移动通信第7章

1、第七章第七章 第三代移动通信系统及增强技术第三代移动通信系统及增强技术7.17.1 概述概述7.27.2 IS-95 7.3 7.3 CDMA2000 1x 7.4 7.4 WCDMA7.5 7.5 TD-SCDMA7.6 7.6 CDMA2000 1x EVDo7.7 7.7 HSDPA 概述概述7.1 IMT-2000的主要目标和要求特点 IMT-2000 意指工作在2000MHz频段并在2000年左右投入商用的国际移动通信系统（International Mobile Telecom System），它既包括地面通信系统也包括卫星通信系统。基于IMT-2000的宽带移动通信系统称为第三代

2、移动通信系统，简称为3G，它将支持速率高达2Mbps的业务，而且业务种类将涉及话音、数据、图像以及多媒体等业务。 IMT-2000的目标全球漫游适应多种环境 能提供高质量的多媒体业务足够的系统容量和强大的用户管理能力全球性标准多种环境下支持高速的分组数据传输速率快速移动环境 144kbps步行环境 384kbps 固定位置环境2Mbps 便于系统的升级、演进，易于向下一代系统灵活发展传输速率能够按需分配 上下行链路能适应不对称业务的需求具有简单的小区结构和易于管理的信道结构无线资源的管理、系统配置和服务设施要灵活方便业务与其它固定网络业务兼容频率利用率高高保密性IMT-2000的发展历程IMT

3、-2000的发展大致经历了以下的历程： 1991年，国际电联正式成立TG8/1工作组，负责FPLMTS标准的制定 1996年，FPLMTS正式更名为IMT-2000 1997年初，国际电联发出通函，向各国征集IMT-2000无线传输技术方案 1998年6月，ITU共收到10种地面无线传输方案， 经过协调与融合，1999年11月，确定了IMT-2000的无线传输技术规范，将无线接口标准明确为五种方案， IMT-2000的发展历程(续) 2000年5月，国际电信联盟-无线标准部（ITU-R）最终通过I M T- 2 0 0 0 无 线 接 口 规 范 （ M . 1 4 5 7 ） ， 包 括 ：

4、- - 美 国 电 信 工 业 协 会 （ T I A ） 提 交 的 c d m a 2 0 0 0- - 欧 洲 电 信 标 准 化 协 会 （ E T S I ） 提 交 的 W C D M A-中国电信科学技术研究院（CATT）提交的 TD-SCDMAIMT-2000地面无线传输技术提案序号提案名称双工方式提交者1J:W-CDMAFDD、TDD日本：ARIB2ETSI-UTRA-UMTSFDD、TDD欧洲：ETSI3WIMS W-CDMAFDD美国：TIA4WCDMA/NAFDD美国：T1P15Global CDMA IIFDD韩国：TTA6TD-SCDMATDD中国：CATT7cdm

5、a2000FDD、TDD美国：TIA8Global CDMA IFDD韩国：TTA9UWC-136FDD美国：TIA10EP-DECTTDD欧洲：ETSI DECT计划IMT-2000地面无线接口标准多址方式标准名称对应提案CDMAIMT-2000 CDMA DSWCDMAIMT-2000 CDMA MCcdma2000IMT-2000 CDMA TDDTD-SCDMA和UTRA-TDDTDMAIMT-2000 TDMA SCUWC-136IMT-2000 TDMA MCDECT3G系统承载的业务3G灵活的支持多种业务：话音、数据、图像及多媒体等；并能够灵活引进新业务ITU-R的建议M.816

6、将3G支持的主要业务划分为交互性业务、分配性业务和移动性业务三大类。3G系统承载的业务（续）（）交互性业务 会话业务、消息业务和检索与存储业务（）分配性业务 例如广播业务（）移动性业务 漫游业务和定位业务3G系统的基本特征系统频段（WCR-92）系统频段ITU在2000年的WRC2000大会上在WRC-92基础上又批准了新的附加频段： 806960 MHz 17101885 MHz 25002690 MHz我国第三代移动通信系统的频率规划频率范围（频率范围（MHz）工作模式工作模式业务类型业务类型备注备注19201980/21102170FDD（频分双工）（频分双工）陆地移动业务陆地移动业务主

7、要工作频段主要工作频段17551785/18501880FDD陆地移动业务陆地移动业务补充工作频段补充工作频段18801920/20102025TDD（时分双工）（时分双工）陆地移动业务陆地移动业务主要工作频段主要工作频段23002400TDD陆地移动业务补充工作频段，无补充工作频段，无线电定位业务共用线电定位业务共用825835/870880885915/93096017101755/18051850FDD陆地移动业务陆地移动业务之前规划给中国移之前规划给中国移动和中国联通的频动和中国联通的频段，上下行频率不段，上下行频率不变变19802010/21702200卫星移动业务卫星移动业务3G系

