第5章 cdma2000 移动通信系统

cdma2000移动通信系统

CDMA2000技术发展进程

cdma2000技术发展演进过程IS-95ACDMAIS-95BCDMAcdma20001xcdma20003xcdma20001xEV-DOcdma20001xEV-DVcdmaOnecdma2000话音业务话音业务数据业务商用5.1IS-95系统简介IS-95标准发展历程cdmaOneIS-95AIS-95BCDMA蜂窝系统最早由美国Qualcomm（高通）公司开发;1993年由美国电信工业协会形成标准——IS-95标准;经过不断修改，形成了IS-95A、IS-95B等一系列标准1994年成立了CDMA发展组织（CDG）20世纪90年代末，在美国、香港、韩国多地投入商用.

IS-95标准发展历程cdmaOne

cdmaOne:基于IS-95的一系列标准和产品的统称如:IS-95、IS-95A、TSB-74、J-STD-008以及IS-95B又被称为IS-95CDMA系统N-CDMA（窄带CDMA）系统IS-95A

IS-95A的技术参数

IS-95A的工作频段

IS-95A的关键技术

IS-95A的技术参数多址方式CDMA(直接序列DS)工作频段800MHz双工方式FDD系统带宽1.25MHz码片速率1.2288Mchip/s频谱效率GSM的3～5倍双模式AMPS/CDMA主要业务语音业务语音速率速率集1(8K速率集)：9.6kb/s,4.8kb/s,2.4kb/s,1.2kb/s语音编码方式码激励线性预测（CELP）

IS-95A的工作频段IS-95A系统工作频段：

上行（移动台发，基站收）824～849MHz下行（基站发，移动台收）869～894MHz收发间隔为45MHz。

IS-95A的关键技术功率控制软切换多种形式的分集技术宽带传输频率分集Rake接收机时间分集克服衰落多天线收发信号空间分集IS-95

B

IS-95B的产生

IS-95B的特点

IS-95B的技术参数IS-95B的产生需求

较高速率的数据业务．

新标准标准制定时间说明ANSIJ-STD-0081995年属于个人通信系统的CDMA标准TSB-741995年用于描述IS-95A系统和PCS系统相互间的交互关系IS-95B1998年又称为TIA/EIA-95IS-95B的特点内容

IS-95A+TSB-74+ANSIJ-STD-008

核心思想在不改变IS-95A物理层的前提下，通过自适应信道捆绑技术来提供高速数据业务．在基本信道(FCH)基础上增加了补充码分信道（SCCH）用于数据业务．新算法新的软切换算法增加了动态门限．

由于种种原因，IS-95B未能大规模商用，我国未使用．

CDMAPCS系统工作频带：上行（移动台发，基站收）1850～1910MHz；下行（基站发，移动台收）1930～1990MHz；收发间隔为80MHz。工作频段800MHz／1900MHz主要业务语音业务/中高速数据业务语音速率速率集1(8K速率集)：9.6kb/s,4.8kb/s,2.4kb/s,1.2kb/s速率集2(13K速率集)：14.4kb/s,7.2kb/s,3.6kb/s,1.8kb/s数据速率速率集1(8K速率集)：最高76.8kb/s速率集2(13K速率集)：最高115.2kb/sIS-95B在技术参数上的主要区别地位第三代移动通信系统的主流技术标准之一制定由美国TIA制定，提交给ITU通过，3GPP2完成标准化工作平滑演进空中接口保持了许多IS-95空中接口设计的特征，与IS-95后向兼容;核心网以ANSI-41核心网为基础，增加了支持分组交换的部分，并逐步向全IP的核心网过渡。无线接口上定义了与GSMMAP核心网相兼容的协议。信道带宽数据传输速率1.25MHz（cdma20001x）3.75MHz（cdma20003x）144Kbps（快速移动环境）384Kbps（步行环境）2Mbps（固定位置环境）5.2cdma2000

概述

5.3

cdma2000体系结构模块化确保平滑演进。利用现有的成熟技术，而不是另外制定一个全新的标准。功能实体移动台无线接入网核心网重要接口空中接口A接口一、cdma2000的总体结构

电路域核心网

分组域核心网话音和数据业务平台智能网部分短消息业务部分WAP业务部分定位业务部分cdma2000的总体结构cdma2000系统的总体结构功能实体名称MS移动台PCF分组控制功能BTS基站收发信机BSC基站控制器MSC移动交换中心HLR归属位置寄存器VLR拜访位置寄存器AC鉴权中心EIR设备识别寄存器PDSN分组数据服务节点AAA认证、授权、计费服务器HA归属代理无线接入网空中接口MSBTSBTSBSCBTSBSCPCFMSHLRACEIRVLRIP网络PDSN/FAAAAHA电路域核心网分组域核心网A接口MSCPSTN二、移动台移动台（MS）是为用户提供服务的设备，通过空中接口Um，给用户提供接入移动网络的物理能力，来实现具体的服务。CDMA系统的移动台

机卡一体化机卡分离

组成功能移动设备（ME）完成语音或数据信号在空中的接收和发送。用户识别模块（UIM）记录与用户业务有关的数据，用于识别唯一的移动台使用者。三、空中接口

地位：移动通信系统中最重要的一个接口连接：移动台与无线接入网对应技术：无线传输技术兼容性：基于宽带的CDMA技术，保持与IS-95的后向兼容。协议版本：最初由TIA制定（称IS-2000）对应于3GPP2中的Rev.0版本截止到目前，cdma2000的协议版本共有5个。

四、无线接入网

接口BSC需要支持与BTS之间的Abis接口（设备制造商的私有接口）PCF与BSC之间，以及两个BSC之间的接口通常是作为A接口的一部分。组成功能基站收发信机（BTS）收发空中接口的无线信号基站控制器（BSC）对其所管辖的多个BTS进行管理：将话音和数据分别转发给MSC和PCF；接收来自MSC和PCF的话音和数据。分组控制功能（PCF）与分组数据业务有关的无线资源控制基站子系统（BSS）新增五、A接口连接无线接入网与核心网改进在第二代移动通信系统中，A接口仅仅是MSC和BSC间的接口。在第三代移动通信系统中，A接口增加了分组数据业务相应的部分。网络参考模型A接口的网络参考模型

