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1、,第3章 CDMA2000信道结构,3.1 信道结构 3.2 IS-95系统前向信道的作用与结构 3.3 IS-95系统反向信道的作用与结构 3.4 1xRTT新增加的前反向信道 3.5 移动台呼叫处理过程 小结,学习提示 与IS-95相比，CDMA2000 1x在信道类型、信道调制和无线分组接口功能上都有很大增强，在网络部分则引入了分组交换机制，支持移动IP业务，支持QoS，这些技术改进都是为了适应更多、更复杂的第三代业务。 CDMA2000 1x系统最有特色的地方就是其物理层。CDMA2000 1x物理信道的命名约定、划分及应用情况，都是我们要掌握的知识。,学习目的和要求 掌握扩频速率、无
2、线配置等基本概念。 了解物理信道命名约定。 掌握IS-95系统前反向信道的作用与结构。 掌握1xRTT新增加的前反向信道。 熟悉移动台呼叫处理过程。,CDMA2000系统中用来传输无线信号的无线信道是由不同的码型来进行区分的。对于大容量系统，一般采用集中控制方式，以便加快建立链路的过程。除了要传输业务信息外，还必须传输各种所需的控制信息。传输信道包括：基站发往移动台的前向无线信道，也叫前向链路；移动台发往基站的反向无线信道，也叫反向链路。,3.1 信 道 结 构,以MS为例的CDMA2000的体系结构如图3-1所示，CDMA2000标准中的内容就是按照这种层次结构组织起来的，本书的结构也是如此
3、。当然，这只是抽象的概念模型，和物理实现方式并无强制的约束关系。,如图3-1所示，CDMA2000的物理层处于其体系结构的最底层，完成高层信息与空中无线信号间的相互转换。几乎CDMA2000的所有特点都通过它来保证并体现，它是无线通信系统的基础。为了满足3G业务的需求，并实现从现有2G的CDMA技术的平滑演进，CDMA2000相对于2G的CDMA标准提出了更多种类的物理信道，对于它们的应用可以非常灵活，当然复杂度也相应增加了，这就需要对它们有准确全面的了解。因此，本章将主要按不同信道的划分来介绍物理层。,图3-1 CDMA2000体系结构(MS侧),3.1.1 基本概念 1扩谱速率 扩谱速率即
4、“Spreading Rate”，以下简称“SR”，它指的是前向或反向CDMA信道上的PN码片速率。本书中SR有两种： 一种为SR1，也通常记做“1x”，SR1的前向和反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为1.2288 Mcps的直接序列(DS)扩谱。,另一种为SR3，也通常记做“3x”，SR3的前向CDMA信道有3个载波，每个载波上都采用1.2288 Mcps的DS扩谱，总称多载波(MC)方式；SR3的反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为3.6864 Mcps的DS扩谱。,2无线配置 无线配置即“Radio Configuration”，以下简称为“RC”。RC指一系列前向或反向业
5、务信道的工作模式，每种RC支持一套数据速率，其差别在于物理信道的各种参数，包括调制特性和扩谱速率等。,3.1.2 物理信道命名约定 物理信道由大写字母缩写表示。信道名称的第一个字母表示信道的方向(前向或反向)。表3-1给出了CDMA2000中所有物理信道的名称和意义，其中“F/R”和“Forward/Reverse”指两种不同的物理信道。例如，前向基础信道(Forward Fundamental Channel)的物理信道名为F-FCH。,表3-1 物理信道的命名约定,IS-95系统前向传输信道由用于控制的广播信道和用于携带用户信息的业务信道组成。广播信道由导频信道、同步信道和寻呼信道组成。一
