第一章 cdma2000介绍(张洪志) 4
1 概述 4
1.1 cdma2000的特点 4
1.2 cdma2000的标准 5
1.3 cdma2000信道命名约定 5
1.3.1 逻辑信道命名约定 6
1.3.2 物理信道命名约定 7
1.4 cdma2000的体系结构 8
2 物理层 9
2.1 前向链路（FL）物理信道 10
2.1.1 FL物理信道概况 10
2.1.2 FL导频信道 12
2.1.3 FL同步信道 12
2.1.4 FL寻呼信道 12
2.1.5 FL广播控制信道 13
2.1.6 FL快速寻呼信道 13
2.1.7 FL公共功率控制信道 15
2.1.8 FL公共指配信道 15
2.1.9 FL公共控制信道 15
2.1.10 FL专用控制信道 16
2.1.11 FL基本信道 16
2.1.12 FL补充信道 17
2.1.13 FL补充码分信道 17
2.2 反向链路（RL）物理信道 17
2.2.1 RL物理信道概况 17
2.2.2 RL导频信道 20
2.2.3 RL接入信道 21
2.2.4 RL增强接入信道 21
2.2.5 RL公共控制信道 21
2.2.6 RL专用控制信道 21
2.2.7 RL基本信道 21
2.2.8 RL补充信道 22
2.2.9 RL补充码分信道 22
2.3 接入模式 22
2.3.1 与IS-95A/B兼容的接入模式 22
2.3.2 基本接入模式 22
2.3.3 功率受控接入模式 22
2.3.4 预留接入模式 22
2.3.5 指定接入模式 24
3 链路层 24
3.1 MAC子层 24
3.1.1 RLP和复用子层 25
3.1.2 SRBP和公用信道复用子层 26
3.2 LAC子层 26
3.2.1 LAC层内的协议子层 27
3.2.1.1 鉴权子层 27
3.2.1.2 ARQ子层 27
3.2.1.3 寻址子层 29
3.2.1.4 功用子层 29
3.2.1.5 分割和重装（SAR）子层 29
3.2.2 逻辑信道 29
3.2.2.1 r-csch 31
3.2.2.2 f-csch 31
3.2.2.3 f/r-dsch 32
4 第三层（层3） 32
4.1 业务建立时的控制信令 33
4.1.1 业务配置（Service Configuration） 33
4.1.1.1 业务配置中的可协商参数 33
4.1.1.2 业务配置中的不可协商参数 34
4.1.2 业务协商（Service Negotiation） 35
4.2 切换中的控制信令（流程） 35
4.2.1 软切换 35
4.2.2 CDMA工作模式之间的硬切换 38
4.2.3 CDMA到模拟系统的硬切换 39
5 无线资源管理 39
5.1 功率控制 40
5.1.1 反向功率控制 41
5.1.2 前向功率控制 42
5.1.3 软切换技术 43
5.1.4 接纳控制 43
5.2 分组调度 45
5.2.1 目的和原则 45
5.2.2 调度算法 46
5.2.2.1 前向调度算法介绍 46
5.2.2.2 反向链路调度算法 47
5.3 负荷控制 48
6 缩略语 49
7 参考文献 49
第二章 CDMA网络规划（张洪志） 51
1 什么是无线网络规划 51
1.1 无线网络规划的内涵 51
1.1.1 无线设计目标 52
1.1.2 设计方案 54
1.1.3 设计内容 54
1.2 CDMA规划特殊问题 55
1.3 规划特点和意义 56
1.4 无线网络规划流程 56
2 数据准备 57
2.1 地理数据 57
2.2 业务密度分布 58
3 无线电波传播和传模预测 58
3.1 概论 58
3.2 无线信道简介 58
3.2.1 慢衰落和快衰落 58
3.2.2 多径传播 60
3.2.3 时延扩展 60
3.2.4 相关带宽 61
3.2.5 多谱勒频移 62
3.2.6 衰落特性 62
3.2.6.1 衰落速率和衰落深度 62
3.2.6.2 电平通过率和衰落持续时间 63
3.3 无线信道电波传播基本方式 63
3.3.1 引言 63
3.3.2 自由空间的传播 63
3.3.3 反射 65
3.3.4 绕射 67
3.3.5 散射 69
3.4 电波传播损耗预测模型 69
3.4.1 室外传播模型 70
3.4.1.1 Hata模型 70
3.4.1.2 CCIR模型 71
3.4.1.3 COST 231-WIM模型 71
3.4.1.4 LEE模型 73
3.4.2 室内传播模型 75
3.4.2.1 对数距离路径损耗模型 76
3.4.2.2 Ericsson多重断点模型 76
3.4.2.3 衰减因子模型 77
3.4.2.4 传播模型路测与校正 77
4 链路预算 78
4.1.1 链路预算计算方法描述 78
4.1.1.1 反向链路预算（话音和数据业务） 78
4.1.1.2 前向链路预算（话音业务） 79
4.1.1.3 前向链路预算（数据业务） 80
4.2 其他系统干扰 82
4.3 系统设计与调整 82
5 性能分析 84
5.1 性能分析的必要性 84
5.2 性能分析的可行性 85
5.3 性能分析的预期目标 86
5.4 性能分析的研究方案 86
5.5 覆盖分析 87
5.5.1 前向覆盖 87
5.5.2 反向覆盖 88
5.5.3 前反向链路平衡 88
6 导频分配 89
6.1 一种不正确的PN偏置分配 89
6.2 PN偏置规划 90
6.3 导频规划策略 92
7 参考文献 93
第一章 cdma2000介绍
张洪志
摘要：cdma2000是面向第三代（3G）无线通信系统的标准之一，它以当前的cdmaOne系统为基础发展而来，与之有很好的后向兼容性，并可在多种环境条件下以不同的服务质量（QoS）支持多种/复合业务（如话音、分组/电路数据、定位业务），满足IMT-2000的要求。本文对cdma2000标准进行了概括的介绍，并将重点放在其物理层上。
关键词：cdma2000; 移动通信
An Introduction to cdma2000
ZHANG HONGZHI
Abstract,cdma2000 is one of the standards for the 3rd Generation (3G) wireless communication systems,It is based on the evolution of current cdmaOne systems with which backward compatibility is well maintained,In multiple environments,cdma2000 satisfies the requirements of IMT-2000,supporting various/combined services (e.g,voice,packet/circuit data,tiered services) with different QoS,A general introduction to cdma2000 specifications is presented with certain emphasis on its Physical Layer.
Key words,cdma2000; mobile communication
概述
cdma2000的特点
cdma2000采用CDMA技术的宽带扩频接口，用以满足3G无线通信系统的需要。采用该技术在室内办公室环境中、室内/外步行环境中、车载环境中，均可达到或超过IMT-2000的指标，室内最高数据速率达2Mbps，步行环境384Kbps，车载环境144Kbps；同时支持从2G系统的演进及以下一些特性：
宽松的性能范围：从话音到低速数据、到非常高速的分组和电路数据业务；
提供多种复合的业务：仅传话音、同时传话音和数据、仅传数据和定位业务；
具有先进的多媒体服务质量（QoS）控制能力，支持多路话音、高速分组数据同时传送；
与现存的TIA/EIA-95-B系统具有无缝的互操作性和切换能力；
具有从基于TIA/EIA-95-B的系统平滑演进的能力；
cdma2000无线传输技术上的关键设计有下面一些特点：
宽带CDMA无线接口在提高系统性能和容量上有明显的优势：
基于相干导频的反向空中接口；
连续的反向空中接口波形；
快速的前向和反向空中接口的功率控制；
采用辅助导频来支持波束赋形应用和增加容量；
支持多种范围的射频信道带宽：1.25MHz; 3.75MHz; 7.5MHz; 11.25MHz和15MHz；
增强的MAC功能以支持高效率的高速分组数据业务；
为支持MAC对物理层进行了优化：
采用了专用控制信道（DCCH）；
可变帧长的分组数据控制信道操作（5和20ms）；
为支持快速分组数据业务的接入控制采用了增强的寻呼和接入信道；
为支持更高传送速率和增加系统容量采用TURBO码；
可支持多种空中接口信令的灵活的信令结构；等等。
cdma2000的标准
cdma2000系列标准为满足3G无线通信系统要求，其无线接口采用了码分多址（CDMA）扩谱技术。该标准包括下列部分：
IS-2000-1.A，Introduction to cdma2000 Standards for Spread Spectrum Systems[1]，这部分是对cdma2000标准整体的简要介绍。
IS-2000-2.A，Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[2]，这部分是对cdma2000物理层标准描述，主要包括空中接口的各种信道的调制结构和参数，是整个标准中关键的部分。
IS-2000-3.A，Medium Access Control (MAC) Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[3]，这部分是对cdma2000第二层标准中的媒体接入控制（MAC）子层的描述。
IS-2000-4.A，Signaling Link Access Control (LAC) Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[4]，这部分是对cdma2000第二层标准中的链路接入控制（LAC）子层的描述。
IS-2000-5.A，Upper Layer (Layer 3) Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[5]，这部分是对cdma2000高层（层3）信令标准的描述。
IS-2000-6.A，Analog Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[6]，这部分是对模拟工作方式的规定，用以支持双模的移动台（MS）和基站（BS）。
本文的内容也基本按照上面的结构进行组织，所参考的版本为2000年3月的‘Release A’，但基本省略了IS-2000-6.A这部分，并且其它部分的叙述侧重围绕物理层展开。
cdma2000信道命名约定由于cdma2000中经常提到各种逻辑信道和物理信道，为了下面叙述的方便，先介绍一下本文对信道命名的约定。
逻辑信道命名约定一个逻辑信道名包括3个小写字母,后跟“ch”(channel)。第一个字母的后面有一个连字符。表格 1 1显示了用于该系列标准中的逻辑信道命名规则。例如,前向专用业务信道(Forward Dedicated Traffic Channel)表示为f-dtch.
表格 1 1 逻辑信道命名约定第1个字母
第2个字母
第3个字母
f = Forward（前向）
r = Reverse（反向）
d = Dedicated（专用）
c = Common（公用）
t = Traffic（业务）
s = Signaling（信令）
物理信道命名约定物理信道由大写字母缩写表示。和逻辑信道的情况一样，信道名称的第一个字母表示信道的方向(前向或反向)。表格 1 2给出了cdma2000中所有物理信道的名称和意义，其中“F/R”和“Forward/Reverse”指两种不同的物理信道。例如，前向基础信道(Forward Fundamental Channel)的物理信道名为F-FCH。
表格 1 2 物理信道的命名约定信道名称
物理信道
F/R-FCH
Forward/Reverse Fundamental Channel（前向/反向基本信道）
F/R-DCCH
Forward/Reverse Dedicated Control Channel （前向/反向专用控制信道）
F/R-SCCH
Forward/Reverse Supplemental Code Channel（前向/反向补充码分信道）
F/R-SCH
Forward/Reverse Supplemental Channel（前向/反向补充信道）
F-PCH
Paging Channel（寻呼信道）
F-QPCH
Quick Paging Channel（快速寻呼信道）
R-ACH
Access Channel（接入信道）
F/R-CCCH
Forward/Reverse Common Control Channel（前向/反向公共控制信道）
F/R-PICH
Forward/Reverse Pilot Channel（前向/反向导频信道）
F-APICH
Dedicated Auxiliary Pilot Channel（专用辅助导频信道）
F-TDPICH
Transmit Diversity Pilot Channel（发送分集导频信道）
F-ATDPICH
Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel（辅助发送分集导频信道）
F-SYNC
Sync Channel（同步信道）
F-CPCCH
Forward Common Power Control Channel（公共功率控制信道）
F-CACH
Forward Common Assignment Channel（公共指配信道）
R-EACH
Reverse Enhanced Access Channel（增强接入信道）
F-BCCH
Forward Broadcast Control Channel（广播控制信道）
cdma2000的体系结构以MS为例的cdma2000的体系结构如图 1 1所示，cdma2000标准中的内容就是按照这种层次结构组织起来，本文的结构也是如此，当然这只是抽象的概念模型，和物理实现方式并无强制的约束关系。
图 1 1cdma2000体系结构（MS侧）
物理层如图 1 1所示，cdma2000的物理层处于其体系结构的最底层，完成高层信息与空中无线信号间的相互转换；几乎cdma2000的所有特点和优点都通过它来保证并体现，它是这种无线通信系统的基础。为了满足3G业务的需求，并实现从现有2G的CDMA技术的平滑演进，cdma2000相对于2G的CDMA标准提出了更多种类的物理信道，对于它们的应用可以非常灵活，当然复杂度也相应增加了，这就需要对它们有准确全面的了解。因此，本文这部分将主要按不同信道的划分来介绍物理层。
在介绍之前，先了解一下几个基本概念。首先是“扩谱速率”，即“Spreading Rate”，以下简称“SR”，它指的是前向或反向CDMA信道上的PN码片速率。本文中SR有两种：
一种为SR1，也通常记作“1X”，SR1的前向和反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为1.2288 Mcps的直接序列（DS）扩谱。
另一种为SR3，也通常记作“3X”，SR3的前向CDMA信道有3个载波，每个载波上都采用1.2288 Mcps的DS扩谱，总称多载波（MC）方式；SR3的反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为3.6864 Mcps的DS扩谱。
下面再介绍一下“无线配置”的概念。无线配置即“Radio Configuration”，以下简称为“RC”。RC指一系列前向或反向业务信道的工作模式，每种RC支持一套数据速率，其差别在于物理信道的各种参数，包括调制特性和扩谱速率等。
前向链路（FL）物理信道
FL物理信道概况前向链路，以下简称“FL”，它所包括的物理信道如图 2 1所示。这些信道由适当的Walsh函数或准正交函数（quasi-orthogonal function，简称QOF）进行扩谱。Walsh函数用于RC1或2；Walsh函数或QOF用于RC3到9。cdma2000采用了变长的Walsh码，对于SR1，最长可为128；对于SR3，最长可为256。
如果BS在前向CDMA信道上发送了F-CCCH，则它必须还在此CDMA信道上发送F-BCCH。
图 2 1 前向链路CDMA信道
FL业务信道的RC及其特性如表格 2 1所示。注意：对于RC3到9，F-DCCH和F-FCH也允许9600 bps，5ms帧的方式。
表格 2 1 FL业务信道RC
RC
SR
最大数据速率
（Kbps）
前向纠错编码（FEC）速率（帧长）
FEC方式
允许发送分集（TD）
调制方式
1*
2*
1
1
9,600
14,400
1/2
1/2
卷积码卷积码
否否
BPSK
BPSK
3
4
5
1
1
1
153,600
307,200
230,400
1/4
1/2
1/4
卷积/Turbo码卷积/Turbo码卷积/Turbo码
是是是
QPSK
QPSK
QPSK
6
7
8
9
3
3
3
3
307,200
614,400
460,800
1,036,800
1/6
1/3
1/4(20ms)或1/3(5ms)
1/2(20ms)或1/3(5ms)
卷积/Turbo码卷积/Turbo码卷积/Turbo码卷积/Turbo码
是是是是
QPSK
QPSK
QPSK
QPSK
* RC1和RC2分别对应TIA/EIA-95-B中的速率集（Rate Set）1和2（后向兼容）。
对于SR1，BS可以在FL信道上支持正交发送分集（OTD）模式或空时扩展模式（STS）这两种分集方式，当然也可以不采用它们。而对于SR3，BS可以通过在不同的天线上发送载波来实现FL信道的分集，当然这种方式也并非必须的。
对于FL的RC而言，BS必须支持在RC1、3或7中的操作，这3种RC是最基本的RC。BS还可以支持在RC2、4、5、6、8或9中的操作。支持RC2的BS必须支持RC1；支持RC4或5的BS必须支持RC3；支持RC6、8或9的BS必须支持RC7。
BS不能在FL业务信道上使用RC1或2的同时使用RC3、4或5。
表格 2 2列出了对于BS所支持的FL/RL业务信道RC的匹配的要求，从中可以看出cdma2000（Release A）支持FL采用SR3与RL采用SR1的组合，这样的上下行不对称组合更适合于某些数据业务，可提供更高的下载速率。
表格 2 2 对于BS所支持的FL/RL业务信道RC的匹配要求如果BS支持：
则BS必须支持：
如果BS支持：
则BS必须支持：
R-FCH,RC1
F-FCH,RC1
R-DCCH,RC3
F-DCCH,RC3,4,6,或7
R-FCH,RC2
F-FCH,RC2
R-DCCH,RC4
F-DCCH,RC5,8,或9
R-FCH,RC3
F-FCH,RC3,4,6,或7
R-DCCH,RC5
F-DCCH,RC6,或7
R-FCH,RC4
F-FCH,RC5,8,或9
R-DCCH,RC6
F-DCCH,RC8,或9
R-FCH,RC5
F-FCH,RC6,或7
说明：表中由阴影标出的RC值对应SR3。
R-FCH,RC6
F-FCH,RC8,或9
下面我们将对FL物理信道逐个进行介绍（除非特别需要，各个信道的调制结构框图将不予列出，相关信息请参考协议）：
FL导频信道
FL中的导频信道包括：F-PICH、F-TDPICH、F-APICH和F-ATDPICH。它们都是未经调制的扩谱信号。BS发射它们的目的是使在其覆盖范围内的MS能够获得基本的同步信息，也就是各BS的PN短码相位的信息，并根据它们进行信道估计和相干解调。
如果BS在FL CDMA信道上使用了发送分集方式，则它必须发送相应的F-TDPICH。如果BS在FL上应用了智能天线或波束赋形，则可以在一个CDMA信道上产生一个或多个（专用）辅助导频（F-APICH），用来提高容量或满足覆盖上的特殊要求（如定向发射）。当使用了F-APICH的CDMA信道采用了分集发送方式时，BS应发送相应的F-ATDPICH。
F-PICH占用了Walsh函数W064对应的码分信道。码分信道W64kN(N>64,k满足0(64k(N,且k为整数)不能再被使用。
如果使用F-TDPICH，它将占用码分信道W16128，并且发射功率小于或等于相应的F-PICH。
如果使用了F-APICH，它将占用码分信道WnN，其中N(512,且1(n(N-1，N和n的值由BS指定。
如果F-APICH和F-ATDPICH联合使用，则F-APICH占用码分信道WnN，F-ATDPICH占用码分信道Wn+N/2N，其中N(512,且1(n(N/2-1，N和n的值由BS指定。
FL同步信道同步信道F-SYNC是经过编码、交织、扩谱和调制的信号，MS通过对它的解调可以获得长码状态、系统定时信息和其它一些基本的系统配置参数，包括：BS当前使用的协议的版本号，BS所支持的最小的协议版本号，网络和系统标识，频率配置，系统是否支持SR1或SR3，如果支持，所对应的发送开销（overhead）信息的信道的配置情况，等等。 有了这些信息，MS可以使自身的长码及时间与系统同步，这样才能够去解调经过长码扰码的FL信道；然后MS可以根据自身所支持的版本及功能来选择怎样进行操作，例如支持SR3的MS若发现BS也支持SR3，便可以按F-SYNC上给出的参数去进一步解调发送开销信息的公共信道，如F-BCCH。
F-SYNC占用了W3264对应的码分信道。在SR3中，BS按照协议的规定，从“同步信道优先集”（Sync Channel Preferred Set）中选择一个载波发送F-SYNC。
FL寻呼信道寻呼信道F-PCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。MS可以通过它获得系统参数、接入参数、邻区列表等系统配置参数，这些属于公共开销信息。当业务信道尚未建立时，MS还可以通过F-PCH收到诸如寻呼消息等针对特定MS的专用消息。F-PCH是和cdmaOne兼容的信道，在cdma2000中，它的功能可以被F-BCCH、F-QPCH和F-CCCH取代并得到增强。基本上，F-BCCH发送公共系统开销消息；F-QPCH和F-CCCH联合起来发送针对MS的专用消息，提高了寻呼的成功率，同时降低了MS的功耗。详细情况参见后面相关的部分。
F-PCH可占用W164到W764对应的连续7个码分信道，但基本的F-PCH占用W164。
FL广播控制信道广播控制信道F-BCCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。BS用它来发送系统开销信息（例如原来在F-PCH上发送的开销信息），以及需要广播的消息（例如短消息）。
F-BCCH的发送速率最高可达19200bps，它可以工作在非连续方式，断续的基本单位为广播控制信道时隙。
当F-BCCH工作在较低的数据速率时，例如4800bps，即时隙周期为160ms，40ms帧在每时隙内重复3次，这时F-BCCH可以以较低的功率发射，而MS则通过对重复的信息进行合并来获得时间分集的增益；减小F-BCCH的发射功率对于提高FL的容量是有帮助的。
如果在SR1，FEC编码R=1/2的条件下使用F-BCCH，它将占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。 如果在SR1，FEC编码R=1/4的条件下使用F-BCCH，它将占用码分信道Wn32，其中1(n(31，n的值由BS指定。 如果在SR3的条件下使用F-BCCH，它将占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。当然，上面所提到的n的选择还应保证不和其它已分配的码信道资源冲突。
值得注意的是，虽然F-BCCH可占用的码分信道较多，但在同一导频PN偏置下它的长码掩码却最多有8种，因为BCCH长码掩码中的BCCH信道号占3个bit。
FL快速寻呼信道快速寻呼信道F-QPCH是未编码的、扩谱的开关键控（OOK）调制的信号。BS用它来通知在覆盖范围内的、工作于时隙模式的、且处于空闲状态的MS，是否应该在下一个F-CCCH或F-PCH的时隙上接收F-CCCH或F-PCH。使用F-QPCH的目的，最主要的是使MS不必长时间的监听F-PCH，从而达到延长MS待机时间的目的。
为实现上面的这个目的，F-QPCH采用了OOK调制方式，MS对它的解调可以非常简单迅速。如图 2 2所示，F-QPCH采用80ms为一个QPCH时隙，每个时隙又划分成了寻呼指示符（PI：Paging Indicators），配置改变指示符（CCI：Configuration Change Indicators）和广播指示符（BI：Broadcast Indicators）。下面对它们分别介绍：
寻呼指示符PI的作用是用来通知特定的MS在下一个F-CCCH或F-PCH上有寻呼消息或其它消息。当有消息时，BS将该MS对应的PI置为‘ON’，MS被唤醒；否则PI置为‘OFF’，MS继续进入低功耗的睡眠状态。
广播指示符BI只在第1个QPCH上有。当MS用于接收广播消息的F-CCCH的时隙上将要有内容出现时，BS就把对应于该F-CCCH时隙的F-QPCH时隙中的BI置为‘ON’；否则置为‘OFF’。
配置改变指示符CCI只在第1个QPCH上有。当BS的系统配置参数发生改变后的一段时间内，BS将把CCI置为‘ON’，以通知MS重新接收包含系统配置参数的开销消息。
如果在SR1中使用F-QPCH，它将依次占用码分信道W80128、W48128和W112128。如果在SR3的条件下使用F-QPCH，它将占用码分信道Wn256，其中1(n(255，n的值由BS指定。
图 2 2 F-QPCH时隙的划分
FL公共功率控制信道
FL公共功率控制信道F-CPCCH的目的是对多个R-CCCH和R-EACH进行功控。BS可以支持一个或多个F-CPCCH，每个F-CPCCH又分为多个功控子信道（每个子信道一个比特，相互间时分复用），每个功控子信道控制一个R-CCCH或R-EACH。
公共功控子信道用于控制R-CCCH还是R-EACH取决于工作模式。当工作在功率受控接入模式（Power Controlled Access Mode）时，MS利用指定的F-CPCCH上的子信道控制R-EACH的发射功率。当工作在预留接入模式（Reservation Access Mode）或指定接入模式（Designated Access Mode）时，MS利用指定的F-CPCCH上的子信道控制R-CCCH的发射功率。
如果在SR1，非发送分集的条件下使用F-CPCCH，它将占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。 如果在SR1，OTD或STS的方式下使用F-CPCCH，它将占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。 如果在SR3的条件下使用F-CPCCH，它将占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。
FL公共指配信道公共指配信道F-CACH专门用来发送对RL信道快速响应的指配信息，提供对RL上随机接入分组传输的支持。F-CACH在预留接入模式中控制R-CCCH和相关的F-CPCCH子信道，并且在功率受控接入模式下提供快速的证实，此外还有拥塞控制的功能。BS也可以不用F-CACH，而是选择F-BCCH来通知MS。
F-CACH的发送速率固定为9600bps，帧长5ms；它可以在BS的控制下工作在非连续方式，断续的基本单位为帧。
如果在SR1，FEC编码R=1/2的条件下使用F-CACH，它将占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。 如果在SR1，FEC编码R=1/4的条件下使用F-CACH，它将占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。 如果在SR3的条件下使用F-CACH，它将占用码分信道Wn256，其中1(n(255，n的值由BS指定。
值得注意的是，虽然F-CACH可占用的码分信道较多，但在同一导频PN偏置下它的长码掩码却最多有8种，因为CACH长码掩码中的CACH信道号占3个bit。这一点同F-BCCH类似。
FL公共控制信道
FL公共控制信道F-CCCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。BS用它来发送给指定MS的消息。
F-CCCH具有可变的发送速率：9600、19200、或38400bps；帧长为20、10、或5ms。尽管F-CCCH的数据速率能以帧为单位改变，但发送给MS的给定帧的数据速率对于MS来说是已知的。
如果在SR1，FEC编码R=1/2的条件下使用F-CCCH，它将占用码分信道WnN，其中N=32,64,和128(分别对应38400,19200,和9600bps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。 如果在SR1，FEC编码R=1/4的条件下使用F-CCCH，它将占用码分信道WnN，其中N=16,32,和64(分别对应38400,19200,和9600bps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。 如果在SR3的条件下使用F-CCCH，它将占用码分信道WnN，其中N=64,128,和256(分别对应38400,19200,和9600bps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。
值得注意的是，虽然F-CCCH可占用的码分信道较多，但在同一导频PN偏置下它的长码掩码却由标准唯一地确定，是固定的。这一点与F-BCCH和F-CACH是不同的。
FL专用控制信道
FL专用控制信道F-DCCH用来在通话（包括数据业务）过程中向特定的MS传送用户信息和信令信息。每个FL业务信道可以包括最多1个F-DCCH。BS必须能够在F-DCCH上以固定的速率发送（当数据速率选定的情况下）。F-DCCH的帧长为5或20ms。F-DCCH必须支持非连续的发送方式，断续的基本单位为帧。在F-DCCH上，允许附带一个FL功控子信道。
每个配置为RC3或5的F-DCCH，应占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。每个配置为RC4的F-DCCH，应占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。每个配置为RC6或8的F-DCCH，应占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。每个配置为RC7或9的F-DCCH，应占用码分信道Wn256，其中1(n(255，n的值由BS指定。
FL基本信道
