1、CDMA 基本知识 1.1.CDMA 的发展背景 CDMA 技术早已在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用，1989 年.11 月， Qualcomm 在美国的现场试验证明 CDMA 用于蜂窝移动通信的容量大，并经理论推导其为 AMPS 容量 的20 倍。这一振奋人心的结果很快使 CDMA 成为全球的热门课题。95 年香港和美国的 CDMA公用网开始投入商用。96 年韩国用自己的 CDMA 系统开展大规模商用，头 12 个月发展了150 万用户。1998 年全球 CDMA 用户已达 500 多万，CDMA 的研究和商业进入高潮，有人说1997 年是 CDMA 年。美国已拍卖的 2958 个个 PC
2、S 经营许可证中经营许可证中 , 选择 CDMA 占占 51% , D-AMPS占占 20%, GSM 占占 28%。1999 年 CDMA 在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长率高达250%，用户已达 2000 万。 中国 CDMA 的发展并不迟，也有长期军用研究的技术积累，93 年国家 863 计划已开展CDMA 蜂窝技术研究。94 年 Qualcomm 首先在天津建技术试验网。1998 年具有 14 万容量的长城 CDMA 商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部份商用。联通也计划在广东、北京、天津、上海等地建 CDMA 商用试验网。 韩国 CDMA 数字蜂窝移动通信在政府
3、的强有力的组织下，得到了迅猛的发展。CDMA 网络运营仅一年多便发展到 400 万用户，其用户密度远高于我国用户密度最大的珠江三角洲地区。韩国 CDMA 网络运行正常，笔者曾在韩国多次用 CDMA 的蜂窝和 PCS 手机、WLL 电话打回国内，呼通率高，语音清晰，末发生过掉话断线（包括高速公路上）。韩国 CDMA 的运营情况，充分证明了 CDMA 技术是成熟的，其系统容量和话音质量较目前其它蜂窝系统（GSM、TDMA、PDC、TACS、AMPS）是最优的。据预测，未来的几年 CDMA 将以超过 100%的增长速度发展，远快于 GSM 40%的发展速度。韩国 CDMA 运营仅一年，即超过模拟网
4、AMPS 的 200 万用户；日本 CDMA 将会在 2000年超过 PDC；美国 CDMA 将会在 2002 年达到 4200 万，超过 AMPS 的 3600 万、D-AMPS 的2200 万和 GSM 的 1100 万，成为全美的最大蜂窝系统。到 2002 年全世界的 CDMA 将由目前仅占蜂窝系统 2%的比例提高到 18%，成为第二大蜂窝系统；占第一位的是 GSM，其份额将由目前的 32%升至 45%，而模拟系统将由目前的 48%下降至 15%。 无线通信在未来的通信中起越来越重要的作用，CDMA 将成为下一世纪主要的无线接入技术。W-CDMA 较 W-TDMA 有更多优越性，W-CD
5、MA 将成为目前各种第二代移动通信系统（GSM、IS-95、PDC 等）的交汇点，发展成第三代系统，但未来的统一将要经过一个艰苦的过程。目前欧美都在进行 GSM 与 CDMA 的兼容试验，用 GSM 的网络以 CDMA 的空中接口，其网络试验在英国进行，Qualcomm 已研制出 GSM/CDMA 双模手机样机。未来的第三代多模式蜂窝移动通信系统将以 ATM 为平台，它不仅兼容第三代的 W-CDMA、UMTS 和 cdmaOne，而且还兼容目前第二代的 GSM 和 IS-95。 韩国 SKT 和日本 NTT DoCoMo 正紧密合作发展采用 W-CDMA 的 IMT-2000，并计划于 200
