CDMA网优技术提升之空中接口

1、cdma网优技术提升之 空中接口 目标 了解cdma空中接口协议架构 掌握um各种信道的结构和作用 掌握cdma移动台状态及迁移 掌握cdma各类空口呼叫流程 学习完本章内容，您应该能够： cdma空中接口um的协议构架 cdma2000无线信道结构及功能 cdma状态迁移 呼叫流程 目录 um接口 - 规定了无线接口的物理层结构和无线接口的信令等内容，是为 实现bts和ms互联而对无线信道上的信号传输所做的一系列规定。 um接口规定的特性 - 信道结构和接入能力 - ms-bss通信协议 - 维护和操作特性 - 性能特性 - 业务特性 um 空中接口（um） 第三层（l3） 链路接入控制层（

2、lac） 媒体接入控制层（mac） 第一层（物理层） 第二层 （链路层） 空中接口分层结构 物理层 - 通过各种物理信道完成高层信息与空中无线信号间的相互转换 - 完成各种物理信道的处理，包括数据编解码、调制解调等 链路层 - 链路接入控制层（lac）：主要提供保证信令可靠传输的机制等 - 媒体接入控制层（mac）：完成各逻辑信道上多种业务的复用 和qos（服务质量等级）等功能 l3层 - 包括信令层结构，与层2的业务接口、层3信令控制以及信令应用 和格式等 空中接口分层功能 媒体接入控制子层（mac） 尽力发送（ best effort delivery ）功能：由无线链路协议（rlp） 提

3、供高的可靠性，在无线链路上适度可靠的传输 复用mux和qos控制功能：通过协调由竞争业务产生的有冲突的 请求，以及为接入请求安排合适的优先级，来确保实施协商好的 qos级别 完成具体的逻辑信道和物理信道的映射转换 媒体接入控制子层（mac） lac层数据单元的处理 lac子层主要包括： 鉴权子层：只用于接入信道，完成一定的鉴权功能（另外还有的鉴权 功能在层3完成） arq子层：为逻辑信道提供sdu的可靠传输 寻址子层：只用于公共信道上，提供对特定ms的标识 功用子层：对lac pdu进行打包和拆包 sar子层：在发送时，给lac pdu加上长度指示和crc；然后将处 理后的pdu切成合适mac

4、层处理的数据片。在接收时，sar合并低 层来的数据片，进行crc校验 层3信令主要内容 层3信令协议重点描述了： 3层信令消息结构和交互流程 安全和认证规范 层3信令的控制和应用 包括呼叫处理、切换、鉴权和加密、移动性管理等， 是层3的主要部分 回顾 cdma空中接口协议分层结构是怎样的？ 请说出各分层的功能 cdma空中接口um的协议构架 cdma2000无线信道结构及功能 cdma状态迁移 呼叫流程 目录 03 mhz5 mhz4 mhz2 mhz1 mhz 03 mhz5 mhz4 mhz2 mhz1 mhz 1.25 mhz 03 mhz5 mhz4 mhz2 mhz1 mhz 1.2

5、5 mhz 03 mhz5 mhz4 mhz2 mhz1 mhz 1.25 mhz 扩谱速率1和扩谱速率3 扩谱速率扩谱速率1 1（sr1sr1）扩谱速率扩谱速率3 3（sr3sr3） 反向链路反向链路 前向链路前向链路 本节内容 空中接口基础 前向信道结构及功能 反向信道结构及功能 频段0的cdma2000-1x系统射频信道，沿用amps的频段和信道编号 单载频信道宽度1.2288mhz cdma2000-1x系统的信道与amps系统的信道间需要信道间隔，建议 信道间隔为0.27mhz cdma2000-1x系统的射频信道间及与cdmaone系统的射频信道间不需 要信道间隔 2 6 3 3

6、0 3 3 0 4 3 1 2 2 1 3 2 2 1 2 2 2 2 6 2 防护频带 9个amps 信道 41个amps信道9个amps 信道 41个amps信道 防护频带is-95cdma载频cdma2000载频 100个amps信道(3mhz) cdma射频频段 射频频段： 频段0的cdma2000-1x系统中，频道编号n和中心频率关系 发射端cdma信道编号cdma信道的中心频率(mhz) ms 1n7990.03n+825 991n10230.03(n-1023)+825 基站 1n7990.03n+870 991n10230.03(n-1023)+870 射频频段编号 第1个字母

