1、1,3G主流技术之CDMA2000,第三部分CDMA2000系统物理层原理,2,CDMA2000系统物理层原理,主要内容CDMA2000物理层概述 CDMA2000系统物理信道的结构 逻辑信道与物理信道的映射,3,1. CDMA2000物理层概述,1.1基本概念 （1）移动台移动台(mobile station,MS)是用来在用户终端接收无线信道的设备，为用户提供接入网络业务的能力。 （2）基站基站（base station,BS）是设于某一地点、服务于一个或几个蜂窝小区的全部无线设备以及无线信道控制设备的总称。基站由基站控制器（base station controller，BSC）和基站收
2、发信机（base transceiver station,BTS）共同组成。 （3）前向链路和反向链路前向链路也称为下行链路，是从基站到移动台方向的无线链路。反向链路也称为上行链路，是从移动台到基站方向的无线链路。,4,1. CDMA2000物理层概述,（4）扩频速率扩频速率（spreading rate,SR）指前向或反向CDMA信道上的PN（Pseudonoise）码片速率。在CDMA2000系统中，由两种频谱扩展技术可用，即多载波（multiple carrier,MC）和直接序列（direct sequence,DS）扩频。通常采用两种扩频速率：SR1(记作“1X”或“1x”)和SR3
3、（记作“3X”或“3x”），SR1的前向和反向CDMA信道都采用码片速率为1.2288Mchip/s的直接序列扩频；SR3的前向信道采用码片速率为1.2288Mchip/s的直接序列扩频，反向信道采用码片速率为3.6864Mchip/s的直接序列扩频。 （5）无线配置无线配置（RC），是指一系列前向或反向业务信道的工作模式，每种RC支持一套数据速率，其差别在于物理信道的各种参数，包括调制、扩频速率等。,5,1. CDMA2000物理层概述,1.2物理信道 （1）前向链路物理信道a.信道分类及功能,前向链路 公用物理信道,前向链路 专用物理信道,6,1. CDMA2000物理层概述,FL公用物理
4、信道F-PICH 前向导频信道F-TDPICH 发送分集导频信道 公共导频信道F-APICH 前向辅助导频信道F-ATDPICH 前向辅助发送分集导频信道 用于波束成形的导频信道 F-CPHCH F-PCH 前向寻呼信道 前向公共 F-SYNC 前向同步信道 物理信道 F-CCCH 前向公共控制信道 用于支持寻呼、信道指配、短消F-BCCH 前向广播控制信道 息广播及系统开销消息的信道F-QPCH 前向快速寻呼信道F-CACH 前向公共指配信道F-CPCCH 前向公共功率控制信道 用于支持预留接入模式的信道,7,1. CDMA2000物理层概述,FL专用物理信道,8,1. CDMA2000物理
5、层概述,FL专用物理信道主要功能专用控制信道主要传送信令信息也可以传送突发数据业务； 基本信道主要用作传送话音与数字业务；以上两类业务信道在前向业务中最多各占一个，基本信道为主，专控信道为辅； 前向补充信道与前向补充码分信道主要是辅助基本信道向特定移动用户传送用户信息和支持高速率数据业务，两者均可动态灵活分配； 若前向链路采用智能天线（可选）则必须发送一个或多个辅助导频信道信号用作信道估计； 在业务信道操作中，基站与移动台交换各自业务配置参数。,9,1. CDMA2000物理层概述,b.前向链路业务信道的无线配置方式及其特性,10,1. CDMA2000物理层概述,(2)反向链路物理信道a.信
6、道分类及功能,反向链路 公用物理信道,反向链路 专用物理信道,11,1. CDMA2000物理层概述,RL公用物理信道,12,1. CDMA2000物理层概述,RL公用物理信道的基本功能为了改善反向链路的性能，CDMA2000在初始同步阶段增加了反向导频信道，提供反向实现相干检测。,13,1. CDMA2000物理层概述,CDMA2000 反向物理（业务）信道,专用物理（业务）信道组成 -反向业务信道RC1、RC2它是与IS-95A/B后向兼容的 用于某个特定的MS和BS之间建立业务通信 包含一个反向基本信道（IS-95A用），和多达7个（共计8个）反向补充码分信道（IS-95B用）-反向业务
