第7章 CDMA2000-1X移动通信系统 7.1 系统概述 7.2 提供的服务 7.3 信道结构 7.4 通信过程

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1 第7章 CDMA2000-1X移动通信系统 7.1 系统概述 7.2 提供的服务 7.3 信道结构 7.4 通信过程
7.5 无线资源管理和网络安全技术 思考题与习题

2 7.1 CDMA2000-1X 系统概述 国际电信联盟(International Telecommunication Union
，ITU)最初确定国际移动电信系统(International Mobile Telecom System)IMT-2000时，CDMA2000被称为IMT-2000MC，即IMT-2000的多载波模式。当时提出，先从CDMA2000-1X起步，用单载波与第二代的IS-95系统保持兼容，然后再使用3个或3个以上载波捆绑在一起的多载波模式。 CDMA2000-1X的关键技术：软容量、抗干扰和抗衰落能力强、可进行软切换、采用了全网统一的时间基准，易于利用新技术，如Turbo码、前向链路发射分集、反向链路相干解调、多种射频信道带宽、移动IP技术、灵活的帧长和连续的反向空中接口波形等，同时还支持移动IP，易于升级到以后的全IP，网络速度高。

3 7.1.1 CDMA2000-1X系统结构 BTS：基站收发信台 BSC：基站控制器 PCF：分组功能控制器 PDE：定位实体
MPC：移动定位中心 MSC：移动交换中心 VLR：访问位置寄存器 HLR：归属位置寄存器 AC：认证中心 MC：短消息中心 PDSN：分组数据服务节点 WAP：无线应用协议 FA：外部代理 HA：归属代理 AAA：鉴权、授权、计费服务器 PSTN：公用交换电话网 ISDN：综合业务数字网 图7.1 CDMA2000-1X系统结构图

4 CDMA2000-1X无线部分的发展经历了以下几个阶段：最初针对语音业务设计的IS-95A--可以将八个信道捆绑到一起用于中速数据通信的IS-95B--引进了Turbo码、前向功率控制等一系列新技术，语音容量和数据速率大大提高的CDMA2000-1X---引进TDMA，前向数据传输速率更高的CDMA2000-1X EV/DO(仅仅增强了数据业务的改进模式)--进一步改进的CDMA2000-1X EV/DV(数据和语音业务同时增强的改进模式)。后三者统称CDMA2000-1X。中国联通目前使用CDMA2000-1X EV/DO。 CDMA2000-1X系统的所有业务在无线网络中进行分流，语音业务由核心网电路域负责，而数据业务则由核心网分组域的网络交换系统传输。

5 CDMA2000标准演进

6 从IS-95A/B演进到CDMA2000 1X，主要增加了高速分组数据业务，原有的电路交换部分基本保持不变。在原有的IS-95A/B的基站中需要增加分组控制模块PCF来完成与分组数据有关的无线资源的控制功能,在核心网部分增加分组数据服务节点PDSN和鉴权认证AAA系统，其中PDSN完成用户接入分组网络的管理和控制功能，AAA完成与分组数据有关的用户管理工作。

7 CDMA2000由CDMA2000 1X和CDMA2000 1x EV (Evolution Version)两大部分组成，CDMA2000 1X 的版本包括Rel.0，Rel.A，Rel.B。目前CDMA2000商用化的标准主要基于CDMA2000 Rel.0和CDMA2000 Rel.A两个版本，这两个版本在2001年初已趋于稳定 1、1x EV-DO(Data Optimized)，采用专用载波提供高速数据 业务。其空口版本包括DO Rel.0，DO Rel.A. 2、1x EV-DV(Data & Voice)，在同一载波中同时提供数据与 语音业务，其空口版本包括CDMA2000 Rel.C，CDMA2000 Rel.D.

8 1）从CDMA2000 1X演进到CDMA2000 1x EV-DO
电路域网络结构保持不变，分组域核心网在现有网络的基 础上增加AN-AAA，负责分组用户的管理 ①在原有的1X基站上新增一个CDMA标准载频用做高速数据的 传输 ②原有CDMA2000 1X基站需增加DO信道板，同时进行软件升级 2）从CDMA2000 1X演进到CDMA2000 1x EV-DV 电路域核心网和分组域核心网均保持不变 ①原有CDMA2000 1X基站需增加DV信道板，同时进行软件升级

9 语音业务：仍然采用普通的电路交换方式。控制信令仍采用电话/综合业务用户信令(TUP/ISUP)，而用户管理和漫游管理一直沿用ANSI 41信令。
分组交换：配合CDMA2000-1X空中接口技术新增加的分组数据业务网络实体，它同时又是独立于空中接口。分组交换部分基于IP，包括简单IP技术、移动IP技术、与移动通信有关的计费和分组技术等，在后续改进的版本B中增加了服务质量控制、永远在线业务和IPv6等功能，版本C又增加了预付费业务等功能。

10 智能网：第一阶段确立了移动智能网的基本框架体系，第2阶段增加了预付费和虚拟专用网等业务，第3阶段则将定位业务结合进来。
短消息：增加了新类型的控制信道，用于传送控制信息和短消息。 WAP：是目前移动通信中广泛使用的浏览器技术，它有1.x和2.x两个版本系列，都可以采用电路型数据和分组型数据的传输方式，只是低速电路型数据速度较慢。 定位：是CDMA2000-1X的新增功能。由于定位业务比较复杂，需要计算分析移动台的众多信息，如全球定位系统卫星信息和信号传播时延、信号强度等，为使整个系统模块化清晰而增加了一个网络功能实体---定位实体。同时定位中心起到保证用户个人信息安全的作用。增加定位功能后，移动交换中心和访问位置寄存器都进行了改进升级，以便管理用户业务信息和位置信息。

11 CDMA X电路域内部接口 AC

12 CDMA系统的主要接口指A接口和Um接口，这两种主要接口的定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台、基站子系统和网络子系统设备能接入同一个CDMA数字蜂窝移动网运行和使用。CDMA移动通信系统Sm、D、C、B、E接口定义与GSM移动通信系统相关接口定义相同，这里不再叙述，只介绍不同的接口。 （1）Um接口: Um接口为无线接口,是移动台与基站（BTS）之间的通信接口，用于移动台与CDMA系统的固定部分之间的互通，其物理链接通过无线链路实现。它传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。

13 （2）A接口： 网络子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口，从具体的功能实体角度来看，就是移动业务交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2Mbit/S PCM数字传输链路来实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、呼叫处理、移动性管理、接续管理、无线资源管理等信息。 （3）H接口： HLR与AC之间的接口，作为内部接口，不作规定。物理链接通过HLR与AC之间的标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。 （4）Ai接口： MSC与 PSTN间的接口，物理链接通过MSC与PSTN之间的标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。Ai接口还应具有采用中国 1号信令的能力。

14 (5)Di接口： MSC与ISDN之间的接口, 物理链接通过MSC与ISDN之间的标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。 （6）O接口： 移动业务交换中心、基站子系统至操作维护中心OMC接口。此接口基于2.4-64Kbit/s CCITT X.25接口或64kbit/s的No.7信令网接口。应基于TMN Q3协议。 　(7) P接口： MSC与短消息业务中心(MC)之间的接口。 (8)N接口： HLR与短消息业务中心(MC)之间的接口。 在我国，CDMA系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口。其物理链接方式是通过MSC与PSTN或ISDN交换机之间的标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。