BSCBTSPCFPDSNMSCBSCBTSPCFPDSNMSCA10/A11A8/A9A3/A7A1/A2/A5Abis系统A系统BA接口的网络参考模型A1/A2/A5（BSC和MSC间的接口）A1是控制信令部分，使用七号信令中的MTP和SCCP为承载A2是语音部分，采用64KPCM电路。A5是电路型数据，在64KPCM电路基础上定义一个简单协议A3/A7（两个BSC间的接口）支持两个BSC间的软切换。A3接口传递业务信息A7接口传递控制信令信息。A8/A9（BSC和PCF间的接口）

BSC和PCF多做在一个物理实体中。A10/A11（PCF和PDSN间的接口）

cdma2000系统中无线部分和分组部分的连接点，又称R-P接口A10负责传递业务A11负责传递信令。A接口的4个部分新增六、电路域核心网

主要承载话音业务，所以对于

IS-95和cdma2000来说基本相同。参考结构标准电路域核心网的参考结构主要包括MSC、VLR、HLR、EIR及AC，其中MSC是电路域核心网的核心部分

图5-4电路域网络参考模型MSCHLRACEIRVLRBSSMSMSCISDNPSTNUmAEFCHDBAiDiMCNMMCMMQSMESMEcdma2000电路交换部分的标准是以ANSI-41D为核心的一个标准系列，负责定义移动通信网中HLR、VLR、EIR、MSC、AC和MC间的接口主要功能移动台登记管理移动台的状态管理用户业务信息交换机间的切换用户接入网络的鉴权和认证移动台的语音业务的主叫和被叫各种语音业务的补充业务和传输短消息等

电路域核心网的标准七、分组域核心网cdma2000系统的分组数据网建立在IP技术基础上，并逐渐向全IP核心网过渡参考模型网络结构功能单元分组域分组域核心网的参考模型cdma2000分组域核心网网络参考模型归属IP网络

移动终端

拜访地接入

服务网络

MSC

HLRRADIUS

SS7

网络IP网络PDSNRNR-P接口代理RADIUS

服务器核心网分组域

核心网电路域

HA

归属IP网络，专网或归属接入服务网络

RADIUS

RADIUS

分组域核心网的网络结构类型移动台IP地址的分配器移动台被服务的范围简单IP漫游地的接入服务器当前接入服务器的服务范围移动IP归属地的服务器任何地方分组数据服务节点（PDSN）归属代理（HA）AAA服务器分组域核心网的功能单元1、分组数据服务节点（PDSN）为移动用户提供分组数据业务的管理与控制功能：建立、维护与终止与移动台的PPP连接为简单IP用户指定IP地址为移动IP业务提供外地代理（FA）的功能与鉴权、授权、计费（AAA）服务器通信，为移动用户提供不同等级的服务，并将服务信息通知AAA服务器与靠近基站侧的分组控制功能（PCF）共同建立、维护及终止第二层的连接2、归属代理（HA）为移动用户提供分组数据业务的移动性管理和安全认证对移动台发出的移动IP的注册信息进行认证在外部公共数据网与外地代理（FA）之间转发分组数据包建立、维护和终止与PDSN的通信并提供加密服务从AAA服务器获取用户身份信息为移动用户指定动态的归属IP地址3、AAA服务器

AAA服务器：

鉴权、授权与计费服务器的简称,也可以叫做RADIUS服务器（因为主要协议为RADIUS）功能业务提供网络的AAA服务器负责在PDSN和归属网络之间传递认证和计费信息。归属网络的AAA服务器对移动用户进行鉴权、授权与计费。中介网络的AAA服务器在归属网络与业务提供网络之间进行消息的传递与转发。使用简单IP协议时，分组域包括PCF、PDSN和AAA。使用移动IP协议时，分组域在简单IP基础上，增加HA（归属代理）负责将分组数据通过隧道技术发送给移动用户，并实现PDSN之间的宏移动管理。PDSN增加FA（外地代理）负责提供隧道出口，并将数据解封装后发往移动台。分组域核心网的分组域cdma2000系统频段与系统时间cdma2000空中接口相关概念cdma2000-1x物理层的主要特性cdma2000-1x前向链路信道组成cdma2000-1x反向链路信道组成5.4cdma2000的空中接口一、cdma2000工作频段与系统时间

