CDMA2000关键技术(1).ppt
2023/2/23,1,CDMA2000关键技术,北京邮电大学无线新技术研究室,2023/2/23,2,CDMA2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,3,CDMA2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,4,IMT-2000的由来,1985年提出 FPLMTS 即Future Public Land Mobile Telecommunications System 1996年正式更名为IMT2000 IMT-2000 即 International Mobile Telecommunications-工作在2000MHz频段-在 2000年左右商用1992年世界无线电大会在2GHz频段上分配了230MHz频段 给当时FPLMTS和卫星业务,即1885-2025MHz和 2110-2200MHz 其中：1980-2010MHz和 2170-2200MHz 仅供卫星使用,2023/2/23,5,IMT-2000目标与基本要求,全球同一频段、统一标准、无缝隙覆盖、全球漫游 提供多媒体业务 车速环境：144 KbS 步行环境：384 KbS 室内环境：2 Mbs 高服务质量高频谱利用效率易于从第二代过渡、演变 袖珍手机，价格低高保密性能,2023/2/23,6,Spectrum:WRC2000频谱,2023/2/23,7,2G向3G的演进,2023/2/23,8,IMT-2000无线接口标准,2023/2/23,9,CDMA2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,10,CDMA2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述(6)1.从cdmaone到cdma2000CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,11,cdmaone 系统简介,cdmaone 是以IS-95标准为核心的设备家族,2023/2/23,12,IS-95A和IS-95B的前向信道结构,2023/2/23,13,CDMA2000前向信道结构,2023/2/23,14,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；,Cdma2000前向信道功能的扩充,2023/2/23,15,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扩充有关的反向配套功能；,2023/2/23,16,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、反方功控子信道、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；,cdma2000反向信道功能的扩充(2),2023/2/23,17,IS-95A和IS-95B的反向信道结构,2023/2/23,18,CDMA2000反向信道结构,2023/2/23,19,CDMA2000系统,无线接口基本参数：多址方式：直接扩频或多载波扩频 双工方式：FDDTDD 扩频速率：3.6864Mcps3*12288Mcps 载波带宽：5MHZ、10MHZ、20MHZ 扩频码周期（可变）：4-256 帧长：20ms 时隙长度（功控组）：1.25ms 调制方式：下行：QPSK、上行：BPSK,2023/2/23,20,cdmaone/cdma2000中的A接口-IOS 2.X：IS95A；-IOS 3.X：IS95B；-IOS 4.X：IS2000/cdma2000 1X；-IOS 5.X：IS2000/cdma1X：核心网-IS-41B：基于SS7；-IS-41C：基于SS7；-IS-41D：基于SS7-ANSI41E：增加E9ll、WIN（无线智能网）等 业务。后续版本增加基于IP的传输方式，并逐步过渡至全IP。