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《cdma2000介绍及网络规划》第一章 cdma2000介绍

cdma2000是面向第三代(3G)无线通信系统的标准之一,它以当前的 cdmaone系统为基础发展而来,与之有很好的后向兼容性,并可在多种环境条件下以不同的服务质量(QoS)支持多种/复合业务(如话音、分组/电路数据、定位业务),满足IMT-200的要求。本文对cdma2000标准进行了概括的介绍,并将重点放在其物理层上。

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文档详细内容（约93页）

第 11 页共 93页 3 4 5 1 1 1 153,600 307,200 230,400 1/4 1/2 1/4 卷积/Turbo 码卷积/Turbo 码卷积/Turbo 码是是是 QPSK QPSK QPSK 6 7 8 9 3 3 3 3 307,200 614,400 460,800 1,036,800 1/6 1/3 1/4(20ms)或 1/3(5ms) 1/2(20ms)或 1/3(5ms) 卷积/Turbo 码卷积/Turbo 码卷积/Turbo 码卷积/Turbo 码是是是是 QPSK QPSK QPSK QPSK * RC1 和 RC2 分别对应 TIA/EIA-95-B 中的速率集（Rate Set）1 和 2（后向兼容）。对于 SR1，BS 可以在 FL 信道上支持正交发送分集（OTD）模式或空时扩展模式（STS）这两种分集方式，当然也可以不采用它们。而对于 SR3，BS 可以通过在不同的天线上发送载波来实现 FL 信道的分集，当然这种方式也并非必须的。对于 FL 的 RC 而言，BS 必须支持在 RC1、3 或 7 中的操作，这 3 种 RC 是最基本的 RC。BS 还可以支持在 RC2、4、5、6、8 或 9 中的操作。支持 RC2 的 BS 必须支持 RC1；支持 RC4 或 5 的 BS 必须支持 RC3；支持 RC6、8 或 9 的 BS 必须支持 RC7。 BS 不能在 FL 业务信道上使用 RC1 或 2 的同时使用 RC3、4 或 5。表格 2-2 列出了对于 BS 所支持的 FL/RL 业务信道 RC 的匹配的要求，从中可以看出 cdma2000（Release A）支持 FL 采用 SR3 与 RL 采用 SR1 的组合，这样的上下行不对称组合更适合于某些数据业务，可提供更高的下载速率。表格 2-2 对于 BS 所支持的 FL/RL 业务信道 RC 的匹配要求如果 BS 支持：则 BS 必须支持：如果 BS 支持：则 BS 必须支持： R-FCH: RC1 F-FCH: RC1 R-DCCH: RC3 F-DCCH: RC3,4,6,或 7 R-FCH: RC2 F-FCH: RC2 R-DCCH: RC4 F-DCCH: RC5,8,或 9 R-FCH: RC3 F-FCH: RC3,4,6,或 7 R-DCCH: RC5 F-DCCH: RC6,或 7 R-FCH: RC4 F-FCH: RC5,8,或 9 R-DCCH: RC6 F-DCCH: RC8,或 9 R-FCH: RC5 F-FCH: RC6,或 7 说明：表中由阴影标出的 RC 值对应 SR3。 R-FCH: RC6 F-FCH: RC8,或 9 下面我们将对 FL 物理信道逐个进行介绍（除非特别需要，各个信道的调制结构框图将不予列出，相关信息请参考协议）：

上/hk AMSUNI HANGHIAI BELI 212FL导频信道 FL中的导频信道包括:FPCH、 F-TDPICH、F-APCH和F- ATDPICH 它们都是未经调制的扩谱信号。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,并根据它们进行信道估计和相干解调。如果BS在 FL CDMA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H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-ATDPICH F-PICH占用了 Walsh函数W对应的码分信道。码分信道WskN(N>64,k 满足0≤64kN,且k为整数)不能再被使用如果使用 F-TDPICH,它将占用码分信道W16128,并且发射功率小于或等于相应的 F-PICH。如果使用了F- APICE,它将占用码分信道WnN,其中N≤512,且1≤nN-1, N和n的值由BS指定如果 F-APICH和F- ATDPICH联合使用,则 F-APICH占用码分信道WN F-ATDPICH占用码分信道WnN2N,其中N≤512,且1≤nN2-1,N和n的值由 BS指定。 213FL同步信道同步信道 F-SYNC是经过编码、交织、扩谱和调制的信号,MS通过对它的解调可以获得长码状态、系统定时信息和其它一些基本的系统配置参数,包括 BS当前使用的协议的版本号,BS所支持的最小的协议版本号,网络和系统标识频率配置,系统是否支持SRI或SR3,如果支持,所对应的发送开销( overhead) 信息的信道的配置情况,等等。有了这些信息,MS可以使自身的长码及时间与系统同步,这样才能够去解调经过长码扰码的FL信道:然后MS可以根据自身所支持的版本及功能来选择怎样进行操作,例如支持SR3的MS若发现BS也支持SR3,便可以按F-SYNC上给出的参数去进一步解调发送开销信息的公共信道,如 F-BCCH。 F-SYNO占用了W324对应的码分信道。在SR3中,BS按照协议的规定, 从“同步信道优先集”( Sync Channel Preferred Set)中选择一个载波发送F-SYNC。 214FL寻呼信道寻呼信道F-PCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。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FPCH收到诸如寻呼消息等针对特定MS的专用消息。F-PCH是和 cdmaOne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。详细情况参见后面相关的部分。第12页共93页