频段划分依据无线传播特性业务需求频率资源数量等工作频段分类多载波模式重叠部署系统时间共有13个频带类cdma2000工作频段分类频带类（BandClass）对应频段0800MHz频段，属于北美蜂窝频段11900MHz频段，属于北美PCS频段2900MHz频段，属于TACS频段3800MHz频段，属于JTACS频段41800MHz频段，属于韩国PCS频段5450MHz频段，属于NMT-450频段62GHz频段，属于IMT-2000频段7700MHz频段，属于北美700MHz蜂窝频段81800MHz频段9900MHz频段10第二800MHz频段11400MHz频段，属于欧洲PAMR频段12800MHz频段，属于欧洲PAMR频段发送频段分配1cdma2000发送频段分配（1）北美700MHz蜂窝频段(BandClass7)(BandClass3)JTACS频段下行上行下行上行TACS频段(BandClass2)上行下行(BandClass0)北美蜂窝频段上行下行上行下行(BandClass9)900MHz频段上行下行第二800MHz频段(BandClass10)800MHz欧洲PAMR频段(BandClass12)上行下行8248498698948729608328708879257467647948809159259608068248969018518699359408708769159219179157767207407607808008208408608809009209409609801000频率(MHz)北美700MHz蜂窝频段(BandClass7)(BandClass3)JTACS频段下行上行下行上行TACS频段(BandClass2)上行下行(BandClass0)北美蜂窝频段上行下行上行下行(BandClass9)900MHz频段上行下行第二800MHz频段(BandClass10)800MHz欧洲PAMR频段(BandClass12)上行下行上行NMT-450频段(BandClass5)下行400MHz欧洲PAMR频段(BandClass11)上行下行412420430450460470479483489493410420451457.5420430461467.5400420440460480500520上行NMT-450频段(BandClass5)下行MHz欧洲PAMR频段(BandClass11)上行下行北美700MHz蜂窝频段(BandClass7)(BandClass3)JTACS频段下行上行下行上行TACS频段(BandClass2)上行下行(BandClass0)北美蜂窝频段上行下行上行下行(BandClass9)900MHz频段上行下行第二800MHz频段(BandClass10)800MHz欧洲PAMR频段(BandClass12)上行下行824849869894872960832870887925746764794880915925960806824896901851869935940870876915921917915776720740760780800820840860880900920940960980频率(MHz)北美700MHz蜂窝频段(BandClass7)(BandClass3)JTACS频段下行上行下行上行TACS频段(BandClass2)上行下行(BandClass0)北美蜂窝频段上行下行上行下行(BandClass9)900MHz频段上行下行第二800MHz频段(BandClass10)800MHz欧洲PAMR频段(BandClass12)上行下行上行NMT-450频段(BandClass5)下行400MHz欧洲PAMR频段(BandClass11)上行下行412420430450460470479483489493410420451457.5420430461467.5400420440460480500520上行NMT-450频段(BandClass5)下行MHz欧洲PAMR频段(BandClass11)上行下行上行NMT-450频段(BandClass5)下行400MHz欧洲PAMR频段(BandClass11)上行下行412420430450460470479483489493410420451457.5420430461467.5400420440460480500520上行NMT-450频段(BandClass5)下行MHz欧洲PAMR频段(BandClass11)上行下行发送频段分配2cdma2000发送频段分配（2）系统时间在系统定时要求方面，cdma2000和IS-95没有什么差别：cdma2000系统中所有的基站，基站控制器，移动交换中心等都使用GPS（全球定位系统）跟踪并与UTC（国际协调时）同步。二、cdma2000空中接口相关概念

扩频速率(SR)无线配置(RC)物理信道与逻辑信道扩频速率(SR)扩频速率（SpreadingRate，简称“SR”）是指前向或反向链路上的PN码片速率.分类频带配置分类载波个数码片速率（Mcps

）扩频方式SR1即“1x”前向11.2288DS扩频反向11.2288DS扩频SR3即“3x”前向31.2288DS扩频反向13.6864DS扩频SR1和SR3的频带配置

SR1和SR3可以灵活配置SR1混合配置实现非对称的数据业务

重叠配置正交性保证系统可同时支持两种模式1.25MHz反向链路1.25MHz在3个载波之一上发送SR1SR3前向链路SR3独立配置SR1和SR3的频带配置无线配置（RC）

无线配置（RadioConfiguration，简称“RC”）指一系列前向或反向业务信道的工作模式。分类根据前向和反向业务信道不同的物理层传输特性进行分类，每种RC支持一套数据速率。特性

cdam2000的前向业务信道支持RC1~RC9；反向业务信道支持RC1~RC6。其中RC1和RC2用于后向兼容IS-95系统。前向反向cdma2000前向链路业务信道RC及其特性BS必须支持在RC1、3或7中的操作，这3种RC是最基本的RCBS还可以支持在RC2、4、5、6、8或9中的操作支持RC2的BS必须支持RC1；支持RC4或5的BS必须支持RC3；支持RC6、8或9的BS必须支持RC7。BS不能在FL业务信道上使用RC1或2的同时使用RC3、4或5cdma2000反向链路业务信道RC及其特性

MS必须支持在RC1、3或5中的操作，这3种RC是最基本的RC。MS还可以支持在RC2、4或6中的操作。支持RC2的MS必须支持RC1；支持RC4的MS必须支持RC3；支持RC6的MS必须支持RC5。MS不能在RL业务信道上使用RC1或2的同时使用RC3或4cdma20001x物理信道与逻辑信道

表示法映射MAC层和LAC层都在逻辑信道上传送信令与数据逻辑信道的信息最终要在一个或者多个物理信道上承载映射可以是永久性的，也可以只在一个呼叫期间内进行定义信道分类描述对象名称缩写形式举例物理信道BS与MS之间无线链路的通信路径大写字母方向-名称缩写前向补充信道F-SCH逻辑信道MS与BS之间协议层的通信路径小写字母方向-内容及用户类前向公共信令信道f-csch三、cdma20001x物理层的主要特点支持新的无线配置前向链路引入辅助导频采用变长的Walsh码引入准正交函数支持Turbo编码前向链路的发射分集前向链路采用快速功率控制增加了反向导频信道（R-PICH）反向链路信道码分复用反向链路连续的波形引入前向快速寻呼信道增加了反向增强接入信道采用新的扩频调制方式支持可变的帧长 四、cdma20001x前向链路信道组成前向链路物理信道由适当的Walsh函数或准正交函数（quasi-orthogonalfunction，简称QOF）进行扩频。与IS-95兼容，支持IS-95系统中的前向物理信道（F-PICH、F-SYNCH、F-PCH、F-FCH、F-SCCH）。表示与IS-95后向兼容前向链路公共指配信道公共功率控制信道导频信道公共控制信道同步信道业务信道广播控制信道寻呼信道快速寻呼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0～1个专用控制信道基本信道子信道前向补充码分信道（RC1~2）0～1个功率控制前向补充信道（RC3~5）1、前向链路物理信道名称及分类前向链路公共物理信道数据速率信道类型数据速率(bps)前向同步信道1200前向寻呼信道9600或4800前向广播控制信道19200(40ms时隙长),9600(80ms时隙长),4800(160ms时隙长)前向快速寻呼信道4800或2400前向公共功率控制信道19200(9600/每I和Q支路)前向公共指配信道9600前向公共控制信道38400(5,10或20ms帧长),19200(10或20ms帧长),9600(20ms帧长)信道类型数据速率(bps)前向专用控制信道

