（信号与信息处理专业论文）cdma2000系统物理层设计与功率控制算法的研究.pdf

摘要 c d m a 2 0 0 0 作为第三代移动通信系统的 标准之一， 是一种宽带技术， 采用直接扩频码分多址技术的无线接口，与i s - 9 5 系统完全兼容，能 够真正意义上实现第二代移动通信系统到第三代移动通信系统的平 滑过渡。 本文根据3 g p p 2 协议的相关标准， 在c a d e n c e s p w信号处理系统 软件平台上， 进行了c d m a 2 0 0 0 物理层反向链路信道模型的建模仿真， 为随后的关键技术研究及后续的研究工作搭建系统底层平台。 功率控制技术是为克服c d m a干扰受限系统中的 “ 远近效应” ，是 在对接收机端的信噪比指标进行评估的基础上， 适时地补偿由无线信 道引起的衰落， 在保证通信质量的基础上， 尽量减少对其他用户的干 扰，以保证系统容量。 针对传统的闭环功率控制每次只能使发射功率改变一个固定的 值， 故信道衰落很深时不能很快跟踪上信道变化的缺点， 本文提出了 自 适应的闭环功率控制方法， 通过不同的功率控制指令组对应不同的 功控步长， 从而保证了闭环功控能及时准确地跟踪信道的变化; 同时， 还提出了基于模糊控制理论的外环功率控制方法， 建立了一系列的模 糊规则， 通过可变的步长调整， 可以对不同的通信环境作出灵敏的反 应，因此提高了功控的精度， 最大限度地减小了内 环发射功率， 进而 减少了系统的干扰， 增加了系统的稳定性和容量。 本文所提出的算法 均在s p w 软件平台上通过数学建模和仿真，验证了 其可行性。 最后， 本文还对s p w 软件的建模与仿真软件库规范， s p w与m a t l a b 的联合仿真作了研究。 关键词: c d m a 2 0 0 0 、功率控制、s i r 测量、f e r 测量、s p w ，国家自 然科学基金 ( n o . 6 0 3 7 2 0 8 4 )资助项目 abs tract c d m a 2 0 0 0 i s a s t a n d a r d f o r t h e t h i r d g e n e r a t i o n m o b i l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s , s u p p o rt in g b o t h v o i c e a n d d a t a s e r v i c e s . wh i l e m a i n t a in in g c o m p l e t e b a c k w a r d c o m p a t i b i l i t y w i t h i s - 9 5 s y s t e m s , c d m a 2 0 0 0 w i l l p r o v i d e a n u m b e r o f s e r v i c e e n h a n c e m e n t s . t h i s p a p e r a n a ly z e s t h e r e v e r s e l in k o f c d m a 2 0 0 0 s y s t e m . i t d e s c r i b e s t h e p h y s i c a l l a y e r a n d t r i e s t o r e c o n c i l e t h e s i m u l a t i o n r e s u l t w i t h t h e o r e t i c a l p r e d i c t i o n s b a s e d o n 3 g p p 2 s t a n d a r d a n d c a d e n c e s p w s o ft w a r e s y s t e m . p o w e r c o n t r o l i s a p p l i e d t o c d m a 2 0 0 0 i n o r d e r t o o v e r c o m e n e a r - f a r e ff e c t . a s f o r t h e p o w e r c o n t r o l p r o c e s s o f r e v e r s e l i n k , t h e t r a n s m itt e d p o w e r o f a m o b i l e s t a t i o n m u s t b e c o n t r o l l e d t o g u a r a n t e e e n o u g h s i r r e c e i v e d a t t h e b a s e s t a t i o n . i n t h i s w a y , t h e s y s t e m c a n m a i n t a i n g o o d q u a l i t y w h i l e m i n i m i z i n g t h e p o t e n t i a l o f i n t e r f e r e