第 12 页共 93页 2.1.2 FL 导频信道 FL 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谱信号。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，并根据它们进行信道估计和相干解调。如果 BS 在 FL CDMA 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-ATDPICH。 F-PICH 占用了 Walsh 函数 W0 64 对应的码分信道。码分信道 W64kN(N>64, k 满足 064kN, 且 k 为整数)不能再被使用。如果使用 F-TDPICH，它将占用码分信道 W16128，并且发射功率小于或等于相应的 F-PICH。如果使用了 F-APICH，它将占用码分信道 Wn N，其中 N512, 且 1nN-1， N 和 n 的值由 BS 指定。如果 F-APICH 和 F-ATDPICH 联合使用，则 F-APICH 占用码分信道 Wn N， F-ATDPICH 占用码分信道 Wn+N/2N，其中 N512, 且 1nN/2-1，N 和 n 的值由 BS 指定。 2.1.3 FL 同步信道同步信道 F-SYNC 是经过编码、交织、扩谱和调制的信号，MS 通过对它的解调可以获得长码状态、系统定时信息和其它一些基本的系统配置参数，包括： BS 当前使用的协议的版本号，BS 所支持的最小的协议版本号，网络和系统标识，频率配置，系统是否支持 SR1 或 SR3，如果支持，所对应的发送开销（overhead）信息的信道的配置情况，等等。有了这些信息，MS 可以使自身的长码及时间与系统同步，这样才能够去解调经过长码扰码的 FL 信道；然后 MS 可以根据自身所支持的版本及功能来选择怎样进行操作，例如支持 SR3 的 MS 若发现 BS 也支持 SR3，便可以按 F-SYNC 上给出的参数去进一步解调发送开销信息的公共信道，如 F-BCCH。 F-SYNC 占用了 W3264 对应的码分信道。在 SR3 中，BS 按照协议的规定，从“同步信道优先集”（Sync Channel Preferred Set）中选择一个载波发送 F-SYNC。 2.1.4 FL 寻呼信道寻呼信道 F-PCH 是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。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特定 MS 的专用消息。F-PCH 是和 cdmaOne 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。详细情况参见后面相关的部分

上/hk AMSUNI SHANGHIAI BELI FPCH可占用W例到W对应的连续7个码分信道,但基本的F-PCH占用W164。 21.5FL广播控制信道广播控制信道F-BCCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。BS 用它来发送系统开销信息(例如原来在FPCH上发送的开销信息),以及需要广播的消息(例如短消息)。 F-BCCH的发送速率最高可达19200bp,它可以工作在非连续方式,断续的基本单位为广播控制信道时隙当 F-BCCH工作在较低的数据速率时,例如4800bps,即时隙周期为160ms, 40ms帧在每时隙内重复3次,这时F-BCCH可以以较低的功率发射,而MS则通过对重复的信息进行合并来获得时间分集的增益;减小F-BCCH的发射功率对于提高FL的容量是有帮助的。如果在SR1,FEC编码R=1/2的条件下使用 F-BCCH,它将占用码分信道 Wn4,其中1≤n63,n的值由BS指定。如果在SR1,FEC编码R=1/4的条件下使用F-BCCH,它将占用码分信道Wn32,其中1≤n≤31,n的值由BS指定。如果在SR3的条件下使用F-BCCH,它将占用码分信道Wn28,其中1≤n≤127,n 的值由BS指定。当然,上面所提到的n的选择还应保证不和其它已分配的码信道资源冲突。值得注意的是,虽然F-BCCH可占用的码分信道较多,但在同一导频PN 偏置下它的长码掩码却最多有8种,因为BCCH长码掩码中的BCCH信道号占 3个bi 216FL快速寻呼信道快速寻呼信道F-QPCH是未编码的、扩谱的开关键控(OOK)调制的信号。 BS用它来通知在覆盖范围内的、工作于时隙模式的、且处于空闲状态的MS 是否应该在下一个 F-CCCH或FPCH的时隙上接收 F-CCCH或FPCH。使用 F-QPCH的目的,最主要的是使MS不必长时间的监听FPCH,从而达到延长 MS待机时间的目的。为实现上面的这个目的, F-QPCH采用了OOK调制方式,MS对它的解调可以非常简单迅速。如图22所示,F-QPCH采用80ms为一个QPCH时隙,每个时隙又划分成了寻呼指示符(PI: Paging indicators),配置改变指示符(CCI Configuration change indicators)和广播指示符(BI: Broadcast ind icators)。下面对它们分别介绍 ●寻呼指示符PI的作用是用来通知特定的MS在下一个 F-CCCH或FPCH上有寻呼消息或其它消息。当有消息时,BS将该MS对应的P置为‘ON MS被唤醒;否则P置为OFF’,MS继续进入低功耗的睡眠状态 ●广播指示符BI只在第1个QPCH上有。当MS用于接收广播消息的 F-CCCH 的时隙上将要有内容出现时,BS就把对应于该 F-CCCH时隙的 F-QPCH时隙中的BI置为“ON’:否则置为‘OFF’。第13页共93页