FL基本信道F-FCH用来在通话（可包括数据业务）过程中向特定的MS传送用户信息和信令信息。每个FL业务信道可以包括最多1个F-FCH。F-FCH可以支持多种可变速率，工作于RC1或2时，它分别等价于IS-95A或IS-95B的业务信道。F-FCH在RC1和RC2时的帧长为20ms；在RC3到9时的帧长为5或20ms。在某一RC下，F-FCH的数据速率和帧长可以按帧为单位进行选择，但调制符号的速率保持不变。对于RC3到9的F-FCH，BS可以在一个20ms帧内暂停发送最多3个5ms帧。数据速率越低，相应的调制符号能量也低，这和已有的cdmaOne系统相同。在F-FCH上，允许附带一个FL功控子信道。
在F-FCH的帧结构里，第一个比特为“保留/标志”比特，简称R/F比特。R/F比特用于RC2、5、8、和9。当正在使用一个或多个F-SCCH时，可以使用R/F比特；否则应保留该比特并置为‘0’。当使用R/F比特时，如果MS将处理从当前帧后第2帧开始发送的F-SCCH时，BS应将当前F-FCH帧的R/F比特设为‘0’。当BS不准备在当前帧的后第2帧开始发送F-SCCH，BS应将当前F-FCH帧的R/F比特置为‘1’。
每个配置为RC1或2的F-FCH，应占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。每个配置为RC3或5的F-FCH，应占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。每个配置为RC4的F-FCH，应占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。每个配置为RC6或8的F-FCH，应占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。每个配置为RC7或9的F-FCH，应占用码分信道Wn256，其中1(n(255，n的值由BS指定。
FL补充信道
FL补充信道F-SCH用来在通话（可包括数据业务）过程中向特定的MS传送用户信息。F-SCH只适用于RC3到9。每个FL业务信道可以包括最多2个F-SCH。F-SCH可以支持多种速率，当它工作在某一允许的RC下时，并且分配了单一的数据速率（此速率属于相应RC对应的速率集），则它固定在这个速率上工作；而如果分配了多个数据速率，F-SCH则能够以可变速率发送。F-SCH的帧长为20、40、或80ms。BS可以支持F-SCH帧的非连续发送。速率的分配是通过专门的补充信道请求消息等来完成的。
每个配置为RC3、4、或5的F-SCH，应占用码分信道WnN，其中N=4,8,16,32,64,128,128,和128(分别对应最大的所分配QPSK符号速率,307200,153600,76800,38400,19200,9600,4800,和2400sps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。对于QPSK符号速率4800和2400sps，对每个QPSK符号Walsh函数分别发送2次和4次。
每个配置为RC6、7、8、或9的F-SCH，应占用码分信道WnN，其中N=4,8,16,32,64,128,256,256,和256(分别对应最大的所分配QPSK符号速率,921600,460800,230400,115200,57600,28800,14400,7200,和3600sps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。对于QPSK符号速率7200和3600sps，对每个QPSK符号Walsh函数分别发送2次和4次。
FL补充码分信道
FL补充码分信道F-SCCH用来在通话（可包括数据业务）过程中向特定的MS传送用户信息。F-SCCH只适用于RC1和2。每个FL业务信道可以包括7个F-SCCH。F-SCCH在RC1和RC2时的帧长为20ms。在RC1下，F-SCCH的数据速率为9600bps；在RC2下，其数据速率为14400bps。
每个配置为RC1或2的F-SCCH，应占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。
反向链路（RL）物理信道
RL物理信道概况反向链路，以下简称“RL”，它所包括的物理信道如图 2 3所示。
图 2 3 反向链路CDMA信道
RL业务信道的RC及其特性如表格 2 3所示。注意：对于RC3到6，R-DCCH和R-FCH也允许9600 bps，5ms帧的方式。
表格 2 3 RL业务信道RC
RC
SR
最大数据速率
（Kbps）
前向纠错编码（FEC）速率
FEC方式
允许发送分集（TD）
调制方式
1*
2*
1
1
9,600
14,400
1/3
1/2
卷积码卷积码
否否
64阶正交
64阶正交
3
4
1
1
153,600
(307,200)
230,400
1/4
(1/2)
1/4
卷积/Turbo码
卷积/Turbo码
是
是
BPSK+1导频
BPSK+1导频
5
6
3
3
153,600
(614,400)
460,800
(1,036,800)
1/4
(1/3)
1/4
(1/2)
卷积/Turbo码
卷积/Turbo码
是
是
BPSK+1导频
BPSK+1导频
* RC1和RC2分别对应TIA/EIA-95-B中的速率集（Rate Set）1和2（后向兼容）。
对于RL的RC而言，MS必须支持在RC1、3或5中的操作，这3种RC是最基本的RC。MS还可以支持在RC2、4或6中的操作。支持RC2的MS必须支持RC1；支持RC4的MS必须支持RC3；支持RC6的MS必须支持RC5。
MS不能在RL业务信道上使用RC1或2的同时使用RC3或4。
表格 2 4列出了对于MS所支持的FL/RL业务信道RC的匹配的要求，可以将这个表与表格 2 2结合起来看。
表格 2 4 对于MS所支持的FL/RL业务信道RC的匹配要求如果MS支持:
则MS必须支持:
如果MS支持:
则MS必须支持:
F-FCH,RC1
R-FCH,RC1
F-DCCH,RC3或4
R-DCCH,RC3
F-FCH,RC2
R-FCH,RC2
F-DCCH,RC5
R-DCCH,RC4
F-FCH,RC3或4
R-FCH,RC3
F-DCCH,RC6或7
R-DCCH,RC3,或5
F-FCH,RC5
R-FCH,RC4
F-DCCH,RC8或9
R-DCCH,RC4,或6
F-FCH,RC6或7
R-FCH,RC3,或5
说明：表中由阴影标出的RC值对应SR3。
F-FCH,RC8或9
R-FCH,RC4,或6
需要特别指出的是，在cdma2000的RL调制方式中新采用了和以前的M阶正交调制不同的方式，实际上采用的是和FL的结构相似的调制方式。对于RC3到6的RL物理信道，利用Walsh函数间的正交性进行扩谱，如表格 2 5所示。另外，还引入了新的IQ映射和长码扰码方式，如图 2 4的例子所示，这种作法降低了信号星座变化时的过零率，降低了信号峰-均比，减少了RL上的干扰。
表格 2 5 RL CDMA信道的Walsh函数（RC3到6）
信道类型
Walsh函数
R-PICH
W032
R-EACH
W28
R-CCCH
W28
R-DCCH
W816
R-FCH
W416
R-SCH 1
W12或W24
R-SCH 2
W24或W68
注意：R-SCH1和R-SCH2在组合使用时的具体Walsh函数配置参见[2]中相应部分。
图 2 4 SR3反向链路的IQ映射和扰码
cdma2000的RL物理信道仍然用长码加以区分，公用RL信道的长码掩码由BS的系统参数确定，而每个用户的业务信道的长码掩码则由用户自己的身份信息来标识。
下面我们将对RL物理信道逐个进行介绍（除非特别需要，各个信道的调制结构框图将不予列出，相关信息请参考协议）。
RL导频信道
RL导频信道R-PICH是未经调制的扩谱信号。BS利用它来帮助检测MS的发射，进行相干解调。当使用R-EACH、R-CCCH或RC3到6的RL业务信道时，应该发送R-PICH。当发送R-EACH前缀（preamble）、R-CCCH前缀或RL业务信道前缀时，也应该发送R-PICH。
当MS的RL业务信道工作在RC3到6时，它应在R-PICH中插入一个反向功率控制子信道，其结构如图 2 5所示。MS用该功控子信道支持对FL业务信道的开环和闭环功率控制。R-PICH以1.25ms的功率控制组（PCG）进行划分，在一个PCG内的所有PN码片都以相同的功率发射。反向功率控制子信道又将20ms内的16个PCG划分后组合成两个子信道，分别称为“主功控子信道”和“次功控子信道”；前者对应F-FCH或F-DCCH，后者对应F-SCH。
当诸如F/R-FCH和F/R-SCH等没有工作时，R-PICH可以对特定的PCG门控（Gating）发送，即在特定的PCG上停止发送，以减小干扰并节约功耗。
图 2 5 R-PICH及功控子信道结构
RL接入信道
RL接入信道R-ACH属于cdma2000中的后向兼容信道。它用来发起同BS的通信或响应寻呼信道消息。R-ACH采用了随机接入协议，每个接入试探（probe）包括接入前缀和后面的接入信道数据帧。反向CDMA信道最多可包含32个R-ACH，编号为0到31。对于前向CDMA信道中的每个F-PCH，在相应的反向CDMA信道上至少有1个R-ACH。每个R-ACH与单一的F-PCH相关联。R-ACH的前缀是由96个‘0’组成的帧。
RL增强接入信道
RL增强接入信道R-EACH用于MS发起同BS的通信或响应专门发给MS的消息。R-EACH采用了随机接入协议。R-EACH可用于3种接入模式中：基本接入模式，功率受控模式，和预留接入模式。前一种模式工作在单独的R-EACH上，后两种模式可以工作在同一个R-EACH上，详细情况参见2.3。与R-EACH相关联的R-PICH不包含反向攻控子信道。
对于所支持的各个F-CCCH，反向CDMA信道最多可包含32个R-EACH，编号为0到31。对于在功率受控模式或预留接入模式下工作的每个R-EACH，有1个F-CACH与之关联。R-EACH的前缀是在R-PICH上以提高的功率发射的空数据。
RL公共控制信道
RL公共控制信道R-CCCH用于在没有使用反向业务信道时向BS发送用户和信令信息。R-EACH可用于2种接入模式中：预留接入模式和指定接入模式。详细情况参见2.3。与R-CCCH相关联的R-PICH不包含反向功控子信道。
对于所支持的各F-CCCH，反向CDMA信道最多可包含32个R-CCCH，编号0到31。对于所支持的各F-CACH，反向CDMA信道最多可包含32个R-CCCH，编号0到31。对于前向CDMA信道中的每个F-CCCH，在相应的反向CDMA信道上至少有1个R-CCCH。每个R-CCCH与单一的F-CCCH相关联。R-CCCH的前缀是在R-PICH上以提高的功率发射的空数据。
RL专用控制信道
RL专用控制信道R-DCCH用于在通话中向BS发送用户和信令信息。反向业务信道中可包括最多1个R-DCCH。R-DCCH的帧长为5或20ms。MS应支持在R-DCCH上的非连续发送，断续的基本单位为帧。R-DCCH的前缀是只在R-PICH上连续（非门控）发送的空数据。
RL基本信道
RL基本信道R-FCH用于在通话中向BS发送用户和信令信息。反向业务信道中可包括最多1个R-FCH。RC1和2的R-FCH为后向兼容方式，其帧长为20ms。RC3到6的R-FCH帧长为5或20ms。在某一RC下的R-FCH的数据速率和帧长应该以帧为基本单位进行选取，同时保持调制符号速率不变。
RC1和2的R-FCH的前缀为在R-FCH上发送的全速率全零帧（无帧质量指示）。RC3到6的R-FCH的前缀只是在R-PICH上连续发送。
RL补充信道
RL补充信道R-SCH用于在通话中向BS发送用户信息，它只适用于RC3到6。反向业务信道中可包括最多2个R-SCH。R-SCH可以支持多种速率，当它工作在某一允许的RC下时，并且分配了单一的数据速率，则它固定在这个速率上工作；而如果分配了多个数据速率，R-SCH则能够以可变速率发送。R-SCH必须支持20ms的帧长；它也可以支持40、或80ms。
RL补充码分信道
RL补充码分信道R-SCCH用于在通话中向BS发送用户信息，它只适用于RC1和2。反向业务信道中可包括最多7个R-SCCH，虽然它们和相应RC下的R-FCH的调制结构是相同的，但它们的长码掩码及载波相位相互之间略有差异。R-SCCH在RC1和RC2时的帧长为20ms。在RC1下，R-SCCH的数据速率为9600bps；在RC2下，其数据速率为14400bps。R-SCCH的前缀是在其自身上发送的全速率全零帧（无帧质量指示）。当允许在R-SCCH上不连续发送的情况下，在恢复中断了的发送时，需要发送R-SCCH前缀。
接入模式
cdma2000中定义了一些MS的接入模式，它们的区别在于所使用的物理信道和所发送的消息长度、速率等方面的不同。下面对它们进行介绍。
与IS-95A/B兼容的接入模式这种接入模式使用的是R-ACH和IS-95A/B原有的接入流程，用于兼容旧版本MS。具体接入过程就不再介绍了。
基本接入模式基本接入模式与R-ACH上使用的模式有些相似，但它工作在R-EACH上，其接入试探只包括R-EACH前缀（preamble）和增强接入数据（data），而没有增强接入报头（header）。这种接入模式的开销较小，适合发送比较短的消息。
功率受控接入模式功率受控接入模式也工作在R-EACH上，和基本接入模式不同，它的接入试探除了包括R-EACH前缀和增强接入数据之外，还有增强接入报头（位于前缀之后，数据之前）。另外，正如这种接入模式的名字所指出的，它在工作过程中，MS要利用BS发送的指定F-CPCCH上的公共功控子信道，通过闭环功控来调节R-EACH的发射功率。
预留接入模式预留接入模式中，MS在R-EACH上发送R-EACH前缀，后面跟有增强接入报头。而增强接入数据则在得到BS认可后在R-CCCH上发送。它在工作过程中，MS要利用BS发送的指定F-CPCCH上的公共功控子信道，通过闭环功控来调节R-CCCH的发射功率。
预留接入模式在非软切换方式下的工作例子如图 2 6所示；在软切换方式下的例子如图 2 7所示。
图 2 6 预留接入模式在非软切换方式下的工作举例
图 2 7 预留接入模式在软切换方式下的工作举例指定接入模式在指定接入模式中，MS对在F-CCCH上收到的请求，通过在功率受控的R-CCCH上发送指定接入数据（Designated Access data）进行响应。这种模式和预留接入模式有相似之处。
链路层链路层指ISO/OSI参考模型的第二层（也称为“层2”），ITU在IMT-2000中进行了定义。cdma2000中的层2又进一步分成了媒体接入控制（MAC）子层和链路接入控制（LAC）子层，下面对它们分别进行介绍。
MAC子层媒体接入控制（MAC）子层的结构如图 1 1所示。cdma2000引入MAC层是为了适应更多的带宽以及处理更多种类业务的需要；它支持一个通用的多媒体业务模型，在空中接口容量范围内，允许话音、分组数据和电路数据业务的组合且同时工作。cdma2000还采用了QoS控制机制用来平衡并发的多个业务的不同QoS要求。MAC层与物理层的定时是同步的。
cdma2000的MAC子层主要有下面两个重要的功能：
“尽力发送”（Best Effort Delivery）：由无线链路协议（RLP）提供“尽力”级别的可靠性，在无线链路上适度可靠的的传输；
复用（Mux）和QoS控制：通过协调由竞争业务产生的有冲突的请求以及为接入请求安排合适的优先级来确保实施协商好的QoS级别。
下面介绍一下MAC层的功能划分。
RLP和复用子层无线链路协议RLP和复用子层主要涉及除f/r-csch之外的逻辑信道，如图 1 1所示。RLP是一种面向连接的，基于否定应答（Negative Acknowledgment）数据发送协议，对于发送过程中的错误进行声明，以便高层进行处理（如ARQ）。复用子层具有发送和接收两种功能：前者将各种来源（如高层信令、数据业务实例和话音业务）的信息合并起来形成物理层服务数据单元（SDU），如图 3 1所示；后者将物理层SDU中的信息分割开来并发向对应的实体（如高层信令、数据业务实例或话音业务）。
在cdma2000的MAC层规范中，复用子层有两种工作模式：模式A用于和TIA/EIA-95-B的物理层工作时；模式B用于和cdma2000的物理层工作时。复用子层的工作全部都围绕MuxPDU展开。根据复用子层的工作模式、对应的物理信道、MuxPDU中数据块的大小、以及SCH SDU中MuxPDU的个数的不同，MuxPDU有6种类型，并工作在不同的复用选项中（与SCH相关联）。每种类型的MuxPDU有特定的格式；不同的复用选项规定了在物理层SCH信道上的数据速率。每个MuxPDU只包含1个数据块；每个物理层SCCH上的SDU只包含1个MuxPDU；而每个SCH上的SDU则可以包含1个或多个MuxPDU。关于复用选项另见4.1.1.1 中的第1项。
图 3 1 复用子层发送功能举例
SRBP和公用信道复用子层信令无线突发协议（SRBP）在MAC层中是一个对信令消息提供无连接协议的实体,如图 1 1所示。SRBP和RLP不同，它是与复用子层中公共信道部分的操作相关联。
前向公共信道，如F-SYNC、F-PCH、F-BCCH和F-CCCH，它们的发送方式都有各自的特点，其帧结构也是相对独特和固定的，这些在MAC层中都有具体的例子，请参考[3]。
R-ACH和R-EACH的帧的封装格式也在MAC层中定义了。当使用R-ACH进行接入时，MS的SRBP需要计算接入功率等参数。而使用R-EACH时，SRBP则要根据第2层封装的PDU的长度和BS的系统参数配置，通过算法对接入模式进行选择。在接入失败时，SRBP还要向LAC层发送指示消息。
LAC子层链路接入控制（LAC）子层的结构如图 1 1所示。可以看出，这里的LAC层主要与信令信息有关，其功能是为高层的信令提供在cdma2000无线信道上的正确传输和发送。由于信令的主要作用是进行控制，因此它们的传输要求也比较高，对于某些关键的信令要求及时、正确/可靠、有序、并无重复地到达对等的实体，因此信令的格式和处理都比较复杂。cdma2000的信令总体结构如图 3 2所示。
图 3 2 cdma2000信令总体结构
LAC子层为高层提供信令服务，它与高层之间的SDU在它内部和LAC PDU相互转换，最后再经过分割或重新组装成PDU与MAC层交换。
当高层信令数据穿过LAC层时，它要经过不同协议子层的处理；这些处理又按不同的逻辑信道划分而不同。下面就通过这两方面来介绍LAC层的概念模型。
LAC层内的协议子层如图 3 3所示，当信令通过LAC层时，每一子层都依次对它进行处理，只是处理的数据区域各有不同，所起的作用也各有分工。下面对它们进行分别介绍。
图 3 3 LAC层数据单元的处理鉴权子层鉴权子层只是用于接入信道，完成一定的鉴权功能（另外还有的鉴权功能在层3完成）。它将MS鉴权数据设置好加入到SDU的特定区域中。
ARQ子层
ARQ子层和对等实体中的ARQ子层一起工作，为逻辑信道提供SDU的可靠传输，并排除重复的发送。它主要采用的手段包括：顺序号、证实机制和重发等。ARQ子层为高层提供下面两种服务：
确认发送（Assured Delivery）。这种服务采用了选择重传和肯定应答方式，即发送端会自动以固定的间隔重发PDU几次，直到收到来自接收端的证实为止。如果重发了一定次数后仍没有收到证实，则该逻辑信道中断。
非确认发送（Nonassured Delivery）。这种服务对所发送的PDU不给证实，因此不能保证PDU被真正收到。当高层使用这种服务时，为了提高可靠性，可以让LAC层快速连续发送多次PDU，并依靠接收端的重复检测能力保证其唯一性。
寻址子层寻址子层只用于公共信道上，它所管理的数据区域提供了对特定MS的标识，以便消息能被相匹配的MS接收。
功用子层功用子层（Utility Sublayer）对LAC PDU进行打包和拆包。它所要管理的数据区域有：消息类型（用来区别消息所起的作用）；LAC长度（用来指示PDU中的数据长度）；扩展加密域（用来支持消息加密）；无线环境报告（报告对时间敏感的传播参数，例如MS报告所测导频强度）；以及填充比特（用于字节对齐）。
分割和重装（SAR）子层
SAR子层在发送时，给LAC PDU加上长度指示和CRC；然后将处理后的PDU切成适合MAC层处理的数据片。在接收时，SAR合并低层来的数据片，并进行CRC校验。
逻辑信道层3和LAC层都在逻辑信道上传送信令。这样就为高层屏蔽掉具体物理层的特点，使得无线接口对于高层来说如同透明的一样。当然逻辑信道所传的信息最终仍由物理信道来承载，逻辑信道和物理信道之间的对应关系就称作“映射”。一个逻辑信道可以永久的独占一个物理信道（例如同步信道）；或者临时独占一个物理信道（例如连续的r-csch接入试探序列可以在不同的物理接入信道上发送）；或者和其它逻辑信道共享物理信道（需要复用）。在某些情况下，一个逻辑信道可以映射到另一个逻辑信道中，这两个（或更多）逻辑信道便融合成一个实际的逻辑信道，可以传不同类型的业务（例如广播信道和通用前向信令信道可以映射成一个公共信令逻辑信道）。
图 3 4和图 3 5分别说明了cdma2000的前向和反向逻辑信道结构，以及上面提到的各种映射关系。应当指出，虽然逻辑信道和物理信道具体的映射是在LAC或MAC层实现的，但很多映射关系却是由高层，也就是层3确定的。
在LAC层与层3的接口上，二者通过原语不仅交换SDU，而且还交换控制信息。为了描述方便，cdma2000采用了“消息控制和状态块（MCSB）”的概念定义这些控制信息。MCSB中包含了有关层3消息的信息以及这些信息是如何通过MAC/LAC层将被发送（或已被接收）的。发送时，MCSB从层3收到，在SAR子层处丢弃；接收时，由SAR生成传递给层3。
MCSB包括的信息有：消息类型、SDU长度、SDU分类（例如注册、起呼）、鉴权数据、逻辑信道加密状态、消息收/发的CDMA系统时间、收发消息的物理信道、等等。其中，“收发物理信道”信息是和MAC源语中的“信道类型”参数相关联的，体现了逻辑 / 物理信道的映射关系。
图 3 4 前向逻辑信道结构
图 3 5 反向逻辑信道结构
r-csch
r-csch上的信令在LAC层所经过的协议处理如图 3 6所示。r-csch所对应的物理信道可以是R-ACH或R-EACH。
图 3 6 r-csch LAC协议结构
f-csch
f-csch上的信令在LAC层所经过的协议处理如图 3 7所示。f-csch所对应的物理信道可以有F-SYNC或F-PCH。
图 3 7 f-csch LAC协议结构
f/r-dsch
f/r-dsch上的信令在LAC层所经过的协议处理如图 3 8所示。f/r-dsch所对应的物理信道可以有F/R-FCH或F/R-DCCH。
图 3 8 f/r-dsch LAC协议结构第三层（层3）
协议的第三层，也简称为“层3”，指在LAC层协议之上所定义的部分，如图 1 1和图 3 8所示。“高层”泛指层3及以上的协议层，在本文中它们的区别可忽略。cdma2000中定义的层3协议侧重于描述系统的控制消息的交互，也就是信令的交互。层3通过层2提供的服务，按照该通信协议规定的语法和定时关系发送和接收BS和MS之间的信令消息。
层3中关于信令消息的描述主要从两个角度进行，一是消息的内容和格式；二是消息交互的流程。
对于MS的层3，协议用状态转移为线索进行介绍，例如：MS捕获系统时需要接收哪些消息，如何根据自身功能进行配置；MS发起呼叫时需要发送什么消息，内容如何；MS与BS建立呼叫时需要交互哪些消息，顺序如何；在收到某些消息后转入何种状态；等等。
对于BS的层3，协议则结合对MS侧的介绍，说明了：BS在前向公共信道上应按照系统配置发送哪些开销消息，以便MS可以接入系统；BS如何处理收到的MS起呼消息，并如何发送消息响应；BS如何通过适当的消息交互和MS建立通话以及切换；等等。
下面选取cdma2000层3中、作者认为较重要的两类控制信令/流程——（1）业务建立时的控制信令，（2）切换中的控制信令——作为代表进行介绍，以使读者对层3有一个初步的概念。对于有关消息中的详细参数和格式请参考[5]。必须注意：有关功率控制和定位业务等的控制，同样是很重要的，尽管本文对此没有涉及。
业务建立时的控制信令业务配置（Service Configuration）
在业务信道的工作过程中，BS和MS通过前向和反向业务信道帧进行交互。BS和MS采用了一套公共的属性来构造和分解业务信道帧。这套属性的集合即“业务配置（Service Configuration）”，它包括可协商和不可协商两种参数，下面分别进行介绍。
业务配置中的可协商参数
FL和RL复用选项（Multiplex Option）：
这项参数控制FL和RL业务信道帧中的信息比特如何分成各种业务类型，例如信令业务、主业务和次业务。某业务选项与一RC相结合，规定了帧结构及传输速率（参见本文3.1.1 以及[3]）。用于FL业务信道的复用选项可以和用于RL业务信道的相同，也可以不同。
FL和RL业务信道配置：
这项参数包括FL/RL业务信道的RC和其它必要的属性，对于FL和RL业务信道，可以相同也可以不同。
FL和RL业务信道传输速率：
这项参数分别指实际用于FL和RL业务信道的传输速率。传输速率可包括RC及相关联的复用选项所支持的全部速率，或其中的一个子集。用于FL和RL业务信道的传输速率可以相同，也可以不同。
业务选项的连接（Service Option Cnnection）：
业务选项的连接指的是业务信道中正在运行的业务。可以同时存在多个业务选项的连接；也可以没有一个业务选项连接，这时业务信道上只有空业务（null traffic）数据或信令消息。
每个业务选项的连接都有一个业务选项、一个FL/RL业务信道的业务类型、和业务选项的连接的参考号与之相关联。相关联的业务选项规定了BS和MS处理业务比特的方式。一个业务选项可以申请使用一特定的业务类型，例如主（或次）业务类型，或者采用不止一种的业务类型。一个业务选项可以是单向（只支持FL或RL业务信道）的，也可以是双向（同时支持FL和RL业务信道）的。
已连接的业务选项可以通过协商得到一个支持SCCH（或SCH）操作的可用的复用选项，利用与SCCH（或SCH）相关的适当的消息，发起F/R-SCCH（或SCH）上的操作。通常这些指配消息包括SCCH（或SCH）的标识、传输的开始时间和持续时间、以及速率等参数。当SCCH（或SCH）分配好以后，已连接的业务选项就可以在SCCH（或SCH）上传送主和/或次业务了。
相关联的业务选项的连接的参考号为该连接提供了唯一的标识，用来在有多个业务选项的连接时进行相互区分。
业务配置中的不可协商参数不可协商的业务配置参数只能由BS发送到MS，它们包括：
反向导频门控速率：
该参数控制R-PICH上的门控方式，参见本文2.2.2 。
前向和反向功率控制参数：
参数包括：前向功率控制工作模式、F-FCH和F-DCCH外环功率控制参数（例如：目标误帧率、最小和最大Eb/Nt设置点）、和功率控制子信道指示符（用来指示MS应基于F-FCH还是F-DCCH进行主要内环功控估计，以及BS将功控子信道复用到F-FCH还是F-DCCH上）。
逻辑/物理信道映射：
这些参数以映射表的形式组织起来，主要条目有业务参考标识、逻辑资源、物理资源、前向标志、反向标志、和优先级。对于f/r-dsch，只要使用了F/R-FCH，其缺省的映射为F/R-FCH；当仅仅使用了F/R-DCCH时，其缺省映射为F/R-DCCH。
分区表（Partition Table）：
BS可以用这个表指定FCH和DCCH上分配的比特数。
SCH LTU长度表：
BS可以用这个表来指定每个补充信道LTU的比特数，参见图 3 1 。
与F/R-SCH上可变（Variable）速率特性有关的信息。
与F/R-FCH、F/R-DCCH、和F/R-SCH上灵活（Flexible）速率特性有关的信息。
业务协商（Service Negotiation）
业务协商简单地说就是BS和MS协商确定采用何种业务配置的过程。MS在发起呼叫时可以请求一个与业务选项相关联的缺省的业务配置，并且可以在业务信道的工作过程中请求新的业务配置。所申请来的业务配置和原来的业务配置可以大相径庭，也可以相差无几。
如果MS请求的业务配置对于BS而言是可以接受的，那么它们便开始使用新的业务配置。而如果MS所请求的业务配置对BS是不可接受的，BS可以拒绝该请求或提出一个替代用的业务配置。当BS提出替代用的业务配置时，MS可以根据具体情况接受或拒绝该业务配置，或者提出另一个业务配置请求，直到最后MS和BS找到一个相互都可接受的业务配置，或者MS和BS任意一方拒绝了对方所建议的业务配置。这样的过程就是业务协商。
当然，BS在寻呼MS时可以请求一个与业务选项相关联的缺省的业务配置，并可以在业务信道的工作过程中请求新的业务配置。其协商过程如上所述，只是BS和MS的角色对换了一下。
在Band Class 0（北美蜂窝频段）CDMA模式下工作时，MS和BS还可以使用一种替代方式对业务配置进行协商，这称作“业务选项协商”。业务选项协商和业务协商类似，但在规定业务配置属性时的灵活性稍差，因为BS或MS只确定了打算用什么业务选项，而对相关联的复用选项、业务类型或传输速率等却没有明确规定。这时就要假定用隐含的业务配置了，即假定复用选项和传输速率为确省值，业务类型为主业务，所建立的业务选项连接数目只限于1个。
在Band Class 1（北美PCS频段）CDMA模式下工作时，MS和BS只能使用业务协商。
切换中的控制信令（流程）
这里所说的切换指与业务信道相关的切换。当MS将它与某BS所建立的通信连接转移到另外的BS上时，就发生了切换。在cdma2000中，由MS辅助的切换包括的步骤通常有：MS搜索新的BS（工作于本系统内同频带的、或本系统内不同频带的、甚至不同的系统的）；MS向当前的BS报告搜索结果；当传输条件满足且网络支持时，BS指示MS切换到新的BS上。下面对cdma2000中几种切换的类型分别进行介绍（假定读者已对IS-95中的切换方式有所了解）。
软切换软切换指MS在中断与原来BS的业务通信之前，和工作在相同频点的另一BS建立起业务连接，通常这发生在同一运营商的CDMA系统内。
目前版本的cdma2000中软切换的方式可大致分为两类，即与IS-95后向兼容的方式和新定义的方式。
与IS-95中的软切换后向兼容的方式的消息交互举例如图 4 1所示。其中，P_REV_IN_USEs表示MS所使用的协议版本号，版本号越大，所支持的协议越新；SOFT_SLOPEs是MS中的一个斜率参数，用于计算切换时判决导频强度加入或去掉的动态门限。
图 4 1 当P_REV_IN_USEs小于等于3或SOFT_SLOPEs等于0时的软切换消息交互举例图 4 1中各时刻所对应的消息交互如下：
导频强度超过T_ADD。MS发送 Pilot Strength Measurement Message向BS报告并将该导频转如候选集中。
BS发送切换指示消息（Extended Handoff Direction Message,General Handoff Direction Message或 Universal Handoff Direction Message）将导频加入激活集。
MS将导频移入激活集并发送切换完成消息（Handoff Completion Message）。
导频降到T_DROP门限以下，MS启动切换去掉定时器。
切换去掉定时器超时，MS发送Pilot Strength Measurement Message向BS报告。
