移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)(第二版)課件：CDMA 2000系統(tǒng)

CDMA2000系統(tǒng)6.1概述6.2CDMA2000空中接口6.3CDMA20001xEV-DO

6.1概述

1.?CDMA2000系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

一個(gè)完整的CDMA2000移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分構(gòu)成，如圖6-1-1所示。

圖6-1-1CDMA2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.技術(shù)特點(diǎn)

CDMA2000的無線接口參數(shù)如表6-1-1所示。

3.?CDMA2000-1X

從IS-95A/B演進(jìn)到CDMA2000-1X，主要增加了高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，原有的電路交換部分基本保持不變。這樣，在原有的IS-95A/B的基站中，需要增加分組控制模塊PCF來完成與分組數(shù)據(jù)有關(guān)的無線資源控制功能，在核心網(wǎng)部分增加分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)PDSN和鑒權(quán)認(rèn)證系統(tǒng)AAA，其中PDSN完成用戶接入分組網(wǎng)絡(luò)的管理和控制功能，AAA完成與分組數(shù)據(jù)有關(guān)的用戶管理工作。

IS-95A/B系統(tǒng)和CDMA2000-1X系統(tǒng)使用了完全相同的射頻單元，直接利用已有天線升級(jí)軟件，并增加分組數(shù)據(jù)部分，即可完成從IS-95A/B系統(tǒng)向CDMA2000-1X系統(tǒng)的升級(jí)，最大限度地保護(hù)了運(yùn)營商的投資。

CDMA2000-1X可以工作在8個(gè)RF頻段，如IMT-2000頻段、北美PCS頻段、北美蜂窩頻段和TACS頻段等。

CDMA2000-1X的前向和反向信道結(jié)構(gòu)主要采用碼片速率為1×1.2288Mc/s，數(shù)據(jù)調(diào)制用64陣列正交碼調(diào)制方式，擴(kuò)頻調(diào)制采用平衡四相擴(kuò)頻方式，頻率調(diào)制采用OQPSK方式。CDMA2000-1X前向信道的導(dǎo)頻方式、同步方式、尋呼信道均兼容IS-95A/B系統(tǒng)控制信道特性；其反向信道包括接入信道、增強(qiáng)接入信道、公共控制信道、業(yè)務(wù)信道，其中增強(qiáng)接入信道和公共控制信道除可提高接入效率外，還能適應(yīng)多媒體業(yè)務(wù)。與IS-95A/B相比，CDMA2000-1X具有以下新的技術(shù)特點(diǎn)：

(1)快速前向功率控制技術(shù)：CDMA2000-1X可以進(jìn)行前向快速閉環(huán)功率控制，與IS-95A/B系統(tǒng)前向信道只能進(jìn)行較

慢速的功率控制相比，CDMA2000-1X大大提高了前向信道的容量。

(2)反向?qū)ьl信道：CDMA2000-1X反向信道也可以做到相干解調(diào)，與IS-95A/B系統(tǒng)反向信道所采用的非相關(guān)解調(diào)技術(shù)相比可以提高3dB增益，相應(yīng)的反向鏈路容量提高一倍。

(3)快速尋呼信道：極大地減少了移動(dòng)臺(tái)的電源消耗。

(4)前向發(fā)射分集：前向信道采用發(fā)射分集，提高信道的抗衰落能力，改善前向信道信號(hào)質(zhì)量，以提高系統(tǒng)容量。

(5)?Turbo碼：CDMA2000-1X的業(yè)務(wù)信道可以采用Turbo碼，以支持更高傳送速率及提高系統(tǒng)容量。

(6)輔助碼分信道：使CDMA2000-1X能更靈活地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

(7)變長的Walsh函數(shù)：使得空中無線資源的利用率更高。

(8)增強(qiáng)的MAC功能：以支持高效率的高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

(9)新的接入過程控制方式：在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)QoS和系統(tǒng)資源占用之間尋求折中與平衡。

4.?CDMA2000-3X

CDMA2000-3X(3GPP2規(guī)范為IS-2000-A)，也稱為寬帶CDMAOne，是基于IS-95標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的一個(gè)重要部分。與其他的標(biāo)準(zhǔn)類似，CDMA2000-3X將在CDMA2000-1X標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提供附加的功能和相應(yīng)的業(yè)務(wù)支持，它的目標(biāo)是提供比CDMA2000-1X更大的系統(tǒng)容量，提供達(dá)到2Mb/s的數(shù)據(jù)速率，實(shí)現(xiàn)與CDMA2000-1X和CDMAOne系統(tǒng)的后向兼容性等。

CDMA2000-3X中3X表示3載波，即3個(gè)1.25MHz共3.75MHz的頻率寬度，它的技術(shù)特點(diǎn)是前向信道有3個(gè)載波的多載波調(diào)制方式，每個(gè)載波均采用1.2288Mc/s直接序列擴(kuò)頻，其反向信道則采用碼片速率為3.6864Mc/s的直接擴(kuò)頻，因此CDMA2000-3X的信道帶寬為3.75MHz，最大用戶比特率為1.0368Mc/s。