8、统中支持的新技术系统中支持的新技术高效的信道编码技术高效的信道编码技术智能天线技术智能天线技术软件无线电技术软件无线电技术多用户检测与干扰消除多用户检测与干扰消除全全IPIP核心网核心网Is-95 7.2IS-95标准发展历程标准发展历程 is-95标准发展标准发展历程历程iS-95 BIS-95 ACDMA技术的地位技术的地位cdmaOne1989年 Qualcomm公司提出了CDMA蜂窝移动通信系统的实现方案1993年 美国电信工业协会（TIA） 将CDMA系统确定为一个暂定标准IS-95标准1995年 形成了一个修订版本IS-95A，并投入商用功率控制软切换多种形式的分集技术 需求 较高

9、速率数据业务 新标准标 准制定时间说 明ANSI J-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-95 IS-96B简介简介 内容内容 IS-95A + TSB-74 + ANSI J-STD-008 核心思想核心思想 在不改变不改变IS-95A物理层的前提下，通物理层的前提下，通过过自适自适 应信道捆绑技术应信道捆绑技术来提供高速数据业务来提供高速数据业务 新算法新算法 新的新的软切换软切换算法增加了算法增加了动态门限动态门限 由于种种原因，由于种种原因，IS-

10、95 B未能大规模未能大规模商用 前向链路信道结构前向链路信道结构 前向链路基本操作前向链路基本操作 导频信道导频信道同步信道同步信道寻呼信道寻呼信道前向业务信道前向业务信道功率控制子信道功率控制子信道随路信道随路信道前向链路前向链路（又称下行链路）指由（又称下行链路）指由基站发往移动台基站发往移动台的无线通信链路。的无线通信链路。不同信号的区分不同信号的区分物理信道物理信道逻辑信道逻辑信道640W6463W 导频信道（Pilot Channel）发送导频信息，供移动台识别基站，并提取相干载波以进行相干解调。同步信道（Synchronizing Channel）发送同步信息，供移动台建立与系统

11、之间的同步。寻呼信道（Paging Channel）供基站在呼叫建立阶段发送相关的控制信息。前向业务信道（Forward Traffic Channel）发送用户业务数据，同时也传送信令信息。特殊情况当用户数过多，业务信道数目不够时，某几个寻呼信道可以临时用作业务信道；极端情况下，7个寻呼信道和1个同步信道都可用作业务信道。Wi（ i=063）表示码信道编号表示码信道编号123流程流程除导频信道外，其除导频信道外，其余信道均对输入余信道均对输入的数据都进行信的数据都进行信道编码（采用编道编码（采用编码速率为码速率为1/2、约、约束长度为束长度为9的卷积的卷积编码）、块交织；编码）、块交织； 再

12、用相应的再用相应的Walsh码扩展频谱，图码扩展频谱，图8-4 中中A点之后即点之后即为经过为经过Walsh码码正交化后的信号；正交化后的信号； 然后再经过然后再经过QPSK正正交调制后发送出去交调制后发送出去。图图8-4a IS-95 前向链路信道处理前向链路信道处理图图8-4b IS-95 前向链路信道处理前向链路信道处理Description of the businessDescription of the products卷积编码卷积编码符号重复与符号重复与块交织块交织扩频与调制扩频与调制数据加扰数据加扰基带滤波基带滤波长码产生长码产生变速率声码器变速率声码器变速率传输控制变速率传输

13、控制 通过增加通过增加监督位监督位，进行检错和纠错进行检错和纠错原理原理结构结构编码效率为编码效率为1/2约束长度为约束长度为9参数参数该卷积编码器的生成函数为 g0 = (111101011) g1 = (101110001) 初始状态为全0。 c0先输出，c1后输出。图图8-5 IS-958-5 IS-95前向链路的卷积编码器结构（前向链路的卷积编码器结构（r=1/2r=1/2、k=9k=9）符号重复和块交织符号重复和块交织原因原因 在进行块交织之在进行块交织之前，如果前，如果前向信前向信道的数据速率低道的数据速率低于额定数据传输于额定数据传输速率速率，则还要对，则还要对卷积编码器的输卷积

14、编码器的输出符号进行重复出符号进行重复，使得各种符号，使得各种符号速率变成相同的速率变成相同的调制符号速率，调制符号速率，以便进行统一的以便进行统一的交织操作。交织操作。重复次数重复次数作用作用 对付突发性干扰对付突发性干扰，将突发性差错分，将突发性差错分散开来，变为随机散开来，变为随机差错。差错。方法方法 “比特反转比特反转”符号位置变换符号位置变换为二进制数据为二进制数据 反转比特顺序反转比特顺序 变回十进制变回十进制注意：位置按注意：位置按从从0开始编号开始编号PN短码序列一个信道的数据分别与两个不同的一个信道的数据分别与两个不同的PN短码进行模短码进行模2加加,经过基带滤波成型后的经过

15、基带滤波成型后的I路路Q路信号使用同相载波和正路信号使用同相载波和正交交 载波进行调制，相加后发送出去。载波进行调制，相加后发送出去。将（将（0，1）映射至（）映射至（+1，-1），），按照生成多项式产生的序列周期长度为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当序列每个周期中出现14个连个连“0”时，再插入一时，再插入一个个“0”，从而周期长度为，从而周期长度为215（32768），而且序），而且序列中列中“0”和和“1”的个数各占一半，使码的平衡性的个数各占一半，使码的平衡性更好更好前向链路的每个信道都用一个码片速前向链路的每个信道都用一个码片速率固定为率固定为1.2

