1移動通信技術

(第2版)第6章cdma2000的系統2第6章cdma2000的系統內容IS-95CDMA網絡結構及基本原理IS-95CDMA的無線接口及關鍵技術IMT2000的系統組成CDMA2000的網絡演進CDMA2000的無線接口及關鍵技術3第6章cdma2000的系統重點碼分多址技術、擴頻通信基本原理IS-95CDMA與CDMA2000的關鍵技術及信道結構難點碼分多址技術基本原理IS-95CDMA與CDMA2000的關鍵技術及無線鏈路信道結構目的和要求掌握3G的標準及相關基本概念掌握碼分多址技術與擴頻通信基本原理理解IS-95CDMA與CDMA2000的關鍵技術及信道結構46.13G概述IMT2000：預計2002年左右商用

使用2GHz頻段

家族概念56.1.1對IMT-2000系統的總體要求服務質量方面：

話音質量改進；無縫覆蓋；降低費用；業務質量（傳輸、延遲）改進；增加效率和能力

在新業務和能力方面：

每一方面都有很強的靈活接入能力、業務能力，實現1G和2G中不能實現的新話音和數據業務；以較低費用提供寬帶業務，提高網絡競爭能力；按需自適應分配帶寬

在發展和演進能力方面：

與2G共存、互通，實現2G到3G的平滑過渡

在靈活性方面：

提供更高級別的互通，包括多功能、多環境能力、多模式操作和多頻帶接入

66.1.2IMT-2000系統的特點IMT-2000具有全球漫游的特點

主流的無線接口技術間的差別盡可能小IMT-2000終端類型多種多樣

普通話音終端、PDA、與筆記本電腦相結合的終端、病人的身體監測終端、兒童的位置跟蹤及其它各種形式的多媒體終端IMT-2000提供質量更佳的話音和數據業務、很寬范圍的數據速率，不對稱數據傳輸能力，更高級的鑒權和加密算法，提供更強的保密性IMT-2000能與第二代系統的共存和互通IMT-2000系統包括衛星和地面兩個網絡，適用于多環境，同時具有更高的頻譜利用率，降低同樣速率的業務的價格IMT-2000系統可同時提供話音、分組數據和圖像，并支持多媒體業務

用戶實際得到的業務將依賴于終端能力

76.1.3IMT-2000系統結構組成：由四個功能子系統組成：核心網CN、無線接入網RAN、移動臺MT和用戶識別模塊UIM86.2cdma2000標準的演進cdma2000的發展cdma2000的特點空中接口的演進cdma2000網絡側標準的演進網絡結構的演進96.2.1cdma2000的發展cdma2000無線側標準演進過程cdma2000寬帶CDMA技術

數據速率：室內：2Mbit/s

室外車輛：144kbit/s

室外步行：384kbit/sIS-95IS-2000

CDMAoneIMT2000cdma20001x,cdma20001xEV-DO,cdma20001xEV-DV,cdma20003x10cdma20001x系統的發展cdma20001xcdma20001xEV(Evolution)cdma20001xEV-DO(DataOnly僅數據)cdma20001xEV-DV(DataandVoice數據和話音)116.2.2cdma2000的特點cdma20001x使用1.25MHz帶寬的載波前向信道和反向信道速率1.2288Mchip/s單載波直接序列擴頻與IS-95后向兼容，與IS-95B頻段共享或重疊相同條件下，語音容量是IS-95的2倍，數據業務容量是IS-95的3.2倍，峰值速率為370.2kbit/s引入快速尋呼信道，減少了MS功耗，提高待機時間無線信道類型和物理信道調制功能增強網絡部分：引入分組交換，支持移動IP業務和業務質量功能，適應更多、更復雜的3G業務有利于實現向3G的平滑過渡12cdma20001xEV-DO(與cdma20001x比)峰值速率高、平均吞吐量大采用時分復用

