第4章B2G移動通信系統(tǒng)

1、清華大學出版社清華大學出版社第第4 4章章 B2GB2G移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng) 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4.1 GPRS系統(tǒng)系統(tǒng)4.1.1 GPRS總體總體l 1. GPRS概念概念 GPRS是通用分組無線業(yè)務的簡稱，是GSM在Phase 2+階段提供的分組數(shù)據(jù)業(yè)務。它采用基于分組傳輸模式的無線IP技術(shù)以一種有效的方式來傳送高速和低速數(shù)據(jù)及信令。GSM/GPRS網(wǎng)是GSM網(wǎng)絡的升級，也是GSM向3G演進的重要階段。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 2. GPRS的特點的特點資源共享，頻率利用率高。數(shù)據(jù)傳輸速率高。實行動態(tài)鏈路適配，用戶一

2、直處于在線連接狀態(tài)，接入速度快。向用戶提供4種QoS類別的服務，并且用戶QoS的配置是可以協(xié)商的。支持X.25協(xié)議和IP協(xié)議。采用數(shù)據(jù)流量計費。清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 3. GPRS的業(yè)務的業(yè)務GPRS能夠向用戶提供豐富的業(yè)務類型，從更大程度上滿足用戶的各種需求。其具體業(yè)務類型包括承載業(yè)務、用戶終端業(yè)務、補充業(yè)務，此外還支持短消息、匿名接入等其他業(yè)務。其中，承載業(yè)務包括點對點和點對多點兩類業(yè)務；用戶終端業(yè)務有信息點播業(yè)務、E-mail業(yè)務、會話業(yè)務、遠程操作業(yè)務、單向廣播業(yè)務和雙向小數(shù)據(jù)量事務處理業(yè)務等；其短消息業(yè)務可通過GPRS信道傳送來進行，從而使效率大大提

3、高。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4. GPRS的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)GPRS的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡重疊在GSM網(wǎng)絡上。若將現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡改造為能提供GPRS業(yè)務的網(wǎng)絡需要增加需要增加3個主要單元：個主要單元：SGSN（GPRS服務支持節(jié)點）、GGSN（GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點）和PCU（分組控制單元）。SGSN的工作是對移動終端進行定位和跟蹤，并發(fā)送和接收移動終端的分組；GGSN將SGSN發(fā)送和接收的GSM分組按照其他分組協(xié)議（如IP）發(fā)送到其他網(wǎng)絡；PCF負責許多GPRS相關功能，比如接入控制、分組安排、分組組合及解組合。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系

4、統(tǒng) BSC分組控制單元分組控制單元（PCU）MSC/VLRSMSCHLR計費網(wǎng)關功能計費網(wǎng)關功能（CGF）計費系統(tǒng)計費系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡A-bisGbSGSNSGSNGaGaGiGGSNGcGnGrGdGs信令和信令和GPRS用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)信令信令BTSMSGn圖圖4-1 GPRS的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4.1.2 GPRS協(xié)議模型協(xié)議模型網(wǎng)絡層SNDCPLLCRLCMACPLLRFLLLC 橋接RLCBSSGPMAC幀中繼PLLRFL物理層物理層物理層幀中繼L2BSSGPIPLLCTCP/UDPSNDCPGTP網(wǎng)絡層GTPTCP

5、/UDPIPL2物理層UmGbGnGSGNSGSN基站子系統(tǒng)移動臺注：圖中將無線接口的物理層分為了物理鏈路子層(PLL)和物理射頻子層(RFL)圖圖4-2 GPRS的分層協(xié)議模型的分層協(xié)議模型清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4.1.3 GPRS空中接口空中接口1. GPRS的空中接口模型的空中接口模型*表示在網(wǎng)絡側(cè)，LLC在BSS和SGSN之間分開SNDCPLLCRLCMAC物理鏈接物理射頻SNDCPLLC*RLCMAC物理鏈接物理射頻圖圖4-3 GPRS空中接口協(xié)議模型空中接口協(xié)議模型清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) n 物理鏈路層負責提供空中接