n c e t o o t h e r u s e r s s i g n a l s . t h i s p a p e r i n v e s t i g a t e s t h e p e r f o r m a n c e o f c l o s e d l o o p p o w e r c o n t r o l b y u s i n g a d a p t i v e v a r i a b l e - s t e p s t r a t e g y . i n t h i s a l g o r i t h m, d i ff e r e n t p o w e r c o n t r o l g r o u p h a s d i ff e r e n t p o w e r c o n t r o l s t e p , s o t h a t t h e c l o s e d l o o p p o w e r c o n t r o l c a n t r a c k t h e c h a n n e l c h a n g e t i m e l y . wh a t s m o r e , t h i s p a p e r p r o v i d e s a f e r - b a s e d o u t e r l o o p p o w e r c o n t r o l a l g o r i t h m b y u s i n g f u z z y c o n t r o l s t r a t e g y . i t c a n n o t o n l y o ff e r l e s s o u t a g e p r o b a b i l i ty , b u t a l s o k e e p t h e t r a n s m itt e d p o w e r i n a r e a s o n a b l e r a n g e . t h e p r o p o s e d a l g o r i t h m s a r e s i m u l a t e d a n d t e s t e d i n t h e s p w s o ft w a r e p l a t f o r m . f in a l l y , t h i s p a p e r e x p l o r e s t h e u s e o f s p w a n d i t s c o r r e s p o n d in g l i b r a r i e s f o r c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s . t h e s p w ma t l a b i n t e r f a c e i s a l s o s t u d i e d . k e y wo r d s :c d m a 2 0 0 0 、p o w e r c o n t r o l 、s i r e s t i m a t i o n , f e r e s t i ma t i o n, s p w * t h i s w o r k i s s u p p o r t e d b y t h e n n s f n o . 6 0 3 7 2 0 8 4 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果， 除了文中特别加以 标注和致谢之处外， 论文中不包含其他人已经发表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 进进选崖 匕 或 其 他 教 育 机 构 的 学 位 或 证 书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学 位 论 文 作 者 签 各书 舌签 字 日 m : - 年 ， ” 日 学位论文版权使用授权书 本 学 位 论 文 作 者 完 全 了 解 k 生大 一有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 。 特 授 权 2 进 叁 处 组.可 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检 索， 并采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、 汇编以供查阅和借阅。 同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学 位 论 文 作 者 签 名 : 淌裔 签 字 日 期 :，年 年了月日 导 师 。 ; -j i jl i 签 字 日 期 : y o q 年 广 ” 6 日 第一章 绪论 第一章 绪论 国际电联( i t u ) 早在 1 9 8 5年就开始研究适用于全球运营的第三代移动通信 系统，当时称为未来公共陆地移动通信系统 ( f p l m t s ) ; 1 9 9 2 年，世界无线电 大 会 ( w a r c )分配了2 3 0 m h z 的频率给f p l m t s ; 1 9 9 6 年，i t u 将f p l m t s更名为国 际移动通信系统 “m t - 2 0 0 0 ) ，这个命名有三重含意:工作于2 0 0 0 m h z频段，最 高数据速率可达2 0 0 0 k b p s( 即2 m b p s )， 预计 2 0 0 0 年左右投入商用。1 9 9 7 年 初，i t u 发出通函，要求各国在1 9 9 8 年6 月前，提交候选的工 m t - 2 0 0 0无线传输 技术 ( r t t ) 方案。1 9 9 8 年6 月， 工 t u 共收到了1 6 个有关第三代移动通信无线接 口的候选技术方案，其中1 0 种是陆地方案，其余是卫星方案。从1 9 9 9 年 1 1 月 第三代移动通信技术 ( 3 g ) 的标准形成以来，以宽带码分多址 ( w c d m a ) 、多载波 码分多址 ( c d m a 2 0 0 0 ) 和时分复用同步码分多址 ( t d - s c d m a ) 三种技术为主的第 三代移动通信技术已经开始逐步成熟。尽管由于种种原因， 其商用化一再推迟， 但是3 g 移动通信系统必将在不久的将来取代以全球移动通信( g s m ) 、 个人通信系 统 ( p c s , i s - 9 5 )为标志的第二代移动通信系统 ( 2 g )， 。 1 . 1 第三代移动通信系统概述 1 . 1 . 1 第三代移动通信系统的特点 第三代移动通信系统的数据速率可从几k b p s 到2 m b p s ;高速移动时为1 4 4 k b p s ;漫 速移动时为3 8 4 k b p s ; 静止时为2 m b p s 。 具有全球性、综合化、智能 化、个人化、多媒体化以及平滑过渡和逐步演进等特点，主要表现在: 全球性: 公用频段，全球漫游，在设计上具有高度的 通用性。 系统中的业务 可以与固定网的业务兼容; 拥有足够的系统容量和强大的多种用户管理能力， 能 提供全球漫游; 是一个覆盖全球的、 具有高度智能和个人服务特色的移动通信系 统。 综合化: 多环境、 灵活性， 能把现存的寻呼、 无绳、 蜂窝 ( 宏蜂窝、 微蜂窝、 微微蜂窝) 、卫星移动等通信系统综合在统一的系统中 ( 具有从小于 5 0 。的微微 小区到大于 5 0 0 k m的卫星小区) ，与不同网络互通，提供无缝漫游和一致性的业 务。 智能化:主要表现在优化网络结构方面 ( 引入智能网概念) 和收发信机的软 件无线电化。 个人化:用户可用唯一个人电 信号码 ( p t n )在任何终端上获取所需要的电 信业务，这就超越了传统的终端移动性，真正实现个人移动性。 第一章 绪论 第一章 绪论 国际电联( i t u ) 早在 1 9 8 5年就开始研究适用于全球运营的第三代移动通信 系统，当时称为未来公共陆地移动通信系统 ( f p l m t s ) ; 1 9 9 2 年，世界无线电 大 会 ( w a r c )分配了2 3 0 m h z 的频率给f p l m t s ; 1 9 9 6 年，i t u 将f p l m t s更名为国 际移动通信系统 “m t - 2 0 0 0 ) ，这个命名有三重含意:工作于2 0 0 0 m h z频段，最 高数据速率可达2 0 0 0 k b p s( 即2 m b p s )， 预计 2 0 0 0 年左右投入商用。1 9 9 7 年 初，i t u 发出通函，要求各国在1 9 9 8 年6 月前，提交候选的工 m t - 2 0 0 0无线传输 技术 ( r t t ) 方案。1 9 9 8 年6 月， 工 t u 共收到了1 6 个有关第三代移动通信无线接 口的候选技术方案，其中1 0 种是陆地方案，其余是卫星方案。从1 9 9 9 年 1 1 月 第三代移动通信技术 ( 3 g ) 的标准形成以来，以宽带码分多址 ( w c d m a ) 、多载波 码分多址 ( c d m a 2 0 0 0 ) 和时分复用同步码分多址 ( t d - s c d m a ) 三种技术为主的第 三代移动通信技术已经开始逐步成熟。尽管由于种种原因， 其商用化一再推迟， 但是3 g 移动通信系统必将在不久的将来取代以全球移动通信( g s m ) 、 个人通信系 统 ( p c s , i s - 9 5 )为标志的第二代移动通信系统 ( 2 g )， 。 1 . 1 第三代移动通信系统概述 1 . 1 . 1 第三代移动通信系统的特点 第三代移动通信系统的数据速率可从几k b p s 到2 m b p s ;高速移动时为1 4 4 k b p s ;漫 速移动时为3 8 4 k b p s ; 静止时为2 m b p s 。 具有全球性、综合化、智能 化、个人化、多媒体化以及平滑过渡和逐步演进等特点，主要表现在: 全球性: 公用频段，全球漫游，在设计上具有高度的 通用性。 系统中的业务 可以与固定网的业务兼容; 拥有足够的系统容量和强大的多种用户管理能力， 能 提供全球漫游; 是一个覆盖全球的、 具有高度智能和个人服务特色的移动通信系 统。 