7、第2个字母第3个字母 f=forward r=reverse d=dedicated c=common t=traffic s=signaling ch 最后2个字母 cdma2000中的逻辑信道命名 v 无线配置（radio configurationradio configuration） - - 指一系列前向或反向业务信道的工作模式，每种rc支持一套数 据速率，差别在于物理信道的各种参数，包括调制特性和sr等 v cdma2000cdma2000无线配置 - - 前向rc1rc9 - 反向rc1rc6 无线配置 radio configuration spreading rate max

8、 data rate* (kbps) effective fec code rate otd allowed fec encodingmodulation 1*19.61/2noconvbpsk 2*114.43/4noconvbpsk 31153.61/4yesconv and turboqpsk 41307.21/2yesconv and turboqpsk 51230.43/8yesconv and turboqpsk 63307.21/6yesconv and turboqpsk 73614.41/3yesconv and turboqpsk 83460.81/4 or 1/3yesc

9、onv and turboqpsk 931036.81/2or 1/3yesconv and turboqpsk 前向链路业务信道rc radio configuration spreading rate max data rate* (kbps) effective fec code rate otd allowed fec encodingmodulation 1*19.61/3noconv64-ary ortho 2*114.41/2noconv64-ary ortho 31153.61/4yesconv or turbobpsk (307.2)(1/2) 41230.43.8yesco

10、nv or turbobpsk 53153.61/4yesconv or turbobpsk (614.4)(1/3) 63460.81/4yesconv or turbobpsk (1036.8)(1/2) 反向链路业务信道rc v rc1和rc2分别对应于is-95a/b里的速率集1和速率集2 v cdma 1x前向：rc1rc5；反向：rc1rc4 v组合规则： rc 1 rc 2 rc 3 rc 4 rc 5 rc 1 rc 2 rc 3 rc 4 rc 5 rc 3 rc 4 rc 4 rc 3 f-fch rcs r-dcch/sch rcsf-dcch/sch rcs r-fch

11、 rcs 前反向信道rc匹配要求 前向cdma信道 (sr1 and sr3) 导频 信道 同步 信道 寻呼 信道 sr1 公共控 制信道 业务 信道 01基本 信道 公共控制 子信道 07 补充码分信 道（rc12) 02 补充信道 （rc39) 广播控 制信道 快速寻 呼信道 公共功率 控制信道 公共指 配信道 前向导 频信道 发送分集 导频信道 辅助导 频信道 辅助发送分 集导频信道 01 专用 控制信道 后向兼容的前向链路信道 su (1 sector)j10suc fec walsh #1 syncfec walsh #32 walsh #0 fec walsh #12 fec wa

12、lsh #23 fec walsh #27 fec walsh #44 pilot paging vocoder vocoder vocoder vocoder 其它用户其它用户 trans- mitter, sector x s s i q pn偏移偏移120 cdma前向信道生成与解调 一个前向信道的识别: v频点frequency vpn短码偏移区分 扇区pn offset of the sector v扇区内唯一的 walsh码 cdma frequency 前向链路公共物理信道导频信道 v 全0信息，用walsh 0码扩展，直接用pn短码进行调制 v bts连续发射导频信道 v 导频

13、信道作用 帮助手机捕获系统 多径搜索 提供pn短码相位信息，帮助手机进行信道估计，作相干解调 切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较 pilot channel (all 0) 1.2288 mcps i pn q pn walsh function 0 手机通过同步信道获得与系统的同步 同步信道提供 导频偏置pilot_pn 系统时间sys_time 长码状态lc_state 寻呼信道速率p_rat 同步信道速率固定为1200bps 同步信道帧长80/3ms，3帧组成一超帧为80ms 1200 bps walsh function 32 1.2288 mcps i pn q pn conv

