CDMA2000是一个
3G移动通讯标准,
国际电信联盟ITU的
IMT-2000标准认可的无线电接口,也是
2G cdmaOne标准的延伸,不需要新的频段分配,可以稳定运行在现有PCS频段。根本的信令标准是IS-2000。CDMA2000与另一个3G标准
UMTS不兼容。随着时间的推移和移动通信的发展,CDMA One技术已经不能满足用户对更大容量和更高数据速率的需要,它能够提供部分分组数据业务,如收发E-mail、FTP、Web浏览等,但对于含有图像、声音等的内容,如VOD、在线视听、实时视频图像传送,需要有较宽带宽接入的数据业务还难以提供。1998年3月美国TIATR45.5委员会采用了一种向后兼容IS-95的宽带CDMA框架,称为CDMA2000,2000年3月通过了最终正式的CDMA2000标准,并作为第三代移动通信空中接口标准提交给国际电信联盟(ITU)。CDMA2000的目标是提供较高的数据速率以满足IMT-2000的性能要求,即车行环境下至少144kb/s,步行环境至少384kb/s,室内办公环境下至少2048kb/s。
定义
CDMA2000由北美最早提出,能与现有的IS-95CDMA后向兼容。CDMA2000技术得到主要分布在北美和亚太地区运营商的支持。北美电信标准组织向ITU提出的CDMA2000,其核心为Wideband CDMAOne技术,CDMAOne是以IS-95为标准的各种CDMA产品的总称。IS-2000是宽带CDMA技术的CDMA2000正式标准总称。CDMA2000继承了IS-95窄带CDMA系统的技术特点,网络运营商同样可以在窄带CDMA网络中更换或增加部分网络设备过渡到3G。CDMA2000是ITU规定的3G无线传输技术之一,是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的,可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G,建设成本低廉。按照使用的带宽来分,CDMA2000可以分为1x系统和3x系统。其中1x系统使用1.25MHz的带宽,提供的数据业务速率最高只能达到307Kb/s。在lx系统以后,又有1x EV-DO和1X EV-DV系统。其中1x EV-1X)系统着重提高了数据业务的性能,将用户的最大数据业务传送速率提高到2.4Kb/s。而1X-EV-DV系统将数据业务最大速率提高到3.1Mb/s的同时,又进一步提高了话音业务的容量。
CDMA2000-3X(3GPP2规范为IS-2000-A),也称为宽带CDMAOne,3x表示3载波,即3个1.25MHz,共3.75MHz的频带宽度。它与CDMA2000-1x的主要区别是下行CDMA信道采用3载波方式;而CDMA2000-1x用单载波方式,因此它可以提高系统的传输速率。它在CDMA2000-1x标准的基础上提供附加功能和相应业务支持。这些特性包括:提供比CDMA2000-1x更大的系统容量:提供2Mb/s的数据速率;实现与CDMA2000-1x和CDMAOne系统的向后兼容性等。
简介
中国电信采用的CDMA2000网络是由以美国高通北美公司为主导的,摩托罗拉、朗讯科技公司和后来加入的韩国三星都有参与实现的一种3G通信标准。韩国是该标准的主导者。其在原理上与WCDMA是没有本质的区别,都源于CDMA技术,都采用码分多址技术,都需要采用扩频技术来实现码分多址。但是CDM2000技术对 WCDMA和 TD-SCDMA技术都不兼容。因此电信的定制手机般都同时支持2G的CDMA标准及3G的CDMA2000标准。由于2008年电信收购联通的CDMA网络和用户,故市场上的
电信定制手机只能是电信自己的卡才可以使用。
由于CDMA2000出现得比较早,其是作为从第二代移动通信向第三代移动通信过渡的一个平滑选择,因此也有人称它为2.5G。由于其作为过渡的3G通信标准,对CDMA系统完全兼容,为技术的延续性带来了明显的好处,其成熟性和可靠性也比较有保障。但CDMA2000采用的多载传输方式比起WCDMA的直接扩频方式,在频率资源的利用上有较大的浪费,而且它所处的频段与国际有关规定的频段也产生了矛盾。