16、288Mcps的的Walsh函数函数扩扩展频谱，以此保证前向链路的各个信展频谱，以此保证前向链路的各个信道之间具有正交性。道之间具有正交性。基带基带基带基带滤波器滤波器滤波器滤波器基带基带基带基带滤波器滤波器滤波器滤波器I(tI(tI(tI(t) ) ) ) Q(tQ(tQ(tQ(t) ) ) ) coscoscoscos c c c ct t t tsinsinsinsin c c c ct t t t A A A A基带基带基带基带滤波器滤波器I I支路导频支路导频PNPN序列序列Q Q支路导频支路导频PNPN序列序列I IQ QI(tI(tI(tI(t) ) ) ) Q(tQ(tQ(tQ

17、(t) ) ) ) coscoscoscos c c c ct t t tcoscoscoscos c c c ct t t ts(t)s(t) sinsinsinsin c c c ct t t tsinsinsinsin c c c ct t t t A A A A滤波器滤波器图8-4c IS-95 前向链路信道处理I I信道信道Q Q信道信道图图8-6 IS-958-6 IS-95前向链路前向链路QPSKQPSK调制星座图及相位转移关系调制星座图及相位转移关系 20( )0.03skS kTh k均方误差1应满足和是使均方误差最小的常数。常数Ts = 203.45 lns，刚好是一个PN

18、码片时间的四分之一频率响应频率响应冲击响应冲击响应 I和和Q支路数据脉冲被分支路数据脉冲被分别加至基带滤别加至基带滤波波器的输入端。器的输入端。基带滤波器频率响应限值基带滤波器频率响应限值 目的：数据安全目的：数据安全扰码来源扰码来源:每每64个码片的第一个码片个码片的第一个码片用于前向业务信道用于前向业务信道和寻呼信道和寻呼信道实现方法实现方法:对交织器输出数据和对交织器输出数据和PN长码的抽样值进行模长码的抽样值进行模2加加速率速率:与被扰的符号序列速率相与被扰的符号序列速率相同同 19.2ksps 周期 2 24242-1 -1 速率 1.2288Mcps 作用 前向链路寻呼信道和业务信

19、道的数据加扰前向链路寻呼信道和业务信道的数据加扰 反向链路中区分用户反向链路中区分用户 特征多项式 长码发生器的结构 长码掩码的格式423533312726252221191817161076532( ) 1P xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx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，得到长码输出。 4242比特长码掩码比特长码掩码最高有效位最低有效位模2 加长码输出长码输出最高最高有效位有效位最低最低有效位有效位 模模2 2加加 图图8-9 8-9 长码发生长码发生器

20、器在每个载频上的在每个载频上的每小区或扇区配每小区或扇区配置一个置一个 初始同步，并提初始同步，并提取相位和载波取相位和载波信息信息对导频信号电平对导频信号电平进行检测，以进行检测，以比较相邻基站比较相邻基站的信号强度，的信号强度，并决定是否进并决定是否进行切换行切换输入全输入全0，由正交的，由正交的PN短码对构成短码对构成设置设置时间周期时间周期（2s) 发射功率发射功率主要功能主要功能信号构成信号构成 导频信道不携带任何用户信息，输入为全0 没有经过编码和交织 固定使用沃尔什函数0（ ）进行扩频 然后进行四相调制640W以高帧为基础帧长以高帧为基础帧长帧长为帧长为26.66 ms（含（含3

21、2 bit）超帧长）超帧长80 ms（含（含96 bit）高帧长）高帧长2 s为移动台提供同步信息为移动台提供同步信息完全同步完全同步改用为业务信道改用为业务信道每载频上的每小区每载频上的每小区/扇区配置一个扇区配置一个设设置置主要功能主要功能定时关系定时关系 固定使用Walsh函数，数据速率为1.2 kbps 卷积编码后的符号速率为2.4 ksps 符号重复后的符号速率为4.8 ksps 交织后的符号速率为4.8ksps，交织时延为26.66 ms 与1.2288 Mcps 的Walsh码模2加 进行四相调制 7个时隙模式时隙模式非时隙模式非时隙模式帧长帧长 20 ms半帧半帧 10ms超帧

22、超帧 80ms（ 4个个寻呼信道帧）寻呼信道帧）时隙时隙 80ms 分为分为9.6kbps或或4.8kbps两两种种设置设置传输传输速率速率时间时间划分划分监听监听向覆盖区域内的移动台广播系统配置参数向覆盖区域内的移动台广播系统配置参数向尚未分配业务信道的移动台传送控制消息等向尚未分配业务信道的移动台传送控制消息等消息类型消息类型消息内容消息内容备注备注公共开销信息公共开销信息系统的配置参数系统的配置参数如：系统参数消息、接入参数消息、邻区如：系统参数消息、接入参数消息、邻区列表消息、列表消息、CDMACDMA信道列表消息等信道列表消息等移动台可以根据这移动台可以根据这些消息发起接入、些消息发

