(重邮信科版)第二部分 第二讲 CDMA2000系统的实现

2008-1重庆重邮信科CDMA20001第二讲CDMA2000的实现田增山博士/教授（CYIT3G培训中心）[e-mail]2008-1重庆重邮信科CDMA20002主要内容基本概念物理信道的种类和功能前向物理信道–前向公共物理信道–前向专用物理信道反向物理信道–反向公共物理信道–反向专用物理信道2008-1重庆重邮信科CDMA20003主要内容移动台呼叫处理–移动台初始化状态–移动台空闲状态–系统接入状态–业务信道控制状态软切换实现––搜索窗口–切换参数–切换过程2008-1重庆重邮信科CDMA20004主要内容CDMA系统功率控制–前向功率控制–反向功率控制•开环控制•闭环控制2008-1重庆重邮信科CDMA20005第一节基本概念物理信道逻辑信道物理层扩频速率2008-1重庆重邮信科CDMA200061.逻辑信道和物理信道每个时隙称为一个物理信道，可以用于信令的传输，称控制时隙；也可以用于传输用户信息，称通信时隙。每个物理信道中可以包含一个或多个逻辑信道，视逻辑信道需要的比特数确定。常常在一个物理信道中同时安排信息和控制这两种逻辑信道。2008-1重庆重邮信科CDMA200071.逻辑信道和物理信道逻辑信道表示承载的内容是什么(what)，分为两大类：控制信道和业务信道。传输信道表示承载的内容怎么传,以什么格式传,分为两大类:专用传输信道和公用传输信道。物理信道表示空中接口上的传输形式。RLC-MAC的接口上是逻辑信道。MAC-PHY的接口上是传输信道。PHY-对方PHY的接口上是物理信道。2008-1重庆重邮信科CDMA200081.逻辑信道和物理信道逻辑信道由物理信道上传递的信息组成，用以完成特定的功能或者指有某种功能的数据组，如用于用户信息的信息（业务）信道或呼叫控制的控制（信令）信道。2008-1重庆重邮信科CDMA200092.物理层cdma2000的物理层处于其体系结构的最底层，它通过各种物理信道，完成高层信息与空中无线信号间的相互转换；几乎cdma2000的所有特点和优点都通过它来保证并体现，它是这种无线通信系统的基础。2008-1重庆重邮信科CDMA200010SRl和SR3的频带配置方式很灵活，如下图所示。SR1和SR3既可以独立配置，也可以混合配置，即前向配置为SR3，反向配置为SRl，这样非常有利于实现非对称的数据业务。另外，SRl和SR3可以重叠配置，其调制方式保证了两种模式之间的正交性(或准正文性)。在重叠配置方式下，SR1和SR3共享相同的前向公共信道，如同步信道等，这样便可以保证系统可以同时支持工作于SRl或SR3的MS，即两种MS解调同一个同步信道，然后再根据同步信道中系统的基本参数来配置自身，工作在各自所支持的模式下。3.扩频速率2008-1重庆重邮信科CDMA200012前向专用物理信道前向公共物理信道第二节前向物理信道2008-1重庆重邮信科CDMA2000141.FL公共物理信道前向公共物理信道–FL中的导频信道包括：F-PICH、F-TDPICH、F-APICH和F-ATDPICH。–同步信道F-SYNCH–前向寻呼信道F-PCH，它的功能可以被F-BCCH、F-QPCH和F-CCCH取代并得到增强。–FL公共功率控制信道F-CPCCH2008-1重庆重邮信科CDMA2000151.FL公共物理信道如图所示，FL公共物理信道包括：导频信道、同步信道、寻呼信道、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、和公共控制信道。其中，前三种是和IS-95系统兼容的FL信道，后面的信道则是IS-2000新定义的FL信道。2008-1重庆重邮信科CDMA200017FL中的导频信道包括：F-PICH、F-TDPICH、F-APICH和F-ATDPICH。它们都是未经调制的扩频信号。