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CDMA2000


CDMA2000 1X

内容提要
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CDMA概述 CDMA网络结构 IS-95基本原理 CDMA 1X技术 CDMA 1XEV技术

CDMA概述
蜂窝移动通信标准的演进 ? 3G标准介绍 ? 无线通信技术演进过

程 ? CDMA2000的演进
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概述——蜂窝移动通信标准的演进
第一代 80 年代 第二代 90年代 第三代 IMT-2000 超三代 2010

AMPS 美国

GSM
模 拟 技 术 数 字 技 术

TACS 英国
NMT 北欧 其它

CDMA IS-95 TDMA IS-136 PDC

语 音 业 务

宽 WCDMA 带 业 CDMA 务 2000

UMTS

Beyond 3G

TDSCDMA

模拟制式的蜂窝移动通 信系统采用FDMA技术 450/800/900MHz

缺点:容量局限,难以 漫游,缺少安全机制, 信令干扰

数字制式的蜂窝移动通信 系统采用TDMA和CDMA 技术 800/900/1800/1900MHz 缺点:不支持高速数据业 务,不适合传输数据。

CDMA为主,TDMA 2GHz,扩展频段

概述——第三代移动通信系统
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第三代移动通信系统IMT2000,是国际电信联盟(ITU)在1985 年提 出的,当时称为陆地移动系统(FPLMTS)。1996 年正式更名为 IMT2000。 与现有的第二代移动通信系统相比,其主要特点可以概括为: 全球普及和全球无缝漫游 具有支持多媒体业务的能力,特别是支持Internet 的能力 便于过渡和演进 高频谱利用率 能够传送高达2Mbit/s 的高质量图象

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概述——码分多址

3G标准介绍
WCDMA
3GPP FDD方式

CDMA2000
3GPP2 FDD方式

美国

TD-SCDMA

3G 体制

CWTS TDD方式

欧洲

中国

WIMAX
美国

中国

3G标准组织主要是第三代合作伙伴计划3GPP和3GPP2 ,3GPP致力于GSM到 UMTS(WCDMA)的演化, 3GPP2主要工作是制订CDMA2000为无线接 口的移动通信技术规范,二者是竞争关系。 CDMA2000 和WCDMA属于频分双工FDD 方式,TD-SCDMA 属于时分双 工TDD 方式。

3G标准介绍-CDMA2000
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CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带 CDMA技术,也称为CDMA Multi-Carrier,它是由美国高通北美公 司为主导提出、3GPP2制定的无线接口的移动通信技术规范。 这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的,可以从原有的 CDMA One结构直接升级到3G,建设成本低廉。而且CDMA2000的 研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。 该标准提出了从CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的 演进策略。 CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与 CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波 使带宽提高。目前中国电信正在采用这一方案向3G过渡。