15 7.1.3 CDMA2000-1X系统主要技术指标 表7-1 CDMA2000-1X的主要技术参数 工作频段
在400MHz~2.1GHz范围内分13个工作频段， 目前我国联通CDMA2000-1X使用了0类频段， 上行：825MHz~835MHz，下行：870MHz~880MHz 频点宽度 1.23MHz 上下行间隔 45MHz 双工方式 频分双工(FDD) 码片速率 1.2288Mchip/s 话音编码 码激励线性预测编码(CELP)，话音速率8kbit/s 帧长和交织长度 5、10、20、40、80ms 调制 扩频调制QPSK；数据调制上行：BPSK，下行： QPSK 解调方式 导频辅助相干解调 扰码 长码m序列码，短码PN码 信道编码 约束长度9的1/2、1/3、1/4、1/6速率卷积码 和约束长度为4的1/2、1/3、1/4 速率Turbo码 功率控制 同时使用开环控制和800Hz的快速闭环功率控制 基站同步 同步(GPS) 随机接入机制 基本接入、功率控制接入、预约或指定接入

16 7.2 CDMA2000-1X系统提供的服务 CDMA2000-1X系统最基本的业务仍然是语音业务，此外它还提供与语音相关的业务和数据业务(增值业务)。 语音及相关业务 CDMA2000-1X系统能够提供大容量的语音服务和相关的补充业务。其补充业务有：主叫号码显示、呼叫等待与保持、呼叫转移、三方呼叫和电话会议等。语音服务仍然采用电路交换的方式实现，因此采用计时方式计费。语音编码采用了码激励线性预测(CELP)编码技术，话音编码速率为8kbit/s，在不高于9.6kbit/s或14.4bit/s的传输速率下提供高质量的语音服务。

17 数据业务(增值业务) CDMA2000-1X系统用分组交换方式提供高速数据业务，采用计量方式计费。主要的数据业务包括：短信业务(也称短消息业务)、WAP业务、移动多媒体邮件业务、定位业务、上网卡业务、流媒体业务和下载类业务等。 1. 短信业务 短信业务(SMS-Short Message Service)是一种低速的数据业务，它分为三类：移动台起始的点对点短信、移动台终止的点对点短信和广播短信业务。点对点短信长度不超过160字节，由短信业务中心完成存储和前转功能，通过寻呼信道或者业务信道完成发送和接收。广播短信业务在控制信道上向某一特定区域内广播发送短信，它既可以周期性地发给整个区域的所有移动台，也可以发送给区域中的部分小区内或某些特定的移动台。移动台只在空闲状态时接收。

18 2.WAP业务 WAP即无线应用协议(Wireless Application Protocal)，是目前移动通信中广泛使用的浏览器技术。它以Internet上的HTTP/HTML为基础，针对无线通信的特性作了修正，是一种开放式的全球规范。 3.移动多媒体邮件业务 移动多媒体邮件业务，基于移动数据网络，使手机传递丰富的多媒体内容，如手机收发电子贺卡、邀请函、商业卡片、图片等包括图像、音频、视频的多媒体信息，实现电子邮件在移动终端之间以及移动终端和互联网之间的传递。 4.定位业务 CDMA网络可以实现基于小区标识的定位、基于网络参数的定位和基于GPS的定位技术。

19 5.上网卡业务 CDMA2000-1X支持高速分组数据传输。利用手机连接数据线到电脑，或通过电脑的接口直接插无线网卡，实现以无线方式对互联网的访问。如中国联通的掌中宽带业务。(153Kb/s) 6. 流媒体业务 流媒体指的是在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，能够实时地传送视频、音频和动画等媒体文件。流式传输分顺序流式传输和实时流式传输。前者可以说是一种点播技术，易于管理，但观看长片段时会有断续现象，不适宜于有随机访问的讲座、演说、演示等；后者实时性好，但必须匹配连接带宽，视频质量会受到出错或网络拥挤等因素的影响，并且需要有特定的服务器和RSTP等实时传输协议的配合。

20 7.3 CDMA2000-1X信道结构 在CDMA2000-1X移动通信系统中，用到了三种扩频码：短码用于区分不同的小区；长码用于区分不同的移动台；不同的前、反向信道则由正交的沃尔什码区分。信道按功能分为导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道、各种控制信道、广播信道、接入信道等；按传输方向分为由基站到移动台的前向(下行)信道和由移动台到基站的反向(上行)信道两大类。这些信道的示意图如图 7.2 所示。

21 图7.2 CDMA蜂窝系统的信道示意图

22 主要的信道及其功能 1.导频信道 导频信道传输由基站连续发送的导频信号。导频信号是一种无调制的直接序列扩频信号，令移动台可迅速而精确地捕获信道的定时信息，并提取相干载波进行信号的解调。导频信号的作用是引导对信道定时信息的迅速且精确的捕获，并可以从中提取同步信号。移动台还可以通过对不同基站导频信号的检测和比较，实现分集、切换等功能。导频信道使用编号为0的64维沃尔什码(W640) 直接对全零码进行扩频调制，用不同的短码相位偏置区分不同的导频。

23 2.同步信道 同步信道主要传输同步信息(还包括提供移动台选用的寻呼信道数据率)。在同步期间，移动台在同步期间利用同步信道的信息进行同步调整，同步完成后就不再使用此信道。当业务繁忙导致业务信道不够用时，也可以临时改作业务信道。但当设备关机后重新开机时，还需要重新进行同步。 同步信道使用编号为32的64维沃尔什码(W6432)，它同样不经过长码扰码处理。

24 同步信道发送的主要信息包括： 协议版本号(Protocol Revision Level-P_REV)； 系统识别号(System Identification, SID)； 网络识别号(Network Identification, NID)； 系统要求的移动台最低协议版本号(Minimum Protocol Revision Level, MIN_P_REV)； 本小区导频偏置(PILOT_PN)，指出当前基站短码相位与系统偶秒之间的定时关系； 长码发生器状态(LC_STATE)； 系统时间(SYS_TIME)，以80ms为单位；跳秒校准值(LS_SEC)； 本地时间相对于系统时间的偏移(LTM_OFF)； 寻呼信道数据速率(PRAT)；00对应9600bit/s，01对应4800bit/s；

25 主寻呼信道的频道号(CDMA_FREQ) 。
此外，还有关于快速寻呼信道、前向广播控制信道、发 送分集配置等信息。 3.寻呼信道 寻呼信道在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息。移动 台通常在建立同步后，接着就选择一个寻呼信道(也可以由基 站指定)来监听系统发出的寻呼信息和其他指令。在需要时， 寻呼信道可以改作业务信道使用，直至全部用完。 必要时寻呼信道也可以改作业务信道使用。它使用W641~ W647。 CDMA2000-1X系统还引入前向快速寻呼信道，其解码相对 简单且速率更低。基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令

26 决定移动台处于监听寻呼信道状态或是低功耗睡眠状态，而不
必一直监听前向寻呼信道，进一步减少了移动台的能耗，延长 了待机时间，并且提高了寻呼的成功率。 4.正向业务信道 正向业务信道共有四种传输速率(9600，4800，2400， 1200 b/s)。业务速率可以逐帧(20 ms)改变，以动态地适 应通信者的话音特征。 5.基本信道 传输语音、数据等业务信息。在传输业务信息的同时还 可以插入某些控制指令，如功率控制比特等，是流量最大的 一类信道。