BS发射它们的目的是使在其覆盖范围内的MS能够获得基本的同步信息，也就是各BS的PN短码相位的信息，MS可根据它们进行信道估计和相干解调。1)导频信道2008-1重庆重邮信科CDMA200018如果BS在FLCDMA信道上使用了发送分集方式，则它必须发送相应的F-TDPICH。如果BS在FL上应用了智能天线或波束赋形，则可以在一个CDMA信道上产生一个或多个(专用)辅助导频(F-APICH)，用来提高容量或满足覆盖上的特殊要求(如定向发射)。当使用了F-APICH的CDMA信道采用了分集发送方式时，BS应发送相应的F-ATDHPICH。1)导频信道2008-1重庆重邮信科CDMA200019同步信道F-SYNCH用于传送同步信息，在基站覆盖的范围内，各移动台可利用这种信息进行同步捕获。在基站的覆盖区中开机状态的移动台利用它来获得初始的时间同步。由于F-SYNCH上使用的导频PN序列偏置与同一前向信道的F-PICH上使用的相同，一旦移动台通过捕获F-PICH获得同步时，F-SYNCH也就同步上了，这时就可以对F-SYNCH进行解调。2)同步信道2008-1重庆重邮信科CDMA200020当MS解调F-SYNCH之后，便可以根据需要解调寻呼信道(F-PCH)了，MS可以通过它获得系统参数、接入参数、邻区列表等系统配置参数，这些属于公共开销信息。当业务信道尚未建立时，MS还可以通过F-PCH收到诸如寻呼消息等针对待定MS的专用消息。2)同步信道2008-1重庆重邮信科CDMA2000213)前向寻呼信道F-PCH前向寻呼信道F-PCH是和IS-95兼容的信道，在cdma2000中，它的功能可以被F-BCCH、F-QPCH和F-CCCH取代并得到增强。基本上，F—BCCH发送公共系统开销消息；F-QPCH和F-CCCH联合起来发送针对MS的专用消息，提高了寻呼的成功率，同时降低了MS的功耗。2008-1重庆重邮信科CDMA200022FL公共功率控制信道F-CPCCH的目的是对多个R-CCCH和R-EACH进行功控。BS可以支持一个或多个F-CPCCH，每个F-CPCCH又分为多个功控子信道(每个子信道一个bit，相互间时分复用)，每个功控子信道控制一个R-CCCH或R-EACH。公共功控子信道用于控制R-CCCH还是R-EACH取决于工作模式。4)FL公共功率控制信道F-CPCCH2008-1重庆重邮信科CDMA2000235)FL公共功率控制信道F-CPCCH当工作在功率受控接入模式时，MS可以利用指定的F-CPCCH的子信道控制R-EACH的发射功率。当工作在预留接入模式时，MS利用指定的F-CPCCH的子信道控制R-CCCH的发射功率。2008-1重庆重邮信科CDMA2000246)公共指配信道F-CACH专门用来发送对RL信道快速响应的指配信息，提供对RL上随机接入分组传输的支持。F-CACH在预留接入模式中控制分配R-CCCH和相关的F-CPCCH子信道，并且在功率受控接入模式下提供快速的确认响应，此外还有拥塞控制的功能。BS也可以不用F-CACH，而是选择F-BCCH来通知MS。F-CACH可以在BS的控制下工作在非连续方式。2008-1重庆重邮信科CDMA200025FL公共控制信道F-CCCH用来发送给指定MS的消息，例如寻呼消息。它的功能虽然和IS-95中寻呼信道的功能有些重叠，但它的数据速率更高，也更可靠。7)FL公共控制信道F-CCCH2008-1重庆重邮信科CDMA2000262.FL专用物理信道FL专用物理信道包括：专用控制信道1、基本信道2、补充信道3和补充码分信道4，它们用来在BS和某一特定的MS之间建立业务连接。FL基本信道中的RCl和RC2两种是和IS-95系统中的业务信道兼容的，其他的信道则是IS-2000新定义的FL专用信道。FL专用信道(包括RL专用信道)，从功能上来说，等效于IS-95中的业务信道。