6、口的各種邏輯信道。GSM空中接口的載頻帶寬為200kHz，一個載頻分為8個物理信道。如果8個物理信道都分配為傳送GPRS數(shù)據(jù)，則原始數(shù)據(jù)速率可達200 kbit/s?？紤]前向糾錯碼開銷，則最終數(shù)據(jù)速率可達171.2 kbit/s左右。n GPRS采用了新型的信道編碼方式，可以支持CS-1、CS-2、CS-3、CS-4四種方式，如表4-1所示。對應的速率不同，它們對無線環(huán)境也有不同的要求。無線環(huán)境寬松的情況下，可采用CS -1、CS-2編碼，但是速率較低；而CS-3、CS-4用于無線環(huán)境要求較高的情況下，速率較高。理論上，在無干擾的理想環(huán)境下，采用無保護碼元的CS-4編碼方式。 1）物理層物理層

7、清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 表表4-1 GPRS信道編碼方式列表信道編碼方式列表清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 2）MAC層層GPRS的MAC協(xié)議稱為主從動態(tài)速率接入（MSDRA）協(xié)議。它采用復幀結(jié)構(gòu)，每1個復幀由51幀或52幀組成，這與GSM每1復幀由26幀組成不同。利用復幀組成的物理信道結(jié)構(gòu)如圖3-4所示（51幀結(jié)構(gòu)）。圖中水平方向為1個復幀中不同時隙的編號，垂直方向每個TDMA幀中的時隙編號（圖中僅給出了4個時隙的情況，其他時隙的情況類似）。在該結(jié)構(gòu)中，4個時隙傳輸1個基本的無線數(shù)據(jù)塊，用作分組數(shù)據(jù)信道（PDCH）。每個無線數(shù)據(jù)塊中的4

8、個時隙是由相鄰幀的時隙組成的，而不是由同一幀中的時隙組成的。例如，一個無線數(shù)據(jù)塊由如下4個時隙組成：第n幀中的第k時隙+第（n+1）幀中的第k時隙+第（n+2）幀中的第k時隙+第（n+3）幀中的第k時隙，k=0，1，7；n=4，8，48。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) TDMA 幀TS 號下行TS0上行下行TS1上行下行TS2上行下行TS3上行1 2 3 456 7 8 9 101112131415 1617181920212223242526272829303132333435 36373839 404142434445464748495051ChRes A-BPA

9、 PAFFFFFFFFFFFFFACK-AR1R1R1R2R1R1R1R1R2R2R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R2R1R2R1R1R1ACK-BNACK-AB2A3A1A3A4B1A2R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1圖圖4-4 GPRS的多時隙多幀結(jié)構(gòu)（的多時隙多幀結(jié)構(gòu)（51幀結(jié)構(gòu)）幀結(jié)構(gòu)）清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) B0B1B2TB3B4B5XB6B7B8TB9B10B11 X52 TDMA幀X空閑幀T用于PTCCH的幀B1B11無線塊圖圖4-5 PDCH的復幀結(jié)構(gòu)的復幀結(jié)構(gòu)清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 3

10、）無線數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)）無線數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)USF T PCRLC頭RLC數(shù)據(jù)BCSUSF T PCRLC/MAC 信令信息BCS用戶數(shù)據(jù)控制負荷RLC 數(shù)據(jù)塊MAC 頭塊校驗序列負荷RLC/MAC控制塊MAC 頭塊校驗序列圖圖4-6 無線數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)無線數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4）數(shù)據(jù)流形成）數(shù)據(jù)流形成PH用戶數(shù)據(jù)分段分段網(wǎng)絡層SNDCP 層SNDCP 層LLC 層LLC 層RLC/MAC 層RLC/MAC 層物理層FH信息FSC分段分段分段BH信息BCS尾卷積編碼456突發(fā)突發(fā)突發(fā)突發(fā)114114114114PH：分組頭FH：幀頭BH：塊頭FCS：幀校驗

11、序列BCS：塊校驗序列正常突發(fā)RLC塊LLC幀分組 (N-PDU)圖圖4-7 GPRS的空中接口中的數(shù)據(jù)流的空中接口中的數(shù)據(jù)流清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 2. GPRS空中接口的邏輯信道空中接口的邏輯信道分組公共控制信道（分組公共控制信道（PCCCH）l 分組隨機接入信道（分組隨機接入信道（PRACH）。用于MS在上行鏈路上發(fā)起分組信令或數(shù)據(jù)的傳送。l 分組尋呼信道（分組尋呼信道（PPCH）。）。用于網(wǎng)絡在下行鏈路分組傳送之前尋呼MS。l 分組接入允許信道（分組接入允許信道（PAGCH）。）。用于網(wǎng)絡在下行鏈路分組傳送之前分配資源。l 分組通知信道（分組通知信道（P