23、起接入、扫描相邻基站、进扫描相邻基站、进行切换等行切换等针对特定针对特定移动台的消息移动台的消息控制消息控制消息如：如：时隙寻呼消息、寻呼消息、标准的指时隙寻呼消息、寻呼消息、标准的指令消息、信道分配消息、数据子帧消息、令消息、信道分配消息、数据子帧消息、鉴权查询消息、共享安全数据（鉴权查询消息、共享安全数据（SSDSSD）更）更新消息、特性通知消息等新消息、特性通知消息等在业务信道尚未建在业务信道尚未建立时，基站向移动立时，基站向移动台发送的专用消息。台发送的专用消息。 卷积编码卷积编码 码速提高一倍，符号速率为码速提高一倍，符号速率为9.6 ksps9.6 ksps 符号重复符号重复 重复

24、一次，符号速率为重复一次，符号速率为19.2 ksps19.2 ksps 交织器交织器 交织矩阵为交织矩阵为24241616（384384个码元）个码元） 交织时延为一帧时间（交织时延为一帧时间（20ms20ms） 数据加扰数据加扰 保密起见保密起见 与相应与相应WalshWalsh码模码模2 2加加 送入四相调制器送入四相调制器 功能 传输业务信息传输业务信息 传送随路信令信息传送随路信令信息 结构 用户的业务数据用户的业务数据 功率控制子信道功率控制子信道 各种数据速率的发射符号能量 前向业务信道的帧长为前向业务信道的帧长为20ms20ms，数据传输速率在，数据传输速率在 帧间是可变的，帧

25、间是可变的，不同数据速率的发送能量不同不同数据速率的发送能量不同 处理过程数据速率（kbps）每个调制符号的能量9.6Es = Eb / 24.8Es = Eb / 42.4Es = Eb / 81.2Es = Eb / 16 卷积编码 符号重复 交织 数据加扰 Walsh码扩频输入信息输入信息添加帧质量添加帧质量指示位指示位添加尾比特添加尾比特（全（全0 0） 进入卷积编码器进入卷积编码器速率速率(kbps)(kbps) Bit/Bit/帧帧Bit/Bit/帧帧Bit/Bit/帧帧速率速率(kbps)(kbps) 8.68.6172172+12+12+8+89.6 9.6 全速率全速率4.0

26、4.08080+8+8+8+84.8 4.8 半速率半速率2.02.04040+8+82.4 1/4 2.4 1/4 速率速率0.80.81616+8+81.2 1/8 1.2 1/8 速率速率添加添加“帧质量指示帧质量指示”是指加入循环冗余校验码（是指加入循环冗余校验码（CRCCRC），接），接收端根据它判断此帧是否错误，进而判断信道质量。收端根据它判断此帧是否错误，进而判断信道质量。尾比特用于消除当前一帧对下一帧的影响。尾比特用于消除当前一帧对下一帧的影响。 符号重复 对不同数据率符号重复的次数不同，以保证输入交织器的数据速率恒定。 交织速率速率 19.2 19.2 kspsksps交织矩

27、阵交织矩阵 24241616（384384个码元）个码元）交织时延交织时延 一帧的时间（一帧的时间（20 ms20 ms）与寻呼信道加扰的过程相同，但长码掩码的格式与寻呼信道加扰的过程相同，但长码掩码的格式与寻呼信道不同。与寻呼信道不同。通过通过64:164:1的分频器将长码序列的速率变成的分频器将长码序列的速率变成19.2ksps19.2ksps，保证，保证同输入的调制符号速率一样同输入的调制符号速率一样。经过经过24:124:1的分频器，将的分频器，将19.2ksps19.2ksps变换成变换成800Hz800Hz，用于，用于控制插控制插入功率比特的节奏和位置入功率比特的节奏和位置。卷积编

28、码卷积编码和符号重复和符号重复信息比特信息比特块交块交织器织器19.2ksps19.2ksps分频器分频器长码长码发生器发生器长码掩码长码掩码1.2288Mcps1.2288Mcps分频器分频器MUXMUX19.2ksps19.2ksps功率功率控制比特控制比特800bit/s800bit/s800Hz800Hz19.2ksps19.2ksps加扰的调制符号加扰的调制符号或者功率控制比特或者功率控制比特MUXMUX定时控制定时控制 扩频扩频 加沃尔什码加沃尔什码 进行扩频，同时将当前信道与其他前进行扩频，同时将当前信道与其他前向信道区分开来向信道区分开来为除去为除去0 0、3232和寻呼信道占