,cdma 系统简介,2023/2/23,21,2023/2/23,22,单一话音,话音与数据,多媒体业务,业务的拓广,2023/2/23,23,CDMA2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述(6)2.cdma2000 1X的主要技术特点CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,24,CDMA2000 1X 主要技术特点(1),与IS-95A/B的兼容性-从IS-95A到IS-95B到CDMA2000 1X 过渡是平滑的；-空中接口标准兼容、载频重合、带宽相等；-IS-95A/B终端可漫游至CDMA2000 1X系统；-CDMA2000 1X 终端在原来的IS-95A/B系统中也能正常使用；-升级过程中最大保护用户购买终端的投资，充分利用运营商的原有投资；,2023/2/23,25,CDMA2000 1X 主要技术特点(2),提供正反向导频信道，改善反向检测性能-将原有的IS-95A/B的反向非相干检测，通过反向导 频传送改进为相干检测；-反向增益较IS-95A/B提高3dB，反向容量提高一倍；采用前向快速功控-将原有的IS-95A/B的反向快速三环（开，闭，外）控制移植至前向链路，使两个方向功控速率可达800bit/s；-提高前向链路的性能、增加前向链路的容量；,2023/2/23,26,CDMA2000 1X 主要技术特点(3),移入快速寻呼信道-减少移动台功耗；-提高移动台待机时间；为了实现多媒体等可变速率业务之间的正交性，采用可变扩频比的正交码 对于数据业务采用了比卷积码性能更优良的Turbo码，进一步减小误码率 采用收发分集提高信道的抗衰落性能,2023/2/23,27,CDMA2000 1X 主要技术特点(4),采用灵活的帧长结构：5ms、10ms、20ms、40ms、80ms、160ms 当采用以上一系列改进措施后，计算机仿真与现场测试表明：-话音业务是IS-95A/B系统的2倍；-数据业务是IS-95A/B系统的10倍；CDMA2000 1X 还可以进一步采用先进的智能天线、多用户检测技术改善其性能,2023/2/23,28,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述(6)3.cdma2000 前向信道CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,29,CDMA2000 前向公共信道的组成,2023/2/23,30,CDMA2000 前向公共信道基本功能,2023/2/23,31,CDMA2000 前向专用信道的组成,2023/2/23,32,CDMA2000 前向专用信道主要功能,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,2023/2/23,33,CDMA2000前向业务信道无线配置表（RC表）,2023/2/23,34,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述(6)4.cdma2000 反向信道CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,35,CDMA2000 反向公共信道的组成,2023/2/23,36,CDMA2000反向公共信道的基本功能,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（R-PICH）,提供反向实现相干检测.,2023/2/23,37,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 它是用于某个特定的MS和BS之间建立业务通信 它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）-反向业务信道RC3、RC4 它是CDMA2000 1X新增的 它是用于某一个特定的MS和BS之间建立多媒体业务话音数据（电路与分组）通信 它包含：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）,2023/2/23,38,CDMA2000反向业务信道无线配置表（RC表）,2023/2/23,39,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述(6)5.cdma2000 性能改善及网络优化CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,40,反向链路的非相平解调(cdma one系统)改善为相干解调（cdma2000系统）信道编码性能的改善:特别针对不同速率的数据采用了不同交织长度的turbo码，大大提高了数据传输的抗干扰性能；,cdma one至 cdma 2000性能的改善,2023/2/23,41,分集性能的改善：采用发端分集技术；采用空时编码技术；采用智能天线技术；功率控制性能的改善:与cdmaone不同的是cdma2000中的 快速功率控制不仅用在反向链路，也用在前向链路中。