综合化: 多环境、 灵活性， 能把现存的寻呼、 无绳、 蜂窝 ( 宏蜂窝、 微蜂窝、 微微蜂窝) 、卫星移动等通信系统综合在统一的系统中 ( 具有从小于 5 0 。的微微 小区到大于 5 0 0 k m的卫星小区) ，与不同网络互通，提供无缝漫游和一致性的业 务。 智能化:主要表现在优化网络结构方面 ( 引入智能网概念) 和收发信机的软 件无线电化。 个人化:用户可用唯一个人电 信号码 ( p t n )在任何终端上获取所需要的电 信业务，这就超越了传统的终端移动性，真正实现个人移动性。 第一章 绪论 多媒体化: 提供高质量的多媒体业务， 如话音、 可变速率数据、 活动视频和 高清晰图像等多种业务，实现多种信息一体化。 平滑过渡和演进: 后向兼容第二代移动通信系统， 开放结构， 易于引入新技 术， 。 i . 1 . a 第三代移动通信系统采用的新技术 第三代系统中 主流方案采用c d m a 技术， 其中 最重要的是w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 , 采用宽带载波 ( 5 m h z ) 、相干解调、平衡干扰处理，因此能提供更大的容量。 3 g 系统有着更好的抗干扰能力。 这是由于其宽带特性 5 m h z 射频载波) ， 可 分辨更多的多径信号， 因此与窄带系统相比信号更稳定， 起伏衰落小， 使系统对 信号功率的动态范围和最大功率信号值的要求降低。 上行链路采用相干检测， 相 对于没有采用相干检测的第二代c d m a 来说， 上行链路有3 d b 的性能改善。 3 g 系 统还使用了 多用户检测技术，可消除来自 其他用户的 干扰3 。 3 g系统能提供多速率的业务。这意味着在高灵活性和高频谱效率的情况下 可提供不同服务质量的连接。 3 g 系统支持频间无缝切换，从而支持层次小区结构。 3 g 系统采用了 快速功率控制。 3 g系统保持对新技术的开放性，支持智能天线阵列技术。在满足给定信号 接收质量的前提下增加了有效通信用户数: 在用户数给定时， 可以改善接收质量， 降低移动用户的发射功率，减少对其他用户信号的干扰和影响。 1 . 1 . 3 高速数据业务 提供高速数据业务是第三代移动通信系统的一个重要特征。与传统的话音 业务相比，高速数据业务主要有以下特点: 对延时不敏感。数据业务延时十几秒对数据用户而言一般是可以接受的， 而 话音业务则对延时比较敏感，话音延时如果超过 l o o m s常常令用户难以 接 受。 对误比特率要求比语音业务严格。由于数据业务比语音业务允许较大的延 时，因此数据可以 采用延时较大的纠错编码技术，如t u r b o 编码等，可以大 幅度的提高数据传输的纠错能力。 不同类型的 数据用户其q o s( 服务质量) 要求差别大。 话音用户对q o s 的要 求差别很小。 前向业务是反向业务量的好几倍，而在一般情况下， 话音业务在前向和反向 信道中的业务量通常是对称的，且速率比较低。 第一章 绪论 多媒体化: 提供高质量的多媒体业务， 如话音、 可变速率数据、 活动视频和 高清晰图像等多种业务，实现多种信息一体化。 平滑过渡和演进: 后向兼容第二代移动通信系统， 开放结构， 易于引入新技 术， 。 i . 1 . a 第三代移动通信系统采用的新技术 第三代系统中 主流方案采用c d m a 技术， 其中 最重要的是w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 , 采用宽带载波 ( 5 m h z ) 、相干解调、平衡干扰处理，因此能提供更大的容量。 3 g 系统有着更好的抗干扰能力。 这是由于其宽带特性 5 m h z 射频载波) ， 可 分辨更多的多径信号， 因此与窄带系统相比信号更稳定， 起伏衰落小， 使系统对 信号功率的动态范围和最大功率信号值的要求降低。 上行链路采用相干检测， 相 对于没有采用相干检测的第二代c d m a 来说， 上行链路有3 d b 的性能改善。 3 g 系 统还使用了 多用户检测技术，可消除来自 其他用户的 干扰3 。 3 g系统能提供多速率的业务。这意味着在高灵活性和高频谱效率的情况下 可提供不同服务质量的连接。 3 g 系统支持频间无缝切换，从而支持层次小区结构。 3 g 系统采用了 快速功率控制。 3 g系统保持对新技术的开放性，支持智能天线阵列技术。在满足给定信号 接收质量的前提下增加了有效通信用户数: 在用户数给定时， 可以改善接收质量， 降低移动用户的发射功率，减少对其他用户信号的干扰和影响。 1 . 1 . 3 高速数据业务 提供高速数据业务是第三代移动通信系统的一个重要特征。与传统的话音 业务相比，高速数据业务主要有以下特点: 对延时不敏感。数据业务延时十几秒对数据用户而言一般是可以接受的， 而 话音业务则对延时比较敏感，话音延时如果超过 l o o m s常常令用户难以 接 受。 对误比特率要求比语音业务严格。由于数据业务比语音业务允许较大的延 时，因此数据可以 采用延时较大的纠错编码技术，如t u r b o 编码等，可以大 幅度的提高数据传输的纠错能力。 不同类型的 数据用户其q o s( 服务质量) 要求差别大。 话音用户对q o s 的要 求差别很小。 