CDMA2000-1X总结

从CDMA技术的演进与标准来引入CDMA2000 1X 
  
　在第三代移动通信的无线接口国际提案中，最广泛受到注意的是W-CDMA和 
cdma2000。 
  
　这两种宽带CDMA方案，除了码片速率、同步方式、导频方式等有所不同外，其它如功率、软切换等基本技术并无大的区别。 
  
　cdma2000是美国向ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议，是IS-95标准向第三代演进的技术体制方案，这是一种宽带CDMA技术。cdma2000室内最高数据速率为2Mbit/s以上，步行环境时为384kbit/s，车载环境时为144kbit/s以上。  
  
　cdma2000-1X原意是指cdma2000的第一阶段(速率高于IS-95，低于2Mbit/s)，可支持308kibit/s的数据传输、网络部份引入分组交换，可支持移动IP业务。 
  
　与cdma one相比，cdma2000有下列技术特点： 
     多种信道带宽。前向链路上支持多载波(MC)和直扩(DS)两种方式；反向链路仅支持直扩方式。 
     当采用多载波方式时，能支持多种射频带宽，即射频带宽可为N X 1.25MHz，其中N=1、3、5、9或12。 
     目前技术仅支持前两种，即1.25MHz(cdma2000-1X)和3.75MHz（cdma2000-3X)。 
     可以更加有效地使用无线资源。 
     可实现cdma one 向cdma2000系统平滑过渡。 
     核心网协议可使用IS-41、GSM-MAP以及IP骨干网标准。 
     前向发送分集。 
     快速前向功率控制。 
     使用Turbo码。 
     辅助导频信道。 
     灵活帧长。 
     反向链路相干解调。 
     可选择较长的交织器。 
  
　cdma2000-1X（第一阶段）采用扩频速率为SR1，即指前向信道和反向信道均用码片速率1.2288Mbit/s的单载波直接序列扩频方式。因此它可以方便地与IS-95(A/B)后向兼容，实现平滑过渡。运营商可在某些需求高速数据业务而导致容量不够的蜂窝(cdma one)上，用相同载波部署cdma2000-1X系统，从而减少了用户和运营商的投资。 
  
　由于cdma2000-1X采用了反向相干解调、快速前向功控、发送分集、Turbo编码等新技术，其容量比IS-95大为提高。在相同条件下，对普通话音业务而言，容量大致为IS-95系统的两倍。 
  
　cdma2000可以工作在8个RF频道类，包括IMT-2000频段、北美PCS频段、北美 
蜂窝频段、TACS频段等，其中北美蜂窝频段(上行：824---849MHz, 下行:869---894MHz)提供了AMPS/IS-95 CDMA同频段运营的条件。 
  
　cdma2000-1X 的正向和反向信道结构主要采用码片速率为1x1.2288Mbit/s，数据调制用64阵列正交码调制方式，扩频调制采用平衡四相扩频方式，频率调制采用OQPSK方式。 
  
　cdma2000-1X 正向信道所包括的正向信道的导频方式、同步方式、寻呼信道均兼容IS-95A/B系统控制信道特性。 
  
　cdma2000-1X 反向信道包括接入信道、增强接入信道、公共控制信道、业务信道，其中增强接入信道和公共控制信道除可提高接入效率外，还适应多媒体业务。 
  
　cdma2000-1X 信令提供对IS-95A/B系统业务支持的后向兼容能力，这些能力包括： 
     支持重迭蜂窝网结构； 
     在越区切换期间，共享公共控制信道； 
     对IS-95A/B信令协议标准的延用及对话音业务的支持。 
  
　cdma2000-1X关键技术 
　1、前向快速功率控制技术 
cdma2000采用快速功率控制方法。方法是移动台测量收到业务信道的Eb/Nt，并与门限值比较，根据比较结果，向基站发出调整基站发射功率的指令，功率控制速率可以达到800b/s。 
  
　由于使用快速功率控制，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，最终可以增大系统容量。 
  
　2、前向快速寻呼信道技术 
　此技术有两个用途： 
　(1) 寻呼或睡眠状态的选择 
因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，这样移动台便不必长时间连续监听前向寻呼信道，可减少激活移动台激活时间和节省移动台功耗。 
  