CDMA2000-3X與CDMA2000-1X的主要區(qū)別是：CDMA2000-1X用單載波方式，擴(kuò)頻速率為SR1，而CDMA2000-3X的前向信道采用3載波方式，擴(kuò)頻速率為SR3。

CDMA2000-3X的優(yōu)勢(shì)在于能提供更高的數(shù)據(jù)速率，但其缺點(diǎn)是占用帶寬較寬，因此，在較長時(shí)間內(nèi)運(yùn)營商未必會(huì)考慮CDMA2000-3X，而可能會(huì)考慮CDMA2000-1X-EV。

5.?CDMA2000-1X-EV

(1)從CDMA2000-1X演進(jìn)到CDMA2000-1X-EV-DO。在這一階段，電路域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持不變，分組域核心網(wǎng)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加接入網(wǎng)鑒權(quán)/授權(quán)/計(jì)費(fèi)實(shí)體(AN-Authentication，AuthorizationandAccounting，AN-AAA)，負(fù)責(zé)分組用戶的管理。在原有的CDMA2000-1X基站上，新增一個(gè)CDMA標(biāo)準(zhǔn)載頻用作高速數(shù)據(jù)的傳輸。原有CDMA2000-1X基站需增加DO信道板，同時(shí)進(jìn)行軟件升級(jí)。

CDMA2000-1X-EV-DO是目前業(yè)界推出的高性能、低成本的無線高速數(shù)據(jù)傳輸解決方案，它定位于Internet的無線延伸，能以較少的網(wǎng)絡(luò)和頻譜資源(在1.25MHz標(biāo)準(zhǔn)載波中)支持以下平均速率：

①靜止或慢速移動(dòng)：1.03Mb/s(無分集)和1.4Mb/s；

②中高速移動(dòng)：700kb/s(無分集)和1.03Mb/s；

③其峰值速率可達(dá)2.4Mb/s，而且在IS-856版本A中可支持高達(dá)3.1Mb/s的峰值速率。

(2)從CDMA2000-1X演進(jìn)到CDMA2000-1X-EV-DV。在這一階段，電路域核心網(wǎng)和分組域核心網(wǎng)均保持不變，原有CDMA2000-1X基站需增加DV信道板，同時(shí)進(jìn)行軟件升級(jí)。CDMA2000-1X-EV-DV的特點(diǎn)是：

①不改變CDMA2000-1X的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與IS-95A/B及CDMA2000-1X后向兼容；

②在同一載波上同時(shí)提供語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，只提供非實(shí)時(shí)的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；

③增加TDM/CDM混合的專用的高速分組數(shù)據(jù)信道(F-PDCH)，以提高前向速率，前向最高速率達(dá)3.1Mb/s；

④增加反向指示輔助導(dǎo)頻信道和TDM/CDM混合的反向

高速分組數(shù)據(jù)信道，以提高反向速率，反向支持最高速率為1.5Mb/s，可選支持1.8Mb/s；

⑤采用以幀為單位的自適應(yīng)調(diào)制及解調(diào)；

⑥有更短的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)，1.25ms～5ms的可變幀長；

⑦根據(jù)信道狀況選擇數(shù)據(jù)傳輸速率以提高功率效率；

⑧具有快速而有效的數(shù)據(jù)重發(fā)機(jī)制。

6.2CDMA2000空中接口

6.2.1CDMA2000體系的結(jié)構(gòu)

1.物理層

如圖6-2-1所示，CDMA2000的物理層處于其體系結(jié)構(gòu)的最底層，完成高層信息與空中無線信號(hào)間的相互轉(zhuǎn)換。

圖6-2-1CDMA2000體系的結(jié)構(gòu)(MS側(cè))

1)擴(kuò)譜速率

擴(kuò)譜速率，即SpreadingRate，以下簡(jiǎn)稱SR，它指的是前向或反向CDMA信道上的PN碼片速率。本文中所講的SR有

兩種。

一種為SR1，通常也記作“1X”。SR1的前向和反向CDMA信道在單載波上都采用碼片速率為1.2288Mc/s的直接序列(DS)擴(kuò)譜。另一種為SR3，通常也記作“3X”。SR3的前向CDMA信道有3個(gè)載波，每個(gè)載波上都采用1.2288Mc/s的DS擴(kuò)譜，總稱多載波(MC)方式；SR3的反向CDMA信道在單載波上都采用碼片速率為3.6864Mc/s的DS擴(kuò)譜。

2)無線配置

無線配置，即RadioConfiguration，以下簡(jiǎn)稱為RC。RC指一系列前向或反向業(yè)務(wù)信道的工作模式，每種RC支持一套數(shù)據(jù)速率，其差別在于物理信道的各種參數(shù)，包括調(diào)制特性和擴(kuò)譜速率等。

2.?MAC子層

(1)盡力發(fā)送(BestEffortDelivery)：由無線鏈路協(xié)議(RLP)提供“盡力”級(jí)別的可靠性，在無線鏈路上適度可靠傳輸。

(2)復(fù)用(Mux)和QoS控制：通過協(xié)調(diào)由競(jìng)爭(zhēng)業(yè)務(wù)產(chǎn)生的有沖突的請(qǐng)求以及為接入請(qǐng)求安排合適的優(yōu)先級(jí)，來確保實(shí)施協(xié)商好的QoS級(jí)別。