27 6.接入信道 当移动台没有使用业务信道时， 接入信道提供移动台到基站的传输通路， 在其中发起呼叫， 对寻呼进行响应以及传送登记注册等短信息。 接入信道和正向传输中的寻呼信道相对应， 以相互传送指令、 应答和其他有关的信息。 不过， 接入信道是一种分时隙的随机接入信道，前向传输中的寻呼信道相对应，是移动台和基站之间相互传送指令、应答等信息的通道。允许多个用户同时抢占同一接入信道。 每个寻呼信道所支持的接入信道数最多可达 32 个。 7.反向业务信道 与正向业务信道相对应。

28 8.辅助信道 用于传输高速数据业务。在CDMA2000-1X系统中，语音和低速数据业务在基本信道中传输，而高速数据业务在辅助信道中传输。 9.功率控制信道 用于传输功率控制信息。由于特定信道的功率控制信息量小，因此将其复用到业务信道(前向)或导频信道(反向)中，周期性地传输功率控制信息。

29 前向信道组成 CDMA信道综合使用频分和码分多址技术。 所谓频分: 是指把可供使用的频段分成若干个宽为 1.25 MHz的频道，它是传输扩频调制信号所需的最小带宽。在建网初始阶段，一个CDMA蜂窝服务区可以只占用一个这样的频道，以后随着通信业务量的增多，一个CDMA 蜂窝服务区可以占用多个这样的频道，使各个基站以频分方式使用这些频道。 所谓码分:是指用正交沃尔什函数来区分不同用途的信道(如导频信道、同步信道、寻呼信道)，并用一对伪码的不同偏置进行四相调制来区分不同基站发出的信号。

30 图 7.3 前向CDMA信道的功能框图

31 CDMA2000-1X EV/DV的前向信道组成如图7.4所示

32 为了改进前向链路的性能，CDMA2000-1X将以前版本中前向寻呼信道的一些功能进行了分解。系统开销和一些广播消息等由前向广播信道(F-BCCH)发送；向空闲状态的移动台发送专用的寻呼消息等则由前向公用控制信道 (F-CCCH) 承担；信道分配消息也改由前向公用指配信道(F-CACH)发送。 前向分组控制信道(Forward Packet Data Control Channel，F-PDCCH)和前向分组数据信道(Forward Packet Data Channel,F-PDCH)是CDMA2000-1X EV/DV(Release C及以上规范)新增加的信道，其它都与以前版本兼容。每个扇区有一个F-PDCCH，基站用它传送与F-PDCH有关的解调、解码等信息。F-PDCH每扇区配置一或两个，用于传送用户数据或者第3层信令，由所有用户以TDM和CDM形式共享。

33 7.3.3 反向信道组成 反向CDMA信道由接入信道和反向业务信道组成。每个接入信道用不同码序列来区分，每个反向业务信道也用不同的码序列来区分。图 7.5是反向 CDMA信道的电路框图。CDMA2000-1X EV/DV的反向信道组成如图7.6所示。

34 图7.5 反向 CDMA 信道的电路框图

35 图7.6 CDMA2000-1X EV/DV的反向信道

36 CDMA2000-1X EV/DV增加了两个反向信道：反向总证实道信(Reverse ACK Channel, R-ACKCH)的功能是向基站确认在F-PDCH上发送的分组是否正确接收；而反向信道质量指示信道(Reverse Channel Quality Indicator Channel, R-CQICH)则是移动台用来向基站指示最佳服务扇区信道质量测量值的。反向功率控制子信道复用在反向导频信道上，对于特定移动台的前向专用信道功率进行闭环控制。

37 8.3.4 物理信道接续流程 1.CDMA2000-1X系统的语音/低速数据业务接续流程 (1)移动台开机后扫描系统载频； (2)对找到的最强的前向导频信道进行包括频率同步和相位同步的初始同步； (3)完成初始同步后，对与该前向导频信道对应的前向同步信道进行解码，实现与系统的时间、长码序列状态和导频偏置的同步，即实现与系统的完全同步； (4)接收前向广播控制信号，获取系统的各种参数配置信息； (5)监听前向快速寻呼信道，以提前得知是否有针对自己的寻呼消息，做好接收准备；

38 (6)如果有寻呼消息时，接收前向寻呼信道上传送的寻呼消息；
后续各步骤以移动台发起呼叫的较复杂情况为例： (7)在反向接入信道上传送用户的接入信息； (8)在前向寻呼信道上接受系统确认和分配的专用信道资源的消息； (9)在反向导频信道上发送反向导频，实现基站和移动台反向通信的同步； (10)建立前、反向基本信道，并通过其传送业务信息和信令信息。 (11)完成业务，释放系统配给的业务等信道。

39 2.CDMA2000-1X系统高速数据业务接续流程 (1)移动台开机后扫描系统载频； (2)实现与系统的初始同步：与找到的最强的前向导频信道进行频率同步和相位同步； (3)对与前向导频信道对应的前向同步信道进行解码，实现与系统的完全同步； (4)接收前向广播控制信道信号，获取系统的各种参数配置信息； (5)监听前向快速寻呼信道上是否有针对自己的寻呼消息，有则提前做好接收准备； (6)接收前向公共控制信道上传送的寻呼消息，或者移动台检测到用户发起呼叫也进入以下步骤；

40 (7)在反向增强接入信道或反向公用控制信道上传送用户的接入信息，并通过前向公共功率控制信道对反向增强接入信道或反向公用控制信道进行功率控制。如果使用反向公用控制信道，还需要预先经过前向公共分配信道进行信道分配； (8)在前向公用控制信道上接收系统确认信息和分配的专用信道信息； (9)发送反向导频，使基站实现和移动台的反向通信同步； (10)通过建立起来的前、反向基本信道或专用控制信道传送信令，高速数据业务信息则通过辅助信道传送。完成业务后释放占用的信道。 各种信道既可以时专用的，也可以将某些信道复用在其它信道上以便节省系统开销。

41 7.4 CDMA2000-1X通信过程 移动台状态 在CDMA2000-1X系统中，移动台有初始化、空闲、系统接入、业务信道控制和关机五种状态。移动台开机后各状态之间的关系如图7.7所示。

42 图7.7 CDMA2000-1X系统中的移动台状态转移

43 1. 移动台初始化状态 在初始化状态中，移动台要经历系统确定、导频捕获、同步信道捕获、定时转换和寻呼信道捕获、参数接收等步骤。由于CDMA2000-1X包含800MHz和1800MHz两个频段，并且向下兼容IS-95系统和模拟系统。这里假设移动台是多模方式的。开机后，首先根据内部参数设置，确定要接入的系统类型和频段，在某种情况下会尝试接入模拟系统(图中虚线部分)。 假设移动台选择了CDMA2000-1X系统，由于不同的基站使用相同的导频序列，只是偏置不同，移动台只需把自身的短码设置为导频信道通用的W640；尝试解调不同相位偏置的导频信号，找出周围基站的导频信号；选出超过一定

44 门限的导频作为能够为它提供服务的备选集合；从中挑选质量最好的一个(通常也是距它最近基站的导频信号)，将自己的短码序列发生器相位与之同步。如果在规定时间内捕获失败，就重新确定系统。
导频捕获成功后，移动台就用同样偏置的W6432开始对同步信道进行解调和解码。如果移动台在一定时间之内找不到有效的同步信道，或者收到有效同步信道消息后发现与自己的协议版本不匹配，则重新确定系统。当移动台支持的协议版本就是基站支持的协议版本或比之更高时，从同步信道获取系统的配置参数和定时信息，包括当前导频短码偏置与系统标准参考时间的关系、长码状态和寻呼信道速率等。 利用接收到的信息，移动台就可以完成自身的时间转换