14、olutional encoder and repetition block interleaver r = 1/2 modulation symbols 4800 sps4800 sps bits chips 前向链路公共物理信道同步信道 bts在寻呼信道上广播公共开销消息 系统参数消息 接入参数消息 邻区列表 cdma信道列表 bts通过寻呼信道 寻呼手机 指配业务信道 寻呼信道速率为9600bps或4800bps 寻呼信道帧长为20ms 前向链路公共物理信道寻呼信道 移移 动动 台台 指指 示示 消消 息息 接入接入 参数参数 消息消息 扩展的系统参数消息扩展的系统参数消息 扩展的邻道消

15、息扩展的邻道消息 系统参数消息系统参数消息 cdmacdma信道列表消息信道列表消息 全局业务重定向消息全局业务重定向消息 配置参数消息配置参数消息 开销消息开销消息 寻呼信道消息寻呼信道消息 前向cdma信道 (sr1 and sr3) 导频 信道 同步 信道 寻呼 信道 sr1 公共控 制信道 业务 信道 01基本 信道 公共控制 子信道 07 补充码分信 道（rc12) 02 补充信道 （rc39) 广播控 制信道 快速寻 呼信道 公共功率 控制信道 公共指 配信道 前向导 频信道 发送分集 导频信道 辅助导 频信道 辅助发送分 集导频信道 01 专用 控制信道 新增前向链路公共信道 v

16、 低延时 v 降低bts发射功率 v 更大的灵活性 v 降低ms发射功率，延长待 机时间 为什么增加新 信道 新增前向链路公共信道（续） v 发送分集导频信道f-tdpich - 采用发送分集时与导频信道一起使用 v 前向辅助导频信道f-apich - 使用了智能天线时 v 前向辅助发送分集导频信道f-atdpich - 采用了发射分集且基站使用了f-apich时使用 新增导频信道 v bts在广播控制信道上广播 - 公共开销消息 - 短消息 v f-bcch数据速率为38400bps 、19200bps、 9600bps v f-bcch工作在较低的数据速率时，可以用较低的功 率重复发射，m

17、s通过对重复信息的合并获得时间分 集增益 v 减小f-bcch的发射功率有助于提高前向链路的总体 容量 前向链路公共物理信道广播控制信道 v f-qpch ( 前向快速寻呼信道 ) 指定空闲ms监听方式： 采用偏移正交键控（ook）调制方式 采用80ms为一个时隙，每个时隙划分成寻呼指示符（pi）、 配置改变指示符（cci）、广播指示符（bi） v f-qpch可以延长ms待机时间 v f-qpch可以进行软切换 前向链路公共物理信道快速寻呼信道 前向链路公共物理信道公共控制信道 v 用于发送给指定ms的消息 寻呼消息 应答 信道指配消息（ecam） 短数据突发（sdbs） v f-ccch功

18、能与is-95中的寻呼信道功能重叠，但数据速率 更高，更可靠 v 数据速率支持：9600 bps (20 ms帧)，19200 bps (10 或 20ms帧)，38400 bps (5ms、10ms或20ms帧) v 用于对多个用于对多个r-ccch和和r-each进行功控进行功控 v bts可以支持一个或多个可以支持一个或多个f-cpcch v f-cpcch分为多个功控子信道分为多个功控子信道 每个功控子信道一个比特，相互时分复用 功控子信道控制一个r-ccch或r-each - 工作在功率受控接入模式时，控制r-each的发射功率 - 工作在预留接入模式或指定接入模式时，控制r-ccc

19、h的 发射功率 前向链路公共物理信道公共功率控制信道 前向链路公共物理信道公共指配信道 v 作用 发送反向链路信道快速响应的指配信息 提供对反向链路随机接入分组传输的支持 v 在预留接入模式：控制r-ccch和相关的f-cpcch子信道 v 在功率受控接入模式：提供快速响应证实 v 拥塞控制 前向cdma信道 (sr1 and sr3) 导频 信道 同步 信道 寻呼 信道 sr1 公共控 制信道 业务 信道 01基本 信道 公共控制 子信道 07 补充码分信 道（rc12) 02 补充信道 （rc39) 广播控 制信道 快速寻 呼信道 公共功率 控制信道 公共指 配信道 前向导 频信道 发送分