3.?LAC子層

鏈路接入控制(LAC)子層的結(jié)構(gòu)參見圖6-2-1?？梢钥闯?，這里的LAC層主要與信令信息有關(guān)，其功能是為高層的信令提供在CDMA2000無線信道上的正確傳輸和發(fā)送。由于信令的主要作用是進(jìn)行控制，因此它們的傳輸要求也比較高，如某些關(guān)鍵的信令要及時(shí)、正確/可靠、有序并無重復(fù)地到達(dá)對(duì)等的實(shí)體，因此信令的格式和處理都比較復(fù)雜。CDMA2000的信令總體結(jié)構(gòu)如圖6-2-2所示。

圖6-2-2CDMA2000的信令總體結(jié)構(gòu)

4.第三層(層3)

協(xié)議的第三層，也簡(jiǎn)稱為層3，指在LAC層協(xié)議之上所定義的部分(見圖6-2-1)。“高層”泛指層3及以上的協(xié)議層。CDMA2000中定義的層3協(xié)議側(cè)重于描述系統(tǒng)的控制消息的交互，也就是信令的交互。層3通過層2提供的服務(wù)，按照該通

信協(xié)議規(guī)定的語法和定時(shí)關(guān)系發(fā)送和接收BS和MS之間的信令消息。層3中關(guān)于信令消息的描述主要從兩個(gè)角度進(jìn)行：一是消息的內(nèi)容和格式；二是消息交互的流程。

對(duì)于MS的層3，協(xié)議用狀態(tài)轉(zhuǎn)移為線索進(jìn)行介紹，例如：MS捕獲系統(tǒng)時(shí)需要接收哪些消息，如何根據(jù)自身功能進(jìn)行配置；MS發(fā)起呼叫時(shí)需要發(fā)送什么消息，內(nèi)容如何；MS

6.2.2CDMA2000物理層

1.物理層概述

CDMA2000物理層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了CDMA2000系統(tǒng)的無線空中接口，詳細(xì)定義了CDMA2000移動(dòng)臺(tái)和基站的各種無線空中接口參數(shù)，主要包括CDMA系統(tǒng)定時(shí)規(guī)定、頻率參數(shù)、射頻輸出參數(shù)、編碼、擴(kuò)頻等調(diào)制參數(shù)，各種反向和前向物理信道規(guī)范，以及其他的物理層規(guī)范。

2.信道結(jié)構(gòu)

1)前向CDMA信道結(jié)構(gòu)

在此主要介紹DS方式下的信道結(jié)構(gòu)。

(1)擴(kuò)頻速率為SR1的情況如表6-2-1所示。圖6-2-3所示為前向?qū)ьl信道的結(jié)構(gòu)。圖6-2-4所示為同步信道和尋呼信道結(jié)構(gòu)，其中實(shí)線部分是同步信道與尋呼信道共有的，虛線部分則是同步信道沒有而尋呼信道有的，它們的符號(hào)重復(fù)和塊交織的參數(shù)也有所差別。圖6-2-3前向?qū)ьl信道結(jié)構(gòu)

圖6-2-4同步信道和尋呼信道結(jié)構(gòu)圖6-2-5所示為廣播信道、公共指配信道和公共控制信道結(jié)構(gòu)。圖中，實(shí)線是各信道均有的部分，而第一個(gè)虛線框(加幀質(zhì)量指示位)只有公共控制信道的結(jié)構(gòu)沒有，而第二個(gè)虛線框(序列重復(fù))僅廣播信道的結(jié)構(gòu)有。它們的幀質(zhì)量指示比特的位數(shù)、卷積編碼器和塊交織器的參數(shù)都有差別。

圖6-2-5廣播信道、公共指配信道和公共控制信道結(jié)構(gòu)圖6-2-6和圖6-2-7分別為前向快速尋呼信道和公共功率控制信道結(jié)構(gòu)。圖6-2-6前向快速尋呼信道結(jié)構(gòu)

圖6-2-7公共功率控制信道結(jié)構(gòu)圖6-2-8所示為RC1和RC2的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。配置為RC1的前向業(yè)務(wù)信道的結(jié)構(gòu)就是實(shí)線框連成的部分，實(shí)際上與IS-95的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)相同，配置為RC2的前向業(yè)務(wù)信道的結(jié)構(gòu)是實(shí)線框和虛線框合起來連成的部分。兩者結(jié)構(gòu)上的差別僅在圖中兩個(gè)虛線框(加1個(gè)保留位和符號(hào)刪除)的有無，其余部分的參數(shù)都相同。

圖6-2-8前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)(RC1和RC2)圖6-2-9所示為RC3～RC5前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)。三種無線配置下的前向業(yè)務(wù)信道的結(jié)構(gòu)差別僅在于RC5配置下的業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)比其余兩種情況下的業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)要多一個(gè)加保留位(圖6-2-9中所示虛線框)，其余的差別都表現(xiàn)在成幀部分的參數(shù)上。

