CDMA基本原理3信道

第一章CDMA基本原理-3

CDMA信道网讯教育信道结构介绍cdma20001xRTT性能的增强cdma20001xRTT系统向后兼容IS-95系统，但与IS-95相比，cdma20001xRTT具有一些新的实质性的技术特点，这些技术特点简要列出如下：无线部分：1．相比于IS-95系统采用64位Walsh码，cdma20001xRTT系统最高可采用128位Walsh码，提高系统容量2．快速前向功率控制－－增加前向容量；3．前向发送分集－增加前向容量；4．补充信道（SCH）－－支持高速分组数据业务；5．引入Turbo编码－－增加系统的吞吐量；6．反向辅助导频信道－－反向链路相干解调采用相关解调，提高反向容量7．灵活的帧长度－－满足不同的分组数据业务要求；8．可选择较长的交织器；9．改进的媒体接入控制（MAC）方案－－支持QoS/分组状态转移等。网络部分：1．增强的A1接口－－支持并发业务，支持紧急呼叫；2．引入用户区域－－为用户在不同地理区域提供不同的服务；3．

A3/A7接口－－支持BSC间软切换；4．

A10/A11接口－－支持分组数据；5．

PCF和PDSN之间的安全联盟－－支持安全可靠的传输；6．支持MobileIP－－支持分组数据的宏移动PDSN/FA之间。信道结构介绍扩频速率和无线配置

扩频速率即“SpreadingRates”，以下简称“SR”。指扩展CDMA信号的扩频波形的chip速率，决定了频谱的宽度和处理增益。扩频速率1（SR1）是1.228,800chip/s，和当前IS-95的操作是一样的。它形成1.25MHz宽的信号，每扇区能承载一定数量的数据。无线配置即“RadioConfiguration”，以下简称“RC”。RC指一系列前向和反向业务信道的工作模式，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，包括调制特性和扩频输率（SR）等。其中，SR1所对应的可分为两类，一类是和IS-95兼容的，另一类则采用了新的信道调制编码等技术；BS和MS在支持SR1时，要么工作于前一类RC，要么工作于后一类RC，而不能同时使用两者。cdma20001xRTT工作在SR1下，它有几种射频配置，每种都有自己的特征。列出了cdma2000-1x在SR1下支持的RC配置情况：扩频速率和无线配置

RCFFCHFSCHRFCHRSCH1Rate=1/81.2kbpsRate=1/42.4kbpsRate=1/24.8kbpsRate=19.6kbpsRate=1/81.2kbpsRate=1/42.4kbpsRate=1/24.8kbpsRate=19.6kbps2Rate=1/81.8kbpsRate=1/43.6kbpsRate=1/27.2kbpsRate=114.4kbpsRate=1/81.8kbpsRate=1/43.6kbpsRate=1/27.2kbpsRate=114.4kbps3Rate=1/81.5kbpsRate=1/42.7kbpsRate=1/24.8kbpsRate=19.6kbpsRate=2X19.2kbpsRate=4X38.4kbpsRate=8X76.8kbpsRate=16X153.6kbpsRate=1/81.5kbpsRate=1/42.7kbpsRate=1/24.8kbpsRate=19.6kbpsRate=2X19.2kbpsRate=4X38.4kbpsRate=8X76.8kbpsRate=16X153.6kbpsRate=32X307.2kbps4Rate=1/81.5kbpsRate=1/42.7kbpsRate=1/24.8kbpsRate=19.6kbpsRate=2X19.2kbpsRate=4X38.4kbpsRate=8X76.8kbpsRate=16X153.6kbpsRate=32X307.2kbpsRate=1/81.8kbpsRate=1/43.6kbpsRate=1/27.2kbpsRate=114.4kbpsRate=2X28.8kbpsRate=4X57.6kbpsRate=8X115.2kbpsRate=16X230.4kbps5Rate=1/81.8kbpsRate=1/43.6kbpsRate=1/27.2kbpsRate=114.4kbpsRate=2X28.8kbpsRate=4X57.6kbpsRate=8X15.2kbpsRate=16X230.4kbpsRate=1/81.5kbpsRate=1/42.7kbpsRate=1/24.8kbpsRate=19.6kbpsRate=2X19.2kbpsRate=4X38.4kbpsRate=8X76.8kbpsRate=16X153.6kbpsRate=32X307.2kbpsRate=64X614.4kbps表中RC1是与IS-95系统中的速率集RS1兼容的。RS1即指9600、4800、2400或1200bps的速率。RC2是与IS－95系统中的速率集2（RS2）兼容的。RS2即指14400、7200、3600或1800bps的速率。“Quarter-rateconvolutionalorTurboCoding”或“1/4rateconvorTurbocoding”指采用编码率R＝1/4的卷积编码器或Turbo编码器。扩频速率和无线配置

