2007-1-18_CDMA系统:从IS-95到CDMA2000
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移动通信技术新发展及应用当今的社会已经进入了一个信息化的社会,没有信息的传递和交流,人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。
人们期望随时随地,及时可靠,不受时空限制地进行信息交流,提高工作的效率和经济效益。
移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。
1897年,马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。
而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。
移动通信综合利用了有线、无线的传输方式,为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。
由于电子技术,尤其是半导体,集成电路及计算机技术的发展,以及市场的推动,使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。
现代的移动通信发展至今,主要走过了两代,而第三代现在正处于紧张的研制阶段,部分厂家已经推出实验产品。
第一阶段是模拟蜂窝移动通信网,时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。
1978年,美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS),建成了蜂窝状移动通信系统。
而其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。
这一阶段相对于以前的移动通信系统,最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。
蜂窝网,即小区制,由于实现了频率复用,大大提高了系统容量。
第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS,以及NMT和NTT等。
AMPS(先进的移动电话系统)使用模拟蜂窝传输的800MHz频带,在北美,南美和部分环太平洋国家广泛使用;TACS(总接入通信系统)使用900MHz频带,分ETACS(欧洲)和NTACS (日本)两种版本,英国,日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。
第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用,语音信号为模拟调制,每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。
第一代系统在商业上取得了巨大的成功,但是其弊端也日渐显露出来:(1) 频谱利用率低(2) 业务种类有限(3) 无高速数据业务(4) 保密性差,易被窃听和盗号(5) 设备成本高(6) 体积大,重量大。
CDMA移动通信基础1. 介绍CDMA( Division Multiple Access,码分多址)是一种数字移动通信技术,广泛应用于第二代(2G)和第三代(3G)移动通信系统中。
CDMA技术采用了先进的信号处理和调制技术,能够提高信号传输效率和容量,实现更可靠的通信。
2. CDMA原理CDMA技术基于扩频技术,通过将用户信号加上特定的扩频码再进行调制发送,不同用户的扩频码相互正交,可以实现多用户传输而不干扰。
CDMA还采用了软切换和功率控制等技术,使得信号传输更加可靠和高效。
3. CDMA系统结构CDMA系统主要由以下几个组成部分构成:基站(Base Station):负责与用户终端进行通信,进行信号的调制解调和多用户间的分配和管理。
用户终端(Mobile Station):包括方式和数据终端等,与基站进行通信,传输用户的语音、数据等信息。
控制器(Controller):负责对基站和用户终端进行管理和控制,实现系统的整体协调和优化。
移动交换中心(Mobile Switching Center):负责处理跨网络的通信和连接,实现用户的呼叫转移等功能。
4. CDMA优势CDMA技术相比其他移动通信技术具有以下优势:多用户接入:CDMA技术能够实现多用户接入而不干扰,提高了系统的容量和效率。
抗干扰能力强:CDMA技术采用了扩频技术,能够有效抵抗多径传播和其他干扰。
隐私保护性能好:CDMA技术采用了特定的扩频码对用户信号进行加密,保护用户通信的隐私。
调度灵活性高:CDMA技术能够灵活地对用户进行分配和调度,优化系统资源的利用。
5. CDMA在移动通信中的应用CDMA技术在移动通信中得到了广泛的应用:第二代(2G)CDMA系统:以IS-95标准为代表,提供了CDMA2000 1X、CDMA2000 1xEV-DO等多种技术,实现了语音和数据的传输。
第三代(3G)CDMA系统:以CDMA2000 3X标准为代表,提供了更高的数据传输速率、更丰富的业务和更好的系统性能。
移动通信系统频点划分一、GSM900(上下行差45MHz)说明:GSM频率在890M~915M(上行),935M~960M(下行),频点为0~124,其中95为临界频点。
分配给移动公司的890M~909M,分配给联通公司的为909M~915M。
其中对应移动的频点为0~94,联通的频点为96~124。
