CDMA2000技术---介绍

CDMA2000技术摘要：CDMA2000发展轨迹清晰，具有优越的信号处理方式，如：多载波，反向链路连续，前向链路的发射分集等等。

同样的它具有自己的空中接口。

关键字：CDMA2000、功率控制技术、空中接口CDMA2000的发展轨迹是IS-95、CDMA 1X、EV-DO、EV-DV，这是CDMA的演变过程。

CDMA 是历程有两条脉络清晰的线索可循，一是需求；二是3GPP2与3GPP的PK。

CDMA2000系统提供了与IS-95B的后向兼容，同时满足ITU关于第三代移动通信基本性能的要求。

CDMA2000系统是在IS-95系统的基础上发展而来的，因而在系统许多方面（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（下行）链路支持N*1.2288Mc/（N=1,3,6,9,12）的码片速率。

N=1时的扩频速率与IS-95B的扩频速率一致，称为扩频速率1.多载波方式将要发送的调制符号分解到N个相隔1.25MHz的载波上，每个载波的扩频速率为1.2288Mc/s。

反向（上行）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3.6864Mc/s的直接序列扩频，而不是用多载波方式。

多载波和IS-95在频谱是用上的关系如图1所示。

IS-95(1X) 多载波（3X）图1 多载波和IS-95在频谱使用上的关系（2）反向链路连续发送。

CDMA2000系统的反向链路对所以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。

连续波形可以是干扰最小化，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实践分集作用。

（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法功率电平。

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。

（5）前向链路的辅助导频。

（6）前向链路的发射分集。

发射分集可以改进系统性能，降低对每个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）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，由独立的天先发射出去。

每个天先使用不同正交码进行扩频，这样保证两个输出流之间的正交性，在平坦衰落是可以消除自干扰。

导频信道中采用OTD时，在一个天线上发射公共导频信号，在另一个天线上发生涩正交的分集导频信号，从而保证了在两个天线上所发送信号的相干解调的实现。

（7）同步技术。

CDMA2000系统采用与IS-95系统相类似的初始同步技术，即通过对导频信道的捕获建立 PN码的同步和符号同步，通过对同步信道的接收建立帧同步和扰码同步。

PN码的同步过程分为两个阶段： PN码的捕获（粗同步）和ＰＮ码的跟踪（细同步）。

PN码的捕获是使本地产生的 PN码与接收到的 PN码之间的定时误差小于一个码片间隔，可以采用基于滑动相关的串行捕获方案或者基于时延估计问题的并行捕获方案。

PN码的跟踪将进一步缩小定时误差，使之小于几分之一的码片间隔。

典型的 PN码跟踪环路有两类：一类是基于迟早门定时误差检测器的延迟锁定环，另一类是τ－抖动环。

在通信开始之后，这一定时误差应该进一步被调整并使之趋近于零。

另外，由于基站和移动台之间的相对运动以及时钟频率的不稳定，对 PN码定时的校正工作必须不断进行。

（8）功率控制技术。

在CDMA2000系统中，一方面，许多移动台公用相同的频段发射和接收信号，近地强信号抑制远地弱信号的可能性很大，称为“远近效应”；另一方面，各用户的扩频码之间存在着非理想的相关特性，通信容量主要受限于同频干扰。

在不影响通信的情况下，尽量减少发射信号的功率，通信系统的总容量才能相应地达到最大，CDMA系统的主要优点才能得以实现。

因此，功率控制是CDMA2000系统中最为重要的关键技术之一。

CDMA2000系统中采用的功率控制技术可分为三种类型：开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。

开环功率控制的基本原理是根据用户接收功率与发射功率之积为常数的原则，先行测量接收功率的大小，并由此确定发射功率的大小。

开环功率控制用于确定用户的初始发射功率，或用户接收功率发生突变时的发射功率调节。

开环功率控制未考虑到上、下行链路电波功率的不对称性，因而其精确性难以得到保证。

闭环功率控制可以较好地解决上述问题，通过对接收功率的测量值与信干比门限值的比较，确定功率控制比特信息，然后通过信道把功率控制比特信息传送到发射端，并据此调节发射功率的大小。