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3G标准介绍-WCDMA
WCDMA源于欧洲和日本集中技术的融合,它是由3GPP具体制定的。 WCDMA全名是Wideband CDMA,中文译名为“宽带分码多工存取”, 这是基于GSM网发展出来的3G技术规范。
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它可支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率,采用直接序列扩频 码分多址(DS-CDMA)、频分双工(FDD)方式,它在技术成熟性方 面不及CDMA2000,但其优势在于GSM的广泛采用能为其升级带来方便。
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在同一些传输通道中,它还可以提供电路交换和分包交换的服务。因 此,消费者可以同时利用交换方式接听电话,然后以分包交换方式访 问因特网,这样的技术可以提高移动电话的使用效率。
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该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。 WCDMA技术标准目前版本为R99—R4—R5—R6,因为WCDMA的版 本和GSM/GPRS无线网络系统的调制方式、工作频率不同,所以设备不 能平滑升级。R5引入了下行链路增强技术HSDPA-高速下行分组接入, R6引入了上行链路增强技术HSUPA-高速上行分组接入。
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3G标准介绍-WCDMA
HSDPA-高速下行分组接入 HSDPA (High Speed Downlink Packages Access)技术是提高WCDMA网 络高速下行数据传输速率最为重要的技术,是3GPP在R5协议中为了满 足上下行数据业务不对称的需求提出来的,可在不改变已经建设的 WCDMA系统网络结构的基础上,大大提高用户下行数据业务速率(理论 最大值可达14.4Mbps),该技术是WCDMA网络建设中提高下行容量和 数据业务速率的一种重要技术。
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HSUPA-高速上行分组接入 HSUPA (high speed uplink packet access) 通过采用多码传输、HARQ、 基于Node B的快速调度等关键技术,使得单小区最大上行数据吞吐率达 到5.76Mbit/s,大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频 谱利用率。
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WCDMA Rel5中的HSDPA是WCDMA下行链路方向(从无线接入网络 到移动终端的方向)针对分组业务的优化和演进。HSUPA是上行链路方 向(从移动终端到无线接入网络的方向)针对分组业务的优化和演进。 HSUPA是继HSDPA后,WCDMA标准的又一次重要演进。
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3G标准介绍-TD-SCDMA
TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准是与3GPP(第三代伙 伴项目)体系相融合的,全称为Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access ,即时分的同步码分多址技术(也简称TD),是中国电信 行业百年来第一个完整的移动通信技术标准,是ITU正式发布的第三代移 动通信空间接口技术规范之一。该标准提出不经过2.5代的中间环节,直 接向3G过渡,非常适用于GSM系统向3G升级。军用通信网也是TDSCDMA的核心任务。
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TD-SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA等技术优势于一体,采用了 智能天线、联合检测、接力切换、同步 CDMA、软件无线电、低码片速 率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。
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到2020年前,TD-SCDMA技术与标准的发展和未来演进可以大致分为 三个阶段和两大类别技术。三个阶段分别是:TD-SCDMA及TD-SCDMA 增强型技术标准阶段,TD-SCDMA长期演进(TD-LTE)技术阶段,4G (IMT-Advanced)技术阶段;两大类别技术分别是:第一阶段TDSCDMA及TD-SCDMA增强型技术是基于CDMA的技术,第二阶段的 LTE和第三阶段4G是基于OFDM的技术。
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3G标准介绍-WiMAX
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2007年10月19日,在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会上, WiMAX正式被批准成为第四个全球3G标准。 WiMAX全称为Worldwide Interoperability for Microwave Access,即 全球微波互联接入。由 WiMAX 论坛(WiMAX Forum)提出。 WIMAX又称为802.16无线城域网,是一种为企业和家庭用户提供 “最后一英里”的宽带无线连接方案。 WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术,能提供面向互联网的高速 连接,数据传输距离最远可达50km。WiMAX的技术起点较高,采用 了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先 进技术。 随着技术标准的发展,WiMAX将逐步实现宽带业务的移动化,而3G 则将实现移动业务的宽带化,两种网络的融合程度将会越来越高。因 此在不久的将来WiFi(无线局域网),WiMAX(无线城域网),3G (无线广域网)三者的结合将会为我们创造出一个完美的无线网络。

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3G频段划分
目前我国3G频谱已经划定: ? 中国电信 CDMA2000 :1920-1935MHz和2110-2125MHz频段 中国联通 WCDMA : 1940-1955MHz和2130-2145MHz频段
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中国移动 TD-SCDMA :1880-1920MHz和2010-2025MHz和2300MHz-2400MHz
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按照目前频率划分,TD-SCDMA与最相邻的中国电信CDMA2000的 频率差距也有20MHz,这样的保护带宽从技术上解决邻频干扰是比较容 易的,但对于双工模式不同的基站地理位置非常靠近的情况下仍然会有 较强的干扰出现。
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无线通信技术演进过程
2010+

4G
GPRS—WCDMA TD-SCDMA B3G
(IMTAdvanced)

OFDMA

通用移动通信系统

无线通信技术演进过程-LTE
什么是LTE? 3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项 目,这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。全球主 流3G技术的演进方向是WCDMA/HSPA/HSPA+/LTE,再到4G;LTE可 通俗的称为3.9G,或超3G。
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3GPP将LTE的角色定位为:与其他技术在“低速移动宽带无线接入” 领 域展开竞争,提供给用户更高的数据速率、更高的小区容量、更低的延迟 时间、降低用户以及运营商的成本。
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国际电信联盟给LTE划分了4个频段: 3.4GHz~3.6GHz的200MHz带宽、2.3GHz~2.4GHz的100MHz带宽、 698MHz~806MHz的108MHz带宽和450MHz~470MHz的20MHz带宽, 后两个低频段更有利于建设LTE网络。而450MHz频段已经被定为公共频 段,主要用于对讲机、集群通信,只有700MHz是LTE的最佳频段。不过我 国目前的700MHz频段被模拟电视所占据。从频率的角度来看,中国LTE实 现全面覆盖还需时日。
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无线通信技术演进过程-LTE
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LTE的技术特点

一是OFDM(正交频分复用技术),就是把高速的数据流分成低速的载波。 它奠定了移动宽带的技术基础。 二是MIMO技术,对于高速移动用户或小区边缘用户采用分集方式覆 盖,可以提高数据传输的可靠性。 三是网络扁平化。LTE的网络结构是纯IP和扁平化的,缩短了业务时延。
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4G时代通信技术的演进方向