45 调整，实现长码同步。然后利用刚刚获取的信道速率等参数监听和处理寻呼信道和广播控制信道信息。
最后，移动台还需要从寻呼信道或者广播控制信道获知有关系统开销的消息，如接入信道的数量配置、发射功率参数、接入试探次数等接入参数消息，与功率控制和软切换等相关的系统参数消息，以及相邻基站的导频位置偏移等相邻列表信息。至此才为业务处理做好了准备 2.移动台空闲状态 移动台空闲状态指处在没有业务处理的状态，仍需要不断监视各种情况的变化，监听针对自己或广播方式的信令消息以便必要时更新信息、必须的鉴权、登记、切换等等，随时为可能发生的业务做好准备。

46 移动台对系统前向信道的监听既可以是时隙模式也可以是非时隙模式。其中非时隙模式的连续监听容易控制、反应快、性能好，但耗电多。为了节省电池消耗，延长待机时间，一般采用时隙模式。即每隔一定的时间在指定的一小段时间段(时隙)内接收、解调并解码前向寻呼信道。在接收间隙，移动台的基带处理器和射频电路较少甚至停止工作，处于近乎休眠的状态。其监听间隔称为时隙周期，周期长度为T=2i×1.28s，其中0≤i≤7，称为时隙周期指数，由系统开销消息中给出。显然最小时隙为1.28s，是80ms的16倍。时隙周期指数根据业务的情况确定，当移动台设定的时隙周期与基站的设定值不同时，取较小者。

47 为了进一步减少移动台的能量消耗， CDMA2000-1X引入了前向快速寻呼信道。分配给移动台的前向快速寻呼信道时隙与前向寻呼信道/前向公共控制信道上的时隙一一对应，但提前100ms开始，每个时隙长80ms，不采用复杂的编码和调制，处理简单，耗电低。在每个前向寻呼信道/前向公共控制信道时隙之前预先发送指示比特，指示移动台在随后的时隙里基站是否发送与它有关的消息。工作在时隙模式的移动台可以只监听前向快速寻呼信道，仅在必要时才接收处理前向寻呼信道/前向公共控制信道信息，从而更加省电，待机时间也更长。 需要注意的是，只有支持时隙模式的移动台，在存储的系统参数为当前最新的参数时，才能工作在时隙模式。

48 3.系统接入状态 空闲状态下的移动台，在收到了系统发来的寻呼消息或者用户发起业务时，转入系统接入状态。此时移动台通过反向接入信道/反向增强接入信道响应基站寻呼或发起呼叫。 如果同一时刻在相同的反向接入信道/反向增强接入信道上两个及以上移动台一起发送，则会发生冲突导致接入失败。因此，移动台只能采用随机接入技术，以竞争方式使用信道。 CDMA2000-1X系统采用时隙ALOHA接入技术。它又分为两种，一种是反向接入信道采用的，要求用户的所有信息在一个时隙发完，用户在传输时隙上不允许有重叠，时延较大；另一种为反向增强接入信道采用，用户的接入信息可以占用多个时隙，由于使用的长码序列相位不同，只要发送的起始时隙不重叠，就不会发生冲突。 为了防止移动台一开始就使用过大功率，造成不必要的干扰，当移动台接入系统时，使用开环功率控制，进行的是功率逐步增大的接入尝试

49 每个接入尝试可分为一个或多个接入探测序列；一个接入探测序列由多次接入探测构成，每个接入探测都传送同样的信息。探测序列开始前，先根据系统参数和接收到的基站导频强度，估计一个初始接入功率IP。以此功率发出接入探测后，从时隙的末端开始，等候一个TA的时间。在此时间内收到确认信息，说明接入成功；否则认为由于信号功率太小不能被正确接收。因而增加一定的发射功率PI，并随机延迟一段时间RT后重发接入探测，达到序列允许的最大次数后本探测序列结束，等待一个随机时延RS，下一个接入探测序列开始发送。当移动台收到基站发来的响应信息或接入探测序列数达到最大值时，接入尝试结束。

50 在移动台发起业务请求接入时，发送探测序列之前还要增加一个随机时延(PD)，供移动台进行一次持续性地检测，测试接入信道的时隙。当测试通过后，再发送探测序列的第一个接入探测，进一步减小冲突的可能。而被寻呼的移动台发出响应尝试时，则没有这个检测过程，以快速响应系统。 此外，每个接入探测的精确起始发送时间还要有一个码片级的随机延时，该延时由移动台根据特定算法算出。目的是当有多个移动台在同一时隙接入时，由于他们的接入探测到达基站时码片偏移不同，可以增加基站分别解调出不同用户接入消息的概率。 接入尝试中的各个参数，可以通过接收系统开销信息或计算处理获得。

51 4.业务信道控制状态 本状态移动台操作过程较为复杂，仅以典型的移动台主叫语音业务流程为例进行描述。 移动台检测到用户发起呼叫或收到系统的寻呼消息，进 入接入状态发送接入探测，在接收到系统的确认应答后才能进入业务信道控制状态。然后，移动台将依次经历空中接口信道建立、等待上层业务连接、等待用户应答、通话和业务信道释放过程。 (1)对于已经完成初始化并进入空闲状态的移动台，反向接入信道或反向增强接入信道使用的长码掩码是基站和移动台共知的。移动台在反向接入信道上发出包含移动台相关信息的起呼消息。基站根据规定方法和用户信息生成专用业务信道所需的长码掩码，同时根据系统资源情况，为即将进行的语音业务分配沃尔什码；进而建立前向专用业务信道，同时在此信道上发送空业务消息数据，进入业务信道初始化过程，建立接口信道。

52 (2)基站通过前向寻呼信道或前向公用控制信道，发送给该移动台信道分配消息，其中包括所分配业务信道的载波和沃尔什码。移动台据此捕获前向专用业务信道，当移动台在0.2s内收到规定数目以上个连续的有效帧时，确认信道建立，然后开始在反向专用业务信道上发送前向业务前缀(或者说仅仅发送反向导频)。 (3)基站依据已知的反向专用业务信道长码掩码捕获反向专用业务信道，在捕获的同时，得知移动台已经能够可靠接收前向专用业务信道；开始通过前向专用业务信道发送基站确认指令，移动台收到后发送空业务信道数据表示确认。 至此空中接口信道建立过程完成，以下信息通过前、反向专用业务信道传输。 (4)移动台发送业务协商消息(也可以含在起呼消息中)，基站回应业务选项指令，同意或拒绝移动台的业务选项请求。

53 (5)在得到同意后，如果移动台拨打的电话号码比较长，则需要发送起呼后续消息，传送部分号码。基站将移动台的呼叫转到网络上，得到网络传来的消息后进行以下过程。
(6)基站发送对方交换机发来的回铃音，表示对方处于等待应答状态(或者其他信息，如网络或用户忙的忙音、用户关机等状态提示，直接转到(8)信道释放)。 (7)若电话接通，当对方用户摘机后，基站停止发送回铃音，双方进入通话状态。 (8)通话完成后用户(假设为移动台用户)挂断话机，检测到挂机的移动台发出信道释放消息。 (9)基站回应信道释放消息。 (10)双方释放信道，完成一个业务过程。