RC3或4

9600RC514400(20ms帧长)或9600(5ms帧长)前向基本信道RC19600,4800,2400,或1200RC214400,7200,3600,或1800RC3或49600,4800,2700,或1500(20ms帧长)或9600(5ms帧长)RC5

14400,7200,3600,或1800(20ms帧长)或9600(5ms帧长)前向补充码分信道RC1

9600RC2

14400前向补充信道RC3153600,76800,38400,19200,9600,4800,2700,或1500(20ms帧长)76800,38400,19200,9600,4800,2400,或1350(40ms帧长)38400,19200,9600,4800,2400,或1200(80ms帧长)RC4307200,153600,76800,38400,19200,9600,4800,2700,或1500(20ms帧长)153600,76800,38400,19200,9600,4800,2400,或1350(40ms帧长)76800,38400,19200,9600,4800,2400,或1200(80ms帧长)RC5230400,115200,57600,28800,14400,7200,3600,或1800(20ms帧长)115200,57600,28800,14400,7200,3600,或1800(40ms帧长)57600,28800,14400,7200,3600,或1800(80ms帧长)前向链路专用物理信道数据速率MobileCommunicationTheory2、CDMA20001x前向链路的差错控制技术CDMA2000系统针对不同的数据速率的业务需求，采用了多种差错控制技术：循环冗余校验编码（CRC）前向纠错编码（FEC）交织编码MobileCommunicationTheoryCDMA20001x前向链路对FEC的要求1/2(RC4)1/4(RC3或5)‏卷积码或Turbo码(N

360)前向补充信道1/2(RC1或2)‏卷积码前向补充码分信道1/2(RC1,2,或4)1/4(RC3或5)‏卷积码前向基本信道1/4(RC3或5)1/2(RC4)卷积码前向专用控制信道1/4或1/2卷积码前向公共控制信道1/4或1/2卷积码公共指配信道-无公共功率控制信道-无快速寻呼信道1/4或1/2卷积码广播信道1/2卷积码寻呼信道1/2卷积码同步信道编码速率RFEC信道类型IS-95系统使用三种码:短码PN用以区分不同的基站；Walsh码用以区分不同的前向信道；长码PN用以区分不同的用户。

CDMA2000系统也使用三种码：短码PN用以区分不同的基站；Walsh码用以区分不同的前向信道和反向信道；长码PN用以区分不同的用户。

（1）码字在CDMA中的应用3、cdma20001x前向链路中的扩频码（2）cdma20001x中采用的码字PN短码：215PN长码：242-1Walsh码（可变长度）准正交函数（QOF）结构与IS-95相同PN短码同相支路以及正交支路引入了两个互为准正交的PN短码序列码速1.2288Mcps生成多项式

序列周期按照生成多项式产生的序列周期长度为215-1当序列每个周期中出现14个连“0”时，再插入一个“0”，从而周期长度为215（32768），而且序列中“0”和“1”的个数各占一半，使码的平衡性更好。PN短码的偏置

PN短码可用的偏置共有512个，一个偏置为64个chip。

不同的基站使用相同的PN序列各个基站间通过PN序列的不同的偏置来识别，可区分多达512个基站。PN长码周期

242-1速率

1.2288Mcps作用前向链路寻呼信道和业务信道的数据加扰反向链路中区分不同的用户特征多项式长码发生器的结构长码发生器的结构长码发生器是由42级移位寄存器、相应的反馈支路以及模2相加器组成。为了保密起见，42级移位寄存器的各级输出与长码掩码（一个42位的序列）相乘，然后进行模2加，得到不同时间偏置的长码。

42比特长码掩码最高有效位最低有效位模2加长码输出最高有效位最低有效位模2加长码发生器Walsh码

cdma20001x系统所使用的Walsh码的最大长度为128。为了提供告诉数据业务，同时保持前向链路中恒定的码片速率，需要使用变长的Walsh码分配必须保证与其他码分信道之间的正交关系信道类型Walsh函数F-PICHF-TDPICHW16128W064F-APICHWnN（N

512）F-APICH和F-ATDPICH联合使用F-APICHWnNN

512，且1

n

N/2-1F-ATDPICHF-SYNCW3264F-PCHW164~W764F-BCCHR=1/2Wn64R=1/4Wn32F-QPCHW80128、W48128和W112128

Walsh码信道类型Walsh函数F-CPCCH非发送分集Wn128OTD或STS方式Wn64F-CACHR=1/2Wn128R=1/4Wn64F-CCCHR=1/2WnN

（N=32,64,和128）R=1/4WnN（N=16，32和64）F-DCCHRC=3或RC=5Wn64RC=4Wn128F-FCHRC=1或RC=2Wn64RC=3或RC=5Wn64RC=4Wn128F-FCHRC=3或RC=4WnN