　(2) 配置改变 
通过前向快速寻呼信道，基地台向移动台发出最近几分钟内的系统参数消息，使移动台根据此新消息作相应设置处理。 
  
　3、前向链路发射分集技术 
　cdma2000-1X采用直接扩频发射分集技术，它有两种方式： 
　(1) 一种是正交发射分集方式 
方法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，并通过高两个发射天线发射。 
  
　(2) 另一种是空时扩展分集方式 
使用空间两根分离天线发射已交织的数据，使用相同原始Walsh码信道。 
  
　使用前向链路发射分集技术可以减少发射功率，抗瑞利衰落，增大系统容量。 
  
　4、反向相干解调 
基站利用反向导频信道发出扩频信号捕获移动台的发射，再用梳状(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，提高了系统容量。 
  
　5、连续的反向空中接口波形 
在反向链路中，数据采用连续导频，使信道上数据波形连续，此措施可减少外界电磁干扰，改善搜索性能，支持前向功率快速控制以及反向功率控制连续监控。 
  
　6、Turbo码使用 
Turbo 码具有优异的纠错性能，适于高速率对译码时延要求不高的数据传输业务，并可降低对发射功率的要求、增加系统容量，在cdma2000-1X中Turbo码仅用于前向补充信道和反向补充信道中。 
  
　Turbo 编码器由两个RSC编码器(卷积码的一种)、交织器和删除器组成。每个RSC有两路交验位输出，两个输出经删除复用后形成Turbo码。 
  
　Turbo译码器由两个软输入、软输出的译码器、交织器、去交织器构成，经对输入信号交替译码、软输出多轮译码、过零判决后得到译码输出。 
  
　7、灵活的帧长 
　与IS-95不同，cdma2000-1X支持5ms、10ms、20ms、40ms、80ms和160ms多种帧长，不同类型信道分别支持不同帧长。前向基本信道、前向专用控制信道、反向基本信道、反向专用控制信道采用5ms或20ms帧，前向补充信道、反向补充信道采用20ms、40ms或80ms帧，话音信道采用20ms帧。 
  
　较短帧可以减少时延，但解调性能较低；较长帧可降低对发射功率要求。 
  
　8、增强的媒体接入控制功能 
媒体接入控制子层控制多种业务接入物理层，保证多媒体的实现。它实现话音、分组数据和电路数据业务、同时处理、提供发送、复用和Qos控制、提供接入程序。与IS-95相比，可以满足更宽带和更多业务的要求。 
  
　cdma2000-1X基站设备 
  
　cdma2000-1X基站设备(包括BTS和BSC)我国已有企业开发成功。性能、功能均佳。下面是我国某公司产品的部份主要指标，以便读者有个大概印象。 
  
　1、系统性能 
　系统容量 
--- 话务量 ≥ 3000erl 
--- 支持用户 ≥ 10万 
--- 单基站(BTS)支持用户：≥ 300 
--- BTS最大业务信道数：192 
--- 接到交换局E数：192 
系统增益 
--- RF灵敏度：≤ -123dBm 
--- 天线端发射功率：≤ 20W 
误码率 
--- 无线信道误帧率：≤ 1% 
--- E1误码率：≤ 10-6 
系统时延：≤ 60ms 
时钟同步：基站系统内时钟同步用GPS方式，与交换机同步，由市话交换局E1线引入处同步 
软越区：支持系统内各BTS之间软越区 
语音编码方式：支持下列三种方式 
--- 8k: QCELP 语音质量 MOS = 3.46 
--- 13k: QCELP 语音质量 MOS = 3.62 
--- 8k: EVRC 语音质量 MOS = 4.01 
  
　手机主要指标 
  
　工作频率： 接收 1850 --- 1920 MHz, 发射 1930 --- 1990MHz 
频率误差： ±0.05ppm 
接收灵敏度：-123dBm 
发射功率： ≤ 20W +2dB 或 ≤20W -4dB 
波形质量：与理想波形比较， p大于0.912 
发射传导杂散： ≤ -60dB 
随机杂散：符合J-STD-019 2.4.1标准 
导频定时误差：±1us 
导频信道与码分信道之间定时误差：±5ns 
导频信道与码分信道之间相位误差：0.05弧度 
  