BS发送切换指示消息（Extended Handoff Direction Message,General Handoff Direction Message 或 Universal Handoff Direction Message）。
MS将导频移入相邻集并发送切换完成消息（Handoff Completion Message）。
除了与IS-95兼容的软切换方式之外，还有一种软切换方式，它的消息交互举例如图 4 2所示。
图 4 2 当P_REV_IN_USEs大于3且SOFT_SLOPEs不等于0时的软切换消息交互举例图 4 2中各时刻所对应的消息交互如下：
导频P2超过T_ADD，但尚未到达动态门限，MS将P2加入候选集。
P2超过动态门限[(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS1) + ADD_INTERCEPT/2]，MS将此通过消息（Pilot Strength Measurement Message）向BS报告。其中ADD_INTERCEPT是计算加入导频时的动态门限的一个参数。
MS收到将P2加入激活集的切换指示消息（Extended Handoff Direction Message,General Handoff Direction Message或 Universal Handoff Direction Message），完成后向BS发送Handoff Completion Message。
P1降到动态门限[(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS2) + DROP_INTERCEPT/2]以下，MS启动切换去掉定时器。其中DROP_INTERCEPT是计算去掉时的动态门限的一个参数，和ADD_INTERCEPT相对应。
切换去掉定时器超时，MS发送Pilot Strength Measurement Message向BS报告。
MS收到切换指示消息（Extended Handoff Direction Message,General Handoff Direction Message 或 Universal Handoff Direction Message），将P1移入候选集，并发送Handoff Completion Message。
P1降到T_DROP以下，MS启动切换去掉定时器。
切换去掉定时器超时,MS将P1从候选集中移入相邻集。
图 4 2中的软切换流程比图 4 1中的软切换流程有较多的改进，最主要的有：在使用静态门限（T_ADD和T_DROP）之外，还使用了动态门限，从动态门限的计算方法可以看出，它衡量的是各导频之间的相对量，也就是它们对MS解调所起作用中各占多大的比例，这样就可以更为准确地判断软切换的最佳时机。另外，图 4 1中在切换完成后，直接将导频从激活集中转到相邻集中；而改进后的流程则将导频转入候选集中。这些新的手段的采用，将减少由于环境的不稳定因素造成的MS在小区边缘过于频繁的来回切换（也称为“乒乓效应”），从而减少系统软切换消息交互的负荷，提高服务质量和系统可靠性。
CDMA工作模式之间的硬切换这里的硬切换通常指在切换过程中，MS和BS之间的业务信道有短暂的中断。CDMA工作模式之间的硬切换发生的条件可包括：在不相交的BS集合之间（例如不同的CDMA运营商），不同的激活集之间，不同的频段之间，不同的频点之间，不同的帧偏置（frame offset）之间。
CDMA工作模式间的硬切换的工作流程大体上包括下面的步骤：
BS和MS在原来的业务信道上通信；BS决定让MS对同频率上不同的激活集或不同频率上的激活集进搜索，发送带有搜索参数的消息给MS。
MS根据搜索参数计算搜索时间，并给BS发响应消息。
BS收到MS的响应后，决定让MS开始搜索（可以是单次搜索，也可以是周期式的搜索），然后发送启动搜索的消息。
MS收到启动搜索的消息后，保存现有的业务信道的配置，停止原业务信道操作。调整到新的业务信道所对应的参数上，并开始搜索新的导频。
MS重新回到原来的业务信道上，恢复原有配置和通信，并向BS报告搜索结果。
BS恢复和MS在原来业务信道上的通信，接收MS的搜索结果报告。BS根据搜索报告决定让MS切换到新的业务信道上，并建立新的业务信道开始发送。然后BS通过原来的业务信道通知MS开始切换。
MS收到切换指示消息后，保存原来的业务信道配置，停止使用原来的业务信道。MS尝试用新的业务信道和BS建立新连接。
如果MS尝试成功，便在新的业务信道上收发，通过新业务信道向BS发切换完成消息。
BS收到切换完成消息，释放原来的业务信道，用新业务信道和MS继续通信。
上面的步骤中3到5有时也可以没有，即BS直接让MS开始向新的业务信道上切换，如果失败，MS也要报告搜索的结果让BS安排另一次切换。另外，上面的步骤中也没有说明切换尝试失败时的恢复程序。通常当切换失败时，MS应该恢复到原来的业务信道上和BS通信，并报告刚才的搜索结果。更详细的流程举例可参考[5]中的附录B。
CDMA到模拟系统的硬切换
CDMA到模拟系统的硬切换适用于支持CDMA和模拟操作的双模MS。切换时，MS从CDMA业务信道上转换到模拟话音信道上。其流程和CDMA工作模式间的硬切换类似。
无线资源管理随着无线移动用户数目的与日剧增，无线移动通信系统为用户提供越来越多的数据、图像和视频等多媒体业务信息。这导致了对无线资源更大的需求与无线资源的有限性构成的矛盾。应该以怎样的方式合理有效的分配和利用有限的无线资源，支持尽可能多的用户并保证多种业务的服务质量——无线资源管理，成为重要的研究课题。
无线资源管理（Radio Resource Management，RRM），也称作无线资源控制（RRC）或者无线资源分配（RRA），是指通过一定的策略和手段进行管理、控制和调度，尽可能充分利用有限的无线网络各种资源，保证网络服务质量、满足各种业务的需求。无线资源管理的功能是以无线资源的分配和调整为基础展开的，包括控制业务连接的建立、维持和释放，管理涉及的相关资源等。具体可分为：功率控制（PC）、切换控制（HC）接纳控制（AC）、分组调度（PS）和负荷控制（LC）五个方面。这些功能一般是通过相应的算法来实现，其中接纳控制、分组调度和负荷控制面向网络，功率控制和切换控制面向某个连接。
在CDMA网络的发展过程中，业务以传统的电路型为主，并不断引入多种类型具有不同QoS要求的分组数据业务，这些业务对资源的需求特性是很不相同的，上下行往往是不对称的。广泛采用了以码分多址CDMA为主流的技术带来的“软容量”效应使得无线资源的划分和管理变得更加复杂。又由于CDMA系统是一个自干扰系统，使得资源的使用可以更加灵活和充分，同时使得各种资源的占用和消耗相互依赖关联，难以分析和研究，处理不当往往会造成资源利用效率低下。因此，随着无线通信网络的发展和演进，无线资源管理的功能和作用也日益多样和重要。
CDMA无线资源管理所涉及的主要资源包括码字（C）、功率（P）、时隙（T）和频率（F）四大类。码字是CDMA系统所特有的一种资源，主要包括导频相位和正交码资源等。CDMA系统中，由于传播环境的快速动态变化，对于电路型的数据业务就需要功率控制来动态分配功率资源。功率资源对于覆盖的好坏有直接作用。反向链路除了考虑移动台的发射功率外，基站端通常还将所允许的干扰与热噪声之比（系统负载）视为一种和功率有关的资源。针对那些时分复用的业务，时隙的分配可以靠分组数据业务的调度算法来进行，也就是把时间按照一定策略分配给不同的用户。载频资源主要靠设计网络时确定，网络运行中，可以通过适当手段（如频率间硬切换）来调节利用的情况。
无线资源管理功能在基站中实现，实现的方式各异，但其抽象模型及其相互关系在本质上相差不大。无线资源管理算法的基本模型如图 5 1所示：
图 5 1基站中的无线资源管理算法基本模型[6]
其中，由资源估计器控制触发整个无线资源管理算法的实现。当有用户业务请求资源时，接纳控制判断是否接纳该请求。对于电路交换类业务，若被接纳，则该业务经功率控制后即可得到服务；对于分组交换类业务，若被接纳，则根据其业务类型送到相应的队列中，由队列调度器进行发送调度，若采用时间调度器，则进行时隙分配。功率及速率调度器完成对发射功率及发送速率的分配。
功率控制在CDMA系统中，每个用户都被调制到相同的频率上并发射信号，这使得每个用户都成为其他用户的干扰源，一旦这个干扰达到一定程度，每个用户都没法正常解调自己的信号，这时系统的容量也达到了极限，因此为了提高系统的容量和服务质量，精确的功率控制将必不可少。精确的功率控制能够快速实时的跟踪无线环境的变化，使得每个用户发射的功率在满足解调时所需的Eb/Nt的基础上尽可能的小，即它实现了每个移动台在满足通话质量的同时能发射最小功率的目标。在功率控制中需要考虑系统负载的变化、信道状态的快速和慢速变化以及信道的衰落等问题。
功率控制可分为前向功率控制（Forward Link Power Control）和反向功率控制（Reverse Link Power Control）。反向功率控制又可分为开环功率控制（Open-Loop PC）和闭环功率控制（Closed-Loop PC）。
由于基站的非相干检测（IS-95）以及基站接收信号定时的不同步，在反向链路上的干扰要比前向链路中的干扰严重，所以对CDMA系统来说反向链路功率控制是必不可少的。在IS-95标准中采用了反向功率控制已达到上述目的。为跟踪衰落的变化，IS-2000系统中的前向和反向链路中都使用了快速功率控制技术。
移动台在空闲状态、接入状态和业务信道的呼叫处理状态下都可以进行功率控制。在空闲状态时，开环功率控制测量值用来估计路径损耗。移动台根据这些测量值计算接入时需要的初始功率值。在系统接入状态下，开环功率控制总在进行，闭环功率控制根据接入过程的类型来决定是否启用。在业务信道状态下，同时使用开环功率控制和闭环功率控制。
反向功率控制反向功率控制也称上行链路功率控制（Uplink Power Control），它主要是通过实时调整各移动台的发射功率，使本小区内任一移动台在距离基站无论多远的位置上发射的信号到达基站接收机时刚刚达到保证通信质量的最小信噪比门限，从而保证系统容量。
反向开环功率控制当移动台发起呼叫或响应基站的呼叫时，反向开环功率控制首先工作。它试图使所有移动台发出的信号在到达基站时可以有相同的功率值。它的两个主要的功能是调整移动台初始接入时的发射功率和弥补由于路径损耗而造成的衰减的变化。
在开环功率控制中，移动台首先检测接收到的基站导频信号功率，如果移动台接收到的信号功率小，则表明此刻在前向链路上的衰耗大，并由此认为反向链路上的衰耗也较大，于是为补偿这时的信道衰落，移动台将增大发射功率；反之，移动台将减小发射功率。
前向链路或者反向链路的开环功率控制都是用来补偿衰落的。
反向闭环功率控制在闭环功率控制中，接收机通过测量接收到的Eb/Nt来向发射机提供反馈，通知发射机以一定的步长增加发射功率或减少发射功率。
反向闭环功率控制是反向功率控制的核心。在CDMA的FDD方式下，由于双工间隔频宽远超过信道相干带宽，前向与反向链路之间不存在相关性，因而不能再用前向链路的衰落特性来估计反向链路的衰落特性。反向闭环功率控制便成为对反向开环功率控制的不准确性进行弥补的一种有效手段。
反向闭环功率控制中，基站协助移动台对开环功率估测迅速的作出纠正，从而使移动台始终保持最理想的发射功率。基站每隔一定时间检测一次解调后的反向业务信道信号的信噪比SNR，然后将其与事先设定的门限比较，若收到的SNR高于门限值，基站就在前向信道上送出一个减小移动台发射功率的指令；反之，就送出一个增加移动台发射功率的指令。移动台每次调整发射功率的动态范围称之为“功控步长”，它和基站功率控制的频率由不同的功率控制算法决定。
反向链路上的闭环功率控制总是快速的功率控制，它包含两个反馈环：外环和内环（Outer-Loop /Inner-Loop）。外环功率控制主要通过测量误帧率，并定时的根据目标误帧率来调节目标Eb/Nt的值，即设置点（setpoint）。通过将该设置点调大或调小来维持恒定的目标误帧率。若误帧率过高，则将设置点相应的调大；若误帧率过低，则将设置点相应的调小。内环功率控制主要测量接收到的信号电平值，并将该值与设置点相比较。它通过发送功率控制命令来增加或减小功率，以使接收到的信号电平接近于设置点。
同时使用外环功控和内环功控便能满足功率控制的目标，既可以保证有足够的信号能量，使接收机能在容许的错误概率情况下解调信号，又可以使其他用户的干扰最小化。
这里需要指出的是，与TIA/EIA-95（IS-95）中相比，反向链路功率控制在IS-2000中没有太大改变。在cdma2000中，功控步长是由基站配置的，而在TIA/EIA-95 A/B中固定为1dB。但是如果移动台支持R-SCH，将只要求移动台支持0.5dB的功控步长。
前向功率控制前向功率控制又称下行链路功率控制（Downlink Power Control），它的实现是基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功率。在前向链路中，小区内信号是同步发射的。在前向链路的解调时，小区内用户间的干扰可以通过扩频码的正交性除去，干扰主要来自于邻区干扰和多径引入的干扰。通常在前向链路中，小区内信号的同步性和移动台相干解调带来的增益使得前向链路的质量远好于反向链路，IS-95中采用了慢速开环形式的功率控制将业务信道的功率设定为保持移动台所需FER的最小功率值。
与IS-95不同，在IS-2000中，为更好的克服信道衰落，F-FCH和F-SCH的前向链路功率控制采用了新的快速前向功率控制（FFPC）算法。推荐的两种形式的功率控制包括单信道功率控制和独立功率控制。单信道功率控制以F-FCH和F-SCH之间的较高速率信道为基础，较低速率信道的增益设置由它和较高速率信道的关系来决定。在独立功率控制的情况下，F-FCH和F-SCH的增益是分别独立确定的。移动台是按两个独立的外环算法（具有不同的Eb/Nt目标）工作的，给基站发送两个前向Eb/Nt差错比特。
软切换技术在移动通信系统中，当移动台从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围，通过切换保持与基站的通信。在进行业务信道通信时，移动台支持以下三种切换过程：
（1）硬切换：在这种切换过程中，移动台采取先中断与原基站的通信，再与目标基站取得联系的方式。一般发生在不同频率或者不同的帧偏置的CDMA信道之间。
（2）软切换：在这种切换过程中，当移动台开始与目标基站进行通信时并不立即中断与原基站的通信。软切换是由MSC完成的，将来自不同基站的信号都送至MSC的选择器，由选择器选择最好的一路，再进行话音的编解码。
（3）更软切换：这种切换是移动台在同一小区具有相同频率的两个扇区间的切换，它是由基站完成的，并不通知MSC。对于移动台来说，不同的扇区天线相当于不同的多径分量，被合并成一个话音帧送至选择器，作为此基站的语音帧。
软切换不同于传统的硬切换过程，它是指当移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。在硬切换的发起和执行过程中，用户不会同时与两个基站保持业务信道的通信；而对于软切换来说，是通过考察来自两个或多个基站导频信号的变化来最终实现与其中的一个进行通信。
软切换只能在相同频率的信道间进行，因此，模拟系统、TDMA系统不能实现这种功能。据统计，模拟系统、TDMA系统无线信道上的掉话90%发生在切换中，而在CDMA系统中采用软切换技术在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用，从而可以有效的提高切换的可靠性，大大减少切换造成的掉话。
软切换提供在基站边界处的前向业务信道和反向业务信道的多径分集，提高了信道的抗衰落能力，降低了移动台的发射功率，从而减少了移动台对系统的干扰，提高了系统的平均容量和通信的质量。在软切换过程中，进入软切换区域的移动台即使不能立即得到目标基站的链路，也能够进入切换等待的排队队列，从而能够减少系统的阻塞率。相应的，软切换也带来了一些缺点导致硬件设备的增加，降低了前向容量等。
软切换及具有相同频率配置的CDMA信道间的硬切换一般都是由移动台发起的。在IS-95 A中只规定了移动台辅助软切换技术，在IS-95 B中又增加了动态软切换门限的技术。IS-2000软切换技术所采用的是IS-95 B中规定的动态软切换门限，并规定当动态软切换门限的可调系统参数SOFT-SLOPE设置为零时将采用移动台辅助软切换方式。另外，IS-95 A中的软切换不能够在接入状态下进行，而IS-95 B和cdma2000中支持接入状态下的软切换。软切换技术的具体实现过程请参见RFC协议的相关内容，这里不再赘述。
接纳控制接纳控制（Admission Control,AC），或称为呼叫接纳控制（CAC），是指对于新到达系统的呼叫或业务请求（或由于切换产生的请求），根据系统的情况，判断是否予以分配资源为其建立连接。
由于CDMA系统的软容量特性，以及多种类型业务对资源需求的不同，接纳控制需要考虑很多方面的因素，主要是系统的负荷情况和业务对资源请求变化的估计。其基本原则是在不影响到现有的业务或高等级的业务的前提下，尽可能多的对新近到达的（新发起的或以切换方式到达的）连接请求予以接纳。
在CDMA系统中可采取的接纳手段比信道数量固定的系统更加灵活多样，例如预留部分资源和进行优先级控制等。CDMA系统的大多数接纳控制算法基于干扰功率。由于从总干扰功率的限制可以估算出系统的容量，也有些接纳控制算法是基于用户数的。
接纳控制可分为前向链路和反向链路两种情况。在前向链路中，可采用基于功率的算法，计算本小区的发射功率，若低于预定门限，则接纳新请求。前向链路呼叫接入控制的原则是在呼叫接入机制中，根据当前可利用的无线网络资源、所需的QOS要求，来决定接入或拒收一个呼叫。接入控制需要与补充信道分配原则（或称突发接入控制）及相应的调度算法有效的配合。
在反向链路中，可采用基于用户数的接纳控制算法，即根据系统的最大用户数N作为接纳准则，当已有的连接数小于N时，则接纳新请求；也可采用基于干扰的接纳控制算法，即根据基站处的总干扰功率与背景噪声的比值是否高于某一预定门限来做判决，或者是根据接纳新连接后各类业务连接的信干比是否能够达到其目标门限来决定是否接纳新请求。基于用户数的接纳控制算法容易实现，而采用基于干扰的接纳控制算法则较准确。在反向链路上，预测反向链路负荷的最简单形式是支持二进制过载/不过载的接入控制策略。不过载时允许以中速（例如38.4kb/s）或更低的速率接入数据呼叫，过载时不接入高速数据用户（即不分配反向补充信道）。一般不建议在没有接入或负荷控制的情况下，在反向链路上运行高速数据。
资源预留是接纳控制中必须考虑一个重要问题。在蜂窝移动通信过程中，中断一个正在进行的呼叫比拒绝(阻塞)一个新呼叫请求对用户的负面影响更大，因此，在接纳控制中，切换通常被赋予比较高的优先级。在切换存在的环境中，需要较多的考虑如何保证切换中断概率足够小，而又使新连接请求的阻塞概率符合要求。
已有的资源预留的方法大多数是基于保护信道机制，主要是通过预留一部分容量仅供切换分配使用来实现。为了增进性能，保护信道机制又有允许切换或新请求在已无可用信道时排队等待，以某种概率形式接纳新请求的方式和保护信道机制等一系列的扩展形式。保护信道机制的关键在于确定最优的预留容量供切换使用。如果容量预留少了，强制终止概率将增大，切换的性能会降低；而容量预留多了，新请求的阻塞概率将增大，带宽的利用率会降低。为了适应网络业务量的实时性变化，要求有动态的、自适应的接纳控制算法根据当前系统的负荷对预留带宽进行调节。
在实际的系统中，对越区切换的呼叫，有效的资源预留方案应该考虑用户移动性的特点。通常考虑可根据用户移动的历史记录，或者通过预测用户的移动性来建立用户移动模型，以完成预留带宽的工作。利用全球定位系统(GPS)对移动用户进行定位可以实现用户移动性数据的采集，实现用户移动模型的建立。此外，在数据业务占业务比例越来越高的发展过程中，提出了建立正确的无线蜂窝网络中数据业务模型的需求。
3G网络中引入了不同种类的、不同QoS需求的分组数据业务，这要求一个好的CAC方案必须考虑到不同业务呼叫的特性以及相同业务的不同QoS需求，进行不同的处理。其处理的基本原则是使有较高优先级的业务（或较高QoS要求）在接纳时获得更多的优先权。
分组调度目的和原则分组调度是指基站根据一定的规则，将前向或反向链路资源分配给要求传输分组数据的移动台中的若干个，以使移动台可以发送或接收分组数据的工作过程。
无线分组调度的目的是尽量利用分组数据所具有的突发随机特征和无线通道来为不同类型的移动用户传输分组数据；在无线链路差错限制下保证带宽和延迟要求，在共享的资源上最大程度的满足各种类型用户的不同QoS需求，确保其服务质量并维护呼叫期间的吞吐量。
CDMA蜂窝网络中的分组调度中需要综合考虑在同一载波上部署的话音和分组数据业务，而不是孤立的分配资源。当占用相同载波时，传统话音业务（以及实时业务）的优先级应比分组数据业务（或非实时业务）的优先级更高。当优先级较高的业务与优先级较低的业务竞争资源时，可使后者降低其服务质量，或者切换到其他载频，甚至暂停其服务或拒绝接纳，以为优先级高的业务保留足够的资源，满足优先级高的业务的需求。
当系统负荷变化时，任何业务都可在其服务质量和占用资源之间获得某种折衷。对于话音业务，可采用不同的速率模式（例如AMR中的方法）或者改变其误帧率目标值。对于分组数据业务，可以改变编码和调制方式，改变所需的Eb/Nt要求，改变分组差错率的目标值，调整传输速率，采用不同的非连续发送模式。
当一个载波上的系统资源被组织成物理信道时，有码分复用（CDM）和时分复用（TDM）两种基本方式，在实际的系统中通常是两种方式结合使用。对于大的分组（下行），时分调度将带来更好的性能；而对于短的分组（上行），码分调度将更为合适。CDM和TDM的使用应该根据业务的具体QoS需求和系统负荷情况综合考虑。码分复用（CDM）适于对时延敏感的业务，对信道分配所需信令交换过程的控制比较容易而且开销也较小。但是当系统同时为多个分组会话提供服务时，CDM方式可能无法适应分组业务流量的突发变化和无线信道的起伏，会导致不能充分利用功率。因此，当传输持续过程中受到衰落变化的影响时，通常会采用功率控制。时分复用（TDM）适于对时延不敏感的业务，控制或调度起来相对复杂，需要更多的信令交互开销。当系统中有许多随机突发的分组业务流时，可以通过随时选择处于较好信道条件下的用户进行传输以提高系统整体的吞吐量；当调度的周期足够短，以至于信道的衰落效应在这段时间内可以忽略时，通常采取速率控制。
对于网络运营者而言，用户的体验感觉或者指定QoS要求非常关键，因此对于由多个用户共享的数据信道，调度策略至关重要。一个实用的调度器不仅应该考虑到系统的吞吐量和公平度，还需要考虑到用户的QoS需求。调度的时间长度对系统性能的影响表现在：调度时间过长将可能无法跟踪无线信道以及系统负荷的快速变化，不适于高突发性的业务；过短将可能导致频繁的信令交互，不适于流量均匀稳定且持续时间长的业务。通常突发性强的业务适于用公共信道传送，而数据流稳定的业务则适于用专用信道传送。在前向链路上的高速数据传输时，通常不采用软切换或更软切换。
调度算法在cdma2000 1x中，所有分组数据业务用户共享前反向无线资源，由基站完成对无线资源的管理调度。因此，基站必须在前反向链路上均采用分组调度算法。理想的调度算法需要满足吞吐量最大化和保证公平性这两个目标。吞吐量一般用每小区单位时间传输的数据量来表示，对于系统整体来说，吞吐量越大越好。公平性则是考虑对所有请求传输的用户而言服务机会的大小差别，最理想的情形是所有用户享有相同的服务机会。吞吐量最大化和保证公平性这两个目标是相互制约、相互矛盾的。实际的无线分组调度算法通常以其中一个目标为主、兼顾另一个目标，在二者之间取折衷。
针对CDMA系统的调度算法，按其优化的准则分类，可以分为两大类：1）面向系统吞吐量和公平度；2）面向满足业务质量QoS。若按实现的手段分类，可以分为两大类：1）应用优先级或队列进行调度；2）采用令牌漏桶算法调度。这些策略都可以通过一定方式组合使用，以达到更好的综合性能。从无线资源的角度，分组调度策略大致可以分为时域（T）调度、码域（C）调度和频域（F）调度。
调度算法相应分为前向、反向两种。前向链路的调度对象是F-SCH信道上的数据传输，反向链路的调度对象是R-SCH信道上的数据传输。
前向的数据业务可以在DCCH和FCH上传送，但主要在SCH上传送，因此前向链路的调度对象是SCH信道上的数据传输。
反向的数据业务主要在SCH信道上传，有时也在FCH和DCCH信道上传。只有SCH信道上的传输需要调度；FCH和DCCH信道上主要是传低速，高时延要求的自发传送的数据业务，不需调度。一般DCCH信道主要用于传信令，而FCH信道多用于传输速率小于或等于9.6kbps的数据业务。
目前对分组调度的研究已非常广泛深入，提出了很多典型的调度算法和策略，但是对于很多数据业务类型而言，前向链路流量占主要地位，因此调度算法的研究主要集中于前向链路。通常，前向链路的调度策略可以用于反向链路，但是需要考虑一定的限制。
前向调度算法介绍前向分组调度算法的基本思路是：基站根据移动台报告的信息和数据传输的情况，选出进行数据传输的用户，并确定与之对应的编码、调制方案。目前对分组调度的研究已比较成熟，提出了不少典型的调度算法和策略，其中面向系统吞吐量和公平性的主要有三种典型的、通常被用作性能评价参照的调度算法：
系统总吞吐量最大化算法也称作最大C/I法。其基本思想是基站根据移动台报告的所能支持的最大数据速率的估计值（与C/I对应，C/I估计值越高，数据速率也应越高），选择其中数据速率最大的进行数据传输，以使系统的吞吐量达到最大。
这种方法不能满足公平性的要求。例如当扇区内某些用户距离基站较近，信道条件较好，使得这些用户的C/I总是占优势，所支持的数据速率也最高，若这样的用户长时间传输数据（例如用户正在下载一个很大的文件），则系统将在这段时间内不能支持扇区内的其他用户的服务。
轮循算法这种方法和最大C/I法相反，它提供尽可能的公平性。其基本思想是系统每次以均等的机会（或依次）选取一个数据用户进行通信。采用这种算法，会使系统的总吞吐量下降。例如，当某用户信道条件不好时，可能被系统调度上，这样只能以较低的数据速率传输，而且很可能引起重传。而用户信道条件较好时，可能没有被调度上，造成无线资源的浪费。
正比公平算法这种算法是Qualcomm公司提出用于1xEV-DO（HDR）的一种算法，这种算法兼顾了吞吐量最大化和公平性。其调度的基本思想是基于优先级的，优先级的计算方法使得信道条件越好，优先级越高；而对于已经得到的较高吞吐量的用户，优先级越低。即可以表示为：优先级＝(C/I)/吞吐量。然后系统根据计算所得的优先级，选择值最高的用户进行数据传输。这种方法，即使有些用户信道条件差，但长时间得不到服务后吞吐量将下降，会使其优先级上升，从而得到传输数据的机会。虽然这种算法兼顾了公平性和吞吐量，但是根据仿真结果，系统吞吐量大大减少，只有最大C/I算法的吞吐量的1/9左右。
反向链路调度算法反向链路调度算法由反向功率控制、速率申请、调度三步完成。在调度过程中，基站根据优先级对移动台所申请的速率进行排队，然后使用Greedy Filling策略调度，将在反向链路上传送数据的权利先分配给优先级最高的移动台，以及其后优先级略低的若干移动台。
作为调度算法的核心，优先级函数在保证链路质量和公平性之间做出了折衷。对于每个移动台，在调度时，其优先权函数由下式[1]确定：
其中，为移动台所申请的速率，为过滤（平均）后所分配给移动台的速率，表示归一化的功率控制设置点，表示激活集中最强的基站所收到的导频功率，表示交换机中第i个基站收到的导频功率，M为激活集中BS数量，为公平度因子，=1使不占优的用户获得更多的吞吐量，=16时可大致满足公平性准则。算法的不同，体现在优先级函数上。
负荷控制无线资源管理功能体的一个重要任务是保证系统维持稳定，不过载。如果系统进行了合适的规划，并将接纳控制和分组调度的工作做得足够好，则可以基本排除过载的可能。但是如果遇到了过载，则负载控制功能体应该能够迅速并可控的将系统负载值降低到目标值以下。
负荷控制（Load Control,LC），又可称为拥塞控制，它可以实时的监测系统资源（单小区或多小区）的使用状况。当系统负荷沉重时，负荷控制功能应该可以做出判断，通过采取一些措施来保证系统稳定可靠的工作。这些措施主要包括降低优先级相对低的业务的服务质量，释放一些质量差但却占用相对较多资源的业务或者利用切换控制等。当系统负荷较轻时，要求负荷控制功能能够从负荷沉重的相邻服务区或载频吸收业务量，以使系统总体工作保持稳定的状态。在处理系统过载的情况时，负荷控制主要的原则是在服务质量和占用资源量之间取得折衷。
缩略语
ARQ
Automatic Repeat reQuest
BS
Base Station
DS
Direct Spread
FL
Forward Link
LAC
Link Access Control
MAC
Media Access Control
MC
Multi-Carrier
MCSB
Message Control and Status Block
MS
Mobile Station
OTD
Orthogonal Transmit Diversity
PCG
Power Control Group
PN
Pseudo Noise
QOF
Quasi-Orthogonal Function
QoS
Quality of Service
RC
Radio Configuration
RL
Reverse Link
RLP
Radio Link Protocol
SAR
Segmentation And Reassemble
SRBP
Signaling Radio Burst Protocol
SR
Spreading Rate
STS
Space Time Spreading
参考文献
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第二章 CDMA网络规划
张洪志
摘要：CDMA网络规划是移动通信系统规划最为关键的部分。无线子系统的投资通常能占到网络总投资的三分之二以上，其设计成败关系着整个移动通信网络建设的成败。CDMA网络规划包括传播模型，链路预算，性能分析，导频规划等方面。本章的重点放在网络规划的算法上。
关键词：网络规划; 移动通信
Network planning for cdma system
ZHANG HONGZHI
Abstract,Network planning for cdma system is the key part of the wireless communication system design,The investment for wireless subsystem can occupy two thirds of the total network capital,Network planning play an important role in the construction of the whole mobile network,Propagation Model,link budget,performance analysis,pilot assignment are included in the cdma network planning,A general introduction to cdma network planning is presented with certain emphasis on the algorithm.