54 5.关机状态 在用户关机时，移动台须要向网络发送消息进行注销登记。此后如果该用户再次被呼叫，网络不再发送寻呼消息，而直接向对方返回用户已关机提示。 当移动台运动到一个没有网络信号或者信号太弱无法通信的区域时，或者移动台意外掉电，网络在该用户被呼叫时将先发送寻呼消息，如果在一定时间内得不到移动台响应，就返回用户暂时无法接通或不在服务区的消息。如果移动台在足够长的时间内一直没有回应，网络将默认用户关机。

55 7.4.2 登记注册 登记注册是移动台向基站报告其位置状态、身份标志和其他特征的过程。通过注册，基站可以知道移动台的位置、等级和通信能力，确定移动台在寻呼信道的哪个时隙中监听，并能有效地向移动台发起呼叫等。显然，注册是蜂窝通信系统在控制和操作中不可少的功能。 (1)开机注册。移动台打开电源时要注册，移动台从其他服务系统(如模拟系统)切换过来时也要注册。为了防止电源因连续多次接通和断开而需多次注册，通常移动台在打开电源后要延迟 20 s才予以注册。

56 (3)周期性注册。移动台每隔一段时间就要进行一次注册。
(2)关机注册。移动台断开电源时要注册， 但只有它在当前服务的系统中已经注册过后才能进行断电源注册。如果移动台不处于系统管理下，如超出了系统的服务区，则无须进行关机登记注册。 (3)周期性注册。移动台每隔一段时间就要进行一次注册。 其作用是保证系统及时掌握移动台的状态。当移动台因故未进行关机注册，并且在足够长的时间内未进行周期性注册时，系统将会自动删除移动台的注册。为了使移动台按一定的时间间隔进行周期性注册，移动台要设置一种计数器。计数器的最大值受基站控制。当计数值达到最大(或称计满、终止)时，移动台即进行一次注册。

57 (4)基于距离注册。当移动台所属的基站和上次注册的基
站之间的距离超过了门限值时，移动台进行的注册。 移动台存储最后进行注册的基站的经纬度和注册距离。通过计 算两基站之间的经纬度，就可以得到两个基站之间的距离。 (5)基于区域注册。蜂窝通信系统划分为三个层次，即系 统、网络和区域。系统用“系统标志”（SID）区分、网络用“网 络标志”（NID）区分、区域用“区域号” 区分。基站和移动台 都保存一张供移动台注册用的“区域表格”。 当移动台进入一个新区时，区域表格中没有它的登记注 册，则移动台要进行以区域为基础的注册。注册的内容包括区 域号与系统/网络标志（SID，NID）。允许移动台注册的最大 数目由基站控制，移动台在其区域表格中至少能进行7次注册。

58 以上五种注册是移动台的自主注册，与移动台的漫游状态有关
(6)参数改变注册：当移动台要修改其存储的某些参数时须要注册。 (7)受命注册：收到基站发送的登记请求时，移动台进行注册 (8)隐含注册：当移动台成功发送了一条起呼信息或寻呼响应信息时，基站能够据此确定移动台的状态和位置。该信息隐含着一次注册。 (9)业务信道注册：当基站得知移动台已被分配了业务信道的注册信息时，基站通知移动台它已经被注册。 注册信息到达管理移动台当前所属基站的访问位置寄存器，访问位置寄存器根据移动台的识别码信息找到其归属位置寄存器(HLR)，使网络得以及时更新用户信息。

59 7.4.3 语音呼叫处理 用户的业务情况可以分为：归属用户、漫游用户分别呼叫归属用户、漫游用户和固定电话网等其他网络用户，或者接受其呼叫。显然主被叫用户都有三种类型。用户的业务处理不仅需要移动台和基站之间的无线收发，更需要网络进行鉴权、确定路由、在主被叫之间传输信息以及计费等处理。在此以两种主被叫情况的语音业务和数据通信业务的例子，来说明系统业务流程。 1. 归属用户(MS-B0)呼叫同一归属地的漫游用户(MS-B1) 如图7.9所示，主叫用户位于归属地北京，漫游到上海的被叫用户同样归属于北京。

60 图7.9 归属用户(MS-B0)呼叫同一归属地的漫游用户(MS-B1)示意图

61 (1)主叫用户(归属用户MS-B0)发起呼叫；
(2)呼叫消息经基站到达其当前所属的MSC/VLR，首先由主叫访问位置寄存器处理； (3)由于被叫用户不在本区域内，主叫访问位置寄存器根据被叫移动台的移动电话号码(MDN)，确定被叫的原籍位置寄存器，然后到该原籍位置寄存器查找被叫移动台的当前位置； (4)主叫访问位置寄存器得知移动台当前所在的访问位置寄存器(被叫访问位置寄存器)； (5)主叫访问位置寄存器与被叫访问位置寄存器之间通过TMSC建立连接； (6)被叫访问位置寄存器在本寻呼区域内发送寻呼消息，查找被叫移动台(MS-B1)； (7)被叫移动台响应寻呼，业务开始。 显然本例中，主叫用户只是呼叫本地用户；被叫用户享受了网络的漫游管理，而且通过长途线路在异地进行通话。

62 2.漫游用户(MS-B1)呼叫其漫游地所属的用户(MS-B0)
如图7.10所示，本例主被叫用户均位于上海，只是主叫用户归属地为北京，被叫用户归属地就是上海。 图7.10 漫游用户(MS-B1)呼叫其漫游地所属的用户(MS-B0)示意图

63 主叫用户发起呼叫； 呼叫消息到达其所属的MSC/VLR； 主叫访问位置寄存器根据被叫移动台的移动电话号码(MDN)确定被叫的原籍位置寄存器，然后到该原籍位置寄存器查找被叫移动台的当前位置； 主叫访问位置寄存器得知移动台当前所在的访问位置寄存器(被叫VLR)； 主叫访问位置寄存器与被叫访问位置寄存器之间建立连接 被叫访问位置寄存器在移动台所在的寻呼区域内发送寻呼消息，查找被叫移动台； 被叫移动台响应寻呼，业务开始。 显然在本例中，通话仅在本地进行，主叫用户享受了网络的漫游管理。

64 3.与其它网络用户的通信 从以上两例可以看出，CDMA2000-1X系统的语音业务遵循统一的业务流程，所不同的只是主被叫之间的链路。 由此可以推知，当CDMA2000-1X系统的用户呼叫其它系统的用户，如公共交换电话网(PSTN)的用户时，只需要通过GMSC作为出口，连接到公共交换电话网，然后由公共交换电话网接通被叫即可；而由公共交换电话网交换网转来的呼叫，则通过GMSC接入CDMA2000-1X系统的网络，由GMSC向HLR查询路由进行中转。 对于消息传输、信道建立与拆除、业务信息的传输等所必须的信令，则由信令传输处理器处理和传输。

65 7.4.4 数据业务的实现 用户数据业务的实现，主要由核心网分组域完成。其无线接续和信息传输过程与语音业务有一定的相似之处，同样要进行信道的分配和使用，但它采用时分复用方式传输。分组数据突发性强，要求多样，并且可以有不同的传输速率，我们重点讨论CDMA2000-1X系统使用移动IP进行分组数据传输的基本过程。 1、基本网络结构 移动IP业务的基本网络结构如图7.11所示。

