CDMA2000第三层协议
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- 1 --CDMA2000第三层信令
刘晓萌
北京邮电大学，北京（100876）
E-mail：anmianle@gmail.com
摘 要：本文首先指出了移动台呼叫流程状态之间的转换过程，然后简要介绍了移动台的初
始化状态，空闲状态以及系统接入状态。最后对移动台业务信道控制状态的业务信道消息，
切换以及呼叫释放进行了详细的描述。
关键词：cdma，移动台业务信道控制状态，业务信道消息，切换
1. 引 言
移动台呼叫流程状态分为以下5个状态：
1开机 2移动台初始化状态 3移动台空闲状态 4系统接入状态 5移动台业务信道控制
状态。它们之间的状态转换如下图：
图1 移动台呼叫处理状态
开机以后，移动台会开始分析模块业务，即进入一个初始化任务的子状态，这是进入移
动台初始化状态的一个必经过程。当分析模块业务结束，移动台便顺利进入移动台初始化状
态。初始化状态包括系统决定，导频信道捕获，同步信道捕获和改变时间，完成这四个子状
态后，移动台便进入待机状态。另外如图2所示如果移动台在待机状态中丢失寻呼信道则重
新返回移动台初始化状态。如果移动台收到基站的寻呼消息或者移动台自行发起一个通话，
移动台需要返回基站一个寻呼响应消息或者发起一个起呼消息，则此时移动台进入系统接入
状态，这些消息的发送及接收都是在接入信道上完成的，因而都属于接入信道消息。若基站
收到的是接入信道传送的ACK消息而不是起呼消息或者寻呼响应消息，则移动台由系统接
入状态返回到待机状态。进入系统接入信道以后，基站分配一个业务信道给移动台，移动台http://www.paper.edu.cn
- 2 --开始进入控制业务信道状态。移动台结束业务后将重新回到初始化状态[2]。
2. 移动台初始化状态
前面已经讲过初始化状态包括四个子状态，其中第一个是系统决定子状态。如果成功的
选择了cdma 系统，则启动计时器T20（15s），在计时器超时之前进入导频信道捕获子状
态，同理若超时则返回系统决定子状态。进入导频信道捕获子状态之后，开始启动计时器
T21（1s），在计时器超时之前进入同步信道捕获子状态，反之则返回系统决定子状态。进
入同步信道捕获状态之后，移动台会收到基站发送的同步信道消息，然后进入改变时间子状
态。完成这些，移动台开始待机。此时启动计时器T30（3s），它叫做寻呼信道监督计时器，
一旦超时，即移动台丢失了寻呼信道，移动台将返回系统决定子状态。如下图所示：
图2 移动台初始化状态
3. 移动台空闲状态
3.1 寻呼信道帧结构
移动台在空闲状态会进行以下操作：监督寻呼信道，消息确认，登记，空闲状态的切换
（idle handoff）,系统重定向，开销消息的响应等。寻呼信道帧结构如下图所示：
图3 寻呼信道帧结构
寻呼信道发送9600bit/s或4800bit/s固定数据速率的信息。在一给定的系统中所有寻呼
信道发送数据速率相同。寻呼信道帧长为20ms。寻呼信道使用的导频序列偏置与同一前向
CDMA信道上实体的相同。寻呼信道分为许多寻呼信道时隙，每个为80ms长[3]。
3.2 时隙模式
下面介绍一下时隙模式，在时隙模式中，移动台只读已经选择的时隙中的寻呼信道消息，http://www.paper.edu.cn
- 3 --而忽略剩余的时隙。时隙周期是1.28s的倍数。
T=2i,其中i=0，1，2……
如果寻呼信道时隙是6，而i=0，则下一个要监督的寻呼信道时隙是6+16*20=22,同理若
i=1，则下一个要监督的寻呼信道时隙是6+16*21=38。
寻呼信道头部消息包括系统参数消息，增强系统参数消息，接入参数消息，邻集列表消
息，增强邻集列表消息，普通邻集列表消息，cdma信道列表消息，全球服务重定向消息。
图4 时隙模式举例
4. 系统接入状态
4.1 接入状态的六种子状态
图5 系统接入状态 http://www.paper.edu.cn
- 4 --系统接入状态分为以下子状态：
更新开销消息子状态，此时移动台将一直监督寻呼信道，直至它拥有一个最近更新的头
部消息集；
移动台发起试探子状态，移动台发起一个起呼消息给基站；
寻呼响应子状态，移动台发送一个寻呼响应消息给基站；
移动台消息响应子状态，当接收到基站发送的消息，给基站发送一个响应消息；
登记接入子状态,移动台向基站发送登记消息，例如基于参数变化的注册等。