CDMA2000的特点
CDMA2000系统提供了与IS-95B的后向兼容,同时又能满足ITU关于第三代移动通信基本性能的要求。后向兼容意味着CDMA2000系统可以支持IS-95B移动台,CDMA2000移动台可以工作于IS-95B系统。
CDMA2000系统是在IS-95B系统的基础上发展而来的,因而在系统的许多方面,如同步方式、帧结构、扩频方式和码片速率等都与IS-95B系统有许多类似之处。但为了灵活支持多种业务,提供可靠的服务质量和更高的系统容量,CDMA2000系统也采用了许多新技术和性能更优异的信号处理方式,概括如下:
(1)多载波工作。CDMA2000系统的前向链路支持Nx1.2288 Mc/s(这里N=1,3,6,9,12)的码片速率。N=1时的扩频速率与IS-95B的扩频速率完全相同,称为扩频速率1。多载波方式将要发送的调制符号分接到N个相隔1.25 MHz的载波上,每个载波的扩频速率均为1.2288 Mc/s。反向链路的扩频方式在N=1时与前向链路类似,但在N=3时采用码片速率为3.6864 Mc/s的直接序列扩频,而不使用多载波方式。
(2)反向链路连续发送。CDMA2000系统的反向链路对所有的数据速率提供连续波形,包括连续导频和连续数据信道波形。连续波形可以使干扰最小化,可以在低传输速率时增加覆盖范围,同时连续波形也允许整帧交织,而不像突发情况那样只能在发送的一段时间内进行交织,这样可以充分发挥交织的时间分集作用。
(3)反向链路独立的导频和数据信道。CDMA2000系统反向链路使用独立的正交信道区分导频和数据信道,因此导频和物理数据信道的相对功率电平可以灵活调节,而不会影响其帧结构或在一帧中符号的功率电平。同时,在反向链路中还包括独立的低速率、低功率、连续发送的正交专用控制信道,使得专用控制信息的传输不会影响导频和数据信道的帧结构。
(4)独立的数据信道。CDMA2000系统在反向链路和前向链路中均提供称为基本信道和补充信道的两种物理数据信道,每种信道均可以独立地编码、交织,设置不同的发射功率电平和误帧率要求以适应特殊的业务需求。基本信道和补充信道的使用使得多业务并发时系统性能的优化成为可能。
(5)前向链路的辅助导频。在前向链路中采用波束成型天线和自适应天线可以改善链路质量,扩大系统覆盖范围或增加支持的数据速率以增强系统性能。CDMA2000系统规定了码分复用辅助导频的产生和使用方法,为自适应天线的使用(每个天线波束产生一个独立的辅助导频)提供了可能。码分辅助导频可以使用准正交函数产生方法。
(6)前向链路的发射分集。发射分集可以改进系统性能,降低对每信道发射功率的要求,因而可以增加容量。在CDMA2000系统中采用正交发射分集(OTD)。其实现方法为:编码后的比特分成两个数据流,通过相互正交的扩频码扩频后,由独立的天线发射出去。每个天线使用不同的正交码进行扩频,这样保证了两个输出流之间的正交性,在平坦衰落时可以消除自干扰。导频信道中采用OTD时,在一个天线上发射公共导频信号,在另一个天线上发射正交的分集导频信号,保证了在两个天线上所发送信号的相干解调的实现。
CDMA2000系统支持通用
多媒体业务模型,允许话音、分组数据、高速电路数据的并发业务的任意组合。CDMA2000也包括服务质量(QoS)控制功能,可以平衡多个并发业务时变化的QoS需求。
与IS-95相比,CDMA2000主要的不同点在于:
反向链路采用BPSK调制并连续传输,因此,发射功率峰值与平均值之比明显降低。
在反向链路上增加了导频,通过反向的相干解调可使信噪比增加2-3dB。
采用快速前向功率控制,改善了前向容量。
在前向链路上采用了发射分集技术,可以提高信道的抗衰落能力,改善前向信道的信号质量。
业务信道可以采用Turbo码,它比卷积码高2dB的增益。
引入了快速寻呼信道,有效地减少了移动台的电源消耗,从而延长了移动台的待机时间。
在软切换方面也将原来的固定门限改变为相对门限,增加了灵活性。
