CDMA网优技术提升之空中接口.ppt

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1、CDMA网优技术提升之空中接口,目标,了解CDMA空中接口协议架构掌握Um各种信道的结构和作用掌握CDMA移动台状态及迁移掌握CDMA各类空口呼叫流程,学习完本章内容，您应该能够：,CDMA空中接口Um的协议构架CDMA2000无线信道结构及功能CDMA状态迁移呼叫流程,目录,Um接口-规定了无线接口的物理层结构和无线接口的信令等内容，是为实现BTS和MS互联而对无线信道上的信号传输所做的一系列规定。Um接口规定的特性-信道结构和接入能力-MS-BSS通信协议-维护和操作特性-性能特性-业务特性,空中接口（Um）,空中接口分层结构,物理层-通过各种物理信道完成高层信息与空中无线信号间的相互转换

2、-完成各种物理信道的处理，包括数据编解码、调制解调等 链路层-链路接入控制层（LAC）：主要提供保证信令可靠传输的机制等-媒体接入控制层（MAC）：完成各逻辑信道上多种业务的复用和QOS（服务质量等级）等功能 L3层-包括信令层结构，与层2的业务接口、层3信令控制以及信令应用和格式等,空中接口分层功能,媒体接入控制子层（MAC）尽力发送（Best Effort Delivery）功能：由无线链路协议（RLP）提供高的可靠性，在无线链路上适度可靠的传输复用Mux和QoS控制功能：通过协调由竞争业务产生的有冲突的请求，以及为接入请求安排合适的优先级，来确保实施协商好的QOS级别完成具体的逻辑信道和

3、物理信道的映射转换,媒体接入控制子层（MAC）,LAC层数据单元的处理,LAC子层主要包括：鉴权子层：只用于接入信道，完成一定的鉴权功能（另外还有的鉴权功能在层3完成）ARQ子层：为逻辑信道提供SDU的可靠传输 寻址子层：只用于公共信道上，提供对特定MS的标识 功用子层：对LAC PDU进行打包和拆包 SAR子层：在发送时，给LAC PDU加上长度指示和CRC；然后将处理后的PDU切成合适MAC层处理的数据片。在接收时，SAR合并低层来的数据片，进行CRC校验,层3信令主要内容,层3信令协议重点描述了：3层信令消息结构和交互流程 安全和认证规范 层3信令的控制和应用包括呼叫处理、切换、鉴权和加

4、密、移动性管理等，是层3的主要部分,回顾,CDMA空中接口协议分层结构是怎样的？请说出各分层的功能,CDMA空中接口Um的协议构架CDMA2000无线信道结构及功能CDMA状态迁移呼叫流程,目录,扩谱速率1和扩谱速率3,扩谱速率1（SR1）,扩谱速率3（SR3）,反向链路,前向链路,本节内容,空中接口基础前向信道结构及功能反向信道结构及功能,频段0的CDMA2000-1X系统射频信道，沿用AMPS的频段和信道编号单载频信道宽度1.2288MHzCDMA2000-1X系统的信道与AMPS系统的信道间需要信道间隔，建议信道间隔为0.27MHzCDMA2000-1X系统的射频信道间及与cdmaOne

5、系统的射频信道间不需要信道间隔,CDMA射频频段,射频频段：频段0的CDMA2000-1X系统中，频道编号N和中心频率关系,射频频段编号,CDMA2000中的逻辑信道命名,无线配置（Radio Configuration）-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，差别在于物理信道的各种参数，包括调制特性和SR等 cdma2000无线配置-前向RC1RC9-反向RC1RC6,无线配置,前向链路业务信道RC,反向链路业务信道RC,RC1和RC2分别对应于IS-95A/B里的速率集1和速率集2 cdma 1X前向：RC1RC5；反向：RC1RC4组合规则：,前反向信道RC匹配

6、要求,前向CDMA信道,(SR1 and SR3),导频信道,同步信道,寻呼信道SR1,公共控制信道,业务信道,01基本 信道,公共控制 子信道,07 补充码分信道（RC12),02 补充信道（RC39),广播控制信道,快速寻呼信道,公共功率控制信道,公共指配信道,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,01 专用控制信道,后向兼容的前向链路信道,CDMA前向信道生成与解调,一个前向信道的识别:频点FrequencyPN短码偏移区分扇区PN Offset of the sector扇区内唯一的Walsh码,CDMAFrequency,前向链路公共物理信道导频信道,全

7、0信息，用Walsh 0码扩展，直接用PN短码进行调制 BTS连续发射导频信道 导频信道作用 帮助手机捕获系统 多径搜索 提供PN短码相位信息，帮助手机进行信道估计，作相干解调 切换时手机测量导频信道，进行导频强度比较,手机通过同步信道获得与系统的同步 同步信道提供导频偏置PILOT_PN系统时间SYS_TIME长码状态LC_STATE寻呼信道速率P_RAT 同步信道速率固定为1200bps 同步信道帧长80/3ms，3帧组成一超帧为80ms,前向链路公共物理信道同步信道,BTS在寻呼信道上广播公共开销消息 系统参数消息 接入参数消息 邻区列表 CDMA信道列表 BTS通过寻呼信道 寻呼手机