（N=4，8，16，32,64,和128）F-SCCHRC=1或RC=2Wn64目的

弥补Walsh码数量不足的情况

正交扩频过程掩码QOFsignWalshrot掩码函数表准正交函数（QOF）QOF正交扩频过程QOF进行正交扩频QOF掩码函数表cdma20001x中使用的两个掩码函数如表所示生成的QOF长度为256函数掩码函数QOFsign的16进制表示形式Walshrot0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000017d72141bd7d8beb1727de4eb2728b1be8d7de414d828b1417d8deb1bd72741b127d27e4be82d8e4bed87dbe1bd87d41e44eebd7724eeb288d144e7228ebb1722837822dd8777d2d2774beeee4bbbe11e441e44bbe111b4b411d27777d2227887dd4、cdma20001x前向链路的发射分集为了克服信道衰落，提高系统容量，cdma2000允许采用多种分集发送方式：多载波发射分集正交发送分集（OTD，OrthogonalTransmissionDiversity）空时扩展分集（STS，SpaceTimeSpreading）cdma20001x支持正交发送分集这是一种开环分集方式。采用OTD发送分集方式，其中一个导频采用公共导频，另一个天线需要应用发送分集导频，并且两个天线的间距一般要大于10个波长的距离，以得到空间的不相关性。这种发送方式与普通方式基本相同，只是码重复不同。码重复过程可以看作是两路数据分别经过一个构造高一阶Walsh码的过程，这种重复方式保证了两路Walsh扩展的正交性。输出与性能数据分离QPSK映射0->11->-1QPSK映射0->11->-1符号重复(++)符号重复(+-)增益A增益BWalshn复PN码序列交织符号AB1b2b2s1s正交发送分集结构正交发送分集的输出与性能原始数据进行数据分离，然后经过符号重复和Walsh扩频后的输出为

式中，W1和W2分别表示两个Walsh码性能由于发送分集中，信号在时间域和频率域内没有冗余，这样发送分集不会降低频谱利用率，因而有利于高速数据传输。但是由于采用了多天线，在空间域引入了冗余，并且两个天线发送的信号到达移动台不相关，这样使得传输的性能得到了提高。空时扩展分集空时扩展发送分集是另外一种开环发送分集方式。编码、交织符号采用多个Walsh码进行扩频，STS方式是空时码中空时块码的一种实现方式。输出与性能数据分离b1b2w1w2b1w1b2w2b2w1b1w2bS1S2-空时扩展分集结构空时扩展分集的输出与性能输出其中，W1和W2为两个正交的Walsh码。性能

STS发送分集方式在移动台接收端的解扩基于Walsh码的积分，空时块码的构造和译码比较简单，而且当一根天线失效时仍能工作。与OTD发送分集方式相比，由于STS扩展扩频比的加倍，每个符号的能量在总能量不变的条件下与普通的模式是相同的，而且每个符号经历的独立衰落信道数目是OTD方式的一倍，因此STS分集性能要高于OTD方式。5、cdma20001x前向链路

信道结构(编码部分)与IS-95兼容，支持IS-95系统中的前向物理信道（F-PICH、F-SYNCH、F-PCH、F-FCH、F-SCCH）。结构上的变化：采用复扩频方式，编码、扰码后的输出只送到复扩频部分的I支路，而向Q支路输入0。前向公共指配信道前向公共控制信道前向专用控制信道前向基本信道前向补充信道前向补充码分信道前向导频信道前向同步信道前向寻呼信道前向广播控制信道前向快速寻呼信道前向公共功率控制信道F-FCH/F-SCH信道结构

（编码部分）1RC3的F-FCH编码部分的信道结构。对于RC1和RC2，F-FCH的结构与IS-95系统相同。RC4与RC3的结构相似，略。信道比特块交织器调制符号比特/帧W帧质量指示位8位保留/编码器尾比特卷积或Turbo编码器24bit/5ms比特数据速率（kbps）16bit/20ms1669.61.5符号192768速率（ksps）38.438.4/n符号删除删除无符号重复R1/41/4系数1×40bit/20nms62.7/n76838.4/n1/480bit/20nms84.8/n76838.4/n1/4172bit/20nms129.6/n76838.4/n1/4360bit/20nms1619.2/n153676.8/n1/4744bit/20nms1638.4/n3072153.6/n1/41512bit/20nms1676.8/n6144307.2/n1/43048bit/20nms16153.6/n12288614.4/n1/41到3047bit/20nms1/58×1/94×无2×无1×无1×无1×无1×无1×F-FCH/F-SCH信道结构（RC3，编码部分）图10-29

F-FCH/F-SCH信道结构（RC5，编码部分）信道比特块交织器调制符号比特/帧W帧质量指示位8位保留/编码器尾比特卷积或Turbo编码器24bit/5ms比特数据速率（kbps）21bit/20ms1669.61.8符号192768速率（ksps）38.438.4/n符号删除删除无符号重复R1/41/4系数1×55bit/20nms83.6/n76838.4/n1/4125bit/20nms107.2/n76838.4/n1/4267bit/20nms1214.4/n76838.4/n1/4552bit/20nms1628.8/n153676.8/n1/41128bit/20nms1657.6/n3072153.6/n1/42280bit/20nms16115.2/n6144307.2/n1/44584bit/20nms16230.4/n12288614.4/n1/41到4583bit/20nms4/128×4/124×4/122×4/121×4/121×4/121×4/121×4/121×保留比特比特011110000F-FCH/F-SCH信道结构

（编码部分）2F-FCH/F-SCH信道结构

（扰码和插入功控比特部分）F-FCH/F-SCH信道结构（扰码和插入功控比特部分）调制符号速率加扰比特重复I和Q路加扰比特抽取器加扰比特重复系数在非发送分集模式下为1，在发送分集模式下为2信号映射0→＋11→－1信道增益X长码发生器（1.2288Mcps）用户m的长码掩码以调制符号速率/（2×加扰比特重复系数）的速率抽取比特对W调制符号速率抽取器功率控制比特位置抽取器前向功率控制子信道增益功率控制符号插入功率控制比特取值为1每20ms帧16bits或每5ms帧4bits调制符号速率抽取定时控制（800Hz）6、cdma20001x前向链路的

扩频调制前向链路的发射采用QPSK调制，并利用PN码进行复扩频，同时采用不同的Walsh码或者准正交函数来区分不同的用户信道。解复用扩频调制编码解复用扩频调制（1）解复用 解复用即串并变换，其功能是将输入的符号按从上到下的顺序依次分配到输出支路上。解复用(a)非发送分集模式YIYQXXIXQYIYQ解复用YI1YI2XXIXQYQ1YQ2解复用解复用YI1YI2YQ1YQ2(b)发送分集模式前向链路解复用结构非发送分集模式正交发送分集模式空时扩展发送分集模式功能有效的降低信号的峰均值比（PAR），提高功率放大器的效率。

