第2章　CDMA系统的信道

2.1　IS-95A信道组成及其结构

IS-95A信道组成及其结构如图2-1所示。前向信道由以下码分信道组成：导频信道、同步信道、寻呼信道（最多可以有7个）和若干个业务信道。反向信道由接入信道和反向业务信道组成。

图2-1　IS-95A信道组成及其结构

2.1.1　前向信道

前向信道由以下码分信道组成：导频信道、同步信道、寻呼信道（最多可以有7个）和若干个业务信道。

每一个信道都要经过一个Walsh函数进行正交扩频，然后又由1.2288Mcps速率的伪噪声序列扩频。在基站可按照频分多路方式使用多个前向CDMA频道（1.23MHz）。

每个1.23MHz的频道可以以CDMA的方式提供最多64个前向信道，用64进制的Walsh码来区分。

具体的配置并非固定，其中导频信道为必需，其他可根据具体情况进行配置。例如可以用业务信道一对一取代寻呼信道和同步信道，这样最多可能发生在基站拥有两个以上的CDMA信道（即带宽大于2.5MHz），其中一个为基本CDMA信道（1.23MHz），所有的移动台都先集中在基本信道上工作，此时，若基本CDMA信道业务忙，可由基站在基本CDMA信道的寻呼信道上发射信道指配消息或其他相应的消息将某个移动台指配到另一个CDMA信道（辅助CDMA信道）上进行业务通信，这时这个辅助CDMA信道只需要一个导频信道，而不再需要同步信道和寻呼信道。

1）导频信道（Pilot）

导频信道为全0信息，用Walsh 0码扩展，直接用PN短码进行调制，在CDMA前向信道上是不停发射的。它的主要功能包括以下几方面。

①移动台用它来捕获系统。用于使所在基站覆盖区中的移动台进行同步和切换，并且帮助移动台进行信道估计，做相干解调。

②导频相位的偏置用于扇区或基站的识别。基站利用导频PN序列的偏置来标识每个前向信道。由于CDMA系统的频率复用系数为“1”，即相邻小区可以使用相同的频率，所以频率规划变得简单了，在某种程度上相当于相邻小区导频PN序列的时间偏置的规划。在CDMA系统中，可以重复使用相同的时间偏置（只要使用相同时间偏置的基站的间隔距离足够大）。导频信道用偏置指数（0-511）来区别。偏置指数是指相对于偏置值为0的PN序列的偏置值。

虽然导频PN序列的偏置值有215个，但实际取值只能是512个值中的一个（215/64=512）。一个导频PN序列的偏置（用比特片表示）等于其偏置指数乘以64。例如，若导频PN序列偏置指数是5，则该导频的PN序列偏置为：5×64=320chip。一个前向CDMA信道的所有码分信道使用相同的导频PN序列。导频信道结构如图2-2所示。

图2-2　导频信道结构

2）同步信道（Sync）

同步信道在发生前要经过卷积编码、码符号重复、交织、扩频和调制等步骤。在基站覆盖区中开机状态的移动台利用它来获得初始的时间同步。基站发送的同步信道消息包括以下信息。

①该同步信道对应的导频信道的PN偏置：PILOT_PN；

②系统时间；

③长码状态；

④系统标识；

⑤网络标识；

⑥寻呼信道的比特率。

同步信道的比特率是1200bps，其帧长为26.666ms。同步信道上使用的PN序列偏置与同一前向信道的导频信道使用的相同。

一旦移动台捕获到导频信道，即与导频PN序列同步，这时可认为移动台在这个前向信道也达到了同步。这是因为同步信道和其他所有码分信道是用相同的导频PN序列进行扩频的。移动台只在初始化时采集接收同步信道信令，之后不再使用。同步信道结构如图2-3所示。

图2-3　同步信道结构

3）寻呼信道（Paging）

寻呼信道是经过卷积编码、码符号重复、交织、扰码、扩频和调制的扩频信号。基站使用寻呼信道发送系统信息和对移动台的寻呼消息。

寻呼信道的作用如下。

①BTS在寻呼信道上广播：

a.系统参数消息；

b.接入参数消息；

c.邻区列表；

d.CDMA信道列表。

②BTS通过寻呼信道寻呼手机。

③指配业务信道。基本寻呼信道是编号为1的寻呼信道。寻呼信道发送9600bps或4800bps固定数据速率的信息。在一给定的系统中所有寻呼信道的发送数据速率相同。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信道上使用的相同。寻呼信道分为许多寻呼信道时隙，每个时长为80ms。寻呼信道结构如图2-4所示。图中Walsh P，P取值1～7。

图2-4　寻呼信道结构

4）前向业务信道

前向业务信道是用于呼叫中，基站向移动台发送用户信息和信令信息的。一个前向CDMA信道所能支持的最大前向业务信道数等于63减去寻呼信道数和同步信道数（导频信道为必需）。

基站在前向业务信道上以9600bps、4800bps、2400bps、1200bps可变数据速率发送信息。前向业务信道帧长是20ms，随机速率的选择是按帧进行的。

前向业务信道结构如图2-5所示。

图2-5　前向业务信道结构

2.1.2　反向信道

反向信道由接入信道和反向业务信道组成。这些信道采用直接序列扩频，基站和用户使用不同的长码掩码区分每一个接入信道和反向业务信道。当长码掩码输入长码发生器时，会产生唯一的用户长码序列，其长度为242-1。对于接入信道，不同基站或同一基站的不同接入信道使用不同的长码掩码，而同一基站的同一接入信道用户使用的长码掩码则是一致的。进入业务信道以后，不同的用户使用不同的长码掩码，也就是不同的用户使用不同的相位偏置。

反向信道的数据传输以20ms为一帧，所有的数据在发送之前均要经过卷积编码、块交织、64阶正交调制、直接序列扩频以及基带滤波。接入信道和业务信道调制的区别在于：接入信道调制不经过最初的“增加帧指示比特”和“数据突发随机化”这两个步骤，也就是说，反向接入信道调制中没有加CRC校验比特，而且接入信道的发送速率是固定的4800bps，而反向业务信道选择不同的速率发送。

反向业务信道支持9600bps、4800bps、2400bps、1200bps的可变数据速率，但是反向业务信道只对9600bps和4800bps两种速率使用CRC校验。

1）接入信道（Access）

移动台使用接入信道的功能包括以下几种。

①发起同基站的通信；

②响应基站发来的寻呼信道消息；

③进行系统注册；

④在没有业务时接入系统和对系统进行实时情况的回应。

接入信道传输的是一个经过编码、交织以及调制的扩频信号。接入信道由其共用长码掩码唯一识别。

移动台在接入信道上发送信息的速率固定为4800bps。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0～31，移动台选择其中一个作为自己的接续信道，完成发起呼叫（始呼），响应呼叫（被呼）和位置登记等工作。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个全零组成，也是以4800bps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。接入信道结构如图2-6所示。