cdma 2000无线传输技术

cdma 2000无线传输技术
    摘要：cdma 2000是面向下一代移动通信设计的宽带无线技术。它采用上层、链
路层和物理层三层设计，具有较好的灵活性和可伸缩性，可应用于室内外、步行、
车载等多种环境。它实现了从现有TIA/EIA-95－B系统到下一代移动通信系统的平滑
过渡，同时支持该系统的信令协议和泥包以及与该系统间的切况
    主题词：移动通信系统  码分多址  系统设计  系统分析
          简介
    cdma 2000无线传输技术是为满足下一代无线通信系统的需要而设计的一种宽带
技术，采用直接扩频码分多址技术的无线接口。它符合甚至超过了ITU的全部规范要
求，符合从现有的TIA／EIA－95－B系列标准平滑地过渡到下一代通信系统的要求，
可以满意地进行室内。室外或步行及车载环境下的通信。
          系统设计
    为实现高度模块化的设计，cdma2000系统采用了三层设计:上层、键路层和物理
层。所有高于链路层的业务（类似OSI模型网络层、传输层、会议层、表示层和应用
层的功能）总称为上层实体。各种上层实体实现由链路层提供的数据传送业务。链路
层发送数据传送业务，并利用物理层编码和调制信息与基站通信。
      1．上层
    cdma2000的上层所包括的不同业务基本分为三类：
      ·话音业务包括PSTN接入、移动台与移动台间的话音和P电话；
      ·用户终端数据承载业务包括分组数据、电路数据和短消息；
      ·信令控制移动台的各种操作。
    为实现支持先进的多媒体业务的目标，cdma2000能够支持多种业务同时进行，并
具有一套先进的服务质量（QoS）管理机制来规范，发送或动态地调整每个业务的质
量参数，以及一套完善的媒体接人控制（MAC）提供有效的操作和优化的空
中接口容量。cdma2000话音业务实体可与TIA／EIA－95－B语音编码后向兼容，支持
话音的分组数据传送和电路数据传送。数据业务实体一般分为分组数据业务和电路数
据业务。信令实体包括IS－95 2G信令业务和cdma2000上层信令业务。
    2．链路层
    根据特定的上层业务的需要来支持不同层次的业务质量。实际上它将逻辑数据和
信令映射到物理层上。该层可以分为两个子层：链路接入控制（LAC）和媒体接人控
制（MAC）。
    （1）LAC子层
    主要处理对等的上层实体间的点对点通信，可以根据不同的上层实体的需要支持
不同的传输可靠性，因此LAC子层采用了一些不同的协议来支持不同的业务质量需求。
    （2）MAC子层
     MAC子层管理由物理层提供的资源，根据不同的LAC业务实体的要求综合使用这
些资源。该层也负责根据LAC业务实体的要求发送QoS等级（如保留空中接口资源和在
相互竞争的LAC实体间解决优先权问题）。
    该层可被进一步分为物理层独立会聚功能（PllCF）和物理层从属会聚功能（PLD
CF）两个子层。PllCF用于维护相应的数据状态，利用PLDCF提供的业务执行实际的
通信操作来支持MAC层的业务。PLICF使用的业务可以被定义为一组携带
不同类型控制或数据信息的逻辑信道（它不与物理层的物理信道—一对应），主要
有：专用业务信道（DTCh）、共用业务信道（CTCh）、专用MAC控制信道（DMCh－
control）、共用MAC控制信道（CMCh－con-trol）、专用信令道（DSCH）、共有信
令信道（CSCh）。专用信道专用于一个PLICF实例，而共用信道则是用于多个移动台
或PLICF实例共享路径的情形。一个移动台中可以存在多种类型的PLICF，每类的PLI
CF可以有多个实例。
      PLDCF根据 PLICF的要求提供业务，合并MCF层的操作程序及物理层指定的功能。
PLDCF基本上执行三项基本功能：将PLICF的逻辑信道映射到物理层支持的逻辑信道上；
在一个移动站的多个实例的控制和业务信道中复用、解复用或合并控制信息及承载数
据；执行QOS功能，包括解决优先权问题，及将批要求映射到相应的物理层并发送出
去。PLDCF又可以被分为两个子层：Instance Speific PLDCF和PLDCF MUX&QoS子层。
InstanceSpecific PLDCF执行第一个功能，PLDCFMUX&QoS子层执行后两项功能。
      3．物理层
      cdma 2000的物理层为PLDCFMux&Qos子层使用的一组逻辑信道提供编码和调制
业务。物理层接口由以下的—一对应的实际物理发送信道组成：
      ·F／R－FCH，即前向／反向基本信道
      ·F／R－DCCH，即前向／反向专用控制信道
      ·F／R－SCHS，即前向／反向辅助信道
      ·F／R－CCCH，即前向／反向公共控制信道
      ·R－ACH，即反向接入信道
      ·F－PCH，即前向寻呼信道
    信息经过编码和调制后，物理层产生一组物理信道（PHCH）直接发送信息。PHCH
一般可被分为两类：
      ·专用物理信道（DPHCH）
    在基站和单个移动台间所有采用专用和点对点方式传送信息的物理信道的集合。
      ·共用物理信道（CPHCH）在基站和多个移动台间所有采用共享路径和点对多
点方式传送信息的物理信道的集合。
