中心议题：
* CDMA2000 简介
* CDMA2000 系统设计思路
解决方案：
* MLS、PN-I、PN-Q、长PN、 Walsh码设计
* 引入F-CCCH、F-BCCH、R-EACH、R-CCCH信道
* 引入先进的功率控制策略
CDMA2000 简介
CDMA2000（Code Division Multiple Access 2000） 是一个3G移动通讯标准，国际电信联盟ITU的IMT-2000标准认可的无线电接口，也是2G cdmaOne标准的延伸。 根本的信令标准是IS-2000。CDMA2000与另一个3G标准WCDMA不兼容。
CDMA2000也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和後来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA One结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩、北美和中国，所以相对于WCDMA来说，CDMA2000的适用范围要小些，使用者和支持者也要少些。不过CDMA2000的研发技术却是目前3G各标准中进度最快的。CDMA2000 是一个3G移动通讯标准,国际电信联盟ITU的IMT-2000标准认可的无线电接口，也是2G CDMA标准(IS-95, 标志 CDMA1X)的延伸。 根本的信令标准是IS-2000。CDMA2000与另两个主要的3G标准WCDMA以及TD-SCDMA不兼容。CDMA2000是美国通讯行业协会(TIA-USA) 的注册商标, 并不是一个象CDMA一样的通用术语。TIA也注册了他们的2G CDMA标准(AKA IS-95)对应CDMA1X。目前我国电信采用此标准。
(code division multiple access2000):cdma2000是由美国高通（qualcomm）公司提出。它采用多载波（mc）方式，载波带宽为1.25mhz。cdma2000共分为两个阶段:第一阶段将提供每秒144kbit/s的数据传送率，而当数据速度加快到每秒2mbit/s传送时，便是第二阶段。到时，和wcdma一样支持移动多媒体服务，是cdma发展3g的最终目标。cdma2000和wcdma在原理上没有本质的区别，都起源于cdma（is-95）系统技术。但cdma2000做到了对cdma（is-95）系统的完全兼容，为技术的延续性带来了明显的好处:成熟性和可靠性比较有保障，同时也使cdma2000成为从第二代向第三代移动通信过渡最平滑的选择。但是cdma2000的多载传输方式比起wcdma的直扩模式相比，对频率资源有极大的浪费，而且它所处的频段与imt-2000规定的频段也产生了矛盾。
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CDMA2000 系统设计思路
1，码和序列
CDMA系统使用了一些特性各异的码（code）以实现多用户的同时通信。这些码能够唯一地标识用户，因此用户之间能够自由地传递信息，并且将对其他用户的干扰降低到最小。CDMA one在前向和反向链路使用了MLS（maximal length sequence）码和Walsh码，而CDMA2000在此基础上，进一步使用了quasi-orthogonal function。Quasi-orthogonal function帮助CDMA2000系统容纳更多的用户，并提供更好的QoS。
基站（BTS）和移动台（MS）负责生成特定的码和序列，完成加密、多址复用、扩频和解扩频等工作。恰当选择的扩频码能够避免用户之间的过度干扰。系统保密性能的实现，系统的容量都取决于码。MLS码（也叫PN码）用于多址复用和对发射的信号进行扩频（具体如何使用取决于应用于前向链路还是后向链路）。移动台同样使用这个码来识别基站。
由于具备伪随机的特性，PN序列被用于对信号进行扩频，这些码被组织起来，并且确保基站产生的码和移动台产生的码在时间上的严格同步。同步是解扩频和解多址复用的重要基础，因为这能保证相关（correlated）的序列被复用、而不相关的序列仍然处于扩频状态。两个PN序列的同步性体现在通过两次 XOR运算提取原始的信息，一次XOR运算在发射端，一次XOR运算在接收端。如果发射端和接收端的PN序列不一样或者不同步，提取出来的信息就会出错。
相关的概念有：
（1）Bit：binary digit，取值只有2个，0或者1。任何coding和spreading之前的信息都被称为bits；
（2）Chip：bit的类型，即用码或者序列来表示bit；
（3）Coded bit (coded symbol)：经过纠错编码（如卷积码、turbo码）模块处理的信息bit；