6、0 年在韩国和日本开展试验网，其目标在 2002 年日韩世界杯提供智能化的、宽带的多媒体移动通信服务。1.2.IS-95 CDMA 技术的发展趋势 IS-95 还在不断完善和发展的过程中，Qualcomm 将致力继续发展 IS-95，以便使IS-95 保持竞争优势，并过渡到第三代系统。将推出以下新标准。1） IS-99IS-99 为 IS-95 提供无线数据链接协议。将把 PPP、IP、TCP、AT 等协议写入 IS-99，速率 14.4kbps，为 IS-95 提供数据业务标准。IS-99 于 1998 年第三季度完成。2）IS-657IS-657 专门为 IS-95 提供直接接入 Inte
7、rnet 标准协议。支持所有的 TCP/IP/PPP 协议。IS-657 于 1999 年第一季度完成。3）IS-95BIS-95B 是为 IS-95 成为宽带系统而写。允许 8 个业务信道组合在一起，其数传速率将取决于使用的信道数。支持高级的数据接入协议，如 TCP 和 ADSL 等，为 Internet 的接入提供高速、灵活、方便的服务。IS-95B 的硬件网络将是全透明的。4）IS-95CIS-95C 将于 1999 年开展制订，完全兼容 IS-95A、B。IS-95C 主要改进声码器、扇区设计、寻呼信道和省电时隙，以便于进一步提高容量、增加正向传输速率和降低反向信道的 EMI，使传输速
8、率达到+64kbps。另外，在 IS-95C 的基础上发展 IS-95HDR（High Data Rate）高数据速率系统。5）cdmaOneCdmaOne 就是指基于 IS-95 标准的数字蜂窝网络。目前的标准是 IS-95A，下一步将推出允许更高数据传输速率的 IS-95B。数据速率最高可达到 116Kbps。基于 IS-95 的 cdmaOne 技术自 1995 年 10 月商用实践以来，迅速覆盖韩国、日本、美国、欧洲和南美洲的一些主要市场，取得了巨大的商业成功，并成为业界公认的过渡到未来 3G 的技术平台。目前各国上报给国际电联审批的所有 3G 提案中，绝大多数方案都是基于与 IS-9
9、5CDMA 相近的 CDMA 技术。 表 cdmaOne 的演进之路标准 容量（GSM 相比） 数据速率 包 回路 可用性IS-95A 3 14.4kb/s 目前IS-95B 3 115kb/s 目前HDR N/A 2.4kb/s 2000 年IS-95C 6 144kb/s 2001 年3G（cdma2000） 6 2Mb/s 2003 年Qualcomm 计划 CDMA 手机技术的发展进程如下：1998 年 - SMS 和寻呼业务，有限的数据接入；手机：120g, 120cc, 2-4 小时通话，40-100 小时守候。 1999 年 - 大屏幕，全 SMS、寻呼、Email、Intern
10、et 和分组数据业务。2000 年 - 全综合数据业务，Email、Internet 和 Intranet 功能；手机：100g, 100cc, 2-4 小时通话，100 小时守候。2002 年 - 智能手机：话音识别，多模式、多频段、多网络，卫星通信，内含 GPS。2005 年 - 数据业务，视频、音频和数据文件接入，网络计算机功能；手机的大小只取决于应用对象, 4-8 小时通话，大于 100 小时守候。1.3.CDMA 国际标准的发展历程 目前，国际通用的 CDMA 标准主要是由美国国家标准委员会 ANSI TIA 开发颁布的。ANSI（American National Standard
11、 Institute）作为美国国家标准制订单位，负责授权其它美国标准制订实体，其中包括电信工业解决方案联盟 ATIS、电子工业委员会 EIA 以及电信工业委员会 TIA。TIA 主要开发 IS（Interim Standards,暂定标准）系列标准，如CDMA 系列标准 IS95、IS634、IS41 等。IS 系列标准之所以被列为暂定标准是因为它的时限性，最初定义的标准有效期限是 5 年，现在是 3 年。除了 IS 系列标准之外，TIA 还颁布其它类型的规范，如电信系统公告 TSB（Telecommunications Service Bulletin）文件。TSB 不是标准，但可以提供与现