由調度算法決定哪一時隙分配給哪個用戶前向鏈路不功控

而采用自適應速率控制前向鏈路根據傳輸質量自適應采用不同編碼和調制方式前向業務信道不采用軟切換技術

而是虛擬軟切換，采用快速小區交換技術引入廣播和組播業務可平滑從cdma20001x升級支持與cdma20001x間切換核心網采用IP網絡結構13cdma20001xEV-DV集成了cdma20001x和cdma20001xEV-DO優點，可在1.25MHz帶寬內同時提供語音和高達3.1Mbit/s的分組數據業務標準Rev.C標準Rev.D14cdma20003x前向信道3個載波多載波調制，每個載波速率為1.2288Mchip/s（直接序列擴頻），帶寬1.23MHz

反向信道采用3.6864Mchip/s直接序列擴頻，帶寬3.75MHz，最大用戶比特率1.0368Mbit/s提供更高的數據速率：2Mbit/s與cdma20001x和CDMAone后向兼容，但占用頻譜較寬156.2.3空中接口的演進(AIE)目的：提高頻率利用率，提高數據業務傳輸速率cdma2000AIE兩個階段PhaseⅠ：提高數據速率，強調后向兼容

多載波技術，多個cdma20001xEV-DO載波捆綁，共同提高數據業務速率PhaseⅡ：大幅度提高系統性能166.2.4cdma2000網絡側標準的演進非開放內部接口半開放的ATM接口完全開放的IP接口(CDMA2000ALL-IP網絡)網絡側演進是逐步和后向兼容的演進步驟：Phase0、Phase1、Phase2、Phase3核心網和無線接入網是獨立演進的兩個網絡間的接口由最初的TDM承載變為IP承載，要保持不同階段的網絡互連互通，盡可能體現不同網絡間的兼容性網絡演進到多媒體域后，核心網提供對各接入技術的支持，3G業務統一基于一個ALL-IP架構上實現，業務的實現形式也更容易和豐富Phase3為網絡融合提供了很好的契機，分別基于3GPP2和3GPP標準的移動網絡可以實現融合，而且移動網絡也可實現與固定網絡的融合176.2.5網絡結構的演進186.3cdma2000無線接入技術系統結構接口空中接口系統狀態及轉移cdma20001x基本工作過程196.3.1系統結構分組域20移動臺MS無線網絡RNPCF網絡交換系統NSSP-NSS為移動用戶提供基于IP技術的分組數據服務P-NSS包括分組數據服務節點PDSN、歸屬代理HA和認證、授權和計費服務器AAA216.3.2接口MS與RN間：空中接口BSC間：A接口A3接口A7接口RN與C-NSS間：BSC和MSC間的接口根據在系統中傳輸的不同數據可分為A1、A2、A5接口RN與P-NSS間的接口：A接口PCF與BSC間：A8、A9PCF與PDSN間：A10、A11（R-P接口）22C-NSS內部各個功能實體間的接口B接口：MSC與VLR間C接口：MSC與HLR間D接口：HLR與VLR間E接口：MSC間F接口：MSC與EIR間G接口：VLR間接口H接口：HLR與AC間L接口：IWF與MSC間236.3.3空中接口無線配置和擴頻速率前向鏈路物理信道反向鏈路物理信道邏輯信道到物理信道的映射反向信道信號處理cdma20001xEV-DO物理信道cdma20001xEV-DV物理信道24無線配置和擴頻速率無線配置(RC)指一系列前向或反向業務信道的工作模式每種RC支持一套數據速率，其差別在于物理信道的各種參數，包括調制和擴頻速率SR前向業務信道共有9種無線配置（RC1~RC9），反向業務信道共6種無線配置（RC1~RC6）無線配置的應用必須滿足一定的應用規則，而且前向信道和反向信道的無線配置是相互關聯25前向鏈路物理信道26前向信道信號處理同步信道：卷積編碼、碼符號重復、交織、擴頻、QPSK調制和濾波尋呼信道：卷積編碼、碼符號重復、交織、數據擾碼、正交擴頻、QPSK調制和濾波廣播控制信道：需卷積編碼、碼符號重復、交織、擴頻、QPSK調制和濾波前向公共控制信道：需編碼、交織、擴頻、QPSK調制和濾波27前向業務信道RC1RC3~RC428反向鏈路物理信道29反向信道信號處理前向糾錯FEC碼符號重復：碼符號重復率隨數據速率變打孔（目的：速率匹配）只在RC3~RC6時用，不同的RC采用不同的打孔格式塊交織正交調制正交擴頻數據率和門控直接序列擴頻正交序列擴頻基帶濾波30邏輯信道到物理信道的映射邏輯信道必須映射到物理信道才能實現信息的傳輸一個邏輯信道可永久專用一個物理信道（如：同步信道）或臨時專用一個物理信道（如：連續的R-CSCH接入試探序列可在不同物理接入信道上發送）或和其他邏輯信道共享物理信道（復用）某些情況下，一個邏輯信道可映射到中一個邏輯信道中，兩個邏輯信道融合成一個實際的邏輯信道，傳送不同的業務類型