圖6-2-9前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)(RC3～RC5)比較圖6-2-8和圖6-2-9可知，配置為RC1、RC2和RC3～RC5的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是由長偽隨機(jī)序列生成基帶數(shù)據(jù)擾碼的方式不同。這是因?yàn)樵谂渲脼镽C1、RC2的業(yè)務(wù)信道中，信息比特經(jīng)過編碼調(diào)制后得到的調(diào)制符號(hào)速率是固定的19.2ks/s，而在配置為RC3～RC5的業(yè)務(wù)信道中，信息比特經(jīng)過編碼調(diào)制后得到的調(diào)制符號(hào)速率從19.2ks/s到614.4ks/s不等，所以基帶數(shù)據(jù)擾碼的生成方式也就復(fù)雜一些。

(2)擴(kuò)頻速率為SR3的情況如表6-2-2所示。

擴(kuò)頻速率為SR3的前向CDMA業(yè)務(wù)信道的配置為RC6～RC9，其中，RC6和RC7的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)與RC3和RC4的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)相似，而RC9的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)與RC5的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)相似，RC8的前向業(yè)務(wù)信道結(jié)構(gòu)與RC5只有個(gè)小差別，沒有符號(hào)刪除，請(qǐng)參見圖6-2-9。

2)反向CDMA信道結(jié)構(gòu)

(1)擴(kuò)頻速率SR1的情況如表6-2-3所示。

接入信道、配置為RC1，RC2的反向基本信道和反向補(bǔ)充碼分信道的信道結(jié)構(gòu)分別與IS-95中的接入信道、反向業(yè)務(wù)信道的結(jié)構(gòu)相同。增強(qiáng)接入信道、反向公共控制信道、反向?qū)Ｓ每刂菩诺兰癛C3和RC4的反向基本信道以及反向補(bǔ)充信道的編碼信道的結(jié)構(gòu)如圖6-2-10所示，其中結(jié)構(gòu)中的實(shí)線框是以上信道都有的部分。圖中也有兩個(gè)虛線框，第一個(gè)表示的過程是在數(shù)據(jù)幀中加入加保留位，這是僅RC4的反向業(yè)務(wù)信道有的部分，而第二個(gè)虛線框表示的刪除則是除RC3的反向?qū)Ｓ每刂菩诺劳獾腞C3、RC4反向業(yè)務(wù)信道都有的部分。圖6-2-10增強(qiáng)接入信道、反向公共控制信道、反向?qū)Ｓ每刂菩诺兰癛C3和RC4的反向基本信道以及反向補(bǔ)充信道的編碼信道的結(jié)構(gòu)

(2)擴(kuò)頻速率SR3的情況如表6-2-4所示。

3.物理信道

1)前向鏈路(FL)物理信道

前向鏈路，以下簡(jiǎn)稱“FL”，它所包括的物理信道如圖

6-2-11所示。這些信道由適當(dāng)?shù)腤alsh函數(shù)或準(zhǔn)正交函數(shù)(Quasi-orthogonalFunction，QoF)進(jìn)行擴(kuò)譜。RC1或RC2中使用Walsh函數(shù)，RC3到RC9中使用Walsh函數(shù)或QoF。CDMA2000采用了變長的Walsh碼，對(duì)于SR1，最長可為128；對(duì)于SR3，最長可為256。

圖6-2-11前向鏈路CDMA信道如果BS在前向CDMA信道上發(fā)送了F-CCCH，則它必須還在此CDMA信道上發(fā)送F-BCCH。

FL業(yè)務(wù)信道的RC及其特性如表6-2-5所示。對(duì)于RC3到RC9，F(xiàn)-DCCH和F-FCH也允許9600b/s、5ms幀的方式。

表6-2-6列出了對(duì)于BS所支持的FL/RL業(yè)務(wù)信道RC的匹配要求，從中可以看出CDMA2000(ReleaseA)支持FL采用SR3與RL采用SR1的組合，這樣的上下行不對(duì)稱組合更適合于某些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可提供更高的下載速率。

為實(shí)現(xiàn)上面的這個(gè)目的，F(xiàn)-QPCH采用了OOK調(diào)制方式，MS對(duì)它的解調(diào)可以非常簡(jiǎn)單迅速。如圖6-2-12所示，F(xiàn)-QPCH采用80ms為一個(gè)QPCH時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙又劃分成了尋呼指示符(PagingIndicators，PI)、配置改變指示符(ConfigurationChangeIndicators，CCI)和廣播指示符(BroadcastIndicators，BI)。

圖6-2-12F-QPCH時(shí)隙的劃分

2)反向鏈路(RL)物理信道

反向鏈路(以下簡(jiǎn)稱“RL”)所包括的物理信道如圖6-2-13圖所示。

圖6-2-13反向鏈路CDMA信道

RL業(yè)務(wù)信道的RC及其特性如表6-2-7所示。對(duì)于RC3到RC6，R-DCCH和R-FCH也允許9600b/s、5ms幀的方式。

表6-2-7RL業(yè)務(wù)信道RC表6-2-8列出了對(duì)于MS所支持的FL/RL業(yè)務(wù)信道RC的匹配要求，可以將這個(gè)表與表6-2-7結(jié)合起來看。