6、个载频共有64个信道，所有这些信道都在同一个1.23 MHz带宽的CDMA载波上。移动台能够根据分配给每个信道唯一的码来区分逻辑信道。每个码分信道都要经一个Walsh函数进行正交扩频，然后又由1.228 Mcps速率的伪噪声系列扩频。在基站可按频分多路方式使用多个CDMA前向传输信道(1.23 MHz)。图3-2给出了IS-95支持的不同前向传输信道。,3.2 IS-95系统前向信道的作用与结构,图3-2 IS-95系统前向传输信道,IS-95前向传输信道可以使用的码分信道最多为64个，如图3-2所示。从图中可以看出，除了传输业务信息的业务信道之外，还有传输控制信息的控制信道。最典型的配置是：
7、1个导频信道、1个同步信道、7个寻呼信道(允许的最多值)和55个业务信道。也可根据具体情况进行配置。例如，可用业务信道取代寻呼信道和同步信道，成为1个导频信道、0个同步信道、0个寻呼信道和63个业务信道。这种情况发生在基站拥有两个以上的CDMA信道(即带宽大于205 MHz)，其中一个为CDMA基本信道(1.23 MHz)，所有移动台都先集中在该基本信道上工作。,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射信道指配消息将某移动台分配到另一个CDMA信道进行业务通信，该CDMA信道只需一个导频信道，而不再需要同步信道和寻呼信道。,3.2.1 前向导频信道 导频信道不
8、传送任何信息，它在CDMA前向信道上是不停发射的。前向链路中的导频信道包括：F-PICH、F-TDPICH、F-APICH和F-ATDPICH。它们都是未经调制的扩谱信号。BS发射它们的目的是使在其覆盖范围内的MS能够获得基本的同步信息，也就是各BS的PN短码相位的信息，并根据它们进行信道估计和相干解调，供移动台识别基站并引导移动台入网。,如果BS在FL CDMA信道上使用了发送分集方式，则它必须发送相应的F-TDPICH。如果BS在FL上应用了智能天线或波束赋形，则可以在一个CDMA信道上产生一个或多个(专用)辅助导频(F-APICH)，用来提高容量或满足覆盖上的特殊要求(如定向发射)。当使
9、用了F-APICH的CDMA信道采用了分集发送方式时，BS应发送相应的F-ATDPICH。 导频信道的功率高于业务信道和寻呼信道的平均功率。通常导频信道可占总功率的20%，同步信道占3%，每个寻呼信道占6%，剩下的功率分配给各业务信道。,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。所以频率规划较为简单，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。在一个系统中可能被复用的码分数量为512，所以导频信道可用偏置指数(0511)来识别。 一个导频PN序列的偏置(用码片表示)等于其偏置指数乘以64。当在一个地区分配给相邻两个基站的导频PN序列偏置指数相差仅为1时，
10、其导频序列的相位间隔仅为64个码片。在这种情况下，若其中一个基站发射的时间误差较大，就会与另一个基站的延迟信号混淆。所以相邻基站的导频PN序列偏置指数间隔应设置得大一些。,F-PICH占用了Walsh函数对应的码分信道。码分信道(N64，k满足064kN，且k为整数)不能再被使用。 如果使用F-TDPICH，它将占用码分信道，并且发射功率小于或等于相应的F-PICH。 如果使用了F-APICH，它将占用码分信道，其中N512，且1nN - 1，N和n的值由BS指定。 如果F-APICH和F-ATDPICH联合使用，则F-APICH占用码分信道，F-ATDPICH占用码分信道，其中N512，且1
11、nN/2 - 1，N和n的值由BS指定。 由于导频信道所有比特都为0，所以在发送前，它只需要用Walsh 0函数进行正交扩频、四相扩频和滤波。,3.2.2 前向同步信道 同步信道F-SYNC是为移动台提供时间和帧同步的，它是一种经过编码、交织、扩谱和调制的信号，F-SYNC占用了对应的码分信道。一旦移动台“捕获”到导频信道，即与导频PN序列同步，即可认为移动台与这个前向信道的同步信道也达到同步。这是因为同步信道和其它所有信道是用相同的导频PN序列进行扩频的，并且同一前向信道上的帧和交织器定时也是用导频PN序列进行校准的。 同步信道只在捕捉阶段使用，一旦捕获成功，一般就不再使用。同步信道的数据速