8、指配业务信道 寻呼信道速率为9600bps或4800bps 寻呼信道帧长为20ms,前向链路公共物理信道寻呼信道,移动台指 示 消息,接入参数消息,扩展的系统参数消息,扩展的邻道消息,系统参数消息,CDMA信道列表消息,全局业务重定向消息,配置参数消息,开销消息,ACC_CONFIG_SEQ,CONFIG_SEQ,寻呼信道消息,新增前向链路公共信道,低延时 降低BTS发射功率 更大的灵活性 降低MS发射功率，延长待机时间,为什么增加新信道,新增前向链路公共信道（续）,发送分集导频信道F-TDPICH-采用发送分集时与导频信道一起使用 前向辅助导频信道F-APICH-使用了智能天线时 前向辅助发

9、送分集导频信道F-ATDPICH-采用了发射分集且基站使用了F-APICH时使用,新增导频信道,BTS在广播控制信道上广播-公共开销消息-短消息 F-BCCH数据速率为38400bps、19200bps、9600bps F-BCCH工作在较低的数据速率时，可以用较低的功率重复发射，MS通过对重复信息的合并获得时间分集增益 减小F-BCCH的发射功率有助于提高前向链路的总体容量,前向链路公共物理信道广播控制信道,F-QPCH(前向快速寻呼信道)指定空闲MS监听方式：采用偏移正交键控（OOK）调制方式 采用80ms为一个时隙，每个时隙划分成寻呼指示符（PI）、配置改变指示符（CCI）、广播指示符（

10、BI）F-QPCH可以延长MS待机时间 F-QPCH可以进行软切换,前向链路公共物理信道快速寻呼信道,前向链路公共物理信道公共控制信道,用于发送给指定MS的消息 寻呼消息 应答 信道指配消息（ECAM）短数据突发（SDBs）F-CCCH功能与IS-95中的寻呼信道功能重叠，但数据速率更高，更可靠 数据速率支持：9600 bps(20 ms帧)，19200 bps(10 或 20ms帧)，38400 bps(5ms、10ms或20ms帧),用于对多个R-CCCH和R-EACH进行功控 BTS可以支持一个或多个F-CPCCH F-CPCCH分为多个功控子信道 每个功控子信道一个比特，相互时分复用

11、功控子信道控制一个R-CCCH或R-EACH-工作在功率受控接入模式时，控制R-EACH的发射功率-工作在预留接入模式或指定接入模式时，控制R-CCCH的发射功率,前向链路公共物理信道公共功率控制信道,前向链路公共物理信道公共指配信道,作用 发送反向链路信道快速响应的指配信息 提供对反向链路随机接入分组传输的支持 在预留接入模式：控制R-CCCH和相关的F-CPCCH子信道 在功率受控接入模式：提供快速响应证实 拥塞控制,前向CDMA信道,(SR1 and SR3),导频信道,同步信道,寻呼信道SR1,公共控制信道,业务信道,01基本 信道,公共控制 子信道,07 补充码分信道（RC12),0

12、2 补充信道（RC39),广播控制信道,快速寻呼信道,公共功率控制信道,公共指配信道,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,01 专用控制信道,新增前向链路专用信道,前向链路专用物理信道专用控制信道,专用控制信道F-DCCH不会单独构成业务信道主要用于在呼叫过程中传送用户特定的信令信息不影响信令传送的前提下，可以传送突发的数据业务 每个前向业务信道可以有一个F-DCCH 支持5ms、20ms帧数据速率：14.4kbps(20ms),9600bps(5ms和20ms)必须支持非连续传输允许附带一个前向链路功控子信道,基本业务信道F-FCH 传送用户信息和信令信息 5

13、ms和20ms帧，20ms用于语音业务，5ms帧用于控制信令 的快速传送 灵活的可变速率数据传输 可以单独构成缺省业务信道，传送话音 一般只有在F-FCH不够用时，才增加其它专用信道,前向链路专用物理信道基本业务信道,前向链路专用物理信道补充信道,补充信道F-SCH 用于高速的数据传输，F-SCH只适用于RC3到9 由基站规定数据传输速率，因此不需要速率检测 支持多个补充信道的组合来完成不同的业务 支持高速电路数据传输和分组数据传输 独立设置FER，可以灵活的根据业务要求和资源使用情况进行控制 支持突发数据模式,增强接入信道(RC 1 or 2),反向公共控制信道,反向业务信道（RC1或RC2