需要特別指出的是，在CDMA2000的RL調(diào)制方式中新采用了和以前的M階正交調(diào)制不同的方式，實(shí)際上采用的是和FL的結(jié)構(gòu)相似的調(diào)制方式。對(duì)于RC3到RC6的RL物理信道，利用Walsh函數(shù)間的正交性進(jìn)行擴(kuò)頻，如表6-2-9所示。另外，還引入了新的IQ映射和長碼擾碼方式，如圖6-2-14的例子所示，這種做法降低了信號(hào)星座變化時(shí)的過零率，降低了信號(hào)峰-均比，減少了RL上的干擾。

圖6-2-14SR3反向鏈路的IQ映射和擾碼

(1)?RL導(dǎo)頻信道。RL導(dǎo)頻信道R-PICH是未經(jīng)調(diào)制的擴(kuò)頻信號(hào)。BS利用它來幫助檢測(cè)MS的發(fā)射，進(jìn)行相干解調(diào)。當(dāng)使用R-EACH、R-CCCH或RC3到RC6的RL業(yè)務(wù)信道時(shí)，應(yīng)該發(fā)送R-PICH。當(dāng)發(fā)送R-EACH前綴(Preamble)、R-CCCH前綴或RL業(yè)務(wù)信道前綴時(shí)，也應(yīng)該發(fā)送R-PICH。當(dāng)MS的RL業(yè)務(wù)信道工作在RC3到RC6時(shí)，它應(yīng)在R-PICH中插入一個(gè)反向功率控制子信道，其結(jié)構(gòu)如圖6-2-15所示。MS用該功控子信道支持對(duì)FL業(yè)務(wù)信道的開環(huán)和閉環(huán)功率控制。R-PICH以1.25ms的功率控制組(PCG)進(jìn)行劃分，在一個(gè)PCG內(nèi)的所有PN碼片都以相同的功率發(fā)射。反向功率控制子信道又將20ms內(nèi)的16個(gè)PCG劃分后組合成兩個(gè)子信道，分別稱為“主功控子信道”和“次功控子信道”，前者對(duì)應(yīng)F-FCH或F-DCCH，后者對(duì)應(yīng)F-SCH。

圖6-2-15R-PICH及功控子信道結(jié)構(gòu)6.3CDMA20001xEV-DO

6.3.1概述

1xEV-DO最初叫做高速數(shù)據(jù)速率(HighDataRate，HDR)，其概念最開始是由Qualcomm公司于1997年8月向CDMA發(fā)展組織(CDMADevelopmentGroup，CDG)提出的；在接下來的幾年中，該技術(shù)逐漸成型為產(chǎn)品，并進(jìn)行了實(shí)際系統(tǒng)演示。

(1)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)對(duì)資源的需求具有截然不同的特點(diǎn)：分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般有突發(fā)的特征，可以容忍時(shí)延及時(shí)延抖動(dòng)，對(duì)差錯(cuò)敏感，前反向需求不對(duì)稱，QoS等級(jí)多，追求的目標(biāo)是系統(tǒng)的吞吐量最大化。

(2)語音業(yè)務(wù)相對(duì)連續(xù)，對(duì)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)敏感，能容忍一定的差錯(cuò)，前反向需求對(duì)稱，GoS等級(jí)相對(duì)單一，追求的目標(biāo)是系統(tǒng)Erlang容量最大化。

1xEV-DO前向鏈路的主要特點(diǎn)有：

(1)在頻寬1.25MHz的載波上，數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)2.4Mb/s。

(2)在前向鏈路采用快速最佳服務(wù)扇區(qū)選擇(區(qū)別于IS-95/1x中語音的軟切換)和動(dòng)態(tài)速率控制技術(shù)(區(qū)別于功率控制)，由所有屬于相同最佳服務(wù)扇區(qū)的數(shù)據(jù)用戶以時(shí)分復(fù)用的方式共享唯一的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。

(3)移動(dòng)臺(tái)快速、低時(shí)延的反饋目前前向鏈路可以支持的最高數(shù)據(jù)速率(取決于移動(dòng)臺(tái)的信道狀態(tài))，最快600次/秒。

(4)根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)速率情況，自適應(yīng)地采用不同的編碼和調(diào)制方式(如QPSK、8PSK和16QAM)。

(5)采用調(diào)度算法，動(dòng)態(tài)調(diào)度分組數(shù)據(jù)傳輸，每次只向一個(gè)用戶傳輸數(shù)據(jù)，使前向鏈路吞吐量最大化。多用戶分集(Multi-UserDiversity)使得當(dāng)用戶信道條件較好時(shí)，盡量多傳數(shù)據(jù)；而當(dāng)用戶信道條件不好時(shí)，少傳或不傳數(shù)據(jù)，而將資源讓給其他條件更有利的用戶，同時(shí)避免自身的數(shù)據(jù)經(jīng)歷多次重傳，降低系統(tǒng)吞吐量。