7、信道RC3、RC4 它是CDMA2000 1X新增的 用于某一个特定的MS和BS之间建立多媒体业务话音数据（电路与分组）通信 包含：反向导频信道，专用控制信道（R-DCCH）、基本信道（R-FCH）、补充信道（R-SCH）,14,1. CDMA2000物理层概述,b.反向链路业务信道的无线配置方式及其特性,15,2.CDMA2000系统物理信道,IS-95A和IS-95B的前向信道结构,16,2.CDMA2000系统物理信道,2.1前向链路物理信道,前向CDMA信道（SR1和SR3）,公共指配信道,公共功率控制信道,导频信道,公共控制信道,同步信道,业务信道,广播控制信道,寻呼信道,快速寻呼信
8、道,前向导频信道,发送分集导频信道,辅助导频信道,辅助发送分集导频信道,0-1专用控制信道,0-1基本信道,功率控制信道,0-7补充码分信道（RC1和RC2）,0-2补充信道（RC3-RC9）,扩充的信道,17,2.CDMA2000系统物理信道,前向信道功能的扩充,对于cdma2000业务信道在基本信道的每种速率中均增加了帧检验，增加了辅助信道，最高速率可达307Kbps； 业务信道功能的进一步扩充：从支持单一速率、单一业务、单一媒体逐步扩充到能支持多种速率、多种业务和多种媒体的需求； -增加公共控制信道，以支持寻呼、短消息广播等业务； -增加公共支配信道，以支持预留接入模式； -增加快速寻呼
9、信道，以支持快速分组业务； -增加公共控制信道，广播控制信道等，以进一步扩充支持的 相应功能；,18,2.CDMA2000系统物理信道,各个前向信道的功能： （1）前向导频信道基站发射导频信道的目的是使在其覆盖范围内的移动台能够获得基本的同步信息，即各基站的PN短码相位的信息，移动台可据此进行信道估计和相干解调。 （2）前向同步信道传送同步信息，在基站覆盖的范围内，各移动台可利用这种信息进行同步捕获。 （3）前向寻呼信道为基站在呼叫建立阶段传送控制信息。 （4）前向广播控制信道承载开销信息和进行短消息广播，以数据速率38400bit/s、19200bit/s或9600bit/s传送信息。,19
10、,2.CDMA2000系统物理信道,（5）前向快速寻呼信道基站利用前向快速寻呼信道通知移动台，是否在下一个前向公用控制信道帧开始时或在下一个寻呼信道帧开始时接收其信息。 （6）前向公共功率控制信道基站支持一个或多个公共功率控制信道，通过它传输功率控制子信道信息给反向公用控制信道和增强接入信道。 （7）前向公共指配信道快速响应反向链路的信道分配，支持反向链路的随机接入。 （8）前向公共控制信道经过编码、交织、扩频、QPSK调制和滤波，有基站利用，给整个覆盖区的移动台传递系统空中信息以及移动台指定的信息。,20,2.CDMA2000系统物理信道,（9）前向专用控制信道用来给特定的移动台在一次呼叫中
11、传递用户和信令的信息。 （10）前向基本信道属于前向业务信道，用于给一个指定的基站传输用户和信令的信息。每一个前向业务信道占用一个前向基本信道。 （11）前向补充信道用来在通话过程中向指定的移动台传递用户信息。每个前向业务信道最多可以包括2个前向补充信道。 （12）前向补充码分信道用来在通话过程中向指定的移动台传递用户信息。每个前向业务信道包括7个前向补充码分信道。,21,2.CDMA2000系统物理信道,IS-95A和IS-95B的反向信道结构,22,2.CDMA2000系统物理信道,2.2反向链路物理信道,反向CDMA信道（SR1和SR3）,接入信道,反向业务信道（RC1或RC2）,增强接
12、入信道操作,反向公共控制信道操作,反向业务信道操作（RC3-RC6）,反向基本信道,0-7个反向补充码分信道,反向导频信道,增强接入信道,反向导频信道,反向公共控制信道,反向导频信道,0或1个反向专用控制信道,0或1个反向基本信道,0-2个反向补充信道,反向功率控制子信道,扩充的信道,23,2.CDMA2000系统物理信道,cdma2000反向信道功能的扩充(1),IS95A反向信道具有两类基本信道：接入信道，反向业务信道；IS95B反向信道功能的扩充，主要包括：-支持IS95A反向信道所有功能；-支持IS95B增加的7个辅助信道多码业务传送功能，最高速率可达64Kbps；-支持一切与前向功能