14、),反向业务 信道(RC 3 to 6),反向导频信道,反向基本信道,增强接入信道,反向公共控制信道,07个反向补充码分信道,反向链路物理信道,接入信道,反向导频信道,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,02个反向补充信道,反向功率控制子信道,反向导频作用 初始捕获 跟踪 反向相干解调 功率控制测量 使用了R-EACH、R-CCCH或RC3到6的RL业务信道时，应发送R-PICH 发送R-EACH前缀、R-CCCH前缀或RL业务信道前缀时，应发送R-PICH,反向链路公用物理信道反向导频信道,移动台用接入信道：与基站建立初始通信对寻呼信道消息作出响应承载手机的登记固定

15、数据率：4800bps每个接入信道仅与一个寻呼信道相关每个寻呼信道最多可支持32个接入信道(0-31),反向链路公用物理信道反向接入信道,4.4kbps,卷积编码R=1/3 k=9,符号重复,块交织,14.4ksps,28.8ksps,长码发生器,64维正交调制,接入信道长码掩码,1.2288Mcps,8bit尾比特,4.8kbps,1.2288Mcps,307.2kcps,28.8ksps,B,反向接入信道的生成,反向链路物理信道反向增强接入信道,反向增强接入信道用来发起同基站的通信或响应专门发给MS的消息用于发起最初的呼叫试探，消息内容较短，消息传递的可靠性较低可用于基本接入模式、功率控制

16、接入模式、预留接入模式-基本接入模式：接入试探由（前缀+数据）组成-功率控制接入模式：接入试探由（前缀+接入头+数据）组成-预留接入模式：接入试探由（前缀+接入头）组成，数据由反向公共控制信道发送与增强接入信道相关联的反向导频信道不含反向功控子信道：接入时没有FL业务信道发送,R-EACH试探结构,反向链路物理信道反向增强接入信（续）,反向链路物理信道公共控制信道（续）,公共控制信道向BTS发送用户和信令信息可用于预留接入模式和指定接入模式发射功率受控于BTS可进行软切换消息内容较长，消息传递的可靠性较高，更适用于数据业务,反向链路物理信道公共控制信道（续）,反向公共控制信道前缀和数据发送,基

17、本信道（R-FCH）用于某一特定MS和BTS之间建立业务连接可单独构成业务信道，用于传送缺省的语音业务 专用控制信道（R-DCCH）与F-DCCH功能相似，用于在通话中向BTS发送用户和信令消息可非连续发送 补充信道（R-SCH）与F-DCCH功能相似，用于在通话中向BTS发送用户消息只适用于反向RC3到6反向业务信道可包括最多2个R-SCH,反向链路专用物理信道,反向链路专用物理信道反向业务信道,用于在呼叫期间发送：用户的话音业务用户对来自基站的命令和查询的响应用户对基站请求支持可变速率操作8Kbps声码器速率集1-9600,4800,2400和1200bps13Kbps声码器速率集2-14

18、400,7200,3600,1800bps,反向业务信道,反向业务信道的生成,业务信道8.6kbps4.0kbps2.0kbps0.8kbps,B,卷积编码R=1/3 k=9,符号重复,块交织,28.8ksps14.4ksps7.2ksps3.6ksps,28.8ksps,长码发生器,业务信道长码掩码,1.2288Mcps,1.2288Mcps,帧质量指示,8bit尾比特,9.2kbps4.4kbps2.0kbps0.8kbps,9.6kbps4.8kbps2.4kbps1.2kbps,数据子帧随机函数发生器,64维正交调制,307.2kcps,帧数据速率,反向链路专用物理信道（续）,补充码分

19、信道（R-SCCH）与F-SCCH功能相似，用于在通话中向BTS发送用户消息只适用于反向RC1到2反向业务信道可包括最多7个R-SCCH同一MS业务信道内相互关联的F-SCCH的长码掩码是相同的，但反向信道中略有差异。,CDMA反向信道生成与解调,每个移动台可由移动台内部产生的用户长码的偏置唯一地识别所有移动台在同一1.25Mhz宽的频带内同时传送信息,附近的任一基站可以向移动台分配一信道部件(或称信元，Channel Element)并成功地提取移动台的信号,SR1下反向CDMA信道,CDMA 1X与IS-95信道比较,CDMA2000-1X系统的话音/低速数据业务,F-PICH,F-SYN

20、CH,R-ACH,F-QPCH,R-FCH,F-FCH,F-PCH,F-PCH,F-PCH,CDMA2000-1X系统信道接续流程：,CDMA2000-1X高速数据业务,F-CACH,F-CCCH,F-CPCCH,F-QPCH,CDMA2000-1X系统信道接续流程,回顾,请描述手机开机、注册到完成被叫各信道工作过程请写出至少10个前反向信道的简称，并解释,CDMA空中接口Um的协议构架CDMA2000无线信道结构及功能CDMA状态迁移呼叫流程,目录,移动台呼叫处理过程,系统确定子状态导频信道捕获子状态同步信道捕获子状态定时转换子状态,加电系统进入初始化状态,系统确定子状态,导频捕获子状态,同