Key words,network planning; mobile communication
什么是无线网络规划无线网络规划的内涵无线网络规划指的是根据网络建设的整体要求，设计无线覆盖目标，以及为实现该目标所进行的基站位置和配置的设计。
图 1 1移动通信系统规划无线设计目标无线设计目标包含覆盖目标、容量目标、成本目标三方面内容。
覆盖目标用于描述覆盖目标的指标主要有业务质量、通信概率、软切换率。
话音业务的质量可从接续和传输两个方面来衡量。接续质量表征了用户通话被接续的速度和难易程度，接续时延和阻塞率是用来衡量接续质量两个指标。传输质量反映了用户接收到的话音信号的清晰逼真程度，这里我们可以使用业务信道的误帧率来衡量。对于数据业务，目前通常采用吞吐量和时延来衡量业务质量。
通信概率描述了小区内（小区边缘）覆盖到的面积占总面积的百分比，它又可分为区内通信概率和边缘通信概率，其中区内通信概率的典型值为90%~95%，边缘通信概率的典型值在75%~80%。规划过程中，工程设计人员在网络规划软件的帮助下，预测规划区内的每点接收到的信号和发送信号的质量，根据预先设定好的覆盖门限判断某点是否被覆盖到，然后对整个规划区进行统计，确定覆盖概率是否达标。对于CDMA系统，前向链路覆盖标准以Ec/Io为主，手机接收信号电平为辅，反向链路以移动台发射功率为判断准则。网络设计人员在制定相应的覆盖门限判断标准时，应当区分不同地区类型，比如说：密集城区、一般城区、郊区、铁路、公路，制定相应的标准，表4-2是一种描述CDMA系统覆盖门限的典型形式，表内所列参数值均为网络设计的典型取值，读者可以参考。
软切换率描述了小区内处于软切换的面积占总面积的百分比。配置网络资源的时候会根据设计的软切换率预留一定的信道板资源供软切换时使用。软切换是CDMA移动通信系统的重要特征，它提高系统的切换成功率，但是过高的软切换比例会造成对系统资源的浪费。典型的，市区的软切换比例一般较高，在35%左右；县城和郊区较低，一般为10%~ 20%；非连续覆盖的区域，软切换比例为0。
表 1 1 无线设计目标设 计 指 标
典 型 值
业 务 质 量
数据吞吐量
--
业务信道误帧率
1% （话音）
5%（数据）
阻 塞 率
2% ~ 5%
（话音）
话音接续时延
< 4 s
通 信 概 率
区内覆盖概率
90% ~ 95%
边缘覆盖概率
75% ~ 80%
软 切 换 率
10 % ~ 30%
表 1 2 覆盖门限地区类型
反向手机发射功率（<=dBm）
前向手机接收功率（>=dBm）
Ec/Io(dB)
特大城市
大型城市
中等城市
特大城市
大型城市
中等城市
密集城区
-5
0
0
-70
-75
-75
>= -12
一般城区
0
5
5
-75
-80
-80
>= -12
郊区
5
10
10
-80
-85
-85
>= -12
公路
15
-90
>= -12
铁路
15
-90
>= -12
容量目标容量目标描述的是在系统建成后所能满足的话音用户数和数据用户数。该指标主要结合网络规模预测所提出的网络建设要求做出。
成本目标在保证满足覆盖和容量目标的基础上，降低建设成本，节约开支是网络建设的重要目标之一。设定合理的成本目标，并在设计实施过程中实现它，这需要网络设计人员和工程实施人员需要为之不断努力。本书主要介绍无线网络规划优化的方法，成本设计的方法不在本书的讨论之内，请读者参考其他资料。
设计方案设计方案所应包含的内容有：基站布局方案，基站设备配置方案。基站的配置方案需要确定选用的每个基站类型以及每个基站的参数信息，这些参数包含：扇区数目、信道板数目，载频参数、功率参数、天线参数、导频参数、软切换参数、馈线和连接器损耗、接收机噪声系数等,表 1 3中分类列出了主要的基站参数。
表 1 3 基站配置参数
参数名
参数名
导频参数
导频偏置指数PN
其他参数
接收机噪声系数
激活集搜索窗系数
馈线接头损耗
邻集搜索窗系数
载频
剩余集搜索窗系数
扇区数
切换参数
软切换加入门限
信道单元数
软切换去掉门限
功率参数
发射机最大功率
软切换比较门限
导频信道功率比例
天线参数
天线增益
其他公共信道开销功率比例
天线方向角
单个业务信道最小发射功率
天线下倾角
单个业务信道最大发射功率
设计内容从网络建设的阶段来分，规划可以分为新建网络规划和网络扩容规划两种。然而无论是新建网络的规划还是扩容的规划，无线网络规划的最终目的都是得到新增基站站址和基站配置的设计方案。
围绕着站址的选择和配置参数的确定，网络设计人员需要对链路所允许的最大路径损耗、小区容量、小区覆盖、天线、软切换比例、功率、导频、载波等进行仔细的分析和合理的设计，并通过对上述方面的综合考虑得到无线网络的设计方案，如图图 1 2所示。
图 1 2无线网络规划
CDMA规划特殊问题采用CDMA技术的无线系统，相对于GSM技术，具有众多优势，尤其表现在容量方面，若配给相同的频率资源，前者容量常常可达到后者的3~5倍。然而新的技术也带来了一系列新的问题，尽管采用CDMA技术，各个蜂窝小区可以使用相同的频率，无需像GSM网络一样进行复杂的频率规划，但是容量与覆盖之间特殊的相关性、软切换对系统性能的影响、导频偏置的选择都给无线网络规划增添了新的研究课题。
变化的网络负载与规划
CDMA是一个干扰受限的系统，干扰水平的增大直接影响着系统容量，影响着系统提供服务的质量。研究表明，若要保持系统性能稳定，负载约在60％ ~ 80％之间。当负载超过这个值时，用户受到的干扰将急剧增大，服务质量会下降得很快，小区覆盖范围收缩，从而产生覆盖的盲点。因此，如何合理的布置基站，选择基站参数，使得用户需求在各个基站之间均匀承担，成为CDMA无线规划需要解决的重要问题。
软切换与规划软切换是CDMA系统的独到之处，采用软切换技术能保证小区边缘用户的服务质量。但是，处于软切换中的用户比普通用户多占用系统资源（信道板资源，功率资源等），过高的软切换比例会带来系统资源的浪费，使得网络中可得到服务的总用户数下降。如何选择站址，如何配置导频功率使得每小区内软切换率保持适当的水平，在规划过程中，网络设计人员尤其应当注意。
导频与规划导频对CDMA系统至关重要。移动台使用导频区分基站，如果同导频相位的复用距离不恰当，或者相邻导频的距离不恰当，移动台可能把来自不同基站的导频信号误认为同一基站的导频；如果导频搜索窗口的大小设置不合理，一方面移动台可能将不同的导频误认为相同的导频，另一方面处于小区边缘的移动台也可能搜索不到可用的导频信号；此外，对于前向链路，导频干扰比基本上决定了其覆盖范围，导频的功率大小直接影响着小区负载大小和软切换比例。如果导频发射功率偏小，会使下行覆盖出现盲点；若偏大，则又会出现多个基站覆盖同一个地区，产生导频污染。因此说，合理的导频偏置规划，是构筑精品CDMA网络的关键。
新业务与规划
CDMA网络巨大的技术优势使得构筑更加丰富的移动业务成为可能，这些丰富的业务为人们的生活带来便利，同时也为移动通信运营商和相关行业带来了新的利润增长点。然而新业务的引入，同样也为无线网络的规划提出了新的研究课题。不同的业务特点，对于系统资源不同的需求，应该如何规划，如何设计基站参数，如何分配系统资源使得我们可以最经济的满足各种业务不同的QoS要求，这都是网络规划人员需要考虑的问题。
规划特点和意义技术密集、计算度密集、经验密集是网络规划三个重要特点。规划的整个过程复杂而繁琐，为了得到一个优选的设计方案，需要反复的设计和不断的调整，单纯的依靠手工计算是难以完成的，必须依靠计算机辅助设计。在现在的网络设计方法中，在建设方案实施前，常常应用静态仿真和动态仿真的技术，模拟网络的运行，以保证网络建设方案的切实可行。
无线网络规划是移动通信网建设的重要一环，无论是CDMA网络建设初期还是网络的扩容时期，细致周密的网络规划对于网络的建设成本与运行质量都具有极为重大的意义。前面我们已经提到，一个CDMA系统的无线网络（基站）部分的投资接近总投资的三分之二，对CDMA的无线网络部分进行合理的规划和优化可以大大减少投资；一个优选的规划方案将能辅助我们实现以最小的成本获得最佳的性能目标,最大限度的发挥网络的效用，发挥CDMA技术的容量优势，提高覆盖可靠性，延长手机寿命，提高通信服务的市场竞争能力,提升运营商的信誉。
无线网络规划流程如图 1 3所示，无线网络规划是一个不断设计、修改、再设计、再修改的迭代过程，概括地说，可分为数据准备，系统设计，方案验证三大步骤。
图 1 3无线网络规划总流程数据准备数据准备是整个网络设计的基础。规划实质上就是数据分析、处理和决策的过程，详实、准确的基础数据是设计一个优秀方案的根本。如下列表，在数据准备这一阶段中，网络设计人员应当收集数据信息有：
无线网络设计目标地理数据业务密度分布无线传播模型其他系统干扰如图 2 1，描述了数据准备各个部分之间的相互关系和流程。
图 2 1 数据准备经过网络规模的预测，运营者会对网络预期满足的用户数和预期达到的服务质量提出基本的要求，但是这个基本要求并不与无线网络设计指标直接联系，在本章的前面几节，我们对无线设计目标包括的内容进行了阐述，网络设计伊始，设计人员应当根据基本要求仔细的规划这些指标，确定各项指标所应达到的预期水平。
地理数据地理数据指的是规划区内道路、建筑、地形地貌等基本情况。无线网络规划需要建立数字化的地理信息数据库——电子地图，它是进行基站选址的基础，也是进行业务密度预测，网络模拟和传播模型校正的必备数据。
一般常见的电子地图精度有5米、20米、50米和100米的，当然，电子地图的精度越高能反映的地理信息越详尽，相应根据其进行分析所得到的结果也会越详尽，但是电子地图精度越高，同样的范围内所含的数据量就越大，相应的，进行分析时运算量就越大。权衡运算量和规划的不同需求，在城区等建筑物密集的地方，进行微蜂窝规划的时候，使用精度较高的地图，而在郊区等开阔的地区，采用精度较低的地图。
从数据内容来说，电子地图是由反映地形高度的DEM数据、反映地面覆盖种类的DOM数据、反映地面线状的LDM数据及反映建筑群高度的BDM数据等构成。对覆盖区进行传播预测时，DEM和BDM数据主要用于计算发射天线、接收天线的高度，用于判断是否发生反射、衍射；DOM数据可用于计算地物校正因子。数据内容越详细准确，对于规划结果的准确性帮助越大，因此我们应尽量丰富地图的数据内容。
电子地图的格式有很多种，网络设计人员应根据所使用的网络规划软件支持的地图格式选择适合的电子地图。
业务密度分布业务密度分布反映了业务（话音业务、数据业务）在规划区域内分布疏密的情况，它是选择基站站址最重要的根据。进行业务密度预测的方法有多种，在第5章中，将详细阐述业务密度预测方法，请读者参考。
无线电波传播和传模预测概论无线信道的电波传播特性与电波传播环境密切相关，这些环境包括地貌、人工建筑、气候特征、电磁干扰情况、通信体移动速度情况和使用的频段。无线通信设备采用的无线传输技术、无线通信系统的通信能力和服务质量与无线信道的电波传播特性紧密相关。
电波传播特性包括在无线移动通信信道中电波传播的快衰落与慢衰落，多径衰落和多普勒频移。在无线信道中，发射机与接收机之间的传播路径非常复杂，从简单的视距传播到各种复杂的由各种各样障碍物，如建筑物、山脉、街道、树叶和其它移动的物体而引起的反射、折射和散射传播。
有三种研究无线移动通信信道的基本方法：
理论分析用电磁场理论和统计理论分析电波在移动环境中的传播特性，并用数学模型来描述移动信道。
现场电波实测在不同的传播环境中，做电波实测实验，从测试数据中验证和校正理论分析结果。
计算机模拟在计算机上灵活快速地模拟各种移动环境，得出电波传播特性的统计描述。
通过研究，可以对不同移动环境中的电波传播特性进行定量分析，得出无线信道中信号的瑞利衰落，多谱勒频移、中值场强传播损耗等主要特性的统计描述。
无线信道简介慢衰落和快衰落通常，无线信道的衰落可分为快衰落和慢衰落两种。慢衰落，也称为阴影衰落，主要用于描述发射机与接收机（T-R）之间长距离（几十或几百米）上的平均信号场强的变化。快衰落用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内接收信号强度的快速变化。在同一个无线信道中，既存在快衰落，也存在慢衰落。一般而言，慢衰落表征了接收信号在一定时间内的均值随传播距离和环境的变化而呈现的缓变化，快衰落表征了接收信号短时间内的快速波动。因此，实际的无线信道衰落因子可表示为：
(1)
式中：
：信道的衰落因子
：快衰落因子
：慢衰落因子。
图 3 1 无线信道中的快衰落和慢衰落慢衰落是移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应，其信号电平起伏相对缓慢。慢衰落一般表示为电波传播距离r的m次幂与表示阴影损耗的正态分布随机分量的乘积：
(2)
式中，是阴影损耗，服从零均值和标准偏差dB的对数正态分布。
当用dB表示时，式（2）可以写为：
(3)
多径传播陆地移动信道的主要特征是多径传播。传播过程中会遇到很多建筑物，树木和以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射、散射及绕射等，这样，移动信道是充满了反射、绕射、散射波的传播环境。
在移动传播环境中，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时同相迭加而加强，有时反向迭加而减弱。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰落是由多径引起的，所以称为多径衰落。
移动信道的多径环境所引起的信号多径衰落，可以从时间和空间两个方面来描述和测试。从空间角度来看，沿移动台移动方向，接收信号的幅度随着距离变动而衰减。其中，本地反射物所引起的多径效应呈现较快的幅度变化，其局部均值为随距离增加而起伏的下降的曲线，反映了地形起伏所引起的衰落以及空间扩散损耗。
从时域角度来看，各个路径的长度不同，因而信号到达的时间就不同。这样，如从基站发送一个脉冲信号，则接收信号中不仅包含该脉冲，而且还包含它的各个时延信号。这种由于多径效应引起的接收信号中脉冲的宽度扩展的现象，成为时延扩展。扩展的时间可以用第一个码元信号至最后一个多径信号之间的时间来测量。
一般来说，模拟移动系统中主要考虑多径效应所引起的接收信号幅度的变化。而数字移动系统中主要考虑多径效应所引起的脉冲信号的时延扩展。这是因为，时延扩展将引起码间串扰，严重影响数字信号的传输质量。
时延扩展在多径传播条件下，接收信号会产生时延扩展。当发送端发送一个窄脉冲信号时，由于存在多条不同的传播路径，路径长度不一样，则发射信号沿各个路径到达接收天线的时间就不一样，而且传播路径又随移动台的变化而变化，因而移动台接收的信号由许多不同时延的脉冲组成。由于移动台的运动，各个脉冲可能是离散的，也可能连成一片。
时延扩展定义为最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后一个可分辨的时延信号与第一个时延信号到达时间的差值，实际上就是脉冲展宽的时间。图 3 2表示典型的对最强路径信号功率的归一化时延谱。
图 3 2 时延扩展
为归一化时延信号的包络，近似为指数曲线。表达式如下：
(4)
为最大时延扩展，对应归一化时延信号包络=-X dB时所对应时延差值。
为平均延时，即归一化时延谱曲线的数学期望，其表达式如下：
(5)
为归一化时延谱曲线的均方值时延扩展，其表达式如下：
(6)
均方值时延扩展是多径信道时延特性主要参数，它表征了时延谱扩展的程度。值越小，时延扩展就越轻微，反之，时延扩展就越严重。
在数字传输中，由于时延扩展，接收信号中一个码元的波形会扩展到其他码元周期中，引起码间串扰。为了避免码间串扰，应使码元周期大于多径引起的时延扩展。不同环境下，平均时延扩展是不一样的。
相关带宽与时延扩展有关的另一个重要概念是相关带宽。
当信号通过移动信道时，会引起多径衰落。我们自然会考虑，信号中不同频率分量通过多径衰落信道后所受到的衰落是否相同。相关带宽是一定范围内的频率的统计测量值，是建立在信道是平坦（即在该信道上，所有谱分量均以几乎相同的增益及线性相位通过）的基础上。换句话说，相关带宽就是指一特定频率范围，在该范围内，两个频率分量有很强的幅度相关性。频率间隔大于的两个正弦信号受信道影响不相同。如果相关带宽定义为频率相关函数大于0.9的某特定带宽，则相关带宽近似为：
((7)
如果将定义放宽至相关函数值大于0.5，则相关带宽近似为：
((8)
多谱勒频移当移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化，称为多普勒效应，这是任何波动过程都具有的特性。多普勒效应引起的附加频移称为多普勒频移，可用下式表示：
(9)
式中：
是入射电波与移动台运动方向的夹角
是移动台运动速度，单位m/s
是波长，单位m。
与入射角无关，是的最大值。称为最大多普勒频移。
移动台的运动造成接收信号产生多普勒频移。在多径传播环境中，对与接收机来说，有不同时延的反射路径，例如时延和时延的两条路径会有相同的入射角。它们之间不仅相互产生时延扩展，而且产生相同的多普勒频移。多普勒效应的结果是，通过移动无线信道后的单频信号的频谱扩展为，相当于单频信号通过移动多径无线信道后成为随机调频信号（即相位发生随机变化）。如果接收到多条有不同入射角的多径信号，多普勒频移成为多普勒扩展频谱，称作多径衰落信号的随机调频。
令多普勒频移宽度 为，其相关时间，它表征时变信道影响信号衰落的衰落节拍，信道随着这个时间节拍在时域上对信号有不同的选择性，把这种衰落称为时间选择性衰落,这种衰落对数字信号的误码性能有明显的影响。
衰落特性通常用衰落率、电平交叉率、平均衰落周期及衰落持续时间等特征量表示信道的衰落特点。
衰落速率和衰落深度衰落率是信号包络衰落的速率，即信号包络在单位时间内以正斜率通过中值电平的次数。衰落率与发射频率、移动台行进速度和方向以及多径传播的路径数有关。测试结果表明，当移动台行进方向朝着或背着电波传播方向时，衰落最快。频率越高，速度越快，平均衰落率的值越大。
平均衰落率的计算公式如下：
(10)
式中：
是移动台运动速度，单位 (km/h)
f为工作频率，单位(MHz)
衰落深度是指信号的有效值与该次衰落的信号最小值的差值。
电平通过率和衰落持续时间电平通过率的定义为，信号包络单位时间内以正斜率通过某一规定电平值R的平均次数，它是描述衰落次数统计规律的一个参数。
衰落信道的实测结果发现，衰落率与衰落深度有关。深度衰落发生的次数较少，而浅度衰落发生得相当频繁，用电平通过率定量描述这一特征。平均衰落率只是电平通过率的一个特例，即规定的电平值为信号包络的中值。
电平通过率计算公式如下：
((11)
式中：
为信号包络r对时间的导函数
为和的联合概率密度函数平均衰落持续时间的定义是，信号包络低于中值电平值的概率与该平均衰落率之比。计算式如下：
((12)
对于瑞利衰落，可以得出平均衰落持续时间：
((13)
电平通过率描述了衰落次数的统计规律，信号包络衰落到某一电平之下的持续时间是多少，是一个很有意义的问题。当接收信号电平低于接收机门限电平时，就可能造成话音中断或误比特率突然增大，了解接收信号包络低于某个门限的持续时间的统计规律，就可以判定话音受影响的程度，以及在数字通信中是否会发生突发性错误和突发性错误的长度。
无线信道电波传播基本方式引言蜂窝无线移动通信系统中，电磁波传播的机理是多种多样的，但总体上可归结为反射、绕射和散射。大多数的蜂窝无线移动通信系统运作在城区，发射机和接收机之间就无直射路径，而高层建筑产生了强烈的绕射损耗。此外，由于不同物体的多路径反射，经过不同长度路径的电磁波相互作用引起多径损耗。同时，随着发射机和接收机之间距离的不断增加而引起电磁波强度的衰减。下面我们就把这几种传播机理介绍一下。
自由空间的传播自由空间传播指在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，不发生反射、折射、散射和吸收现象，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗的空间。卫星通信和微波视距通信的传输环境是典型的自由空间传播。在自由空间中，若发射点处以球面波辐射，则接收处的功率为
(14)
式中：
为发射点处的发射功率
、分别为发射天线和接收天线增益
为波长
d为发射天线和接收天线间的距离
是与传播无关的系统损耗因子。
天线增益、的表达式为：
(15)
式中，为天线的有效截面积。
波长的表达式为：
(16)
式中：
为光速，即
为载频频率，单位为Hz
从(15)式中可以看出，接收功率和发射天线与接收天线增益的乘积成正比，与距离的平方成反比。
我们常采用各方向具有相同单位增益的理想全向天线作为参考天线。因此，我们定义有效全向发射功率（EIRP）：
(17)
EIRP表示同全向天线相比，发射端获得的在最大天线增益方向上的最大发射功率。
自由空间的传播损耗PL为有效发射功率和接收功率之间的差值，其定义式为
（无量纲）
(18)
或
10log()（dB）
(19)
当==1即天线具有单位增益时，有
10log
(20)
可见，发送天线与接收天线间距离的增加会直接导致自由空间传输损耗的增加。
设有、，且=2，则传输损耗分别为：
(21)
因此，距离增加一倍，传输损耗就会增加6.02dB。
若=10，则两者的传输损耗差为
(22)
即10倍距离的传播路径损耗为20dB。
反射电磁波在不同介质交接处，会发生反射。在理想介质表面上反射是没有能量损失的。如果电磁波传输到理想电介质的表面，则一部分能量进入新介质继续传播，一部分能量在原介质中发生了反射；如果电磁波传输到理想反射体的表面，则所有能量都将被反射回来。以下我们将分别讨论在电介质和理想反射体表面的反射。
1.电介质的反射设入射角度为，反射角为折射角为，如图 3 3所示（电场极性平行于入射波平面）。
图 3 3两种介面间的反射图中的参数、、分别代表电介质的介电常数、透射率和导电性。这里的与理想电介质的绝缘常数成正比，即，其中为。如果介质非理想，则将会产生能量损失（被电介质吸收），其绝缘常数为
(23)
式中
(24)
其中为导电性。
在介质边界处，极化场的反射系数为
（电场在入射波平面）
(25)
（电场不在入射波平面）
(26)
式中，为介质的固有阻抗，即介质的透射率和导电率的比值的开方。
当入射角大于等于Brewster角时，将不会发生折射而产生全反射。Brewster角满足：
(27)
2.地面反射模型在无线信道中，很少有单一路径传播的情况，一般会出现多径传播的现象。下面我们将讨论双径传播模型，该模型不仅考虑了空中的直接传播路径，还考虑了地面的反射路径。
图 3 4 地面反射模型从上图中可以看出，接收方的场强为，其中是通过空间传播的视距传输部分，则是地面反射部分。
假设发射机高度为，接收机高度为，发射机与接收机之间的水平距离为d（认为地球是一个平面）。设距发射端处的电场为，则在处，有
(28)
直射波到达接收机的路径长度为，反射波到达接收机的路径长度为，则接收端收到的由直射传播产生的电场为
(29)
由反射传播产生的电场为
(30)
其中是地面反射系数。若地面为全反射介质，则有，接收端的场强为
(31)
当发射机和接收机之间的距离足够大（远远大于时），只要满足
(32)
就有
(33)
上式中
(34)
为一个与、发送天线高度、接收天线高度和波长相关的常数。
绕射绕射使无线电波能够穿过障碍物，在障碍物的后方形成场强，即绕射场强。这是由于处于障碍物前方的各点可以作为新的波源产生球面次级波，次级波在障碍物的后方形成的场就是绕射波场。
应用Huygen定律，可以从一个波前点求得空间任何一点的场强。对于任何形状的波表面S，利用Kirchhoff等式，有：
(35)
式中，是与波面正交的导数。为了得到任意点的场强，必须知道波面场强和与波面正交的场强导数。为了求出场中点R处的场强，必须求出波面每一点，包括从R看不到的区域与该点的距离。
图 3 5球面距离计算从上图中可以看出，距离，即点同点的相位相差180度。同理，即点同点的相位相同。这些点在球面上形成了一个圆锥形的圆，任意两个圆之间的区域为菲涅尔区域。菲涅尔1区是以半径的圆围住的球面区，和之间的区域为菲涅尔2区。由于每个菲涅尔区的相位差为180度，则球面上的菲涅尔相邻区正负轮流变化，因此产生了高次区的电波相互抵消。
图 3 6 菲涅尔区域半径计算在任意形状表面均可建立菲涅尔区。选择与射线路径TR正交的平面，则菲涅尔区的半径为：
(36)
假设和，有
(37)
和
(38)
所以，第N菲涅尔区的半径为：
(39)
上式中取N=1，就可以得到第一菲涅尔区的半径：
(40)
散射实际的无线系统中，接收信号的能量比上述反射模型和绕射模型预测的场强要大。这是由于当电磁波在粗糙表面发生反射时，反射能量散布于各个方向，即发生了散射。一些圆柱形的散射体如树木等可以在所有方向上散射能量，从而增加了接收信号的能量。
前面提到的反射一般采用平滑的表面，而散射的表面通常是粗糙不平的。给定入射角，则可得到表面平整度的参考高度
(41)
若平面上最大的突起高度h小于，则可以认为该表面是光滑的；若大于，则认为该表面是粗糙的。对于粗糙表面，计算反射时需要乘以散射损耗系数，以代表减弱的反射场。Ament提出表面高度h为具有局部平均值的高斯分布的随机变量为
(42)
式中，是表面高度的标准方差。
当h>时，反射场强可以用粗糙表面的修正反射系数来表示：
(43)
电波传播损耗预测模型传播模型用于路径损耗的预测，为CDMA系统的覆盖规划提供依据，在系统的规划与设计中具有重要地位。
传播模型已经提出了很多种，有的基于理论分析，有的基于实测数据。预测路径损耗时，应选用合适的传播模型，以保证结果尽可能的准确，实现良好的工程设计。
下面介绍几种工程上常用的传播模型。
室外传播模型在实际的移动通信环境中，路径损耗不仅和工作频率、传播距离有关，还和收发天线的高度、具体的地形有关。因此，在系统设计之前，应该选用合适的传播模型进行路径损耗的预测，有条件的情况下，进行车载测试，根据测试数据，对原始模型进行校正。
Hata模型
Hata模型是一种广泛使用的传播模型，适用于宏蜂窝（小区半径大于1公里）系统的路径损耗预测，根据应用频率不同，Hata模型分为：
Okumura-Hata模型
适用的频率范围为150 MHz到1500 MHz，主要用于900 MHz
COST-231 Hata模型
COST-231工作委员会提出的将频率扩展到2 GHz的Hata模型扩展版本
1,Okumura-Hata模型
Okumura-Hata模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在150 MHz到1500 MHz之间，适用于小区半径大于1 km的宏蜂窝系统，基站有效天线高度在30 m到200 m之间，移动台有效天线高度在1 m到10 m之间。该模型以城区的路径损耗为标准，其它地区在此基础上进行修正。
Okumura-Hata模型路径损耗计算的经验公式为：
(44)
式中：
f：工作频率，单位MHz
d：收发天线之间的距离，单位km
hte：基站天线有效高度，单位m
hre：移动台天线有效高度，单位m
α(hre)：天线高度增益校正因子，其值依赖于环境
(45)
Ccell：小区类型校正因子
(46)
2,COST-231 Hata模型
COST-231 Hata模型是EURO-COST组成的COST-231工作委员会开发的Hata模型的扩展版本，应用频率在1500 MHz到2000 MHz之间，适用于小区半径大于1 km的宏蜂窝系统，发射天线有效高度在30 m到200 m之间，接收天线有效高度在1 m到10 m之间。
COST-231 Hata模型路径损耗计算的经验公式为：
(47)
CM为大城市中心校正因子：
(48)
COST-231 Hata模型和Okumura-Hata模型主要的区别在于频率衰减的系数不同,COST-231 Hata模型的频率衰减因子为33.9，Okumura-Hata模型的频率衰减因子为26.16；另外还增加了一个大城市中心衰减因子CM，大城市中心地区路径损耗增加3dB。
CCIR模型
CCIR模型给出了反映自由空间路径损耗和地形引入的路径损耗联合效果的经验公式：
(49)
式中，
该公式即为Okumura-Hata模型在中小城市传播环境下的应用，其校正因子为B。
如果15.8%的区域被建筑物覆盖，则
如果20%的区域被建筑物覆盖，则
COST 231-WIM模型
COST 231-WIM模型广泛用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境。它是基于Walfisch-Bertoni模型和Ikegami模型的。高基站天线时模型采用理论的Walfisch-Bertoni模型计算多屏绕射损耗，低基站天线时采用测试数据。模型也考虑了自由空间损耗、从建筑物顶到街面的损耗以及街道方向的影响。COST 231-WI模型适用的范围为：，，，。
COST 231-WIM模型分视距传播（LOS）和非视距传播（NLOS）两种情况近计算路径损耗。
对于LOS情况，路径损耗一个类似于自由空间传播损耗公式：
(50)
对于非视距（NLOS）环境，用到的参数如图 3 7所示：
图 3 7 COST 231-WIM模型具体为：
hb = 基站天线高出地面的高度，单位为m（4~50m）
hm = 移动台天线高度，单位为m（1~3m）
hB = 建筑物屋顶高度，单位为m
(hb = hb - hB = 基站天线高出建筑物屋顶的高度，单位为m
(hm = hB - hm = 移动台天线低于建筑物屋顶的高度，单位为m
b = 建筑物间隔，单位为m（默认值为20~50m）
w = 街道宽度，单位为m（默认值为b/2）
Φ = 街区轴线和发射机天线与接收机天线连线的夹角（默认值为90°）
当不知道建筑物的准确高度时，可以用下面的方法来估计
(52)
(53)
用以上参数，模型给出了非视距情况下路径损耗的计算公式：
(54)
其中：
是自由空间传播损耗
是由沿屋顶下沿最近的衍射引起的传播损耗
是沿屋顶的多重衍射（除了最近的衍射）损耗沿屋顶下沿最近的衍射引起的传播损耗由下式给出：
(55)
其中，为定向损耗：
(56)
沿屋顶的多重衍射损耗由下式给出：
(57)
其中：
(58)
因子为:
(59)
因子为:
(60)
因子为:
(61)
LEE模型
1,LEE宏蜂窝模型影响移动台接收信号大小的因素有两个，一个是人为建筑物，另一个是地形地貌。LEE模型的基本思路是先把城市当成平坦的，只考虑人为建筑物的影响，在此基础上再把地形地貌的影响加进来。LEE模型将地形地貌的影响分成三种情况计算：无阻挡的情况、有阻挡的情况以及水面反射的情况。
1) 人为建筑物对接收信号的影响由于每个城市的建筑物及其布局各不相同，因而在城市选定或高或低的位置，收集足够信号强度的测量数据。虽然所有数据的标准方差与地形的变化一致，但是，经过平均后得出的路径损耗曲线中却体现不出地形变化的影响，而是相当于把这些城市当成平坦地形，从而对路径损耗值进行概括。LEE宏蜂窝模型建立在对大量的场强测量数据分析的基础上，使用了统一的路径损耗公式：
(62)
其中：
Pr：接收功率
d：收发天线之间的水平距离
γ：距离衰减因子
Pr1：特定城市中，实测使用的基站天线为半波长天线，高为x米，发射功率为y 瓦时，1公里处的接收功率
α0：修正因子，实际使用中基站天线和上述标准天线不同时进行修正
(63)
其中：
ht、Pt、Gt分别是实际基站天线高度、基站发射功率和基站天线增益
htREF、PtREF、GtREF分别是测量Pr1和γ时的基站天线高度、基站发射功率和基站天线增益
2) 地形地貌对接收信号的影响
① 无阻挡的情况考虑地形的影响，采用基站天线的有效高度进行计算
(64)
其中：
：基站天线有效高度
hb：基站天线实际高度
d0：1 km
f0：850 MHz
由以上可得，无阻挡时的路径损耗为
(65)
L(v)：衍射损耗
② 有阻挡的情况
(66)
此时的路径损耗为
(67)
③ 水面反射情况
(68)
Gt：基站天线增益
Gm：移动台天线增益
λ：波长
α：由于移动无线通信环境引起的衰减因子（0≤α≤1）
当α＝1时，此时的路径损耗即为自由空间路径损耗
2,LEE微蜂窝模型
LEE微蜂窝小区路径损耗公式：
(69)
式中，为基站天线有效高度、距离基站处的直射波路径损耗，其表达式是一个双斜率模型：
(70)
式中， 为断点距离,为接收天线的高度。
是街区引入的损耗。要得到，首先计算从基站到A点的穿过街区的总的建筑物阻挡长度B，B＝a+b+c，再根据B查找曲线，曲线如图 3 8所示。
图 3 8 Lee微蜂窝街区阻挡损耗曲线室内传播模型随着CDMA理论和应用的发展，人们越来越关注室内无线电波传播的情况。室内无线信道主要有两方面不同于传统的无线信道：覆盖距离更小，环境变化更大。建筑物内传播受到诸如建筑物的布置、材料结构和建筑物类型等因素的强烈影响。
在覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成无线电波较大的传输损耗，造成移动信号的弱场强区甚至盲区，而数据业务的应用对接收信号又提出了更高的要求。在容量方面，在大型商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道容易发生拥塞。
建筑物具有大量的分隔和阻挡体。家用房屋中使用木框与石灰板分隔构成内墙，楼层间为木质或非强化的混凝土。另一方面，办公室建筑通常用较大的面积，使用可移动的分隔，以使空间容易划分，楼层间使用金属加强混凝土。作为建筑物结构一部分的分隔，称为硬分隔，可移动的并且未延展到天花板的分隔称为软分隔。分隔的物理特性和电特性变化范围非常广泛，应用通用模型于特定室内情况是非常困难的。
建筑物楼层间损耗由建筑物外部面积和材料，及建筑物的类型决定，甚至建筑物窗口的数量也会影响楼层间的损耗。通常建筑物一层内的衰减比其他层数衰减要大的多，在5，6层以上，只有非常小的衰减。
室内无线传播同室外具有同样的机理：反射、绕射和散射，但是条件却有很大不同。例如，室内信号电平在很大程度上依赖于建筑物的窗户的位置，门是否打开等。天线安装在何处也影响大尺度传播。天线安装于桌面高度与安装在天花板位置的情况会有很大的不同。
下面给出一些主要的室内传播模型。
对数距离路径损耗模型很多研究表明，室内路径损耗遵从公式：
(71)
式中，γ依赖于周围环境和建筑物类型，Xσ是标准偏差为σ的正态随机变量。
Ericsson多重断点模型该模型有四个断点，并考虑了路径损耗的上下边界，模型假定在d0=1m处衰减为30dB，这对于频率为900 MHz的单位增益天线是准确的。Ericsson模型没有考虑对数正态阴影部分，它提供特定地形路径损耗范围的确定限度。图 3 9是基于Ericsson模型的室内路径损耗图。
图 3 9 Ericsson多重断点室内路径损耗模型衰减因子模型建筑物内传播模型中包括了建筑物类型影响以及阻挡物引起的变化。这一模型灵活性很强，预测路径损耗与测量值的标准偏差为4 dB，而对数距离模型的偏差达13 dB。衰减因子模型为：
(72)
其中，γSF表示同层测试的指数值。如果对同层存在很好估计计算γ，则不同楼层路径损耗可通过附加楼层衰减因子FAF(Floor attenuation factor)获得。或者在公式（2-73）中，FAF由考虑多楼层影响的指数所代替。
(73)
其中，γMF表示基于测试的多楼层路径损耗指数。
室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子，并且随着距离成指数增长。对于多层建筑物，有：
(74)
其中，α为信道衰减常数，单位为dB/m。
传播模型路测与校正传播模型在使用时，用户需要对其准确性可靠性进行测试，或者根据地形校正其中的具体因子，这就涉及到传播模型的路测与校正。针对每个不同模型，输入参数不尽相同，故有不同的校正方法。我们校正采用多元线性回归分析，而各模型中也基本是呈线性关系，对于非线性的，可以用对数形式整体校正。
模型校正的理论说明在科学实验和生产实践中，有许多函数关系仅能通过由实验或观测得到的一组数据点
i＝1，2，…m
来表示。而它的解析式f(x)是不知道的。现选取一函数系，，…构成的函数空间
来近似表示f(x),这里是一些待定的参数。