集中在LTE领域,不再呈现出多元化的格局。即:LTE或一统天下 UMB出 局WiMAX边缘化。对于我国用户而言,最终也将迎来LTE时代,中国移动 的GSM/TD-SCDMA、中国联通的GSM/WCDMA、中国电信的CDMA/EVDO最终都会演进到LTE。

CDMA2000的演进

cdma2000 3x(或多载波) 高容量语音2Mbps
一对3 X 1.25MHz无线信道实现 高速数据速率,这一版本还没 有部署正处在研究开发阶段

DO:高速数据业务 DV:高速数据+话音业务 307.2kbps 话音容量加倍 115.2kbps 8码道捆绑 QCELP话音 编码9.6kbps

cdma20001x

cdma2000 1xEV-DO/DV

IS-95B

规范完成 时间点

IS-95A

1995

1998

2000

2002

CDMA1X EV-DO的演进
仅用于 分组业 务,全 IP构架 CDMA2000 1x EV-DO Rel.0 我国早期实验 网 下行 2.4Mbit/s 上行 153.6kbit/s 同时支持语 音、数据 CDMA2000 1x Rel.0 下行 153.6kbit/s, 分组业务和语 音 Rel. A Rel. B Rel. C 下行 3.1Mbit/s 上行 415kbit/s Qos、多播、 均衡、接收分 集
Enhancements

Rel. A 国外运营商, 澳门联通 下行 3.1Mbit/s 上行 1.8Mbit/s EV-DV Rel. D 下行 3.1Mbit/s 上行 1.8Mbit/s

Rel. B
下行
9.3Mbit/s

上行
5.4Mbit/s

下行307.2kbit/s 分组业务和语音

CDMA IS95系统网络结构
VLR2

F Um B Abis A

D C

H

Ai

E
MSC2

CDMA2000 1X系统网络结构

PCF是分组控制单元,

PSDN是分组数据控制器,

SDU是业务交换数据单元模块,BSCC是基站控制器连接。

CDMA EV-DO 网络结构

CDMA EV-DO 网络结构—AT、BTS和ATAN 接口
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AT:Access Terminal,接入 终端。用于EVDO 的用户终 端,针对非实时的数据业务。 BTS:Base Transmit-receive Station,基站收发信台。接入 网基站。 AN:Access Network,接入 网。无线接入网。 AT-AN 接口:EVDO 空中接口。 遵循IS 856 标准的无线接口。

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CDMA EV-DO 网络结构—BSC和PCF,PDSN, AN-PDSN接口
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BSC:基站控制器,无线资源 和移动性的管理;与CN的连接; 管理BTS。 PCF:Packet Control Function 分组控制功能(模 块)。分组数据状态管理、缓冲 管理。 PDSN:Packet Data Support Node,与数据网络的路由、收 集计费信息、FA 功能。 R-P接口:Radio-Packet 接口, AN与PDSN之间的接口,遵循 IS2001 标准。
R-P

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CDMA EV-DO 网络结构—BSC和PCF,PDSN, ANPDSN接口
A12

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AN-AAA:接入网的鉴权、授权、计费服务器。负责无线接入侧的鉴权, 不提供分组网的鉴权或计费,是可选设备。EVDO 中没有MSC 和HLR, 所以会用到AN AAA。 AN – AN AAA 接口:称为A12接口,定义在IS-878协议中。由于AN AAA 是可选,这个接口也就不一定出现。

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CDMA EV-DO 网络结构——AAA server,与 PDSN-AAA 接口
AAA server: Authentication, Authorization, and Accounting,鉴权、授权和 计费服务器。存储用户信息,并支 持分组网的鉴权、授权和计费的服 务器,提供移动用户与数据网络的 连接。
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PDSN 与AAA 服务器间的接口: 使用RADIUS 鉴权协议;PDSN可 以通过这个接口发送AAA计费所 需存储的使用数据记录。
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IS95基本原理
CDMA系统特点 ? CDMA系统模型 ? IS95A关键技术 ? IS95A信道类型
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CDMA系统特点
技术 特点 容量高 话音质量高 覆盖大 网络频率 规划简单 增强安全性 处理 增益 无需复杂 频率规划 伪随机序 列扩频 扩频/编码 功率控制 软切换 更软切换 语音激活 为运营者 带来的好处

节省投资 提高频率利用率
提高服务质量 节省投资 减少工程设计工 作量,扩容方便 提高网络安全性

减少掉话
延长电池寿命 减少对其他 电子系统干扰

提高服务质量
方便用户 提高通话可靠性 ―绿色”手机

CDMA系统模型
信息流 信源 编码 卷积 交织 加扰 扩频 调制 射频 发射

信源 解码

译码
反交织

解扰

解扩

解调

射频 接收

信息流

CDMA系统模型
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信源编码

可变速率声码器有:8K QCELP, 13K QCELP,EVRC (CDMA 1X) 特点: 支持话音激活,典型的双工通话中,通话的占空比小于35%,不 通话的时候降低发射速率,有效提高系统容量。
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交织