差别在cdma2000里，QPSK调制器的I、Q两路输入的原始数据不同，这是与IS-95差别比较大的一个方面（2）扩频调制扩频调制结构

（非发送分集模式）前向链路扩频调制结构（非发送分集模式）基带滤波器cos(2pfct)基带滤波器sin(2pfct)s(t)复数乘法器–+IQPNQPNIYIYQS++S++SWalsh函数QOFsign使能旋转p/2(输出-Qin

+jIin)WalshrotQinIin使能前向链路扩频调制结构

（OTD模式）基带滤波器cos(2pfct)基带滤波器sin(2pfct)s1(t)复数乘–+++IQYI1YQ1PNQPNI基带滤波器cos(2pfct)基带滤波器sin(2pfct)s2(t)–+IQYI2YQ2Walsh函数QOFsign使能旋转p/2(输出-Qin

+jIin)WalshrotQinIinEnableWalsh函数QOFsign使能旋转p/2(输出-Qin

+jIin)WalshrotQinIinEnable符号重复(++)符号重复(+-)符号重复(++)符号重复(+-)SSS++S++S++S前向链路扩频调制结构

（STS模式）

基带滤波器cos(2pfct)基带滤波器sin(2pfct)s1(t)复数乘IQPNQPNI基带滤波器cos(2pfct)基带滤波器sin(2pfct)s2(t)-+++IQWalsh函数QOFsign使能旋转p/2(输出-Qin

+jIin)WalshrotQinIinEnableWalsh函数QOFsign使能旋转p/2(输出-Qin

+jIin)WalshrotQinIinEnableSSSS-+S++SYI1符号重复(++)YI2符号重复(+-)-+SYQ1符号重复(++)YQ2符号重复(+-)++SYI1符号重复(+-)YI2符号重复(++)++SYQ1符号重复(+-)YQ2符号重复(++)+-S前向链路扩频调制结构（STS模式）五、cdma20001x反向链路信道组成无线配置为RC1到RC4。区分方式与前向链路相同。反向链路增强型接入信道反向公共控制信道接入信道反向业务信道（RC1或RC2）反向业务信道（RC3到RC4）反向导频信道增强接入信道表示与IS-95后向兼容反向导频信道反向公共控制信道反向基本信道0～7个反向补充码分信道反向导频信道0或1个反向专用控制信道0或1个反向基本信道0到2个反向补充信道反向功率控制子信道cdma20001x反向链路物理信道划分1、反向链路物理信道名称及分类信道名称物理信道类型最大数目反向链路公共物理信道（R-CPHCH）R-ACH反向接入信道1R-CCCH反向公共控制信道1R-EACH反向增强接入信道1反向链路专用物理信道（R-DPHCH）R-PICH反向导频信道1R-FCH反向基本信道1R-DCCH反向专用控制信道1R-SCH反向补充信道2R-SCCH反向补充码分信道7反向链路物理信道

数据速率信道类别数据速率(bps)反向接入信道4800反向增强型接入信道报头9600数据38400(5,10,或20ms帧长),19200(10或20ms帧长),9600(20ms帧长)反向公共控制信道38400(5,10,或20ms帧长),19200(10或20ms帧长),9600(20ms帧长)反向专用控制信道RC39600RC414400(20ms帧长)，9600(5ms帧长)反向基本信道RC19600,4800,2400,或1200RC214400,7200,3600,或1800RC39600,4800,2700,1500(20ms帧长)，9600(5ms帧长)RC414400,7200,3600,1800(20ms帧长)，9600(5ms帧长)反向补充码分信道RC19600RC214400反向补充信道RC3307200,153600,76800,38400,19200,9600,4800,2700,1500(20ms帧长)153600,76800,38400,19200,9600,4800,2400,1350(40ms帧长)76800,38400,19200,9600,4800,2400,或1200(80ms帧长)RC4230400,115200,57600,28800,14400,7200,3600,1800(20ms帧长)115200,57600,28800,14400,7200,3600,1800(40ms帧长)57600,28800,14400,7200,3600,1800(80ms帧长)2、cdma20001x反向链路中的

差错控制循环冗余校验编码和Turbo码与前向链路相同前向纠错编码的要求卷积编码交织编码反向链路对前向纠错编码的要求注：N是每帧的信息比特数信道类别FEC编码速率R接入信道卷积码1/3增强型接入信道卷积码1/4反向公共控制信道卷积码1/4反向专用控制信道卷积码1/4反向基本信道卷积码1/3(RC1)，1/2(RC2)，1/4(RC3和4)反向补充码分信道卷积码1/3(RC1)，1/2(RC2)反向补充信道卷积码或Turbo码(N