信道种类及结构

本节将先介绍cdma20001xRTT系统所能提供的所有前反向物理信道，然后给出各种信道的物理层形成框图.物理层（PhysicalLayer）完成cdma2000前反向物理信道的编解码和调制解调功能。IS-95系统的前反向物理信道，如图所示，分为前向信道（FORWARDCHANNELS）和反向信道（REVERSECHANNELS）。前向信道（FORWARDCHANNELS）包括：1．导频（PILOT）信道；2．同步（SYNC）信道；3．寻呼（PAGING）信道；4．业务（TRAFFIC）信道。反向信道（REVERSECHANNELS）包括：1．接入（ACCESS）信道；2．业务（TRAFFIC)信道。CDMA2000中的逻辑信道命名CDMA2000逻辑信道命名：一个逻辑信道由3个小写字母加“ch”（channel）组成。在逻辑信道的前面有一个连字符。逻辑信道按以下规则区分：1、方向（前/反向）2、携带信息是所有用户共用的还是个别用户专用3、携带的信息是控制信息还是业务信息物理信道的命名由几个大写字母组成。跟逻辑信道一样，第一个字母表示方向（前/反向），其余的是信道名称的首字母缩拼。需要注意的是当信道唯一时，前面的字母通常会省略掉，例如接入信道（ACH）、寻呼信道（PCH）等。第1个字母第2个字母第3个字母最后2个字母f=Forwardd=Dedicatedt=Trafficchr=Reversec=Commons=SignalingCDMA2000中的逻辑信道命名信道名称物理信道F/R-FCHForward/ReverseFundamentalChannel（前反向基本信道）F/R-DCCHForward/ReverseDedicatedControlChannel（前反向专用控制信道）F/R-SCCHForward/ReverseSupplementalCodeChannel（前反向补充码分信道）F/R-SCHForward/ReverseSupplementalChannel（前反向补充信道）F-PCHForwardPagingChannel（前向寻呼信道）F-QPCHForwardQuickPagingChannel（前向快速寻呼信道）R-ACHReverseAccessChannel（反向接入信道）F/R-CCCHForward/ReverseCommonControlChannel（前反向公共控制信道）F/R-PICHForward/ReversePilotChannel（前反向导频信道）F-DAPICHForwardDedicatedAuxiliaryPilotChannel（前向专用辅助导频信道）F-TDPICHForwardTransmitDiversityPilotChannel（前向发射分集导频信道）F-ATDPICHForwardAuxiliaryTransmitDiversityPilotChannel（前向辅助发射分集导频信道）F-SYNCForwardSyncChannel（前向同步信道）F-CPCCHForwardCommonPowerControlChannel（前向公共功率控制信道）F-CACHForwardCommonAssignmentChannel（前向公共指配信道）R-EACHReverseEnhancedAccessChannel（反向增强接入信道）F-BCCHForwardBroadcastControlChannel（前向广播控制信道）CDMA2000逻辑-物理信道映射CDMA2000技术定义了逻辑信道和物理信道来传输用户的数据和信令信息。物理信道是基站和手机间的通路，主要用数字编码和无线传输特性来描述；逻辑信道是手机和基站协议层间的通路，传送的信息按照是单个或多个用户、传输的是信令或数据、传输方向性来分组在不同的逻辑信道上传输。逻辑信道上的信息最终会通过一个或多个物理信道承载传输，逻辑-物理信道之间的对应关系称为“映射”。一个逻辑信道可以永久占用一个物理信道（例如同步信道），或者临时独占一个物理信道；又或者与其它逻辑信道共享物理信道（通过复用）。例如，f-csch上的信息最后可能会映射到F-SYNCH、F-PCH或F-BCCH上。下表列出了逻辑-物理信道的映射。CDMA2000逻辑-物理信道映射物理信道逻辑信道信息F/R-FCHf/r-dsch层3信令消息