　方案选择 
　中国的CDMA经过第一期建设，容量已达到1500万户，完成了对全国300多个 
主要城市的覆盖。在此基础上发展cdma2000-1X，既要考虑对原有网络影响， 
又要最大体现cdma2000-1X的优势，使网络平滑过渡到1X阶段。 
  
　对于CDMA已覆盖地区存在两种组网方案。 
(1) IS-95B网络升级到cdma2000-1X; 
(2) 建设cdma2000-1X叠加网络。 
  
　1、升级方案 
其指导思想是在IS-95B网络基础上，将热点地区升级为cdma2000-1X来满足新业务需求，并进行系统扩容。 
此方案要对原有设备进行较大的改造，有些设备必须替换。 
--- BTS设备：更换信道板、升级软件、升级BTS和BSC间的接口板。 
--- BSC设备：增加与PCF接口以及BSC间接口。BSC平台升级以适应处理分组数据业务。 
--- MSC/HLR/AC设备：软件升级。 
同时要增加PDSN和PCF设备。 
  
　2、叠加方案 
指导思想是保持原有IS-95B网络不变，同时新建一个cdma2000-1X网络，它可有三种方案。 
  
(1) 独立组网方案 
新建MSC、BSC，增加PDSN和PCF，新业务与原有系统完全独立。 
  
(2) 共MSC组网 
新建BSC，新增PDSN和PCF，升级MSC软件。 
  
(3) 共MSC、BSC组网 
新增PDSN和PCF，升级BSC软件或BSC平台升级。 
  
以上三种方案中，第一种方案对原有IS-95网络影响最小。 
  
　基站覆盖 
  
由于不同地区对移动数据业务需求不同，组网时要根据不同情况，实行不同数据速率的覆盖能力。有下列方案可参考： 
(1) 设置较小站距，保证在1X基站覆盖范围内对于高、低速数据业务均有较好的Qos。 
  
(2) 设置站距较大，在保证话音业务覆盖同时，也对低速数据有较好覆盖，但对高速数据业务，在全网不能保证有较好的Qos。 
  
cdma2000-1X分组数据业务实现 
  
cdma2000-1X 由于引入了高速分组数据业务和移动IP技术，它能提供高速153.6kbps的数据速率，可以开展AOD、VOD、网上游戏、可视数话、高速数据下载等业务。 
  
通常用户有两种接入cdma2000-1X分组数据网络方式： 
  
1、简单IP 
类似于固定电话，通过Modem拨号上网。由于每次给移动台分配的IP地址是动态可变的，可实现移动台作为主叫的分组数据呼叫，协议简单，容易实现，但跨PDSN时需要中断正在进行的数据通信。因此只能实现主叫方式的数据通信。 
  
简单IP业务是指移动台作为主叫时系统能提供的www浏览、E_mail、FTP等业务，即提供目前拨号上网所能提供的全部分组数据业务。 
  
2、移动IP 
这是一种在Internet网上提供移动功能的方案，它提供了IP路由机制，使移动台可以以一个永久IP地址连到任何子网中，可实现移动台作为主叫或被叫时的分组数据业务通信。 
  
移动IP业务主要用来实现移动台作为主叫或被叫时的分组数据业务，除了能提供上述简单IP业务外，还可提供非实时性多媒体数据业务，类似于目前的短消息（传输的信息更丰富）。  
  
相对于简单IP或传统的拨号上网，移动IP具有两方面的优势： 
第一，用户可以使用固定的IP地址实现真正的永远在线和移动，且用户可作为被叫，这便于ISP和运营商开展丰富的PUSH业务（广告、新闻、话费通知）。 
  
第二，移动IP提供了安全的VPN机制，移动用户无论何时、何地都可以通过它所提供的安全通道方便地与企业内部通信，感觉就像连在家里的局域网一样方便，因为你不需要修改任何IP设置。