360)1/4(RC3,N<6120)，1/2(RC3,N=6120)，1/4(RC4)3、cdma20001x反向链路

信道结构反向导频信道反向接入信道反向增强接入信道反向公共控制信道反向专用控制信道反向基本信道反向补充信道反向补充码分信道反向基本信道（R-FCH）

反向基本信道（R-FCH）主要承载话音业务以及信令信息。反向业务信道中最多可包括1个R-FCH。R-FCH后向兼容IS-95系统，对应的是RC1和RC2，其帧长为20ms。在RC3和RC4中，R-FCH不再采用64阶正交调制，而是使用Walsh码进行正交扩频，其帧长为5或20ms。在RC3和RC4下，R-FCH的非全速率发送是连续的，但降低功率以保证每信号比特能量不变，这与RC1和RC2不同（RC1和RC2的R-FCH的非全速率采用非连续发送，因为它们没有R-PICH）。RC3的R-FCH的信道结构（RC4的信道结构略）R-FCH的信道结构R-SCH的结构也一并给出，n代表帧长度对于20ms的整倍数5ms帧仅用于R-FCH。对于R-FCH，n的取值为1；只对应其中信道比特为16到172的情况；只使用卷积编码器。信道比特块交织器调制符号比特/帧C帧质量指示位8位保留/编码器尾比特卷积或Turbo编码器24bit/5ms比特数据速率（kbps）16bit/20ms1669.61.5符号3841536速率（ksps）76.876.8/n符号删除删除无符号重复R1/41/4系数2×40bit/20nms62.7/n153676.8/n1/480bit/20nms84.8/n153676.8/n1/4172bit/20nms129.6/n153676.8/n1/4360bit/20nms1619.2/n153676.8/n1/4744bit/20nms1638.4/n3072153.6/n1/41512bit/20nms1676.8/n6144307.2/n1/43048bit/20nms16153.6/n12288614.4/n1/41到6119bit/20nms1/516×1/98×无4×无2×无1×无1×无1×无1×6120bit/20nms16307.2/n12288614.4/n1/2无1×R-FCH/R-SCH信道结构（RC3）4、反向链路的扩频调制过程增益增益++复数乘法器–+++基带滤波器基带滤波器cos(2pfct)sin(2pfct)增益

W816W416W12

或

W24R-SCH1,W28

R-DCCH和R-EACHBCC反向导频信道R-PICH反向补充信道1，反向公共控制信道,增强接入信道R-SCH1,R-DCCH,R-EACH反向基本信道R-FCH反向专用控制信道R-DCCH除以

2

W12CA增益+反向补充信道2R-SCH2W24

和

W68s(t)1-Chip延时长码发生器(1.2288Mcps)PNI长码掩码I支路数据Q支路数据+++增益+PNIQ六、cdma2000-1X系统接续使用的物理信道移动台(MS)加电后扫描CDMA载频；在CDMA载频上扫描最强的前向导频信道（F-PICH），进行初步同步，包括频率同步和相位同步；对F-PICH对应的前向同步信道（F-SYNCH）进行解码，从而与系统进行完全同步，包括系统时间同步、长码序列状态同步、导频偏置同步等；监听前向寻呼信道（R-PCH），获得系统的各种参数配置信息；监听前向快速寻呼信道（R-QPCH），提前预知是否有针对自己的寻呼信息，如果有，作好准备接收该消息；接收前向寻呼信道（R-PCH）上传送的寻呼信息；若MS发起呼叫，则通过反向接入信道（R-ACH）发起呼叫，接入系统；基站通过F-PCH对收到的接入信息进行确认，并为专用信道分配资源；MS发送反向导频信道（R-PICH）信号使基站与之同步；基站和移动台之间通过建立好的专用信道（F/R-FCH）,也就是业务信道进行业务通信。以MS主呼为例：F-PICHF-SYNCHF-PCHR-ACHF-PCHR-FCHF-FCHWotherF-QPCHF-PCHR-PICH5.5cdma20001x中的功率控制技术IS-95中的功率控制技术

cdma20001x中的功率控制技术反向开环功率控制反向闭环功率控制前向快速功率控制一、IS-95中的功率控制技术

功率控制概述功率控制分类反向链路功率控制前向链路功率控制1、功率控制概述

功率控制（PowerControl）功能动态的调整发射机的发射功率地位

CDMA系统的关键技术之一。2、功率控制分类反向功率控制前向功率控制开环功率控制闭环功率控制从通信链路的角度从功控环路的角度（1）反向功率控制功能调整移动台的发射功率，使信号到达基站接收机时，信号电平刚刚达到保证通信质量的最小信噪比门限。作用克服远近效应，降低干扰，保证系统容量。将移动台的发射功率调整至最合理的电平，从而延长电池的寿命。反向链路质量反向链路必须采用大动态范围的功率控制方法，快速补偿迅速变化的信道条件由于用户的移动性，不同的移动台到基站的距离不同，这导致不同用户之间的路径损耗差别很大。不同用户的信号所经历的无线信道环境有很大的不同。（2）前向功率控制功能调整基站对每个移动台的发射功率，使信号到达移动台接收机时，信号电平刚刚达到保证通信质量的最小信噪比门限。对信道衰落较小和解调信噪比较高的移动台分配相对较小的前向发射功率，对信道衰落较大和解调信噪比较低的移动台分配相对较大的前向发射功率；作用降低基站的平均发射功率，减小相邻小区之间的干扰。

前向链路质量前向链路的质量远好于反向链路，对功控的要求相对较低。前向链路所有信道同步发射，而且对于某个移动台来说，前向链路的所有信道所经历的无线环境是相同的。在前向链路的解调中，干扰主要是相邻小区的干扰和多径引入的干扰。在理想情况下，移动台解调时，本小区内其它用户的干扰可以通过Walsh码的正交性完全除去。由于多径的影响，使得Walsh码的正交性受到影响。移动台可利用基站的导频信道进行相干解调。（3）开环功率控制

功能

移动台（或基站）根据接收到的前向（或反向）链路信号功率大小来调整自己的发射功率。作用

补偿信道中的平均路径损耗及慢衰落，所以动态范围较大。前提条件

假设前向和反向链路的衰落情况一致。方法优缺点以反向链路为例：移动台接收并测量前向链路的信号强度，并估计前向链路的传播损耗，然后根据这种估计，调整其发射功率。接收信号较强时，表明信道环境较好，将降低发射功率；接收信号较弱时，表明信道环境较差，将增加发射功率。