2.FL专用物理信道2008-1重庆重邮信科CDMA2000281）基本业务信道同IS-95一样2008-1重庆重邮信科CDMA200029•FL专用控制信道(F-DCCH)和FL基本信道(F-FCH)用来在通话(包括数据业务)过程中向特定的MS传送用户信息和信令信息，只是F-FCH是缺省的业务信道，可以单独构成业务信道用来传送缺省的话音业务；一般只有在F-FCH的容量不够时，才会增加其他专用信道。2）FL专用控制信道2008-1重庆重邮信科CDMA200030F-DCCH基本上不会单独构成业务信道，与F-FCH相比，它虽然也可传送用户信息，但它主要的用途是传送信令信息；因为数据业务的引入使得信令流量增加(如动态分配信道的信令)，为了使信令在F-FCH繁忙时仍能可靠地传送，就采用了F-DCCH。在不影响信令传送的前提下，F-DCCH上也可以传送突发的数据业务。2）FL专用控制信道2008-1重庆重邮信科CDMA200031FL补充信道(F-SCH)和补充码分信道(F-SCCH)都是用来在通话(可包括数据业务)过程中向特定的MS传送用户信息，进一步讲，主要是支持(突发/电路)数据业务。F-SCH和F-SCCH都可以动态地灵活分配，并支持信道的捆绑以提供很高的数据速率。当然，当某用户以较高的数据速率进行通信时，他不仅占用了较多的正交码资源，也给其他用户带来了较大的干扰；不过，由于大多数情况下，数据业务的突发性较强，因此总的看来，系统的吞吐量是提高了。3）FL专用补充和补充码分信道2008-1重庆重邮信科CDMA200032反向专用物理信道反向公共物理信道第三节反向物理信道2008-1重庆重邮信科CDMA2000341.RL公共物理信道如图所示，RL公共物理信道包括：接入信道(R-ACH)1、增强接入信道(R-EACH)1和RL公共控制信道(R-CCCH)3，这些信道是多个MS共享使用的，为了实现冲突控制，IS-2000提供了相应的随机接入机制。与FL不同，RL的导频信道在同一MS的信道中是公用的，而各个MS的导频信道之间是不同的，即在局部上可以说RL导频信道是公共信道。1.RL公共物理信道2008-1重庆重邮信科CDMA200036为了提高RL的性能，cdma2000采用了RL导频信道R-PICH，它是未经调制的扩频信号。BS利用它来帮助检测MS的发射，进行相干解调；其功能和FL导频的功能类似。1)RL导频信道2008-1重庆重邮信科CDMA200037当使用R-EACH、R-CCCH或RC3～RC6的RL业务信道时，应该发送R-PICH。当发送R-EACH、R-CCCH或RL业务信道的前缀时，也应该发送R-PICH。另外，当MS的RL业务信道工作在RC3～RC6时，在R-PICH中还插入一个反向功率控制子信道。1）RL导频信道2008-1重庆重邮信科CDMA200038R-ACH、R-EACH和R-CCCH都是在尚未与BS建立起业务连接时，MS用来向BS发送信息的信道，总的说来,它们的功能比较相似1，但R-ACH和R-EACH用来发起最初的呼叫试探，其消息内容较短2，消息传递的可靠性也较低。而MS要使用R-CCCH则必须经过BS的许可，要么通过接入信道申请，要么是BS直接指配的，当然R-CCCH上发送的消息内容长度也较大3，传递的可靠性也相当高，更适用于数据业务。2）RL接入信道2008-1重庆重邮信科CDMA200039R-ACH属于IS-2000中的后向兼容信道，与IS-95兼容。它用来发起同BS的通信或响应寻呼信道消息。R-ACH采用了随机接入协议，每个接入试探包括接入前级和后面的接入信道数据帧。反向CDMA信道最多可包含32个R—ACH，编号为0—31。对于前向CDMA信道中的每个F-PCH，在相应的反向CDMA信道上至少有1个R-ACH。2）RL接入信道2008-1重庆重邮信科CDMA200040RL增强接入信道R-EACH用于MS发起同BS的通信或响应专门发给MS的消息。R-EACH采用了随机接入协议。R-EA