12、存标准相关的信息或对工业界非常重要的其它事宜。TIA 开发出的标准在经 ANSI 所有成员同意之后即可成为 ANSI 的正式标准。TIA 目前由 9个 TR 委员会组成，即 TR8、TR14、TR29、TR30、TR32、TR34、TR41、TR45、TR46，其中与 CDMA 标准关系最为密切的是 TR45（移动和个人通信公用标准），它的下面包括 7 个子委员会，分别负责不同接口标准的制订，如 TR45.2 负责网络部分，TR45.4 负责 A 接口部分，TR45.5 负责空中接口等。 除了 ANSI TIA 之外，其他一些标准化组织和生产厂商对 CDMA 标准的制订也起到积极作用。如 CD
13、G（CDMA 发展小组）和 3GPP2（负责第三代 CDMA 移动通信标准的制订），先后推出了有关 A 接口的 IOS 系列标准，涉及的内容包括从窄带的 CDMA 到第三代移动通信宽带 CDMA。一批知名的通信公司如 MOTOROLA、LUCENT、NORTEL、QUALCOMM 等首先提出了有关 CDMA 标准的方案和建议，经过多次协商讨论，最终修改成为目前被普遍接受的通用标准。 1.3.1 Um 接口标准的发展 CDMA 在蜂窝系统中的应用几乎是和 GSM 同时被提出来的，但一直没有得到重视，其中的主要原因在于 CDMA 的蜂窝系统必须具有高速、精确的功率控制要求，否则整个系统难以理想地工
14、作甚至出现系统崩溃。功率控制技术在当时的条件下还难以攻破，直到QUALCOMM 公司解决了这一难题后这一状况才有所变化。该解决方案主要是通过测量移动台和基站的接收功率，利用开环和闭环相结合的功率控制方式，命令移动台调整发射功率，使移动台输出的功率电平在维持适当性能的情况下达到最小。一方面减轻了对其他用户的干扰，同时有助于克服衰落，使得 CDMA 码分多址技术应用于蜂窝移动通信成为可能，并由此拉开了 CDMA 数字蜂窝移动通信系统蓬勃发展的序幕。 QUALCOMM 公司于 1990 年 7 月公布了最早的 CDMA 标准，经过许多移动通信运营商和制造厂家的协商讨论，于 1990 年 9 月发布了
15、建议标准的修订版本，并于 1990 年 10月公布了暂行规定，成为此后一段时间内被广泛认可的主要规范。1993 年 7 月，美国ANSI TIA 再次征集各方面的建议，经会议讨论后正式将其确认为 IS95 标准，即“双模式宽带扩频蜂窝系统的移动台基站兼容标准”。IS95 标准由此成为 CDMA 移动通信的核心标准，世界上许多国家以此为蓝本生产和建设码分多址数字移动通信系统。 经过多年的开发修订，以 IS95 为代表的窄带 CDMA 系列标准已经日趋完善。IS95系列标准的发展先后经历了 IS95、IS95A、TSB74、IS95B（ANSI95）、IS2000、IS2000A等多种标准。需要补
16、充说明的是 TSB74 是与 IS95A 有关的 TSB 文件，是在 IS95A 的基础上增加了 14.4kb/s 速率组、指配或切换到 PCS 频段、MIN/IMSI 共存等内容。作为第三代移动通信标准之一的 IS2000 及 IS2000A 完全兼容 IS95 标准，也就是说现有的 IS95 系统可以平滑过渡到第三代移动通信。 1.3.2 A 接口标准的发展 作为基站子系统和网络子系统之间的接口，A 接口标准的规范性和透明度至关重要，它决定着 CDMA 设备制造厂家能否独立地开发基站设备或网络设备。对于 CDMA 系统的运营商来说，他们同样要求开放的系统结构，开放的 A 接口为 CDMA
17、系统提供了竞争环境。CDMA A 接口标准的形成过程与其它标准最大的不同点在于，它是在各厂家已经开发出商用产品之后，通过谈判协商而形成的，经历了一个相当复杂的过程。各标准制订组织和生产厂家为 A 接口标准的制订做了大量细致的工作。 现在支持开放的 CDMA A 接口的标准有两个，即 IS634 系列和 IOS 系列。 1991 年，Motorola 公司提出了一个 A接口，并提交给美国国家标准委员会ANSI 审议，该接口为支持 CDMA 和其它空中接口起到很大的促进作用。但由于当时的 A接口只是 GSM 系统 A 接口的一个简单翻版，错误甚多，几乎没有什么可操作性。而且由于当时没有其它公司愿意