12、NCH）。）。用于將點對多點的多播通知發(fā)送給MS組。分組專用控制信道（分組專用控制信道（PDCCH）l 分組隨路控制信道（分組隨路控制信道（PACCH）。）。這是一個雙向信道，在分組傳送期間，負責在MS和網(wǎng)絡間傳遞信令和其他信息。l 分組定時提前量控制信道（分組定時提前量控制信道（PTCCH）。）。用于給多個MS傳送定時提前量控制信息。分組廣播控制信道（分組廣播控制信道（PBCCH）。是一個下行單向信道，用于廣播與分組數(shù)據(jù)相關的系統(tǒng)參數(shù)，以便于移動臺接入GPRS網(wǎng)絡，進行分組傳輸。u 分組數(shù)據(jù)業(yè)務信道（分組數(shù)據(jù)業(yè)務信道（PDTCH）。用于在上行鏈路或下行鏈路上經(jīng)空中接口傳送實際的用戶數(shù)據(jù)。清華

13、大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4.1.4 GPRS的移動性管理和會話管理的移動性管理和會話管理1. GPRS的移動性管理的移動性管理l 1）概述）概述GPRS移動性管理（GMM）的功能是實現(xiàn)對移動終端的位置管理，將MS的當前位置報告給網(wǎng)絡。其管理流程主要有附著（attach）、分離（detach）、位置管理等處理流程，每個處理流程中通常會加入登記、鑒權(quán)、IMSI校驗、加密等接入控制與安全管理功能。u GPRS移動臺有3種移動性管理狀態(tài)：Idle（空閑）、Standby（待命）、Ready（就緒）。某個時刻的MS總是處在其中某一狀態(tài)下。由圖3-8可以看出MS的3種MM（移動

14、性管理）狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換的關系和條件。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 圖圖4-8 GPRS移動臺的移動臺的MM狀態(tài)模型狀態(tài)模型空閑就緒待命GPRS AttachGPRS Detach傳送PDUReady定時器到期或強行轉(zhuǎn)入Standby清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 2）移動性管理過程）移動性管理過程 GPRS附著過程附著過程 當GPRS用戶開機時，GPRS手機將監(jiān)聽無線信道，接收系統(tǒng)信息，然后在系統(tǒng)信息指出的控制信道上發(fā)送接入請求，系統(tǒng)將分配無線信道給GPRS手機，之后，GPRS手機將在系統(tǒng)分配的無線信道上向SGSN發(fā)送注冊連接請求，移動臺注

15、冊成功后，要想訪問外部數(shù)據(jù)網(wǎng)，還需發(fā)起PDP（分組數(shù)據(jù)協(xié)議）場景激活過程。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) PDP場景激活過程場景激活過程圖圖4-9 GPRS的的PDP場景激活過程場景激活過程BTSBSCHLRSGSNGGSNDNSGPRS核心網(wǎng)IntranetInternetSS7接入點12345APN=“Intranet.L”清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 第第1步，步，移動終端向SGSN發(fā)送激活PDP場景請求消息，消息中帶有如下信息：訪問點名=WWW；PDP地址為空，表示請求動態(tài)地址分配；服務質(zhì)量和其他選項。第第2步，步，SGSN請求DNS

16、對APN進行解析，得到該APN對應的GGSN的IP地址。第第3步，步，SGSN向GGSN發(fā)送建立PDP場景的請求消息，消息中帶有如下信息：訪問點名=WWW；PDP地址為空，表示請求動態(tài)地址分配；服務質(zhì)量和其他選項。第第4步，步，GGSN對該用戶進行認證，認證通過以后使用RADIUS（遠程用戶撥號認證服務器）服務器、DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議）服務器或直接由GGSN為該用戶分配動態(tài)IP地址。GGSN向SGSN返回建立PDP場景響應消息。第第5步，步，SGSN向移動終端發(fā)送激活PDP場景接受消息。清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) GPRS分離過程分離過程分離過程允許移動臺通知

