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移动通信原理与系统
1.6.4.1 5.4.1 CDMA2000标准历程

5.4.1 CDMA2000标准历程

CDMA2000的标准化工作由3GPP2负责,CDMA2000标准体系和WCDMA标准体系最大的不同在于,WCDMA标准的每个版本的体系结构都强调的是全系统的统一发展,而CDMA2000的核心网、无线接入网被划分成相对独立的模块,每个模块通常按照自己的发展道路演进,尽可能地避免依赖其他模块,这就确保了它的平滑演进。

CDMA2000标准的主要工作放在无线接入网和空中接口方面,核心网方面更多地借鉴3GPP、IETF等协议。CDMA2000标准核心网的发展可以大致分为4个阶段,分别是phase0、phase1、phase2、phase3。phase0网络由传统电路域和分组域组成,如同CDMA2000 1x的网络结构,电路域主要实体是MSC,分组域主要实体是PDSN;phase1保持了与phase0阶段相同的网络结构和协议族,增加了与分组域数据相关的功能,丰富业务功能;phase2是核心网向IP演进的开始,类似于3GPP的R4,引入了软交换,电路域主要实体是MSC分为MSCe和MGW,提高了电路域的承载效率;phase3实现了真正的全IP网络,类似于3GPP的R5、R6,提出了IMS子系统和分组数据子系统。

下面主要谈无线接入网的演进,CDMA2000标准具有良好的兼容性,CDMA2000的标准演进和技术发展现状如图5.48所示。

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图5.48 CDMA2000的标准演进图

1.CDMA2000 1x

CDMA2000 1x原意是指CDMA2000的第一阶段(速率高于IS-95,低于2Mbit/s),在3G领域泛指前向信道和反向信道均用码片速率1.228 8M片/s的单载波直接序列扩频方式。它可以方便地与IS-95(A/B)后向兼容,实现平滑过渡。运营商可在某些需求高速数据业务而导致容量不够的蜂窝(IS-95)上,用相同载波部署CDMA2000 1x系统,从而减少了用户和运营商的投资。

1999年发布Release 0版本,2000年发布Release A版本。目前基于Release 0的1x系统已经在全球有100多个商用网络在运行,支持分组数据业务,峰值速率可以达到153.6kbit/s;1xRelease A版本可以达到307.2kbit/s。

2.CDMA2000 3x

CDMA2000 3x就是指前向信道和反向信道的码片速率均是单载波直接序列扩频方式1.228 8M片/s的3倍,其前向信道有3个载波,每个载波均采用1.228 8M片/s直接序列扩频,故前向信道采用多载波扩频方式;其反向信道则采用码片速率为3.686 4M片/s(1.228 8M片/s的3倍)的直接扩频。CDMA2000 3x的信道带宽为3.75MHz(单载波信道带宽1.25MHz的3倍),因为它占用频带过宽,因此许多开发商目前更对CDMA2000 1x EV感兴趣。

3.CDMA2000 1xEV

CDMA2000 1xEV是在CDMA2000 1x基础上进一步提高速率的增强体制,采用高速率数据技术,能在1.25MHz(同CDMA2000 1x)带宽内提供2Mbit/s以上的数据业务,是依托在CDMA2000 1x基础上的增强型3G系统。除基站信号处理部分及用户手持终端不同外,它能与CDMA2000 1x共享原有的系统资源。

CDMA2000 1xEV的演进分为两个阶段,第一个阶段称为CDMA2000 1xEV-DO,第二个阶段称为CDMA2000 1xEV-DV。

4.CDMA2000 1xEV-DO

CDMA2000 1xEV-DO(Data Only)采用将数据业务和和语音业务分离的思想,在独立于CD-MA2000 1x的载波上向移动终端提供高速无线数据业务,在这个载波上不支持话音业务。

目前有3个版本。Rel 0(前向最高速率2.4Mbit/s,反向最高速率153.6kbit/s)于2002年10月发布,Rel 0针对高速分组数据传输的特点,在前向链路上采用了诸如前向最大功率发送、动态速率控制、自适应编码调制、HARQ、快速调度等多项技术,前向链路速率可达2.46Mbit/s;而对于反向链路上的数据传输和CDMA2000 1x基本相同。

Rev.A(前向最高速率3.1Mbit/s,反向最高速率1.8Mbit/s)于2004年4月发布,提高了反向速率。

Rev.B标准于2006年第1季度发布,支持高达20MHz的带宽,支持绑定多达15个1.25MHz载频(2x,…,15x),峰值速率达73.5Mbit/s,更高的频谱效率,低终端功耗,更长的电池寿命。

5.CDMA2000 1xEV-DV

CDMA2000 1xEV-DV(Data and Voice)克服了CDMA2000 1xEV-DO在资源共享以及组网方面的缺陷,重新将数据业务和语音业务合并到一个载波中,使频率资源得到了有效地利用。

由于1x/EV-DV系统将语音和数据业务合并在一个载波中实现,与传统的方式相同,所以,其网络结构仍然是传统的网络结构,如图5.49所示。也就是说,在基站上分为两个支路,语音业务通过A1/A2接口交给MSC处理,而数据业务通过A10/A11接口交给PDSN处理。显然,A1/A2接口和A10/A11接口都需要针对1x/EV-DV系统做改进。

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图5.49 1x/EV-DV的网络结构

1xEV-DV可完全后向兼容CDMA2000 1x,目前有2个版本:Rev.C和Rev.D。Rev.C主要改进和增强了CDMA2000 1x的前向链路,前向峰值速率达到3.1Mbit/s;Rev.D则改进和增强了反向链路,反向峰值速率达到1.8Mbit/s。

Rev.C结合诸多新技术,如自适应调频编码(AMC)、混合自动重发请求(HARQ)、使用TDM/CDM混合的新高速分组数据信道(F-PDCH);可支持多种业务组合,后向兼容CD-MA2000 1x,不必采用双模终端,可由1x系统平滑演进到1xEV-DV;能更有效地支持数据业务等。

Rev.D主要技术特点有:反向链路增强,采用灵活的反向链路控制方式,通过改进的快速调度控制和速率控制实现反向链路速率控制,有效地缩短了时延,改善了Qos等。

相比于CDMA2000 1x,CDMA2000 1xEV-DV可以提供更高的数据速率和更完善的QoS机制。目前,3GPP2基本完成CDMA2000 1xEV-DV技术规范的制定工作,并已开始相关测试规范的讨论和制定,一些厂家也已经推出了1xEV-DV的系统,但1xEV-DV技术控制复杂,成本较高,目前很少有运营商垂青它。大部分运营商选择了1xEV-DO。