有两个原则可确定
要求通过这m个数据点，即要求满足
这是插值条件，属于精确计算的范畴。我们不宜采用。
我们要求尽可能地从每个数据点附近通过（逼近），这就是曲线拟和问题。
拟和问题地提出是非常自然的。因为观测量总是由于这样那样的原因存在误差（噪声），要求精确满足这些本来就不精确的数据是没有必要的。相反地我们希望能使用某种手段来平滑地滤去数据中的“噪声”。
另一方面数据总量很大时，用插值方法得到的将是很复杂的，而且即使通过这m个点，和的偏差在之外也可能是很大的。
链路预算链路预算计算方法描述
3G/1x的话音覆盖范围基本是由链路预算分析确定的，小区的覆盖范围首先由反向链路预算确定，反向链路主要受移动台的最大发射功率限制，前向链路预算的目的在于保证由反向链路预算所确定的小区覆盖内基站有足够的功率分配给各个移动台。
对于话音业务的链路预算基本与IS-95的方法相同，但有些参数不同，比如：用来确定基站接收机灵敏度的接收Eb/Nt是基于总的移动台的发射功率(因为反向除了业务信道外还有寻呼信道)，而不是基于移动台分配给业务信道的一部分。另外，小区所允许的负载（相对于小区的极点容量）可以比IS-95的要更大一些。
对于3G/1x数据业务来说，链路预算主要有两个目的，第一是通过确定小区边界处的最小数据速率来规定小区的覆盖范围，第二是检查基站是否有足够的功率来支持覆盖范围内的所有用户，也就是是否能达到系统的性能要求（比如：数据吞吐量）。数据业务的反向链路预算相对简单，因为反向覆盖受限于高速的补充信道，所以只需考虑补充信道的覆盖即可。对于高速数据来说，覆盖通常小于3G/1x的话音或基本信道的覆盖。对于前向链路预算，因为基站的发射功率同时分配给低速信道（话音和基本信道）和高速信道以保证覆盖范围内的性能，所以前向链路预算比较复杂，另外，前向补充信道在小区的边界处不会进入软切换状态，这种设计策略就增加了前向链路的干扰。
链路预算在分析规划好的网络的性能中并不起关键作用，只是显示给用户以直观的印象，每个小区的链路预算参数可以不同，主要取决于基站所采用的技术（IS-95,CDMA2000等）。
反向链路预算（话音和数据业务）
由移动台天线端到基站天线端的最大路径损耗应满足的基本公式：
，其中，
为移动台天线端的最大发射功率，以dBm表示。缺省值为21。
为身体损耗，以dB表示。缺省值为2。
为补偿移动台处的阴影衰落的余量，考虑90%的边缘覆盖概率和8dB的对数正态阴影衰落。缺省值为10.3。
为软切换增益，以dB表示。缺省值为4。考虑90%的边缘覆盖概率和8dB的对数正态阴影衰落。
为建筑物或车载穿透损耗，以dB表示。缺省值为0。
为移动台天线到基站天线的平均路径损耗，以dB表示。
为基站天线增益，以dBi表示。
为基站线缆损耗，以dB表示。
为基站接收机的最小灵敏度，计算公式为：
，其中，
为考虑两路空间分集时某种数据速率下基站接收机为达到FER所需要的最大的（最糟糕情况下），以dB表示。
为数据速率。以dB表示
为接收机干扰余量，以dB表示，其中u为小区的负载因子。
为基站接收机的噪声系数，以dB表示。
为基站接收机的噪声功率谱密度，以dBm/Hz表示。
由这些参数就可以得到在各种不同速率下的最大路径损耗。
前向链路预算（话音业务）
基本公式为：
，其中，为扩频因子，为第I个用户接收到的本小区功率中单条业务信道功率，为接收到的单业务信道功率与接收到的服务区总功率之比。
为移动台处的噪声系数，为移动台处的噪声功率谱密度，为扩频带宽。
为小区内各个Walsh信道间的正交因子。
为第I个用户接收到的其他小区功率。
为第I个用户所需要的最小值。
定义其他小区与本小区干扰比为：
，这个比值通过仿真得到，一般是得到。
前向链路预算过程如下：
计算基站处各个信道的发射功率，考虑满负载允许情况。
按照反向链路预算得到的最大路径损耗得到移动台处的接收的本小区总功率和业务信道功率。
计算本小区其他用户的干扰，用仿真得到的正交因子乘以本小区总功率与业务信道功率的差即可得到小区内其他用户的干扰。
计算其他小区对本小区的干扰，用仿真得到的干扰比乘以本小区的总功率得到接收的其他小区功率。
计算总的干扰功率谱密度，把上面两步计算到的干扰功率加上热噪声功率除以总的扩频带宽就可得到干扰的功率谱密度。
计算移动台处可以得到的，其中为业务信道功率除以信号数据速率。
用得到的与移动台所需要目标的比较就可以得到前向是否可以给由反向链路预算确定的覆盖范围内的用户提供足够的功率。如果可以，说明前反向允许的最大路径损耗就是由反向链路预算确定的值，否则，需要调整最大路径损耗值和小区承载的负载。
前向链路预算（数据业务）
对于数据业务来说，前向链路预算比较麻烦，主要是针对不同的设计目标（第一种是采用以小区的高速率的数据覆盖作为小区的覆盖，第二种是采用以小区的话音覆盖作为小区的覆盖，），需要考虑的因素不同，而且还要考虑其他小区对本小区的基本信道和补充信道的干扰的方差，在实际计算中，我们以第一种设计目标来考虑前向链路预算。
基本公式为：，其中，为总的链路数，包括基本信道和补充信道以及软切换的链路数。
为第I条链路的激活因子。
为第I条链路所需要的目标。
为第I条链路接收的其他小区功率与本小区功率的比。
为第I条链路的扩频因子。
为小区内的正交因子。
为小区的最大发射功率。
为小区的总的发射功率。一般假设。
对于移动台i来说，，参数的意义同话音业务的前向链路。整理可得：
，设，
上式可写为：
则从基站侧来看：
，其中为第ｉ条链路的激活因子，为基站开销功率，为稳态时基站的平均发射功率，为基站最大发射功率。包括软切换和ＳＣＨ信道数，下面给出一个算例：
已知：
序号
参数名称
已知值
备注
1
基站发射功率（w）
16
以下均为线性值。
2
导频信道功率（w）
2.4
3
同步信道功率（w）
0.2
4
寻呼信道功率（w）
0.8
5
总业务信道功率（w）
12.6
1-2-3-4
6
总开销（％）
21.3%
(1-6)/1
6
指定的SCH速率（kbps）
153.6
7
FCH速率（kbps）
9.6
8
SCH的Eb/Nt
1.8
线性值
9
FCH的Eb/Nt
2.5
线性值
10
FCH软切换开销因子
1.75
线性值(考虑软切换)
11
SCH的开销因子
1
线性值(没有软切换)
12
FCH的平均激活因子
0.125
考虑平均１／８的激活
13
SCH的激活因子
1
14
小区电缆损耗
2.0
15
小区天线增益
44.7
16
天线端有效发射功率（EIRP）(W)
358.2
1*15/14
17
最大允许的路径损耗
6.46E+12
反向计算确定
18
正态阴影衰落方差
6.3
对应90%覆盖，SCH上无软切换
19
移动台接收天线增益
1.6
20
穿透损耗
31.6
21
移动台接收到的本小区总功率（ｗ）
2.78E-12
1*15*19/(14*17*20)
22
正交因子
0.16
仿真得到
23
FCH的激活因子的标准差
0.2
24
SCH的激活因子的标准差
0
25
其他小区对本小区的干扰因子
1.8
仿真得到
26
移动台的噪声系数
8
27
热噪声系数(w/HZ）
3.98E-21
28
扩频带宽（Ｈｚ）
1.23E+06
29
总热噪声（Ｗ）
5.01E-14
26*27*28
30
其他小区对本小区FCH干扰均值
0.49
仿真得到
31
其他小区对本小区FCH干扰方差
0.53
仿真得到
32
其他小区对本小区SCH干扰均值
1.92
仿真得到
33
其他小区对本小区SCH干扰方差
0.53
仿真得到
设可以同时支持的ＦＣＨ的个数为，每个ＦＣＨ的功率为，SCH的个数为，每个ＳＣＨ的功率为，则：
（５） １式全速率下FCH的实际Ｅｂ／Ｎｏ为：
２式
SCH的实际Ｅｂ／Ｎｏ为：
３式注：其他小区对本小区ＦＣＨ和ＳＣＨ干扰的均值和方差都要考虑到２和３式中，具体的说是把用代替，其中ｋ为保证上式以90%概率满足的常数因子（取1.3）。
结合１、２、３式以及和取整就可以得到ＦＣＨ和ＳＣＨ的个数，以及ＦＣＨ和ＳＣＨ的实际的Ｅｂ／Ｎｏ。
其他系统干扰建设一个新的系统，或者对已有系统进行扩容规划时，应当仔细调查已有系统对新建系统可能产生的干扰情况，保证新系统的正常运行，同时在设计过程中尽量避免新建系统对已有系统造成过大的干扰，影响原系统的正常运营。
系统设计与调整建设一个新的网络，网络设计人员首先对网络进行初步的建设维护工作，以确定所需使用的基站数目。经过链路预算，设计人员可大致确定若要满足覆盖目标所需的基站数目，同时经容量估算，设计者得到在满足容量目标的前提下所需的基站数目。进而，设计者比较满足覆盖需求和容量需求的基站数目，选择其中较大者，作为初步布站的数目。
设计基站站址是一个复杂的工作，除去工程技术的因素，站址选择的可行性也是很重要的一个方面。由于实际的物理环境所限，从技术角度考虑最适宜建站的地方，并不一定能够安放基站设备，因此在网络设计的过程中，可行的方法是为拟定安放的基站设定基站搜索圈，然后通过实地勘察，在基站搜索圈中确定基站站址，安放基站设备。
站址的实地勘察耗时耗力，应尽量减少，在进行实地勘察前，设计人员应当根据初选的基站站址和初步的基站设计参数，对网络的总体性能进行模拟。设计人员通过对模拟结果的分析，判断设计方案是否满足设计要求。若不符合，设计者对方案进行修改，并重新进行网络模拟。如果符合，该设计可以作为初步的可行性方案提交。此后设计人员需要实地勘察设计方案中的基站站址是否都切实可行。若不可行，需要重新在已选定的基站搜索圈中选择新的基站站址，并重复上述的网络模拟和调整过程，保证所选基站站址和设计参数可以实现设计目标。
经过上述的步骤完成站址设计和基站参数设计以后，设计人员再进行导频相位的规划，进一步完善整个设计方案。
图 4 1描述了上述系统设计与调整的整体流程。
图 4 1 系统设计与调整链路预算链路预算是进行网络预设计最重要的手段。进行链路预算时，网络设计人员全面考虑信号从发送端到接收端所可能经历的增益和损耗，根据所采用的无线技术对接收信号大小的要求，确定出前反向链路可以忍受的最大链路损耗。
以此最大的链路损耗为限制条件，根据已进行过校正的传播模型，以及为保证一定的通信可靠性的要求所预留出的链路余量，设计人员确定出小区半径，和目标规划区所需的小区数目。
容量估算容量估算通过对单小区所能满足的话音和数据用户数目的估算，估计实现系统容量目标所需要的基站数目。与采用TDMA和FDMA方式的移动通信系统不同，CDMA系统容量计算相对复杂，也难以精确的计算得出。本书第9章介绍常用的单小区容量估算方法，读者可参考。
性能分析在设计方案用于工程实施之前，使用计算机进行网络模拟、网络性能分析来保证设计方案可用的最好手段。计算机辅助的网络模拟引入到移动通信规划中来，大大降低了网络建设的成本，降低了网络规划对设计人员经验的依赖。
我们可以通过静态仿真或者动态仿真的手段，对网络实际建成以后的运行性能进行预测，从而评价一个设计方案是否达到了预期的设计要求。
性能分析以规划区的业务密度分布图、电子地图为基础信息，根据设计方案提供的站址信息、基站参数信息、系统参数信息，建立无线网络模型，进行网络模拟，得到规划区域内每点的移动台发射功率、接收功率；各点最强的Ec/Io、合并导频强度、超过覆盖门限导频数；每小区软切换区、软切换比例、每小区负载等性能参数，用以分析现有设计方案是否满足了覆盖目标和容量目标。
导频规划这里说的导频规划主要是指导频的相位分配，工程上经常提到的导频污染问题在性能分析过程中加以解决，不列为导频规划的范畴。
导频从本质上而言是一个特殊的码字，我们用它的不同相位，即相对于标准参考点的偏移来标志不同的基站。导频相位分配是CDMA系统设计过程中需要仔细解决的问题，不良的导频分配会衍生出很多问题。
扩容规划链路预算、容量估算、性能分析以及导频规划是建设一个新网络、进行参数设计最重要的方法和步骤，在网络设计人员需要通过扩容解决网络能力和用户需求间的矛盾时，同样也要应用到这些方法。但是扩容基于一个已有的网络基础之上，它必然面临很多不同的问题，譬如扩容时机的选择、增加的载波与已有载波间切换，设计人员应对这些特殊的问题进行单独的考虑。
规划验证设计方案优秀与否，必须拿到实际中去检验。尽管通过网络模拟，设计人员会对方案做出评价，但是网络的实际运行环境同计算机模拟环境的差异可能是巨大的，网络模拟结果表明设计方案可以达到设计目标，并不代表在实际环境中该方案不存在问题。优秀的规划验证方法，可以帮助设计人员找出已有设计方案的缺陷，通过对设计方案实施结果和设计方案预期效果的对比，可对设计方案提出修改意见，帮助设计人员修改设计方法，提升日后设计的准确性。如果我们在工程完全建设完毕前，对于已建的部分网络进行局部验证，发现设计方案的问题，并及时地进行调整，还可以节省网络的建设成本。
性能分析性能分析的必要性
CDMA无线网络具有如下特点：
首先，CDMA是一个自干扰系统，每个用户都对其他用户构成干扰，每个小区都对其它小区构成干扰，链路性能和系统容量取决于干扰功率的控制结果。因此，系统分析应该着重进行干扰分析、功率配置和软切换规划等工作显得尤为重要。但是由于各种因素相互制约，往往牵一发而动全身。以软切换为例，它虽然能够改善（上行链路的容量）网络运行质量，但却影响了下行链路容量，因此需要将软切换区域控制在一个合理的范围。
CDMA系统的覆盖、容量和通信质量相互关联。在乡村、公路沿线等低话务密度地区，覆盖是主要问题，由于移动台的发射功率有限，网络覆盖范围受限于上行链路（基站需有功率足够大的功放），而上行链路的小区边界又受上行负载因子的影响；在市区等高话务密度地区，系统容量取决于下行链路的可分配功率，通过分配不同的导频功率，可以控制下行链路的覆盖范围。小区大小依赖于所承载的业务量，而小区所承担的业务量又由小区面积决定，彼此循环制约。如果能找到较为理想的平衡点，不仅能满足业务需求，而且可以降低网络成本。
另外，在CDMA网络中容易出现导频污染、无主服务小区等共性问题。站址布局不合理或受地形地物的影响，会造成过多的无线信号能量投射到相邻小区，从而产生导频污染。当在同一区域有过多强度接近的信号时，容易发生掉话。只有在设计阶段就努力克服上述问题，才便于以后的网络优化工作。
由此可见，CDMA网络设计规划工作十分复杂。然而与第二代CDMA无线网络相比，cdma2000 1x网络设计规划工作更为复杂。这主要是因为：
1、3G系统将不局限于提供话音业务和低速电路型数据业务，而且支持包括高速分组数据业务在内的多种业务接入。各种业务对质量要求（QoS）的不同将直接影响信噪比参数的设定和最终网络的用户容量。
2、在cdma2000 1x网络中，除了话音业务仍采用Erlang或BHCA度量外，其它主要的数据业务，如www、FTP、E-mail等，需建立相应的呼叫模型。设计者要结合各地区预计的市场需求，进行业务定义、模型选取，将业务量汇总后映射成对不同种类物理信道的实际需求。须注意的是，所选取的数据呼叫模型将直接影响网络的用户容量。
3、cdma2000 1x网络业务的一个显著特点是上下行链路的非对称性：下行带宽的需求往往大于上行带宽需求。因此，如果根据上行带宽需求设计小区半径，小区覆盖面积会较大，但这将降低下行链路的容量，导致基站配置的提高（如增加载波）；如果完全按照下行链路业务需求设计小区半径，小区面积则会过小。
由此可见，cdma2000 1x网络设计规划工作相对更为复杂，如果人工完成该项工作，不仅耗时耗力，而且效果也难以保证。如果能够用计算机软件完成该项工作，可以省时省力，效果也能够得到保证。cdma2000 1x的系统性能分析，是进行网络设计规划的前提条件，也是进行网络设计规划重要环节。如何用计算机软件完成cdma2000 1x系统性能分析，是完成网络设计规划的关键。
性能分析的可行性在进行cdma2000 1x系统分析之前，先要确定系统分析的目标，主要包括所要覆盖的区域、每个区域所支持的业务类型、每个区域内每种业务所要达到的覆盖概率等等。此外，还要收集各种业务量的密度分布图、地形地貌数据资料、客户初选的站址信息和网络增长规划等信息。依据所收集的信息进行初步设计，包括建立传播模型及链路预算表、评估客户站点并建立新站点和计算机辅助的网络覆盖及干扰分析等。首先根据各区域的具体情况制订出相应的业务量规划和链路运算（不同的信道类型有各自的链路预算），分别从容量和覆盖的角度估算基站数量，对两者进行平衡，并结合客户提供的初选站址信息得出基站的初始布局。
由此可见，cdma2000系统性能分析主要的研究内容包括“覆盖分析”，“容量分析”两大块。在本文中我们也主要讨论这两方面的内容。
在进行覆盖分析的时候，由于CDMA系统中的所有用户在空中接口享有相同的干扰资源，在进行小区系统分析时不能独立地分析他们，我们通过仿真移动业务量分布（包括语音业务以及数据业务），对上行链路及下行链路进行分析，整个预测过程要迭代进行直到发射功率达到稳定值，在多次系统模拟的基础上进行统计平均。通过分析导频覆盖、值、反向功率和切换状况等输出结果评估设计方案。如果覆盖质量等未能满足要求，须进行站点优化。常用的优化措施包括调整基站位置、数量、发射功率、天线方向和高度等，然后重新进行仿真运算。这是一个循环往复的过程，直至满足各项需求。这种方法提供的小区覆盖预测结果比基于区域的链路计算（仅在设计的初始阶段有用）更为精确。
在进行容量分析的时候，我们认为用户是均匀分布在每一块区域中，根据基站布局，我们不断的增加用户数目，直到基站无法承受，没有剩余的发射功率可分配，这时认为得出每个基站的最大承载负荷，就是基站的容量，包括语音容量负荷以及数据容量负荷。
性能分析的预期目标
cdma2000 1x系统性能分析的预期目标是，对cdma2000 1x系统首先进行理论上的分析，包括“覆盖分析”以及“容量分析”。覆盖分析是通过公式推导，得到前反向覆盖平衡条件，在某一初始条件下，通过跌代方式，最后收敛到其极限值。容量分析是通过公式推导，得到某一基站（小区）的最大业务负载，就是该基站（小区）的容量。
CDMA系统分析模块输出以下结果以表征系统的覆盖、容量和服务质量指标：
每扇区前向导频信道的；
Best Server状态图；
软切换状态图
服务区前向干扰功率图；
每扇区移动台发射功率图；
前、反向链路平衡状态图；
每扇区所承载的业务量及负载因子报告；
性能分析的研究方案由于发射功率的制约和系统的自干扰，CDMA系统的覆盖范围和容量受到限制。当小区负载不一样或者用户的位置分布不同时，系统自身的干扰是不一样的，对于同样的功率限制，接收到的就会不一样，覆盖范围也会不同。覆盖和容量相互制约，呈反比关系。大容量的小区，其覆盖范围较小；小容量的小区，其覆盖范围较大。如果降低服务质量，也就是降低的要求，每个用户分配的功率相应减小，干扰同时也减小了，覆盖和容量可以得以改善。由于覆盖、容量和服务质量的这种制约关系，孤立地考虑单个问题是不正确的。规划软件中，我们将CDMA系统的覆盖、容量和服务质量统一起来，综合考虑。
覆盖分析：
CDMA分析模块按以下步骤来完成对覆盖的分析：
进行基站到移动台的路径损耗预测；
根据业务密度分布情况预测各基站的前向平均发射功率，然后根据该发射功率判断其前向覆盖范围。并得到其软切换状态和范围。
根据业务密度分布情况预测各基站的反向接收总功率（反向干扰）；然后根据该接收总功率（反向干扰）判断其反向覆盖范围。
为求基站（扇区）互相之间协调工作，更加有效地利用资源，我们需要是覆盖前反向平衡，即尽可能地是前向覆盖范围与反向覆盖范围相一致。
容量分析：
CDMA分析模块按以下步骤来完成对容量的分析：
将各种影响因数抽象化。
定义各种因数的随机过程。
根据发生的阻塞率得到容量估算公式。
整理公式，进行公式推导，分别得到前反向的容量估算。
覆盖分析
CDMA覆盖设计的目的是不仅要使得CDMA的覆盖区域尽可能的大，而且要在给定的区域中保持服务质量。由于CDMA系统是一个干扰受限的系统，所以小区的大小主要由其他用户的干扰大小所决定。在接下去的讨论中，我们不局限于某一个具体的传播模型，而是把结果表示成路径损耗（包括传播损耗和阴影损耗，单位是db）的函数。系统设计者可以结合覆盖分析和最佳服务基站图来决定实际的小区大小。
前向覆盖在前向链路上，小区的边界由Ec/It(每码片能量和接收到的功率谱密度的大小的比例)来确定。最大小区尺寸指的是在某个覆盖区内，接收到的导频Ec/It 大于某个门限。导频的Ec/It 可以写成下式,
(1)
：
为导频信号所占用的功率比例
L(r)为前向链路的路径损耗
Ptc为基站功率放大器的输出
Gc为基站天线增益，包含馈线损耗
Gm为移动台天线增益，包含馈线损耗
Ioc(r)为其他小区功率谱密度
Io(r)为本小区功率谱密度
(N0W)m为移动台低噪声放大器的输入我们可以从中解出L(r),得到：
(2)
取基站功率为44dBm,导频信号功率比例为(P=15%,导频信号的门限为(Ec/It)min=-15dB,移动台的热燥声数字为(NFm) =8dB,基站天线增益为Gc = 6dB,移动台天线增益为Gm = 0dB,本小区和其他小区的功率谱密度比例为Ioc/Io=2.5dB (假设移动台在小区的边缘),得到对应的路径损耗为(L(r) ) is -158 dB。
反向覆盖反向链路上最大的路径损耗主要是决定于基站的载波干扰比，允许的用户数目和移动台可以发射的最大功率。基站处的载波干扰比为
(3)
其中：
Ptm为移动台功率放大器的输出
L(r)为反向链路路径损耗
Gc为基站天线增益，包含愦线损耗
Gm为移动台天线增益，包含馈线损耗
v为平均话音激活系数
N为用户数目
F为频率复用系数
(N0W)m为移动台低噪声放大器的输入
的值仅仅取决于系统负载。可以表示为：
(4)
其中定义X为系统负载系数。最大的移动台可以忍受的路径损耗为：
(5)
例如，一个200 mW 的移动台，最小需要7dB Eb/Nt(Eb/Nt = CNR + 21 dB 处理增益)的,5dB 基站噪声数,Gc = 6dB,Gm = 0dB,90% 负载,路径损耗 (L(r)) 为 -141 dB。
前反向链路平衡如果前向链路功率过大，会导致对别的小区内的用户产生不必要的干扰。同样，如果反向链路功率过大，会牺牲系统的容量。所以希望设计系统使得前反向的边界是正好一致的。前反向平衡的链路会使得干扰达到最小，同时消除相关的不必要的切换问题。正如我们所看到的，反向小区的边界是由小区的负载决定的，而前向的小区边界则由最小Ec/It 决定。为了使得前向和反向的链路边界接近，前向和反向的路径损耗必须相等。我们定义平衡因子为B
(6)
系统设计者可以根据B来确定哪条链路是限制因素。实际上的规则是当B < -(,系统是前向链路受限，当B( ( -(,前反向炼路是平衡的，当B >(时，系统是反向链路受限。参数(考虑了所有计算B所需要考虑的因素。
导频分配在基于CDMA系统中，解调信号需要的信噪比很低，这使得在每个小区中使用同频宽带信号成为可能。不同小区的导频信号采用同一伪随机序列，用不同的相位偏置来区分。
然而，导频信号在空间传播时会附加一个正比于传播距离的传播时延。如果两个小区的导频信号传播时延在某个移动台处正好抵消了他们的PN偏置的相对时延，那么移动台就会感觉检测PN偏置很困难。如果此时移动台处于初始化状态，它就会无法捕获系统。更糟糕的是，如果移动台正好处于通话状态，这种情况的发生会使得移动台切换到一个错误的导频上，这样就会导致移动台的掉话。由此可见，CDMA系统中的导频偏置需要仔细来规划。
CDMA系统中的导频规划从某种意义上来讲，非常类似于模拟系统中的频率规划。主要需要考虑以下两个问题:
同PN偏置的小区的复用距离相邻小区的PN偏置的时间间隔一种不正确的PN偏置分配
cdma系列系统使用15-bit短码，共32,768码片。最小的两个PN偏置之间相差64个码片。所以一共有512个唯一的PN偏置。在一个实际的CDMA系统中，可以使用的PN偏置进一步被系统参数Pilot_Inc减少到下式:
(1)
当导频信号传播了距离d公里，等效的导频信号偏移的码片数目为
(2)
所以导频偏置差1等价与15.6km的传播距离。如果两个导频信号的传播时延抵消了他们之间的偏置码片差别，就会在接收处产生导频偏置的检测模糊。移动台由于不知道他处于哪个小区而无法捕获系统。下面给了3个PN偏置模糊的例子：
两个导频在某移动台处相位差小于1个码片(0.814(s)导致两个信号纠缠在一起。在这种情况下，解扩某一导频的时候无法取消另一个导频的干扰，这会导致扩频增益无法实现。
某个导频信号落入了某个激活集导频信号的搜索窗而被认为是这个激活导频信号的一个多径分量，这样RAKE接收机会产生性能的下降而不是分集增益。
某个导频信号落入了某个移动台的邻集或者剩余集的搜索窗。如果该移动台刚好处于呼叫中，那会导致他请求一次错误的切换，甚至可能造成掉话。
由此可见，CDMA系统中的PN偏置必须经过仔细的规划。
图 1,PN偏置模糊
PN偏置规划
CDMA系统中的Ec/Io 和时间延迟就相当于模拟系统中的频率，起到小区的隔离作用。就向AMPS系统中频率复用的问题一样，在CDMA系统中，同PN也需要足够的空间复用距离。潜在的产生干扰的小区的信号必须足够的小而且不被搜索硬件捕获。PN偏置的最小服用距离由Ec/Io决定。他们之间的关系可以由下式表示：
(3)
Tdes 表示目标Ec/Io。在初始化阶段，这个值等于接收机的灵敏度，比如最小的可以接收的导频强度。在呼叫中，这个值等于切换门限。
以图1为例，假设两个小区发射的功率相等为P，Ec/Io就可以写成下式：
(4)
(是路径损耗系数，一般取2~5，(为导频信道占整个小区功率的百分比。di 和 dj
是从移动台到两个小区的距离。dc是一个码片的等效距离(244米)。No 是热噪声功率。
将(4)代入(3)，可以得到下式
(5)
定义距离重用因子m为
(6)
则最小重用距离可以写成
(7)
R是小区半径，单位是码片数。S是激活集搜索窗的一半，单位也是码片数。
公式(7)表明重用距离是接收机的灵敏度，路径损耗的指数，系统配置信息如搜索窗大小和切换参数的函数。如果我们取导频功率比例为15%，接收机灵敏度为-25dB，当路径损耗指数从2变到5时，最小复用距离会从若干倍的小区半径变化到一倍的小区半径。对于微小区的情况，移动台和它的服务小区的距离可能相差和这个小区的同PN小区的距离小于244（一个码片）米，在这种情况下，最小复用距离就不仅仅是Tdes的函数，而且也是移动台和小区距离差的函数了。
相邻小区最小的导频偏置差应该足够大以避免移动台接收器的搜索错误。但是不幸的是，这个偏置差取的越大，可以使用的导频骗置数目就越少。假设移动台的邻集搜索窗大小为Srch_Win_N，那么最小的相邻小区的导频偏置差Pilot_Int为
(8)
[x]表示距离x最近的整数。Srch_Win_N必须足够大以覆盖潜在的软切换区域。如下图所示，假设软切换区域的角度为(,x 和 y是软切换边界距离两个小区中心的距离，我们可以得到：
(9)
(表示本地的时延扩展，对应的软切换比例为
(10)
图 6 1 软切换区域和搜索窗大小代入 ( = 30o x=0.5R,得到 ,对应的软切换区域比例为 69.7%,
从(8),(9),(10)可以看出，最小的相邻小区的PN偏置是传播时延扩展，软切换参数，小区距离的函数。如果用增加软切换区域的方法来增加移动台对捕获系统的可能性，那么最小的导频间隔也需要相应的增大。另一方面，一个大的导频偏置间隔可以使移动太可以正确的解调相邻的小区，同时使用一个大的邻集导频搜索窗口可以用于补偿相邻小区比较大的传播时延差。
导频规划策略导频偏置规划的主要目的是正确的标志相邻的小区，这可以更有利于切换。同时排除所有有可能产生足够强度导致PN相位模糊的导频。
为了正确标志所有有可能切换的邻小区，下面的条件必须满足：
(11)
(Tmax是位于切换区域的所有邻小区可能的时延差，单位是码片。(Pilotmin是所有可能进行切换的小区之间的最小PN偏置差，(11)式指出Srch_Win_N必须足够大以检测出可以切换的邻小区的导频，(Pilotmin也应该足够大以保证标志出所有的处于切换区域的邻小区。(Tmax与软切换参数，小区半径，本地的传播环境都有关系。
为了避免所有有足够强度的干扰导频信号产生接收器的PN模糊，必须满足以下的条件：
(12)
(TI 是所有位于切换区内的邻小区和复用距离以内的小区的时延差，(Piloti是对应的PN偏置差。
(12)式指出导频差(Piloti在扣除了时延(Ti以后应该足够大以使得干扰导频落在搜索窗之内而被检测，或者比(Pilotmin,大以使得干扰导频不会被当作一个可能可以切换的邻集导频。如果Srch_Win_N,(Pilotmin,和 (Ti,t都被确定了，那么(Piloti也将被(12)式唯一确定。
PN规划是一个分配PN偏置并且同时满足(11)和(12)式的过程。
根据(11)，邻小区要保持一个最小的PN偏置差(Pilotmin，这个值取决于所有邻小区之间的时延差。
根据(12)，不希望产生干扰的导频信号和切换区域内的导频信号的导频偏置差会随着相对时延的增加而减小。
所以最优的PN规划策略应该是PN偏置差随着时延扩展的增加而自适应的减小。
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1 概述 4
1.1 cdma2000的特点 4
1.2 cdma2000的标准 5
1.3 cdma2000信道命名约定 5
1.3.1 逻辑信道命名约定 6
1.3.2 物理信道命名约定 7
1.4 cdma2000的体系结构 8
2 物理层 9
2.1 前向链路（FL）物理信道 10
2.1.1 FL物理信道概况 10
2.1.2 FL导频信道 12
2.1.3 FL同步信道 12
2.1.4 FL寻呼信道 12
2.1.5 FL广播控制信道 13
2.1.6 FL快速寻呼信道 13
2.1.7 FL公共功率控制信道 15
2.1.8 FL公共指配信道 15
2.1.9 FL公共控制信道 15
2.1.10 FL专用控制信道 16
2.1.11 FL基本信道 16
2.1.12 FL补充信道 17
2.1.13 FL补充码分信道 17
2.2 反向链路（RL）物理信道 17
2.2.1 RL物理信道概况 17
2.2.2 RL导频信道 20
2.2.3 RL接入信道 21
2.2.4 RL增强接入信道 21
2.2.5 RL公共控制信道 21
2.2.6 RL专用控制信道 21
2.2.7 RL基本信道 21
2.2.8 RL补充信道 22
2.2.9 RL补充码分信道 22
2.3 接入模式 22
2.3.1 与IS-95A/B兼容的接入模式 22
2.3.2 基本接入模式 22
2.3.3 功率受控接入模式 22
2.3.4 预留接入模式 22
2.3.5 指定接入模式 24
3 链路层 24
3.1 MAC子层 24
3.1.1 RLP和复用子层 25
3.1.2 SRBP和公用信道复用子层 26
3.2 LAC子层 26
3.2.1 LAC层内的协议子层 27
3.2.1.1 鉴权子层 27
3.2.1.2 ARQ子层 27
3.2.1.3 寻址子层 29
3.2.1.4 功用子层 29
3.2.1.5 分割和重装（SAR）子层 29
3.2.2 逻辑信道 29
3.2.2.1 r-csch 31
3.2.2.2 f-csch 31
3.2.2.3 f/r-dsch 32
4 第三层（层3） 32
4.1 业务建立时的控制信令 33
4.1.1 业务配置（Service Configuration） 33
4.1.1.1 业务配置中的可协商参数 33
4.1.1.2 业务配置中的不可协商参数 34
4.1.2 业务协商（Service Negotiation） 35
4.2 切换中的控制信令（流程） 35
4.2.1 软切换 35
4.2.2 CDMA工作模式之间的硬切换 38
4.2.3 CDMA到模拟系统的硬切换 39
5 无线资源管理 39
5.1 功率控制 40
5.1.1 反向功率控制 41
5.1.2 前向功率控制 42
5.1.3 软切换技术 43
5.1.4 接纳控制 43
5.2 分组调度 45
5.2.1 目的和原则 45
5.2.2 调度算法 46
5.2.2.1 前向调度算法介绍 46
5.2.2.2 反向链路调度算法 47
5.3 负荷控制 48
6 缩略语 49
7 参考文献 49
第二章 CDMA网络规划（张洪志） 51
1 什么是无线网络规划 51
1.1 无线网络规划的内涵 51
1.1.1 无线设计目标 52
1.1.2 设计方案 54
1.1.3 设计内容 54
1.2 CDMA规划特殊问题 55
1.3 规划特点和意义 56
1.4 无线网络规划流程 56
2 数据准备 57
2.1 地理数据 57
2.2 业务密度分布 58
3 无线电波传播和传模预测 58
3.1 概论 58
3.2 无线信道简介 58
3.2.1 慢衰落和快衰落 58
3.2.2 多径传播 60
3.2.3 时延扩展 60
3.2.4 相关带宽 61
3.2.5 多谱勒频移 62
3.2.6 衰落特性 62
3.2.6.1 衰落速率和衰落深度 62
3.2.6.2 电平通过率和衰落持续时间 63
3.3 无线信道电波传播基本方式 63
3.3.1 引言 63
3.3.2 自由空间的传播 63
3.3.3 反射 65
3.3.4 绕射 67
3.3.5 散射 69
3.4 电波传播损耗预测模型 69
3.4.1 室外传播模型 70
3.4.1.1 Hata模型 70
3.4.1.2 CCIR模型 71
3.4.1.3 COST 231-WIM模型 71
3.4.1.4 LEE模型 73
3.4.2 室内传播模型 75
3.4.2.1 对数距离路径损耗模型 76
3.4.2.2 Ericsson多重断点模型 76
3.4.2.3 衰减因子模型 77
3.4.2.4 传播模型路测与校正 77
4 链路预算 78
4.1.1 链路预算计算方法描述 78
4.1.1.1 反向链路预算（话音和数据业务） 78
4.1.1.2 前向链路预算（话音业务） 79
4.1.1.3 前向链路预算（数据业务） 80
4.2 其他系统干扰 82
4.3 系统设计与调整 82
5 性能分析 84
5.1 性能分析的必要性 84
5.2 性能分析的可行性 85
5.3 性能分析的预期目标 86
5.4 性能分析的研究方案 86
5.5 覆盖分析 87
5.5.1 前向覆盖 87
5.5.2 反向覆盖 88
5.5.3 前反向链路平衡 88
6 导频分配 89
6.1 一种不正确的PN偏置分配 89
6.2 PN偏置规划 90
6.3 导频规划策略 92
7 参考文献 93
第一章 cdma2000介绍
张洪志
摘要：cdma2000是面向第三代（3G）无线通信系统的标准之一，它以当前的cdmaOne系统为基础发展而来，与之有很好的后向兼容性，并可在多种环境条件下以不同的服务质量（QoS）支持多种/复合业务（如话音、分组/电路数据、定位业务），满足IMT-2000的要求。本文对cdma2000标准进行了概括的介绍，并将重点放在其物理层上。
关键词：cdma2000; 移动通信
An Introduction to cdma2000
ZHANG HONGZHI
Abstract,cdma2000 is one of the standards for the 3rd Generation (3G) wireless communication systems,It is based on the evolution of current cdmaOne systems with which backward compatibility is well maintained,In multiple environments,cdma2000 satisfies the requirements of IMT-2000,supporting various/combined services (e.g,voice,packet/circuit data,tiered services) with different QoS,A general introduction to cdma2000 specifications is presented with certain emphasis on its Physical Layer.