21、步信道捕获子状态,定时转换子状态,进入空闲状态,获得导频信道,获得同步信道,获取系统定时,模拟初始化,开始模拟模式,结束模拟模式,MS初始化状态,MS需要监视特定地址或广播地址的前向信令消息MS需要定期地接收前向Overhead Message,捕获第一寻呼信道,空闲活动：-监控寻呼信道-鉴权-空闲-更新开销消息-寻呼响应-MS起呼-登记,MS初始化状态,MS空闲状态,MS的空闲状态,MS接入过程采用的是一种时隙随机接入技术,上电,MS初始化状态,MS空闲状态,系统接入状态,MS业务信道控制状态,系统接入状态,业务信道初始化子状态等待指令子状态等待用户应答子状态通话子状态释放子状态,上电,MS

22、初始化状态,MS空闲状态,系统接入状态,MS业务信道控制状态,MS业务信道控制状态,1X数据用户状态,无线数据用户的三种状态激活态（ACTIVE）：手机和基站之间存在空中业务信道，两边可以发送数据，A1、A8、A10连接保持休眠状态（Dormant）：手机和基站之间不存在空中业务信道，但是两者之间存在PPP链接，A1、A8连接释放，A10连接保持空闲状态(NULL)：手机和基站不存在空中业务信道和PPP链接，A1、A8、A10连接释放,数据用户状态迁移,Active State,Dormant State,Null State,建立Um、A1、A8、A10,释放Um、A1、A8、A10,建立U

23、m、A1、A8,释放Um、A1、A8,释放A10,CDMA空中接口Um的协议构架CDMA2000无线信道结构及功能CDMA状态迁移呼叫流程,目录,移动台登记的作用报告移动台的位置与状态信息，当移动台作被叫的时候，能够被寻呼到。支持CDMA2000的移动台在时隙模式下，是由移动台提供SLOT_CYCLE_INDEX，以便BSC能知道手机在监听哪个时隙。告知BSS系统移动台类别与协议版本以便BSS系统知道移动台能力。,移动台登记的意义,CDMA系统中，以下9种情况可以触发登记流程：开机登记（Power-Up Registration）关机登记（Power-Down Registration）周期登

24、记（Timer-Based Registration）基于距离的注册（Distance-Based Registration）基于Zone的登记（Zone-Based Registration）参数改变登记（Parameter-Change Registration）应BSS要求的登记（Ordered Registration）业务信道登记（Traffic Channel Registration）基于User Zone的登记（User Zone Registration）此外，CDMA系统还有隐含登记（Implicit Registration），指移动台在进行业务接入时，系统对移动台进行注

25、册，但是此种登记没有专门的登记流程。,移动台登记流程的触发原因,移动台登记流程,MSC,BS,MS,Registration Message,Location Updating Request,Location Updating Accept,Registration Accepted Order,Released Message,Release Completed,移动台始呼,移动台被呼,移动台发起的释放,MS,BSS,MSC,Clear Complete,Clear Request,Release Order,Released Message,Released Complete,BSS发起

26、的释放,MS,BSS,MSC,Clear Complete,Clear Command,Clear Request,Release Order,Released Message,Released Complete,Release Order,MSC发起的释放,MS,BSS,MSC,Clear Complete,Clear Command,Release Order,Released Message,Released Complete,Release Order,网络发起呼叫（Dormant态至Active态）,MS发起释放（Active 态到NULL态）,MS发起释放（Active 态到Dor

27、mant态）,MS,PDSN,BS,MSC,PCF,Release Order,Active/PPP connected,Dormant/PPP connected,A9-Release-A8,A9-Release-A8 Complete,Clear Request,Clear Command,Clear Complete,TCH Release Procedure,BSC发起释放（Active态到Dormant态）,MS,PDSN,BS,MSC,PCF,Active/PPP connected,Dormant/PPP connected,A9-Release-A8,A9-Release-A8

28、 Complete,Clear Request,Clear Command,Clear Complete,TCH Release Procedure,MS发起呼叫建立,MS关机流程,BS,MS,MSC,Release Order,Release Order,Clear Request,Clear Command,PCF,PDSN,A9-Release-A8,A10/A11 Connection Release Procedure,Clear Complete,A9-Release-A8 Complete,PDSN发起释放业务流程,MSC发起分组数据业务的清除,BS,MS,MSC,PCF,PDSN,Clear Command,Release Order,Release Order,A9-Release-A8,A11 Registration Request,Clear Complete,A9-Release-A8 Complete,A11 Registration Reply,回顾,请画出MS起呼时的流程图,