前向业务是反向业务量的好几倍，而在一般情况下， 话音业务在前向和反向 信道中的业务量通常是对称的，且速率比较低。 第一章 绪论 1 . 2 研究背景 全球正在迅速向着移动信息时代迈进， 随着第二代移动通信系统逐渐向第三 代移动通信系统推进和移动通信与互联网的融合， 许多新业务正逐渐进入移动通 信领域， 这就要求无线通信网络不仅能提供话音业务， 还必须能提供多种数据业 务及各种多媒体服务。未来无线数据传输速率将高达2 m b p s ，未来移动通信将为 无处不在的互联网提供全方位的、 无缝隙的移动性接入。 正是移动通信技术令人 炫目的革新速度， 推动着移动信息时代的发展， 改善着人类社会活动的质量， 最 终将实现移动通信的发展日 标任何人、 在任何地方、 任何时间、 与其他任何 人、进行任何方式的通信。 同时，随着电子信息技术的飞速发展，电子系统设计的复杂度也与日俱增， 这给设计人员提出了更大更多的困难， 尤其进入九十年代以来， 电子信息类产品 的开发更加明显地出现了两个特点: 一是开发产品的复杂程度加深， 要求将更多 的功能、 更高的性能和更丰富的技术含量集成于所开发的电子系统中; 另一个特 点是开发的时限性， 要求尽可能缩短产品推向市场的时间。 这使得用传统的分析 方法来设计和评估系统变得越来越困难， 甚至很多时候是不可能的。 这样的电子 系统的设计和性能评估只有依靠以实际硬件系统为基础的实验方法或以软件为 基础的计算机仿真来完成。 而无论是系统的规划与设计， 还是系统体制的探索与 研究， 都会遇到冗长繁杂的计算; 为了验证其性能是否符合要求， 还需反复进行 实验与测试。如果每次都直接用实际系统进行实验，不仅耗资昂贵，费时费工， 有时甚至很难找到问题症结，而电子设计自 动化 ( e d a )产品的形成和推广使用 满足了电子系统开发的复杂性和时限性的要求， 为电子开发人员提供了先进的设 计i具了 。 1 . 3 本文所作的工作 本 课题的 研究目 的是基于由u n i x 操作系统支持的 c a d e n c e s p w ( s ig n a l p r o c e s s in g w o r k s y s t e m ， 信号 处 理 工 作 系 统) 软 件 平台， 进行c d m a 2 0 0 0 系 统的 建 模仿真和关键技术研究。本文作为课题的一部分，需要对 c d m a 2 0 0 0 物理层进行 建模与仿真研究，即构建链路级的系统模型并通过仿真分析验证其功能的正确 性;同时，针对 c d m a 2 0 0 0的关键技术之功率控制部分进行算法研究，在所搭建 的链路模型上完成了初步的设计实现， 完善了系统模型， 改善了系统性能。 在研 究过程中，制定实验室统一的建模和软件编写规范;研究利用 s p w提供的与 m a t l a b软 件的 接口，实现两者之间的数据文 件的传递和转换以 及交互仿真; 初 步探索系统物理层和媒体接入控制 m a c )层的接口问题，为今后进一步的研究 工作作了 准备。 第一章 绪论 1 . 2 研究背景 全球正在迅速向着移动信息时代迈进， 随着第二代移动通信系统逐渐向第三 代移动通信系统推进和移动通信与互联网的融合， 许多新业务正逐渐进入移动通 信领域， 这就要求无线通信网络不仅能提供话音业务， 还必须能提供多种数据业 务及各种多媒体服务。未来无线数据传输速率将高达2 m b p s ，未来移动通信将为 无处不在的互联网提供全方位的、 无缝隙的移动性接入。 正是移动通信技术令人 炫目的革新速度， 推动着移动信息时代的发展， 改善着人类社会活动的质量， 最 终将实现移动通信的发展日 标任何人、 在任何地方、 任何时间、 与其他任何 人、进行任何方式的通信。 同时，随着电子信息技术的飞速发展，电子系统设计的复杂度也与日俱增， 这给设计人员提出了更大更多的困难， 尤其进入九十年代以来， 电子信息类产品 的开发更加明显地出现了两个特点: 一是开发产品的复杂程度加深， 要求将更多 的功能、 更高的性能和更丰富的技术含量集成于所开发的电子系统中; 另一个特 点是开发的时限性， 要求尽可能缩短产品推向市场的时间。 这使得用传统的分析 方法来设计和评估系统变得越来越困难， 甚至很多时候是不可能的。 这样的电子 系统的设计和性能评估只有依靠以实际硬件系统为基础的实验方法或以软件为 基础的计算机仿真来完成。 而无论是系统的规划与设计， 还是系统体制的探索与 研究， 都会遇到冗长繁杂的计算; 为了验证其性能是否符合要求， 还需反复进行 实验与测试。如果每次都直接用实际系统进行实验，不仅耗资昂贵，费时费工， 有时甚至很难找到问题症结，而电子设计自 动化 ( e d a )产品的形成和推广使用 满足了电子系统开发的复杂性和时限性的要求， 为电子开发人员提供了先进的设 计i具了 。 1 . 3 本文所作的工作 本 课题的 研究目 的是基于由u n i x 操作系统支持的 c a d e n c e s p w ( s ig n a l p r o c e s s in g w o r k s y s t e m ， 信号 处 理 工 作 系 统) 软 件 平台， 进行c d m a 2 0 0 0 系 统的 建 模仿真和关键技术研究。