为满足不同的服务质量(QoS),支持可变帧长度的帧结构、可选的交织长度、先进的
媒体接入控制(MAC)层支持分组操作和
多媒体业务。
信道结构
CDMA2000系统中用来传输无线信号的无线信道是由不同的码型来进行区分的。对于大容量系统,一般采用集中控制方式,以便加快建立链路的过程。除了要传输业务信息外,还必须传输各种所需的控制信息。传输信道包括:基站发往移动台的前向无线信道,也叫前向链路;移动台发往基站的反向无线信道,也叫反向链路。
以MS为例的CDMA2000的体系结构,CDMA2000标准中的内容就是按照这种层次结构组织起来的,本书的结构也是如此。当然,这只是抽象的概念模型,和物理实现方式并无强制的约束关系。
CDMA2000的物理层处于其体系结构的最底层,完成高层信息与空中无线信号间的相互转换。几乎CDMA2000的所有特点都通过它来保证并体现,它是无线通信系统的基础。为了满足3G业务的需求,并实现从现有2G的CDMA技术的平滑演进,CDMA2000相对于2G的CDMA标准提出了更多种类的物理信道,对于它们的应用可以非常灵活,当然复杂度也相应增加了,这就需要对它们有准确全面的了解。因此,本章将主要按不同信道的划分来介绍物理层。
CDMA2000空中接口的分层结构
CDMA2000空中接口的重点是物理层、
媒体接入控制(MAC)子层和链路接入控制(LAC)子层。链路接入控制(LAC)和媒体接人控制(MAC)子层设计的目的是为了满足1.2kb/s到大于2Mb/s工作的高效、低延时的各种数据业务的需要;满足支持多个可变Qos要求的并发话音、分组数据、电路数据的
多媒体业务的需要。
LAC子层用于提供点到点无线链路的可靠的、顺序输出的发送控制功能。在必要时,LAC子层业务也可使用适当的ARQ协议实现差错控制。如果低层可以提供适当的QoS,LAC子层可以省略(即为空)。
MAC子层除了控制数据业务的接入外,还提供以下功能:
(1)尽力而为的传送(Best-Effort Delivery)。在无线链路中使用可以提供“尽力而为”可靠性的无线链路协议(RLP)进行可靠传输;
(2)复接和QoS控制。通过仲裁竞争业务和接入请求优先级间的矛盾,保证已经协商好的QoS级别。
MAC子层进一步可分为与物理层无关的汇聚功能(PLICF)和与物理层相关的汇聚功能(PLDCF)。PLICF屏蔽物理层的细节,为LAC子层提供与物理层无关的MAC运行的步骤和功能。PLICF利用PLDCF提供的服务来实现真正的通信过程。PLICF使用的服务就是PLDCF提供的一组逻辑信道。PLDCF完成从提供给PLICF的逻辑信道到物理层提供的逻辑信道之间的映射(Mapping)、复接和解复接、来自不同信道的控制信息的合并等,并提供实现QoS的能力。
CDMA2000定义了如下四种特定的PLDCF ARQ方式:
(1)无线链路协议(Radio Link Protocol,RLP)。该协议利用“尽力而为”服务的方式为两个对等的PLICF实体提供高效的数据流服务。RLP提供透明和不透明两种工作模式。在不透明工作模式中,采用ARQ协议来重传物理层未正确传输的数据分段。在该方式中,可能会引入时延。在透明工作模式中,RLP不重传丢失的数据分段,但维持收/发之间的字节同步并通知接收节点数据流中丢失的部分。RLP的透明方式不会引入任何传输时延,这对通过RLP来传输话音业务是非常有用的。
(2)无线突发协议(Radio Burst Protocol,RBP)。该协议利用“尽力而为”服务的方式通过一个共享的接入公共业务信道(CTCH)为相对较短的数据段提供传输服务机制。它用于传输少量的数据,而不会引入建立专用业务信道(DTCH)的开销。
(3)信令无线链路协议(Signaling Radio Link Protocol,SRLP)。该协议所提供的服务类似于RLP为信令信息提供的“尽力而为”的数据流服务,但对专用信令信道是最佳的。
(4)信令无线突发协议(Signaling Radio Burst Protocol,SRBP)。该协议类似于RBP利用“尽力而为”服务方式为信令消息提供的传输服务机制,但对信令信息和