Key words,cdma2000; mobile communication
概述
cdma2000的特点
cdma2000采用CDMA技术的宽带扩频接口，用以满足3G无线通信系统的需要。采用该技术在室内办公室环境中、室内/外步行环境中、车载环境中，均可达到或超过IMT-2000的指标，室内最高数据速率达2Mbps，步行环境384Kbps，车载环境144Kbps；同时支持从2G系统的演进及以下一些特性：
宽松的性能范围：从话音到低速数据、到非常高速的分组和电路数据业务；
提供多种复合的业务：仅传话音、同时传话音和数据、仅传数据和定位业务；
具有先进的多媒体服务质量（QoS）控制能力，支持多路话音、高速分组数据同时传送；
与现存的TIA/EIA-95-B系统具有无缝的互操作性和切换能力；
具有从基于TIA/EIA-95-B的系统平滑演进的能力；
cdma2000无线传输技术上的关键设计有下面一些特点：
宽带CDMA无线接口在提高系统性能和容量上有明显的优势：
基于相干导频的反向空中接口；
连续的反向空中接口波形；
快速的前向和反向空中接口的功率控制；
采用辅助导频来支持波束赋形应用和增加容量；
支持多种范围的射频信道带宽：1.25MHz; 3.75MHz; 7.5MHz; 11.25MHz和15MHz；
增强的MAC功能以支持高效率的高速分组数据业务；
为支持MAC对物理层进行了优化：
采用了专用控制信道（DCCH）；
可变帧长的分组数据控制信道操作（5和20ms）；
为支持快速分组数据业务的接入控制采用了增强的寻呼和接入信道；
为支持更高传送速率和增加系统容量采用TURBO码；
可支持多种空中接口信令的灵活的信令结构；等等。
cdma2000的标准
cdma2000系列标准为满足3G无线通信系统要求，其无线接口采用了码分多址（CDMA）扩谱技术。该标准包括下列部分：
IS-2000-1.A，Introduction to cdma2000 Standards for Spread Spectrum Systems[1]，这部分是对cdma2000标准整体的简要介绍。
IS-2000-2.A，Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[2]，这部分是对cdma2000物理层标准描述，主要包括空中接口的各种信道的调制结构和参数，是整个标准中关键的部分。
IS-2000-3.A，Medium Access Control (MAC) Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[3]，这部分是对cdma2000第二层标准中的媒体接入控制（MAC）子层的描述。
IS-2000-4.A，Signaling Link Access Control (LAC) Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[4]，这部分是对cdma2000第二层标准中的链路接入控制（LAC）子层的描述。
IS-2000-5.A，Upper Layer (Layer 3) Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[5]，这部分是对cdma2000高层（层3）信令标准的描述。
IS-2000-6.A，Analog Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems[6]，这部分是对模拟工作方式的规定，用以支持双模的移动台（MS）和基站（BS）。
本文的内容也基本按照上面的结构进行组织，所参考的版本为2000年3月的‘Release A’，但基本省略了IS-2000-6.A这部分，并且其它部分的叙述侧重围绕物理层展开。
cdma2000信道命名约定由于cdma2000中经常提到各种逻辑信道和物理信道，为了下面叙述的方便，先介绍一下本文对信道命名的约定。
逻辑信道命名约定一个逻辑信道名包括3个小写字母,后跟“ch”(channel)。第一个字母的后面有一个连字符。表格 1 1显示了用于该系列标准中的逻辑信道命名规则。例如,前向专用业务信道(Forward Dedicated Traffic Channel)表示为f-dtch.
表格 1 1 逻辑信道命名约定第1个字母
第2个字母
第3个字母
f = Forward（前向）
r = Reverse（反向）
d = Dedicated（专用）
c = Common（公用）
t = Traffic（业务）
s = Signaling（信令）
物理信道命名约定物理信道由大写字母缩写表示。和逻辑信道的情况一样，信道名称的第一个字母表示信道的方向(前向或反向)。表格 1 2给出了cdma2000中所有物理信道的名称和意义，其中“F/R”和“Forward/Reverse”指两种不同的物理信道。例如，前向基础信道(Forward Fundamental Channel)的物理信道名为F-FCH。
表格 1 2 物理信道的命名约定信道名称
物理信道
F/R-FCH
Forward/Reverse Fundamental Channel（前向/反向基本信道）
F/R-DCCH
Forward/Reverse Dedicated Control Channel （前向/反向专用控制信道）
F/R-SCCH
Forward/Reverse Supplemental Code Channel（前向/反向补充码分信道）
F/R-SCH
Forward/Reverse Supplemental Channel（前向/反向补充信道）
F-PCH
Paging Channel（寻呼信道）
F-QPCH
Quick Paging Channel（快速寻呼信道）
R-ACH
Access Channel（接入信道）
F/R-CCCH
Forward/Reverse Common Control Channel（前向/反向公共控制信道）
F/R-PICH
Forward/Reverse Pilot Channel（前向/反向导频信道）
F-APICH
Dedicated Auxiliary Pilot Channel（专用辅助导频信道）
F-TDPICH
Transmit Diversity Pilot Channel（发送分集导频信道）
F-ATDPICH
Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel（辅助发送分集导频信道）
F-SYNC
Sync Channel（同步信道）
F-CPCCH
Forward Common Power Control Channel（公共功率控制信道）
F-CACH
Forward Common Assignment Channel（公共指配信道）
R-EACH
Reverse Enhanced Access Channel（增强接入信道）
F-BCCH
Forward Broadcast Control Channel（广播控制信道）
cdma2000的体系结构以MS为例的cdma2000的体系结构如图 1 1所示，cdma2000标准中的内容就是按照这种层次结构组织起来，本文的结构也是如此，当然这只是抽象的概念模型，和物理实现方式并无强制的约束关系。
图 1 1cdma2000体系结构（MS侧）
物理层如图 1 1所示，cdma2000的物理层处于其体系结构的最底层，完成高层信息与空中无线信号间的相互转换；几乎cdma2000的所有特点和优点都通过它来保证并体现，它是这种无线通信系统的基础。为了满足3G业务的需求，并实现从现有2G的CDMA技术的平滑演进，cdma2000相对于2G的CDMA标准提出了更多种类的物理信道，对于它们的应用可以非常灵活，当然复杂度也相应增加了，这就需要对它们有准确全面的了解。因此，本文这部分将主要按不同信道的划分来介绍物理层。
在介绍之前，先了解一下几个基本概念。首先是“扩谱速率”，即“Spreading Rate”，以下简称“SR”，它指的是前向或反向CDMA信道上的PN码片速率。本文中SR有两种：
一种为SR1，也通常记作“1X”，SR1的前向和反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为1.2288 Mcps的直接序列（DS）扩谱。
另一种为SR3，也通常记作“3X”，SR3的前向CDMA信道有3个载波，每个载波上都采用1.2288 Mcps的DS扩谱，总称多载波（MC）方式；SR3的反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为3.6864 Mcps的DS扩谱。
下面再介绍一下“无线配置”的概念。无线配置即“Radio Configuration”，以下简称为“RC”。RC指一系列前向或反向业务信道的工作模式，每种RC支持一套数据速率，其差别在于物理信道的各种参数，包括调制特性和扩谱速率等。
前向链路（FL）物理信道
FL物理信道概况前向链路，以下简称“FL”，它所包括的物理信道如图 2 1所示。这些信道由适当的Walsh函数或准正交函数（quasi-orthogonal function，简称QOF）进行扩谱。Walsh函数用于RC1或2；Walsh函数或QOF用于RC3到9。cdma2000采用了变长的Walsh码，对于SR1，最长可为128；对于SR3，最长可为256。
如果BS在前向CDMA信道上发送了F-CCCH，则它必须还在此CDMA信道上发送F-BCCH。
图 2 1 前向链路CDMA信道
FL业务信道的RC及其特性如表格 2 1所示。注意：对于RC3到9，F-DCCH和F-FCH也允许9600 bps，5ms帧的方式。
表格 2 1 FL业务信道RC
RC
SR
最大数据速率
（Kbps）
前向纠错编码（FEC）速率（帧长）
FEC方式
允许发送分集（TD）
调制方式
1*
2*
1
1
9,600
14,400
1/2
1/2
卷积码卷积码
否否
BPSK
BPSK
3
4
5
1
1
1
153,600
307,200
230,400
1/4
1/2
1/4
卷积/Turbo码卷积/Turbo码卷积/Turbo码
是是是
QPSK
QPSK
QPSK
6
7
8
9
3
3
3
3
307,200
614,400
460,800
1,036,800
1/6
1/3
1/4(20ms)或1/3(5ms)
1/2(20ms)或1/3(5ms)
卷积/Turbo码卷积/Turbo码卷积/Turbo码卷积/Turbo码
是是是是
QPSK
QPSK
QPSK
QPSK
* RC1和RC2分别对应TIA/EIA-95-B中的速率集（Rate Set）1和2（后向兼容）。
对于SR1，BS可以在FL信道上支持正交发送分集（OTD）模式或空时扩展模式（STS）这两种分集方式，当然也可以不采用它们。而对于SR3，BS可以通过在不同的天线上发送载波来实现FL信道的分集，当然这种方式也并非必须的。
对于FL的RC而言，BS必须支持在RC1、3或7中的操作，这3种RC是最基本的RC。BS还可以支持在RC2、4、5、6、8或9中的操作。支持RC2的BS必须支持RC1；支持RC4或5的BS必须支持RC3；支持RC6、8或9的BS必须支持RC7。
BS不能在FL业务信道上使用RC1或2的同时使用RC3、4或5。
表格 2 2列出了对于BS所支持的FL/RL业务信道RC的匹配的要求，从中可以看出cdma2000（Release A）支持FL采用SR3与RL采用SR1的组合，这样的上下行不对称组合更适合于某些数据业务，可提供更高的下载速率。
表格 2 2 对于BS所支持的FL/RL业务信道RC的匹配要求如果BS支持：
则BS必须支持：
如果BS支持：
则BS必须支持：
R-FCH,RC1
F-FCH,RC1
R-DCCH,RC3
F-DCCH,RC3,4,6,或7
R-FCH,RC2
F-FCH,RC2
R-DCCH,RC4
F-DCCH,RC5,8,或9
R-FCH,RC3
F-FCH,RC3,4,6,或7
R-DCCH,RC5
F-DCCH,RC6,或7
R-FCH,RC4
F-FCH,RC5,8,或9
R-DCCH,RC6
F-DCCH,RC8,或9
R-FCH,RC5
F-FCH,RC6,或7
说明：表中由阴影标出的RC值对应SR3。
R-FCH,RC6
F-FCH,RC8,或9
下面我们将对FL物理信道逐个进行介绍（除非特别需要，各个信道的调制结构框图将不予列出，相关信息请参考协议）：
FL导频信道
FL中的导频信道包括：F-PICH、F-TDPICH、F-APICH和F-ATDPICH。它们都是未经调制的扩谱信号。BS发射它们的目的是使在其覆盖范围内的MS能够获得基本的同步信息，也就是各BS的PN短码相位的信息，并根据它们进行信道估计和相干解调。
如果BS在FL CDMA信道上使用了发送分集方式，则它必须发送相应的F-TDPICH。如果BS在FL上应用了智能天线或波束赋形，则可以在一个CDMA信道上产生一个或多个（专用）辅助导频（F-APICH），用来提高容量或满足覆盖上的特殊要求（如定向发射）。当使用了F-APICH的CDMA信道采用了分集发送方式时，BS应发送相应的F-ATDPICH。
F-PICH占用了Walsh函数W064对应的码分信道。码分信道W64kN(N>64,k满足0(64k(N,且k为整数)不能再被使用。
如果使用F-TDPICH，它将占用码分信道W16128，并且发射功率小于或等于相应的F-PICH。
如果使用了F-APICH，它将占用码分信道WnN，其中N(512,且1(n(N-1，N和n的值由BS指定。
如果F-APICH和F-ATDPICH联合使用，则F-APICH占用码分信道WnN，F-ATDPICH占用码分信道Wn+N/2N，其中N(512,且1(n(N/2-1，N和n的值由BS指定。
FL同步信道同步信道F-SYNC是经过编码、交织、扩谱和调制的信号，MS通过对它的解调可以获得长码状态、系统定时信息和其它一些基本的系统配置参数，包括：BS当前使用的协议的版本号，BS所支持的最小的协议版本号，网络和系统标识，频率配置，系统是否支持SR1或SR3，如果支持，所对应的发送开销（overhead）信息的信道的配置情况，等等。 有了这些信息，MS可以使自身的长码及时间与系统同步，这样才能够去解调经过长码扰码的FL信道；然后MS可以根据自身所支持的版本及功能来选择怎样进行操作，例如支持SR3的MS若发现BS也支持SR3，便可以按F-SYNC上给出的参数去进一步解调发送开销信息的公共信道，如F-BCCH。
F-SYNC占用了W3264对应的码分信道。在SR3中，BS按照协议的规定，从“同步信道优先集”（Sync Channel Preferred Set）中选择一个载波发送F-SYNC。
FL寻呼信道寻呼信道F-PCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。MS可以通过它获得系统参数、接入参数、邻区列表等系统配置参数，这些属于公共开销信息。当业务信道尚未建立时，MS还可以通过F-PCH收到诸如寻呼消息等针对特定MS的专用消息。F-PCH是和cdmaOne兼容的信道，在cdma2000中，它的功能可以被F-BCCH、F-QPCH和F-CCCH取代并得到增强。基本上，F-BCCH发送公共系统开销消息；F-QPCH和F-CCCH联合起来发送针对MS的专用消息，提高了寻呼的成功率，同时降低了MS的功耗。详细情况参见后面相关的部分。
F-PCH可占用W164到W764对应的连续7个码分信道，但基本的F-PCH占用W164。
FL广播控制信道广播控制信道F-BCCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。BS用它来发送系统开销信息（例如原来在F-PCH上发送的开销信息），以及需要广播的消息（例如短消息）。
F-BCCH的发送速率最高可达19200bps，它可以工作在非连续方式，断续的基本单位为广播控制信道时隙。
当F-BCCH工作在较低的数据速率时，例如4800bps，即时隙周期为160ms，40ms帧在每时隙内重复3次，这时F-BCCH可以以较低的功率发射，而MS则通过对重复的信息进行合并来获得时间分集的增益；减小F-BCCH的发射功率对于提高FL的容量是有帮助的。
如果在SR1，FEC编码R=1/2的条件下使用F-BCCH，它将占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。 如果在SR1，FEC编码R=1/4的条件下使用F-BCCH，它将占用码分信道Wn32，其中1(n(31，n的值由BS指定。 如果在SR3的条件下使用F-BCCH，它将占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。当然，上面所提到的n的选择还应保证不和其它已分配的码信道资源冲突。
值得注意的是，虽然F-BCCH可占用的码分信道较多，但在同一导频PN偏置下它的长码掩码却最多有8种，因为BCCH长码掩码中的BCCH信道号占3个bit。
FL快速寻呼信道快速寻呼信道F-QPCH是未编码的、扩谱的开关键控（OOK）调制的信号。BS用它来通知在覆盖范围内的、工作于时隙模式的、且处于空闲状态的MS，是否应该在下一个F-CCCH或F-PCH的时隙上接收F-CCCH或F-PCH。使用F-QPCH的目的，最主要的是使MS不必长时间的监听F-PCH，从而达到延长MS待机时间的目的。
为实现上面的这个目的，F-QPCH采用了OOK调制方式，MS对它的解调可以非常简单迅速。如图 2 2所示，F-QPCH采用80ms为一个QPCH时隙，每个时隙又划分成了寻呼指示符（PI：Paging Indicators），配置改变指示符（CCI：Configuration Change Indicators）和广播指示符（BI：Broadcast Indicators）。下面对它们分别介绍：
寻呼指示符PI的作用是用来通知特定的MS在下一个F-CCCH或F-PCH上有寻呼消息或其它消息。当有消息时，BS将该MS对应的PI置为‘ON’，MS被唤醒；否则PI置为‘OFF’，MS继续进入低功耗的睡眠状态。
广播指示符BI只在第1个QPCH上有。当MS用于接收广播消息的F-CCCH的时隙上将要有内容出现时，BS就把对应于该F-CCCH时隙的F-QPCH时隙中的BI置为‘ON’；否则置为‘OFF’。
配置改变指示符CCI只在第1个QPCH上有。当BS的系统配置参数发生改变后的一段时间内，BS将把CCI置为‘ON’，以通知MS重新接收包含系统配置参数的开销消息。
如果在SR1中使用F-QPCH，它将依次占用码分信道W80128、W48128和W112128。如果在SR3的条件下使用F-QPCH，它将占用码分信道Wn256，其中1(n(255，n的值由BS指定。
图 2 2 F-QPCH时隙的划分
FL公共功率控制信道
FL公共功率控制信道F-CPCCH的目的是对多个R-CCCH和R-EACH进行功控。BS可以支持一个或多个F-CPCCH，每个F-CPCCH又分为多个功控子信道（每个子信道一个比特，相互间时分复用），每个功控子信道控制一个R-CCCH或R-EACH。
公共功控子信道用于控制R-CCCH还是R-EACH取决于工作模式。当工作在功率受控接入模式（Power Controlled Access Mode）时，MS利用指定的F-CPCCH上的子信道控制R-EACH的发射功率。当工作在预留接入模式（Reservation Access Mode）或指定接入模式（Designated Access Mode）时，MS利用指定的F-CPCCH上的子信道控制R-CCCH的发射功率。
如果在SR1，非发送分集的条件下使用F-CPCCH，它将占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。 如果在SR1，OTD或STS的方式下使用F-CPCCH，它将占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。 如果在SR3的条件下使用F-CPCCH，它将占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。
FL公共指配信道公共指配信道F-CACH专门用来发送对RL信道快速响应的指配信息，提供对RL上随机接入分组传输的支持。F-CACH在预留接入模式中控制R-CCCH和相关的F-CPCCH子信道，并且在功率受控接入模式下提供快速的证实，此外还有拥塞控制的功能。BS也可以不用F-CACH，而是选择F-BCCH来通知MS。
F-CACH的发送速率固定为9600bps，帧长5ms；它可以在BS的控制下工作在非连续方式，断续的基本单位为帧。
如果在SR1，FEC编码R=1/2的条件下使用F-CACH，它将占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。 如果在SR1，FEC编码R=1/4的条件下使用F-CACH，它将占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。 如果在SR3的条件下使用F-CACH，它将占用码分信道Wn256，其中1(n(255，n的值由BS指定。
值得注意的是，虽然F-CACH可占用的码分信道较多，但在同一导频PN偏置下它的长码掩码却最多有8种，因为CACH长码掩码中的CACH信道号占3个bit。这一点同F-BCCH类似。
FL公共控制信道
FL公共控制信道F-CCCH是经过编码、交织、扰码、扩谱和调制的信号。BS用它来发送给指定MS的消息。
F-CCCH具有可变的发送速率：9600、19200、或38400bps；帧长为20、10、或5ms。尽管F-CCCH的数据速率能以帧为单位改变，但发送给MS的给定帧的数据速率对于MS来说是已知的。
如果在SR1，FEC编码R=1/2的条件下使用F-CCCH，它将占用码分信道WnN，其中N=32,64,和128(分别对应38400,19200,和9600bps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。 如果在SR1，FEC编码R=1/4的条件下使用F-CCCH，它将占用码分信道WnN，其中N=16,32,和64(分别对应38400,19200,和9600bps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。 如果在SR3的条件下使用F-CCCH，它将占用码分信道WnN，其中N=64,128,和256(分别对应38400,19200,和9600bps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。
值得注意的是，虽然F-CCCH可占用的码分信道较多，但在同一导频PN偏置下它的长码掩码却由标准唯一地确定，是固定的。这一点与F-BCCH和F-CACH是不同的。
FL专用控制信道
FL专用控制信道F-DCCH用来在通话（包括数据业务）过程中向特定的MS传送用户信息和信令信息。每个FL业务信道可以包括最多1个F-DCCH。BS必须能够在F-DCCH上以固定的速率发送（当数据速率选定的情况下）。F-DCCH的帧长为5或20ms。F-DCCH必须支持非连续的发送方式，断续的基本单位为帧。在F-DCCH上，允许附带一个FL功控子信道。
每个配置为RC3或5的F-DCCH，应占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。每个配置为RC4的F-DCCH，应占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。每个配置为RC6或8的F-DCCH，应占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。每个配置为RC7或9的F-DCCH，应占用码分信道Wn256，其中1(n(255，n的值由BS指定。
FL基本信道
FL基本信道F-FCH用来在通话（可包括数据业务）过程中向特定的MS传送用户信息和信令信息。每个FL业务信道可以包括最多1个F-FCH。F-FCH可以支持多种可变速率，工作于RC1或2时，它分别等价于IS-95A或IS-95B的业务信道。F-FCH在RC1和RC2时的帧长为20ms；在RC3到9时的帧长为5或20ms。在某一RC下，F-FCH的数据速率和帧长可以按帧为单位进行选择，但调制符号的速率保持不变。对于RC3到9的F-FCH，BS可以在一个20ms帧内暂停发送最多3个5ms帧。数据速率越低，相应的调制符号能量也低，这和已有的cdmaOne系统相同。在F-FCH上，允许附带一个FL功控子信道。
在F-FCH的帧结构里，第一个比特为“保留/标志”比特，简称R/F比特。R/F比特用于RC2、5、8、和9。当正在使用一个或多个F-SCCH时，可以使用R/F比特；否则应保留该比特并置为‘0’。当使用R/F比特时，如果MS将处理从当前帧后第2帧开始发送的F-SCCH时，BS应将当前F-FCH帧的R/F比特设为‘0’。当BS不准备在当前帧的后第2帧开始发送F-SCCH，BS应将当前F-FCH帧的R/F比特置为‘1’。
每个配置为RC1或2的F-FCH，应占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。每个配置为RC3或5的F-FCH，应占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。每个配置为RC4的F-FCH，应占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。每个配置为RC6或8的F-FCH，应占用码分信道Wn128，其中1(n(127，n的值由BS指定。每个配置为RC7或9的F-FCH，应占用码分信道Wn256，其中1(n(255，n的值由BS指定。
FL补充信道
FL补充信道F-SCH用来在通话（可包括数据业务）过程中向特定的MS传送用户信息。F-SCH只适用于RC3到9。每个FL业务信道可以包括最多2个F-SCH。F-SCH可以支持多种速率，当它工作在某一允许的RC下时，并且分配了单一的数据速率（此速率属于相应RC对应的速率集），则它固定在这个速率上工作；而如果分配了多个数据速率，F-SCH则能够以可变速率发送。F-SCH的帧长为20、40、或80ms。BS可以支持F-SCH帧的非连续发送。速率的分配是通过专门的补充信道请求消息等来完成的。
每个配置为RC3、4、或5的F-SCH，应占用码分信道WnN，其中N=4,8,16,32,64,128,128,和128(分别对应最大的所分配QPSK符号速率,307200,153600,76800,38400,19200,9600,4800,和2400sps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。对于QPSK符号速率4800和2400sps，对每个QPSK符号Walsh函数分别发送2次和4次。
每个配置为RC6、7、8、或9的F-SCH，应占用码分信道WnN，其中N=4,8,16,32,64,128,256,256,和256(分别对应最大的所分配QPSK符号速率,921600,460800,230400,115200,57600,28800,14400,7200,和3600sps)，1(n(N-1，n的值由BS指定。对于QPSK符号速率7200和3600sps，对每个QPSK符号Walsh函数分别发送2次和4次。
FL补充码分信道
FL补充码分信道F-SCCH用来在通话（可包括数据业务）过程中向特定的MS传送用户信息。F-SCCH只适用于RC1和2。每个FL业务信道可以包括7个F-SCCH。F-SCCH在RC1和RC2时的帧长为20ms。在RC1下，F-SCCH的数据速率为9600bps；在RC2下，其数据速率为14400bps。
每个配置为RC1或2的F-SCCH，应占用码分信道Wn64，其中1(n(63，n的值由BS指定。
反向链路（RL）物理信道
RL物理信道概况反向链路，以下简称“RL”，它所包括的物理信道如图 2 3所示。
图 2 3 反向链路CDMA信道
RL业务信道的RC及其特性如表格 2 3所示。注意：对于RC3到6，R-DCCH和R-FCH也允许9600 bps，5ms帧的方式。
表格 2 3 RL业务信道RC
RC
SR
最大数据速率
（Kbps）
前向纠错编码（FEC）速率
FEC方式
允许发送分集（TD）
调制方式
1*
2*
1
1
9,600
14,400
1/3
1/2
卷积码卷积码
否否
64阶正交
64阶正交
3
4
1
1
153,600
(307,200)
230,400
1/4
(1/2)
1/4
卷积/Turbo码
卷积/Turbo码
是
是
BPSK+1导频
BPSK+1导频
5
6
3
3
153,600
(614,400)
460,800
(1,036,800)
1/4
(1/3)
1/4
(1/2)
卷积/Turbo码
卷积/Turbo码
是
是
BPSK+1导频
BPSK+1导频
* RC1和RC2分别对应TIA/EIA-95-B中的速率集（Rate Set）1和2（后向兼容）。
对于RL的RC而言，MS必须支持在RC1、3或5中的操作，这3种RC是最基本的RC。MS还可以支持在RC2、4或6中的操作。支持RC2的MS必须支持RC1；支持RC4的MS必须支持RC3；支持RC6的MS必须支持RC5。
MS不能在RL业务信道上使用RC1或2的同时使用RC3或4。
表格 2 4列出了对于MS所支持的FL/RL业务信道RC的匹配的要求，可以将这个表与表格 2 2结合起来看。
表格 2 4 对于MS所支持的FL/RL业务信道RC的匹配要求如果MS支持:
则MS必须支持:
如果MS支持:
则MS必须支持:
F-FCH,RC1
R-FCH,RC1
F-DCCH,RC3或4
R-DCCH,RC3
F-FCH,RC2
R-FCH,RC2
F-DCCH,RC5
R-DCCH,RC4
F-FCH,RC3或4
R-FCH,RC3
F-DCCH,RC6或7
R-DCCH,RC3,或5
F-FCH,RC5
R-FCH,RC4
F-DCCH,RC8或9
R-DCCH,RC4,或6
F-FCH,RC6或7
R-FCH,RC3,或5
说明：表中由阴影标出的RC值对应SR3。
F-FCH,RC8或9
R-FCH,RC4,或6
需要特别指出的是，在cdma2000的RL调制方式中新采用了和以前的M阶正交调制不同的方式，实际上采用的是和FL的结构相似的调制方式。对于RC3到6的RL物理信道，利用Walsh函数间的正交性进行扩谱，如表格 2 5所示。另外，还引入了新的IQ映射和长码扰码方式，如图 2 4的例子所示，这种作法降低了信号星座变化时的过零率，降低了信号峰-均比，减少了RL上的干扰。
表格 2 5 RL CDMA信道的Walsh函数（RC3到6）
信道类型
Walsh函数
R-PICH
W032
R-EACH
W28
R-CCCH
W28
R-DCCH
W816
R-FCH
W416
R-SCH 1
W12或W24
R-SCH 2
W24或W68
注意：R-SCH1和R-SCH2在组合使用时的具体Walsh函数配置参见[2]中相应部分。
图 2 4 SR3反向链路的IQ映射和扰码
cdma2000的RL物理信道仍然用长码加以区分，公用RL信道的长码掩码由BS的系统参数确定，而每个用户的业务信道的长码掩码则由用户自己的身份信息来标识。
下面我们将对RL物理信道逐个进行介绍（除非特别需要，各个信道的调制结构框图将不予列出，相关信息请参考协议）。
RL导频信道