将突发瞬间干扰引起的连续误码离散化,克服快衰落。
编码块输入 交织块输出

来自信源 编码器

块交织器
根据格式写入矩阵 根据格式从矩阵读出
至扰码

384比特
19.2kbit/s

384交织比特
19.2kbit/s

IS-95A系统时间
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系统零时:定义1980年1月6日0时整为系统起始时间。偏置 为零的长码和短码此时同时处于初始状态 所有基站将在GPS时间的每个偶秒起始时刻(或在此之后 80ms整数倍处)作为0偏置PN码(周期为80/3 ms)的初 态,即在此之前恰好输出了1个“1”和连续15个“0”这样的 PN码片

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所有基站需将1980年1月6日零时(GPS起始时间)作为m 序列长码的初态(在此之前恰好输出了一个“1”码片和41 个连续的“0”码片)
使用GPS定时的好处:切换快,同步简单

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IS-95系统的关键技术
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扩频技术 功率控制技术 软切换技术 分 集 技 术 与 RAKE 接 收 技 术

关键技术(1)——扩频技术
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扩频技术就是将信息的频谱展宽后进行传输的技术。

理论基础: 白噪声干扰的条件下,信道容量 C = B log2(1 + S / N ) Shannon公式,B— 信道带宽 S — 信号平均功率 N — 噪声平均功率
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结论:在信道容量C不变的情况下,信道带宽B与信噪比S/N完全可以 互相交换,即可以通过增大传输系统的带宽可以在较低信噪比的条件 下获得比较满意的传输质量。 扩频通信系统的主要特点: 隐蔽性和保密性 抗干扰和抗多径衰落能力强 实现多址技术、增加容量、提高频率复用率。 占用频带较宽,系统复杂性增加。

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关键技术(2)——功率控制
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CDMA系统是自干扰系统,限制CDMA系统容量的因素是 总干扰,当达到以下条件,系统容量最大: ? 当在可接受的信号质量下,功率最小; ? 基站从各个移动台接收到的功率相同。

关键技术(2)——功率控制类型
开环功率控制 反向功率控制 功率控制 闭环功率控制 外环功率控制

内环功率控制

前向功率控制 内环功控:基站测量Eb/Nt和设定的目标Eb/Nt进行比较,大于则指令移动 台降低发射功率,否则增加发射功率。调节速率为 800Hz。 外环功控:统计误帧率,设定所需的目标Eb/Nt 前向功控:是闭环功率控制。消息报告方式:周期报告、门限报告。
移动台所需发射功率受以下因素影响:移动台与基站距离,小区负荷,信 道环境。CDMA系统规定用一个常数来补偿路径损耗与小区负荷的影响, 这个常数可由基站调整。移动台根据接收前向信道的功率,直接确定发射 功率。

关键技术(3)——软切换
硬切换:切换过程中,移动台与新的基站联系前,先中断与原基站的 通信,再与新基站建立联系。硬切换过程中有短暂的中断,容易掉话。包 括:在不同CDMA运营商的基站和扇区切换;CDMA和模拟系统的切 换,CDMA载波间的切换。
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软切换:是指在导频信道的载波频率相同时小区间的信道切换。在切 换过程中,移动台先建立新连接再断开原连接。软切换会带来更好的话音 质量,实现无缝切换、减少掉话。
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更软切换:是指在一个基站的不同扇区之间切换,只需通过小区基站 便可完成,无需通过MSC。
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软/更软切换:是指在一个小区内的扇区与另一小区或另一小区的扇区 之间的信道切换。
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关键技术(4)——分集技术
? 时间分集
采用符号交织,检错纠错编码等方法。

? 频率分集
通过将信号能量在宽频带中扩展实现的。CDMA将信号扩展到整 个1.23M上。

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空间分集
1:在基站采用双接收天线。 2:在手机和基站采用RAKE接收,合并不同传输延时的信号. 3:软切换的时候,移动台和多个基站同时联系,从中选出最好 的帧送给交换机。