f/r-dtch用户数据（语音/数据业务）F/R-SCHf/r-dtch用户数据（数据业务）F/R-DCCHf/r-dsch层3信令消息

f/r-dtch用户数据（语音/数据业务）F-SYNCf-csch同步信道消息F-CCCHf-csch手机指示消息F-BCCHf-csch广播消息F-PCHf-csch寻呼信道消息（与TIA/EIA-95兼容）R-EACHr-csch手机接入消息R-ACHr-csch手机接入消息（与TIA/EIA-95兼容）前反向物理信道CDMA20001xRTT系统的前反向物理信道如图所示。前向CDMA信道(SR1andSR3)导频信道同步信道寻呼信道SR1公共控制信道业务信道

0～1基本信道公共控制

子信道0～7补充码分信道（RC1~2)0~2补充信道（RC3~9)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0～1专用控制信道后向兼容的前向链路信道前向公共物理信道——导频信道

全0信息，用Walsh0码扩展，直接用PN短码进行调制

BTS连续发射导频信道导频信道作用：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，进行导频强度比较手机通过同步信道获得与系统的同步

同步信道提供:系统时间SYS_TIME长码状态LC_STATE网络基本配置参数

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。前向公共物理信道—同步信道

BTS在寻呼信道上广播公共开销消息有：

系统参数消息接入参数消息邻区列表

CDMA信道列表

BTS通过寻呼信道获得：

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前向公共物理信道—寻呼信道前向CDMA信道(SR1andSR3)导频信道同步信道寻呼信道SR1公共控制信道业务信道

0～1基本信道公共控制

子信道0～7补充码分信道（RC1~2)0~2补充信道（RC3~9)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0～1专用控制信道新增前向链路公共信道

低延时降低BTS发射功率更大的灵活性降低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）1、在新的公共信道中，F-BCCH发送公共系统开销消息，F-CCCH和F-QPCH联合起来发送针对移动台的专用消息；从而提高了寻呼成功率，同时降低了MS功耗。2、F-BCCH可以用较低的功率发射，移动台则通过对重复信息进行合并来获得时间分集的增益。减小F-BCCH的发射功率提高了系统的总体容量；3、引入F-QPCH最主要的目的是使移动台不必长时间的连续监听F-PCH，从而延长了移动台的待机时间；4、F-CCCH可以采用低速率编码和进行软切换，这也可以降低基站的发射功率。新增前向新增导频信道

前向发送分集导频信道F-TDPICH-采用发送分集时与导频信道一起使用前向辅助导频信道F-APICH-使用了智能天线时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时使用前向公共物理信道—广播控制信道BTS在广播控制信道上广播-公共开销消息-短消息

F-BCCH数据速率为38400bps、19200bps、9600bpsF-BCCH工作在较低的数据速率时，可以用较低的功率重复发射，MS通过对重复信息的合并获得时间分集增益减小F-BCCH的发射功率有助于提高前向链路的总体容量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）

F-QPCH可以延长MS待机时间

F-QPCH可以进行软切换前向公共物理信道—快速寻呼信道

用于对多个R-CCCH和R-EACH进行功控

BTS可以支持一个或多个F-CPCCHF-CPCCH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

-工作在预留或指定接入模式时，控制R-CCCH的发射功率前向公共物理信道—公共功率控制信道前向公共物理信道—公共指配信道

作用

发送对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在预留接入模式：控制R-CCCH和相关的F-CPCCH子信道在功率受控接入模式：提供快速响应证实拥塞控制前向公共物理信道—公共控制信道

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）

F-CCCH功能与IS-95中的寻呼信道功能重叠，但数据速率更高，更可靠数据速率支持：9600bps(20ms帧)，19200bps(10或20ms帧)，38400bps(5ms、10ms或20ms帧)前向CDMA信道(SR1andSR3)导频信道同步信道寻呼信道SR1公共控制信道业务信道