本文作为课题的一部分，需要对 c d m a 2 0 0 0 物理层进行 建模与仿真研究，即构建链路级的系统模型并通过仿真分析验证其功能的正确 性;同时，针对 c d m a 2 0 0 0的关键技术之功率控制部分进行算法研究，在所搭建 的链路模型上完成了初步的设计实现， 完善了系统模型， 改善了系统性能。 在研 究过程中，制定实验室统一的建模和软件编写规范;研究利用 s p w提供的与 m a t l a b软 件的 接口，实现两者之间的数据文 件的传递和转换以 及交互仿真; 初 步探索系统物理层和媒体接入控制 m a c )层的接口问题，为今后进一步的研究 工作作了 准备。 第一章 绪论 论文的结构如下: 第一章 绪论，介绍课题的研究背景及研究重点。 第二章 介绍第三代移动通信系统，主要是 c d m a 2 0 0 0的发展、特点和相应 的关键技术;分析 c d m a 2 0 0 0物理层的信道结构和系统模型，针对 所作的工作对反向链路的物理信道进行详细的介绍。 第三章 说明如何利用仿真技术进行系统设计验证， 并对所使用的s p w软件 平台进行了简要介绍。 第四章 介绍功率控制技术及相关算法，主要探讨了基于所建系统模型的功 率控制算法。 第五章 总结自己所完成的工作，分为两部分的内容:一是 。 d m a 2 0 0 0反向 链路的构建，包括反向基础信道 ( r - f c h )和反向补充码分信道 ( r - s c c h ) 的构建和系统的整合; 二是功率控制算法的 研究， 包括 自 适应的反向闭环功率控制算法和基于模糊控制理论的反向外环功 率控制算法， 并针对算法的要求， 研究了信噪比( s i r ) 测量和误帧 率 ( f e r )测量的问 题;另外还包括 s p w与ma t l a b联合仿真的 初步研究。 第二章 e d m a 2 0 0 0 系统及其关键技术 第二章 o d m a 2 0 0 0 系统及其关键技术 c d m a 2 0 0 0 由l u c e n t , m o t o r o l a , n o r t e l 和q u a l c o m m联合提出， 是为了满足 第三代无线通信系统的需要而设计的一种宽带通信系统。 它采用直接扩频码分多 址技术作为无线接口的主要技术，符合甚至超过了i m t 2 0 0 0 的技术指标 ( 参见 表 2 - 1 ) o c d m a 2 0 0 0已被i t u采纳且作为第三代移动通信的标准之一;与 i s - 9 5 系统完全兼容， 能够真正意义上实现第二代移动通信系统到第三代移动通信系统 的 平 滑 过 渡 15 1 表2 - 1 i mt 2 0 0 0 最低性能要求 i mt 2 0 0 0 候选无线传输技术 ( r tt)最低性能 陆地测试环境 测试环境室内办公 室内或室外步行车速 移动性考虑 移动性类型( 低)移动性类型( 中)移动性类型( 高) 切换要求需要需要 需要 对通 用业 务能 力的 支持 分组数据需要需要 需要 非对称业务需要需要 需要 多媒体需要需要 需要 可变比特 速率 需要需要需要 数据 业务 能力 电路方式 至少2 0 4 8 k b p s至少3 8 4 k b p s至少1 4 4 k b p s 分组方式 至少2 0 4 8 k b p s至少3 8 4 k b p s 至少1 4 4 k b p s 2 . 1 c d ma和c d m a 2 0 0 0 系统发展演进和性能提高的过程 图2 - 1 描述了c d m a 和c d m a 2 0 0 0 系统发展演进和性能提高的过程6 3 i s 9 5 a 技术主要支持语音业务;工 s 9 5 b 通过将多个低速信道捆绑在一起来提 供中高速的 数据业务; c d m a 2 0 0 0 技术是工 s 9 5 技术的 演进和发展， 有多种工作方 式，其中独立使用一个1 . 2 5 m h z 载波的方式叫做c d m a 2 0 0 0 i x ，将三个 1 . 2 5 m h z 载波捆绑在一起使用的 方式叫做c d m a 2 0 0 0 3 x . 目 前，国际上商用的c d m a 2 0 0 0 系统都采用 c d m a 2 0 0 0 l x 技术。虽然理论上 存在c d m a 2 0 0 0 3 x 系统， 但在这个领域开展的研究非常少。目 前国际上的研究重 点是 1 x e v 系统，即在c d m a 2 0 0 0 1 x 基础上的演进系统。 第二章 e d m a 2 0 0 0 系统及其关键技术 第二章 o d m a 2 0 0 0 系统及其关键技术 c d m a 2 0 0 0 由l u c e n t , m o t o r o l a , n o r t e l 和q u a l c o m m联合提出， 是为了满足 第三代无线通信系统的需要而设计的一种宽带通信系统。 