如：廣播信道和公用前向信令信道聯合映射成一個公共邏輯信道，承載信令信息31cdma20001xEV-DO物理信道cdma20001xEV-DO采用語音和數據分離，在獨立于cdma2000語音業務的載波上提供分組數據業務前向鏈路物理信道反向鏈路物理信道32cdma20001xEV-DV物理信道在同一載波上不僅支持基于電路交換的語音和數據，還支持基于分組交換的高速數據業務為與cdma2000標準后向兼容，同時支持基于分組交換的高速數據業務，cdma20001xEV-DV在保留原有物理信道的基礎上新增了一些物理信道33346.3.4系統狀態及轉移在cdma2000中，信號實體按照不同的狀態轉移有效控制系統的執行信號實體還控制和執行一個呼叫的建立、維持和斷開所必需的一些功能信號實體的執行過程可按兩種不同方向：狀態和功能在cdma2000中，信號實體在移動臺有四種狀態移動臺初始化狀態移動臺空閑狀態系統接入狀態移動臺業務信道控制狀態35366.3.5cdma20001x基本工作過程分組業務的提供建立信道前向、反向業務信道相應的輔助碼分信道----靈活地支持分組業務前向數據多：BTS發輔助碼分信道指配消息給MT

建立前向輔助碼分信道反向數據多：MT發輔助碼分信道請求給BTS

BTS指示建立輔助碼分信道其余信道的作用用于增強系統的功能和靈活性輔助性信道并不一定涉及到每一個呼叫過程376.4cdma2000關鍵技術接入與尋呼技術信道編碼技術調制與解調技術功率控制切換386.4.1接入與尋呼技術接入過程R-ACH信道保留了原有的接入模式，其接入過程與IS-95基本相同

增加了一個R-EACH，采用改進了的接入方式，以達到更高的接入效率，支持高速數據業務。采用了重疊時隙ALOHA方法，使長碼作為時隙的函數以防碰撞

用戶發送的接入信息在時間軸上可重疊，減小了時延。在接入信道上采用了閉環功率控制，提高了信道性能，減小了接入消息的差錯概率在對協議的優化方面，大縮短了時隙的長度（由200ms減為1.25ms）及超時參數等可另外用一個專用信道傳送較長的消息，使接入信道的負荷不致過高應用了軟切換以提高接入性能39R-EACH上的兩種接入模式基本接入模式適合于較短消息預留模式適合較長消息40尋呼技術增加了新的信道將IS-95的尋呼信道功能分開完成新的信道可替代原有尋呼信道的功能可為移動臺省電提高尋呼成功率…前向快速尋呼信道可實現尋呼或休眠狀態的選擇，因基站使用快速尋呼信道向移動臺發出指令，決定移動臺處于監聽尋呼信道還是處于低功耗休眠狀態，這樣移動臺不必長時間連續監聽前向尋呼信道，可減少移動臺激活時間并節省功耗可實現配置改變功能，通過前向快速尋呼信道，基站向移動臺發出最近幾分鐘內的系統參數消息，使移動臺根據此消息做相應設置處理416.4.2信道編碼技術信息的可靠傳輸，針對不同數據速率的業務需求主要信道編碼類型前向糾錯編碼（卷積碼、Turbo碼）循環冗余編碼CRC信道交織編碼42前向糾錯編碼（卷積碼、Turbo碼）不同的RC使用不同的卷積編碼方式Turbo碼循環冗余編碼CRCcdma2000中，CRC用于幀質量指示符CRC不僅可用來判斷當前幀是否正確，還能輔助確定當前的數據速率。信道交織編碼在前向鏈路中，對于SR1，同步信道、尋呼信道、廣播控制信道、公共分配信道、公共控制信道和業務信道的數據流都要在卷積編碼、符號重復及刪除后進行交織編碼；