12、率是固定的，为1200 b/s。,MS通过对它的解调可以获得长码状态、系统定时信息和其它一些基本的系统配置参数，包括：BS当前使用的协议的版本号、BS所支持的最小的协议版本号、网络和系统标识、频率配置，以及系统支持SR1或SR3时所对应的发送开销(overhead)信息的信道的配置情况等等。有了这些信息，MS可以使自身的长码及时间与系统同步，这样才能够去解调经过长码扰码的FL信道；然后MS可以根据自身所支持的版本及功能来选择怎样进行操作，例如支持SR3的MS若发现BS也支持SR3，便可以按F-SYNC上给出的参数去进一步解调发送开销信息的公共信道，如F-BCCH。,在SR3中，BS按照协议的规
13、定，从“同步信道优先集”(Sync Channel Preferred Set)中选择一个载波发送F-SYNC。,3.2.3 前向寻呼信道 寻呼信道F-PCH是用来向移动台发送控制信息的，它是一种经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。MS可以通过它获得系统参数、接入参数、邻区列表等系统配置参数，这些属于公共开销信息。当业务信道尚未建立时，MS还可以通过F-PCH收到诸如寻呼消息等针对特定MS的专用消息。F-PCH是和CDMA One兼容的信道，在CDMA2000中，它的功能可以被F-BCCH、F-QPCH和F-CCCH取代并得到增强。基本上，F-BCCH发送公共系统开销消息；F-QPCH和F
14、-CCCH联合起来发送针对MS的专用消息，提高了寻呼的成功率，同时降低了MS的功耗。,寻呼信道能够工作在数据速率9600 b/s或4800 b/s。寻呼消息包括对一个或多个移动台的寻呼。当基站接收到对移动台的呼叫时，通常发送寻呼信号，并且由几个不同的基站发送寻呼信号。一旦移动台从同步信道消息处获得信息，它就会把时间调整到相应正常系统时间。然后，移动台确定并开始监控寻呼信道。每个移动台的消息地址可通过ESN、IMSI或TMSI进行寻址。基站能选择与移动台协商的业务或同意移动台的业务请求。,3.2.4 前向业务信道 前向业务信道用来传送用户信息和信令信息。在每个业务信道中，包含有向移动台传送的业务
15、数据和功率控制的信息(功率控制子信道)。功率控制子信道用于向移动台发送功率控制的信息，对业务信道数据进行了扰码。前向业务信道同时支持速率1(9.6 b/s)和速率2(14.4 b/s)的声码器业务。表3-2描述了业务信道各功能模块的作用。,表3-2 前向业务信道各功能模块的作用,CDMA反向传输信道(也称上行信道)是由接入信道和反向业务信道组成的。这些信道采用直接序列扩频的CDMA技术分享同一CDMA频率分配。CDMA反向传输信道的结构如图3-3所示。,3.3 IS-95系统反向信道的作用与结构,图3-3 CDMA反向传输信道的结构,3.3.1 反向接入信道 移动台(MS)不使用业务信道时，接
16、入信道提供从移动台到基站的通信。移动台在接入信道上发送信息的速率固定为4800 b/s。接入信道帧长度为20 ms。仅当系统时间为20 ms的整数倍时，接入信道帧才可能开始传输。 在一CDMA反向传输信道上，基站和用户使用不同的长码掩码区分每个接入信道和反向业务信道。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所用的接入信道长码掩码则是一致的。,每个接入信道有一个明确的接入信道长码序列标志，每个业务信道有一个明确的用户特有长码序列标志，不同的用户使用不同的长码掩码，也就是不同的用户具有不同的相位偏置。 CDMA反向传输信道的数据传送以20 ms为一帧。所有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。反向接入信道与反向业务信道的区别在于：反向接入信道调制中没有加CRC校验比特，反向业务信道也只对数据速率较高的9600 b/s和4800 b/s两种速率使用CRC校验；反向