29、用的沃尔什码之外的码。和寻呼信道占用的沃尔什码之外的码。i i在一个小区的一个载频中是唯一的。在一个小区的一个载频中是唯一的。 调制调制 数据流送入四相调制器发送出去。数据流送入四相调制器发送出去。 增益调整增益调整 进行基带滤波之前，需要对不同的数据速率进行增益进行基带滤波之前，需要对不同的数据速率进行增益调整。调整。64iW反向链路（又称上行链路）指由反向链路（又称上行链路）指由移动台发往基站的无线通信链路。移动台发往基站的无线通信链路。 反向链路信道结构反向链路信道结构 反向链路基本操作反向链路基本操作 反向接入信道反向接入信道反向业务信道反向业务信道 物理信道 由长度为由长度为2 24

30、242-1 -1的的PNPN长码构成长码构成 使用长码的不同相位偏置使用长码的不同相位偏置 来区分不同用户。来区分不同用户。 逻辑信道接入信道接入信道反向业务信道反向业务信道 物理信道与逻辑信道的映射 反向链路处理过程CDMACDMA反向信道反向信道（1.23MHz1.23MHz接入接入信道信道1 1接入接入信道信道n n业务业务信道信道1 1业务业务信道信道m m用长用长PNPN码区分信道码区分信道逻辑信道种类与前向链路对应的信道作用接入信道(Access Channel ) 寻呼信道在移动台没有占用业务信道之前，提供移动台至基站的传输通路。反向业务信道(Reverse Traffic Ch

31、annel ) 前向业务信道传送用户业务数据和信令信息。在反向链路上，长码在反向链路上，长码PNPNA A和和PNPNT T分别为接入分别为接入信道和反向业务信道提供码分物理信道。信道和反向业务信道提供码分物理信道。PNPNAnAn和和PNPNTmTm由不同的由不同的4242位长码掩码确定。位长码掩码确定。 逻辑信道逻辑信道最多可设置的最多可设置的信道数信道数对应的对应的物理信道物理信道 接入信道接入信道n n 3232PNPNA1A1 PNPNAnAn反向业务信道反向业务信道m m=64=64PNPNT1T1 PNPNTmTm 数据速率接入信道接入信道 4.8kbps4.8kbps反向业务信

32、道反向业务信道 9.69.6、4.84.8、2.42.4、1.2kbps1.2kbps 帧长 20ms 主要处理过程卷积编码（编码速率为卷积编码（编码速率为1/31/3、约束长度为、约束长度为9 9）块交织块交织6464阶正交调制阶正交调制PNPN长码进行扩频长码进行扩频A A端信号送入端信号送入OQPSKOQPSK（偏移四相相移键控）调制器（偏移四相相移键控）调制器（a）接入信道处理图8-14 反向链路信道结构（b） 反向业务信道处理图8-14 反向链路信道结构（c） OQPSK调制图8-14 反向链路信道结构卷积编码卷积编码12符号重复符号重复块交织块交织33=1/3=1/3、K K =

33、9= 9编码器的生成函数编码器的生成函数012(101101111)(110110011)(111001001)ggg 卷积编码后，要进行符号重复卷积编码后，要进行符号重复 与前向链路的区别与前向链路的区别反向业务信道的重复符号并不是重复发送多次；而是只发其中一个，其余反向业务信道的重复符号并不是重复发送多次；而是只发其中一个，其余的重复符号全部被删除。的重复符号全部被删除。接入信道上，重复的两个符号则是都要发送。接入信道上，重复的两个符号则是都要发送。反向信道反向信道类型类型重复前速率重复前速率（kbpskbps）重复次数重复次数重复后速率重复后速率（kspsksps）接入信道接入信道4.8

34、4.81 128.828.8反向反向业务信道业务信道9.69.60 04.84.81 12.42.43 31.21.27 7反向链路中，经过交织之后，进行反向链路中，经过交织之后，进行6464阶正交调制。阶正交调制。 方法方法 （6464，6 6）的）的WalshWalsh编码编码 把输出的符号每把输出的符号每6 6个作为一组，用个作为一组，用6464阶阶WalshWalsh序列之一进行调序列之一进行调制。制。 速率变化速率变化 过程过程 使用使用WalshWalsh函数的目的函数的目的前向链路上前向链路上，用来区分信道，用来区分信道反向链路上反向链路上，用来进行正交码多进制调制，以提高反向链

35、，用来进行正交码多进制调制，以提高反向链路的通信质量。路的通信质量。 分组分组 输入的一组输入的一组6 6位二进制符号为（位二进制符号为（c c0 0 c c1 1 c c2 2 c c3 3 c c4 4 c c5 5 ） 其中，其中，c cj j 是二进制符号（是二进制符号（0 0，1 1），）， ； c c0 0 是是6 6位码组中第一个输入的符号，位码组中第一个输入的符号， c c5 5 是码组中最后一个输入的符号。是码组中最后一个输入的符号。 计算标号计算标号 所要选择的所要选择的WalshWalsh序列的标号（哈达玛矩阵的行号）序列的标号（哈达玛矩阵的行号） 查表查表 从从Wals