18、开放该接口，因此 A接口一直被放置在美国国家标准委员会中。直至 1995 年 7 月，由于一批大的运营商强烈要求开放 A 接口，美国标准委员会通过了基于 Motorola A+建议的 IS634 RevO。虽然该标准的可操作性不强，但毕竟是在许多厂家共同协商后才达成的，从此当时的几个主要的 CDMA 设备生产厂家走向共同开发 A 接口的道路。由于 IS-634 Rev.0 存在许多逻辑错误和缺陷，1995 年 12 月对其修正后成为 TSB-80。该接口支持基站中的多种语音编码器并以电路中继模式和 SS7 消息传送 MSC 和 BSS 间的语音和信令。IS634A 版本于 1998 年 6 月
19、完成并出版，1998 年 10 月 ANSI 投票并最终于1999 年 3 月以 ANSI/EIA-634B 的名义出版。IS634A 具有 A、B 两种结构，其中 A 结构中引入了 A3 和 A7 接口，用于支持不同 BSC 之间的软切换。 IS634A 版本所涉及的范围相当广泛，它不仅支持 CDMA，而且支持 AMPS、NAMPS和 TDMA。因此该标准不可避免的包含了许多不适合 CDMA 运作的多种选项、消息和参数。事实上只有 CDMA 运营者才关心并有计划地实施 IS634A。但另一方面，就 CDMA 应用而言，IS634A 有点过于“松散”而难以实施。为了定义一个仅为 CDMA 应用
20、，更实际并更具有可操作性的 A 接口规范，1997 年由美国 Sprint PCS 牵头，联合 CDMA 工业界的LUCENT、Motorola、NORTEL 及 QUALCOMM 等公司，在吸收 TSB80 的基础上，制订了 Sprint PCS IOS V2.0a。这一 IOS 互操作规范属于内部文件，Sprint PCS 于 1998 年 10 月将其提交给 CDMA 发展组 CDG 作为公开的行业规范。IOS 系列标准得到了众多厂家的认可，也使得该系列标准得到迅速发展，趋于完善，目前已经发展到 IOS2.X、IOS3.X、IOS4.O、IOS5.O 等多个版本。CDG IOS2.X 包
21、括V2.O、V2.1、V2.2，均基于 Sprint PCS IOS V2.0a,并支持如下功能：8kb/s EVRC 声码器；在呼叫建立过程中支持完整的业务选择谈判；电路型数据（9.6/14.4kb/s）和传真；短消息业务；话音加密；BSC 间硬切换（同一厂家的 BSC 间的软切换可用其内部协议支持）。 CDG IOS V3.X 的最新版本 V3.1 于 1999 年 4 月出版。V3.X 均基于 IS634A，与V2.2 相比增加了如下主要功能：引入了采用分组模式的 A3、A7 接口；支持不同厂家 BSC间的软切换；更多的 OMC 功能。 3GPP2 负责制订支持第三代 CDMA 移动通信
22、 CDMA-2000 的 IOS 标准。3G-IOS V4.0 已于 1999 年 10 月完成，它支持 CDMA-2000 的 1X RTT。3G-IOS V4.0 在 CDG IOS V3.1 的基础上增加了支持高速分组数据业务和支持 Mobile IP 业务等功能。3G-IOS V5.0 由 3GPP2 于 1999 年 12 月完成并支持 CDMA2000 3X RTT。1.33 网络接口标准的发展 网络接口是网络子系统各功能实体之间以及与其他通信网络之间的接口的总称。相对于 A 接口来说，网络接口标准的制订过程比较简单。目前通用和网络接口标准主要为IS-41 系列，这套标准是由 AN
23、SI TIA 授权 LUCENT 公司贝尔实验室制订的。IS-41 系列标准在其发展过程中，主要产生了 IS-41A、IS-41B、IS-41C、ANSI-41、IS-41D 等几个版本。与 IS41B 有关的 TSB 文件有 TSB41、TSB51、TSB56、TSB64、TSB65 等，其中除 TSB56之外，均已经在 1996 年修订并加入到 IS-41C 版本，使 IS-41C 成为一个相对完善的版本。不久之后，美国国家标准委员会接收其为正式的网络接口标准，成为 ANSI-41 标准。 IS-41C 由六部分组成：功能概述；切换消息流程；自动漫游消息流程；操作、管理和维护消息流程；信令