    cdma2000系统有两类前向同步信道：共享同步信道和宽带同步信道。后一模式完
全采用宽带方式调制，是前向CPHCH的一个独立信道。两类信道都能够指导移动台接
入宽带寻呼信道（F-PCH）或增强型TIA／EIA－95－B导频信道。
    cdma 2000系统也有两类寻呼信道：共享寻呼信道，这种模式可用于TIA／EIA－
95－B系统和cdma2000宽带系统；宽带寻呼信道，这种模式完全采用宽带方式调制，
是前向CPHCH的一个独立信道。
    4.cdma 2000无线传输技术的平面结构
    cdma2000系统的分层结构由两个独立的平面组成：控制平面和数据平面。这种结
构的基本好处是有利于在各个功能实体间清晰地定义业务接口。cdma2000标准最终定
义了一个资源配置数据库，以精确地控制移动台的配置，包括逻辑信道与物理信道的
对应关系、目前定义的物理信道结构。控制平面的主要功能实体有：
    ·信令控制：代表上层信令执行要求的控制平面操作。
    ·LAC控制：代表信令LAC实体提供控制平面业务。
    RMAC   PLICF：代表信令射频MAC实体提供控制平面功能。
    ·话音PLICF：执行要求支持协议难找（MAC和LAC）的控制平面功能。
    ·信令PLICF：执行要求支持信令协议堆栈（MAC和LAC），但不用支持上层信令
的控制平面功能。
      ·分组数据PLICF：操作状态等同于 MAC PLICF状态。
      ·电路数据PLICF：操作状态等同于MAC PLICF状态。
    ·Mux&Qos控制：实现PLDCF Mux&Qos控制子层的控制平面功能。
      ·物理层资源控制：负责执行与物理层相关的控制平面功能。
    ·资源控制：维护配置信息数据库，并作为各种资源要求的中央交换场所。
          技术特征
    1．较好的灵活性与可伸缩性
    cdma2000系统提供了多种带宽范围的选择来支持与TIA／EIA－95-B兼容的9.6kbi
t／s－2Mbit/s的数据业务（包括电路和分组数据业务）；允许运营商在很多方面实
现最大的灵活性：信道大小可以是1.25MHz或它的3倍、6倍、9倍和12倍；支持先进的
天线技术；增加小区的覆盖范围从而减少了基站数目；所有带宽的信道都能支持高速
数据业务；支持先进的业务（如高速电路数据BISDN或H.224／223的电信业务）；
      cdma2000可以经济地在各种环境里使用支持从半径小于50m的微微蜂窝到半径大
于35km的大小区。它可以支持各种模式下的工作，如WLL、车载、办公室环境，符合从
固定接入到500kmph车载模式等不同的移动要求。该系统可以提供综合的业务，并有一
套完善的多业务同时操作的模式。
    2. 系统的平滑过渡
    实现了从现存的TIA／EIA－95－B系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。它支持
现存的覆盖结构，信令协议与TIA／EIA－95－B后向兼容，网络不再需要引入新的呼叫
模式。这种分层和模块化的结构也可以容易地综合TIA或ITU定义的新功能。
    3．与TLA／EIA－95-B系统间的切换
      cdma2000系统能够支持与TIA／EIA-95－B系统间的切换。支持多载波直接扩频
系统，可以再利用现有的框架设备、小区规划、操作系统和帐单系统等。在所有环境
下支持对称或不对称的数据速率。
    4．信合协议
      cdma2000支持现存的TIA／EIA－95－B系统的信令协议、消息等，也提供增强的
信令协议来支持一些先进的业务，如分组数据控制和Qos控制等。
    5．多种业务支持
    Cdma2000可以同时进行话音和数据业务，并有一套完善的多媒体QoS控制能力。该
系统还提供了一个高效、低成本的无线本地环路方案。
    另外，cdma2000移动台为实现3G的相关功能，要求接收机能够处理更高速率的数
据和更复杂的滤波器；发射机有很好的功率放大器来支持更大的动态范围。由于要支
持多载波系统，发射设备较TIA／EIA-95－B系统复杂。cdma2000系统对邻道干扰的要
求与TIA／EIA－95－B系统一致。
          关键设计
    ·无线接口宽带的CDMA无线接口为增加系统的容量和性能提供了显著的改进，如：
基于反向信道的相干导颁；连续的反向窜中接口波形；快速的前向和反向功率控制；
以及辅助导频信道支持波束成形的应用。
   ·数据速率  可以1.2kbit/s到2Mbit/s，支持宽范围的射频信道带宽，包括1.25MHz、
3.75MHz、 11.25MHz和15MHz。
    ·先进的媒体接入控制（MAC）有效地支持高速分组数据业务、优化的物理层结构。
    ·Trubo码   在较高传输速率时使用Turbo码，增加了系统容量。
    ·QoS控制   先进的多媒体业务质量（Qos—）控制能力，支持不同业务相应不同
质量要求的控制，处理竞争业务间的优先权问题等。
    ·模式选择  可以根据环境和需要灵活地选择语音、语音/数据和仅用数据模式，
支持分布式和集中式的分组数据业务，可选择采用独立的分组控制与信传送话音。
    ·支持频分复用（FDD）和时分复用（TDD）。
    ·支持前向多载波结构和正交直接扩频。