36、hWalsh函数表中查到编号为函数表中查到编号为i i的的WalshWalsh序列作为输出序列作为输出。05j0123452481 63 2icccccc输入符号输入符号100011100011101100101100WalshWalsh函数函数查表查表输出代码对应的输出代码对应的WalshWalsh函数函数代码代码4949对应的对应的WalshWalsh 序列（序列（6464位）位）代码代码1313对应的对应的WalshWalsh 序列（序列（6464位）位）图图8-16 8-16 反向链路反向链路6464阶正交调制原理阶正交调制原理反向接入信道和反向业务信道规定了不同的掩码格式。 反向业务

37、信道的掩码格式 公共掩码（与前向业务信道相同）接入信道的掩码格式 PN长码长码方法方法与前向链路的不同长度长度 速率速率 1.2288Mcps相位相位 由掩码确定由掩码确定1242用用Walsh码进行码进行64阶正交调制，用相位不同阶正交调制，用相位不同的长码序列区分信道或用户。的长码序列区分信道或用户。接入信道反向业务信道经过长码扩频后的信号被送入OQPSK调制器 I I、Q Q两路所用的两路所用的PNPN短码都采用零偏置。短码都采用零偏置。 延迟的目的消除已调信号中相移为延迟的目的消除已调信号中相移为 的现象的现象图图8-18 8-18 反向链路反向链路OQPSKOQPSK调制调制 OQP

38、SKOQPSK调制的星座和相位转调制的星座和相位转移图移图相位转移没有过零点，只能发相位转移没有过零点，只能发生生0 0、 的变化。的变化。与与QPSKQPSK相比，其相位跳变小，相比，其相位跳变小，信号的包络的起伏更小，更信号的包络的起伏更小，更有利于提高移动终端的功率有利于提高移动终端的功率放大器效率。放大器效率。 图图8-19 8-19 反向链路反向链路OQPSKOQPSK调制星座与相位转移图调制星座与相位转移图 I信道信道Q信道信道2/ 功能功能 移动台利用接入信道发起呼叫或者对基站寻呼信道的寻呼信号作移动台利用接入信道发起呼叫或者对基站寻呼信道的寻呼信号作出响应。出响应。 信息类型信

39、息类型 工作过程工作过程 “接入尝试接入尝试”登记信息登记信息移动台通知基站它所处的位置、状态以移动台通知基站它所处的位置、状态以及其它登记所需的参数及其它登记所需的参数始呼信息始呼信息允许移动台发起呼叫（发送拨号数字）允许移动台发起呼叫（发送拨号数字）寻呼响应信息寻呼响应信息对寻呼发出响应对寻呼发出响应鉴权查询响应信息鉴权查询响应信息验证移动台合法身份验证移动台合法身份 功能 传输业务信息（话音），也可以用来传送辅助业务和信令信息。 工作过程CDMA20001x7.3图图10-2 CDMA2000技术发展演进过程技术发展演进过程 IS-95ACDMAIS-95BCDMACDMA2000 1x

40、CDMA2000 3xCDMA20001x EV-DOCDMA20001x EV-DV2G3G话音业务话音业务话音业务话音业务数据业务数据业务x商用商用物理层链路层高层通过各种物理信道完成高层信息与空中无线信号通过各种物理信道完成高层信息与空中无线信号之间的相互转换。之间的相互转换。协议详细定义了协议详细定义了CDMA2000CDMA2000移动台和基站的各种无移动台和基站的各种无线空中接口参数。线空中接口参数。 如如CDMACDMA系统定时规定，频率参数，射频输出参系统定时规定，频率参数，射频输出参数，编码、扩频等调制参数，各种反向和前向物数，编码、扩频等调制参数，各种反向和前向物理信道规范

41、，以及其他的物理层规范。理信道规范，以及其他的物理层规范。 MACMAC子层子层 适应更大的带宽需求以及处理多种业务的需要适应更大的带宽需求以及处理多种业务的需要支持一个通用的多媒体业务模型，在空中接口的容量范围内，允许话支持一个通用的多媒体业务模型，在空中接口的容量范围内，允许话音、分组数据以及电路数据业务的组合且同时工作音、分组数据以及电路数据业务的组合且同时工作采用了采用了QoSQoS控制机制来平衡多个并发业务的不同控制机制来平衡多个并发业务的不同QoSQoS需求需求 LACLAC子层子层保证高层信令在无线信道上的正确传输和发送保证高层信令在无线信道上的正确传输和发送完成信令信息的打包、

42、分割、重装、寻址、鉴权以及重传控制完成信令信息的打包、分割、重装、寻址、鉴权以及重传控制 侧重于描述系统控制消息（信令）的交互通过LAC子层提供的服务，按照协议所规定的语法和定时关系来发送和接收MS和BS之间的信令消息，以便实现特定的应用服务扩频速率无线配置物理信道与逻辑信道扩频速率（扩频速率（Spreading RateSpreading Rate，简称，简称“SRSR”）是指前向或反向链路上）是指前向或反向链路上的的PNPN码片速率码片速率分类分类频带配置频带配置扩频方式码片速率（ Mcps ）DS扩频3.68641反向DS扩频1.22881反向前向前向DS扩频DS扩频1.228811.2