1xEV-DO反向鏈路的主要特點(diǎn)有：

(1)數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)153.6kb/s。

(2)設(shè)置反向?qū)ьl信道，使得反向鏈路可以進(jìn)行相干解調(diào)。

(3)采用軟切換。

(4)采用快速動(dòng)態(tài)功率控制和速率控制對(duì)反向鏈路的負(fù)荷情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1xEV-DO系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)有：

(1)針對(duì)分組數(shù)據(jù)特點(diǎn)優(yōu)化空中接口，最大化系統(tǒng)吞吐量。其中，去掉了語音業(yè)務(wù)的QoS限制(低時(shí)延、目標(biāo)FER為1%～2%)；語音和數(shù)據(jù)用戶不共享同一載波，資源控制實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；采用適合高速分組傳輸特點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式，包括速率控制和調(diào)度算法等；速度高、容量大、頻譜效率高。

(2)節(jié)約運(yùn)營商/服務(wù)供應(yīng)商的成本。主要是：可以與IS-95和CDMA20001x系統(tǒng)共基站；可以重用原有的基站射頻設(shè)備；應(yīng)用范圍廣，可適用于便攜設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和固定無線接入；完全面向移動(dòng)互連業(yè)務(wù)，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)考慮了基于現(xiàn)有的主流IP骨干網(wǎng)，使所用的網(wǎng)元設(shè)備無需做針對(duì)無線部分的改動(dòng)。6.3.2CDMA20001xEV-DO的空中接口

1.?1xEV-DO的體系結(jié)構(gòu)

1xEV-DO的體系結(jié)構(gòu)參考模型如圖6-3-1所示。

圖6-3-11xEV-DO體系結(jié)構(gòu)參考模型

2.?CDMA20001xEV-DO空中接口協(xié)議棧模型

EV-DO空中接口由七個(gè)協(xié)議層組成，從下到上依次為物理層、MAC層、安全層、連接層、會(huì)話層、流層和應(yīng)用層，如圖6-3-2所示。各協(xié)議層按功能劃分，而非按承載劃分，各層之間沒有嚴(yán)格的上下層承載關(guān)系：在時(shí)間上，各層協(xié)議可以同時(shí)存在，不存在嚴(yán)格的先后關(guān)系；在數(shù)據(jù)封裝上，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自上而下進(jìn)行封裝，可以跨越部分協(xié)議層。

圖6-3-2EV-DO空中接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)

3.物理層

EV-DO物理層規(guī)定了前反向物理信道的結(jié)構(gòu)、輸出功率、數(shù)據(jù)封裝、基帶及射頻處理和工作頻點(diǎn)等。其中，基帶及射頻處理包括分組數(shù)據(jù)的編碼、序列重復(fù)、交織、信道復(fù)用、基帶成形和加載波等步驟。

1)前向信道

(1)前向信道劃分。如圖6-3-3所示，前向信道由導(dǎo)頻信道、MAC信道、控制信道和業(yè)務(wù)信道組成，MAC信道又分為反向活動(dòng)(ReverseActivity，RA)子信道、反向功率控制(ReversePowerControl，RPC)子信道和DRCLock子信道。圖6-3-3EV-DO前向信道劃分示意圖

(2)前向信道的時(shí)隙結(jié)構(gòu)。EV-DO前向以時(shí)分為主，以碼分為輔。導(dǎo)頻、MAC和業(yè)務(wù)/控制信道之間時(shí)分復(fù)用，RPC與DRCLock子信道之間時(shí)分復(fù)用，不同用戶的RPC/DRCLock與RA子信道碼分復(fù)用。EV-DO前向鏈路傳送以時(shí)隙為單位，每個(gè)時(shí)隙為5/3ms，由2048碼片組成，時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖6-3-4所示。圖6-3-4前向鏈路時(shí)隙結(jié)構(gòu)

(3)前向MAC信道由彼此正交的Walsh碼來區(qū)分，每個(gè)Walsh碼與MACIndex存在一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系。前向MAC信道的MACIndex與Walsh碼之間的映射關(guān)系由式(6-3-1)表示(6-3-1)其中，i表示MACIndex取值。前向業(yè)務(wù)信道由前綴和數(shù)據(jù)兩部分構(gòu)成，前綴攜帶用戶標(biāo)識(shí)MACIndex，它與Walsh碼之間的映射關(guān)系由式(6-3-2)表示(6-3-2)其中，RPC子信道與DRCLock子信道時(shí)分復(fù)用MAC信道，使用相同的MACIndex；RPC/DRCLock子信道與RA子信道碼分復(fù)用MAC信道，通過MACIndex來區(qū)分。如果一個(gè)前向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分組分成多個(gè)時(shí)隙傳送，則只在第一個(gè)時(shí)隙發(fā)送業(yè)務(wù)信道前綴。前綴是由式(6-3-2)所給出的長度為32碼片的Walsh碼重復(fù)多次而成，其長度與數(shù)據(jù)速率有關(guān)。通常速率越高，前綴的長度越短。速率為38.4kb/s的業(yè)務(wù)信道前綴最長(1024碼片)，速率為2.4576Mb/s的業(yè)務(wù)信道前綴最短(64碼片)?？刂菩诺乐饕糜趥魉蛷V播消息或特定終端的消息，它與業(yè)務(wù)信道以時(shí)分方式共享同一物理信道，終端根據(jù)信道前綴中的MACIndex來判斷是控制信道還是業(yè)務(wù)信道。

