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第8章-CDMA2000移动通信系统.doc
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第8章-CDMA2000移动通信系统.doc
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第 8 章 CDMA2000 移动通信系统
教学内容、难点等
教学内容:
• CDMA2000 系统的主要特点;
• CDMA2000 1X 网络结构,主要网元和接口功能;
• CDMA2000 1X 空中接口协议结构、物理信道及
功能;
• CDMA2000 1X EV-DO 的特点及网络结构;
• CDMA2000 1X EV-DV 的基本要求
教学要求
• 了解 CDMA2000 系统的主要特点;
• 掌握 CDMA2000 1X 网络结构,主要网元和接口功能;
• 掌握 CDMA2000 1X 空中接口协议结构、物理信道及功能;
• 掌握 CDMA2000 1X EV-DO 的特点及网络结构;
• 了解 CDMA2000 1X EV-DV 的基本要求。
重点难点
• 掌握 CDMA2000 1X 网络结构,主要网元和接口功能;
• 掌握 CDMA2000 1X 空中接口协议结构、物理信道及功能;
• 掌握 CDMA 2000 1X EV-DO 的特点及网络结构;
8.1 CDMA2000 概述
8.1.1 CDMA2000 简介
1995 年 5 月美国电信工业协会(TIA,Telecommunication Industry Association)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-95 CDMA 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 CDMA2000 1X 系统;如果系统将 3 个载波捆绑使用,则称为 CDMA2000 3X 系统。
CDMA2000 3X 是与 CDMA2000 1X 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 CDMA2000 1X 系统已经在世界上多个
国家和地区投入商用。
8.1.2 CDMA2000 1X 特点
CDMA2000 1X 是 CDMA2000 移动通信系统发展的第一阶段。其对应的协议版本为
CDMA2000 Release 0、CDMA2000 Release A 以及 CDMA2000 Release B。
相比 IS-95 系统,CDMA2000 1X 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
CDMA2000 1X 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
CDMA2000 1X 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。
8.1.3 CDMA2000 网络的演进
1. 无线侧的演进
CDMA2000 1X 系 统 的 下 一 个 发 展 阶 段 称 为 CDMA2000 1X EV , 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 CDMA2000 1X 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。CDMA2000 1X EV 又分为两个阶段:CDMA2000 1X EV-DO 和
CDMA2000 1X EV-DV。DO 指 Data Only 或 Data Optimized。DV 是 Data and Voice 的缩写。
CDMA2000 1X EV-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,CDMA2000 1X EV-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,CDMA2000 1X EV-DO 不能兼
容 CDMA2000 1X 。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 CDMA2000 1X EV-DO 技术在兼容方面的缺点,CDMA2000 1X EV-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。CDMA2000 1X EV-DV 综合了 CDMA2000 1X 和 CDMA2000 1X EV-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) Phase 0 和 Phase l 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) Phase 2 阶段也称为传统 MS 域(LMSD,Legacy MS Domain)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 ,
Time Division Multiplexing)技术,将传统的电路域移动交换机(MSC ,Mobile Switching Center)
分离为移动交换中心仿真(MSCE ,Mobile Switching Center Emulation)和媒体网关(Media
Gateways,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) Phase 3 阶段也称为多媒体域(Multimedia Domain)阶段,包含两个子系统:分
组数据子系统(PDS ,Packet Data Subsystem) 和 IP 多媒 体 子 系 统 (IMS ,IP Multimedia
Subsystem),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。
8.2 CDMA2000 1X 网络
8.2.1 CDMA2000 1X 网络结构
1. CDMA2000 1X 网络结构
(1)CDMA2000 1X 系统网络组成
基于 ANSI-41 核心网的 CDMA2000 1X 系统网络结构如图 8-1 所示,网络结构由四部
分组成。
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