第二讲 cdma2000-1X系统结构与关键技术

文章出处：   发布时间：2006-03-17
一、cdma2000-1X系统和网络结构
1、cdma2000-1X系统结构
cdma2000-1X网络主要有BTS、BSC和PCF、PDSN等节点组成。基于ANSI-41核心网的系统结构如下图所示。
其中：
BTS --- 基站收发信机PCF --- 分组控制功能
BSC --- 基站控制器PDSN --- 分组数据服务器
SDU --- 业务数据单元MSC/VLR --- 移动交换中心/访问寄存器
BSCC--- 基站控制器连接
由图可见，与IS-95相比，核心网中的PCF和PDSN是两个新增模块，通过支持移动IP协议的A10、A11接口互联，可以支持分组数据业务传输。而以MSC/VLR为核心的网络部份，支持话音和增强的电路交换型数据业务，与IS-95一样，MSC/VLR与HLR/AC之间的接口基于ANSI-41协议。
图中，
--- BTS在小区建立无线覆盖区用于移动台通信，移动台可以是IS-95或cdma2000-1X制式手机。
--- BSC可对对个BTS进行控制；
--- Abis接口用于BTS和BSC之间连接；
--- A1接口用于传输MSC与BSC之间的信令信息；
--- A2接口用于传输MSB与BSC之间的话音信息；
--- A3接口用于传输BSC与SDU(交换数据单元模块)之间的用户话务(包括语音和数据)和信令；
--- A7接口用于传输BSC之间的信令，支持BSC之间的软切换。
以上节点与接口与IS-95系统需求相同。
cdma2000-1X新增接口为：
--- A8接口：传输BS和PCF之间的用户业务；
--- A9接口：传输BS和PCF之间的信令信息；
--- A10接口：传输PCF和PDSN之间的用户业务；
--- A11接口：传输PCF和PDSN之间的信令信息；
A10/A11接口是无线接入网和分组核心网之间的开放接口。
--- 新增节点PCF(分组控制单元)是新增功能实体，用于转发无线子系统和PDSN分组控制单元之间的消息。
--- PDSN节点为cdma2000-1X接入Internet的接口模块。
2、频道设置、信道结构和后向兼容性
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。
二、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。