它采用直接扩频码分多 址技术作为无线接口的主要技术，符合甚至超过了i m t 2 0 0 0 的技术指标 ( 参见 表 2 - 1 ) o c d m a 2 0 0 0已被i t u采纳且作为第三代移动通信的标准之一;与 i s - 9 5 系统完全兼容， 能够真正意义上实现第二代移动通信系统到第三代移动通信系统 的 平 滑 过 渡 15 1 表2 - 1 i mt 2 0 0 0 最低性能要求 i mt 2 0 0 0 候选无线传输技术 ( r tt)最低性能 陆地测试环境 测试环境室内办公 室内或室外步行车速 移动性考虑 移动性类型( 低)移动性类型( 中)移动性类型( 高) 切换要求需要需要 需要 对通 用业 务能 力的 支持 分组数据需要需要 需要 非对称业务需要需要 需要 多媒体需要需要 需要 可变比特 速率 需要需要需要 数据 业务 能力 电路方式 至少2 0 4 8 k b p s至少3 8 4 k b p s至少1 4 4 k b p s 分组方式 至少2 0 4 8 k b p s至少3 8 4 k b p s 至少1 4 4 k b p s 2 . 1 c d ma和c d m a 2 0 0 0 系统发展演进和性能提高的过程 图2 - 1 描述了c d m a 和c d m a 2 0 0 0 系统发展演进和性能提高的过程6 3 i s 9 5 a 技术主要支持语音业务;工 s 9 5 b 通过将多个低速信道捆绑在一起来提 供中高速的 数据业务; c d m a 2 0 0 0 技术是工 s 9 5 技术的 演进和发展， 有多种工作方 式，其中独立使用一个1 . 2 5 m h z 载波的方式叫做c d m a 2 0 0 0 i x ，将三个 1 . 2 5 m h z 载波捆绑在一起使用的 方式叫做c d m a 2 0 0 0 3 x . 目 前，国际上商用的c d m a 2 0 0 0 系统都采用 c d m a 2 0 0 0 l x 技术。虽然理论上 存在c d m a 2 0 0 0 3 x 系统， 但在这个领域开展的研究非常少。目 前国际上的研究重 点是 1 x e v 系统，即在c d m a 2 0 0 0 1 x 基础上的演进系统。 第二章 c d m a 2 0 0 0 系 统及 其关 键技术 1 x e v 系统分为两个阶段，即 l x 演进数据业务 ( 1 x e v - d o )和 i x 演进数据话 音业务 ( 1 x e v - d v ) . 1 x e v - d o 通过引 入一系列新技术， 提高了数据业务的性能; 1 x e v - d v同时改善了数据业务和语音业务的性能。 语音 9 . 6 k b i t / s 语音 1 1 5 . 2 k b i t / s 高语音容量 1 5 3 k b i t / s 分组数据 2 . 4 6 1 b i t / s 分组数据 独立载波 高话音和数据容量 后向兼容 后向兼容 c d m a 2 0 0 0 3 x 6 1 c 高容量话音 3 8 4 + k b p s 分组数据 后向兼容 图2 - 1 c d m a 和c d m a 2 0 0 0 系统发展演进和性能提高的过程 2 . 2 e d m a 2 0 0 0 体 系 结 构 以移动台 ( ms ) 为例的c d m a 2 0 0 0 的体系结构如图2 - 2 所示，第三代合作计 划2 ( 3 g p p 2 ) 中的内 容就是按照这种层次结构组织起来的，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。 2 . 3 c d m a 2 0 0 0 关键技术及对提离系统容且的影响 c d m a 2 0 0 。 技术在i s 9 5 技术上采用了 一系列新技术， 大大地提高了系统的 性 能。采用的新技术包括: 1 、前向快速功率控制技术 2 、前向快速寻呼信道技术 3 、前向链路发射分集技术 4 、反向相干解调 5 、连续的反向空中接口 波形 6 , t u r b o 码使用 了 、灵活的帧长 8 、增强的媒体接入控制功能 反向导频信道使反向 信道可以 进行相干解调，比i s 9 5 系统反向 信道所采用 的非相干解调技术获得约3 d b 增益，相应的反向 链路容量提高 1 倍。 前向 信道采用传输分集发射技术和前向 快速功控之后，容量约为 i s 9 5 系统 的 2 倍。 业务信道编码采用t u r b o 码， 与采用卷积码相比， 这样平均获得约2 d b 的增 益，因此系统的容量平均能提高到未采用t u r b 。 码时的1 . 6 倍。 第二章 c d m a 2 0 0 0 系 统及 其关 键技术 1 x e v 系统分为两个阶段，即 l x 演进数据业务 ( 1 x e v - d o )和 i x 演进数据话 音业务 ( 1 x e v - d v ) . 1 x e v - d o 通过引 入一系列新技术， 提高了数据业务的性能; 1 x e v - d v同时改善了数据业务和语音业务的性能。 语音 9 . 6 k b i t / s 语音 1 1 5 . 2 k b i t / s 高语音容量 1 5 3 k b i t / s 分组数据 2 . 