0～1基本信道公共控制

子信道补充码分信道0～7补充码分信道（RC1~2)0~2补充信道（RC3~9)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0～1专用控制信道新增前向链路专用信道前向专用物理信道—专用控制信道

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帧),9600bps(5ms帧和20ms帧)必须支持非连续传输允许附带一个前向链路功控子信道

基本业务信道F-FCH

传送用户信息和信令信息

5ms和20ms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专用物理信道—基本业务信道前向专用物理信道—补充信道

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反向链路物理信道

反向导频作用:

初始捕获跟踪反向相干解调功率控制测量使用了R-EACH、R-CCCH或RC3到RC6的RL业务信道时，应发送R-PICH

发送R-EACH前缀、R-CCCH前缀或RL业务信道前缀时，应发送R-PICHMUXAPilot(all'0's)PowerControlBitNistheSpreadingRatenumberPilotPowerControl1PowerControlGroup=1536NPNChips384NPNChips反向公用物理信道—反向导频信道反向公用物理信道—反向接入信道

反向接入信道与IS-95兼容，用来发起同基站的通信或响应寻呼信道消息反向CDMA信道最多可包括32个R-ACH对于前向CDMA信道中的每一个F-PCH，在相应的反向信道上至少有一个反向接入信道(F-ACH)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接入信道由接入探测组成，一个接入探测由接入前缀和一系列接入信道帧组成。接入信道传输的是一个经过编码、交织及调制的扩频信号。其主要功能是移动台（以4800bit/s固定速率）用来发起同基站的通信或响应基站发来的寻呼信道消息。接入信道通过其公用长码唯一识别。反向物理信道—反向增强接入信道

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业务信道发送反向物理信道—增强接入信道（续）R-EACH试探结构反向物理信道—公共控制信道（续）

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，更适用于数据业务此信道是在不使用反向业务信道时，移动台在基站指定的时间段向基站发射用户控制信息和信令信息。反向公用控制信道可能用于两种接入模式：预留接入模式和指定接入模式。反向公用控制信道传输的是一个经过编码、交织以及调制的扩频信号。该信道通过长码唯一识别。反向链路专用物理信道

基本信道（R-FCH）用于某一特定MS和BTS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RC6反向业务信道可包括最多2个R-SCH反向链路物理信道（续）

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RC2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。CDMA1X与IS-95信道比较前向信道总结

1．

F-Pilot（WalshCode0）：前向导频信道，功能等同于IS-95A中的前向导频信道，用于使移动台进行同步相干解调，基站在此信道发送导频信号供移动台识别基站并引导移动台入网；2．

F-Sync(WalshCode32)：前向同步信道，功能等同于IS-95A中的前向同步信道，用于为移动台提供系统时间和帧同步信息,基站在此信道发送同步信息提供移动台建立与系统的定时和同步；PAGING(WalshCode1～WalshCode7)：前向寻呼信道，功能与IS-95A中的前向寻呼信道相同，基站在此信道向移动台发送有关寻呼、指令以及业务信道指配信息；F-BCH：前向广播控制信道，只能工作在RC3以上，用于传递Overhead消息给移动台；3．

F-QPCH：前向快速寻呼信道，只能工作在RC3以上，用来快速指示移动台在哪一个时隙上接收F-PCH或F-CCCH上的控制消息，由于移动台可以不用长时间监视F-PCH或F-CCCH时隙，可以较大幅度的节省移动台电能；4．

F-CPCCH：前向公共功率控制信道。当移动台在R-CCCH上发送数据时，向移动台传递反向功率控制比特；前向信道总结5．

F-CACH：前向公共指配信道，只能工作在RC3以上，与F-CPCH、R-EACH、R-CCCH配合使用，当基站解调出一个R-EACHHeader后，通过F-CACH指示移动台在哪一个R-CCCH信道上发送接入消息，接收哪个F-CPCH子信道的功率控制比特；6．

F-CCCH：前向公共控制信道，用于当移动台还没有建立业务信道时，基站和移动台之间传递一些控制消息和突发的短数据；7．

F-FCH：前向基本信道，属于业务信道的一种，用于当移动台进入到业务信道状态后，承载信令、话音、低速的分组数据业务、电路数据业务或辅助业务；8．