EV-DO前向MAC信道、業(yè)務(wù)信道和控制信道的MACIndex分配如表6-3-1所示。

(4)前向信道的物理結(jié)構(gòu)。EV-DO系統(tǒng)前向信道的物理結(jié)構(gòu)如圖6-3-5所示。先對(duì)MAC送來的數(shù)據(jù)分組經(jīng)過Turbo編碼和加擾(譜均衡)后進(jìn)行信道交織；再進(jìn)行調(diào)制和符號(hào)重復(fù)；接著將輸出的符號(hào)流分成16個(gè)并行子流，每個(gè)子流經(jīng)過16階的Walsh碼擴(kuò)頻調(diào)制到76.8ks/s，疊加后形成1.2288Mc/s的高速碼流；此高速碼流與業(yè)務(wù)信道前綴、導(dǎo)頻信道以及MAC信道碼流進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。

①導(dǎo)頻信道。導(dǎo)頻信息是全零的比特流，直接進(jìn)行電平映射；然后采用進(jìn)行調(diào)制，將輸出碼流作為復(fù)正交擴(kuò)展器的I支路輸入，Q支路調(diào)制全0的比特流(無需Walsh碼擴(kuò)頻)；最后分別進(jìn)行PN短碼調(diào)制、復(fù)正交擴(kuò)展、基帶濾波和加載波等處理，形成前向調(diào)制波形發(fā)送出去。圖6-3-5EV-DO前向信道的物理結(jié)構(gòu)

圖6-3-6RPC信道與DRCLock信道的時(shí)分結(jié)構(gòu)

RPC/DRCLock信道的結(jié)構(gòu)：RPC/DRCLock比特先經(jīng)過電平映射、相對(duì)功率調(diào)整和Walsh碼擴(kuò)頻調(diào)制，并將擴(kuò)頻調(diào)制的輸出與RA信道的擴(kuò)頻調(diào)制輸出奇偶復(fù)用，構(gòu)成復(fù)正交擴(kuò)展器的I、Q支路輸入；然后分別進(jìn)行PN短碼調(diào)制、復(fù)正交擴(kuò)展、基帶濾波和加載波等處理，形成前向調(diào)制波形發(fā)送出去。

RA信道的結(jié)構(gòu)：RAB先經(jīng)過RABLength次重復(fù)、電平映射、相對(duì)功率調(diào)整和Walsh碼擴(kuò)頻調(diào)制，并將擴(kuò)頻調(diào)制的輸出與RPC/DRCLock信道的擴(kuò)頻調(diào)制輸出奇偶復(fù)用，構(gòu)成復(fù)正交擴(kuò)展器的I、Q支路輸入；然后分別進(jìn)行PN短碼調(diào)制、復(fù)正交擴(kuò)展、基帶濾波和加載波等處理，形成前向調(diào)制波形發(fā)送出去。

RA與RPC/DRCLock信道結(jié)構(gòu)的差異主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：RA信道在電平映射前增加了比特重復(fù)的步驟；兩者的相對(duì)功率調(diào)整相互獨(dú)立；兩者的擴(kuò)頻碼不同，RA固定采用碼字MACIndex?=?4，RPC/DRCLock信道采用的碼字在MACIndex?=?5～63內(nèi)可選；RPC/DRCLock調(diào)制到復(fù)正交擴(kuò)展器的I或Q支路輸入，RA僅被調(diào)制到復(fù)正交擴(kuò)展器的I支路輸入。

③業(yè)務(wù)信道。前向業(yè)務(wù)信道由前綴和數(shù)據(jù)兩部分組成。

④控制信道?？刂菩诺纻魉涂刂菩诺罃?shù)據(jù)分組，其信道結(jié)構(gòu)及裝配方式與業(yè)務(wù)信道相同，差異主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：控制信道采用碼字MACIndex?=?2或3區(qū)分，而業(yè)務(wù)信道采用的碼字在MACIndex?=?5～63內(nèi)可選；控制信道只有38.4kb/s和76.8kb/s兩種速率，而業(yè)務(wù)信道速率分布在38.4kb/s～2.45Mb/s范圍內(nèi)，不同速率等級(jí)所對(duì)應(yīng)的編碼和調(diào)制等參數(shù)配置也可能存在差異。

2)反向信道

(1)反向信道的劃分。EV-DO反向信道的劃分如圖6-3-7所示，它包括接入信道和反向業(yè)務(wù)信道。接入信道由導(dǎo)頻信道和數(shù)據(jù)信道組成。反向業(yè)務(wù)信道由導(dǎo)頻信道、MAC信道、應(yīng)答信道(ACK)以及數(shù)據(jù)信道組成。其中，MAC信道又分為反向速率指示子信道(ReverseRateIndicator，RRI)和數(shù)據(jù)速率控制子信道(DataRateControl，DRC)。