66 图7.11 移动IP业务的基本网络结构示意图

67 分组域包括分组数据服务节点(PDSN)，鉴权、授权、计费服务器(AAA)，网关路由器，防火墙，归属代理(HA)和外地代理(FA)等部分。
分组数据服务节点(Packet Data Serving Node, PDSN)，在采用移动IP时，负责为每一个用户建立、终止数据连接。当采用简单IP时还负责移动台IP地址的动态分配。 AAA服务器(Authentication, Authorization, Accounting Serve)，对分组数据呼叫用户进行鉴权，判断用户的合法性以及开放的业务种类，并完成分组数据呼叫的记账功能。 归属代理(Home Agent, HA)，移动台归属网络中的一个路由器，用于维护移动台的位置信息。当移动台离开归属网络时，要向HA登记，HA把发往移动台的分组通过隧道转发给移动台。

68 外地代理(Foreign Agent, FA)，是移动台当前所在网络上的路由器，在CDMA2000-1X系统中由PDSN承担，为移动台提供访问Internet或Intranet的服务。具体的讲，在移动IP方式，它向已登记的移动台提供路由服务；当使用外地代理转交地址时，负责解除原数据包的隧道封装，取出数据发给该移动台；而对于已登记的移动台发出的数据包则起到默认路由器的功能。

69 2.隧道技术和移动 隧道技术是一种数据传递方式，它包括数据封装、传输和解包在内的全过程。 隧道技术将不同协议的数据帧或包重新封装，新的包头提供了路由信息，从而使被封装的负载数据在隧道的两个端点之间通过公共互联网络等进行传递。被封装的数据在网络上传递时所经过的路径称为隧道。 隧道的封装有三种类型：IP-in-IP封装、最小封装和通用路由封装(GRE)。 IP-in-IP是转发数据时最常用的封装，GRE封装则规定了如何将任意类型的网络层分组封装入另一个任意类型网络层分组的协议。

70 CDMA2000-1X系统中，分组业务在数据传输的不同路段，经过的链路不同，使用的传输协议也不同。
由移动台到分组功能控制器(PCF)使用的是CDMA的无线链路传输协议，PCF到PDSN是AHDLC链路传输协议，外网则使用IP协议。假设一个用户的IP数据包从移动台发往外网，其数据要经过由移动台到 PCF，再由PCF到PDSN的数据封装和由PDSN到外网的数据解封三个过程。这里使用了承载IP协议的GRE隧道，其被承载的协议为AHDLC。

71 移动IP使用户可以拥有一个固定的甚至是永久的IP地址

72 3. 移动IP的建立过程 移动IP的建立过程如图7.12所示。

73 (1)移动台向基站收发信台发送一个附带了分组数据服务选项的起呼消息。如果移动台合法，基站将为它分配空中信道。此后，无线网络(PCF)和PDSN之间建立连接。
(2)MS和PDSN之间建立PPP连接。 (3)由于MS采用了移动IP接入方式，PDSN/FA向MS发布外部代理通知，MS获知外部代理转交地址和FAC 。 (4)MS向PDSN发送移动IP注册请求，如果采用配置转交地址就将自己的IP地址设置在请求中，如果希望归属网络为它动态分配一个IP地址，就把自己的IP地址设置成 。 (5)PDSN向本地的AAA服务器发出认证请求，该AAA服务器如果发现该MS是外地用户，就通过RADIUS协议请其归属AAA服务器进行认证。认证结果经拜访AAA服务器传回PDSN，认证完成

74 (6)如果认证通过，并且在PDSN/FA和HA之间此前没有建立安全关联，将建立之，用于以后移动IP隧道报文的认证。
(7)PDSN将MS发出的移动IP登记请求进行修改，其中包含认证结果和给该MS分配的IP地址，然后发给HA。 (8)随后，HA向本地网络发布一条ARP报文，在该报文中，IP地址是MS的，而MAC地址却是HA的。归属本地网络的其它节点收到该消息后，将发给MS的报文发给HA，从而HA截获了发往MS的报文，并通过隧道转交。 (9)PDSN/FA通过空中链路将移动IP登记请求传送给MS，并为其分配新的FAC。 至此，MS就可以和对方交换报文了。

75 7.5 CDMA2000-1X无线资源管理和网络安全技术 CDMA2000-1X系统的资源管理主要包括功率控制、切换、呼叫准入和信道分配等，其中功率控制对CDMA系统尤其重要，而软切换则是CDMA系统独具特色的技术。 7.5.1 功率控制技术 对于干扰受限的CDMA系统，功率控制技术是其由实验室走向实用的关键性技术。使用功率控制技术的目的，是在保证一定通信质量的前提下，尽可能降低发射功率，从而减小系统内的干扰，使系统容量达到最大，同时也可以减少设备功耗。

76 功率控制的分类 CDMA系统的功率控制，按不同的标准有不同的分类：按功率调整速率分为慢速功率控制和快速功率控制，慢速功率控制使信号的中值电平随慢衰落的规律变化，快速功率控制则跟踪补偿信道的快衰落； 按传输方向分为前向功率控制和反向功率控制，两者都可以降低系统内的干扰，后者还要克服远近效应，而且由各个移动台执行，比前者要复杂得多； 按有无反馈分为开环功率控制和闭环功率控制，闭环功率控制不仅可以精确补偿路径损耗和阴影衰落，还能够在一定范围内跟踪并补偿多径衰落；而闭环功率控制还分为内环(Inner Loop)和外环(Outer Loop)两部分，内环控制调整发射功率，外环对内环门限进行调整。

77 CDMA2000-1X系统采用了最高速率800Hz的前向快速闭环功率控制，如图7.13所示。
CDMA2000-1X的内环功率控制由移动台测量前向信道的Eb/N0，如果大于Eb/N门限值，就命令基站降低对它的信号发射功率，反之则要求基站增加功率。外环功率控制由移动台测量误帧率(FER)，如果大于门限，就提高Eb/N门限值，否则就降低Eb/N门限值。

78 前向功率控制比特在反向功率控制子信道上发送。反向功率控制子信道模式和有效速率由基站用参数FPC_MODE确定。
前向功率控制有表7.2所示的七种模式，有效速率可选50bit/s，200bit/s，400 bit/s，600 bit/s和800 bit/s。在该表中，FPC_MODE是确定选用模式的参数，双速率表示的是主要反向功率控制信道速率/辅助反向功率控制信道速率。 FPC_MODE 功率控制速率 主要反向功率控制子信道 辅助反向功率控制子信道 000 800 bit/s 在所有功率控制组(PCG)发送 不可用 001 400/400 bit/s 在偶数PCG发送 在奇数PCG发送 010 200/600 bit/s 在1，5，9，13PCG发送 在其他PCG发送 011 50 bit/sEIB 在每个PCG重复 100 50 bit/sQIB 101 50/50 bit/s 在偶数PCG重复 在奇数PCG重复 110 400/50 bit/s 111

79 七个模式分为以下4类： (1)内环/外环方式 前三种采用的是内环/外环控制方式，功率控制比特速率的和为800 bit/s。分别测量前向基本信道/前向专用控制信道功率和前向辅助控制信道功率，然后根据测量结果确定功率控制比特，“1”和“0”分别表示增加和降低功率。第一种模式中所有功率控制比特都属于主要反向功率控制信道，而第二、三种模式中主要反向功率控制信道分别占用功率控制比特的1/2和1/4，其余分配给辅助反向功率控制信道。 (2)50 bit/sEIB方式 EIB即删除指示比特。在此模式下，移动台通过物理层的CRC帧校验判断该帧是否出错，以此来确定功率控制比特。如果是好帧，则设置为“0”，否则设置为“1”。功率控制比特在接收该帧后的第二个帧中发送，并且重复16次，其有效速率为50 bit/s。这种模式不使用外环控制。