关键技术(4)—— RAKE 接收原理
单径接收电路 单径接收电路 接收机 合并后 的信号

合 并

单径接收电路
搜索器

计算信号强 度与时延

s(t)

s(t)

t

t

RAKE 接收技术有效地克服多径衰落,提高接收性能

CDMA系统特色——小区呼吸
当相邻小区的负荷不相同时,负荷重的小区降低发射功率, 使本小区边缘的用户切换到临近小区,从而实现负载控制。

负载控制使用的主要 手段包括小区呼吸和 同覆盖异频小区之间 的切换。

―小区呼吸”动态分配小区负荷,改善网络覆盖,
增加系统容量

IS-95A信道类型
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前向:导频信道,同步信道,寻呼信道,业务信道(含功率控制 子信道) 反向:接入信道,业务信道
功 能 前 向 链 路 纠 错 1 编/率 码速 2 W a l码供 s h 提 信 道 化 长 码 提 扩 供 展 加 密 性 短 码 标 扩 识 展 基 站 反 向 链 路 1 /率 3 速 6制 4 阶 调 信 道 化 用 制 作 O Q P S K 调

重 复 降功 采方 符 低率 用式 号 重连 随不 传 复续 机连 输 符发 突续 号 发 射 发 射 导 频 提 信 供 道 相 干 接 收 没, 有采 导用 频非 信相 道 干 接 收

调 制 支输 不传 方 持, 支输 式 多采 持, 码用 多采 道 传 码用 道 Q P S K 方 式 O式 Q P S K 方

CDMA 1X技术
CDMA 1X技术特点 ? CDMA 1X前向信类型 ? CDMA 1X反向信道类型 ? CDMA 1X与IS95比较 ? CDMA 1X特点及优势总结
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CDMA 1X 技术特点

CDMA 1X 技术特点
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与IS-95相比,CDMA2000 1X采用了一些新的技术,比如多用户检测、智能天线、 多载波方式、快速前向功率控制、发送分集以及Turbo码技术,来支持更高的系 统性能和网络容量。

多用户检测 CDMA系统靠此来抵抗和限制多址干扰,它通过消除CDMA系统中小区或 小区内的干扰来改进接收性能、增加系统容量。
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智能天线 天线的波速方向和增益智能处理后能自适应的改变,这种天线叫智能天线。它可以 减少和抵消干扰信号,提高性干比,增加容量,提高覆盖。
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Turbo码 在大数据包时使用,性能明显优于卷积码,可达到逼近信道极限的效果。 Turbo码的特点: 对输入的信息序列进行两次编码,译码时可相互交换信息 交织器的引入使得信息比特不仅受邻近校验比特的保护,而且受距离很远的校 验比特的保护。
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CDMA 1X 技术特点——发射分集

数据流 1 天线 1
路径 1

恢复数据流

数据流

发射分集 处理
路径 2 天线2

数据流 2

发射分集技术提高终端接收性能,增加系统下行容量

CDMA 1X技术特点——功率控制
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反向
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开环功率控制 闭环功率控制
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内环功率控制:800 Hz 外环功率控制

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前向
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闭环功率控制
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消息报告方式:周期报告、门限报告 EIB方式:50 Hz QIB方式:50 Hz 快速功率控制:800 Hz

? IS-95系统在前向信道中应用慢速功率控制技术,在反向信 道中应用快速功率控制技术。 ? CDMA1X在前向信道也应用了快速功率控制技术

CDMA 1X前向信道类型(1)
前向CDMA信道
(SR1 and SR3)

F-CCCH

F-BCCH

F-QPCH

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 专用 控制信道

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)

?绿底色信道为IS95兼容

前向信道类型——专用物理信道
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基本业务信道F-FCH ? 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 补充业务信道F-SCH ? 用于高速的数据传输 ? 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 专用控制信道 专用控制信道F-DCCH ? F-DCCH用于在呼叫过程中传送用户特定的信令息 ? 每个前向业务信道可以有一个F-DCCH ? 支持5ms帧 ? 支持非连续传输

CDMA 1X反向信道类型(1)
反向CDMA信道(SR1和SR3)

接入信道

增强接入 信道操作 (RC 1 or 2)

反向公共控 制信道操作

反向业务 信道操作 (RC1或RC2)

反向业务 信道操作 (RC 3 to 6)

反向导频信道 增强接入信道

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 0~2个反向 补充信道

蓝底色信道为反向专用信道,其余为反向公共信道

反向功率 控制子信道

反向信道类型——公共物理信道
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反向导频信道 反向导频作用 ? 初始捕获,跟踪,反向相干解调,功率控制测量 ? 利用反向导频信道,基站能进行相干解调,提高了接收性能,增大 了反向信道容量 ? 语音业务:cdma2000 1X是IS-95A/B的1.5~2倍 ? 数据业务:cdma2000 1X是IS-95A/B的3.2倍 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。发向CDMA 信道最多可包括32个反向接入数据帧。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。

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增强接入信道: 用于发起同基站的通信或响应专门发给MS的消息,其消息内容较短,消 息传递性的可靠性较低。 公共控制信道: 用于在没有使用反向业务信道时向BS发送用户和信令信息。发送的消息 内容长度较大,传递的可靠性也相当高。