外环功率控制通过对接收误帧率的计算，调整闭环功率控制所需的信干比门限，通常需要采用变步长方法，以加快信干比门限的调整速度。

在CDMA2000系统中，上行链路采用开环、闭环和外环功率控制相结合的技术，主要解决“远近效应”问题，保证所有信号到达基站时都具有相同的平均功率；下行链路则采用闭环和外环功率控制相结合的技术，主要解决同频干扰问题，可以使处于严重干扰区域的移动台保持较好的通信质量，减小对其它移动台的干扰。

CDMA2000系统支持多业务传输，也具有服务质量控制功能。

与IS-95相比，CDMA20的主要特点为：·反向链路采用BPSK调制并连续传输，发射功率峰值与评价值明显降低。

·反向链路加导频，相干解调信噪比增加（2—3）dB。

·业务信道采用Turbo码。

CDMA2000空中接口1.空中接口的分层结构物理层、媒体接入控制和链路继而控制层。

同时CDMA2000还定义了四种特定的PLDCF ARQ 方式:无无线链路协议、无线突发协议、信令无线链路协议、信令无线突发协议。

2.空中接口的物理信道结构前向/反向专用物理信道（F/R-DPHCH）和前向/反向公共物理信道（F/R-CPHCH）,具体信道分布如图2所示。

前向公共信道还包括前向快速寻呼信道（F-QPCH）和前向公共广播信道（F-BCCH）Forward Common ChannelsF-PICH Forward Pilot ChannelF-TDPICH Transmit Diversity Pilot Channel F-PCH*Forward Paging Channel F-CCCH Forward Common Control ChannelF-SYNC Forward Sync Channel F-BCCH Forward Broadcast Channel F-QPCH Forward Quick Paging Channel F-CACH Forward Channel Assignment Channel F-PCCHForward Common Power Control ChannelF-APICHForward Auxiliary Pilot ChannelF-ATDPICH Forward Auxiliary TransmitDiversity Pilot Channel Common Pilot ChannelsPilot Channels for spot beamsChannels to support RsMAChannels to support paging,channel assigments,broadcast SMS, and overhead messagesForward Dedicated Channelscdma2000 Reverse ChannelsR-SCH1Reverse Supplemental Channel - 1R-SCH2Reverse Supplemental Channel - 2R-PICH Reverse Pilot Channel R-FCH Reverse Fundamental Channel R-DCCHReverse Dedicated Control ChannelR-SCHT (Reverse Supplemental Channel Type)R-DPHCH (Reverse Dedicated Physical Channel)R-FCH* Reverse Fundamental Channel R-SCCH1* Reverse Supplemental Code Channel - 1R-SCCH7* Reverse Supplemental Code Channel - 7F-SCCHT*( Reverse Supplemental ChannelType)...3.空中接口的通信步骤寻找CDMA 频点，捕获导频信道，实现短码同步。

接受同步信道消息，获取LC_STATE, SYS_TIME, P_RAT 等系统信息。

收获在基本寻呼信道，接收系统消息。

在接入信道进行登记、发起始呼或响应被叫。

4.空中接口的蜕变CDMA2000不在像IS-95那样均匀地奖码资源切成64块，而是顺应潮流，改成了可变扩频因子，从4-128不等。

这样速率高的用户就可以占用较小的扩频吗，比如SF=16或8；而数据速率较低的用户可采用数字较大是扩频码，择好业使得无线资源的利用率更高。

在下行引入了QPSK 调制方式。

由于下行链路原来是调制方式是BPSK ，因此使用QPSK 编码从理论上将，容量可增加一倍。

支持可变的帧长。

对比其他的标准我们会发现，它们都是按固定的帧长或相应数目的时隙进行划分；同样的IS-95也是采用了20ms 的帧长，到了1X 之后可以支持5ms 、20ms 、40ms 和80ms 的帧长。

5ms 的帧长显然是应对交互类数据业务的，有的数据业务数据流并不大，但需要很短的反应时间，比如pk 赛，一旦卡机或响应时间稍慢，最终的结果将不同凡响。

增加了下行链路的无线配置——无线链路的相关参数如图3所示。

图3 CDMA 1X前向链路业务信道RC及其特性* Maximum data rate for a single Supplemental Channel** Radio Configuration 1 and 2 correspond to TIA/EIA-95-B RS 1 and RS 2到了这里CDMA 1X就告一段落了，我们看到，IS-95向CDMA 1X演进的动力源于数据业务的蓬勃发展。