【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電信公司提出的 3G標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過(guò) 代的中間環(huán)節(jié)，直接向 3G 過(guò)渡，非常適用于 GSM系統(tǒng)向 3G 升級(jí)。 WCDMA、 CDMA2020 與 TDSCDMA 都屬于寬帶 CDMA 技術(shù)。寬帶 CDMA 進(jìn)一步拓展了標(biāo)準(zhǔn)的CDMA 概念， 在一個(gè)相對(duì)更寬的頻帶上擴(kuò)展信號(hào)，從而減少由多徑和衰減帶來(lái)的傳播問(wèn)題，具有更大的容量，可以根據(jù)不同的需要使用不同的帶寬，具有較強(qiáng)的 抗衰落能力與抗干擾能力，支持多路同步通話或數(shù)據(jù)傳輸，且兼容現(xiàn)有設(shè)備 。 WCDMA、 CDMA2020 與 TDSCDMA 都能在靜止?fàn)顟B(tài)下提供 2Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，但三者的一些關(guān)鍵技術(shù)仍存在著較大的差別，性能上也有所不同 。其主要技術(shù)性能比較如表 11： 表 11 三大標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)性能比較 性能指標(biāo) WCDMA CDMA2020 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)組織 3GPP 3GPP2 3GPP 載波間隔 5MHz 碼片速率 幀長(zhǎng) 10ms 20ms 10ms（兩個(gè)子幀） 基站同步 不需要 需要（ GPS） 需要 功率控制 功控速率 1500Hz 功控速率 800Hz 功控速率 200Hz 雙工方式 FDD/TDD FDD TDD 編碼方式 卷積碼 Turbo碼 卷積碼 Turbo碼 卷積碼 Turbo碼 調(diào)制方式 QPSK（前向） QPSK（反向） QPSK（前向） HPSK（反向） QPSK（前向） BPSK（反向） 檢測(cè)方式 相干解調(diào) 相干解調(diào) 聯(lián)合檢測(cè) 三種主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上各有千秋，至于在 3G 時(shí)代誰(shuí)能占據(jù)更大的市場(chǎng)份額，關(guān)鍵是看哪個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更符合市場(chǎng)需求和競(jìng)爭(zhēng)需要，在此不做贅述。下面主要介紹 CDMA2020標(biāo)準(zhǔn)。 5 2 CDMA2020 簡(jiǎn)介及無(wú)線信道基礎(chǔ) CDMA2020標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 CDMA2020 技術(shù)是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) IMT2020 系統(tǒng)的一種模式，它是從 CDMAOne（ IS95） 演進(jìn)而來(lái)的一種第三代移動(dòng)通信技術(shù) [4]。 IS95 標(biāo)準(zhǔn)在 1993 年面世，這個(gè)技術(shù)不是一個(gè)單一的、靜止的技術(shù)，隨著版本 O、版本 A 及版本 B 的制訂， IS95 也在不斷地發(fā)展和演進(jìn)。 CDMA2020 的正式標(biāo)準(zhǔn)是在 2020 年 3月通過(guò)的。它原意是把 CDMA2020 分為多個(gè)階段來(lái)實(shí)施，第一個(gè)階段稱(chēng)為 CDMA2020 1X，第二個(gè)階段稱(chēng)為 CDMA2020 3X。 1X 的意思是使用與 IS95 相同的一個(gè) 頻寬的載波； 3X 則意味著三個(gè)載波。CDMA2020 1X 完全兼容 IS95 的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，其空中接口標(biāo)準(zhǔn)依照的是EIA/TIA/IS2020 協(xié)議，采用碼分和頻分結(jié)合的多址技術(shù)。 CDMA2020 1X 的空中信道支持的調(diào)制功能在兼容 IS95 的基礎(chǔ)上得到了極大的增強(qiáng)，包括采用了前向快速功控， 增加了前向信道的容量；提供反向?qū)ьl信道，使反向相干解調(diào)成為可能，反向增益較 IS95提高了 3dB，反向容量增加 1 倍；業(yè)務(wù)信道可采用比卷積碼更高效的 Turbo 碼，使容量進(jìn)一步增加；引入了快速尋呼信道，減少了移動(dòng)臺(tái)功耗，增加了移動(dòng)臺(tái)的待機(jī)時(shí)間；可采用發(fā)射分集方式 OTD 或 STS，提高了信道的抗衰落能力。