17、網(wǎng)絡，它需要GPRS和/或IMSI分離；同時也允許網(wǎng)絡通知移動臺，網(wǎng)絡已經(jīng)分離GPRS或IMSI。這就是說，分離過程可以由移動臺發(fā)起，也可以由網(wǎng)絡發(fā)起。共有3種類型的分離：IMSI分離、GPRS分離、GPRS/IMSI聯(lián)合分離（只能由移動臺發(fā)起）。當移動臺不可到達定時器超時以后，或者不可恢復的無線錯誤引起邏輯鏈路被拆除，此時發(fā)生隱式分離，網(wǎng)絡分離移動臺而不用通知移動臺。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 3） SGSN和和MSC/VLR間的交互間的交互通過SGSN的IMSI連接和分離，允許組合GPRS/IMSI連接，以及組合GPRS/IMSI分離，這樣節(jié)省無線資源；統(tǒng)一協(xié)

18、調(diào)位置區(qū)和路由區(qū)（RA）更新，包括周期更新，節(jié)省無線資源，從移動臺至SGSN，發(fā)送一次組合路由區(qū)/位置區(qū)更新，SGSN將位置區(qū)更新往前送給VLR。通過SGSN尋呼，建立CS連接；非GPRS業(yè)務告警過程；識別過程；移動性管理信息過程。清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 2. GPRS的會話管理的會話管理GPRS的會話管理（SM），即是對PDP移動場景激活、解除和修改的過程。這些過程僅僅是對NSS和移動臺而言，與BSS無直接關系。處于待命或就緒狀態(tài)的移動臺，能夠在任意時刻啟動PDP移動場景的激活過程，網(wǎng)絡也可以請求與移動臺之間激活一個PDP移動場景；移動臺和網(wǎng)絡還都可以發(fā)起PD

19、P移動場景的解除過程；而只有網(wǎng)絡可以發(fā)起修改過程。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 移動臺在會話管理過程中會經(jīng)歷移動臺在會話管理過程中會經(jīng)歷4種狀態(tài)種狀態(tài)非活動PDP：不存在PDP移動場景。等待活動的PDP：移動臺請求激活PDP移動場景時，進入此狀態(tài)。等待非活動的PDP：移動臺請求解除移動場景時，進入此狀態(tài)?；顒覲DP：PDP移動場景是活動的。清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 非活動PDP活動PDP等待活動的PDP等待非活動的PDP網(wǎng)絡請求激活PDP移動場景網(wǎng)絡接受解除PDP移動場景網(wǎng)絡拒絕激活PDP移動場景網(wǎng)絡請求解除PDP移動場景網(wǎng)絡請求解除P

20、DP移動場景網(wǎng)絡請求激活PDP移動場景網(wǎng)絡請求修改PDP移動場景移動臺請求解除PDP移動場景移動臺請求激活PDP移動場景移動臺請求激活PDP移動場景移動臺接受修改PDP移動場景移動臺接受解除PDP移動場景移動臺接受解除PDP移動場景圖圖4-10 移動臺側(cè)會話管理狀態(tài)移動臺側(cè)會話管理狀態(tài)清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 網(wǎng)絡側(cè)在會話管理過程中會經(jīng)歷網(wǎng)絡側(cè)在會話管理過程中會經(jīng)歷5種狀態(tài)種狀態(tài) 非活動PDP：PDP移動場景處于非活動狀態(tài)。等待活動的PDP：網(wǎng)絡請求激活PDP移動場景時，進入此狀態(tài)。等待非活動的PDP：網(wǎng)絡請求解除PDP移動場景時，進入此狀態(tài)。活動PDP：PDP移

21、動場景處于活動狀態(tài)。等待修改PDP：網(wǎng)絡請求修改PDP移動場景時，進人此狀態(tài)。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 網(wǎng)絡請求修改PDP移動場景等待活動的PDP等待非活動的PDP活動PDP非活動PDP等待修改PDP移動臺請求激活PDP移動場景移動臺拒絕激活PDP移動場景移動臺請求激活PDP移動場景移動臺請求解除PDP移動場景移動臺接受解除PDP移動場景移動臺接受修改PDP移動場景網(wǎng)絡接受激活PDP移動場景網(wǎng)絡接受激活PDP移動場景網(wǎng)絡請求解除PDP移動場景網(wǎng)絡接受解除PDP移動場景網(wǎng)絡拒絕激活PDP移動場景網(wǎng)絡請求激活PDP移動場景圖圖4-11 網(wǎng)絡側(cè)會話管理狀態(tài)網(wǎng)絡側(cè)會話管