E-GSM说明:GSM频率在880M~890M(上行),925M~935M(下行),频点为975~1024,其中1024为临界频点。
分配给移动公司的885M~890M,未分配给联通公司。
其中对应移动的频点为1000~1023。
二、GSM1800(上下行差95MHz)说明:GSM频率在1710M~1785M(上行),1805M~1880M(下行),频点为512~886。
分配给移动公司的1710M~1720M、1725M~1735M共20M、100个频点(其中1730-1735MHz/1825-1830MHz是07年信息产业部新批),而XX、XX、特殊分配了1720M~1725M(据集团公司技术部2006年2月通信资源管理信息)。
XX移动全网可使用的频点X围为512~562、586~636共100个频点,分配给联通公司的为1745M~1755M。
(其中一些地市1735M-1745M已经被联通占用)1、频道间隔相邻两频点间隔为为200kHz,每个频点采用时分多址(TDMA)方式,分为8个时隙,既8个信道(全速率),如GSM采用半速率话音编码后,每个频点可容纳16个半速率信道,可使系统容量扩大一倍,但其代价必然是导致语音质量的降低。
2、频道配置绝对频点号和频道标称中心频率的关系为:➢GSM900MHz频段:f1(n)=890.2MHz+(n-1)×0.2MHz(移动台发,基站收)fh(n)=f1(n)+45MHz(基站发,移动台收);n∈[1,124]➢GSMl800MHz频段为:f1(n)=1710.2MHz+(n-512)×0.2MHz(移动台发,基站收)fh(n)=f1(n)+95MHz(基站发,移动台收);n∈[512,885]其中:f1(n)为上行信道频率、fh(n)为下行信道频率,n为绝对频点号(ARF)。
三种主流3G标准概述与前两代系统相比,第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务,其传输速率在高速移动环境中支持144kb/s,步行慢速移动环境中支持384kb/s,静止状态下支持2Mb/s。
其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量,而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。
目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种:WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。
CDMA是Code Division Multiple Access(码分多址)的缩写,是第三代移动通信系统的技术基础。
第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式,这种系统的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务。
第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,并采用独立信道传送信令,使系统性能大为改善,但TDMA的系统容量仍然有限,越区切换性能仍不完善。
CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
1.1 WCDMA概述全称为Wideband CDMA,中文译名为“宽带分码多工存取”,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。
该标准提出了GSM(2G)—GPRS—EDGE—WCDMA(3G)的演进策略。
GPRS是General Packet Radio Service(通用分组无线业务)的简称,EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution(增强数据速率的GSM演进)的简称,这两种技术被称为2.5代移动通信技术。
目前中国移动正在采用这一方案向3G过渡,并已将原有的GSM网络升级为GPRS网络。
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CDMA2000基础知识2008年3月目录第1章CDMA2000发展简史 ............................................................................ 错误!未定义书签。
1.2 主要移动通信系统介绍............................................................................. 错误!未定义书签。
1.3 第三代移动通信系统简介 ......................................................................... 错误!未定义书签。
1.4 3G技术标准............................................................................................... 错误!未定义书签。
1.5 cdma网络的演进策略................................................................................ 错误!未定义书签。
第2章关键技术简介........................................................................................ 错误!未定义书签。
