第三代移动通信教学大纲第8章 CDMA移动通信系统Word文件下载.docx

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教学要求

•了解CDMA2000系统的主要特点；

•掌握CDMA20001X网络结构，主要网元和接口功能；

•掌握CDMA20001X空中接口协议结构、物理信道及功能；

•掌握CDMA20001XEV-DO的特点及网络结构；

•了解CDMA20001XEV-DV的基本要求。

重点难点

•掌握CDMA20001XEV-DO的特点及网络结构；

8.1CDMA2000概述

8.1.1CDMA2000简介

1995年5月美国电信工业协会（TIA，TelecommunicationIndustryAssociation）正式颁布了窄带CDMA标准（IS-95A），它是CDMA标准系列中第一个投入商用的标准。

IS-95A标准在一个业务信道上只能使用一个扩频码。

为了满足更高速率数据业务的需求，于1999年3月完成IS-95B标准的制定。

IS-95B的目标是在一个业务信道上可连续使用8个码字，通过对物理信道的捆绑应用，使得系统可以提供的最大比特速率达115.2kbit/s。

不过因为要将8个信道的资源分配给一个用户使用，IS-95B的商用系统很少。

通常IS-95A和IS-95B总称为IS-95。

一般把基于IS-95标准系列的CDMA系统称为CDMAOne系统。

人们习惯将CDMAOne系统称为IS-95CDMA系统，很少使用CDMAOne系统这个名称。

CDMA2000是美国电信工业协会（TIA）标准组织提出的第三代CDMA移动通信系统的技术建议，是IMT2000系统的三大主流技术标准之一，也是IS-95标准向第三代移动通信系统演进的技术体制方案。

实现CDMA2000技术体制的正式标准名称为IS-2000，由TIA制定，并经3GPP2批准成为第三代移动通信系统的空中接口标准。

CDMA2000技术体制向下兼容IS-95系统。

CDMA2000代表一个体系结构，可以表示一系列的子标准或不同版本的CDMA2000标准。

CDMA2000也可以代表空中接口所采用的技术。

CDMA2000系统的一个载波带宽为1.25MHz。

如果系统分别独立使用每个载波，则称为CDMA20001X系统；

如果系统将3个载波捆绑使用，则称为CDMA20003X系统。

CDMA20003X是与CDMA20001X一起提出的规范，但由于各种原因，在这个领域开展的研究很少，厂商和运营商都没有选用这个系统，而CDMA20001X系统已经在世界上多个国家和地区投入商用。

8.1.2CDMA20001X特点

CDMA20001X是CDMA2000移动通信系统发展的第一阶段。

其对应的协议版本为CDMA2000Release0、CDMA2000ReleaseA以及CDMA2000ReleaseB。

相比IS-95系统，CDMA20001X系统在空中接口部分引入的新技术如下。

（1）前向链路采用快速功率控制

移动台向基站发出调整基站发射功率的指令，闭环功率控制速率可以达到800Hz，这样可以对功率进行更为精确的调整。

降低了前向链路的干扰，可以达到减少基站发射功率、减少总干扰电平，从而降低移动台信噪比要求，最终可以起到增大系统前向信道容量、节约基站耗电的作用。

（2）增加了反向导频信道

基站利用反向导频信道发出扩频信号捕获移动台的发射，再用Rake接收机实现相干解调。

与IS-95采用非相干解调相比，提高了反向链路性能，降低了移动台发射功率，提高了反向链路容量。

（3）前向链路采用发射分集技术

前向链路采用发射分集技术有两种方式：

正交发射分集（OTD）和空时扩展（STS）。

前者是先分离数据流，再用不同的正交Walsh码对两个数据流进行扩频，并通过两个发射天线发射。

后者使用空间两根分离天线发射已交织的数据，使用相同的原始Walsh码信道。

发射分集技术提高了系统的抗衰落能力，改善了前向信道的信号质量。

系统容量也会有进一步的增加。

（4）前向链路引入快速寻呼信道

基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令，决定移动台是处于监听寻呼信道还是处于低功耗状态的睡眠状态。

移动台便不必长时间连续监听前向寻呼信道，可减少移动台激活时间，减小了移动台功耗，提高了移动台的待机时间。

（5）编码采用Turbo码

CDMA20001X中，数据业务信道可以采用Turbo编码，Turbo码仅用于前向补充信道和反向补充信道。

（6）灵活的帧长

CDMA20001X支持5ms、l0ms、20ms、40ms、80ms和160ms多种帧长，根据不同类型信道选择不同帧长。

（7）定义了新的接入方式

新的接入方式既兼容IS-95的接入模式，又对IS-95的不足进行了改进，可以减少呼叫建立时间，提高接入效率，并减少移动台在接入过程中对其他用户的干扰。

8.1.3CDMA2000网络的演进

1.无线侧的演进

CDMA20001X系统的下一个发展阶段称为CDMA20001XEV，其中EV是Evolution（演进）的缩写，也是目前国际上研究的重点，意指在CDMA20001X基础上的演进系统。

