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1、网 优 工 程 师 培 训 辅导资料,吴乃成整理 2010.7,第二部分 CDMA技术原理 第二章cdma空中接口协议及信道结构 协议架构,各接口介绍如下： Um接口MS与BTS间接口，承载信令和业务 Abis接口BSC与BTS间的接口，承载信令和业务 A1 接口承载MSCBSC间信令 A2 接口承载MSCBSC间业务 A3 接口SDUBTS间接口，承载信令和用户业务 A7 接口源BSC和目标BSC之间的信令接口 A8 接口承载BSCPCF间的业务 A9 接口承载BSCPCF间的信令 A10接口承载PCFPDSN 间的业务 A11 接口承载PCFPDSN 间的信令,物理层完成前反向信号的调制和
2、解调功能，保证信号在空中的正确传输，它包括如下 物理信道：,MAC层描述 MAC层在协议架构中属于L2 部分，是IS2000 为了适应并发业务要求及多种物理信道的处理要求而引入的一个层次，主要是对上层话音和数据业务提供对物理层的接入控制功能，包括上层信令、数据的复用和解复用，以及移动台和基站之间的RLP协议。按照IS-2000 协议构架，MAC 子层主要包括复用解复用子层和RLP 协议实现，描述如下：公共信道复用子层（Common Channel Multiplex Sublayer）：完成公共信道（公共信令信道）的复用解复用，主要是根据消息的长度和要发送的时隙，完成分时隙发送和接收；专用信道
3、复用子（Multiplex Sublayer）：完成专用信道（业务信道）的复用解复用，前向将分别来自LAC 层SAR 子层的信令分片、来自Vocoder 的话音数据、来自RLP 的电路数据或分组数据复用到一个物理信道帧中；反向从一个具体的物理信道帧中解复用出信令分片、话音数据、电路数据、分组数据，并分别提交到相应的上层协议栈进行处理；RLP：根据上层协,议栈的不同要求，提供不同的协议栈，完成基站到移动台之间可靠 的或实时的数据传输机制。 LAC层描述 LAC层在协议架构中相对于MAC层属于L2 的较高层次。按照IS-2000 协议构架，LAC 子层完成的功能主要包括层3 信令的证实重传机制、分
4、段与重组机制等，对于前反向和不同类别的信道，其完成的功能有所不同。LAC各子层功能描述如下： Authentication 子层：移动台在反向公共信令信道的LAC 协议数据单元中提供鉴权有关的字段信息，以发起移动台的鉴权过程； ARQ 子层：完成基站和移动台之间的信令传递证实机制，保证信令的可靠接收和发送，并实现信令的重复检测功能； Addressing 子层：移动台在前反向公共信令信道的LAC 层协议数据单元中提供与移动台地址有关的字段，以为基站识别移动台提供依据；,Utility 子层：在前反向LAC 协议数据单元中维护消息类型、无线环境报告等字段、为上层区分不同的消息、发起接入切换的判决
5、提供依据；完成在PDU 中维护填充BIT 和消息长度的功能； SAR（Segmentation and Reassembly.）子层功能：分段与重组功能、前向完成对消息的分段，以使之可以复用到一个物理信道帧中、反向完成多个消息分段的按序重组功能，以拼装出一个完整的消息。,层3描述 层 3 分为公共信令信道和专用信令信道侧层3 处理，主要用于支持空中接口协议所规定的业务流程，包括接入切换处理、短消息、业务协商过程和切换处理等。,A接口协议层次,A1 接口 A1 接口主要承载BSS和MSC之间包括与呼叫处理、移动性管理、无线资源管理、鉴权和加密有关的信令消息。 A2 接口 A2 接口主要承载基站侧