80 此外，当移动台在20ms内至少接收到一个5ms的好帧且没有检测到有5ms的坏帧时，如果再接收到一个5ms好帧，就把功率控制比特设置为“0”。
(3)50 bit/s QIB QIB指的是质量指示比特。它与EIB方式类似，都是根据第i个帧的接收质量，决定第i+2个帧的功率控制比特取值，功率控制比特在每个功率控制组中重复。对于前向基本信道，两者完全相同，但对于前向专用控制信道，QIB方式设置功率控制比特的规则为：当物理层的CRC帧校验通过，或者没有发送业务信道帧且移动台检测到足够高的功率电平时，设置为“0”；如果检测到的功率电平不够高，或者物理层的业务信道帧CRC帧校验没通过时，功率控制比特设置为“1”。这种区别是由于前向专用控制信道发送的不连续造成的，当用前向专用控制信道作为控制信道时，在没有检测到数据时EIB也设置功率控制比特为“1”。两者比较QIB模式好于EIB方式。

81 (4)混合功率控制模式 表中的50/50 bit/s方式，对前向基本信道/前向专用控制信道使用QIB模式，功率控制比特在偶数功率控制组重复发送；而在前向辅助信道使用EIB方式，在奇数功率控制组重复发送。 对于400/50 bit/s方式，则前向基本信道/前向专用控制信道使用内环/外环功率控制，功率控制比特在偶数功率控制组发送；而在前向辅助信道使用EIB方式，在奇数功率控制组重复发送。 3. CDMA2000-1X系统的反向功率控制 反向功率控制包括反向开环功率控制和反向闭环功率控制

82 有两种接入模式：基本接入模式和预留接入模式，两者的信道开环估计不同。
在移动台接入过程中，开环功率控制用于反向接入信道和反向增强接入信道，可参考移动台的系统接入状态一节。由于它用于补偿平均路径损耗和阴影衰落，因此在接口标准中要求其动态范围至少要达到±32dB。 在预留接入模式，开环和闭环控制都可以用于反向公共控制信道。 800Hz的快速反向闭环功率控制是CDMA2000-1X系统反向功率控制的核心，所有的反向链路专用信道都需要使用。它通过基站对各个信道的发射功率进行迅速精确的调整，指示移动台总是以最合适的功率发射信号。需要在开环功率控制的基础上提供±24dB的动态范围。

83 如上图所示，反向闭环功率控制包括内环和外环控制两部分，内环控制移动台反向信道的每比特能量和噪声功率谱密度之比(Ec/N0)尽可能接近目标值。外环则根据帧质量等指标的测量结果调整各移动台的Ec/N0目标值。

84 在内环控制中，由基站测量反向导频信道的Ec/I0，如果测量值小于目标值，就将功率控制比特设置为“1”，否则设为“0”。移动台根据从反向功率控制信道上接收的功率控制比特调整发射功率，为“1”增加信号的发射功率，为“0”则降低。移动台既可支持1dB和0.5dB步长，也支持0.25dB功率控制步长。 外环功率控制会对连续发送的降低功率指令进行计数，一旦给某一个移动台的降低功率指令超过了一定的次数，系统将认为该移动台无法对功率控制指令做出反应，将发送给它一个锁定指令，使之在重新开机之前处于禁用状态，直到用户关机并重新开机才能解除锁定。其目的是以保证整个系统的正常运行为主，避免个别移动台对其它用户的信号产生严重的干扰。 内环功率控制的Ec/I0目标值则由外环根据切实能够反映数字通信质量指标的误帧率和数据速率、编码速率等参数进行调整。

85 切换技术 1、CDMA2000-1X系统采用的切换方式 CDMA2000-1X系统支持包括硬切换、软切换、更软切换等多种切换方式。除了通话期间的切换，它还支持空闲切换和接入切换。具体情况和所采用的切换方式为： (1)不同系统之间的切换采用硬切换。如CDMA2000-1X、IS95、WCDMA、GSM、AMPS等系统之间进行的切换。 (2)不同运营商的CDMA系统之间的切换，由于工作在不同的频段，只能采用硬切换。 (3)不同载频之间的切换采用硬切换。这种切换可以发生在同一个基站的不同载频之间，也可以发生在不同的基站之间。

86 (4)不同帧偏置引起的切换同样采用硬切换。CDMA2000-1X系统的业务信道帧和系统时间都存在偏置，它以1
(4)不同帧偏置引起的切换同样采用硬切换。CDMA2000-1X系统的业务信道帧和系统时间都存在偏置，它以1.25ms为一个单位增量，取值范围为0~15。不同的业务信道使用不同的帧偏置，可以降低他们相互之间的干扰。由于软切换时目标基站 必须和源基站使用同样的帧偏置，因此不同帧偏置的业务信道之间进行的切换同样要采用硬切换。 (5)相同载频、相同帧偏置下不同业务信道之间的切换采用软切换或更软切换。 (6)空闲切换。空闲状态的移动台从一个小区移动到另一个小区时，当接收到的某个新导频的强度超过当前服务导频强度3dB时，移动台自动执行空闲切换。CDMA2000-1X系统中，称

87 相邻小区边界处满足一定条件的区域为空闲切换区域，在空闲切换区域中，若当前服务导频仍然可用，新的目标导频至少应该比服务导频的强度高3dB。
(7)接入切换。IS95B和CDMA2000-1X系统为了提高接入的成功率，增加了接入切换，提升了系统性能。 2、CDMA2000-1X系统的软切换 软切换是移动台开始与新的基站通信但不立即中断它和原来基站通信的一种切换方式。软切换只能在同一频率的CDMA信道中进行。软切换是CDMA蜂窝系统独有的切换功能，可有效地提高切换的可靠性， 而且若移动台处于小区的边缘上，软切换能提供正向业务信道分集，也能提供反向业务信道的分集，从而保证通信的质量。

88 软切换用于基本信道、前向公共控制信道和前向快速寻呼信道，并且增加了预留接入模式的软切换功能。而前向补充信道用来传输数据信息，尤其高速信道，由于其占用基站功率和Walsh码资源较多，不推荐采用软切换方式。 CDMA2000-1X系统的软切换是移动台辅助的切换，它将系统的导频分为四个集合：已建立通信链路的激活集、有足够强度随时可用的候选集、相邻集和剩余集。软切换需要监测导频信号，它利用了链路的宏分集增益，并且增加了动态门限控制激活集导频的加入和删减。 激活集、候选集和相邻集在移动台首次被分配前向业务信道时进行初始化，而后根据测量强度的变化、切换删除计时器状态等对它们进行增减维护。

89 当移动台驶向一基站，然后又离开该基站时，移动台收到该基站的导频强度先由弱变强，接着又由强变弱，因而该导频信号可能由邻近组和候补组进入激活组，然后又返回邻近组，见图7.14。在此期间，移动台和基站之间的信息交换如下。 图 7.14 切换门限举例