,cdma one至 cdma 2000性能的改善,2023/2/23,42,cdmaone至cdma 2000网络协议的优化,cdma 2000通用协议结构如下,2023/2/23,43,从总体上看，为了满足后向兼容两者几乎是一致的；与 cdma one比较，cdma 2000标准引入了用户平面 和控制平面的结构，归一化了通用协议的结构；能支持多速率、多业务、多媒体以及相应QOS指标，比如会议电视、电子商务、WWW例览、EMAIL等互连网业务。,cdma 2000三层协议的功能扩展与优化,2023/2/23,44,在物理层的质量控制机制主要有三个部分：以功控为代表的无线资源管理和控制机制；以信道交织、RAKE接收为代表的隐分集机制；以纠错编码为代表的差错控制机制；,cdma2000三层协议的功能扩展与优化,2023/2/23,45,链路层（MAC子层与LAC子层）。在MAC子层中包括传输数据业务的无线链路子 层RLP和复用以及QOS控制两部分组成；在LAC子层中主要是保证系统的控制信令消息在高层中，其核心目标是保证不同速率、不同业务、不同媒体业务的服务质量。,cdma2000三层协议的功能扩展与优化,2023/2/23,46,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述(6)6.cdma2000 1X EVCDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,47,CDMA2000-1X EV 标准,第一阶段为1xEV-DO 采用与话音分离的信道传输数据;高通公司提出的HDR（高数据速率）技术已经成为这个阶段的技术标准;支持平均速率为650kbps，峰值速率为2.4Mbps的高速数据业务 第二阶段为1xEV-DV 数据信道和话音信道合成为一个信道,2023/2/23,48,CDMA2000-1X EV DO,1xEV-DO是一种针对分组数据业务进行优化的高频谱利用率的CDMA无线通信技术，可以在1.25MHz带宽内提供峰值业务 1xEV-DO采用了将语音信道和数据信道分离的方法，以便在不影响现有网络话音通信的前提下支持高速数据业务。,2023/2/23,49,CDMA2000-1X EV DO,1xEV-DO的码片速率、功率需求、信道带宽与IS-95和cdma2000-1X相同；1xEV-DO可以沿用现有网络规划和射频部件；基站可以IS-95或cdma2000-1X合为一体，成本低廉 1xEV-DO的功率控制与切换方式与IS-95和cdma2000-1X不同 核心思想是通过动态控制数据速率而不是功率，使每个用户可能得到的最高速率通信，前向链路使用可变时隙的方式时分复用,2023/2/23,50,CDMA2000-1X EV DO,1xEV-DO中，接入点一直以最高功率发射,使处于有利位置的用户得到非常高的速率 前向信道上，1xEV-DO采用虚拟软切换机制 移动台在同一时刻只接收来自一接入点的数据。根据实时的动态速率控制（DRC）信息，基站可以快速地相互切换 基站测量载干比（C/I），并在DRC信道上向移动台指示最佳接入点 移动台不断测量导频强度，并不断要求一个与当前信道条件相符合的数据速率。接入点按当时移动台所能支持的最大速率进行编码。当用户需要改变和信道条件改变时，动态地确定优化的数据速率,2023/2/23,51,CDMA2000-1X EV DO,反向信道上，1xEV-DO用与IS-95和cdma2000-1X相同的软切换技术 移动台发送的信息被多个接入点接收，支持高速分组数据突发 1xEV-DO采用Turbo编码技术，反向具有连续的导频,使解调性能得到改善 1xEV-DO采用增强的无线链路协议（RLP），与TCP协议共同减少误帧率强大的空中链路鉴权和加密算法保证了用户的安全,2023/2/23,52,CDMA2000-1X EV DV,1X/EV-DV可以在一个CDMA载波上同时支持话音和数据，但其技术还不成1xEV-DV将提供6Mbps甚至更高的数据速率,2023/2/23,53,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述CDMA2000关键技术(4)1.OVSF3G的历程发展与应用,2023/2/23,54,OVSF码-OVSF码产生背景-OVSF码基本原理-OVSF码应用实例,CDMA2000-1x中的关键技术,2023/2/23,55,OVSF码产生背景,2023/2/23,56,为了直观的研究OVSF码，引入“码树”概念 码的性质与直观的树形结构一一对应 树结构 码性质 树根 码字（组）起点 树枝数 码的进制数 树节点 码字或码字的一部分 终止节点 码字 树节数 码长 非满树 变长码 满树 等长码,OVSF码基本原理(1),OVSF码基本原理(2),在信源编码中:在信道多址接入码设计中:,OVSF码基本原理(3),OVSF码基本原理(4),不同周期长度即不同扩频比的Walsh正交码设计 