43、2883SR3即“3x”SR1即“1x”载波个数分类SRSR1混合配置混合配置 实现非对称的数据业务实现非对称的数据业务 重叠配置重叠配置 正交性保证系统可正交性保证系统可 同时支持两种模式同时支持两种模式1.25MHz反向链路反向链路1.25MHz在在3 3个载波之一上发送个载波之一上发送SR1SR3前向链路前向链路SR3SR3独立配置独立配置 图图10-10 SR1和和SR3的频带配置的频带配置 无线配置（Radio Configuration，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 cd

44、am2000的前向业务信道支持RC1到RC9； 反向业务信道支持RC1到RC6。 其中RC1和RC2用于后向兼容IS-95系统。前向反向BSBS必须支持在必须支持在RC1RC1、3 3或或7 7中的操作，这中的操作，这3 3种种RCRC是最基本的是最基本的RCRCBSBS还可以支持在还可以支持在RC2RC2、4 4、5 5、6 6、8 8或或9 9中的操作中的操作支持支持RC2RC2的的BSBS必须支持必须支持RC1RC1；支持；支持RC4RC4或或5 5的的BSBS必须支持必须支持RC3RC3；支持；支持RC6RC6、8 8或或9 9的的BSBS必须支持必须支持RC7RC7。BSBS不能在不

45、能在FLFL业务信道上使用业务信道上使用RC1RC1或或2 2的同时使用的同时使用RC3RC3、4 4或或5 5MSMS必须支持在必须支持在RC1RC1、3 3或或5 5中的操作，这中的操作，这3 3种种RCRC是最基本的是最基本的RCRC。MSMS还可以支持在还可以支持在RC2RC2、4 4或或6 6中的操作。中的操作。支持支持RC2RC2的的MSMS必须支持必须支持RC1RC1；支持；支持RC4RC4的的MSMS必须支持必须支持RC3RC3；支持；支持RC6RC6的的MSMS必须支必须支持持RC5RC5。MSMS不能在不能在RLRL业务信道上使用业务信道上使用RC1RC1或或2 2的同时使

46、用的同时使用RC3RC3或或4 4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前向公共信令信道f-csch前向补充信道F-SCH举例形式缩写方向-内容及用户类小写字母MS与BS之间协议层的通信路径逻辑信道方向-名称缩写大写字母BS与MS之间无线链路的通信路径物理信道名称描述对象信道分类CDMA2000 1x 空中接口物理层空中接口物理层物理层的主要特性前向链路信道组成前向链路的差错控制前向链路中的扩频码前向链路发射分集前向链路信道结构前向链路扩频调制反向链路信道组成反向链路中的差错控

47、制反向链路中的扩频码反向链路信道结构反向链路扩频调制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前向链路物理信道由适当的Walsh函数或准正交函数（quasi-orthogonal function，简称QOF）进行扩频。前向链路物理信道名称及分类前向链路物理信道数据速率表示与表示与IS-95后向兼容后向兼容前向链路前向链路公共指公共指配信道配信道公共功率公共功率控制信道控制信

48、道导频导频信道信道公共控公共控制信道制信道同步同步信道信道业务业务信道信道广播控广播控制信道制信道寻呼寻呼信道信道快速寻快速寻呼信道呼信道前向导前向导频信道频信道发送分集发送分集导频信道导频信道辅助导辅助导频信道频信道辅助发送分辅助发送分集导频信道集导频信道01个个专用控制信道专用控制信道基本信道基本信道子信道子信道补充码分信道补充码分信道（ RC1 2）01个个功率控制功率控制补充信道补充信道（ RC1 2）图图10-11 CDMA2000 1x前向链路物理信道划分前向链路物理信道划分 38400 (5, 10 38400 (5, 10 或或 20 ms 20 ms 帧长帧长), ), 19

49、200 (10 19200 (10 或或 20 ms 20 ms 帧长帧长), ), 9600 (20 ms 9600 (20 ms 帧长帧长) ) 前向公共控制信道前向公共控制信道96009600前向公共指配信道前向公共指配信道19200 (9600 /19200 (9600 /每每 I I和和Q Q支路支路) ) 前向公共功率控制信道前向公共功率控制信道4800 4800 或或 24002400前向快速寻呼信道前向快速寻呼信道19200 (40 ms 19200 (40 ms 时隙长时隙长), ), 9600 (80 ms 9600 (80 ms 时隙长时隙长), ), 4800 (160

50、 ms 4800 (160 ms 时隙长时隙长) ) 前向广播控制信道前向广播控制信道9600 9600 或或 48004800前向寻呼信道前向寻呼信道12001200前向同步信道前向同步信道数据速率数据速率 (bps)(bps) 信道类型信道类型RC3 RC3 或或 4 4 数据速率数据速率 (bps)(bps) 信道类型信道类型14400 (20 ms 14400 (20 ms 帧长帧长) ) 或或9600 (5 ms 9600 (5 ms 帧长帧长) ) RC 5RC 5230400, 115200, 57600, 28800, 14400,7200, 3600, 230400, 115