6、SDU与MSC侧交换网络之间的64/56K PCM 数据码流。 A3 接口 A3 接口用于支持移动台处于业务信道状态时所发生的BSS之间的软,切换，包括信令接口和业务接口。 A5 接口 A5 接口主要承载基站侧SDU与IWF之间电路数据的传输。 A7 接口 A7 接口用于支持移动台处于非业务信道状态时所发生的BSS之间的切换，并支持移 动台在进行BSS之间软切换，需要建立新业务时的控制流程。 A8/A9 接口 A8/A9 接口用于承载BSS和PCF之间信令和数据，A9 接口承载信令，用于维护BSS到PCF之间的A8 数据连接。 A10/A11 接口 A10/A11 接口用于承载PCF和PDSN
7、 之间的信令和数据，A11 接口承载信令，用于维护BSS到PCF之间的A10 数据连接。,内部接口层次结构 BSC和BTS之间的接口统称为Abis内部接口，包括： CCM和CPM之间的Abisc接口； CPM和SVM之间的Av接口；CHM和SVM之间的Abist接口；以及CCM和SVM之间的Abisd接口。,IS-95信道,先回顾一下IS-95 系统的前反向物理信道，分为前向信道（FORWARD CHANNELS）和反向信道（REVERSE CHANNELS）。前向信道（FORWARDCHANNELS） 导频（PILOT）信道 同步（SYNC）信道 寻呼（PAGING）信道 业务（TRAFFI
8、C）信道 反向信道（REVERSE CHANNELS）： 接入（ACCESS）信道 业务(TRAFFIC)信道：,反向CDMA 信道 反向 CDMA信道由接入信道和反向业务信道组成。这些信道采用直接序列扩频的CDMA技术共用于同一CDMA频率。在这一反向CDMA信道上，基站和用户使用不同的长码掩码区分每一个接入信道和反向业务信道。当长码掩码输入长码发生器时，会产生唯一的用户长码序列，其长度为242-1。对于接入信道，不同基站或同一基站的不同接入信道使用不同的长码掩码，而同一基站的同一接入信道用户使用的长码掩码则是一致的。进入业务信道以后，不同的用户使用不同的长码掩码，也就是不同的用户使用不同的
9、相位偏置。反向CDMA信道的,数据传输以20ms为一帧，所有的数据在发送之前均要经过卷积编码、块交织、64 阶正交调制、直接序列扩频以及基带滤波。接入信道和业务信道调制的区别在于：接入信道调制不经过最初的“增加帧指示比特”和“数据突发随机化”这两个步骤，也就是说，反向接入信道调制中没有加CRC 校验比特，而且接入信道的发送速率是固定的 4800bit/s，而反向业务信道选择不同的速率发送。反向业务信道支持9600、4800、2400、1200bit/s的可变数据速率。但是反向业务信道只对9600bit/s和4800bit/s两种速率使用CRC校验。,反向接入信道 移动台使用反向接入信道的功能包
10、括： 发起同基站的通信、 响应基站发来的寻呼信道消息 进行系统注册 在没有业务时接入系统和对系统进行实时情况的回应 接入信道传输的是一个经过编码、交织以及调制的扩频信号。接入信道由其共用长码掩码唯一识别。移动台在接入信道上发送信息的速率固定为4800bit/s。接入信道帧长度为20ms。仅当系统时间是20ms 的整数倍时，接入信道帧才可能开始。一个寻呼信道最多可对应32个 反向CDMA 接入信道，标号从0 至31。对于每一个寻呼信道，至少应有一个反向接入信道与之对应，每个接入信道都应与一个寻呼信道相关联。在移动台刚刚进入接入信道时，首先发送一个接入信道前缀，它的帧由96 全零组成，也是以480
11、0bit/s的速率发射。发射接入信道 前缀是为了帮助基站捕获移动台的接入信道消息。,反向业务信道 反向业务信道是用来在建立呼叫期间传输用户信息和信令信息。移动台在反向业务信道上以可变速率9600、4800、2400、1200bit/s的数据速率发送信息。反向业务信道帧的长度为20ms。速率的选择以一帧（即20ms）为单位，即上一帧是9600bit/s，下一帧就可能4800bit/s。 移动台业务信道初始帧的时间偏置由寻呼信道的信道支配消息中的帧偏置参数定义。反向业务信道的时间偏置与前向业务信道的时间偏置相同。仅当系统时间是20ms 的整数倍时，零偏置的反向业务信道帧才开始，帧偏置参数被指定为F