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反向信道类型——专用物理信道
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基本信道: 用于在通话中向移动台发送用户信息,可以单独构成业务 信道,用来传送缺省的话音业务。 专用控制信道: 用于在通话过程中向BS发送用户和信令信息。 补充信道/补充码分信道: 用来在通话中向移动台发送用户信息,以数据业务为主, 反向业务信道中最多可包括2个补充信道 ,7个补充码分 信道。

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CDMA 1X与IS-95比较(1)
对比项 频谱占用 传输速率 无线配置(RC) 反向导频信道 信道编码 调制方式 反向扩频方式 前向功率控制 发射分集 IS-95A/B 1.23MHz IS-95B 最 大 支 持 速 率 为 76.8kbps/115.2kbps Rate Set 1 9.6kbps Rate Set 2 14.4kbps 不支持 卷积码 前向 QPSK 反向 OQPSK 采用 64 阶正交调制,长码扩频 慢速功率控制 无 CDMA 1x 1.23MHz CDMA 1x 能支持最大速率为 307.2kbps 前向支持 RC1~5 反向支持 RC1~4 支持反向导频信道,提供相干 解调 卷积码、Turbo 码 前向 QPSK 反向 HPSK 采用 Walsh 码扩频 增加前向 QIB 方式:50Hz 前向快速功率控制:800 Hz 支持 Non-TD、OTD、STS 方式

CDMA 1X与IS-95比较(2)
信道类型 导频信道 发射分集导频信道 辅助导频信道 发射分集辅助导频信道 同步信道 寻呼信道 广播信道 快速寻呼信道 公共功率控制信道 公共支配信道 前向公共控制信道 前向专用控制信道 前向基本业务信道 前向补充码信道 前向补充信道 反向导频信道 接入信道 增强型接入信道 反向公共控制信道 反向专用控制信道 反向基本业务信道 反向补充码信道 反向补充信道 IS-95A/B √ CDMA 1X √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

√ √

前 向 信 道

√ √

反 向 信 道



√ √

CDMA 1X与IS-95比较(3)
载频带宽 业务种类 业务速率 话音用户/扇区/载 频注 1 空中接口容量/扇 区载频注 2 IS-95A 1.25MHZ Circuit 9.6/14.4Kbps 22/14 用户 105.6kbps IS-95B 1.25MHz Circuit/Packet 56.6/64Kbps 22/14 用户 105.6kbps CDMA 1X 1.25MHz Packet 144Kbps 44/28 用户 337.92kbps

注:每扇区载频所支持的8K/13K话音用户的数量根据现有网络运行 参数和仿真计算的结果,空中接口每扇区载频所能提供的最大数据 流量。

IS-95A/B 演进到CDMA20001x
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主要增加了高速分组数据业务,原有的电路交换部分基本保持不变。

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在原有的IS-95A/B 的基站中需要增加分组控制模块PCF 来完成与分 组数据有关的无线资源的控制功能。
在核心网部分增加分组数据服务节点PDSN 和鉴权认证AAA 系统, 其中PDSN 完成用户接入分组网络的管理和控制功能,AAA 完成与 分组数据有关的用户管理工作。 IS-95A/B 系统和CDMA2000 1X 系统使用了完全相同的射频单元,直 接利用已有天线,升级软件,并增加分组数据部分即可完成从IS95A/B 系统向CDMA2000 1X 系统的升级,最大限度的保护运营商的 投资。

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CDMA1X技术特点带来的优势
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系统吞吐量提高 ? 前向快速功率控制 ? 前向发射分集OTD、STS ? 导频辅助相干解调(约3dB) ? Turbo编码的引入 更强的抗干扰性 ? 改进的前向纠错编码(中/高速数据传输采用Turbo码) 频谱利用率提高 ? Walsh码资源加倍 以及 HPSK、QPSK调制。 支持高速SCH,单个信道的峰值速率高达307.2kbps ? 更多的信道类型使高层信令控制更加完善 终端待机时间更长 ? 快速寻呼信道 前向兼容 ? 射频部分 基带处理部分(RC)

CDMA 1XEV技术
CDMA 1XEV-DO技术 ? CDMA 1XEV-DO前向信道结构 ? CDMA 1XEV-DO后向信道结构 ? EV-DO高速数据实现的关键技术 ? EV-DO与1X、 HSPA对比 ? CDMA 1XEV-DV技术
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CDMA 1XEV-DO技术
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基于Qualcomm提出的1XHDR ( High Data Rate ) 只支持非实时的分组数据业务 较高的频谱利用率,反向最高可传输153.6 kbps;前向最 高可传输2.4576 Mbps 所有的数据速率都使用Turbo码 前向最大功率发射,采用速率控制 采用为分组业务优化的时隙/帧结构 反向继续采用功率控制 反向继续使用HPSK调制;前向使用QPSK、8-PSK、16QAM调制