13、扩充有关的反向配套功能；,24,2.CDMA2000系统物理信道,cdma2000反向信道功能的扩充(2)支持 IS95A、 IS95B反向信道的基本功能； 增加一个增强接入信道，可传送反向导频并增强接入，支持反向相干检测，支持快速分组业务； 增加反向公共控制信道，可传送反向导频并传送反向公共控制信道； 扩充反向业务信道的功能，除支持反向基本业务以外，增加辅助业务的补充码分信道、反向功控子信道、反向专用控制信道等，以支持多种速率，和多媒体业务的需要；,25,2.CDMA2000系统物理信道,各个反向信道的功能 （1）反向导频信道基站可以利用它来帮助检测移动台的发射，进行反向相干解调。 （2）反
14、向增强接入信道用来发起同基站的通信或响应寻呼信道消息。 （3）反向增强接入信号移动台利用反向增强接入信号发起同基站的通信或响应专门发给移动台的消息。 （4）反向公共控制信道用于在没有使用反向业务信道时向基站发送用户和信令信息。,26,2.CDMA2000系统物理信道,（5）反向业务信道反向业务信道包括反向专用控制信道、反向基本信道、反向补充信道以及反向补充码分信道。它们的特点与相应的前向链路业务信道的类似。1）反向专用控制信道用来在通话中向基站发送用户和信令信息，其帧长为5ms或20ms。2）反向基本信道用来在通话中向基站发送用户和信令信息。3）反向补充信道用来在通话中向基站发送用户信息，只适
15、用于RC3-RC6的情况。4）反向补充码分信道用来在通话中向基站发送用户信息，只适用于RC1和RC2的情况。,27,3.逻辑信道与物理信道的映射,为了更好地定义各种业务并便于控制，在物理层之上的协议中采用了逻辑信道的概念。高层数据在链路层中形成逻辑信道数据帧，并且在物理层和链路层的接口处映射到物理信道上。逻辑信道传输的信息最终还是由一个或多个物理信道所承载，它们之间一定存在的对应关系称为 “映射（mapping）”。IS-2000协议的第三层，简称“层3”和链路接入控制（link access control.LAC）层在逻辑信道上发送和接收信令信息，这样就为高层屏蔽掉具体物理层的特点，使无线
16、接口对于高层来说如同透明。CDMA2000系统采用如下逻辑信道：前向公共信令信道（forward common signaling channel,F-CSCH）,反向公共信令信道（revese common signaling channel,R-CSCH）,前向专用信令信道（forward dedicated signaling channel,F-DSCH）以及反向专用信令信道（ revese dedicated signaling channel,R-DSCH）。,28,3.逻辑信道与物理信道的映射,一个逻辑信道可以永久地专用一个物理信道，或者是临时专用一个物理信道，或者是和其他逻辑信
17、道共享物理信道。在某些情况下，一个逻辑信道能够被映射到另一个逻辑信道中。这两个（或多个）逻辑信道“融合”成一个实际的逻辑信道，能够传送不同的业务类型。 虽然逻辑信道和物理信道具体的映射是在LAC/MAC层实现的，但是很多映射关系却是由高层，也就是层3确定的。,29,3.逻辑信道与物理信道的映射,层2和层3的接口是一个SAP（Service Access Point)。在SAP，层2和层3交换业务数据单元(service data unit,SDU)以及接口控制信息。CDMA2000采用“消息控制和状态块(message control and status blocks,MCSB)”的概念定义这些控制信息。MCSB中包含了有关层3消息的信息以及这些信息是如何通过MAC/LAC层被发送（或已被接受的）。发送时，MCSB从层3收到，在SAP处丢弃；接收时，由SAP生成传递给层3。MCSB包括的信息有：消息类型、SDU长度、SDU分类（例如注册、起呼）、鉴权数据、逻辑信道加密状态、消息收/发的CDMA系统时间、收发消息的物理信道等。其中，“收发物理信道”信息是和MAC原语中的“信道类型”参数相关联的，体现了逻辑/物理信道的映射关系。,谢谢！,