在后向鏈路中，接入信道、增強接入信道、公共控制信道和業務信道的數據流都要經過交織編碼在cdma2000中，Turbo碼內部也使用了交織器436.4.3調制與解調技術cdma2000系統的前向信道使用QPSK調制cdma2000反向鏈路中采用了HPSK調制cdma2000中前向信道使用相干解調，反向信道也使用相干解調446.4.4功率控制系統能夠在前向和反向鏈路的多個物理信道上進行功率控制；前向閉環功率控制和反向閉環功率控制都能達到每秒800bit/s的速率前向鏈路功率控制內環功率控制外環功率控制45前向鏈路專用信道的功率控制PCB通過R-PICH承載，用功率控制子信道發送7種前向功率控制模式R-PICH沒被選通，功率控制子信道被分成主要功率控制子信道和輔助功率控制子信道

移動臺使用刪除指示比特EIB通知基站接收到的F-FCH或F-DCCH的幀是壞的移動臺使用質量指示比特QIB通知基站接收到的F-DCCH幀是壞的46反向鏈路功率控制多種反向信道的開環功率控制R-EACH、R-CCCH、R-DCCH、R-FCH、R-SCH開環功率控制都由兩個獨立的部分完成第一部分，移動臺計算R-PICH的導頻信道傳輸功率第二部分，移動臺計算反向信道自己的碼信道傳輸功率。多種反向信道的閉環功率控制R-EACH、R-CCCH：移動臺接收F-CPCCH的信號，解調信號并得到PCB，根據給定的PCB調整相應信道的傳輸功率反向專用信道：移動臺解調F-DCCH和F-FCH的信號并得到給定的PCB進行功率調整476.4.5切換軟切換（在cdma2000中采用新的導頻檢測門限）空閑切換接入登錄切換接入切換接入試探切換硬切換各類切換發生時移動臺狀態48空閑切換空閑切換僅發生在移動臺處在空閑狀態時，移動臺停止檢測一個基站的F-PCH或F-CCCH，開始檢測另一個基站的相關信息為了實現空閑切換，移動臺使用僅在移動臺空閑狀態下定義的集合，包括：有效集、相鄰集、專用相鄰集和剩余集49接入登錄切換接入登錄切換發生在移動臺停止檢測一個基站的F-PCH或F-CCCH而開始檢測另一個基站的相關信道，移動臺由空閑狀態轉入系統接入狀態時

如果移動臺接收到必須做出反應的消息時，移動臺將完成接入登錄切換

一旦移動臺決定進行接入登錄切換，移動臺將以空閑切換相同的過程輪流在當前基站和新基站間檢測F-PCH或F-CCCH如果移動臺要進行接入登錄切換，應在移動臺進入更新開銷信息子狀態前執行50接入切換接入切換發生在接入試探之后，當移動臺停止檢測一個基站的F-PCH或F-CCCH，而開始檢測另一個基站的相關信道

接入切換發生在接入切換試探后，當完成接入切換時移動臺就處在系統接入狀態在系統接入狀態，移動臺存儲基站區段3個獨立不交疊集合：有效集、相鄰集、剩余集在系統接入狀態時，移動臺僅能完成接入切換當移動臺處在下面兩個子狀態之一時才能執行接入切換：尋呼響應子狀態和移動臺始呼試探子狀態5152接入試探切換在接入嘗試過程中，移動臺停止向當前基站發送接入試探序列而向新的基站發送接入試探序列