20、集 导频信道 辅助导 频信道 辅助发送分 集导频信道 01 专用 控制信道 新增前向链路专用信道 前向链路专用物理信道专用控制信道 v 专用控制信道f-dcch 不会单独构成业务信道 主要用于在呼叫过程中传送用户特定的信令信息 不影响信令传送的前提下，可以传送突发的数据业务 每个前向业务信道可以有一个f-dcch 支持5ms、20ms帧 数据速率： 14.4kbps(20ms), 9600bps(5ms14.4kbps(20ms), 9600bps(5ms和20ms)20ms) 必须支持非连续传输 允许附带一个前向链路功控子信道 v 基本业务信道f-fch 传送用户信息和信令信息 5ms和20

21、ms帧，20ms用于语音业务，5ms帧用于控制信令 的快速传送 灵活的可变速率数据传输 可以单独构成缺省业务信道，传送话音 一般只有在f-fch不够用时，才增加其它专用信道 前向链路专用物理信道基本业务信道 前向链路专用物理信道补充信道 v 补充信道f-sch 用于高速的数据传输，f-sch只适用于rc3到9 由基站规定数据传输速率，因此不需要速率检测 支持多个补充信道的组合来完成不同的业务 支持高速电路数据传输和分组数据传输 独立设置fer，可以灵活的根据业务要求和资源使用情况 进行控制 支持突发数据模式 增强接入 信道 (rc 1 or 2) 反向公共控 制信道 反向业务 信道 （rc1或

22、rc2) 反向业务 信道 (rc 3 to 6) 反向导频信道反向基本信道 增强接入信道 反向公共 控制信道 07个反向补 充码分信道 反向链路物理信道 反向cdma信道 (sr1 and sr3) 接入信道 反向导频信道反向导频信道 0或1个反向专 用控制信道 0或1个反向 基本信道 02个反向 补充信道 反向功率 控制子信道 v 反向导频作用 初始捕获 跟踪 反向相干解调 功率控制测量 v 使用了r-each、r-ccch 或rc3到6的rl业务信道时， 应发送r-pich v 发送r-each前缀、r- ccch前缀或rl业务信道前缀 时，应发送r-pich mux a pilot (a

23、ll 0s) power control bit n is the spreading rate number pilot power control 1 power control group = 1536 npn chips 384 npn chips 反向链路公用物理信道反向导频信道 移动台用接入信道： 与基站建立初始通信 对寻呼信道消息作出响应 承载手机的登记 固定数据率：4800bps 每个接入信道仅与一个寻呼信道相关 每个寻呼信道最多可支持32个接入信道(0-31) 4800 bps 反向链路公用物理信道反向接入信道 4.4kbps 卷积编码 r=1/3 k=9 符号重复块交织 1

24、4.4ksps 28.8ksps 长码发生器 64维正交调制 接入信道长码掩码 1.2288mcps 8bit尾比特 4.8kbps 1.2288mcps 307.2kcps 28.8ksps b 41-3332-2827-2524-98-0 11000111 acnpcnbase-idpilot-pn 反向接入信道的生成 反向链路物理信道反向增强接入信道 v 反向增强接入信道 用来发起同基站的通信或响应专门发给ms的消息 用于发起最初的呼叫试探，消息内容较短，消息传递的可靠性较 低 可用于基本接入模式、功率控制接入模式、预留接入模式 - 基本接入模式：接入试探由（前缀+数据）组成 - 功率控

25、制接入模式：接入试探由（前缀+接入头+数据）组成 - 预留接入模式：接入试探由（前缀+接入头）组成，数据由反 向公共控制信道发送 与增强接入信道相关联的反向导频信道不含反向功控子信道：接 入时没有fl业务信道发送 r-each试探结构 反向链路物理信道反向增强接入信（续） 反向链路物理信道公共控制信道（续） v 公共控制信道 向bts发送用户和信令信息 可用于预留接入模式和指定接入模式 发射功率受控于bts 可进行软切换 消息内容较长，消息传递的可靠性较高，更适用于数据业 务 反向链路物理信道公共控制信道（续） 反向公共控制信道前缀和数据发送 v 基本信道（r-fch） 用于某一特定ms和bt