RL导频信道R-PICH是未经调制的扩谱信号。BS利用它来帮助检测MS的发射，进行相干解调。当使用R-EACH、R-CCCH或RC3到6的RL业务信道时，应该发送R-PICH。当发送R-EACH前缀（preamble）、R-CCCH前缀或RL业务信道前缀时，也应该发送R-PICH。
当MS的RL业务信道工作在RC3到6时，它应在R-PICH中插入一个反向功率控制子信道，其结构如图 2 5所示。MS用该功控子信道支持对FL业务信道的开环和闭环功率控制。R-PICH以1.25ms的功率控制组（PCG）进行划分，在一个PCG内的所有PN码片都以相同的功率发射。反向功率控制子信道又将20ms内的16个PCG划分后组合成两个子信道，分别称为“主功控子信道”和“次功控子信道”；前者对应F-FCH或F-DCCH，后者对应F-SCH。
当诸如F/R-FCH和F/R-SCH等没有工作时，R-PICH可以对特定的PCG门控（Gating）发送，即在特定的PCG上停止发送，以减小干扰并节约功耗。
图 2 5 R-PICH及功控子信道结构
RL接入信道
RL接入信道R-ACH属于cdma2000中的后向兼容信道。它用来发起同BS的通信或响应寻呼信道消息。R-ACH采用了随机接入协议，每个接入试探（probe）包括接入前缀和后面的接入信道数据帧。反向CDMA信道最多可包含32个R-ACH，编号为0到31。对于前向CDMA信道中的每个F-PCH，在相应的反向CDMA信道上至少有1个R-ACH。每个R-ACH与单一的F-PCH相关联。R-ACH的前缀是由96个‘0’组成的帧。
RL增强接入信道
RL增强接入信道R-EACH用于MS发起同BS的通信或响应专门发给MS的消息。R-EACH采用了随机接入协议。R-EACH可用于3种接入模式中：基本接入模式，功率受控模式，和预留接入模式。前一种模式工作在单独的R-EACH上，后两种模式可以工作在同一个R-EACH上，详细情况参见2.3。与R-EACH相关联的R-PICH不包含反向攻控子信道。
对于所支持的各个F-CCCH，反向CDMA信道最多可包含32个R-EACH，编号为0到31。对于在功率受控模式或预留接入模式下工作的每个R-EACH，有1个F-CACH与之关联。R-EACH的前缀是在R-PICH上以提高的功率发射的空数据。
RL公共控制信道
RL公共控制信道R-CCCH用于在没有使用反向业务信道时向BS发送用户和信令信息。R-EACH可用于2种接入模式中：预留接入模式和指定接入模式。详细情况参见2.3。与R-CCCH相关联的R-PICH不包含反向功控子信道。
对于所支持的各F-CCCH，反向CDMA信道最多可包含32个R-CCCH，编号0到31。对于所支持的各F-CACH，反向CDMA信道最多可包含32个R-CCCH，编号0到31。对于前向CDMA信道中的每个F-CCCH，在相应的反向CDMA信道上至少有1个R-CCCH。每个R-CCCH与单一的F-CCCH相关联。R-CCCH的前缀是在R-PICH上以提高的功率发射的空数据。
RL专用控制信道
RL专用控制信道R-DCCH用于在通话中向BS发送用户和信令信息。反向业务信道中可包括最多1个R-DCCH。R-DCCH的帧长为5或20ms。MS应支持在R-DCCH上的非连续发送，断续的基本单位为帧。R-DCCH的前缀是只在R-PICH上连续（非门控）发送的空数据。
RL基本信道
RL基本信道R-FCH用于在通话中向BS发送用户和信令信息。反向业务信道中可包括最多1个R-FCH。RC1和2的R-FCH为后向兼容方式，其帧长为20ms。RC3到6的R-FCH帧长为5或20ms。在某一RC下的R-FCH的数据速率和帧长应该以帧为基本单位进行选取，同时保持调制符号速率不变。
RC1和2的R-FCH的前缀为在R-FCH上发送的全速率全零帧（无帧质量指示）。RC3到6的R-FCH的前缀只是在R-PICH上连续发送。
RL补充信道
RL补充信道R-SCH用于在通话中向BS发送用户信息，它只适用于RC3到6。反向业务信道中可包括最多2个R-SCH。R-SCH可以支持多种速率，当它工作在某一允许的RC下时，并且分配了单一的数据速率，则它固定在这个速率上工作；而如果分配了多个数据速率，R-SCH则能够以可变速率发送。R-SCH必须支持20ms的帧长；它也可以支持40、或80ms。
RL补充码分信道
RL补充码分信道R-SCCH用于在通话中向BS发送用户信息，它只适用于RC1和2。反向业务信道中可包括最多7个R-SCCH，虽然它们和相应RC下的R-FCH的调制结构是相同的，但它们的长码掩码及载波相位相互之间略有差异。R-SCCH在RC1和RC2时的帧长为20ms。在RC1下，R-SCCH的数据速率为9600bps；在RC2下，其数据速率为14400bps。R-SCCH的前缀是在其自身上发送的全速率全零帧（无帧质量指示）。当允许在R-SCCH上不连续发送的情况下，在恢复中断了的发送时，需要发送R-SCCH前缀。
接入模式
cdma2000中定义了一些MS的接入模式，它们的区别在于所使用的物理信道和所发送的消息长度、速率等方面的不同。下面对它们进行介绍。
与IS-95A/B兼容的接入模式这种接入模式使用的是R-ACH和IS-95A/B原有的接入流程，用于兼容旧版本MS。具体接入过程就不再介绍了。
基本接入模式基本接入模式与R-ACH上使用的模式有些相似，但它工作在R-EACH上，其接入试探只包括R-EACH前缀（preamble）和增强接入数据（data），而没有增强接入报头（header）。这种接入模式的开销较小，适合发送比较短的消息。
功率受控接入模式功率受控接入模式也工作在R-EACH上，和基本接入模式不同，它的接入试探除了包括R-EACH前缀和增强接入数据之外，还有增强接入报头（位于前缀之后，数据之前）。另外，正如这种接入模式的名字所指出的，它在工作过程中，MS要利用BS发送的指定F-CPCCH上的公共功控子信道，通过闭环功控来调节R-EACH的发射功率。
预留接入模式预留接入模式中，MS在R-EACH上发送R-EACH前缀，后面跟有增强接入报头。而增强接入数据则在得到BS认可后在R-CCCH上发送。它在工作过程中，MS要利用BS发送的指定F-CPCCH上的公共功控子信道，通过闭环功控来调节R-CCCH的发射功率。
预留接入模式在非软切换方式下的工作例子如图 2 6所示；在软切换方式下的例子如图 2 7所示。
图 2 6 预留接入模式在非软切换方式下的工作举例
图 2 7 预留接入模式在软切换方式下的工作举例指定接入模式在指定接入模式中，MS对在F-CCCH上收到的请求，通过在功率受控的R-CCCH上发送指定接入数据（Designated Access data）进行响应。这种模式和预留接入模式有相似之处。
链路层链路层指ISO/OSI参考模型的第二层（也称为“层2”），ITU在IMT-2000中进行了定义。cdma2000中的层2又进一步分成了媒体接入控制（MAC）子层和链路接入控制（LAC）子层，下面对它们分别进行介绍。
MAC子层媒体接入控制（MAC）子层的结构如图 1 1所示。cdma2000引入MAC层是为了适应更多的带宽以及处理更多种类业务的需要；它支持一个通用的多媒体业务模型，在空中接口容量范围内，允许话音、分组数据和电路数据业务的组合且同时工作。cdma2000还采用了QoS控制机制用来平衡并发的多个业务的不同QoS要求。MAC层与物理层的定时是同步的。
cdma2000的MAC子层主要有下面两个重要的功能：
“尽力发送”（Best Effort Delivery）：由无线链路协议（RLP）提供“尽力”级别的可靠性，在无线链路上适度可靠的的传输；
复用（Mux）和QoS控制：通过协调由竞争业务产生的有冲突的请求以及为接入请求安排合适的优先级来确保实施协商好的QoS级别。
下面介绍一下MAC层的功能划分。
RLP和复用子层无线链路协议RLP和复用子层主要涉及除f/r-csch之外的逻辑信道，如图 1 1所示。RLP是一种面向连接的，基于否定应答（Negative Acknowledgment）数据发送协议，对于发送过程中的错误进行声明，以便高层进行处理（如ARQ）。复用子层具有发送和接收两种功能：前者将各种来源（如高层信令、数据业务实例和话音业务）的信息合并起来形成物理层服务数据单元（SDU），如图 3 1所示；后者将物理层SDU中的信息分割开来并发向对应的实体（如高层信令、数据业务实例或话音业务）。
在cdma2000的MAC层规范中，复用子层有两种工作模式：模式A用于和TIA/EIA-95-B的物理层工作时；模式B用于和cdma2000的物理层工作时。复用子层的工作全部都围绕MuxPDU展开。根据复用子层的工作模式、对应的物理信道、MuxPDU中数据块的大小、以及SCH SDU中MuxPDU的个数的不同，MuxPDU有6种类型，并工作在不同的复用选项中（与SCH相关联）。每种类型的MuxPDU有特定的格式；不同的复用选项规定了在物理层SCH信道上的数据速率。每个MuxPDU只包含1个数据块；每个物理层SCCH上的SDU只包含1个MuxPDU；而每个SCH上的SDU则可以包含1个或多个MuxPDU。关于复用选项另见4.1.1.1 中的第1项。
图 3 1 复用子层发送功能举例
SRBP和公用信道复用子层信令无线突发协议（SRBP）在MAC层中是一个对信令消息提供无连接协议的实体,如图 1 1所示。SRBP和RLP不同，它是与复用子层中公共信道部分的操作相关联。
前向公共信道，如F-SYNC、F-PCH、F-BCCH和F-CCCH，它们的发送方式都有各自的特点，其帧结构也是相对独特和固定的，这些在MAC层中都有具体的例子，请参考[3]。
R-ACH和R-EACH的帧的封装格式也在MAC层中定义了。当使用R-ACH进行接入时，MS的SRBP需要计算接入功率等参数。而使用R-EACH时，SRBP则要根据第2层封装的PDU的长度和BS的系统参数配置，通过算法对接入模式进行选择。在接入失败时，SRBP还要向LAC层发送指示消息。
LAC子层链路接入控制（LAC）子层的结构如图 1 1所示。可以看出，这里的LAC层主要与信令信息有关，其功能是为高层的信令提供在cdma2000无线信道上的正确传输和发送。由于信令的主要作用是进行控制，因此它们的传输要求也比较高，对于某些关键的信令要求及时、正确/可靠、有序、并无重复地到达对等的实体，因此信令的格式和处理都比较复杂。cdma2000的信令总体结构如图 3 2所示。
图 3 2 cdma2000信令总体结构
LAC子层为高层提供信令服务，它与高层之间的SDU在它内部和LAC PDU相互转换，最后再经过分割或重新组装成PDU与MAC层交换。
当高层信令数据穿过LAC层时，它要经过不同协议子层的处理；这些处理又按不同的逻辑信道划分而不同。下面就通过这两方面来介绍LAC层的概念模型。
LAC层内的协议子层如图 3 3所示，当信令通过LAC层时，每一子层都依次对它进行处理，只是处理的数据区域各有不同，所起的作用也各有分工。下面对它们进行分别介绍。
图 3 3 LAC层数据单元的处理鉴权子层鉴权子层只是用于接入信道，完成一定的鉴权功能（另外还有的鉴权功能在层3完成）。它将MS鉴权数据设置好加入到SDU的特定区域中。
ARQ子层
ARQ子层和对等实体中的ARQ子层一起工作，为逻辑信道提供SDU的可靠传输，并排除重复的发送。它主要采用的手段包括：顺序号、证实机制和重发等。ARQ子层为高层提供下面两种服务：
确认发送（Assured Delivery）。这种服务采用了选择重传和肯定应答方式，即发送端会自动以固定的间隔重发PDU几次，直到收到来自接收端的证实为止。如果重发了一定次数后仍没有收到证实，则该逻辑信道中断。
非确认发送（Nonassured Delivery）。这种服务对所发送的PDU不给证实，因此不能保证PDU被真正收到。当高层使用这种服务时，为了提高可靠性，可以让LAC层快速连续发送多次PDU，并依靠接收端的重复检测能力保证其唯一性。
寻址子层寻址子层只用于公共信道上，它所管理的数据区域提供了对特定MS的标识，以便消息能被相匹配的MS接收。
功用子层功用子层（Utility Sublayer）对LAC PDU进行打包和拆包。它所要管理的数据区域有：消息类型（用来区别消息所起的作用）；LAC长度（用来指示PDU中的数据长度）；扩展加密域（用来支持消息加密）；无线环境报告（报告对时间敏感的传播参数，例如MS报告所测导频强度）；以及填充比特（用于字节对齐）。
分割和重装（SAR）子层
SAR子层在发送时，给LAC PDU加上长度指示和CRC；然后将处理后的PDU切成适合MAC层处理的数据片。在接收时，SAR合并低层来的数据片，并进行CRC校验。
逻辑信道层3和LAC层都在逻辑信道上传送信令。这样就为高层屏蔽掉具体物理层的特点，使得无线接口对于高层来说如同透明的一样。当然逻辑信道所传的信息最终仍由物理信道来承载，逻辑信道和物理信道之间的对应关系就称作“映射”。一个逻辑信道可以永久的独占一个物理信道（例如同步信道）；或者临时独占一个物理信道（例如连续的r-csch接入试探序列可以在不同的物理接入信道上发送）；或者和其它逻辑信道共享物理信道（需要复用）。在某些情况下，一个逻辑信道可以映射到另一个逻辑信道中，这两个（或更多）逻辑信道便融合成一个实际的逻辑信道，可以传不同类型的业务（例如广播信道和通用前向信令信道可以映射成一个公共信令逻辑信道）。
图 3 4和图 3 5分别说明了cdma2000的前向和反向逻辑信道结构，以及上面提到的各种映射关系。应当指出，虽然逻辑信道和物理信道具体的映射是在LAC或MAC层实现的，但很多映射关系却是由高层，也就是层3确定的。
在LAC层与层3的接口上，二者通过原语不仅交换SDU，而且还交换控制信息。为了描述方便，cdma2000采用了“消息控制和状态块（MCSB）”的概念定义这些控制信息。MCSB中包含了有关层3消息的信息以及这些信息是如何通过MAC/LAC层将被发送（或已被接收）的。发送时，MCSB从层3收到，在SAR子层处丢弃；接收时，由SAR生成传递给层3。
MCSB包括的信息有：消息类型、SDU长度、SDU分类（例如注册、起呼）、鉴权数据、逻辑信道加密状态、消息收/发的CDMA系统时间、收发消息的物理信道、等等。其中，“收发物理信道”信息是和MAC源语中的“信道类型”参数相关联的，体现了逻辑 / 物理信道的映射关系。
图 3 4 前向逻辑信道结构
图 3 5 反向逻辑信道结构
r-csch
r-csch上的信令在LAC层所经过的协议处理如图 3 6所示。r-csch所对应的物理信道可以是R-ACH或R-EACH。
图 3 6 r-csch LAC协议结构
f-csch
f-csch上的信令在LAC层所经过的协议处理如图 3 7所示。f-csch所对应的物理信道可以有F-SYNC或F-PCH。
图 3 7 f-csch LAC协议结构
f/r-dsch
f/r-dsch上的信令在LAC层所经过的协议处理如图 3 8所示。f/r-dsch所对应的物理信道可以有F/R-FCH或F/R-DCCH。
图 3 8 f/r-dsch LAC协议结构第三层（层3）
协议的第三层，也简称为“层3”，指在LAC层协议之上所定义的部分，如图 1 1和图 3 8所示。“高层”泛指层3及以上的协议层，在本文中它们的区别可忽略。cdma2000中定义的层3协议侧重于描述系统的控制消息的交互，也就是信令的交互。层3通过层2提供的服务，按照该通信协议规定的语法和定时关系发送和接收BS和MS之间的信令消息。
层3中关于信令消息的描述主要从两个角度进行，一是消息的内容和格式；二是消息交互的流程。
对于MS的层3，协议用状态转移为线索进行介绍，例如：MS捕获系统时需要接收哪些消息，如何根据自身功能进行配置；MS发起呼叫时需要发送什么消息，内容如何；MS与BS建立呼叫时需要交互哪些消息，顺序如何；在收到某些消息后转入何种状态；等等。
对于BS的层3，协议则结合对MS侧的介绍，说明了：BS在前向公共信道上应按照系统配置发送哪些开销消息，以便MS可以接入系统；BS如何处理收到的MS起呼消息，并如何发送消息响应；BS如何通过适当的消息交互和MS建立通话以及切换；等等。
下面选取cdma2000层3中、作者认为较重要的两类控制信令/流程——（1）业务建立时的控制信令，（2）切换中的控制信令——作为代表进行介绍，以使读者对层3有一个初步的概念。对于有关消息中的详细参数和格式请参考[5]。必须注意：有关功率控制和定位业务等的控制，同样是很重要的，尽管本文对此没有涉及。
业务建立时的控制信令业务配置（Service Configuration）
在业务信道的工作过程中，BS和MS通过前向和反向业务信道帧进行交互。BS和MS采用了一套公共的属性来构造和分解业务信道帧。这套属性的集合即“业务配置（Service Configuration）”，它包括可协商和不可协商两种参数，下面分别进行介绍。
业务配置中的可协商参数
FL和RL复用选项（Multiplex Option）：
这项参数控制FL和RL业务信道帧中的信息比特如何分成各种业务类型，例如信令业务、主业务和次业务。某业务选项与一RC相结合，规定了帧结构及传输速率（参见本文3.1.1 以及[3]）。用于FL业务信道的复用选项可以和用于RL业务信道的相同，也可以不同。
FL和RL业务信道配置：
这项参数包括FL/RL业务信道的RC和其它必要的属性，对于FL和RL业务信道，可以相同也可以不同。
FL和RL业务信道传输速率：
这项参数分别指实际用于FL和RL业务信道的传输速率。传输速率可包括RC及相关联的复用选项所支持的全部速率，或其中的一个子集。用于FL和RL业务信道的传输速率可以相同，也可以不同。
业务选项的连接（Service Option Cnnection）：
业务选项的连接指的是业务信道中正在运行的业务。可以同时存在多个业务选项的连接；也可以没有一个业务选项连接，这时业务信道上只有空业务（null traffic）数据或信令消息。
每个业务选项的连接都有一个业务选项、一个FL/RL业务信道的业务类型、和业务选项的连接的参考号与之相关联。相关联的业务选项规定了BS和MS处理业务比特的方式。一个业务选项可以申请使用一特定的业务类型，例如主（或次）业务类型，或者采用不止一种的业务类型。一个业务选项可以是单向（只支持FL或RL业务信道）的，也可以是双向（同时支持FL和RL业务信道）的。
已连接的业务选项可以通过协商得到一个支持SCCH（或SCH）操作的可用的复用选项，利用与SCCH（或SCH）相关的适当的消息，发起F/R-SCCH（或SCH）上的操作。通常这些指配消息包括SCCH（或SCH）的标识、传输的开始时间和持续时间、以及速率等参数。当SCCH（或SCH）分配好以后，已连接的业务选项就可以在SCCH（或SCH）上传送主和/或次业务了。
相关联的业务选项的连接的参考号为该连接提供了唯一的标识，用来在有多个业务选项的连接时进行相互区分。
业务配置中的不可协商参数不可协商的业务配置参数只能由BS发送到MS，它们包括：
反向导频门控速率：
该参数控制R-PICH上的门控方式，参见本文2.2.2 。
前向和反向功率控制参数：
参数包括：前向功率控制工作模式、F-FCH和F-DCCH外环功率控制参数（例如：目标误帧率、最小和最大Eb/Nt设置点）、和功率控制子信道指示符（用来指示MS应基于F-FCH还是F-DCCH进行主要内环功控估计，以及BS将功控子信道复用到F-FCH还是F-DCCH上）。
逻辑/物理信道映射：
这些参数以映射表的形式组织起来，主要条目有业务参考标识、逻辑资源、物理资源、前向标志、反向标志、和优先级。对于f/r-dsch，只要使用了F/R-FCH，其缺省的映射为F/R-FCH；当仅仅使用了F/R-DCCH时，其缺省映射为F/R-DCCH。
分区表（Partition Table）：
BS可以用这个表指定FCH和DCCH上分配的比特数。
SCH LTU长度表：
BS可以用这个表来指定每个补充信道LTU的比特数，参见图 3 1 。
与F/R-SCH上可变（Variable）速率特性有关的信息。
与F/R-FCH、F/R-DCCH、和F/R-SCH上灵活（Flexible）速率特性有关的信息。
业务协商（Service Negotiation）
业务协商简单地说就是BS和MS协商确定采用何种业务配置的过程。MS在发起呼叫时可以请求一个与业务选项相关联的缺省的业务配置，并且可以在业务信道的工作过程中请求新的业务配置。所申请来的业务配置和原来的业务配置可以大相径庭，也可以相差无几。
如果MS请求的业务配置对于BS而言是可以接受的，那么它们便开始使用新的业务配置。而如果MS所请求的业务配置对BS是不可接受的，BS可以拒绝该请求或提出一个替代用的业务配置。当BS提出替代用的业务配置时，MS可以根据具体情况接受或拒绝该业务配置，或者提出另一个业务配置请求，直到最后MS和BS找到一个相互都可接受的业务配置，或者MS和BS任意一方拒绝了对方所建议的业务配置。这样的过程就是业务协商。
当然，BS在寻呼MS时可以请求一个与业务选项相关联的缺省的业务配置，并可以在业务信道的工作过程中请求新的业务配置。其协商过程如上所述，只是BS和MS的角色对换了一下。
在Band Class 0（北美蜂窝频段）CDMA模式下工作时，MS和BS还可以使用一种替代方式对业务配置进行协商，这称作“业务选项协商”。业务选项协商和业务协商类似，但在规定业务配置属性时的灵活性稍差，因为BS或MS只确定了打算用什么业务选项，而对相关联的复用选项、业务类型或传输速率等却没有明确规定。这时就要假定用隐含的业务配置了，即假定复用选项和传输速率为确省值，业务类型为主业务，所建立的业务选项连接数目只限于1个。
在Band Class 1（北美PCS频段）CDMA模式下工作时，MS和BS只能使用业务协商。
切换中的控制信令（流程）
这里所说的切换指与业务信道相关的切换。当MS将它与某BS所建立的通信连接转移到另外的BS上时，就发生了切换。在cdma2000中，由MS辅助的切换包括的步骤通常有：MS搜索新的BS（工作于本系统内同频带的、或本系统内不同频带的、甚至不同的系统的）；MS向当前的BS报告搜索结果；当传输条件满足且网络支持时，BS指示MS切换到新的BS上。下面对cdma2000中几种切换的类型分别进行介绍（假定读者已对IS-95中的切换方式有所了解）。
软切换软切换指MS在中断与原来BS的业务通信之前，和工作在相同频点的另一BS建立起业务连接，通常这发生在同一运营商的CDMA系统内。
目前版本的cdma2000中软切换的方式可大致分为两类，即与IS-95后向兼容的方式和新定义的方式。
与IS-95中的软切换后向兼容的方式的消息交互举例如图 4 1所示。其中，P_REV_IN_USEs表示MS所使用的协议版本号，版本号越大，所支持的协议越新；SOFT_SLOPEs是MS中的一个斜率参数，用于计算切换时判决导频强度加入或去掉的动态门限。
图 4 1 当P_REV_IN_USEs小于等于3或SOFT_SLOPEs等于0时的软切换消息交互举例图 4 1中各时刻所对应的消息交互如下：
导频强度超过T_ADD。MS发送 Pilot Strength Measurement Message向BS报告并将该导频转如候选集中。
BS发送切换指示消息（Extended Handoff Direction Message,General Handoff Direction Message或 Universal Handoff Direction Message）将导频加入激活集。
MS将导频移入激活集并发送切换完成消息（Handoff Completion Message）。
导频降到T_DROP门限以下，MS启动切换去掉定时器。
切换去掉定时器超时，MS发送Pilot Strength Measurement Message向BS报告。
BS发送切换指示消息（Extended Handoff Direction Message,General Handoff Direction Message 或 Universal Handoff Direction Message）。
MS将导频移入相邻集并发送切换完成消息（Handoff Completion Message）。
除了与IS-95兼容的软切换方式之外，还有一种软切换方式，它的消息交互举例如图 4 2所示。
图 4 2 当P_REV_IN_USEs大于3且SOFT_SLOPEs不等于0时的软切换消息交互举例图 4 2中各时刻所对应的消息交互如下：
导频P2超过T_ADD，但尚未到达动态门限，MS将P2加入候选集。
P2超过动态门限[(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS1) + ADD_INTERCEPT/2]，MS将此通过消息（Pilot Strength Measurement Message）向BS报告。其中ADD_INTERCEPT是计算加入导频时的动态门限的一个参数。
MS收到将P2加入激活集的切换指示消息（Extended Handoff Direction Message,General Handoff Direction Message或 Universal Handoff Direction Message），完成后向BS发送Handoff Completion Message。
P1降到动态门限[(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS2) + DROP_INTERCEPT/2]以下，MS启动切换去掉定时器。其中DROP_INTERCEPT是计算去掉时的动态门限的一个参数，和ADD_INTERCEPT相对应。
切换去掉定时器超时，MS发送Pilot Strength Measurement Message向BS报告。
MS收到切换指示消息（Extended Handoff Direction Message,General Handoff Direction Message 或 Universal Handoff Direction Message），将P1移入候选集，并发送Handoff Completion Message。
P1降到T_DROP以下，MS启动切换去掉定时器。
切换去掉定时器超时,MS将P1从候选集中移入相邻集。
图 4 2中的软切换流程比图 4 1中的软切换流程有较多的改进，最主要的有：在使用静态门限（T_ADD和T_DROP）之外，还使用了动态门限，从动态门限的计算方法可以看出，它衡量的是各导频之间的相对量，也就是它们对MS解调所起作用中各占多大的比例，这样就可以更为准确地判断软切换的最佳时机。另外，图 4 1中在切换完成后，直接将导频从激活集中转到相邻集中；而改进后的流程则将导频转入候选集中。这些新的手段的采用，将减少由于环境的不稳定因素造成的MS在小区边缘过于频繁的来回切换（也称为“乒乓效应”），从而减少系统软切换消息交互的负荷，提高服务质量和系统可靠性。
CDMA工作模式之间的硬切换这里的硬切换通常指在切换过程中，MS和BS之间的业务信道有短暂的中断。CDMA工作模式之间的硬切换发生的条件可包括：在不相交的BS集合之间（例如不同的CDMA运营商），不同的激活集之间，不同的频段之间，不同的频点之间，不同的帧偏置（frame offset）之间。
CDMA工作模式间的硬切换的工作流程大体上包括下面的步骤：
BS和MS在原来的业务信道上通信；BS决定让MS对同频率上不同的激活集或不同频率上的激活集进搜索，发送带有搜索参数的消息给MS。
MS根据搜索参数计算搜索时间，并给BS发响应消息。
BS收到MS的响应后，决定让MS开始搜索（可以是单次搜索，也可以是周期式的搜索），然后发送启动搜索的消息。
MS收到启动搜索的消息后，保存现有的业务信道的配置，停止原业务信道操作。调整到新的业务信道所对应的参数上，并开始搜索新的导频。
MS重新回到原来的业务信道上，恢复原有配置和通信，并向BS报告搜索结果。
BS恢复和MS在原来业务信道上的通信，接收MS的搜索结果报告。BS根据搜索报告决定让MS切换到新的业务信道上，并建立新的业务信道开始发送。然后BS通过原来的业务信道通知MS开始切换。
MS收到切换指示消息后，保存原来的业务信道配置，停止使用原来的业务信道。MS尝试用新的业务信道和BS建立新连接。
如果MS尝试成功，便在新的业务信道上收发，通过新业务信道向BS发切换完成消息。
BS收到切换完成消息，释放原来的业务信道，用新业务信道和MS继续通信。
上面的步骤中3到5有时也可以没有，即BS直接让MS开始向新的业务信道上切换，如果失败，MS也要报告搜索的结果让BS安排另一次切换。另外，上面的步骤中也没有说明切换尝试失败时的恢复程序。通常当切换失败时，MS应该恢复到原来的业务信道上和BS通信，并报告刚才的搜索结果。更详细的流程举例可参考[5]中的附录B。
CDMA到模拟系统的硬切换
CDMA到模拟系统的硬切换适用于支持CDMA和模拟操作的双模MS。切换时，MS从CDMA业务信道上转换到模拟话音信道上。其流程和CDMA工作模式间的硬切换类似。
无线资源管理随着无线移动用户数目的与日剧增，无线移动通信系统为用户提供越来越多的数据、图像和视频等多媒体业务信息。这导致了对无线资源更大的需求与无线资源的有限性构成的矛盾。应该以怎样的方式合理有效的分配和利用有限的无线资源，支持尽可能多的用户并保证多种业务的服务质量——无线资源管理，成为重要的研究课题。
无线资源管理（Radio Resource Management，RRM），也称作无线资源控制（RRC）或者无线资源分配（RRA），是指通过一定的策略和手段进行管理、控制和调度，尽可能充分利用有限的无线网络各种资源，保证网络服务质量、满足各种业务的需求。无线资源管理的功能是以无线资源的分配和调整为基础展开的，包括控制业务连接的建立、维持和释放，管理涉及的相关资源等。具体可分为：功率控制（PC）、切换控制（HC）接纳控制（AC）、分组调度（PS）和负荷控制（LC）五个方面。这些功能一般是通过相应的算法来实现，其中接纳控制、分组调度和负荷控制面向网络，功率控制和切换控制面向某个连接。
在CDMA网络的发展过程中，业务以传统的电路型为主，并不断引入多种类型具有不同QoS要求的分组数据业务，这些业务对资源的需求特性是很不相同的，上下行往往是不对称的。广泛采用了以码分多址CDMA为主流的技术带来的“软容量”效应使得无线资源的划分和管理变得更加复杂。又由于CDMA系统是一个自干扰系统，使得资源的使用可以更加灵活和充分，同时使得各种资源的占用和消耗相互依赖关联，难以分析和研究，处理不当往往会造成资源利用效率低下。因此，随着无线通信网络的发展和演进，无线资源管理的功能和作用也日益多样和重要。
CDMA无线资源管理所涉及的主要资源包括码字（C）、功率（P）、时隙（T）和频率（F）四大类。码字是CDMA系统所特有的一种资源，主要包括导频相位和正交码资源等。CDMA系统中，由于传播环境的快速动态变化，对于电路型的数据业务就需要功率控制来动态分配功率资源。功率资源对于覆盖的好坏有直接作用。反向链路除了考虑移动台的发射功率外，基站端通常还将所允许的干扰与热噪声之比（系统负载）视为一种和功率有关的资源。针对那些时分复用的业务，时隙的分配可以靠分组数据业务的调度算法来进行，也就是把时间按照一定策略分配给不同的用户。载频资源主要靠设计网络时确定，网络运行中，可以通过适当手段（如频率间硬切换）来调节利用的情况。
无线资源管理功能在基站中实现，实现的方式各异，但其抽象模型及其相互关系在本质上相差不大。无线资源管理算法的基本模型如图 5 1所示：
图 5 1基站中的无线资源管理算法基本模型[6]
其中，由资源估计器控制触发整个无线资源管理算法的实现。当有用户业务请求资源时，接纳控制判断是否接纳该请求。对于电路交换类业务，若被接纳，则该业务经功率控制后即可得到服务；对于分组交换类业务，若被接纳，则根据其业务类型送到相应的队列中，由队列调度器进行发送调度，若采用时间调度器，则进行时隙分配。功率及速率调度器完成对发射功率及发送速率的分配。