的树形结构图如下图所示,树图上的非延长特性：从树根开始看，树图中某一节点的短Walsh码 被采用作为扩频正交码以后，这个节点延长出 去的所有树枝上的长Walsh码将不能再被采用 作为扩频正交码，故称为非延长码，保证可变 扩频比的不同周期长度Walsh码的正交性,OVSF码基本原理(5),OVSF码基本原理(6),树图上的异前置特性：从树的分支向树根的方向看，若树图中某间一节 点的长Walsh码被采用作为扩频正交码，则该节 点以前的任何一个短节点的短Walsh码均不能被 采用作为扩频正交码,OVSF码基本原理(7),OVSF码基本原理(8),这类码的可变扩频周期即可变扩频比与被扩频 的信息业务类型的速率相匹配的。,OVSF码基本原理(9),在一小区内用户甲发送信息速率为307.2 kbits 的业务(不考虑信道编码).经扩频后扩展到Chip速 率 1.2288 Mbits，试问如何选用不同周期长度 即不同扩频比的Walsh正交码。,OVSF码应用实例(1),由上述树图结构可看出，11 114位码被采 用作为速率 3072 kbits的扩频码。即：307.2 kbits*4 1.2288 Mbits 其后面所有分支，即其后面所有延长码 等就不能再作为扩频码。,OVSF码应用实例(2),2023/2/23,67,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述CDMA2000关键技术(2)2.Turbo码3G的历程发展与应用,2023/2/23,68,Turbo码-Turbo码产生背景-Turbo码编码原理-Turbo码译码原理,CDMA2000-1x中的关键技术,香农指出：1993年Berro等人提出的Turbo码，其性能与信道 容量极限的差距小于1dB，因而成为近年来编码 理论上的一个研究热点。由于Turbo码的优良特 性，它已经被列为第三代移动通信系统信道编码 的候选方案。,Turbo码产生背景,Turbo码编码原理(1),图中编码由下列三部分组成：-直接输入部分-经编码器I，再经开关送入复接器-经交织器和编码器II后，再经开关送入复接器 两个编码器，分别称为Turbo码二维分量码，它可 以很自然的推广到多维分量码-分量码可以是卷积码、分组码、级朕码；-码型既可以相同也可以不同-分量码可以是系统码、非系统码，为了有效的 迭代，必须选系统码,Turbo码编码原理(2),Turbo码译码原理（PCCC）,Turbo：涡机译码算法：,Turbo码译码原理（PCCC）,优良性能：,Turbo码译码原理（PCCC）,发端交织器：收端交织器与多次迭代译码：,Turbo码译码原理（PCCC）,级联编译码：,Turbo码译码原理（PCCC）,Turbo码的译码：,Turbo码译码原理（PCCC）,2023/2/23,78,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述CDMA2000关键技术(4)3.无线IP3G的历程发展与应用,2023/2/23,79,全IP结构,2023/2/23,80,什么是移动IP,为解决因特网中节点的移动性而引入的IP协议，是IP协议簇中的一个组成部分；移动IP是由IETF的移动工作组与1992年6月制定的RFC2002-2006四个文件组成,2023/2/23,81,移动IP基本原理（1）,IETFRFC2002标准定义了三个功能实体：移动节点MN；本地代理HA；外地代理FA；,2023/2/23,82,移动IP基本原理（2）,移动代理（含HA和FA）广播代理广播消息MN收到广播后确定它是在本地网还是在外地网MN注册：在外地网中的MN用外地转交地址向HA注册,过程中可能要经过FA；,2023/2/23,83,移动IP基本原理（3）,传送给MN的分组数据HA截获,通过隧道送给MN的转交地址，并最终送至MN；MN发出的分组数据根据标准IP路由送至目的地，而不需要经过HA,2023/2/23,84,移动IP路由的优化,为提高分组传输效率，IETF提出了业务路由的优化方法通过一些必要的信令交换使移动主机与目标主机之间建立直接路由,2023/2/23,85,图A 发送到移动主机的第一个分组,路由优化示意图（1）,2023/2/23,86,工作过程,HA收到发给移动主机的分组通过IP隧道将分组发至转交地址或FA，同时发送一条绑定更新消息给这些分组主机，更新消息中含有移动主机的转交地址分组主机收到这条消息后即可建立一条直接通往转交地址的IP隧道,2023/2/23,87,图B 发送到移动主机的后续分组,路由优化示意图（2）,2023/2/23,88,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述CDMA2000关键技术(4)4.CDMA2000 