2.1 扩频技术................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2 多址技术................................................................................................... 错误!未定义书签。
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。
CDMA 网络体系结构以及CBSC 设备介绍(一)中国MOTOROLA CDMA 网络结构网络结构IS-95 CDMA 系统(系统(IS-95 IS-95 CDMA system system)由高通公司设计并于)由高通公司设计并于1995年投入运营的窄带CDMA 系统,美国通信工业协会(系统,美国通信工业协会(TIA TIA TIA)基于该窄带)基于该窄带CDMA 系统颁布了IS-95CDMA 标准系统。
因此,它与GSM 成为目前第二代移动通信的主要系统,成为目前第二代移动通信的主要系统,CDMA 网络系统中的Motorola 的cdma20001x 系统,其无线子系统部分主要包括CBSC (MM 和XC 两部分组成)和BTS (IS-95或1X 基站),系统架构如图1所示。
所示。
Motorola cdma2000-1x 系统结构图系统结构图原有的CDMA 无线子系统和交换子系统外,新增加分组子系统。
分组子系统是为提供CDMA 2000 1X 数据业务新引进的网络单元。
其主要物理单元包括:数据业务新引进的网络单元。
其主要物理单元包括:PDSN(Packet Data Serving Node) 即分组数据服务节点,它是RAN 和PDN 之间的接口,实现分组数据接入网关的功能,为简单IP 用户分配IP 地址。
同时PDSN 相当于外部代理(Foreign Agent),支持移动IP 功能。
功能。
AAA(Authentication ,Authorization ,and Accounting),通过与PDSN 和HA 的交互完成移动用户的身份认证、授权和计费的功能。
完成移动用户的身份认证、授权和计费的功能。
(二)CBSC 网络体系中的CBSC 机构以及产品介绍机构以及产品介绍CBSC 由码转换器(XC )和移动管理器(MM )组成,另外,还有与此相关的无线操作维护中心(OMCR )。
CBSC 结构示意图结构示意图SC 包括两个单元:移动管理器(包括两个单元:移动管理器(MM MM MM)和码转换器()和码转换器()和码转换器(XC XC XC)。
我国目前有三大运营商获得了3G牌照,其中CDMA2000的运营商是( C )。
A.中国联通B.中国移动C.中国电信D. 中国铁通我国目前有三大运营商获得了3G牌照,其中TD-SCDMA的运营商是(B )。
A.中国联通B.中国移动C.中国电信D. 中国铁通双工制通信就是指移动通信双方( D )进行发信和收信,这时收信与发信必须采用不同的工作频率,称为频分双工。
A、轮流B、交替C、顺序D、可同时在移动通信系统中,运动中的移动台所接收的载频将随运动速度而变化,产生不同频率,这是(D )。
A.远近效应B.快衰落C.快衰落D. 多普勒效应频分多址是按照( B )的不同给每个用户分配单独的物理信道,这些信道根据用户的需求进行分配,在用户通话期间,其它用户不能使用该物理信道。
A、时间B、频率C、空间D、码序列在单位无线小区覆盖半径r相同的条件下,覆盖同样面积的面状服务区时,用下面哪种无线小区邻接构成整个面状服务区是最好的( C )。
A. 正方形B. 圆形C. 正六边形D. 等边三角形话务量又称话务强度,是度量通信系统(A )或繁忙程度的指标。
A.通话业务量B.通话质量C.可靠性D.安全性移动通信网小区制中小区和其它小区可重复使用频率,称为( B )。
A.频率配置B.频率复用C.频率覆盖D.频率X围小区制组网的优点是(B)。
A.发射功率高B.容量大C.频谱利用率低D.容量小蜂窝移动通信网,通常是先由若干个邻接的( B )组成一个无线区群,再由若干个无线区群组成一个服务区。
A、小区'B、无线小区C、同频小区D、不同频小区( C )是指基地台位于无线小区的中心,并采用全向天线实现无线小区的覆盖。
A、顶点激励B、低点激励C、中心激励D、自由激励周期位置更新的主要作用是(D )。
A.防止对已正常关机的移动台进行不必要的寻呼B.定期更新移动用户的业务功能C.防止移动台与网络失步D.防止对已超出信号覆盖X围或非正常掉电的移动台进行不必要的寻呼目前移动通信的频率大部分集中在( B )频段。
CDMA系统:从IS-95到CDMA2000
1.前言
电信业务飞速发展导致了移动通信业呈现了前所未有的发展。
IS-95系统以其高语音质量、稳定的性能及空中接口的大容量而被广泛配置在世界各地。
现在人们对传送大量数据业务和需求以及对高速无线接入Internet的渴望,使仅能提供基本电信业务和低速率数据数据业务的IS-95系统显得落伍了。
第三代(3G)无线技术旨于提供接近有线质量的无线话音业务,支持普通多媒体和高速数据应用所需的高速率和容量,以及其它先进业务。
随着第三代技术的细节逐渐成为人们关注的焦点,包括政府、运营商、生产商及各种标准化机构在内的全球电信行业正努力制定使3G的优点成为现实的战略和具体规划。
IS-95向3G的演进,即CDMA2000,使用宽度CDMA技术来适应IMT-2000的需求。