CDMA 1X EV-DO前向信道结构
前向信道

导频信道

MAC信道

业务信道

控制信道

RA

DRCLock

RPC

1)导频信道(Pilot Channel): 导频信息是全零的比特流,直接进行电平映射,然后采用64阶的第一 个Walsh码进行调制,生产一串导频符号,被固定的插入每个时隙帮 助AT完成系统捕获及同步。

CDMA 1X EV-DO前向信道结构
2)媒体接入信道(MAC Channel): 由反向功控信道(RPC)、DRC锁定比特(DRC Lock Bit)和反向激活比特 (RAB)信道组成。MAC信道又分为反向活动(RA,Reverse Activity)子 信道、反向功率控制(RPC,Reverse Power Control)子信道及DRC Lock子信道。

3)话务信道(Traffic Channel): 系统通过此信道向AT进行无线数据传送和话务信道建立后的参数配置消 息。
4)控制信道(Control Channel): 向系统内所有的AT提供一系列广播消息和针对某特定AT的控制信令消息 包括寻呼、TCA、UATI分配、会话结束等。

CDMA 1X EV-DO后向信道结构
反向信道

接入信道

反向业务信道

导频

数据

导频

MAC

ACK

数据

RRI

DRC

(1)接入信道(Access Channel):用于传送基站对终端的捕获信息, 帮助AT向AN发起起始呼叫或与AN重新建立连接。 其导频部分用于反向链路的相干解调和定时同步,以便于系统捕获 接入终端;数据部分携带基站对终端的捕获信息。

CDMA 1X EV-DO后向信道结构
(2)反向业务信道(Reverse Traffic Channel):
用于传送反向业务信道的速率指示信息和来自反向业务信道MAC协议的数据 分组,同时用于传送对前向业务信道的速率请求信息和终端是否正确接收前向业 务信道数据分组的指示信息。它包括导频信道、媒体接入信道、确认信道、数据 信道。
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导频信道:

除了用于连接状态下对反向链路的相干解调和定时控制外,还可以用于链路质 估计,系统由此计算反向业务信道的闭环功率控制信息。
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媒体接入信道:

辅助MAC层完成对前反向业务信道的速率控制功能,包括RRI信道和DRC信道。 RRI信道用于指示反向业务信道数据部分的传送速率; DRC信道携带终端请求的前向业务信道的数据速率值及其通信基站的标识。
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确认信道:AT通过此信道向AN报告前向分组包是否被正确接受。

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数据信道:分用于传送来自反向业务信道MAC层的数据分组。

EVDO高速数据实现的关键技术

?动态资源调度 最重要的实现高速率的原因是DO了解当前移动台处的无线环境并给予 相应的反馈。而其他无线技术则只是根据业务要求分配资源而不看当时接 收机的无线环境。DO系统收集当前移动台处的无线环境,调度数据包的传 送以达到系统流量的最大化。

EVDO高速数据实现的关键技术
自适应编码调制 另外一个DO能提供高流量的原因是适当的编码和调制方式。DO系统查 看 当前终端接收数据的能力,给它相应的传输参数,包括码速率,调制方式, 发送当前数据包。编码和调制方式可以包和包之间改变。这不同于 CDMA20001X的解决方法。例如,当接收机的无线环境好时,空中就使用高 的调制技术以提高流量。
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宽管道调度 和CDMA20001X不同,DO在一个时刻前向链路上分配整个带宽给一个用户。 即在用户的数据包传送其间,系统分配所有资源给一个用户传送。这使网络 可以给当前的用户最大可以使用的功率,以帮助空中可以有更高的速率。
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提前确认机制 当一个用户数据包在空中传送时,数据通常加了很多保护以便在接收端可以 进行错误恢复。DO在当前速率下发送很多被编码数据的复制包。如果接收 机在物理层检测到接收了一个有效的数据复制包时,它会立即发送一个肯定 的应答信息给发射机。发送方就会停止发送同一个包以后的复制包。发送余
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EV-DO与1X对比
1x EV-DO与 CDMA2000 1x相比有两大优点: ? 峰值速率高; ? 容量大,可支持的用户多。 其主要差别是,在CDMA2000 1x中,网络侧不但决定前向 链路的数据速率,而且还直接控制反向链路的数据速率。但 在1x EV-DO 技术中,接入的移动终端决定前向链路的数据 速率,基站根据移动终端请求的速率决定是否给该移动终端 传输数据。因此,1x EV-DO的网络性能很大程度取决于移 动终端使用的算法。基站在前向链路不能选择数据速率,但 它能决定向每一个终端发送数据的时刻。