51、200, 57600, 28800, 14400,7200, 3600, 或或 1800 (20 ms 1800 (20 ms 帧长帧长) ) 115200, 57600, 28800, 14400, 7200,3600, 115200, 57600, 28800, 14400, 7200,3600, 或或 1800 (40 ms 1800 (40 ms 帧长帧长) ) 57600, 28800, 14400, 7200, 3600,57600, 28800, 14400, 7200, 3600,或或 1800 (80 ms 1800 (80 ms 帧长帧长) ) RC 5RC 5307200

52、, 153600, 76800, 38400, 19200,9600, 4800, 2700, 307200, 153600, 76800, 38400, 19200,9600, 4800, 2700, 或或1500 (20 ms 1500 (20 ms 帧长帧长) ) 153600, 76800, 38400, 19200, 9600,4800, 2400, 153600, 76800, 38400, 19200, 9600,4800, 2400, 或或 1350 (40 ms 1350 (40 ms 帧长帧长) ) 76800, 38400, 19200, 9600, 4800,2400,

53、 76800, 38400, 19200, 9600, 4800,2400, 或或 1200 (80 ms 1200 (80 ms 帧长帧长) ) RC 4RC 4153600, 76800, 38400, 19200, 9600,4800, 2700, 153600, 76800, 38400, 19200, 9600,4800, 2700, 或或 1500 (20 ms 1500 (20 ms 帧长帧长) ) 76800, 38400, 19200, 9600, 4800,2400, 76800, 38400, 19200, 9600, 4800,2400, 或或 1350 (40 ms

54、1350 (40 ms 帧长帧长) ) 38400, 19200, 9600, 4800, 2400,38400, 19200, 9600, 4800, 2400,或或 1200 (80 ms 1200 (80 ms 帧长帧长) ) RC 3RC 3前向前向补充信道补充信道1440014400RC 2RC 2 96009600RC 1RC 1 前向补充码前向补充码分信道分信道14400, 7200, 3600, 14400, 7200, 3600, 或或 1800 (20 ms 1800 (20 ms 帧长帧长) )或或 9600 (5 ms 9600 (5 ms 帧长帧长) ) RC 5RC

55、 5 9600, 4800, 2700, 9600, 4800, 2700, 或或 1500 (20 ms 1500 (20 ms 帧长帧长) )或或 9600 (5 ms 9600 (5 ms 帧长帧长) ) RC 3 RC 3 或或 4 414400, 7200, 3600, 14400, 7200, 3600, 或或 18001800RC 2RC 2前向前向基本信道基本信道9600, 4800, 2400, 9600, 4800, 2400, 或或 12001200RC 1RC 196009600前向专用控前向专用控制信道制信道 CDMA2000 1x前向链路的差错控制技术前向链路的差错

56、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）交织编码循环冗余校验编码主要用于生成数据帧的帧质量指示符(CRC) 帧质量指示符的作用判决当前帧是否错误辅助确定当前的数据速率帧质量指示符的计算 由一帧的所有比特（除CRC自身、保留位和编码器尾比特外）计算得到帧质量指示符的长度不同的信道以及不同的数据速率采用不同的比特数目的帧质量指示符帧质量指示符的长度有16比特、12比特、10比特、8比特和6比特五种16比特CRC的生成多项式 1615141165211g xxxxxxxxx0输入输入0输出输出1 1比特存储单元

57、比特存储单元模模2 2加加信息位输入开关向上信息位输入开关向上最后最后1616比特开关向下比特开关向下x0 x6x14x11x15x1x2x5图图10-12 16比特帧质量指示符计算结构图比特帧质量指示符计算结构图 卷积编码卷积编码 ( 11- -1QPSK 映射映射0- 11- -1符号重复符号重复(+ +) 符号重复符号重复(+ -) 增益增益A增益增益BWalsh n复复PN码码序列序列交织符号交织符号AB1b2b2s1s图图10-17 正交发送分集结构正交发送分集结构 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

58、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。1122eosxWsxW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b1b2w1w2b1 w1b2 w2b2 w1b1 w2bS1S2-21图图10-18 空时扩展分集结构空时扩展分集结构 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Wal

59、sh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。112212112222bWb WSb WbWSCDMA2000 1xCDMA2000 1x前向链路信道结构前向链路信道结构( (编码部分编码部分) ) 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

60、出只送到复扩频部分的I支路，而向Q支路输入0。包括前向导频信道（F-PICH）发送分集导频信道（F-TDPICH） 前向链路上使用了发送分集方式辅助导频信道（F-APICH）前向链路上应用了智能天线或波束赋形辅助发送分集导频信道（F-ATDPICH）F-APICH和F-ATDPICH联合使用 它们都是未经调制的扩谱信号作用信道结构区分使在其覆盖范围内的使在其覆盖范围内的MSMS能够获得基本的同步信息，能够获得基本的同步信息，也就是各也就是各BSBS的的PNPN短码相位的信息，短码相位的信息，MSMS可根据它们可根据它们进行信道估计和相干解调。进行信道估计和相干解调。MSMS还可以可通过对导频信