12、RAME_OFFSET的业务信道帧在比零片业务信道帧晚1.25FRAME_OFFSET 毫秒时开始。,前向CDMA 信道 前向 CDMA 信道由以下码分信道组成：导频信道、同步信道、寻呼信道（最多可以有7 个）和若干个业务信道。每一个码分信道都要经过一个Walsh函数进行正交扩频，然后又由1.2288Mchip/s速率的伪噪声序列扩频。在基站可按照频分多路方式使用多个前向CDMA信道（如：800M频段CDMA信道带宽为1.23MHz）。前向码分信道最多为64 个，但前向码分信道的配置并不是固定的，其中导频信道一 定要有，其余的码分信道可根据情况配置。例如可以用业务信道一对一地取代寻呼信道和同步
13、信道，这样最多可以达到有一个导频信道、0 个寻呼信道、0个同步信道和63 个业务信道，这种情况只可能发生在基站拥有两个以上的CDMA 信道（即带宽大于2.5MHz），其中一个为基站CDMA信道，所有的移动台都先集中在基本信道上工作，此时，若基本CDMA业务信道忙，可由基站在基本CDMA信道的寻呼信道上发生信道支配消息或其它相提供时间与相位跟踪的参数：,用于使所有在基站覆盖区中的移动台进行同步和切换 导频相位的偏置用于扇区或基站的识别 基站利用导频PN 序列的时间偏置来标识每个前向CDMA 信道。由于CDMA 系统的频率复用系数为“1”，即相邻小区可以使用相同的频率，所以频率规划变得简单了，在某
14、种程度上相当于相邻小区导频PN 序列的时间偏置的规划。在CDMA蜂窝系统中，可以重复使用相同的时间偏置（只有使用相同时间偏置的基站的间隔距离足够大）。导频信道用偏置指数（0511）来区别。偏置指数是指相当于0偏置导频PN 序列的偏置值。虽然导频PN 序列的偏置值有215个，但实际取值只能是512 个值中的一个（215/64=512）。一个导频PN 序列的偏置（用比特片表示）等于其偏置指数乘以64。例如，若导频PN 序列偏置指数是4，则该导频的PN序列偏置为464=320chips。一个前向CDMA信道的所以码分信道使用相同的导频PN 序列。应的消息将某个移动台指配到另一个CDMA信道（辅助CD
15、MA信道）上进行业务通信，这时这个辅助CDMA信道只需要一个导频信道，而不在需要同步信道和寻呼信道。,. 导频信道 导频信道在CDMA前向信道上是不停发射的。它的主要功能包括： 移动台用它来捕获系统 提供时间与相位跟踪的参数 用于使所有在基站覆盖区中的移动台进行同步和切换 导频相位的偏置用于扇区或基站的识别基站利用导频PN 序列的时,间偏置来标识每个前向CDMA 信道。由于CDMA 系统的频率复用系数为“1”，即相邻小区可以使用相同的频率，所以频率规划变得简单了，在某种程度上相当于相邻小区导频PN 序列的时间偏置的规划。在CDMA蜂窝系统中，可以重复使用相同的时间偏置（只有使用相同时间偏置的基
16、站的间隔距离足够大）。导频信道用偏置指数（0511）来区别。偏置指数是指相当于0偏置导频PN 序列的偏置值。 虽然导频PN 序列的偏置值有215个，但实际取值只能是512 个值中的一个（215/64=512）。一个导频PN 序列的偏置（用比特片表示）等于其偏置指数乘以64。例如，若导频PN 序列偏置指数是4，则该导频的PN序列偏置为464=320chips。一个前向CDMA信道的所以码分信道使用相同的导频PN 序列。,同步信道 同步信道在发射前要经过卷积编码、码符号重复、交织、扩频可调制等步骤。在基站覆盖区中开机状态的移动台利用它来获得初始的时间同步。基站发送的同步信道消息包括以下信息： 该同步信道对应的导频信道的PN 偏置 系统时间 长码状态 系统标识 网络标识 寻呼信道的比特率 同步信道的比特率是1200bit/s，其帧长为26.666ms.同步信道上使用的PN 序列偏置与同一前向信道的导频信道使用的相同。一旦移动台捕