90 (1)导频强度超过门限(上)， 移动台向基站发送一导频强
度测量消息，并把导频转换到候补组。 (2)基站向移动台发送一切换引导消息； (3)移动台把导频转换到激活组， 并向基站发送一切换完成 消息； (4)导频强度降低到门限(下)之下， 移动台启动“切换下降 计时器”； (5)切换下降计时器终止， 移动台向基站发送一导频测量消 息； (6)基站向移动台发送一切换消息； (7)移动台把导频从激活组转移到邻近组， 并向基站发送一 切换完成消息。

91 下面概要地说明软切换的优点。 (1)CDMA通信系统的软切换不改变频率，可减少通信中断的概率，更重要的是在切换的过程中移动台开始和一个新基站通信时，并不中断和原来基站的通信。只有当移动台在新的小区建立起稳定通信之后，原来的小区基站才中断其通信控制。 　　 (2)软切换为在CDMA通信系统中实现分集接收提供了条件。这里的分集接收是利用CDMA系统在切换过程中移动台和一个以上的基站交换信息的条件下实现的。

92 CDMA2000-1X系统将硬切换和软切换有机结合，并且在静态门限的基础上增加了动态门限。动态门限衡量的是各导频强度的相对量，以便更加准确的判断软切换的最佳时机，减少不必要的切换。这样不仅提高了切换的成功率，对系统资源的利用也更为有效。 7.5.3 网络安全技术 通信网络的安全一直是至关重要的问题。对于CDMA2000-1X系统来讲，既要保证空中传输信息和用户资料的安全，还由于其核心网的分组域与互联网的连接，而需要解决病毒的入侵、黑客的攻击以及数据的泄密等安全问题。其解决方式主要是鉴权和加密。

93 1、CDMA2000-1X系统面临的安全威胁 移动通信网包括接入网和核心网两部分。 (1)接入网面临的威胁 接入网的安全威胁主要来自空中接口。由于其信息通过无线信道传输，很容易被截获，如果被解调和解密，将产生多种问题：信令信息被获取和修改，将使用户和网络之间无法建立正常的连接；话音信息泄漏；用户号码被盗用或用户数据信息被截取；入侵者非法使用网络资源等。 (2)核心网络面临的威胁 对于电路域，同样需要保证传输中信息的安全，尤其是保存了用户信息的原籍位置寄存器，更是重点保护对象，一旦受到攻击，对于系统将产生致命危险。但由于使用的是专用网，

94 相对来讲威胁较小。对于传输的安全采用了MAP安全协议，重点设备则通过设备本身的安全性和数据库安全机制加以保障。
而核心网的分组域由于和互联网相连，面临较大威胁，如病毒入侵、黑客攻击、传输的数据被修改或非法截获等。 2.接入网的安全机制 CDMA2000-1X系统接入网络的安全措施包括接入鉴权和信息与部分信令的加密两部分。前者防止非法终端接入网络，后者的目的则是防止非法获取信息。 (1)鉴权 鉴权过程涉及用户密钥、共享秘密序列及其更新和鉴权认证。鉴权即网络对接入终端进行认证，确认其是否合法用户的过程，也就是验证双方是否有同样的共享秘密序列。分为广播鉴权和独特鉴权两种。

95 广播鉴权是当移动台发起呼叫、响应寻呼和进行位置登记时进行的，移动台从寻呼信道或公共信道上接收广播的消息，从中得到一个对于同一小区的所有移动台都相同的随机数，并用该随机数进行鉴权。
独特鉴权则由原籍位置寄存器/鉴权中心发起，使用唯一的随机数对某一个特定的移动台进行鉴权，它可以在业务信道或者控制信道进行。 (2)加密 系统提供了对语音、数据信息和部分信令的加密，以防止信息的非法获取。但目前还不提供信息完整性的保护。 相同的参数产生长码掩码，网络侧的长码掩码在进行语音加密之前送到基站控制器保存。通过用专用的长码掩码对信息进行扩频来完成加密，加解密由移动台和基站控制器完成。

96 信令加密有两种形式。一种只能够支持专用控制信道上传送的信令消息的关键字段的加密，使用CMEA或ECMEA算法对用户的敏感信息进行加密。第二种则是第一种的扩展，保护范围增大，安全性也更高，它采用CMEA、ECMEA或Rijndael算法，对专用控制信道和公共控制信道上的部分信令消息的整条信令进行保护。由于第二种加密方法采用了一个对算法开放的接口，对于不同算法仅需调整接口参数，因此称为可扩展的加密 语音加密的目的是对通过空中接口传送的通话信息进行保密，只在业务信道进行。由移动台和网络各自使用鉴权算法和 3.核心网分组域的安全机制 分组域要与Internet连接，涉及的安全问题比较多。目前的标准仍在发展中，它在网络结构和安全方面的很多内容都

97 借鉴了IETF(Internet工程任务组)的标准。目前采取的也是接入认证和分组数据加密两种方式。
对于CDMA2000-1X系统的两种分组接入方式，简单IP接入的身份认证是通过移动台和PDSN/RADIU服务器之间的CHAP 或PAP协议实现的，CHAP是PAP的改进，安全性等更好。而对于移动IP接入，则由移动台和HA/归属RADIUS服务器之间的CHAP协议鉴权过程实现身份认证。 分组数据加密用IPsec实现。IPsec(IP Security)是IETF为了在IP层提供通信安全而制定的一套协议族。它利用共享密约、数字签名或密钥加密，实现了完善的通信实体身份鉴别和基于共享密钥的分组组员鉴别。IPsec包括封装安全载荷 ESP和鉴权头、抗重放攻击和面相连接的访问机制。同时，IPsec还

98 AH两种通信保护机制，并使用IKE 协议实现自动安全参数协商。其通信的机密性保护由ESP机制提供，AH和ESP则提供了完整性保护通过隧道模式的ESP提供了一定程度的流量保护。
4.应用层安全机制 主要包括信息的安全传输、发生交易纠纷后的仲裁依据等，因此必须实现身份认证、安全传输、不可否认性和数据的完整性。目前电子商务的安全保障核心是公钥基础结构(Public Key Infrastructure, PKI)。它采取证书进行公钥的管理，由第三方(认证中心, CA)对捆绑在一起的用户公钥和用户名、地址等标识信息进行检验，以验证用户身份。PKI将公钥密码和对称密码结合起来，实现了密钥的自动管理，保证网上传输数据的安全。在无线网络中应用的是无线公钥基础结构(WPKI)，其组成部分及功能为：

99 (1)权威认证机关。负责数字证书的申请和签发；
(2)数字证书库。用于存储已签发的数字证书和公钥，用户由证书库获得所需的其他用户的证书及公钥。 (3)密钥备份及恢复系统。为避免用户丢失解密密钥使数据无法解密，WPKI提供了密钥备份及恢复功能。但为确保签名密钥的唯一性，它仅提供解密密钥的备份和恢复。 (4)证书作废系统。在密钥丢失或用户身份变更等情况出现时，该系统将提供有效期内的证书作废功能。 CDMA2000-1X系统利用接入鉴权和加密、分组数据认证与加密和应用层安全机制，有效的保证了网络的安全可靠运行，为用户和电信运营商的正当权利和利益提供了有力的保障。

100 思考题与习题 1. CDMA2000-1X系统的主要技术指标。 2. 简述CDMA2000-1X系统可以提供的服务。
3. 开、闭环功率控制及其功能是什么？ 4. CDMA2000-1X系统有哪些安全保障措施？