圖6-3-7EV-DO反向信道劃分示意圖接入信道用于傳送基站對(duì)終端的捕獲信息。它的導(dǎo)頻部分用于反向鏈路的相干解調(diào)和定時(shí)同步，以便于系統(tǒng)捕獲接入終端；數(shù)據(jù)部分?jǐn)y帶基站對(duì)終端的捕獲信息。

反向業(yè)務(wù)信道用于傳送反向業(yè)務(wù)信道的速率指示信息和來自反向業(yè)務(wù)信道MAC協(xié)議的數(shù)據(jù)分組，同時(shí)用于傳送對(duì)前向業(yè)務(wù)信道的速率請(qǐng)求信息和終端是否正確接收前向業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)分組的指示。

(2)接入信道物理結(jié)構(gòu)。EV-DO接入信道的由導(dǎo)頻信道和數(shù)據(jù)信道組成，圖6-3-8給出了接入信道的物理結(jié)構(gòu)。

①導(dǎo)頻信道。導(dǎo)頻信道傳送全零的碼流，先進(jìn)行電平映射和Walsh碼調(diào)制()后，符號(hào)流擴(kuò)頻調(diào)制的輸出作為復(fù)正交擴(kuò)展器的I支路輸入；然后與作為Q支路輸入的數(shù)據(jù)符號(hào)流一起，進(jìn)行長碼和PN短碼調(diào)制以及復(fù)正交擴(kuò)展；并經(jīng)過基帶濾波和加載波等處理，形成接入信道調(diào)制波形發(fā)送出去。

②數(shù)據(jù)信道。數(shù)據(jù)信道以9.6kb/s的速率傳送接入信道物理層數(shù)據(jù)分組。先進(jìn)行信道編碼、交織和序列重復(fù)；然后進(jìn)行電平映射和擴(kuò)頻調(diào)制(擴(kuò)頻碼是)，擴(kuò)頻調(diào)制的輸出符號(hào)流作為復(fù)正交擴(kuò)展器的Q支路輸入，與作為I支路輸入的導(dǎo)頻符號(hào)流一起，進(jìn)行長碼和PN短碼調(diào)制以及復(fù)正交擴(kuò)展；最后經(jīng)過基帶濾波和加載波等處理，形成接入信道調(diào)制波形發(fā)送出去。

圖6-3-8EV-DO接入信道的物理結(jié)構(gòu)

③接入信道的發(fā)送方式。EV-DO接入信道由導(dǎo)頻信道和數(shù)據(jù)信道構(gòu)成。接入過程由單個(gè)或多個(gè)接入探針構(gòu)成，接入探針的結(jié)構(gòu)如圖6-3-9所示，它由接入信道前綴和多個(gè)接入信道數(shù)據(jù)分組組成，在前綴部分只有導(dǎo)頻信道被發(fā)送，在數(shù)據(jù)部分導(dǎo)頻信道和數(shù)據(jù)信道被同時(shí)發(fā)送。發(fā)送前綴時(shí)的導(dǎo)頻功率高于發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的導(dǎo)頻功率。EV-DO終端利用接入信道向基站發(fā)送請(qǐng)求或響應(yīng)消息。

圖6-3-9接入探針的結(jié)構(gòu)

(3)反向業(yè)務(wù)信道的物理結(jié)構(gòu)。EV-DO反向業(yè)務(wù)信道的物理結(jié)構(gòu)如圖6-3-10所示。反向業(yè)務(wù)信道以碼分為主，以時(shí)分為輔。其中，Pilot信道與RRI信道時(shí)分復(fù)用，Pilot/RRI與DRC、ACK以及數(shù)據(jù)信道之間碼分。與前向信道不同，反向信道以幀(26.67ms)為單位進(jìn)行傳送。

圖6-3-10EV-DO反向業(yè)務(wù)信道的物理結(jié)構(gòu)

①導(dǎo)頻信道與RRI信道。導(dǎo)頻序列是全零的碼流，它與RRI碼序列按照7∶1的比例時(shí)分復(fù)用，在經(jīng)過電平映射后，通過擴(kuò)頻得到1.2288Mc/s的碼流；該碼流與ACK信道功率調(diào)整后的輸出碼流疊加，作為復(fù)正交擴(kuò)展器的I支路輸入。

RRI信道用于傳送反向業(yè)務(wù)信道的傳送速率，便于基站解調(diào)反向業(yè)務(wù)信道。反向業(yè)務(wù)信道速率有五種，用3bitRRI編碼符號(hào)表示，再經(jīng)過簡(jiǎn)單編碼得到7bit的碼字，然后將其重復(fù)37次，并刪除最后3bit，從而輸出256bit的RRI碼流，最后將RRI碼流與導(dǎo)頻碼流時(shí)分復(fù)用。未建立反向業(yè)務(wù)信道時(shí)，RRI編碼符號(hào)設(shè)為“000”。反向業(yè)務(wù)信道速率與RRI編碼對(duì)應(yīng)關(guān)系見表

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