CDMA培训教程

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DMA培训教程

第一讲 CDMA技术简介
一、        CDMA技术的演进与标准
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。

本讲座介绍的cdma2000-1X属cdma2000系列方案之一，鉴于有关CDMA的名词术语既多又乱，即使是业内人士，也往往分不清，先对系列名词缩语作一个简短清晰的描述，对读者是有帮助的。

1、IS-95A和IS-95B --- 第二代CDMA技术标准
   ▲ IS-95A --- 是1995年美国TIA正式颁布的窄带CDMA(N-CDMA)标准。

   ▲ IS-95B --- 是IS-95A的进一步发展，于1998年制定的标准。主要目的是能满足更高的比特速率业务的需求，IS-95B可提供的理论最大比特速率为115kbit/s，实际只能实现64kbit/s。
IS-95A和IS-95B均有一系列标准，其总称为IS-95。
2、cdma one --- 第二代CDMA技术标准
cdma one是基于IS-95标准的各种CDMA产品的总称，即所有基于cdma one技术的产品，其核心技术均以IS-95作为标准。

3、cdam2000和IS-2000 ---第三代CDMA技术
    ▲ 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。

    ▲ IS-2000则是采用cdma2000技术的正式标准总称。IS-2000系列标准有六部分，定义了移动台和基地台系统之间的各种接口。

4、cdma2000-1X/cdma2000-3X/cdma2000-1XEV
    ▲ 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308kbit/s的数据传输，网络部份引入分组交换，可支持移动IP业务。

    ▲ cdma2000-3X有人称为cdma2000第二阶段，实际上并不准确。它与cdma2000-1X的主要区别是前向CDMA信道采用3载波方式，而cdma2000-1X用单载波方式。因此它的优势在于能提供更高的速率数据，但占用频谱资源也较宽，在较长时间内运营商未必会考虑cdma2000-3X，而会考虑cdma2000-1XEV。

    ▲ cdma2000-1XEV是在cdma2000-1X基础上进一步提高速率的增强体制，采用高速率数据(HDR)技术，能在1.25MHz(同cdma2000-1X带宽)内提供2Mit/s以上的数据业务，是cdma2000-1X的边缘技术。3GPP已开始制定cdma2000-1XEV的技术标准，其中用高通公司技术的称为HDR，用摩托罗拉和诺基亚公司联合开发的技术称为1XTREME，中国的LAS-CDMA也属此列。

与GSM不同，由GSM演进的GPRS为第二代半产品，CDMA并无第二代半产品。IS-95为第二代，IS-2000(包括cdma2000-1X、cdma2000-3X、cdma2000-1XEV等)均属第三代产品。当然，各系列产品之间的业务性能、功能还是有明显的差别的。
二、cdma2000系列的特点

1、cdma2000系列
第三代移动通信系统主要追求目标是更高的比特率和更好的频谱效率。

cdma2000最终正式标准是2000年3月通过的，下表归纳了cdma2000系列的主要技术特点。
带宽（MHz)        1.25        3.75        7.5        11.5        15
无线接口来源于        IS-95
网络结构来源于        IS-41
业务演进来源于        IS-95
最大用户比特率(bit/s)        307.2k        1.0368M        2.0736M        2.4576M       
码片速率
(Mbit/s)        1.2288        3.6864        7.3728        11.0592        14.7456
帧的时长(ms)        典型为20，也可选5，用于控制
同步方式        IS-95 (使用GPS，使基站之间严格同步)
导频方式        IS-95 (使用公共导频方式，与业务码码复用)

分析上表，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 *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。
   
2、cdma2000-1X
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。

3、cdma2000-3X
cdma2000-3X 就是采用扩频速率SR3(记为3X)的cdma2000系统。其技术特点是前向信道有3个载波的多载波调制方式，每个载波均采用1.2288Mbit/s直接序列扩频，其反向信道则采用码片速率为3.6864Mbit/s的直接扩频，因此cdma2000-3X的信道带宽为3.75MHz，最大用户比特率为1.0368Mbit/s。如前所述，因为它占用频带过宽，因此许多开发商目前更对HDR感兴趣。

4、高速数据率HDR(cdma2000-1XEV)
这是一种依托在cdma2000-1X基础上的增强型3G系统。除基站信号处理部份及用户手持终端不同外，它能与cdma2000-1X共享原有的系统资源。它可以在1.25MHz带宽内，前向链路达到2.4Mbit/s（甚至高于cdma2000-3X），反向链路上也可提供153.6kbit/s的数据业务，很好地支持高速分组业务，适于移动IP。

本讲座以介绍cdma2000-1X为主，了解1X后，举一反三，对HDR、3X或NX就容易了。



第二讲 cdma2000-1X系统结构与关键技术
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。

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