（4）Modulation symbol：由某个调制器输出的有限字母序列，承载模拟信号。Bits信号进入调制器后，输出symbol。Bits和symbol的bit速率一样，但是波特率可能不同。
2，MLS码
根据定义，MLS码（也叫PN码）是特定移位寄存器排列所能生成的最大长度的码序列，是具备噪声特点的二进制序列，这个特性也叫伪随机。引入伪随机的概念，对于发射机和目标接收机而言，信号是有规律的；对于非目标用户，信号是随机的。
最常用的MLS发生器由一组设计有反馈通路的移位寄存器组成。MLS的长度由下面的公式决定：
L=2(N次方)-1
这里N是MSL发生器中移位寄存器的数量。如果N=3，能够产生2个确定的MLS码，如果N=5，能够产生6个MLS码，如果N=10，能够产生60个 MLS码，如果N=15，能够产生1800个MLS码，如果N=20，能够产生24000个MLS码。
MLS码的主要特性是：
（1）很象热噪声，但是其实是有规律的；
（2）MLS序列中，比特1的数量比比特0多1个；
（3）将某个MLS序列移位后，与原先的MLS序列作XOR运算得到的结果，等于是对原序列作另一种移位。
（4）序列中比特1或者比特0的连续出现的分布是确定已知的，出现概率是2（-M次方），比如连续出现3个1的概率等于2（-3次方）=0.125，这加强了MLS序列的噪声特性。这个特性也可以用于定义MLS的开始：MLS序列都以比特1开始，后面跟随连续N-1个比特0；
（5）存在使用偏置掩码offset mask的可能性。Offset mask与MLS码执行XOR操作，产生的结果就是对MLS进行移位。
3，MLS码的自相关特性
一个码序列移位若干位后，与初始的码序列的相似性，叫做自相关（auto-correlation）。设定CC=两个码序列的相同的chip数量，NCC=两个码序列不相同chip数量，ACF=CC-NCC。如果考察长度为7的MLS码的自相关特性会发现：如果移位为0或者7，则ACF=7；如果移位为1-6，则ACF=-1。比如：
移位0 的序列是 1011100
移位6 的序列是 0101110
则CC=3，NCC=4，ACF=CC-NCC=3-4= -1。
ACF最大的值又叫自相关尖刺，对于7位MLS码，当不移位或者移位7N位时，就会出现尖刺（ACF=7）。普通的码序列往往就没有这种自相关特性。
MLS码的这种自相关特性在基站和移动台之间的序列同步中起到了重要作用。在系统捕获阶段，接收电路通过不断地将移动台产生的码序列进行移位，并与接收到的码序列比较，计算ACF。一旦ACF超过设定的阀值，就表示实现码同步。
4，MLS码的互相关
互相关特性（cross-correlation function, CCF）表示两个长度相同的不同码序列的相似性。互相关是理解扩频码的重要基础。CCF表示两个存在时间变量的信号在不同时间（时间差是t）的相似性，而 t可以是1到L，其中L是码序列的长度。比较两个MLS码序列发现，CCF只表现出部分的相关尖刺。
每个CDMA载频能容纳若干逻辑信道，在反向信道，MLS码（PN码）帮助实现了逻辑信道的划分。IS-95系统使用了3种MLS码：两个短PN码，PN-I和PN-Q和一个长PN码。3个PN码都与基础时间相同步，即1980年1月6日，00:00:00。
5，PN-I码和PN-Q码
短PN码序列（PN-I和PN-Q）都是由一个15位寄存器组产生，码长32767位，包括16384个比特1和16383个比特0。值得注意的是，一个外部的电路会在短PN序列中额外插入一个比特0，目的是使得比特0和比特1的数量保持一样（都是32768个chip），能够插入额外比特0的位置在短 PN序列中只有一个，即出现连续14个比特0之后的位置。这实际上就是短PN序列的起始位置，短PN序列以比特1和连续15个比特0开头。CDMA码片速率是1.2288Mcps，因此短PN序列每秒钟重复37.5次。
PN-I和PN-Q负责调制前向链路的所有逻辑信道，因此为基站和移动台的同步提供时间基准。所有的CDMA基站使用同一个PN-I和PN-Q序列。 PN-I和PN-Q的32768个chip以64chip为单位分成512组，每组代表一个相位偏移，也叫PN偏移。每个PN偏移（从0到511）被分配给一个基站，移动台据此区分接收到的信号从哪个基站发出。PN偏移可以被映射成距离，每个chip对应244.1米。反向链路不使用PN偏移，但是移动台本地产生的短PN序列仍然与CDMA的初始时间保持同步。
6，长PN码
长PN码由42个移位寄存器组成的电路产生，码长4,398,046,511,103 chip。由于CDMA的码片速率是1.2288Mcps，因此重复一个长PN大约需要42天10小时12分钟19.4秒。长PN码序列的开始标志是一个比特“1”后面跟41个连续的比特“0”。