22、理狀態(tài)清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4.2 EDGE系統(tǒng)系統(tǒng)4.2.1 概述概述 EDGE是一種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)增強型移動通信技術(shù)，通常又被人們稱為2.75代技術(shù)。EDGE分為兩個階段，第1階段的EDGE 可以增強HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）和GPRS 這兩種系統(tǒng)的每時隙吞吐量，承諾的最高數(shù)據(jù)速率為384kbit/s。對應于GPRS的是EGPRS（增強型GPRS），提高分組交換數(shù)據(jù)速率；對應于HSCSD 的是ECSD（增強型電路交換數(shù)據(jù)），提高電路交換數(shù)據(jù)。第2階段的EDGE提供與第1階段不同的實時新業(yè)務，系統(tǒng)功能接近于3G。 1997年，Ericss

23、on首次向ETSI提出了EDGE的可行性研究方案，并得到認可，但最先應用EDGE的是美國和加拿大的運營商?，F(xiàn)在，EDGE已被3GPP認可為2G至3G的過渡方案，這種系統(tǒng)在全球得到了大量的部署，在實際應用中，它被當作2G和3G共存時期對3G一種補充服務。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4.2.2 EDGE系統(tǒng)的關鍵技術(shù)系統(tǒng)的關鍵技術(shù) 表表4-2 EDGE與與GPRS技術(shù)參數(shù)比較技術(shù)參數(shù)比較 GPRSEDGE調(diào)制方式GMSKGMSK/8PSK符號速率270ksym/s270ksym/s調(diào)制比特速率270kb/s810kb/s無線數(shù)據(jù)速率/時隙22.8kb/s69.2kb/

24、s最大用戶數(shù)據(jù)速率/時隙20kb/s59.2kb/s最大用戶數(shù)據(jù)速率（8時隙）160kb/s473.6kb/s系統(tǒng) 技術(shù)參數(shù)清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 1. 增強的調(diào)制技術(shù)增強的調(diào)制技術(shù) 在GSM/GPRS網(wǎng)絡中，使用的是GMSK調(diào)制方式。在EDGE中，為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，引入了8PSK調(diào)制方式。由8種不同相位表示3個比特的信息量（000111），傳輸速率提高到GSM/GPRS系統(tǒng)采用的GMSK（高斯最小移頻鍵控，為兩相鍵控）的3倍，其符號速率保持在270kb/s，每個時隙可以得到最大59.2kb/s的有效載荷速率。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動

25、通信系統(tǒng) 2. 自適應調(diào)制編碼技術(shù)自適應調(diào)制編碼技術(shù)表表4-3 EDGE和和GPRS的調(diào)制和編碼方案的調(diào)制和編碼方案GPRS編碼方案EDGE編碼方案調(diào)制RLC塊/無線塊（20ms）輸入數(shù)據(jù)有效載荷（bits）網(wǎng)絡數(shù)據(jù)速率（kbps）備注CS1MCS-1GMSK11768.8錯誤保護CS2MCS-2GMSK122411.2CS3MCS-3GMSK129614.8CS4MCS-4GMSK135217.6無錯誤保護MCS-58PSK144822.4錯誤保護MCS-68PSK159229.6MCS-78PSK2244844.8MCS-88PSK2254454.4MCS-98PSK2259259.2無錯

26、誤保護清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 3. 增量冗余技術(shù)增量冗余技術(shù)EDGE中另外一種對付鏈路質(zhì)量變化的方式是逐步增加冗余度。在這種方式中，信息剛開始傳輸時，采用糾錯能力較低的編碼方式，如果接收端解碼正確，則能得到比較高的信息碼率。反之，如果解碼失敗，則需要增加編碼冗余量，直到解碼正確為止。顯然，編碼冗余度的增加將導致有效數(shù)據(jù)速率的降低和延時的增加。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4.3 CDMA 2000 1x系統(tǒng)系統(tǒng)3.3.1 CDMA 2000 1x系統(tǒng)的技術(shù)特點系統(tǒng)的技術(shù)特點在提高系統(tǒng)性能和容量上有明顯的優(yōu)勢。主要措施有：基于導頻相干解

27、調(diào)的反向空中接口鏈路；連續(xù)的反向空中接口鏈路；快速的前向和反向空中接口功率控制；采用輔助導頻來支持波束賦形應用和增加容量；前向鏈路提供發(fā)送分集。從理論上講，傳送語音，CDMA 2000 1x是IS-95容量的2倍；傳送數(shù)據(jù)，CDMA 2000 1x是IS-95容量的3.2倍。增強的MAC功能以支持高效率的高速分組業(yè)務。清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 為支持MAC對物理層進行了優(yōu)化：采用了專用控制信道（DCCH）；采用靈活的幀長，CDMA 2000 1x支持5ms、20ms等多種幀長，一般來說，較短幀可以減少時延，但解調(diào)性能較低；較長幀可降低對發(fā)射功率要求，CDMA 20