24、实现程序。 除了上述的协议标准之外，还有一些标准主要用于完善 CDMA 移动通信网络的业务功能，如数据业务、计费、无线智能网 WIN 等方面的标准，共同构成了庞大的网络接口标准体系。 数据业务类包括：IS-99，有关传真和异步数据业务的标准；IS-657，用于描述分组数据业务； IS-707，包括无线链路协议 RLP、传真、异步数据及分组数据等各种业务；IS-658，描述网络互通功能 IWF。 计费类标准主要是 IS-124。 无线智能网 WIN 的标准主要有：IS-771，无线智能网第一阶段的标准；PN4287，描述了基于无线智能网的预付费标准；PN4289，用于无线智能网第二阶段的标准。
25、。 1.3.4 我国 CDMA 标准的发展 我国目前采用的 CDMA 标准主要是向美国标准靠拢，同时结合我国的实际情况。如空中接口在美国的标准中注重 CDMA 与 AMPS 双模兼容，而在我国则没有这种需求，因此其频率、基本频道的设置及 IMSI 等方面都需要进行修改；在 A 接口上，美国的标准兼容了多种制式，而在我国只需要其中的 CDMA 一种；同样网络接口 IS-41 系列标准也需要进行必要的修改。 我国在 1999 年 4 月成立了中国无线通信标准研究组 CWTS，其主要目的是加强我国的标准制订工作。CWTS 下面分了五个工作组 WG，其中 WG1 为 IMT-2000 工作组，WG2
26、为 GSM工作组，WG3 为寻呼工作组，WG4 为 CDMA 工作组，此外还有一个知识产权组。CDMA 工作组的主要任务就是制订适合我国具体情况的 CDMA 标准、反映网络运营者的要求、鼓励生产厂商参与标准化工作，加强中国对国际标准制订的影响力。到目前为止，WG4 已拥有 26个成员单位，成功地组织了多次标准化会议。 按照 WG4 的工作计划，我国 CDMA 标准的制订主要分为三个阶段。 第一阶段主要是建立起我国标准体系的基本框架。这一阶段主要以引进国际标准为主，如 IS-95、IS634、IOS2.X、IS41 等系列标准，并根据我国网络的具体情况进行相应的修改。主要包括：接口标准，空中接口
27、、A 接口、移动应用部分即网络接口；设备标准，基站、移动台和交换机；其他，ISUP 等。 目前第一阶段的工作已基本完成。第二阶段的主要任务是在第一阶段工作成果的基础上，充分发挥已建立的基本框架功能，提供更多的功能和业务，可能包含的内容有：UIM、无线智能网、低速数据（14.4kb/s）、短消息及其他一些必要的业务。目前所处阶段即为第二阶段。 第三阶段是从 2000 年年底到 2001 年，面向第三代移动通信，积极开展预研，参考国际上已有的标准，如 IS-95B、IS-2000、IS-2000A 等，加强对分组数据网、无线智能网标准的研究，并积极介入国际标准的制订工作。 在吸收和引进国外各项标准
28、的同时，我国也正在积极开发满足我国电信网络的 CDMA标准，并且已经向国际电信联盟递交了第三代移动通信技术规范 TD-CDMA 标准，该标准在1999 年 11 月结束的有关世界第三代移动通信标准制订会上被最终确定为第三代移动通信技术规范的系列标准之一。这是中国提出的电信技术标准第一次被国际电信联盟所采用，同时也证明了我国的通信技术水平已逐渐与世界同步，我们的民族产业也日益引起世界的瞩目。 1.4 CDMA 系统提供的电信业务从业务角度来看，CDMA 系统从服务的角度出发，为用户提供了更加丰富、多样且应用灵活方便的业务。按照 CDMA 的规范，交换子系统应能向用户提供用户终端业务、承载业务、补