移动台消息传送子状态，发送一个数据脉冲消息（Data Burst Message）给基站。
图6 接入状态的计时器
4.2 接入信道帧结构
图7 接入信道帧结构
移动台在接入信道上发送信息的速率固定为4800bit/s。接入信道帧长度为20ms。仅当
系统时间是20ms的整数倍时，接入信道帧才可能开始。一个寻呼信道最多可对应32个反
向CDMA接入信道，标号从0至31。对于每一个寻呼信道，至少应有一个反向接入信道与
之对应，每个接入信道都应与一个寻呼信道相关联。
在移动台刚刚进入接入信道时，首先发送一个接入信道前缀，它的帧由96全零组成，
也是以4800bit/s的速率发射。发射接入信道前缀是为了帮助基站捕获移动台的接入信道消
息[3]。
5. 移动台控制业务信道状态
5.1 移动台控制业务信道状态的子状态
首先，移动台进入业务信道初始化子状态，然后如果移动台是主叫，则直接进入通话子
状态，然后移动台或是基站任一方释放通话，移动台都将进入释放子状态。如果移动台是被
叫，则先进入waiting for order 子状态，此时如果移动台收到基站发来的释放命令（release
order）,则移动台要进入释放子状态。在waiting for order子状态中，移动台若接收到基站发http://www.paper.edu.cn
- 5 --来的Alert Order，则进入waiting for mobile answer子状态，同理，在此状态若收到基站的释
放命令，则进入释放子状态。最后移动台将进入初始化状态的系统决定子状态，为移动台重
新进入待机状态作准备。
图8 移动台控制业务信道状态
5.2 业务信道状态的几种计时器
• T50（1s）: 前向业务信道建立计时器，移动台收到业务信道分配消息以后收到两个
连续的业务信道帧的最大时间。此后移动台进入业务信道初始化子状态。
• T51（2s）: 反向业务信道建立计时器，移动台收到两个连续的业务信道帧以后又收
到基站的确认消息的最大时间，此后移动台进入业务信道初始化子状态。
• T52（5s）: 等待命令计时器，只在移动台被叫的情况下。当移动台收到参数更新命
令和SSD更新消息时计时器重启。
• T53（65s）: 等待应答计时器，只在移动台被叫的情况下。当移动台收到保持命令
或者Alert with information 消息时重启。
• T54（0.2s）: 发送起呼持续计时器，只在移动台主叫的情况下。
• T56（0.2s）: 响应一条消息的默认计时器
• T5: 业务信道计时器，一旦此计时器超时，业务信道丢失。
• T55: 释放连接计时器
下图是移动台发起呼叫且由其释放连接的流程 http://www.paper.edu.cn
- 6 --
图9 移动台主叫且用户释放
下面是移动台被叫的流程
图10 移动台被叫
5.3 业务信道帧结构
基站在前向业务信道上以9600、4800、2400、1200bit/s可变数据速率发送信息。前向http://www.paper.edu.cn
- 7 --业务信道帧长是20ms，随机速率的选择是按帧进行的。
同一CDMA信道的不同前向业务信道所用的导频偏置不同，帧偏置是由
FRAME_OFFSET参数决定的。前向业务信道的帧偏置和反向业务信道的帧偏置相同。帧偏
置为0的前向业务信道与基站发送时间（系统参考时间）的偶数秒对准。帧偏置为
FRAME_OFFSET的前向业务信道帧比0偏置的业务信道帧滞后1.25×FRAME_OFFSETms。
移动台在反向业务信道上以可变速率9600、4800、2400、1200bit/s的数据速率发送信
息。反向业务信道帧的长度为20ms。速率的选择以一帧（即20ms）为单位，即上一帧是
9600bit/s，下一帧就可能是4800bit/s。
移动台业务信道初始帧的时间偏置由寻呼信道的信道支配消息中的帧偏置参数定义。反
向业务信道的时间偏置与前向业务信道的时间偏置相同。仅当系统时间是20ms的整数倍时，
零偏置的反向业务信道帧才开始，帧偏置参数被指定为FRAME_OFFSET的业务信道帧在比
零片业务信道帧晚1.25×FRAME_OFFSET毫秒时开始[3]。
图11 业务信道消息帧结构（CRC为循环冗余码）
5.4 业务信道消息举例
消息名称
命令消息
鉴权询问消息
振铃消息
数据突发消息
预留切换指示消息
分析切换指示消息
业务系统参数消息
邻集列表更新消息
发送突发DTMF消息
功率控制参数消息
重获参数消息
参数设置消息