公用信令信道是最佳的。
CDMA2000标准体系
CDMA-1X数字蜂窝移动通信网是在CDMA数字蜂窝移动通信网的基础上增加了高速数据功能的网络。除了能够提供传统的公众移动通信业务,包括基本的话音和短消息业务,以及多种多样的补充业务,如遇忙呼叫前转业务、无应答呼叫前转业务、五条件呼叫前转业务、隐含呼叫前转业务、呼叫等到业务、三方呼叫业务、主叫号码显示业务以及主叫号码显示限制业务外,还能够提供CDMA-1X无线数据业务。除了原有的CDMA数字蜂窝移动通信网的平台功能之外,CDMA-1X数字蜂窝移动通信网的平台上还提供对丰富多彩的移动数据增值业务的支撑功能。
CDMA2000系列的发展
CDMA20001x是由IS-95A/B演化而来的,是CDMA2000第三代移动电信系统的第一个阶段,可以看做是2.5G技术。CDMA20001x在IS-95A/B的基础上,对无线接入网络部分进行了改进,采用比IS-95A/B更先进的技术,在无线信道类型、物理信道调制和无线分组接口功能上都有很大的增强。CDMA20001x的话音容量大约是IS-95A/B的1.5倍-2倍,能够在1.25MHz的带宽上提供高达153.6kbit/s的双向数据业务。核心网部分在原来的
电路交换网基础上增加了一个分组交换网络,支持移动IP业务,支持QoS,能适应更多更复杂的
多媒体业务。
根据IMT-2000原定计划,CDMA2000系统将从1x起步,即首先使用单载波系统来保证与第二代移动电信系统的兼容。随着技术的发展,通过把三个或三个以上的载波捆绑在一起的方式进一步提高性能。但之后,多个载波的方式没有成为主要的研究方向,而是在单个载波的基础上,提出了一系列新的技术,来增强CDMA2000的性能。这些新的技术称为hEV技术,即1x技术的演进。hEV技术主要包括CDMA2000hEV-DO和CDMA20001xEV-DY两个分支。
1.CDMA2000 1x EV-DO
1xEV-DO采用将数据业务和和话音业务分离的思想,在独立于CDMA20001x的载波上向移动终端提供高速无线数据业务,不支持话音业务。1xEV-DO针对高速分组数据传输的特点,在前向链路上采用了诸如前向最大功率发送、高阶调制、动态速率控制、自适应编码调制、HARQ、多用户分集和调度以及时分调度等多项技术,前向链路速率可达2.46Mbit/s;而对于反向链路上的数据传输,和CDMA2000h基本相同。
1xEV-DO与1x不完全兼容,hEV-DO单模终端不能在CDMA20001x网络中电信,同样CDMA2000h单模终端也不能在hEV-DO网络中电信。在组网方面,对于那些只需要分组数据业务的用户,1xEV-DO可单独组网,此时的核心网配置可采用基于IP的、较为简单的网络结构;对于同时需要话音、数据业务的用户,可与CDMA20001x联合组网,同时提供话音与高速分组数据业务,不过这时用户终端需采用同时支持1xEV-DO与CDMA20001x的双模终端。
1xEV-D00保持了与CDMA20001x在设计和网络结构上的兼容性。在无线射频部分,1xEV-DO具有与CDMA2000 1x相同的射频特性及实现方式,升级时可以直接使用已有的CDMA20001x射频部分;在核心网部分,1xEV-DO也可与CDMA20001x共用相同的分组数据核心网。
针对1xEV-D00版本前反向业务能力不平衡、对QoS的支持不能满足业务多样性要求等一系列问题,3GPP2提出了EV-DOA版本(增强)。在A版本中,大幅度提高了反向数据速率,并且在物理层、MAC层以及更高层都进行了改进,更好地支持QoS。为了解决话音和数据业务的并发问题,对A版本系统的网络侧结构进行了改动,增加了新的接口。目前EV-DO0版本在国际上已经大规模商用,各个厂商也都计划研制A版本设备,计划在2005年年底到2006年年初研发出终端设备,在2006年中旬推出系统产品。
2.CDMA2000 1x EV-DV