此外，新的接入方式減少了移動(dòng)臺(tái)接入過(guò)程中的干擾；仿真與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明， CDMA2020 1X 系統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)容量是 IS95 系統(tǒng)的 2倍，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量是 IS95 的 10倍。 CDMA2020 /EVDO/EVDV 一種叫 HDR（ High Date Rate） 的新技術(shù)的出現(xiàn)，讓世人對(duì) CDMA2020 技術(shù)的理解又有了新的內(nèi)涵。 HDR的提出是為了進(jìn)一步滿足用戶對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)通信的渴望，它通過(guò)更高效的、更能符合分組數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)的調(diào)制方式使系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的支持達(dá)到了前所未有的。如此優(yōu)異的性能使 CDG（ CDMA Development Group） 組織于 2020 年 6 月決定向3GPP2 提出建議把它作為 CDMA2020 1X 演進(jìn)的另一條路徑，并正式命名為 1xEV（ 1X Evolution） 。 1xEV 的演進(jìn) 又被劃分為兩個(gè)發(fā)展階段，第一階段叫 1xEVDO。 1xEVDO 意指 Date Only，它使運(yùn)營(yíng)商利用一個(gè)與 IS95或 CDMA2020 相同頻寬的 CDMA載頻就可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 的前向數(shù)據(jù)傳輸速率，目前已被國(guó)際電聯(lián) ITU 接納為國(guó)際 3G標(biāo)準(zhǔn)，并已具備商用化條件。第二階段叫 1xEVDV。 1xEVDV 意為 Date and Voice。顧名思義它可以在一個(gè) CDMA 載頻上同時(shí)支持話音和數(shù)據(jù)，目前有多種候選方案，如以朗訊、高通等公司為主提出的 L3NQS和摩托羅拉、諾基亞等提出的 1xTREME。 1xEVDV可提供 6Mbps甚至更高的數(shù)據(jù)吞吐量。 CDMA2020 系統(tǒng)微型直放站發(fā)信通道設(shè)計(jì) 6 I S 9 5 AI S 9 5 B最 最 最 最1 1 5 . 2 k b p s1 9 9 51 9 9 51 9 9 81 9 9 82 0 0 02 0 0 0c d m a 2 0 0 0 1 X216。 最 最 最 最 3 0 7 . 2 k b p s216。 最 最 最 最 最 最 最 最216。 最 最 最 最 最 最 最 最c d m a 2 0 0 0 3 X最 最 最 最 最2 M b p s1 x E V216。 1 x H D R216。 1 x T R E M E216。 L A S C D M A2 0 0 22 0 0 2 圖 21 CDMA2020標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn) 表 21 CDMA2020 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比 技術(shù) 最高數(shù)據(jù)速率 實(shí)際數(shù)據(jù)速率 頻譜 業(yè)務(wù) IS95 A/B Kbps 1040 Kbps MHz 話音和電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 1xRTT Kbps 80100 Kbps MHz 話音、電路數(shù)據(jù)和分組數(shù)據(jù) 1xEVDO Mbps 600K1Mbps MHz 分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 3xRTT 2 Mbps MHz 話音、電路和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 其中， EVDV 在固定環(huán)境中所支持的速率 2Mbps，在低速移動(dòng)環(huán)境（如步行）中所支持的速率為 384kbps，在車(chē)載環(huán)境中的為 144kbps。 