其触发是根据GPS数据中的地理数据,距离是通过计算两个基站之间的经纬度差决定的,计算所需信息由系统参数消息提供,新基站,前基站,到以前基站的距离超出寻呼范围,登记,中间基站,寻呼范围,基于区域的登记,当移动台进入一个新的区域时执行登记,区域就是在系统和网络内由基站组成的基站组,移动台存储有它已经登记过的区域的列表,每个区域由其登记区域号码参数(REG_ZONE)加上该区域所属的SID和NID唯一识别,对应每一个已经登记的区域移动台激活一个定时器，当前所在区域除外，并且当定时器的计时值到达上限时对应区域被删除,如果移动台进入一个新区域，而该区域已经在登记表中，移动台不重新登记。,1,2,3,4,5,参数变更登记,当移动台修改任何以下参数(存储在移动台中)后，执行登记：,首选时隙周期索引,时隙模式指示,呼叫终止使能指示,或移动台支持的以下性能发生改变：,频段,移动台功率类别（SCM）,速率,工作模式,SLOT_CYCLE_INDEX,SLOTTED_MODE,MOB_TERM_HOME,etc.,登记,隐含登记,发生在当移动台和基站交换与登记不是直接相关的消息时,该消息传送的信息足以识别移动台及其位置,当移动台发送一条启呼消息或寻呼响应消息时，被认为是一次隐含登记,与AMPS和IS-54兼容,对于减少受命登记非常有效。,启呼消息,-,寻呼响应消息,-,受命登记和业务信道登记,受命登记,基站命令移动台登记,移动台可以是在空闲状态或处于呼叫状态,业务信道登记,当移动台占用一个业务信道时，基站可获得移动台的登记信息,信息交换发生在业务信道上,用于系统间切换,登记请求命令,(寻呼/业务信道),业务信道登记,(业务信道),CDMA,概述,第五课：功率控制、登记和切换,5b:,登记,复习,5b:Review Questions,1.Define the three roaming states in which a mobile station can be found.,Home-the mobile station is in its home location(not roaming),NID roaming-the mobile station is within a foreign NID but in the home SID,and SID roaming-the mobile station is within a foreign SID.,2.Define CDMA registration and explain its purpose.,CDMA registration,is the means by which a mobile station notifies the,cellular system of its location,status,identification,and other characteristics.,The purpose of,CDMA registration is to allow the system to efficiently page,the mobile station when establishing,a mobile-terminated call.,5b:Review Questions(cont),3.Name the seven forms of registration,indicating,whether they are autonomous or not.,Autonomous:,Power-up registration,Power-down registration,Timer-based registration,Distance-based registration,and,Zone-based registration.,Non-autonomous:,Parameter-change registration and,Implicit registration.,CDMA,概述,第五课：功率控制、登记和切换,5c:,切换,5c:,切换,课程目标,说明切换的概念并明确它的三个阶段,比较,CDMA,与,AMPS/TDMA,切换,明确不同类型的,CDMA,切换,说明移动台在空闲状态和在业务信道状态时的导频集,论述软切换期间的功率控制.,切换,切换就是当移动台从一个基站的覆盖范围进入另外一个基站的覆盖范围时移动台保持与移动电话交换局(MTSO)通信的过程。,在以下情况，切换可保持呼叫：,用户穿过小区的边界,用户遭遇噪声或超过特定门限的干扰,呼叫期间基站的组成部件出现故障退出服务,切换包括以下几个阶段：,切换起始,目标选择,切换完成,CDMA与AMPS/TDMA,切换,AMPS/TDMA切换,先断后接（break-before-make）,通话质量变差,掉话的概率增加,CDMA切换,先接后断（Make-before-break）,由移动台指引，不是基站,用户没有感觉,改善了呼叫质量,基站,A,H,A,N,D,O,F,F,基站,B,MAKE,AMPS,TDMA,B,R,E,A,K,基站,A,基站,B,基站,A,基站,B,CDMA,切换阶段,切换起始,AMPS切换触发是由基站开始的,TDMA切换触发也是由基站发起的，但移动台在处理过程中起辅助作用,CDMA软切换和更软切换由移动台发起,目标选择,AMPS采用一种机制而TDMA采用两种机制,相邻基站的定位接收机(LCR),TDMA也可以完成移动台对相邻控制信道的测量(MAHO),CDMA典型地只采用一种机制(MDHO),移动台测量相邻导频信道并发送导频强度测量消息(PSMM),切换完成,TDMA/AMPS话音通路总是要切换掉,CDMA话音通路只有在硬切换时要先断掉,CDMA,切换,空闲状态,空闲切换,CDMA-to-CDMA,切换,更软切换,呼叫期间,软切换,CDMA-to-Analog,切换,软切换,软切换,：移动台开始与目标基站通信但不中断与当前提供服务的基站的通信.,可以同时包括三个基站并使用三个基站的信号,移动台合并从每个基站发送来的信号帧,基站,A,基站,B,MTX,B,S,C,PSTN,更软切换,相同小区的不同扇区之间的切换,跨越两扇区时始终保持与两个扇区的同时通信直到移动台切换完全完成,可能频繁发生,MTX,知道但并不参与,所有行为由基站管理,从两个扇区接收到的信号可以被合并以改善信号质量,alpha,beta,gamma,CDMA-to-CDMA,硬切换,A,MTX,MTX,B,PSTN,BSC,BSC,切换的两个基站工作在不同的频率,切换的两个基站可以工作在相同的频率,，但,从属于不同的,MTSO,A,(f,1,),MTX,BSC,PSTN,B,(f,2,),CDMA-to-Analog,切换,AMPS,小区,CDMA,小区,CDMA/AMPS,边界小区,(相同扇区化),CDMA-to-CDMA,软切换,AMPS-to-AMPS,切换,CDMA-to-CDMA,更软切换,CDMA-to-AMPS,切换,导频集：,有效导频集,：,分配给移动台的与当前的前向业务信道相关的导频集合(最多6个导频),候选导频集,：,当前不在有效导频集里，由移动台接收到的有足够的强度显示与该导频相对应的基站的前向业务信道可以被成功解调的导频的集合(最多5个导频),相邻导频集,：,当前不在有效导频集或候选导频集里，但根据某种算法可能进入候选导频集的导频集合(最少20个导频),剩余导频集,：,当前系统中，当前CDMA载频中的所有其它可能的导频,导频集中的所有导频具有相同的频率,这些导频集可以在切换期间由基站更新,导频集,1.Active,2.Candidate,3.Neighbor,4.Remaining,导频集,导频强度测量消息,(PSMM),在切换处理过程中，移动台利用导频强度测量消息指引基站。,移动台用导频强度测量消息报告与当前正在被解调的前向业务信道(不管是否将继续从其接收业务)相关的导频的强度，以及相邻导频集和剩余导频集里正在被接收的具有足够强度，因此与其相关的t业务信道能够被成功解调的导频的强度。,在上图中,移动台正在解调基站A的业务信道并从基站A得到它的时间基准,它同时仍在解调基站B的业务信道，但基站B的导频已变得太弱了,基站C的导频已变得有足够得强度，移动台将开始接收该基站的业务信道,Timing,A,C,B,PSMM,业务信道,导频信道,软切换信令,T_ADD,：,导频加入检测门限,T_DROP,：,导频去掉门限,T_TDROP,：,去掉定时器期满,防止当移动台遭遇衰落时，,PSMM,的不必要发送,导频,强度,导频强度超过T_ADD,收到EHOD消息,导频 加入到相邻导频集,发送EHOC消息,收到NLU消息,时间,导频强度低于T_DROP,去掉计时器启动,T_TDROP,T_ADD,T_DROP,收到EHOD消息，导频加入到有效导频集 发送EHOC消息，收到NLU消息,N,C,N,A,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),去掉定时器期满,发送PSMM(请求增加)，导频加入到候选导频集,发送PSMM(请求移去),软切换期间的功率控制,软切换期间，移动台从多个基站同时接收功率控制比特,如果两个或多个功率控制子信道是相同的，则其功率控制比特每1.25ms被分集合并,如果移动台接收到来自不同功率控制子信道的功率控制比特不同，则降低平均输出功率1dB,只有当来自所有功率控制子信道的功率控制比特都要求提升功率，移动台才会提升平均输出功率1dB,CDMA,概述,第五课：功率控制、登记和切换,5c:,切换,复习,5c:Review Questions,1.Identify the cases of CDMA handoff that can occur when the mobile station,is in the Traffic Channel State.,Soft handoff,Softer handoff,CDMA-to-CDMA Hard Handoff,CDMA-to-Analog Hard Handoff.,2.Identify the pilot sets defined when a mobile is in a call.Which one is not defined,when the mobile station in the Idle State?,Active Set,Candidate Set(not defined when a mobile is in a Idle State),Neighbor Set,Remaining Set,3.Identify the message sent by the mobile station to report the strength,of the pilots it measures,The Pilot Strength Measurement Message.,5c:Review Questions(cont),4.How does the mobile station react to power control during soft handoff?,If all the power control subchannels it is listening to send power-up,commands,it increases transmit power,but if just one of them sends,a power-down command,it decreases power.,