不仅要和原有系统保持后向兼容，而且要能够提供更大的容量，更佳的性能，满足数据业务和语音业务的需求。

CDMA20001XEV又分为两个阶段：

CDMA20001XEV-DO和CDMA20001XEV-DV。

DO指DataOnly或DataOptimized。

DV是DataandVoice的缩写。

CDMA20001XEV-DO通过与语音业务不同的独立载波提供高速数据业务。

其前向链路的主要特点是在CDMA技术的基础上引入了TDMA技术，采用了动态功率控制、快速自适应的调制编码、灵活的调度算法和快速小区交换等技术，从而大幅度提高了数据业务的性能。

在实际使用中，CDMA20001XEV-DO系统需要使用独立的载波，虽然对资源的控制相对简单，语音业务和高速数据业务之间没有影响，但是，CDMA20001XEV-DO不能兼容CDMA20001X。

移动台也需要使用双模方式来支持语音和数据，不能实现语音业务和高速数据业务之间的资源共享。

为了克服CDMA20001XEV-DO技术在兼容方面的缺点，CDMA20001XEV-DV采用了后向兼容思路，既可以与1X系统共存在同一个载波中，同时也提高了数据业务的速率和语音业务的容量。

CDMA20001XEV-DV综合了CDMA20001X和CDMA20001XEV-DO的优点，在1.25MHz的带宽内同时提供语音和分组数据业务。

2.网络侧的演进

CDMA2000网络向ALL-IP演进分为4个阶段。

（1）Phase0和Phasel阶段基于传统电路模式的无线网络，支持电路交换技术和初始分组交换技术。

提供对分组数据会话的切换功能，支持电路域语音业务和分组域数据呼叫同时进行的并发业务，无线接入网侧业务信令采用IP方式传输。

（2）Phase2阶段也称为传统MS域（LMSD，LegacyMSDomain）阶段，核心网络引入软交换思想、基于呼叫控制和承载分离原则，用分组网技术替换时分多路复用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）技术，将传统的电路域移动交换机（MSC，MobileSwitchingCenter）分离为移动交换中心仿真（MSCE，MobileSwitchingCenterEmulation）和媒体网关（MediaGateways，MGW）两个功能实体，MSCE提供呼叫控制和移动性管理功能，MGW提供媒体承载和编解码转换功能。

（3）Phase3阶段也称为多媒体域（MultimediaDomain）阶段，包含两个子系统：

分组数据子系统（PDS，PacketDataSubsystem）和IP多媒体子系统（IMS，IPMultimediaSubsystem），PDS为IP多媒体子系统提供可靠的IP承载通道，IMS为CDMA2000网络提供移动多媒体相关业务。

3G业务统一基于一个ALL-IP架构上来实现，业务实现形式变得更加容易和丰富。

Phase3为网络融合提供了很好的契机，分别基于3GPP2和3GPP标准的移动网络可以实现融合，而且移动网络也可以实现与固定网络的融合。

8.2CDMA20001X网络

8.2.1CDMA20001X网络结构

1．CDMA20001X网络结构

（1）CDMA20001X系统网络组成

基于ANSI-41核心网的CDMA20001X系统网络结构如图8-1所示，网络结构由四部分组成。

图8-1CDMA20001X系统的网络结构

1移动台（MS）

移动台（MS，MobileStation），通过空中接口为用户提供服务的设备，按照不同的射频能力，移动台可以分为车载台，手提式及手机3种类型。

2无线网络（RN）

无线网络（RN，RadioNetwork），为移动用户提供服务的无线接入点，实现无线信息传输到有线信息传输的互换，完成无线资源的管理和控制，并与网络交换系统交换信息，包括有基站收发信机（BTS，BaseStationTransceiver）、基站控制器（BSC，BaseStationController）和分组控制功能（PCF，PacketControlFunction）。

3网络交换系统（NSS）

网络交换系统（NSS，NetworkSwitchingSystem），分为电路域和分组域两部分，为移动用户提供基于电路交换和分组交换的业务，所有的业务都在无线网络中分流。

核心网电路域与IS-95一样，包括BTS、BSC、MSC/VLR和HLR/AUC等网元。

网络结构中核心网分组域新增的网元为分组数据服务器（PDSN，PacketDataServingNode）、归属代理（HA，HomeAgent）、鉴权授权与计帐服务器（AAA，AuthenticationAuthorizationandAccounting）。

4操作维护系统（OMS）

操作维护系统（OMS，OperationandMaintennceSystem），提供在远端操作、管理和维护CDMA网络的能力，包括有网络管理中心（NMC，NetworkManagementCentre）和操作维护中心（OMC,OperationandMaintaenanceCentre）两部分。

（2）新增模块及功能

相对于IS-95网络，CDMA20001X网络中新增模块及功能如下。

①分组控制功能（PCF）

PCF通常作为无线网络设备设置于基站控制器（BSC）内，也可以与BSC同址外置。

作为实现分组业务所必备的功能单元，主要用来建立、保持和终结至PDSN的连接，与PDSN之间进行互操作支持休眠切换，用来保持无线资源状态（如激活、休眠等），缓存和转发由PDSN到达的分组数据，请求无线资源管理等等。

②分组数据服务器（PDSN）

PDSN是连接无线网络（RN）和分组数据网的接入网关。

主要功能是提供移动IP服务，使用户可以访问公共数据网或专有数