所有的移动台和基站CE都有一个长码发生器，在移动台的初始化阶段，移动台和服务基站将各自产生的长码同步。PNLC是长码掩码的缩写，与具体的用户有关，也与长码的应用目的有关。长码序列既可以在前向和反向信道用于加密（如对消息进行扰码），也可以在反向信道实现信道划分。
长码掩码有2类：Public Long Code Offset Mask和Private Long Code Offset Mask。PNLC由10个保留的bit和基于移动台ESN调整的比特序列组成，之所以要对ESN序列进行调整，是为了防止连续相邻的两个ESN之间的强相关。32位的ESN可以产生4,294,967,296个掩码。如果移动台对保密有特殊要求，还可以使用Private Long Code Offset Mask 。
7, Walsh码的正交性
Walsh码的正交性比PN码好。如果从WALSH表中选择2个WALSH码，保持两者的相位同步，它们的互相关系数CCF（CC-NCC）恒定为0，这说明它们是正交的。比如：
W1(8)=01010101
W5(8)=01011010
则CCF=CC-NCC=4-4=0。WALSH码良好的正交性被用于CDMA IS-95前向信道的划分，以及CDMA IS-2000前后向信道的划分。
8,WALSH码在IS-95前反向链路的应用
CDMA前向链路有严格的时间同步，网络中的所有基站都使用同一个1.2288 MHz 的时钟在前向链路执行多工复用和信号扩频。对移动台来说，所有来自某个基站的前向链路的逻辑信道都是同步的——同样的衰减、同样的传输时延。这样在理论上，由于WALSH码是严格正交，因此前向逻辑信道之间相互之间不存在任何干扰，即用户A的前向业务信道不会是用户B的前向业务信道的干扰源，这就大大提高了系统容量。在实际环境中，由于存在多径效应，不能保证为WALSH编码和解码提供严格的时间同步，因此同一小区用户在前向链路还是存在相互干扰。
在IS-95反向链路，WALSH码没有用于划分逻辑信道。为什么呢？原因是反向链路没有pilot信道和sync信道，不同Mobile用户可能在任何时候发送信息，不同用户和基站的距离及传输时延也不同，彼此之间在时间上不同步，因此没办法保证WALSH码的正交性。
9, 为什么引入F-CCCH和F-BCCH信道？
IS-95中，寻呼信道既要向特定用户发送特定的消息（比如channel assignment message），又要向所有小区内的用户发送广播消息（如system parameter message &Neighbor list message）。使用一个信道完成上述两个任务的效率并不高，因为广播消息和特定消息的特点不一样，广播消息必须有规律地定期发送，而特定消息是根据用户的请求而不定时的发送。另外，寻呼信道最多有7条，而用户只能监听一条寻呼信道，因此如果某小区启用一条以上的寻呼信道，则system parameter message等广播消息必须在所有寻呼信道发送，又降低了系统效率。
为此，IS-2000增加了2条新的信道，F-CCCH和F-BCCH。F-CCCH负责发送和特定用户相关的特定消息，而F-BCCH发送广播消息（比如system parameters message，access parameters message）。由于F-CCCH负责发送IS-95中由寻呼信道发送的channel assignment message等消息，因此F-CCCH的信道结构和寻呼信道很相像。Paging消息也可以在F-CCCH信道发送，不过用户不需要一直监听F- CCCH消息，而是通过F-QPCH的帮助，只有收到paging标志时，才去F-CCCH信道收集信息。
10，为什么引入R-EACH和R-CCCH信道？
IS-95中，如果用户在呼叫建立前打算向基站发送消息，唯一的信道选择是接入信道。问题在于，接入信道是一个随机接入的信道，这意味着用户在接入信道上发送消息的顺序是随机的，如果发生碰撞，用户必须重新发送。更槽糕的是，IS-95接入信道还负责authentication challenge response message、origination message等比较长的信令消息，这些长信令消息最后能在资源能被更好地规划的信道上发送，否则多次重发长消息将极大地降低系统效率，而接入信道不满足这个要求。
为此，IS-2000引入两个新的物理信道：R-CCCH和R-EACH。有了R-CCCH，就能够协调反向长信令消息的发送次序，避免了长信令消息的碰撞和重发。至于用户第一次发送反向消息，则由R-EACH信道负责。R-EACH和IS-95中的R-ACH类似，也具有随机性，虽然消息碰撞依然存在，但是R-EACH的发射持续时间比R-ACH短，因此碰撞的几率大大减少。