CDMA2020 1X 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) CDMA2020 1X網(wǎng)絡(luò)主要是由 BTS、 BSC和 PCF、 PDSN 等節(jié)點(diǎn)組成。基于 ANSI41 核心網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 22所示。 I S 9 5 A / BB T SB S CB S C Cc d m a 2 0 0 0 1 XB T SS D UB S CB S C C S D UP C FH L R /A U CP D S NM S C /V L RI S 9 5手 機(jī)c d m a 2 0 0 0 1 x手 機(jī)A 1 0A 1 1A 7U m A b i sA 9A 8A 2A 1A N S I 4 1A 3I n t e r n e tP S T NI S D N 圖 22 CDMA2020 1X 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 其中 PCF 為分組控制單元， PDSN 為分組數(shù)據(jù)服務(wù)器， SDU 為業(yè)務(wù)交換數(shù)劇單元模塊，BSCC 為基站控制器連接。從圖中可以看出，與 IS95 相比，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的 PCF 和 PDSN 是兩個(gè)新增的模塊， PCF 用于轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線子系統(tǒng)和 PDSN 分組控制單元之間的信息， PDSN 節(jié)點(diǎn)為 CDMA2020 1X接入 Inter 的接口模塊， PCF 和 PDSN 通過(guò)支持移動(dòng) IP 的 A A11 接口互連，可以支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸。而以 MSC/VLR 為核心的網(wǎng)絡(luò)部分，支持語(yǔ)音和增強(qiáng) 7 的電路交換型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，與 IS95 一樣， MSC/VLR 與 HLR/AUC 之間的接口基于 ANSI41 協(xié)議。 BTS 在小區(qū)建立無(wú)線覆蓋區(qū)域用于移動(dòng)臺(tái)通信，移動(dòng)臺(tái)可以是基于 IS95 或 CDMA2020 1X制式的手機(jī)。 BSC 可對(duì)多個(gè) BTS 進(jìn)行控制， Abis 接口用于連接 BTS 和 BSC， A1接口用于MSC 與 BSC 之間的信令信息， A2接口用于傳輸 MSC 與 BSC 之間的語(yǔ)音信息， A3 接口用于傳輸 BSC 與 SDU 之間的用戶話務(wù)（包括語(yǔ)音和數(shù)據(jù)）和信令； A7 接口用于傳輸 BSC之間的信令，支持 BSC 之間的軟切換。以上這些接口與 IS95 系統(tǒng)的需求是相同的，其 中 A AA A11 是新增的接口。 A8 接口用于傳輸 BSC 和 PCF 之間的用戶業(yè)務(wù)， A9 接口用于傳輸BSC 和 PCF 之間的信令信息， A10 和 A11 接口都是無(wú)線接入網(wǎng)和分組核心網(wǎng)之間的開(kāi)放接口， A10 接口用于傳輸 PCF 和 PDSN 之間的用戶業(yè)務(wù)， A11 接口用于傳輸 PCF 和 PDSN 之間的信令信息。 CDMA2020物理層及關(guān)鍵技術(shù) CDMA2020 空中接口概述 CDMA2020 的空中接口在 IS95 基礎(chǔ)上又采用了許多新技術(shù)。接下來(lái)將簡(jiǎn)要介紹CDMA2020 空中接口的協(xié)議結(jié)構(gòu)及幾個(gè)基本概念。 一、 CDMA2020 空中接口的協(xié)議結(jié)構(gòu) CDMA2020 空中接口采用分層的協(xié)議結(jié)構(gòu)，不同的層次執(zhí)行不同的功能，并形成不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這是 CDMA2020 較之 IS95 進(jìn)步的一個(gè)主要方面。協(xié)議的分層化使各層標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)Ｗ⒂谙鄳?yīng)的功能，使協(xié)議結(jié)構(gòu)更加清晰。 CDMA2020 空中接口的協(xié)議結(jié)構(gòu)包括：物理層、鏈路層以及高層。物理層和鏈路層分別對(duì)應(yīng)于 ISO/OSI 參考模型的底下兩層，即物理層對(duì)應(yīng)于第一層，鏈路層對(duì)應(yīng)于第二層。