开环功率控制的方法：优点简单易行，不需要在基站和移动台之间交互信息，控制速度快。对于降低慢衰落的影响比较有效。缺点处理快衰落时精度不够原因：在频分双工的CDMA系统中，前反向链路所占的频段相差45MHz以上，远远大于信号相关带宽，因此前反向链路的快衰落是完全独立和不相关的，会导致在某些时刻出现较大误差。开环功率控制的优缺点：以反向链路为例：基站根据反向链路上移动台的信号强弱，产生功控指令，并通过前向链路将功控指令发送给移动台。然后移动台根据此命令，在开环功控所选择发射功率的基础上，快速校正发射功率。如此形成了控制环路。（4）闭环功率控制优点部分降低了信道快衰落的影响，控制精度高，用于通信过程中发射功率的精细调整。缺点从功控指令的发出到执行，存在一定的时延，当时延上升时，功控的性能将严重下降。闭环功率控制的优缺点以反向链路为例闭环功率控制分类分类内环（InnerLoop）功控外环（OuterLoop）功控调节对象向移动台发送的功率控制指令内环门限比较双方基站接收到的移动台信噪比与内环门限相比较误帧率（FER）与目标误帧率相比较方法使接收信号强度接近闭环门限高于闭环门限，就向移动台发送“降低发射功率”的功率控制指令；否则发送“增加发射功率”的功率控制指令。维持恒定的目标误帧率当实际接收的FER高于目标值时，则提高内环门限；否则降低内环门限。外环功率控制目的：适应无线信道的变化，动态调整内环功控中的信噪比门限。使功率控制直接与通信质量相联系，而不仅仅是体现在对信噪比的改善上。3、反向链路功率控制

反向闭环功率控制反向开环功率控制分类目的位置方法内环功率控制使移动台业务信道的信噪比尽可能接近目标值基站(BTS)测量反向业务信道的Eb/Nt，将测量的结果与目标相比较。如果实测的Eb/Nt小于目标值，命令移动台增加功率；否则命令移动台降低功率。外环功率控制对指定的移动台调整其的目标值基站控制器(BSC)测量反向信道误帧率（FER)，将测量的结果与目标FER相比较。如果实测的FER超过目标值，则命令提高内环功控的Eb/Nt目标值；否则命令降低内环功控的Eb/Nt目标值。反向闭环功控的分类反向闭环功控流程图初始化Eb/Nt目标值为（Eb/Nt）nom在PCG中测量Eb/Nt测量值>目标值命令移动台将功率升高1dB命令移动台将功率降低1dB指令的次数>门限值向移动台发送锁定指令消息接收一个帧计算新的Eb/Nt目标值否是是否是否内环功控（每1.25ms）外环功控（每1.25ms）反向闭环功控流程基站根据移动台提供的测量结果（前向链路误帧率的反馈报告），调整对每个移动台的发射功率。对衰落小的移动台分配相对较小的前向发射功率对衰落比较大的移动台分配较大的前向发射功率从这个意义上说，前向功率控制采用的也是闭环的形式。4、前向链路功率控制移动台采集前向信道的统计信息，然后通过功率测量报告消息（PMRM）把统计信息发送给基站控制器（BSC）。BSC计算出前向信道的误帧率（FER）。如果实际FER超过目标FER，命令基站增加发射功率；如果实际FER低于目标FER，命令基站降低发射功率。

注意：基站的发射功率有一定的动态范围。既避免发射功率过大，形成强干扰；也避免发射功率过低，降低通信质量。前向链路功控的过程功率测量报告消息（PMRM）内容移动台测量的前向信道的帧数以及误帧的个数模式周期报告：隔一段时间发送一次PMRM门限报告：错误帧数达到一定门限时，发送PMRM存在方式根据运营商的具体要求来设定。同时存在只用一种两种都不用前向慢速功控原因移动台的PMRM报告发送周期较长基站控制器控制前向功率的周期较长优点很好地控制每个信道的发送功率。缺点不能适应信道环境的快速变化。过程移动台的报告方式为门限方式，移动台接收到两个坏帧后，发送PMRM。前向慢速功控的过程IS-95前向慢速功率控制二、cdma20001x中的功率控制cdma20001x中，RC1和RC2与IS-95系统中的功率控制方式是相同的。在其余新增的RC配置中，功率控制方法的改动：反向功率控制将反向导频的发射功率作为参考值维持专用信道与导频信道之间的功率比例通过调整反向导频信道功率来进行功率控制。前向功率控制基于功控控制指令的快速功率控制包括：反向开环功率控制反向闭环功率控制前向快速功率控制

1、反向开环功率控制

开环功率控制在反向接入信道（R-ACH）和反向增强接入信道（R-EACH）上使用。

如果移动台工作在预留接入模式，则开环和闭环功率控制都可以在反向公用控制信道（R-CCCH）上使用。R-EACH和R-CCCH功率值与反向导频信道的功率值有关。

所有反向链路上的专用信道需要进行闭环功率控制，用于对各个信道的平均发射功率进行精确的调整。如果移动台工作在预留接入模式，则反向公用控制信道（R-CCCH）上也可以使用闭环功控。cdma20001x系统反向链路采用快速的闭环功率控制，功控速率为800Hz。

对于新增的无线配置，其反向内环功控的测量点不再是业务信道的信噪比Eb/Nt，而是反向导频信道的强度EC/IO

。

2、反向闭环功率控制cdma20001x反向闭环功率控制与IS-95相比，cdma2000的前向快速功控与反向快速功控一样，最高可达800Hz的控制速度。前向快速功控的原理与反向闭环功率控制相似，它在移动台增加了一个功率控制环，用于保持一个确定的Eb/Nt目标值。前向内环功率控制测量点是Eb/Nt

，外环功率控制测量点是FER。

3、前向快速功率控制cdma20001x前向功率控制

功率控制比特在反向功控子信道发送，它与反向导频信道时分复用，速率通常是800bps。功率控制子信道分为主要反向功率控制子信道和辅助反向功率控制子信道。主要反向功率控制子信道控制F-FCH和F-DCCH，而辅助反向功率控制子信道控制F-SCH。前向链路功率控制速率是由基站选择的模式（FPC_MODE）决定的。有效的速率是50bps、200bps、400bps、600bps和800bps。前向快速功率控制5.6cdma20001x中的系统切换

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