26、s之间建立业务连接 可单独构成业务信道，用于传送缺省的语音业务 v 专用控制信道（r-dcch） 与f-dcch功能相似，用于在通话中向bts发送用户和信令消息 可非连续发送 v 补充信道（r-sch） 与f-dcch功能相似，用于在通话中向bts发送用户消息 只适用于反向rc3到6 反向业务信道可包括最多2个r-sch 反向链路专用物理信道 反向链路专用物理信道反向业务信道 用于在呼叫期间发送： 用户的话音业务 用户对来自基站的命令和查询的响应 用户对基站请求 支持可变速率操作 8kbps声码器 速率集1 - 9600, 4800, 2400和1200bps 13kbps声码器 速率集2 -

27、 14400, 7200, 3600, 1800bps 反向业务信道反向业务信道 反向业务信道的生成 业务信道 8.6kbps 4.0kbps 2.0kbps 0.8kbps b b 卷积编码 r=1/3 k=9 符号 重复 块交织 28.8ksps 14.4ksps 7.2ksps 3.6ksps 28.8ksps 长码发生器 业务信道 长码掩码 1.2288mcps 1.2288mcps 帧质量 指示 8bit 尾比特 9.2kbps 4.4kbps 2.0kbps 0.8kbps 9.6kbps 4.8kbps 2.4kbps 1.2kbps 数据子帧随机 函数发生器 64维正交 调制

28、307.2 kcps 帧数据速率 41-3231-0 1100011000esn 反向链路专用物理信道（续） v 补充码分信道（r-scch） 与f-scch功能相似，用于在通话中向bts发送用户消息 只适用于反向rc1到2 反向业务信道可包括最多7个r-scch 同一ms业务信道内相互关联的f-scch的长码掩码是相同 的，但反向信道中略有差异。 cdma反向信道生成与解调 j10sucsu (1 sector) channel element access channels vocoder vocoder vocoder vocoder receiver, sector x channel

29、 element channel element channel element channel element long code gen long code gen long code gen long code gen long code gen 其它用户其它用户 user long code user long code user long code user long code user long code user long code 每个移动台可由移动台内部产生的用户长码 的偏置唯一地识别 所有移动台在同一1.25mhz宽的频带内同时 传送信息 附近的任一基站可以向移动台分配一信

30、道 部件(或称信元，channel element)并成功 地提取移动台的信号 sr1下反向cdma信道 信道类型信道类型is-95a/b cdma 1x 导频信道 发射分集导频信道 辅助导频信道 发射分集辅助导频信道 同步信道 寻呼信道 广播信道 快速寻呼信道 公共功率控制信道 公共支配信道 前向公共控制信道 前向专用控制信道 前向基本业务信道 前向补充码分信道 前前 向向 信信 道道 前向补充信道 反向导频信道 接入信道 增强型接入信道 反向公共控制信道 反向专用控制信道 反向基本业务信道 反向补充码信道 反反 向向 信信 道道 反向补充信道 cdma 1x与is-95信道比较 cdma2

31、000-1x系统的话音/低速数据业务 f-pich f-synch r-ach f-qpch r-fch f-fch f-pch f-pch f-pch cdma2000-1x系统信道接续流程： cdma2000-1x高速数据业务 f-pich f-synch f-bcch f-cach f-ccch f-fch f-sch f-dcch f-sch r-pich w032 r-ccch w28 r-pich w032 r-each w28 f-cpcch f-qpch r-pich w032 r-sch(1) w12/w24 r-fch w416 r-dcch w816 r-sch (2)

32、w24/w68 r-pich w032 cdma2000-1x系统信道接续流程 回顾 请描述手机开机、注册到完成被叫各信道工作过程 请写出至少10个前反向信道的简称，并解释 cdma空中接口um的协议构架 cdma2000无线信道结构及功能 cdma状态迁移 呼叫流程 目录 移动台呼叫处理过程 加电加电 初始化状态初始化状态 空闲状态空闲状态 系统接入状态系统接入状态 业务信道状态业务信道状态 ms充分获得系统 定时 ms收到pch消息需要证实或 响应；发起呼叫或注册 ms转向业务信道 ms结束使用业务信道 收到除始呼消息和寻呼响应消息之外 的对ach上发送的消息的证实 ms空闲切换或者 无法