第 13 页共 93页 F-PCH 可占用 W1 64 到 W7 64 对应的连续 7 个码分信道，但基本的 F-PCH 占用 W1 64。 2.1.5 FL 广播控制信道广播控制信道 F-BCCH 是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。BS 用它来发送系统开销信息（例如原来在 F-PCH 上发送的开销信息），以及需要广播的消息（例如短消息）。 F-BCCH 的发送速率最高可达 19200bps，它可以工作在非连续方式，断续的基本单位为广播控制信道时隙。当 F-BCCH 工作在较低的数据速率时，例如 4800bps，即时隙周期为 160ms， 40ms 帧在每时隙内重复 3 次，这时 F-BCCH 可以以较低的功率发射，而 MS 则通过对重复的信息进行合并来获得时间分集的增益；减小 F-BCCH 的发射功率对于提高 FL 的容量是有帮助的。如果在 SR1，FEC 编码 R=1/2 的条件下使用 F-BCCH，它将占用码分信道 Wn 64，其中 1n63，n 的值由 BS 指定。如果在 SR1，FEC 编码 R=1/4 的条件下使用 F-BCCH，它将占用码分信道 Wn 32，其中 1n31，n 的值由 BS 指定。如果在 SR3 的条件下使用 F-BCCH，它将占用码分信道 Wn 128，其中 1n127，n 的值由 BS 指定。当然，上面所提到的 n 的选择还应保证不和其它已分配的码信道资源冲突。值得注意的是，虽然 F-BCCH 可占用的码分信道较多，但在同一导频 PN 偏置下它的长码掩码却最多有 8 种，因为 BCCH 长码掩码中的 BCCH 信道号占 3 个 bit。 2.1.6 FL 快速寻呼信道快速寻呼信道 F-QPCH 是未编码的、扩谱的开关键控（OOK）调制的信号。 BS 用它来通知在覆盖范围内的、工作于时隙模式的、且处于空闲状态的 MS，是否应该在下一个 F-CCCH 或 F-PCH 的时隙上接收 F-CCCH 或 F-PCH。使用 F-QPCH 的目的，最主要的是使 MS 不必长时间的监听 F-PCH，从而达到延长 MS 待机时间的目的。为实现上面的这个目的，F-QPCH 采用了 OOK 调制方式，MS 对它的解调可以非常简单迅速。如图 2-2 所示，F-QPCH 采用 80ms 为一个 QPCH 时隙，每个时隙又划分成了寻呼指示符（PI：Paging Indicators），配置改变指示符（CCI： Configuration Change Indicators）和广播指示符（BI：Broadcast Indicators）。下面对它们分别介绍： ⚫ 寻呼指示符 PI 的作用是用来通知特定的 MS 在下一个 F-CCCH 或 F-PCH 上有寻呼消息或其它消息。当有消息时，BS 将该 MS 对应的 PI 置为‘ON’， MS 被唤醒；否则 PI 置为‘OFF’，MS 继续进入低功耗的睡眠状态。 ⚫ 广播指示符 BI 只在第 1 个 QPCH 上有。当 MS 用于接收广播消息的 F-CCCH 的时隙上将要有内容出现时，BS 就把对应于该 F-CCCH 时隙的 F-QPCH 时隙中的 BI 置为‘ON’；否则置为‘OFF’