EV-DO与HSPA对比(1)
3GPP/3GPP2已经制定了1xEV-DO、HSDPA/HSUPA(统称HSPA) 等技术标准,使用户可在移动环境下实现宽带数据传输。两者都是通过提 供高速的下行(前向)链路数据来支持非对称业务的需求。高速的下行(前向) 链路十分有利于诸如广播、组播、流媒体等非对称业务的开展与应用;在 标准兼容性方面,两种技术都考虑了与现有标准版本的兼容。
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关键技术的相似之处 ? 下行链路时分复用。不同的用户共享下行信道通过时分方式接入。 ? AMC(自适应调制编码)。根据信道质量的好坏进行编码和调制方式的调 整,使得数据传输速率最大化。 ? 高阶调制。 ? 快速链路适配。根据无线环境作适配进行快速用户调度,充分利用小区 的功率和频谱资源:在EV-DO中最小的调度时间间隔为1.67ms,HSPA 的调度时间间隔为2ms。 ? HARQ。1xEV-DO和HSPA系统综合了前向纠错码(FEC)和重传(ARQ) 两种方式的特点,重传功能移至基站,一方面减小数据传输的时延,另 一方面,它充分利用了已传送的信息,获得时间分集的增益。

EV-DO与HSPA对比(2)
具体技术实现上的差异 ? 上行链路调制方式。HSPA系统上行只支持BPSK方式,EV-DORevA系统中上行 链路可支持BPSK、QPSK和8PSK三种调制方式。 下行链路多用户复用。HSPA系统下行链路不仅支持多路用户数据的时分复用,还 支持码分复用的方式;EV-DO系统中,下行链路只支持多路用户数据的时分复用。
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第三是HARQ。HSPA在物理层都采用了HARQ技术,同样都支持两种合并机制: 对基站重发相同的分组包进行前后合并或对基站重发含有不同信息(即冗余信息)的分 组包进行增量冗余合并。EV-DO支持“提前终止”技术,在传送中当发送端收到接收 方 的ACK应答后,立即停止重传开始发送下一个新的数据分组。
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第四是承载方式。HSPA业务既可以与R99/R4业务共享同一载频,也可以使用独 立的载频承载,但EV-DO业务必须使用独立的载频承载,不能与CDMA1X共享载频。
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第五是业务能力。HSPA(R6版本)目前不支持VoIP业务,VoIP的相关规范在R7版 本中定义,目前大概完成了50%,而EV-DORevA通过物理层、MAC层、高层的改进 和QoS控制增强,可以支持低时延的实时性业务,如VoIP等。
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CDMA 1XEV-DV技术
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三种业务模式:实时、非实 时、实时/非实时混合 语音和分组数据业务可以与 CDMA 1X、CDMA 1XEVDO互操作,包括切换 同一载频可以同时支持实时 和非实时的业务 语音和分组数据业务选项和 容量可以支持未来语音和图 像编码方式的融合 语音质量达到或超过 CDMA2000系统语音质量。

CDMA 1XEV-DV技术
前 向 反 向 话 音 2 m2 m 容 倍 0于 量 于 倍0 c0 d a 2 0 c0 d a 2 0 1 x 1 x O速b u 数s tr 据 d o o 高M 2 . p 4 1p . b 2 5 M s 峰 值 速 率 O速b u 数s tr 据 d o o 高0 6 0 k p 6s 0 0 k b p 平 均 速 率 O行 s u 数 tr 据 d o o 步b 2 M p 1p . b 2 5 M s 速 率 Io 率 n 据b d 速s o r 数M 2 p 1p . b 2 5 M s

CDMA2000 1X到CDMA2000 1x EV平滑演进
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CDMA2000 1X 的版本包括Rel.0,Rel.A,Rel.B。 目前CDMA2000商用化的标准主要基于CDMA2000 Rel.0 和 CDMA2000 Rel.A 两个版本。

1)从CDMA2000 1X 演进到CDMA2000 1x EV-DO 电路域网络结构保持不变,分组域核心网在现有网络的基 础上增加AN-AAA,负责分组用户的管理。 在原有的1X 基站上新增一个CDMA 标准载频用做高速数 据的传输,原有CDMA2000 1X 基站需增加DO 信道板, 同时进行软件升级。 2)从CDMA2000 1X 演进到CDMA2000 1x EV-DV 电路域核心网和分组域核心网均保持不变,原CDMA2000 1X 基站需增加DV 信道板,同时进行软件升级。


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