因此一個接入試探切換發生在接入嘗試過程中，移動臺處在系統接入狀態時執行一個接入試探切換僅發生在始呼或尋呼響應子狀態時536.5cdma20001xEV-DO主要特點系統網絡結構系統無線網絡RN分組核心網PCN簡單IP網絡移動IP網絡546.5.1主要特點cdma20001xEV-DO是一個高效的CDMA/TDM混合系統，在支持高速率數據業務中帶來兩個優點僅使用1.25MHz帶寬能支持最高數據率是2.4576Mbit/s，比較cdma20001x系統，在3.75MHz帶寬上支持最高數據率為2.0736Mbit/s利用了數據業務的許多特點數據率大部分不對稱（前向鏈路上要求數據率是高速的，反向鏈路上要求數據率較低）可允許時延實際中數據發送是突發的，cdma20001xEV-DO利用非活動時期發送，對不同用戶采用時分復用由于數據速率是非對稱的，cdma20001xEV-DO在前向鏈路上提供了更高的數據率，可實現的原因是由于基站本身就有更多的發送功率資源，可利用更高階的調制方案55在傳統寬帶無線系統，基站通過前向鏈路功率控制增加功率，基站控制功率維持恒定的數據率和服務質量cdma20001xEV-DO把功率資源分給離基站最后的移動臺，用于在前向鏈路給這些移動臺發送可能最高的數據率cdma20001xEV-DO基站在所有時間內發送固定數量的功率當移動臺遠離基站時，移動臺接收的功率降低，基站不增加發送功率，而是降低發送給這些移動臺數據率566.5.2系統網絡結構接入終端AT相當于移動臺，是為移動用戶提供數據連接的設備接入網絡AN定義為分組域數據交換網絡與接入終端間提供數據連接的設備接入網絡包括BTS和BSC，支持IS-856標準不管BSC支持cdma20001xEV-DO或是cdma20001x，PDSN都提供相同的服務和連接支持cdma20001xEV-DO的無線網絡使用相同的IOS定義BSC和PDSN間的接口cdma20001x的BSC與cdma20001xEV-DO的BSC間沒有連接（因為支持2種不同的協議）5758邏輯實體接入終端AT（包括ME和UIM）接口Um接口為分組數據及信令消息提供可靠高效的無線傳送七層協議結構

MT2和TE2間的Rm接口兩種協議模型：中繼層協議模型和網絡層協議模型596.5.3系統無線網絡RNRN提供PCN和AT間的無線承載，傳送用戶數據和信令消息無線網絡是在分組域中定義的，在電路域中常稱為基站系統RN完成無線信道的建立、維護和釋放，無線資源管理和控制，交換信息到分組核心網RN包括AN、PCF，AN-AAA60邏輯實體AN：在分組網和AT間提供數據連接，完成基站收發、呼叫控制及移動性管理等功能，由BTS、BSC組成AN-AAAPCF接口AN內部接口AN與PCF間的接口CF與PDSN間的接口AN-AAA與AN間的接口不同AN間的接口616.5.4分組核心網PCNcdma20001xEV-DO中PCN構成與終端接入Internet方式有關當使用簡單IP時，PCN主要包含PDSN及AAA等功能實體，AAA分3類：歸屬地HAAA、訪問地VAAA及代理BAAA當使用移動IP時，PCN還應增加外地代理FA、歸屬代理HA等。PCN主要用于提供AT接入到Internet62邏輯實體PCN主要由PDSN與AAA構成

在移動IP中還有HA和FAPDSN接口R-P接口：PDSN與RAN間的接口P-P接口：相鄰PDSN間接口PDSN與Internet間的接口636.5.5簡單IP網絡用戶接入分組網的基本方式移動終端的IP地址可由接入地的PDSN動態分配，也可由所接入的專網動態分配用戶在同一個PDSN管轄范圍內移動時可保持其PPP連接而不改變IP地址

在跨越PDSN時，用戶的PPP連接需重新建立，業務將中斷64656.5.6移動IP網絡移動IP（MIP）使Internet上的移動接入成為可能移動IP主機在通信期間需要在網絡上移動，IP地址會經常發生變化移動節點采用固定不變的IP地址，一旦登錄即可實現在任意位置上保持與IP主機的單一鏈路層連接，使通信持續進行使用移動IP技術的