上/hk AMSUNI SHANGHIAI BELI 217FL公共功率控制信道 FL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(每个子信道一个比特,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。当工作在功率受控接入模式l( Power Controlled Access Mode)时,MS利用指定的 F-CPCCH上的子信道控制 R-EACH的发射功率。当工作在预留接入模式 ( Reservation access mode)或指定接入模式( Designated Access mode)时,MS 利用指定的F- CPCCH上的子信道控制 R-CCCH的发射功率。如果在SR1,非发送分集的条件下使用 F-CPCCH,它将占用码分信道Wn28, 其中1≤n≤127,n的值由BS指定。如果在SRl,OTD或STS的方式下使用 F-CPCCH,它将占用码分信道Wa64,其中1≤n≤63,n的值由BS指定。如果在 SR3的条件下使用F- CPCCH,它将占用码分信道wn28,其中1≤n≤127,n的值由BS指定。 218FL公共指配信道公共指配信道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 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证实,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的发送速率固定为9600bps,帧长5ms;它可以在BS的控制下工作在非连续方式,断续的基本单位为帧。如果在SR1,FEC编码R=12的条件下使用 F-CACH,它将占用码分信道 Wn28,其中1≤n≤127,n的值由BS指定。如果在SR1,FEC编码R=1/4的条件下使用 F-CACH,它将占用码分信道Wn6,其中1≤n≤63,n的值由BS指定如果在SR3的条件下使用 F-CACH,它将占用码分信道Wn256,其中1≤n≤255,n 的值由BS指定值得注意的是,虽然 F-CACH可占用的码分信道较多,但在同一导频PN 偏置下它的长码掩码却最多有8种,因为CACH长码掩码中的CACH信道号占 3个bt。这一点同 F-BCCH类似。 219FL公共控制信道 FL公共控制信道 F-CCCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。 BS用它来发送给指定MS的消息。 F-CCCH具有可变的发送速率:9600、19200、或38400bps:帧长为20、 0、或5ms。尽管 F-CCCH的数据速率能以帧为单位改变,但发送给MS的给定帧的数据速率对于MS来说是已知的。 1关于接入模式的详细情况,请参考22中的关于 R-EACH和 R-CCCH的部分以及23。第15页共93页

第 15 页共 93页 2.1.7 FL 公共功率控制信道 FL 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（每个子信道一个比特，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。当工作在功率受控接入模式1（Power Controlled Access Mode）时，MS 利用指定的 F-CPCCH 上的子信道控制 R-EACH 的发射功率。当工作在预留接入模式（Reservation Access Mode）或指定接入模式（Designated Access Mode）时，MS 利用指定的 F-CPCCH 上的子信道控制 R-CCCH 的发射功率。如果在 SR1，非发送分集的条件下使用 F-CPCCH，它将占用码分信道 Wn 128，其中 1n127，n 的值由 BS 指定。如果在 SR1，OTD 或 STS 的方式下使用 F-CPCCH，它将占用码分信道 Wn 64，其中 1n63，n 的值由 BS 指定。如果在 SR3 的条件下使用 F-CPCCH，它将占用码分信道 Wn 128，其中 1n127，n 的值由 BS 指定。 2.1.8 FL 公共指配信道公共指配信道 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 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证实，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 的发送速率固定为 9600bps，帧长 5ms；它可以在 BS 的控制下工作在非连续方式，断续的基本单位为帧。如果在 SR1，FEC 编码 R=1/2 的条件下使用 F-CACH，它将占用码分信道 Wn 128，其中 1n127，n 的值由 BS 指定。如果在 SR1，FEC 编码 R=1/4 的条件下使用 F-CACH，它将占用码分信道 Wn 64，其中 1n63，n 的值由 BS 指定。如果在 SR3 的条件下使用 F-CACH，它将占用码分信道 Wn 256，其中 1n255，n 的值由 BS 指定。值得注意的是，虽然 F-CACH 可占用的码分信道较多，但在同一导频 PN 偏置下它的长码掩码却最多有 8 种，因为 CACH 长码掩码中的 CACH 信道号占 3 个 bit。这一点同 F-BCCH 类似。 2.1.9 FL 公共控制信道 FL 公共控制信道 F-CCCH 是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。 BS 用它来发送给指定 MS 的消息。 F-CCCH 具有可变的发送速率：9600、19200、或 38400bps；帧长为 20、 10、或 5ms。尽管 F-CCCH 的数据速率能以帧为单位改变，但发送给 MS 的给定帧的数据速率对于 MS 来说是已知的。 1 关于接入模式的详细情况，请参考 2.2 中的关于 R-EACH 和 R-CCCH 的部分以及 2.3

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