与1xEV-DO只提供高速数据业务不同,1xEV-DV要求能提供混合高速数据和话音业务。1xEV-DV可完全后向兼容CDMA2000lx,便于从h网络升级,其空中接口标准分两个版本:Rel.C和Rel.D.Rev.C主要改进和增强CDMA2000 1x的前向链路,前向峰值速率达3.1Mbit/s,而对反相速率没有进行改进;Rev.D则改进和增强了反向链路,使得反向峰值速率达到1.8Mbit/s。
Rel.C结合诸多新技术如自适应调频编码(AMC)、混合自动重发请求(nAaQ)、使用TDM/CDM混合的新高速分组数据信道(F-PDCH);可支持多种业务组合;后向兼容CDMA20001x,不必采用双模终端,可由1x系统平滑演进到1xEV-DV;能更有效地支持数据业务等。
Rev.D主要技术特点有:反向链路增强,采用灵活的反向链路控制方式,通过改进的快速调度控制和速率控制实现反向链路速率控制,有效缩短了时延,改善了QoS;提供点到多点的广播和组播业务(BCMC):快速呼叫建立;3G移动设备标识(MElD)支持等。
相比于1x,1xEV-DV可以提供更高的数据速率和更完善的QoS机制。目前,3GPP2基本完成CDMA2000lxEV-DV技术规范的制定工作,并已开始相关测试规范的讨论和制定,一些厂家也已经推出了lxEV-DV的系统,但1xEV-DV技术还不成熟,目前还没有实现商用。
两种发展趋势相比较,目前的国际形势更有利于CDMA2000 1xEV-DO RelA的发展。由于CDMA2000lxEV-DV标准体系完成得较晚,多数CDMA2000运营商都已经部署并开通了商用的CDMA2000 lxEV-DO(Rel 0)网络,这样在下一步的网络演进中,将更可能采用。dma2000 hEV-DORelA技术,以便平滑过渡和向下兼容i从芯片开发角度讲,CDMA2000 1xEV-DO Rel A芯片的开发进度也更为明朗。
在核心网的发展方面,CDMA20001x核心网的演进包括三个阶段:
第一阶段是传统的网络,对于话音类呼叫,采用基于电路交换的传输机制,核心网中实现话音呼叫和功能的部分仍采用基于二代的核心网,同时这一阶段也提供分组数据业务,实现这一业务的核心网部分是网络向下一阶段演进的基础。
核心网演进的下一阶段足LMSD,该阶段是向全IP网络演进的第一步,在这一阶段中,传统的核心网仍然可以存在,并支持传统的MS,同时这一阶段的网络将向第三阶段过渡,网络中支持基于IP的传输方式,支持采用更高传输效率的TrFO/RTO等功能。
第三阶段是MMD,该阶段的目标是实现全IP的网络,而不再支持传统的网络。事实上,核心网的演进目标最终是向用户提供一个同时支持话音和数据业务j易于新业务的引入、低维护成本,标准的网络协议、兼容多种接人技术以及灵活的全IP网络。这个网络应能够支持用户在全球范围内的漫游,包括GSM和CDMA系统之间的漫游、CDMA2000与UMTS系统之间的漫游、3G与2G系统之间的漫游等。
CDMA2000网络优化概述
网络优化是CDMA2000系统实际运营过程中的一个重要环节。CDMA2000系统在运营过程中需要对系统进行扩容和不断的网络优化,一是为了能够给系统当前的用户提供更加优质的服务;二是为了提高系统容量,以接纳越来越多的系统未来用户。
所谓网络优化,就是根据系统的实际表现、系统的实际性能,对系统进行分析,在分析的基础上通过对系统参数的调整,使系统性能得到逐步改善,达到现有的系统配置下提供最优的服务质量,即最佳的覆盖、满意的信号强度以及最佳的通话音质和最低的掉话率等。
CDMA2000的分层结构
(1)业务层
上层包括三项基本业务:
①话音业务;
②终端用户数据承载业务;
③信令,控制所有移动操作的业务。
(2)链路层
链路层根据具体上层业务的需要,提供各种等级的可靠性和QS特性。它为数据传送业务提供了协议支持和控制机制,并完成把上层数据传送需求映射为物理层的具体功能和特性。链路层又分为链路接入控制(LAC)子层和
媒体接入控制(MAC)子层。LAC子层管理对等上层实体之间的点对点通信信道,并且有能够支持各种不同端对端可靠链路层协议的框架。
MAC子层具有三个重要的功能:
①MAC控制状态;
②最高可靠性发送;
③复用和QoS控制。
MAC子层又分为独立于物理层的会聚功能(PLCF)和物理层决定的会聚功能(PLDCF)。
CDMA2000采用的主要新技术
CDMA2000的目标是进一步提高话音容量,提高数据传输效率,支持更高数据速率,降低移动台电源消耗,延长电池寿命,消除对其他电子设备的电磁干扰(EMI),更好的加密技术,后向兼容CDMAOne。
与CDMAOne相比,CDMA2000采用了以下新技术。
1.多种射频信道带宽
CDMA2000在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,能支持多种射频带宽,射频信道带宽可以是N×1.25MHz,其中N=1、3、5、9或12,即可选择的带宽有1.25MHz、3.75MHz、6.25MHz、11.25MHz和15MHz。目前的技术仅支持前两种带宽。
2.Turbo码
为了适应高速数据业务的需求,CDMA2000中采用Turbo编码技术(编码速率可以是1/2、1/3或1/4)。Turbo编码器由两个递归系统卷积码(RSC)成员编码器、交织器和删除器构成,每个RSC有两路校验位输出,两个RSC的输出经删除复用后形成Turbo码。编码器一次输入Nturbobit,包括信息数据、帧校验(CRC)和保留bit,输出(Nburbo+6)/R符号。Turbo译码器由两个软输入软输出的译码器、交织器和去交织器构成,两个成员译码器对两个成员编码器分别交替译码,并通过软输出相互传递信息,进行多轮译码后,通过对软信息作过零判决得到译码输出。
Turbo码具有优异的纠错性能,但译码复杂度高,时延大,因此主要用于高速率,对译码时延要求不高的数据传输业务。与传统的卷积码相比,Turbo码可降低对发射功率的要求,增加系统容量。在CDMA2000中,Turbo码仅用于前向补充信道和反向补充信道中。
3.3800MHz前向快速功率控制
CDMA2000采用新的前向快速功率控制(FFPC)算法,该算法使用前向链路功率控制子信道和导频信道,使移动台(MS)收到的全速率业务信道。保持恒定。移动台测量收到的业务信道Eb/N,并与门限值进行比较,然后根据比较结果,向基站(BS)发出升高或降低发射功率的指令。功率控制命令比特由反向功率控制子信道传送,功率控制速率可达到800bit/s。采用前向快速功率控制,能尽量减小远近效应,降低移动台接收机实现一定误帧率(FER)所需的信噪比,进而降低基站发射功率和系统的总干扰电平,提高系统容量。
4.前向快速寻呼信道
前向快速寻呼信道用于指示一次寻呼或配置改变。
(1)寻呼基站使用前向快速寻呼信道的寻呼指示符(PI)比特来通知位于覆盖区域,并工作于时隙模式且处于空闲状态的移动台,是监听下一个前向公共控制信道/前向寻呼信道的时隙,还是返回低功耗的睡眠状态直至下一周期到来。当寻呼负载较高时,可以使用一个以上的前向快速寻呼信道来减少冲突,前向快速寻呼信道的使用,可使移动台不必长时间连续监听前向寻呼信道,减少激活移动台所需的时间,降低移动台功耗,从而延长了移动台的待机时间和电池寿命。
(2)配置改变如果是在最近10min内有任何配置消息(如系统参数消息)发生变化,前向快速寻呼信道上的配置改变指示符(CCI)比特将被设置,然后移动台通过解调前向广播信道来获得新消息。
前向快速寻呼信道采用通断键控(OOK)调制,由于解调简单,可节约基站发射功率。
5.前向链路发射分集
前向链路采用的发射分集方式包括多载波发射分集(MCTD)和直接扩频发射分集两种。前者用于多载波方式,每个天线发射一个载波子集。后者用于多载波方式,每个天线发射一个载波子集。后者用于直扩方式,又可分为正交发射分集(OTD)和空时扩展分集(STS)两种。OTD方式是先分离数据流,再用不同的正交Walsh码对两个数据流进行扩频,并通过两个天线发射;在STS方式中,两个天线都发射所有的已交织数据,并使用相同的原始Wlash码信道。在CDMA2000前向链路中,有两条信道专门用于前向发射分集,即发射分集导频信道和辅助发射分集导频信道。采用前向发射分集技术能减小每个信道要求的发射功率,增加前向链路容量,改善室内单径瑞利衰落环境和慢速移动环境下的系统性能。