其中鏈路層又分為媒體接入控制（ MAC）子層和鏈路接入控制（ LAC）子層；高層對(duì)應(yīng)于 OSI的 37層。 各層主要功能簡(jiǎn)述如下： 物理層：物理層通過(guò)各種 物理信道完成高層信息與空中無(wú)線信號(hào)之間相互轉(zhuǎn)化， CDMA2020 幾乎所有的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)都通過(guò)它來(lái)保證并體現(xiàn)，它是這種無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 MAC 子層、 LAC 子層：它支持一個(gè)通用的多媒體業(yè)務(wù)模型，在空中接口的容量范圍內(nèi)，允許話音、分組數(shù)據(jù)以及電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的組合且同時(shí)工作。該層還采用了 QoS 控制機(jī)制。LAC 子層主要與信令消息相關(guān)。保證高層信令在無(wú)線信道上的正確傳輸。 高層：高層對(duì)應(yīng)于 OSI 的 37層它通過(guò) LAC 子層提供的服務(wù)，按照協(xié)議所規(guī)定的語(yǔ)法和定時(shí)關(guān)系 來(lái)發(fā)送和接受 MS 和 BS 之間的信令信息。 二、空中接口相關(guān)的幾個(gè)基本概念 擴(kuò)頻速率（ SR， Spreading Rate）： 指的是前向或反向鏈路上的 PN碼片速率。這里 SR有兩種： SR1，也記做“ 1x”， SR1 的前向和反向 CDMA 信道在單載波上都采取碼片速率為CDMA2020 系統(tǒng)微型直放站發(fā)信通道設(shè)計(jì) 8 的直接序列（ DS）擴(kuò)頻。 SR3，也記做“ 3x”，其前向鏈路有三個(gè)載波，每個(gè)載波上都采用 的 DS 擴(kuò)頻，總稱(chēng)多載波（ MC）方式：其反向 CDMA 信道在單載波上采用碼片速率為 的DS擴(kuò)頻。 無(wú)線配置（ RC， Radio Configuration）： 指一系列前向或反向業(yè)務(wù)信道的工作模式， RC分類(lèi)是根據(jù)前向和反向業(yè)務(wù)信道不同的物理層傳輸特性進(jìn)行的，各種 RC 差別在于物理信道各種參數(shù)，包括差錯(cuò)控制編碼、調(diào)制特性和擴(kuò)頻速率。 CDMA2020 的前向業(yè)務(wù)信道支持 RC1RC9；反向業(yè)務(wù)信道支持 RC1 和 RC2用于后向兼容 IS95系統(tǒng)。 CDMA2020 系統(tǒng)原理及關(guān)鍵技術(shù) CDMA2020 系統(tǒng)的收、發(fā)端實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖 23，其空中接口主要技術(shù)參數(shù)如表 22（表中黑體字為 CDMA2020 的 關(guān)鍵新技術(shù)）： 圖 23 CDMA2020系統(tǒng)收、發(fā)端實(shí)現(xiàn)過(guò)程 表 22 空中接口主要技術(shù)參數(shù) 工作頻段 CDMA2020 1X 有多達(dá) 10 個(gè)頻段，分布在 450MHZ~，主要是各個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用的頻段有差別。我國(guó)目前使用的頻段為 下行：870MHZ~880MHZ 上行： 825MHZ~835MHZ 上、下行間隔 45MHZ 波長(zhǎng) 約 36cm 頻點(diǎn)寬度 1230KHZ 多址方式 CDMA 工作方式 FDD 調(diào)制方式 QPSK、 HPSK 語(yǔ)音編碼 碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼 CELP 語(yǔ)音編碼速率 8 K b bit/s 9 續(xù)表 22 碼片（傳輸）速率 Nⅹ bit/s（ N=1） 幀長(zhǎng)和結(jié)構(gòu) 幀長(zhǎng)和交織長(zhǎng)度為 80ms 數(shù)據(jù)調(diào)制 上行： BPSK 下行： QPSK 擴(kuò)頻調(diào)制 上行： QPSK 下行： QPSK 解調(diào) 導(dǎo)頻輔助相干解調(diào) 擾碼 長(zhǎng) m序列碼和短 PN碼 信道編碼 卷積碼和 TURBO碼 功率控制 開(kāi)環(huán)和 800Hz的快速閉環(huán)功率控制 CDMA2020 物理層標(biāo)準(zhǔn)為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的兼容和從 2