33、受到pch消息 系统确定子状态 导频信道捕获子状态 同步信道捕获子状态 定时转换子状态 加电 系统进入 初始化状态 系统确定 子状态 导频捕获 子状态 同步信道 捕获 子状态 定时转换 子状态 进入 空闲状态 获得 导频信道 获得 同步信道 获取 系统定时模拟初始化 开始模拟模式结束模拟模式 ms初始化状态 ms需要监视特定地址或广播地址的前向 信令消息 ms需要定期地接收前向overhead message 捕获第一寻呼信道 空闲活动： -监控寻呼信道 -鉴权 -空闲 -更新开销消息 -寻呼响应 -ms起呼 -登记 ms初始化状态 ms空闲状态 ms的空闲状态 ms接入过程采用的是一种 时隙

34、随机接入技术 上电 ms初始化状态 ms空闲状态 系统接入状态 ms业务信道控制状态 系统接入状态 业务信道初始化子状态 等待指令子状态 等待用户应答子状态 通话子状态 释放子状态 上电 ms初始化状态 ms空闲状态 系统接入状态 ms业务信道控制状态 ms业务信道控制状态 1x数据用户状态 无线数据用户的三种状态 激活态（active）：手机和基站之间存在空中业务信道， 两边可以发送数据，a1、a8、a10连接保持 休眠状态（dormant）：手机和基站之间不存在空中业 务信道，但是两者之间存在ppp链接，a1、a8连接释放， a10连接保持 空闲状态(null)：手机和基站不存在空中业务信

35、道和 ppp链接，a1、a8、a10连接释放 数据用户状态迁移 active state dormant state null state 建立建立um、a1、a8、a10 释放释放um、a1、a8、a10 建立建立um、a1、a8 释放释放um、a1、a8 释放释放a10 cdma空中接口um的协议构架 cdma2000无线信道结构及功能 cdma状态迁移 呼叫流程 目录 移动台登记的作用 1.报告移动台的位置与状态信息，当移动台作被叫的时候，能够被寻 呼到。 2.支持cdma2000的移动台在时隙模式下，是由移动台提供 slot_cycle_index，以便bsc能知道手机在监听哪个时隙。

36、 3.告知bss系统移动台类别与协议版本以便bss系统知道移动台能力。 移动台登记的意义 cdma系统中，以下9种情况可以触发登记流程： 开机登记（ power-up registration） 关机登记（power-down registration） 周期登记（timer-based registration） 基于距离的注册（distance-based registration） 基于zone的登记（zone-based registration） 参数改变登记（ parameter-change registration） 应bss要求的登记（ordered registration

37、） 业务信道登记（traffic channel registration） 基于user zone的登记（user zone registration） 此外，cdma系统还有隐含登记（implicit registration），指移动 台在进行业务接入时，系统对移动台进行注册，但是此种登记没有 专门的登记流程。 移动台登记流程的触发原因 移动台登记流程 mscbsms registration message location updating request location updating accept registration accepted order released me

38、ssage release completed 移动台始呼 msbss origination msg base ack order null traffic data ecam traffic channel preamble base ack order idle tch data ms ack order service connect msg service connect complete cm service request assignment complete msc assignment request ach pch tch pch tch tch tch tch tch

39、tch ring back tone tch msbss gpm base ack order paging request msc pch ach pch assignment complete connect tch assignment request paging response paging response 业务信道指配流业务信道指配流 程和始呼时相同程和始呼时相同 移动台被呼 移动台发起的释放 msbssmsc clear complete clear command clear request release order release order released mess

40、age released complete bss发起的释放 msbssmsc clear complete clear command clear request release order released message released complete release order msc发起的释放 msbssmsc clear complete clear command release order released message released complete release order mspdsnbsmscpcf assignment complete paging re

41、sponse page response msg assignment request a9-setup-a8 a9-connect-a8 bs ack order active packet data session packet data traffic a9-bs service request bs service request bs service response a9-bs service response paging request paging msg dormant ppp connection is maintained 网络发起呼叫（dormant态至active态） ms发起释放（active 态到null态） mspdsnbsmscpcf clear complete release order clear