6.反向相干解调
为了提高反向链路性能,CDMA2000采用了反向链路导频信道,它是未经编码的扩频信号(由0号Walsh函数扩频),基站用导频信道完成初始捕获、时间跟踪和
Rake接收机相干解调,并为功率控制测量链路质量。导频参考电平随数据速率而变化。
基站可以利用反向导频帮助捕获移动台的发射,实现反向链路上的相干解调,与采用
非相干解调的CDMA2000相比,所需的信噪比显著降低,从而降低了移动台发射功率,提高了系统容量。当移动台发射无线配置为RC3-6的
反向业务信道时,在反向导频信道中插入一个反向功率控制子信道,移动台通过该子信道发送功率控制命令,实现前向链路功率控制。反向导频还可以采用门控发送方式(即非连续发送),不仅能减小对其他用户的干扰,也降低了移动台的功耗。
7.连接的反向空中接口波形
在反向链路上,所有速率的数据都采用连续导频和连续数据信道波形。连续波形可以把对其他电子设备(如助听器等医疗设备)的电磁干扰(EMI)降到最低;通过降低数据速率,能扩大小区覆盖范围;允许在整个帧上实现交织,并改善搜索性能;连续波形还支持移动台为快速前向功率控制连续发送前向链路质量测量信息,以及基站为
反向功率控制连续监控反向链路质量。
8.辅助导频信道
CDMA2000中新增加了前向辅助导频信道,支持对一组移动台的波束形成,以及对单个移动台的波束控制和波束形成。点波束应用能扩大覆盖区域和增加容量,并提高可支持的数据速率。
9.增强的媒体接人控制功能
媒体接入控制(MAC)子层控制第三代移动通信(3G)系统中多种业务到物理层的接入过程,保证多媒体业务的实现。它的引入能满足更高带宽和更广泛业务种类的需求,支持话音、分组数据和电路数据业务的同时处理。CDMA2000系统的MAC子层能提供尽力发送(Best Effort Delivery)、复用和QoS控制,以及接入程序。
10.灵活的帧长
CDMA2000支持5ms、lOins、20ms、40ms、80ms和160ms多种灵活的帧长。不同类型的信道分别支持不同的帧长。例如,前向基本信道、前向专用控制信道、反向基本信道和反向专用控制信道采用5ms和20ms帧,前向补充信道和反向补充信道采用20ms、40ms或80ms帧,话音业务采用20ms帧。较短的帧可以减少时延,但因交织跨度较短而降低了解调性能,较长的帧则因为帧头所占比重小,可降低对发射功率的要求。
CDMA2000制式的主要技术特点
(1)分成两个方案,即CDMA2000-1X和 CDMA2000-3X两个阶段,CDMA2000-1X信号带宽为1.23MHz,码片速率1.228Mc/s;CDMA20003X采用多载波CDMA技术,前向信号由3个1.23MHz的载波组成,反向信号是信号带宽为5MHz的单载波,码片速率为3.6864Mc/s。
(2)兼容1S-95A/B。
(3)前、反向同时采用导频辅助相干解调。
(5)前向发射分集:OTD、STS。
(6)信道编码:卷积码和 Turbo码,cdma2001X最高433.5kb/s业务速率(一个基本信道十两个补充信道),CDMA20001XDO最高支持2.4Mb/s业务速率,CDMA20003X最高支持2Mb/s业务速率。
(7)可变帧长:5ms,10ms,20ms,40ms,80ms。
(9)核心网络基于ANSL41网络的演进,并保持与ANSL4l网络的兼容性。
(10)网络采用GPS同步,给组网带来一定的复杂性。
(11)支持软切换和更软切换。
全球营运
截止2008年年末,全球已经有102个国家和地区的276家电信运营商部署了CDMA2000网络。
中国大陆:电信,中国香港:电讯盈科移动通信,中国澳门:2006年由中国联通投得牌照,2008年中国电讯业重组后改由中国电信经营,中国台湾:亚太电信,日本:KDDI,韩国:SK电讯、KTF、LG电信,美国:Verizon Wireless、Sprint Nextell、US Cellular等。