28、001x根據(jù)不同信道的鏈路要求來使用不同的幀長；為支持快速分組數(shù)據(jù)業(yè)務的接入控制采用了增強的尋呼信道和接入信道。為支持多種更高傳送速率和增加系統(tǒng)容量采用Turbo碼。Turbo碼的性能優(yōu)越，但時延較大，因此只用于高速數(shù)據(jù)的傳送。為支持多速率傳輸，采用了可變擴頻比的正交碼。獨立的數(shù)據(jù)信道。 CDMA 2000 1x系統(tǒng)在反向鏈路和前向鏈路中均提供稱作基本信道和補充信道的兩種物理數(shù)據(jù)信道， 每種信道均可以獨立地編碼、 交織， 設置不同的發(fā)射功率電平和誤幀率要求以適應特殊的業(yè)務要求。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 4.3.2 CDMA 2000 1x系統(tǒng)的空中接口系統(tǒng)的空中

29、接口 1. 空中接口的協(xié)議模型空中接口的協(xié)議模型 CDMA 2000 1x空中接口的重點是物理層、媒體接入控制（MAC）子層和鏈路接入控制（LAC）子層。LAC和MAC子層設計的目的是為了滿足在寬性能范圍（1.2 kb/s到2 Mb/s）工作的高效、低延時的各種數(shù)據(jù)業(yè)務的需要；滿足先進的支持多個可變QoS要求的并發(fā)的話音、分組數(shù)據(jù)、電路數(shù)據(jù)的多媒體業(yè)務的需要。 LAC子層用于提供點到點無線鏈路的可靠的、順序輸出的發(fā)送控制功能，并且有能夠支持各種不同端對端可靠鏈路協(xié)議框架。在必要時，LAC子層業(yè)務也可使用適當ARQ協(xié)議實現(xiàn)差錯控制。如果低層可以提供適當?shù)腝oS，LAC子層可以省略（即為空）。清華

30、大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) MAC子層除了控制數(shù)據(jù)業(yè)務的接入外，還提供以下功能： 盡力而為的傳送（盡力而為的傳送（Best effort Delivery）。在無線鏈路中使用可以提供盡力而為可靠性的無線鏈路協(xié)議（RLP）進行可靠傳輸； 復接和復接和QoS控制?？刂啤Ｍㄟ^仲裁在競爭業(yè)務和接入請求優(yōu)先級間的矛盾，保證已經(jīng)協(xié)商好的QoS級別。清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) IS-95電路信令電路信令CDMA 2000 1x上層信令上層信令其他其他上層上層信令信令分組分組業(yè)務業(yè)務數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)話音話音業(yè)務業(yè)務電路電路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務業(yè)務IS-95信令第二層信令第二

31、層CDMA 2000 1x信令第二層信令第二層其他其他信令信令第第2層層分組分組數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)第第2層層空層空層電路電路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PLICFPLICFSRBP/SRLPRLP/RBPPLDCF MUX 和和QoS子層子層CDMA 2000 1x物理層物理層LAC子層子層MAC子層子層OSI(3-7)層層上層上層OSI第第2層層鏈路層鏈路層OSI第第1層層物理層物理層圖圖4-12 CDMA 2000 1x空中接口的分層結(jié)構(gòu)模型空中接口的分層結(jié)構(gòu)模型清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 2. 前向物理信道前向物理信道 1）前向物理信道分類前向物理信道分類F-DPHCH前向?qū)Ｓ梦锢硇诺繤-

32、DAPICH前向?qū)Ｓ幂o助導頻信道F-FCH前向基本信道F-DCCH前向?qū)Ｓ每刂菩诺繤-SCHT前向附加信道類型F-SCH1前向附加信道1F-SCH1前向附加信道2R-DPHCH反向?qū)Ｓ梦锢硇诺繰-PICH反向?qū)ьl信道R-FCH反向基本信道R-DCCH反向?qū)Ｓ每刂菩诺繰-SCHT反向附加信道類型R-SCH1反向附加信道1R-SCH1反向附加信道2圖圖4-13 CDMA 2000 1x前向?qū)Ｓ梦锢硇诺狼跋驅(qū)Ｓ梦锢硇诺狼迦A大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) F-CPHCH前向公共物理信道F-PICH前向?qū)ьl信道F-CAPICH前向公共輔助導頻信道F-CCHT前向公共信道類型F-PCH