CDMA2000提供了从二代IS-95系统的平滑过渡,业务供应商可以在有附加容量和高级业务需求的区域有选择性地无缝地逐步建立CDMA2000网络。
CDMA2000可以提供下一代的容量、数据率和业务。
它包括增强的大带宽、高容量且与IS-95移动台后向兼容的空中接口,同时引入一有效的MAC层模型支持高速率(可达2Mbit/s)、多并发业务。
2.IS-95系统向cdma2000系统的演进
2.1 网络的演进
CDMA2000的第一阶段,即1xRTT,使用1.25 Mhz的带宽并为固定及移动应用提供144 kbit/s的峰值数据速率。
由于CDMA2000 1xRTT初期只能提供144kbit/s 左右的数据速率,不能达到2Mbit/s的传输需要,为了在CDMA2000 1x基础上进一步增强传输能力,3GPP2正在制定CDMA2000 1xEV标准,其中高通公司的HDR(高数据速率)、摩托罗拉和诺基亚公司联合提交的1Xtreme,还有中国的LAS-CDMA都作为候选技术在研讨之中。
cdma2000的第二阶段将使用5 Mhz的带宽,将为移动、车载和低速应用提供384 kbit/s的峰值数据速率,为固定应用提供2 Mbit/s的速率。
cdma2000的第一、二阶段之间的主要区别是带宽和所达到的吞吐速度,或者说峰值数据速率。
第二阶段将详细阐述信号协议、数据管理、以及将来从5 Mhz向10 Mhz、15 Mhz无线带宽演进的预期升级要求。
与GSM系统相比,窄带CDMA系统无论是无线还是网络部分在向第三代系统过渡时,都将采用演进的方式。
理论上,CDMA2000 1xRTT的容量是IS-95系统的两倍(实际现场试验表明大致是IS-95系统的1.5~1.7倍),可支持144kbit/s 的传输速率。
在CDMA网络部分则将引入分组交换方式,以支持未来的移动IP 业务。
也就是说,在CDMA 1xRTT商用初期,网络部分在窄带CDMA网络基础上,保持电路交换支持话音业务,同时引入分组交换方式支持数据业务,网络结构见图1。
2.2 影响CDMA系统的演进的因素
运营商的现有系统结构和网络设备将在很大程度上影响这一重要过渡的工作难度。
具有可平滑向上过渡结构的先进网络可以很容易获得1xRTT功能,仅仅通过对无线基站进行模块化升级就可实现。
较差的网络可能需花费更多成本而且需采取更多步骤替换收发基站。
为实现预期的144kbit/s峰值数据速率,运营商可升级网络和基站的软件,支持1xRTT数据协议。
为帮助网络运营商从目前的IS-95技术顺利转向CDMA 2000,大唐移动开发了一种无缝的演进方案,使他们可以平滑、经济高效地在现有的频谱分配范围内升级到支持3G功能。
这种方案在运营商向IMT-2000标准过渡时可以实现与现有网络的兼容、共存,并优化这些网络。
这一战略使运营商可以继续使用能够随时转向3G技术的硬件、软件和设施,从而充分利用对现有网络的投资。
这种经济高效的3G方法可以直接用于新的市场,也适用于现有的市场和频谱,它开拓了一条可管理的向上过渡路径,同时在过渡的每一阶段充分挖掘创收潜力。
大唐移动CDMA多载波基站正是为了实现这种平滑且经济高效的3G过渡方案。
作为2G (IS-95)CDMA基站,可通过软件升级和添加部分硬件模块即可获得1xRTT功能,并支持2G、1xRTT兼容共存。
此外,大唐移动的BSC采用ATM 结构,可为3G提供大容量、高速率的硬件平台。
2.3 分组数据业务节点PDSN
CDMA系统从IS-95向CDMA2000演进的一个关键设备是PDSN(分组数据业务节点),这是支持分组数据与Internet/Intranet连接所必需的。
目前有许多设备厂商都在提供融合了PDSN单元的解决方案,从而开通向第三代技术顺利过渡的途径。
分组数据业务节点(PDSN)是CDMA2000进入公众数据网的无线分组数据网关。
从功能上讲,它对应于3GPP2 TSG-P无线IP网络架构中定义的"分组路由功能"实体。
在图1中PDSN提供了CDMA无线网络分组数据接入公共数据网的功能。
PDSN 通过RP接口(定义见3GPP2 TSG-A)与BSC相连。
大唐移动的CDMA 3G数据的RP接口采用第二层隧道协议(L2TP)。
L2TP符合所有TSG-P对RP接口的要求。
L2TP的实现主要基于IETF标准RFC2661,并为支持移动性和计费而进行了扩展。
3GPP2 TSG-P中定义的PDSN有以下功能:
? 建立、维护和终止到移动用户的点对点协议(PPP)
? 为简单IP分配IP地址
? 在CDMA2000网络中作为移动IP的外埠代理
? 对于提供AAA功能的移动用户分组数据业务,发起鉴权,授权和计费
? 将网络地址识别(NAI)和移动用户IP地址映射为唯一的链路层识别符,链
路层识别符是用来与PCF进行通信的。
? 从移动用户的AAA功能中接收业务参数
? 通过组合分组路由功能(PRF)中记录的用户数据和分组控制功能(PCF)中接收的计费信息来创建计费记录。
3.3G的机遇和挑战
随着通信技术和计算机技术日趋融合,话音业务和数据业务日趋融合,无线互联网,移动多媒体已初露端倪。
未来移动通信网络将向IP化的大方向演进。
在此过程中,移动网络上的业务将逐步呈现分组化特征,而网络结构将逐步实现以IP 方式为核心的模式。
随之而来将涌现大量新功能和增强型业务。
其中最令人心动的功能可能是真正的多媒体业务,这将为无线业务运营商带来更多的创收机会。
3G能够以非常低的成本提供话音和数据业务,使无线通信更具吸引力,为运营商提供强大工具,吸引更多用户。
反过来,随着用户需要更大的无线业务功能和便利性,向第三代技术的过渡将使运营商大受裨益,因为它支持更大的容量,降低网络成本,增加总体收入。