4 6 1 b i t / s 分组数据 独立载波 高话音和数据容量 后向兼容 后向兼容 c d m a 2 0 0 0 3 x 6 1 c 高容量话音 3 8 4 + k b p s 分组数据 后向兼容 图2 - 1 c d m a 和c d m a 2 0 0 0 系统发展演进和性能提高的过程 2 . 2 e d m a 2 0 0 0 体 系 结 构 以移动台 ( ms ) 为例的c d m a 2 0 0 0 的体系结构如图2 - 2 所示，第三代合作计 划2 ( 3 g p p 2 ) 中的内 容就是按照这种层次结构组织起来的，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。 2 . 3 c d m a 2 0 0 0 关键技术及对提离系统容且的影响 c d m a 2 0 0 。 技术在i s 9 5 技术上采用了 一系列新技术， 大大地提高了系统的 性 能。采用的新技术包括: 1 、前向快速功率控制技术 2 、前向快速寻呼信道技术 3 、前向链路发射分集技术 4 、反向相干解调 5 、连续的反向空中接口 波形 6 , t u r b o 码使用 了 、灵活的帧长 8 、增强的媒体接入控制功能 反向导频信道使反向 信道可以 进行相干解调，比i s 9 5 系统反向 信道所采用 的非相干解调技术获得约3 d b 增益，相应的反向 链路容量提高 1 倍。 前向 信道采用传输分集发射技术和前向 快速功控之后，容量约为 i s 9 5 系统 的 2 倍。 业务信道编码采用t u r b o 码， 与采用卷积码相比， 这样平均获得约2 d b 的增 益，因此系统的容量平均能提高到未采用t u r b 。 码时的1 . 6 倍。 第二章 c d m a 2 0 0 0 系 统及 其关 键技术 1 x e v 系统分为两个阶段，即 l x 演进数据业务 ( 1 x e v - d o )和 i x 演进数据话 音业务 ( 1 x e v - d v ) . 1 x e v - d o 通过引 入一系列新技术， 提高了数据业务的性能; 1 x e v - d v同时改善了数据业务和语音业务的性能。 语音 9 . 6 k b i t / s 语音 1 1 5 . 2 k b i t / s 高语音容量 1 5 3 k b i t / s 分组数据 2 . 4 6 1 b i t / s 分组数据 独立载波 高话音和数据容量 后向兼容 后向兼容 c d m a 2 0 0 0 3 x 6 1 c 高容量话音 3 8 4 + k b p s 分组数据 后向兼容 图2 - 1 c d m a 和c d m a 2 0 0 0 系统发展演进和性能提高的过程 2 . 2 e d m a 2 0 0 0 体 系 结 构 以移动台 ( ms ) 为例的c d m a 2 0 0 0 的体系结构如图2 - 2 所示，第三代合作计 划2 ( 3 g p p 2 ) 中的内 容就是按照这种层次结构组织起来的，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。 2 . 3 c d m a 2 0 0 0 关键技术及对提离系统容且的影响 c d m a 2 0 0 。 技术在i s 9 5 技术上采用了 一系列新技术， 大大地提高了系统的 性 能。采用的新技术包括: 1 、前向快速功率控制技术 2 、前向快速寻呼信道技术 3 、前向链路发射分集技术 4 、反向相干解调 5 、连续的反向空中接口 波形 6 , t u r b o 码使用 了 、灵活的帧长 8 、增强的媒体接入控制功能 反向导频信道使反向 信道可以 进行相干解调，比i s 9 5 系统反向 信道所采用 的非相干解调技术获得约3 d b 增益，相应的反向 链路容量提高 1 倍。 前向 信道采用传输分集发射技术和前向 快速功控之后，容量约为 i s 9 5 系统 的 2 倍。 业务信道编码采用t u r b o 码， 与采用卷积码相比， 这样平均获得约2 d b 的增 益，因此系统的容量平均能提高到未采用t u r b 。 码时的1 . 6 倍。 第二章 c d m a 2 0 0 0 系 统及其关键技术 从理论分析结果来看，如果传送语音业务，c d m a 2 0 0 0 系统的总容量是i s 9 5 系统的2 倍; 如果传送数据业务， c d m a 2 0 0 0 的系统总容量是 i s 9 5 系统的3 . 2 倍。 数据 话音业务 话 音 信令与物理层接口 数据业务 高层 数 据 突 发 高层信令 话音 l 3p 例 l a ct r 信令l a c r l p p d u l a c p d u m a ct m 资源配置 数据库 n u l l a r q f / r - c s c h r l p 个 f / r - d t c hf / r - d t c h 复用及q o s 子层 f - s y n cf - c p c c h i f i r - f c h 】f - p c h i f / r - s c h f - b c c h i r - e a c h i f / r - d c c h i r - a c h i f / r - 0 0 0 h 物理层 物理层 ( 编码调制) 图2 -