33、前向?qū)ず粜诺繤-CCCH前向公共控制信道F-SYNC前向同步信道R-CPHCH反向公共物理信道R-CCHT反向公共信道類型R-CCCH反向公共控制信道R-ACH反向接入信道圖圖4-14 CDMA 2000 1x前向公用物理信道前向公用物理信道清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) F-QPCH新 增 信 道IS-95與 cdma2000相 同 的 信 道前 向 信 道業(yè) 務 信 道RS1&RS2導 頻 信 道尋 呼 信 道同 步 信 道業(yè) 務 信 道RS3到 RS6F-PCH/F-CCCHF-BCCHF-FCHF-FCHF-SCHF-QPCH： 前 向 快 速 尋 呼

34、信 道F-BCCH： 前 向 公 共 廣 播 信 道 RS1 RS6:速 率 集 1 6F-QPCHF-FCHF-SCHF-BCCHF-PCH/F-CCCH業(yè)務信道RS1&RS2業(yè)務信道RS3RS600圖圖4-15 CDMA 2000 1x和和IS-95前向物理信道比較前向物理信道比較 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 2）前向物理信道結(jié)構(gòu)）前向物理信道結(jié)構(gòu)符號映射0 +111信道增益（全0）I圖圖4-16 前向?qū)ьl信道結(jié)構(gòu)前向?qū)ьl信道結(jié)構(gòu)信道信道增益增益信道信道增益增益DEMUX符號映射符號映射+1 尋呼指示使能尋呼指示使能0 其他其他調(diào)制符號調(diào)制符號IQ快速尋

35、呼快速尋呼信道指示符信道指示符圖圖4-17 快速尋呼信道結(jié)構(gòu)快速尋呼信道結(jié)構(gòu) 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 卷積卷積編碼器編碼器符號符號重復重復信道信道增益增益塊交織塊交織長碼發(fā)生器長碼發(fā)生器（1.2288Mcps）符號映射符號映射0+1，11抽取器抽取器調(diào)制符號調(diào)制符號信息比特信息比特長碼掩碼長碼掩碼圖圖4-18 同步信道和尋呼信道結(jié)構(gòu)同步信道和尋呼信道結(jié)構(gòu) 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 圖圖4-19 廣播信道、公共指配信道和公共控制信道結(jié)構(gòu)廣播信道、公共指配信道和公共控制信道結(jié)構(gòu) 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 圖

36、圖4-20 前向業(yè)務信道結(jié)構(gòu)前向業(yè)務信道結(jié)構(gòu)清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 表表4-4 CDMA 2000 1x中各前向信道的中各前向信道的FEC要求要求 信道類型信道類型FECR（碼率）（碼率）同步信道同步信道卷積碼卷積碼1/2尋呼信道尋呼信道卷積碼卷積碼1/2廣播信道廣播信道卷積碼卷積碼1/4或者或者12快速尋呼信道快速尋呼信道無無-公共功率控制信延公共功率控制信延無無-公共指配信道公共指配信道卷積碼卷積碼1/4或者或者12前向公共控制信道前向公共控制信道卷積碼卷積碼1/4或者或者12前向?qū)Ｓ每刂菩诺狼跋驅(qū)Ｓ每刂菩诺谰矸e碼卷積碼1/4（RS3或或RS5）1/2（RS

37、4）前向基本信道前向基本信道卷積碼卷積碼1/2（RS1、RS2或或RS4）1/4（RS3或或RS5）前向附加碼分信道前向附加碼分信道卷積碼卷積碼1/2（RS1或或RS2）前向附加信道前向附加信道卷積碼或卷積碼或Turbo碼（碼（N360）1/2（RS4）1/4（RS3或或RS5）清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 長 碼產(chǎn) 生 器比 特選 擇復 接 和 信號 點 映 射0到 11到 1AYI數(shù) 據(jù) 信道 增 益數(shù) 據(jù) 信道 增 益PC信 道增 益打 孔PC符 號(可 選 )打 孔PC符 號(可 選 )YQ1.228 8 Mb/sIQPC bit16bit/幀取 值 1MUX