11,功率控制思路
数字通信相比较模拟通信，有一个巨大的优势，即不需要追求最大的信噪比。模拟信号，比如人的声音，如果在传输过程产生变形导致接收端不能识别，通信即失败。而数字通信系统对信号变形的容忍度要大得多，不过接收端看到的信号有多难看，只要能识别出是比特1或者比特0，通行就是成功的。
相反，如果发送端片面追求信噪比，大幅度提高发射功率，对于系统效率的提高也毫无帮助。比特1就是比特1，只要在识别阀值上面，1毫瓦和100瓦没有任何区别。提高发射功率对自己没有好处，对别的用户反而产生了干扰，可以说是损人不利己。
CDMA系统秉承了数字通信的设计思想，引入了功控策略。功控的目标是每个用户实现基本的QoS（以FER：Frame Error Rate为量化标准），FER过高，则提高功率，FER过低，则降低功率，不多也不少。
12,远近效应
功率控制能够解决远近效应。由于移动台分布在小区的不同位置，有的远离基站，有的靠近基站，如果移动台的发射功率一致，那么基站接受到较近的用户的信号要大于较远的用户的信号。结果会怎样？举个现实生活的例子，教室里有很多学生同时回答老师的问题，如果他们的嗓音是一样的，老师很可能只能听到前排学生的声音，而后排同学可能一直没机会和老师交流互动。CDMA系统也一样，如果放任远近效应不管，离开基站远的移动台可能一直没有机会打出电话或者接听电话。
13，其它干扰
尽管使用了功控策略，有些干扰仍然无法消除。在前向链路，来自同一个基站的所有前向信道被认为在相位上严格同步（实际上由于多径等因素，还是不能100% 同步），因此同一基站的逻辑信道之间几乎没有干扰。但是MS同时也收到其它基站的信号，由于其它基站也使用相同的载频，于是就产生了干扰。
在反向链路，由于用户和基站的不同距离，以及发起呼叫的不同时间，实际上是一个异步系统。基站收到的移动台的信号有不同的时延和相位。这也是IS-95在反向无法使用WALSH码的原因。在IS-2000，由于引进了反向导频信道，同一个用户的不同反向逻辑信道可以用WALSH码区分，但是区分不同的用户仍然只能用长PN码，而不是WALSH码。为什么PN码可以在异步的环境中区分用户呢？因为相比较WALSH码，PN码的自相关性非常好，基站可以通过不断地调整相位，直到锁定用户长PN码为止，这样就能锁定目标用户，而不会与其他用户混淆。
14,开环功控和闭环功控
开环功控通常用于反向接入信道在system access state的初始功控，以确定RACH、EACH、RCCCH的最小发射功率。移动台通过测量激活集和候选集中的导频的Ec/Io，确定反向链路的发射功率。
闭环功控通常应用于业务信道（业务信道对功控的要求比较高）。CDMA 2000系统中，system accee state也引入了闭环功控。作为一个经验法则，在system accee state移动台最初使用之前最后一个消息（之前最后一个探针）使用的发射功率。基站确定一个功率阀值，被认为是获得目标QoS(以FER为度量标准)的理想功率。这个阀值周期性地被调整。根据这个阀值，基站通过功控比特指示移动台提高或者降低发射功率。
15, CDMA 2000功控策略
（1）引进新的信道RPICH( Reverse Pilot Channel )和FCPCCH（Forward Common Power Control Channel）。RPICH除了负责时间同步，还负责传输功控比特；FCPCCH使得在系统接入阶段更容易对反向信道（EACH和RCCCH）实施功控。
（2）和IS-95一样，CDMA2000仅仅在system access state确定反向信道（EACH和RCCCH）第一个探针的发射功率时使用开环功控。在system access state的其它时间，CDMA2000使用闭环功控调节反向信道的功率。在mobile station control on the traffic channels state，也使用闭环功控调节业务信道的功率。闭环功控进一步分内环功控和外环功控。
16,CDMA 2000功控策略（续）
在mobile station control on the traffic channel state，系统只适用前向和反向业务信道传送数据和信令，系统使用闭环功控对前向和反向业务信道进行功控。这些业务信道的初始发射功率在system access state就已经确定。闭环功控可能被同时应用于两个业务信道，比如FCH和SCH。
除了控制移动台的反向信道，基站的前向信道功率也被实时调整。通过评估前向业务信道FTCH的FER，移动台通过PMRM消息提示基站，提高或者降低FTCH的功率。
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