1X中移动IP 3G的历程发展与应用,2023/2/23,89,CDMA2000 1X的分组网络结构：,2023/2/23,90,CDMA2000 1X分组网与WCDMA分组网主要不同,WCDMA对无线资源管理和对呼叫流程控制在核心网中完成CDMA2000 1X，上述功能则是在无线接入网中完成；,2023/2/23,91,移动台MS接入CDMA2000 1X的基本步骤（移动IP）,在MS与PSDN之间建立点对点PPP链路；PSDN/FA通过PPP链路和BS进行代理广播；MS收到广播之后确定它处于网中的位置 当MS确定它已移到外地网，从外地网中获得一个 转交地址,2023/2/23,92,移动台MS接入CDMA2000 1X的基本步骤（移动IP）,外地的MS向HA注册；传送给MN的分组数据：HA截获、隧道送给MN的转交地址，并最终送至MN；MS发出的分组数据根据标准IP路由送至目的地，而无需经过HA；一个PDSN可以通过多个PCH与多个无线接入网信道,2023/2/23,93,HDR实例（一）,采用IS95空中接口占用独立的载波信道划分成长度为 1.6 7ms的时隙下行链路以时隙为单位分配峰值速率高达2.4Mbs。,2023/2/23,94,HDR实例（二）,核心技术：对衰落、时变信道实时监控与跟踪自适应调度算法；自适应调制技术。,2023/2/23,95,HDR实例（三）,实现原理,2023/2/23,96,CDMA 2000,3GIMT 2000CDMA2000 概述CDMA2000关键技术3G的历程发展与应用,2023/2/23,97,蓬勃发展中的3G,3G在欧洲的发展状况韩、日3G的经验之谈中国3G的发展现状与前景,2023/2/23,98,美国高通公司7月18日开始在广州举行为期两天的CDMA 1X新技术与业务演示会，中兴通讯、华为、朗讯和金鹏等公司做了相关的产品、技术现场展示。在会场，中兴通讯公司的技术人员告诉记者，其CDMA 2000 1X EV-DO（3G）设备已经相当成熟，只要3G牌照发放，立即就可以进行商用。华为方面人士也表示了类似的看法。在举办CDMA展示会的同时，高通还举行了3G技术研讨会，主要涉及CDMA新技术、如EV-DO、GSM 1X，以及如何向3G平滑演进等方面的内容。,QUALCOMM,2023/2/23,99,NTT DoCoMo公司开创发明的i-mode网络已经将超过几百万多的用户带入了移动互联的世界,日本3G发展成功之道,2023/2/23,100,中国政府发展国内第三代移动通信的政策是：,2023/2/23,101,中兴ZXC10移动通信系统包括交换子系统ZXC10-MSS、基站子系统ZXC10-BSS、机 卡分离手机ZTE802、短消息中心ZXC10-SC和智能网ZXC10-IN的全套系统解决方案，目前ZXC10系统已经实现商用化，具备了大规模装备我国移动通信网络的能力。ZXC10系统支持800M、1900M频率配置，满足不同运营商的建网需要，支持宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝，蜂窝系统小区呼吸等功能，支持8K、13KQCELP和8K EVRC多种语音编码方式，使系统容量最大、用户通话质量最好。系统大量采用了先进器件，提高了集成度，减少了单板种类和数量，重要的单板采用1+1或N+1的冗余配置，软件采用容错设计，提高了整个系统的可靠性。ZXC10具有完善的操作维护系统，良好的人机界面和配置管理、告警管理、性能管理、安全管理、诊断测试等功能，并且支持远程操作维护，硬件逻辑及软件的远程下载等。在组网上ZXC10支持星型、环型、链型等方式，可根据网络情况和用户需求灵活组网。,2023/2/23,102,中国移动的3G发展过程预测,2023/2/23,103,4月1日是包括WCDMA、CDMA2000、TD-SDCMA三种3G标准结束在电信研究院进行室内各种试验结束的时间，在这一阶段的时间里还进行了三种标准之间的互联互通试验。但由于各设备提供商试验的进度不一致，室内试验阶段仍将持续一段时间。6月1日之前，是三种3G标准结束野外试验的时间，中国移动正是准备在这个时间之后进行由运营商和设备提供商进行的区域局试验中国移动同样积极在为3G前的数据服务作准备，4月1日是中国移动正式与彩信服务提供商进行“彩信”结算的日子，中国移动通信有关人士表示，做好现有2.5代上的数据服务可以为应该在3G上提供何种数据服务作重要参考。,We are Thinking,and Innovating,Thank you!,Wireless Technology Innovation Labs,WTI,CDMA2000的特点；CDMA2000的关键技术；CDMA2000的增强；CDMA2000的发展与应用。,总结,