38、 控 制用 戶 m的 長 碼的 掩 碼I和 Q調(diào) 制 及Walsh調(diào) 制基 帶 濾 波基 帶 濾 波cos(2fct)sin(2fct)s(t)YIYQPNIPNIPNQPNQ復 數(shù) PN擴 展PNI I 信 道 PN 序 列 (1.228 8 Mc/s), PNQ Q 信 道 PN 序 列 (1.228 8 Mc/s), PC 功 率 控 制walshcos(2fct)sin(2fct)S(t)圖圖4-21 CDMA 2000 1x前向鏈路的擴展和調(diào)制過程前向鏈路的擴展和調(diào)制過程清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 3）前向物理信道特征）前向物理信道特征 采用了正交發(fā)送分集

39、OTD，編碼后的比特流分成兩路，每一路分別采用一個天線，每個天線上采用不同的正交擴展碼，從而維持兩個輸出流的正交性，并消除在平坦衰落下的自干擾； 為了減少和消除小區(qū)內(nèi)的干擾，采用了具有良好正交性的Walsh碼；采用了可變長度的Walsh 碼（具體長度為4128）來實現(xiàn)不同的信息比特速率；使用了一個新的用于F-FCH和F-SCH的快速前向功率控制（FFPC）算法, 快速閉環(huán)功率調(diào)整速率為800 b/s。 清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 3. 反向物理信道反向物理信道 1）反向物理信道分類反向物理信道分類F-DPHCH前向?qū)Ｓ梦锢硇诺繤-DAPICH前向?qū)Ｓ幂o助導頻信道F-

40、FCH前向基本信道F-DCCH前向?qū)Ｓ每刂菩诺繤-SCHT前向附加信道類型F-SCH1前向附加信道1F-SCH1前向附加信道2R-DPHCH反向?qū)Ｓ梦锢硇诺繰-PICH反向?qū)ьl信道R-FCH反向基本信道R-DCCH反向?qū)Ｓ每刂菩诺繰-SCHT反向附加信道類型R-SCH1反向附加信道1R-SCH1反向附加信道2圖圖4-22 CDMA 2000 1x反向?qū)Ｓ梦锢硇诺婪聪驅(qū)Ｓ梦锢硇诺狼迦A大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) F-CPHCH前向公共物理信道F-PICH前向?qū)ьl信道F-CAPICH前向公共輔助導頻信道F-CCHT前向公共信道類型F-PCH前向?qū)ず粜诺繤-CCCH前向公共控制

41、信道F-SYNC前向同步信道R-CPHCH反向公共物理信道R-CCHT反向公共信道類型R-CCCH反向公共控制信道R-ACH反向接入信道圖圖4-23 CDMA 2000 1x反向公用物理信道反向公用物理信道新增信道反向物理信道導頻信道R-ACH或R-CCCH業(yè)務信道RS1&RS2R-FCH業(yè)務信道RS3到RS6R-FCHR-SCHIS-95與cdma2000相同的信道00導頻信道R-FCHR-SCH業(yè)務信道RS3RS6業(yè)務信道RS1&RS2圖圖4-24 CDMA 2000 1x和和IS-95反向物理信道比較反向物理信道比較清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng)

42、2）反向物理信道結(jié)構(gòu)）反向物理信道結(jié)構(gòu)添加12 bit幀質(zhì)量指示添加8個編碼尾比特卷積編碼器r1/4, k9符號重復(4Factor)塊交織(768 Symbols)C調(diào)制符號153.6 ks/s9.6 ks/s每5 ms幀32 bit增強的接入信道比特擴展速率 1時增強接入信道的信道結(jié)構(gòu)添加幀質(zhì)量指示添加8個編碼尾比特卷積編碼器r1/4, k9符號重復塊交織C調(diào)制符號bit/幀反向公共控制信道比特172(5 ms)360(10 ms)172(10 ms)744(20 ms)360(20 ms)172(20 ms)bit121612161612速率(kb/s)38.438.419.238.419.29.6Factor112124符號76815361536307230723072速率(kb/s)153.6153.6153.6153.6153.6153.6擴展速率 1時反向公共控制信道的信道結(jié)構(gòu)（a）（b）圖圖4-25 反向接入信道和反向公共控制信道的結(jié)構(gòu)反向接入信道和反向公共控制信道的結(jié)構(gòu)清華大學出版社清華大學出版社第4章 B2G移動通信系統(tǒng) 復接MUXA導頻信道功率控制比特符號重復384 N拷貝導頻(1 )每個PCG 1個功率控制比特每幀16個功率控制比特