29、充业务三类业务。14.1 用户终端业务 用户终端业务是在用户终端协议互通基础上提供终端间信息传递能力的业务，该类业务包括电话业务、紧急呼叫业务、短消息业务和语音邮箱业务等。1 电话业务电话业务是 CDMA 规范定义的用户终端业务的一种，它是 CDMA 移动通信系统应用最广泛的业务。电话业务为 PLMN 移动用户提供了与 PSTN、ISDN 或另一 PLMN 移动用户进行语音通信能力。2 紧急呼叫业务紧急呼叫业务是指移动用户发起呼叫到就近紧急呼叫中心（如急救中心）。紧急呼叫业务是用户终端业务中的一种，它类似于电话业务但建立呼叫相对来说简捷快速。PLMN运营商可以根据本国和本地区实际情况来设置紧急
30、呼叫号码。3 短消息业务短消息业务（这里指点到点短消息业务），是目前 CDMA 系统中唯一只利用信令信道即可完成的用户终端业务，它可同时与话音等业务并行。该业务给 CDMA 移动用户提供了一种简单实用、功能丰富的文字信息交互平台。就这一平台最基本的业务功能而言，短消息业务实现了移动台用户之间的双向寻呼功能，所以，短消息业务在目前 CDMA 网络通话接通率偏低的情况下，无疑提供了一种可行的替代性通信手段，提高了移动用户之间信息交互的能力，增加了移动用户接收信息的渠道。因此，短消息业务给 PLMN 运营商提供了一个良好的增值业务平台。4 语音邮箱业务语音邮箱业务为用户提供语音信息存储、转发功能。当
31、用户忙时，它允许用户将其来话转接到预先设置的语音邮箱。1.4.2 承载业务 承载业务提供了在两个网络终端接口间的信息传递能力。移动终端 MT 控制无线信道使信息流成为终端设备 TE 能接受的信息。移动终端 MT 作为 PLMN 一部分通过无线接口与 PLMN 内的其他实体互通。CDMA 能陆续向用户提供 120014400bit/s 异步数据、120014400bit/s 分组数据及交替语音乐会与 120014400bit/s 数据等承载业务。1.4.3 补充业务 CDMA 规范定义了支持提供给各承载业务和用户终端业务的补充业务。补充业务向用户提供包括补充业务授权、补充业务操作和补充业务应用等
32、功能。补充业务授权包括业务授权和业务去授权；补充业务操作支持 CDMA 系统中所定义的七种业务操作即授权、去授权、登记、删除、激活、去活及请求、临时激活及临时去激活操作。在上述操作中授权和去授权一般由网络运营商进行，其余操作可由用户在移动台上操作。补充业务应用有网络自动调用和用户主动发起两种方式，它改变并加强了用户终端业务和承载业务的服务。1 遇忙呼叫前转 CFB遇忙呼叫前转业务指当用户忙时，允许用户将其来话转接到预先设置的电话或语音信箱。移动用户忙分为网络决定的忙和用户决定的忙。网络决定的忙是指由网络记录的用户状态为忙，如用户正在通话等；而用户决定的忙是指用户收到呼叫振铃通知、直接拒绝应答。
33、2 无条件呼叫前转 CFU无条件呼叫前转业务允许用户将它的所有来话转接到预先设置的电话或语音信箱。当执行这项业务后，在转送来话时，用户手机上将收到提示音。3 无应答呼叫前转 CFNA这项业务允许用户在下列情况下将其来话转接到预先设置的电话或语音信箱。(1).系统寻呼 MS 失败或长时间振铃后用户没有应答；(2).用户处于去活状态；(3).系统不知道用户的当前位置；(4).用户当前不可接入（如去活了呼叫转接业务或激活了免打扰业务）。4 隐含呼叫前转 CFD这项业务允许用户在下列情况下将其来话转接到预先设置的电话或语音信箱：(1).用户忙；(2).系统寻呼 MS 失败或长时间振铃后用户没有应答；(3).用户处于去活状态；(4)系统不知道用户的当前位置；(5)用户当前不可接入（如激活了免打扰业务）。从功能上看，这项业务相当于无应答呼叫前转和遇忙呼叫前转的功能之和。5 主叫号码识别显示 CNIP主叫号码识别显示属于被叫移动用户补充业务，当移动用户接收呼叫时，网络向用户提示主叫用户号码。6 主叫号码别限制 CNIR主叫号码识别限制属于主叫移动用户补充业务，当移动用户作主叫时，不允许网络向被叫用户显示主叫号码。另外还有主叫号码识别限业务 CNIROver，如果已向移动用户 B 提供 CLIR 业务，则当移动用户 B 呼叫用户 C 时，如果 C 有激活的 CNIROver 业务，