功率控制在CDMA系统中，每个用户都被调制到相同的频率上并发射信号，这使得每个用户都成为其他用户的干扰源，一旦这个干扰达到一定程度，每个用户都没法正常解调自己的信号，这时系统的容量也达到了极限，因此为了提高系统的容量和服务质量，精确的功率控制将必不可少。精确的功率控制能够快速实时的跟踪无线环境的变化，使得每个用户发射的功率在满足解调时所需的Eb/Nt的基础上尽可能的小，即它实现了每个移动台在满足通话质量的同时能发射最小功率的目标。在功率控制中需要考虑系统负载的变化、信道状态的快速和慢速变化以及信道的衰落等问题。
功率控制可分为前向功率控制（Forward Link Power Control）和反向功率控制（Reverse Link Power Control）。反向功率控制又可分为开环功率控制（Open-Loop PC）和闭环功率控制（Closed-Loop PC）。
由于基站的非相干检测（IS-95）以及基站接收信号定时的不同步，在反向链路上的干扰要比前向链路中的干扰严重，所以对CDMA系统来说反向链路功率控制是必不可少的。在IS-95标准中采用了反向功率控制已达到上述目的。为跟踪衰落的变化，IS-2000系统中的前向和反向链路中都使用了快速功率控制技术。
移动台在空闲状态、接入状态和业务信道的呼叫处理状态下都可以进行功率控制。在空闲状态时，开环功率控制测量值用来估计路径损耗。移动台根据这些测量值计算接入时需要的初始功率值。在系统接入状态下，开环功率控制总在进行，闭环功率控制根据接入过程的类型来决定是否启用。在业务信道状态下，同时使用开环功率控制和闭环功率控制。
反向功率控制反向功率控制也称上行链路功率控制（Uplink Power Control），它主要是通过实时调整各移动台的发射功率，使本小区内任一移动台在距离基站无论多远的位置上发射的信号到达基站接收机时刚刚达到保证通信质量的最小信噪比门限，从而保证系统容量。
反向开环功率控制当移动台发起呼叫或响应基站的呼叫时，反向开环功率控制首先工作。它试图使所有移动台发出的信号在到达基站时可以有相同的功率值。它的两个主要的功能是调整移动台初始接入时的发射功率和弥补由于路径损耗而造成的衰减的变化。
在开环功率控制中，移动台首先检测接收到的基站导频信号功率，如果移动台接收到的信号功率小，则表明此刻在前向链路上的衰耗大，并由此认为反向链路上的衰耗也较大，于是为补偿这时的信道衰落，移动台将增大发射功率；反之，移动台将减小发射功率。
前向链路或者反向链路的开环功率控制都是用来补偿衰落的。
反向闭环功率控制在闭环功率控制中，接收机通过测量接收到的Eb/Nt来向发射机提供反馈，通知发射机以一定的步长增加发射功率或减少发射功率。
反向闭环功率控制是反向功率控制的核心。在CDMA的FDD方式下，由于双工间隔频宽远超过信道相干带宽，前向与反向链路之间不存在相关性，因而不能再用前向链路的衰落特性来估计反向链路的衰落特性。反向闭环功率控制便成为对反向开环功率控制的不准确性进行弥补的一种有效手段。
反向闭环功率控制中，基站协助移动台对开环功率估测迅速的作出纠正，从而使移动台始终保持最理想的发射功率。基站每隔一定时间检测一次解调后的反向业务信道信号的信噪比SNR，然后将其与事先设定的门限比较，若收到的SNR高于门限值，基站就在前向信道上送出一个减小移动台发射功率的指令；反之，就送出一个增加移动台发射功率的指令。移动台每次调整发射功率的动态范围称之为“功控步长”，它和基站功率控制的频率由不同的功率控制算法决定。
反向链路上的闭环功率控制总是快速的功率控制，它包含两个反馈环：外环和内环（Outer-Loop /Inner-Loop）。外环功率控制主要通过测量误帧率，并定时的根据目标误帧率来调节目标Eb/Nt的值，即设置点（setpoint）。通过将该设置点调大或调小来维持恒定的目标误帧率。若误帧率过高，则将设置点相应的调大；若误帧率过低，则将设置点相应的调小。内环功率控制主要测量接收到的信号电平值，并将该值与设置点相比较。它通过发送功率控制命令来增加或减小功率，以使接收到的信号电平接近于设置点。
同时使用外环功控和内环功控便能满足功率控制的目标，既可以保证有足够的信号能量，使接收机能在容许的错误概率情况下解调信号，又可以使其他用户的干扰最小化。
这里需要指出的是，与TIA/EIA-95（IS-95）中相比，反向链路功率控制在IS-2000中没有太大改变。在cdma2000中，功控步长是由基站配置的，而在TIA/EIA-95 A/B中固定为1dB。但是如果移动台支持R-SCH，将只要求移动台支持0.5dB的功控步长。
前向功率控制前向功率控制又称下行链路功率控制（Downlink Power Control），它的实现是基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功率。在前向链路中，小区内信号是同步发射的。在前向链路的解调时，小区内用户间的干扰可以通过扩频码的正交性除去，干扰主要来自于邻区干扰和多径引入的干扰。通常在前向链路中，小区内信号的同步性和移动台相干解调带来的增益使得前向链路的质量远好于反向链路，IS-95中采用了慢速开环形式的功率控制将业务信道的功率设定为保持移动台所需FER的最小功率值。
与IS-95不同，在IS-2000中，为更好的克服信道衰落，F-FCH和F-SCH的前向链路功率控制采用了新的快速前向功率控制（FFPC）算法。推荐的两种形式的功率控制包括单信道功率控制和独立功率控制。单信道功率控制以F-FCH和F-SCH之间的较高速率信道为基础，较低速率信道的增益设置由它和较高速率信道的关系来决定。在独立功率控制的情况下，F-FCH和F-SCH的增益是分别独立确定的。移动台是按两个独立的外环算法（具有不同的Eb/Nt目标）工作的，给基站发送两个前向Eb/Nt差错比特。
软切换技术在移动通信系统中，当移动台从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围，通过切换保持与基站的通信。在进行业务信道通信时，移动台支持以下三种切换过程：
（1）硬切换：在这种切换过程中，移动台采取先中断与原基站的通信，再与目标基站取得联系的方式。一般发生在不同频率或者不同的帧偏置的CDMA信道之间。
（2）软切换：在这种切换过程中，当移动台开始与目标基站进行通信时并不立即中断与原基站的通信。软切换是由MSC完成的，将来自不同基站的信号都送至MSC的选择器，由选择器选择最好的一路，再进行话音的编解码。
（3）更软切换：这种切换是移动台在同一小区具有相同频率的两个扇区间的切换，它是由基站完成的，并不通知MSC。对于移动台来说，不同的扇区天线相当于不同的多径分量，被合并成一个话音帧送至选择器，作为此基站的语音帧。
软切换不同于传统的硬切换过程，它是指当移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。在硬切换的发起和执行过程中，用户不会同时与两个基站保持业务信道的通信；而对于软切换来说，是通过考察来自两个或多个基站导频信号的变化来最终实现与其中的一个进行通信。
软切换只能在相同频率的信道间进行，因此，模拟系统、TDMA系统不能实现这种功能。据统计，模拟系统、TDMA系统无线信道上的掉话90%发生在切换中，而在CDMA系统中采用软切换技术在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用，从而可以有效的提高切换的可靠性，大大减少切换造成的掉话。
软切换提供在基站边界处的前向业务信道和反向业务信道的多径分集，提高了信道的抗衰落能力，降低了移动台的发射功率，从而减少了移动台对系统的干扰，提高了系统的平均容量和通信的质量。在软切换过程中，进入软切换区域的移动台即使不能立即得到目标基站的链路，也能够进入切换等待的排队队列，从而能够减少系统的阻塞率。相应的，软切换也带来了一些缺点导致硬件设备的增加，降低了前向容量等。
软切换及具有相同频率配置的CDMA信道间的硬切换一般都是由移动台发起的。在IS-95 A中只规定了移动台辅助软切换技术，在IS-95 B中又增加了动态软切换门限的技术。IS-2000软切换技术所采用的是IS-95 B中规定的动态软切换门限，并规定当动态软切换门限的可调系统参数SOFT-SLOPE设置为零时将采用移动台辅助软切换方式。另外，IS-95 A中的软切换不能够在接入状态下进行，而IS-95 B和cdma2000中支持接入状态下的软切换。软切换技术的具体实现过程请参见RFC协议的相关内容，这里不再赘述。
接纳控制接纳控制（Admission Control,AC），或称为呼叫接纳控制（CAC），是指对于新到达系统的呼叫或业务请求（或由于切换产生的请求），根据系统的情况，判断是否予以分配资源为其建立连接。
由于CDMA系统的软容量特性，以及多种类型业务对资源需求的不同，接纳控制需要考虑很多方面的因素，主要是系统的负荷情况和业务对资源请求变化的估计。其基本原则是在不影响到现有的业务或高等级的业务的前提下，尽可能多的对新近到达的（新发起的或以切换方式到达的）连接请求予以接纳。
在CDMA系统中可采取的接纳手段比信道数量固定的系统更加灵活多样，例如预留部分资源和进行优先级控制等。CDMA系统的大多数接纳控制算法基于干扰功率。由于从总干扰功率的限制可以估算出系统的容量，也有些接纳控制算法是基于用户数的。
接纳控制可分为前向链路和反向链路两种情况。在前向链路中，可采用基于功率的算法，计算本小区的发射功率，若低于预定门限，则接纳新请求。前向链路呼叫接入控制的原则是在呼叫接入机制中，根据当前可利用的无线网络资源、所需的QOS要求，来决定接入或拒收一个呼叫。接入控制需要与补充信道分配原则（或称突发接入控制）及相应的调度算法有效的配合。
在反向链路中，可采用基于用户数的接纳控制算法，即根据系统的最大用户数N作为接纳准则，当已有的连接数小于N时，则接纳新请求；也可采用基于干扰的接纳控制算法，即根据基站处的总干扰功率与背景噪声的比值是否高于某一预定门限来做判决，或者是根据接纳新连接后各类业务连接的信干比是否能够达到其目标门限来决定是否接纳新请求。基于用户数的接纳控制算法容易实现，而采用基于干扰的接纳控制算法则较准确。在反向链路上，预测反向链路负荷的最简单形式是支持二进制过载/不过载的接入控制策略。不过载时允许以中速（例如38.4kb/s）或更低的速率接入数据呼叫，过载时不接入高速数据用户（即不分配反向补充信道）。一般不建议在没有接入或负荷控制的情况下，在反向链路上运行高速数据。
资源预留是接纳控制中必须考虑一个重要问题。在蜂窝移动通信过程中，中断一个正在进行的呼叫比拒绝(阻塞)一个新呼叫请求对用户的负面影响更大，因此，在接纳控制中，切换通常被赋予比较高的优先级。在切换存在的环境中，需要较多的考虑如何保证切换中断概率足够小，而又使新连接请求的阻塞概率符合要求。
已有的资源预留的方法大多数是基于保护信道机制，主要是通过预留一部分容量仅供切换分配使用来实现。为了增进性能，保护信道机制又有允许切换或新请求在已无可用信道时排队等待，以某种概率形式接纳新请求的方式和保护信道机制等一系列的扩展形式。保护信道机制的关键在于确定最优的预留容量供切换使用。如果容量预留少了，强制终止概率将增大，切换的性能会降低；而容量预留多了，新请求的阻塞概率将增大，带宽的利用率会降低。为了适应网络业务量的实时性变化，要求有动态的、自适应的接纳控制算法根据当前系统的负荷对预留带宽进行调节。
在实际的系统中，对越区切换的呼叫，有效的资源预留方案应该考虑用户移动性的特点。通常考虑可根据用户移动的历史记录，或者通过预测用户的移动性来建立用户移动模型，以完成预留带宽的工作。利用全球定位系统(GPS)对移动用户进行定位可以实现用户移动性数据的采集，实现用户移动模型的建立。此外，在数据业务占业务比例越来越高的发展过程中，提出了建立正确的无线蜂窝网络中数据业务模型的需求。
3G网络中引入了不同种类的、不同QoS需求的分组数据业务，这要求一个好的CAC方案必须考虑到不同业务呼叫的特性以及相同业务的不同QoS需求，进行不同的处理。其处理的基本原则是使有较高优先级的业务（或较高QoS要求）在接纳时获得更多的优先权。
分组调度目的和原则分组调度是指基站根据一定的规则，将前向或反向链路资源分配给要求传输分组数据的移动台中的若干个，以使移动台可以发送或接收分组数据的工作过程。
无线分组调度的目的是尽量利用分组数据所具有的突发随机特征和无线通道来为不同类型的移动用户传输分组数据；在无线链路差错限制下保证带宽和延迟要求，在共享的资源上最大程度的满足各种类型用户的不同QoS需求，确保其服务质量并维护呼叫期间的吞吐量。
CDMA蜂窝网络中的分组调度中需要综合考虑在同一载波上部署的话音和分组数据业务，而不是孤立的分配资源。当占用相同载波时，传统话音业务（以及实时业务）的优先级应比分组数据业务（或非实时业务）的优先级更高。当优先级较高的业务与优先级较低的业务竞争资源时，可使后者降低其服务质量，或者切换到其他载频，甚至暂停其服务或拒绝接纳，以为优先级高的业务保留足够的资源，满足优先级高的业务的需求。
当系统负荷变化时，任何业务都可在其服务质量和占用资源之间获得某种折衷。对于话音业务，可采用不同的速率模式（例如AMR中的方法）或者改变其误帧率目标值。对于分组数据业务，可以改变编码和调制方式，改变所需的Eb/Nt要求，改变分组差错率的目标值，调整传输速率，采用不同的非连续发送模式。
当一个载波上的系统资源被组织成物理信道时，有码分复用（CDM）和时分复用（TDM）两种基本方式，在实际的系统中通常是两种方式结合使用。对于大的分组（下行），时分调度将带来更好的性能；而对于短的分组（上行），码分调度将更为合适。CDM和TDM的使用应该根据业务的具体QoS需求和系统负荷情况综合考虑。码分复用（CDM）适于对时延敏感的业务，对信道分配所需信令交换过程的控制比较容易而且开销也较小。但是当系统同时为多个分组会话提供服务时，CDM方式可能无法适应分组业务流量的突发变化和无线信道的起伏，会导致不能充分利用功率。因此，当传输持续过程中受到衰落变化的影响时，通常会采用功率控制。时分复用（TDM）适于对时延不敏感的业务，控制或调度起来相对复杂，需要更多的信令交互开销。当系统中有许多随机突发的分组业务流时，可以通过随时选择处于较好信道条件下的用户进行传输以提高系统整体的吞吐量；当调度的周期足够短，以至于信道的衰落效应在这段时间内可以忽略时，通常采取速率控制。
对于网络运营者而言，用户的体验感觉或者指定QoS要求非常关键，因此对于由多个用户共享的数据信道，调度策略至关重要。一个实用的调度器不仅应该考虑到系统的吞吐量和公平度，还需要考虑到用户的QoS需求。调度的时间长度对系统性能的影响表现在：调度时间过长将可能无法跟踪无线信道以及系统负荷的快速变化，不适于高突发性的业务；过短将可能导致频繁的信令交互，不适于流量均匀稳定且持续时间长的业务。通常突发性强的业务适于用公共信道传送，而数据流稳定的业务则适于用专用信道传送。在前向链路上的高速数据传输时，通常不采用软切换或更软切换。
调度算法在cdma2000 1x中，所有分组数据业务用户共享前反向无线资源，由基站完成对无线资源的管理调度。因此，基站必须在前反向链路上均采用分组调度算法。理想的调度算法需要满足吞吐量最大化和保证公平性这两个目标。吞吐量一般用每小区单位时间传输的数据量来表示，对于系统整体来说，吞吐量越大越好。公平性则是考虑对所有请求传输的用户而言服务机会的大小差别，最理想的情形是所有用户享有相同的服务机会。吞吐量最大化和保证公平性这两个目标是相互制约、相互矛盾的。实际的无线分组调度算法通常以其中一个目标为主、兼顾另一个目标，在二者之间取折衷。
针对CDMA系统的调度算法，按其优化的准则分类，可以分为两大类：1）面向系统吞吐量和公平度；2）面向满足业务质量QoS。若按实现的手段分类，可以分为两大类：1）应用优先级或队列进行调度；2）采用令牌漏桶算法调度。这些策略都可以通过一定方式组合使用，以达到更好的综合性能。从无线资源的角度，分组调度策略大致可以分为时域（T）调度、码域（C）调度和频域（F）调度。
调度算法相应分为前向、反向两种。前向链路的调度对象是F-SCH信道上的数据传输，反向链路的调度对象是R-SCH信道上的数据传输。
前向的数据业务可以在DCCH和FCH上传送，但主要在SCH上传送，因此前向链路的调度对象是SCH信道上的数据传输。
反向的数据业务主要在SCH信道上传，有时也在FCH和DCCH信道上传。只有SCH信道上的传输需要调度；FCH和DCCH信道上主要是传低速，高时延要求的自发传送的数据业务，不需调度。一般DCCH信道主要用于传信令，而FCH信道多用于传输速率小于或等于9.6kbps的数据业务。
目前对分组调度的研究已非常广泛深入，提出了很多典型的调度算法和策略，但是对于很多数据业务类型而言，前向链路流量占主要地位，因此调度算法的研究主要集中于前向链路。通常，前向链路的调度策略可以用于反向链路，但是需要考虑一定的限制。
前向调度算法介绍前向分组调度算法的基本思路是：基站根据移动台报告的信息和数据传输的情况，选出进行数据传输的用户，并确定与之对应的编码、调制方案。目前对分组调度的研究已比较成熟，提出了不少典型的调度算法和策略，其中面向系统吞吐量和公平性的主要有三种典型的、通常被用作性能评价参照的调度算法：
系统总吞吐量最大化算法也称作最大C/I法。其基本思想是基站根据移动台报告的所能支持的最大数据速率的估计值（与C/I对应，C/I估计值越高，数据速率也应越高），选择其中数据速率最大的进行数据传输，以使系统的吞吐量达到最大。
这种方法不能满足公平性的要求。例如当扇区内某些用户距离基站较近，信道条件较好，使得这些用户的C/I总是占优势，所支持的数据速率也最高，若这样的用户长时间传输数据（例如用户正在下载一个很大的文件），则系统将在这段时间内不能支持扇区内的其他用户的服务。
轮循算法这种方法和最大C/I法相反，它提供尽可能的公平性。其基本思想是系统每次以均等的机会（或依次）选取一个数据用户进行通信。采用这种算法，会使系统的总吞吐量下降。例如，当某用户信道条件不好时，可能被系统调度上，这样只能以较低的数据速率传输，而且很可能引起重传。而用户信道条件较好时，可能没有被调度上，造成无线资源的浪费。
正比公平算法这种算法是Qualcomm公司提出用于1xEV-DO（HDR）的一种算法，这种算法兼顾了吞吐量最大化和公平性。其调度的基本思想是基于优先级的，优先级的计算方法使得信道条件越好，优先级越高；而对于已经得到的较高吞吐量的用户，优先级越低。即可以表示为：优先级＝(C/I)/吞吐量。然后系统根据计算所得的优先级，选择值最高的用户进行数据传输。这种方法，即使有些用户信道条件差，但长时间得不到服务后吞吐量将下降，会使其优先级上升，从而得到传输数据的机会。虽然这种算法兼顾了公平性和吞吐量，但是根据仿真结果，系统吞吐量大大减少，只有最大C/I算法的吞吐量的1/9左右。
反向链路调度算法反向链路调度算法由反向功率控制、速率申请、调度三步完成。在调度过程中，基站根据优先级对移动台所申请的速率进行排队，然后使用Greedy Filling策略调度，将在反向链路上传送数据的权利先分配给优先级最高的移动台，以及其后优先级略低的若干移动台。
作为调度算法的核心，优先级函数在保证链路质量和公平性之间做出了折衷。对于每个移动台，在调度时，其优先权函数由下式[1]确定：
其中，为移动台所申请的速率，为过滤（平均）后所分配给移动台的速率，表示归一化的功率控制设置点，表示激活集中最强的基站所收到的导频功率，表示交换机中第i个基站收到的导频功率，M为激活集中BS数量，为公平度因子，=1使不占优的用户获得更多的吞吐量，=16时可大致满足公平性准则。算法的不同，体现在优先级函数上。
负荷控制无线资源管理功能体的一个重要任务是保证系统维持稳定，不过载。如果系统进行了合适的规划，并将接纳控制和分组调度的工作做得足够好，则可以基本排除过载的可能。但是如果遇到了过载，则负载控制功能体应该能够迅速并可控的将系统负载值降低到目标值以下。
负荷控制（Load Control,LC），又可称为拥塞控制，它可以实时的监测系统资源（单小区或多小区）的使用状况。当系统负荷沉重时，负荷控制功能应该可以做出判断，通过采取一些措施来保证系统稳定可靠的工作。这些措施主要包括降低优先级相对低的业务的服务质量，释放一些质量差但却占用相对较多资源的业务或者利用切换控制等。当系统负荷较轻时，要求负荷控制功能能够从负荷沉重的相邻服务区或载频吸收业务量，以使系统总体工作保持稳定的状态。在处理系统过载的情况时，负荷控制主要的原则是在服务质量和占用资源量之间取得折衷。
缩略语
ARQ
Automatic Repeat reQuest
BS
Base Station
DS
Direct Spread
FL
Forward Link
LAC
Link Access Control
MAC
Media Access Control
MC
Multi-Carrier
MCSB
Message Control and Status Block
MS
Mobile Station
OTD
Orthogonal Transmit Diversity
PCG
Power Control Group
PN
Pseudo Noise
QOF
Quasi-Orthogonal Function
QoS
Quality of Service
RC
Radio Configuration
RL
Reverse Link
RLP
Radio Link Protocol
SAR
Segmentation And Reassemble
SRBP
Signaling Radio Burst Protocol
SR
Spreading Rate
STS
Space Time Spreading
参考文献
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第二章 CDMA网络规划
张洪志
摘要：CDMA网络规划是移动通信系统规划最为关键的部分。无线子系统的投资通常能占到网络总投资的三分之二以上，其设计成败关系着整个移动通信网络建设的成败。CDMA网络规划包括传播模型，链路预算，性能分析，导频规划等方面。本章的重点放在网络规划的算法上。
关键词：网络规划; 移动通信
Network planning for cdma system
ZHANG HONGZHI
Abstract,Network planning for cdma system is the key part of the wireless communication system design,The investment for wireless subsystem can occupy two thirds of the total network capital,Network planning play an important role in the construction of the whole mobile network,Propagation Model,link budget,performance analysis,pilot assignment are included in the cdma network planning,A general introduction to cdma network planning is presented with certain emphasis on the algorithm.
Key words,network planning; mobile communication
什么是无线网络规划无线网络规划的内涵无线网络规划指的是根据网络建设的整体要求，设计无线覆盖目标，以及为实现该目标所进行的基站位置和配置的设计。
图 1 1移动通信系统规划无线设计目标无线设计目标包含覆盖目标、容量目标、成本目标三方面内容。
覆盖目标用于描述覆盖目标的指标主要有业务质量、通信概率、软切换率。
话音业务的质量可从接续和传输两个方面来衡量。接续质量表征了用户通话被接续的速度和难易程度，接续时延和阻塞率是用来衡量接续质量两个指标。传输质量反映了用户接收到的话音信号的清晰逼真程度，这里我们可以使用业务信道的误帧率来衡量。对于数据业务，目前通常采用吞吐量和时延来衡量业务质量。
通信概率描述了小区内（小区边缘）覆盖到的面积占总面积的百分比，它又可分为区内通信概率和边缘通信概率，其中区内通信概率的典型值为90%~95%，边缘通信概率的典型值在75%~80%。规划过程中，工程设计人员在网络规划软件的帮助下，预测规划区内的每点接收到的信号和发送信号的质量，根据预先设定好的覆盖门限判断某点是否被覆盖到，然后对整个规划区进行统计，确定覆盖概率是否达标。对于CDMA系统，前向链路覆盖标准以Ec/Io为主，手机接收信号电平为辅，反向链路以移动台发射功率为判断准则。网络设计人员在制定相应的覆盖门限判断标准时，应当区分不同地区类型，比如说：密集城区、一般城区、郊区、铁路、公路，制定相应的标准，表4-2是一种描述CDMA系统覆盖门限的典型形式，表内所列参数值均为网络设计的典型取值，读者可以参考。
软切换率描述了小区内处于软切换的面积占总面积的百分比。配置网络资源的时候会根据设计的软切换率预留一定的信道板资源供软切换时使用。软切换是CDMA移动通信系统的重要特征，它提高系统的切换成功率，但是过高的软切换比例会造成对系统资源的浪费。典型的，市区的软切换比例一般较高，在35%左右；县城和郊区较低，一般为10%~ 20%；非连续覆盖的区域，软切换比例为0。
表 1 1 无线设计目标设 计 指 标
典 型 值
业 务 质 量
数据吞吐量
--
业务信道误帧率
1% （话音）
5%（数据）
阻 塞 率
2% ~ 5%
（话音）
话音接续时延
< 4 s
通 信 概 率
区内覆盖概率
90% ~ 95%
边缘覆盖概率
75% ~ 80%
软 切 换 率
10 % ~ 30%
表 1 2 覆盖门限地区类型
反向手机发射功率（<=dBm）
前向手机接收功率（>=dBm）
Ec/Io(dB)
特大城市
大型城市
中等城市
特大城市
大型城市
中等城市
密集城区
-5
0
0
-70
-75
-75
>= -12
一般城区
0
5
5
-75
-80
-80
>= -12
郊区
5
10
10
-80
-85
-85
>= -12
公路
15
-90
>= -12
铁路
15
-90
>= -12
容量目标容量目标描述的是在系统建成后所能满足的话音用户数和数据用户数。该指标主要结合网络规模预测所提出的网络建设要求做出。
成本目标在保证满足覆盖和容量目标的基础上，降低建设成本，节约开支是网络建设的重要目标之一。设定合理的成本目标，并在设计实施过程中实现它，这需要网络设计人员和工程实施人员需要为之不断努力。本书主要介绍无线网络规划优化的方法，成本设计的方法不在本书的讨论之内，请读者参考其他资料。
设计方案设计方案所应包含的内容有：基站布局方案，基站设备配置方案。基站的配置方案需要确定选用的每个基站类型以及每个基站的参数信息，这些参数包含：扇区数目、信道板数目，载频参数、功率参数、天线参数、导频参数、软切换参数、馈线和连接器损耗、接收机噪声系数等,表 1 3中分类列出了主要的基站参数。
表 1 3 基站配置参数
参数名
参数名
导频参数
导频偏置指数PN
其他参数
接收机噪声系数
激活集搜索窗系数
馈线接头损耗
邻集搜索窗系数
载频
剩余集搜索窗系数
扇区数
切换参数
软切换加入门限
信道单元数
软切换去掉门限
功率参数
发射机最大功率
软切换比较门限
导频信道功率比例
天线参数
天线增益
其他公共信道开销功率比例
天线方向角
单个业务信道最小发射功率
天线下倾角
单个业务信道最大发射功率
设计内容从网络建设的阶段来分，规划可以分为新建网络规划和网络扩容规划两种。然而无论是新建网络的规划还是扩容的规划，无线网络规划的最终目的都是得到新增基站站址和基站配置的设计方案。
围绕着站址的选择和配置参数的确定，网络设计人员需要对链路所允许的最大路径损耗、小区容量、小区覆盖、天线、软切换比例、功率、导频、载波等进行仔细的分析和合理的设计，并通过对上述方面的综合考虑得到无线网络的设计方案，如图图 1 2所示。
图 1 2无线网络规划
CDMA规划特殊问题采用CDMA技术的无线系统，相对于GSM技术，具有众多优势，尤其表现在容量方面，若配给相同的频率资源，前者容量常常可达到后者的3~5倍。然而新的技术也带来了一系列新的问题，尽管采用CDMA技术，各个蜂窝小区可以使用相同的频率，无需像GSM网络一样进行复杂的频率规划，但是容量与覆盖之间特殊的相关性、软切换对系统性能的影响、导频偏置的选择都给无线网络规划增添了新的研究课题。
变化的网络负载与规划
CDMA是一个干扰受限的系统，干扰水平的增大直接影响着系统容量，影响着系统提供服务的质量。研究表明，若要保持系统性能稳定，负载约在60％ ~ 80％之间。当负载超过这个值时，用户受到的干扰将急剧增大，服务质量会下降得很快，小区覆盖范围收缩，从而产生覆盖的盲点。因此，如何合理的布置基站，选择基站参数，使得用户需求在各个基站之间均匀承担，成为CDMA无线规划需要解决的重要问题。
软切换与规划软切换是CDMA系统的独到之处，采用软切换技术能保证小区边缘用户的服务质量。但是，处于软切换中的用户比普通用户多占用系统资源（信道板资源，功率资源等），过高的软切换比例会带来系统资源的浪费，使得网络中可得到服务的总用户数下降。如何选择站址，如何配置导频功率使得每小区内软切换率保持适当的水平，在规划过程中，网络设计人员尤其应当注意。
导频与规划导频对CDMA系统至关重要。移动台使用导频区分基站，如果同导频相位的复用距离不恰当，或者相邻导频的距离不恰当，移动台可能把来自不同基站的导频信号误认为同一基站的导频；如果导频搜索窗口的大小设置不合理，一方面移动台可能将不同的导频误认为相同的导频，另一方面处于小区边缘的移动台也可能搜索不到可用的导频信号；此外，对于前向链路，导频干扰比基本上决定了其覆盖范围，导频的功率大小直接影响着小区负载大小和软切换比例。如果导频发射功率偏小，会使下行覆盖出现盲点；若偏大，则又会出现多个基站覆盖同一个地区，产生导频污染。因此说，合理的导频偏置规划，是构筑精品CDMA网络的关键。
新业务与规划
CDMA网络巨大的技术优势使得构筑更加丰富的移动业务成为可能，这些丰富的业务为人们的生活带来便利，同时也为移动通信运营商和相关行业带来了新的利润增长点。然而新业务的引入，同样也为无线网络的规划提出了新的研究课题。不同的业务特点，对于系统资源不同的需求，应该如何规划，如何设计基站参数，如何分配系统资源使得我们可以最经济的满足各种业务不同的QoS要求，这都是网络规划人员需要考虑的问题。
规划特点和意义技术密集、计算度密集、经验密集是网络规划三个重要特点。规划的整个过程复杂而繁琐，为了得到一个优选的设计方案，需要反复的设计和不断的调整，单纯的依靠手工计算是难以完成的，必须依靠计算机辅助设计。在现在的网络设计方法中，在建设方案实施前，常常应用静态仿真和动态仿真的技术，模拟网络的运行，以保证网络建设方案的切实可行。
无线网络规划是移动通信网建设的重要一环，无论是CDMA网络建设初期还是网络的扩容时期，细致周密的网络规划对于网络的建设成本与运行质量都具有极为重大的意义。前面我们已经提到，一个CDMA系统的无线网络（基站）部分的投资接近总投资的三分之二，对CDMA的无线网络部分进行合理的规划和优化可以大大减少投资；一个优选的规划方案将能辅助我们实现以最小的成本获得最佳的性能目标,最大限度的发挥网络的效用，发挥CDMA技术的容量优势，提高覆盖可靠性，延长手机寿命，提高通信服务的市场竞争能力,提升运营商的信誉。
无线网络规划流程如图 1 3所示，无线网络规划是一个不断设计、修改、再设计、再修改的迭代过程，概括地说，可分为数据准备，系统设计，方案验证三大步骤。
图 1 3无线网络规划总流程数据准备数据准备是整个网络设计的基础。规划实质上就是数据分析、处理和决策的过程，详实、准确的基础数据是设计一个优秀方案的根本。如下列表，在数据准备这一阶段中，网络设计人员应当收集数据信息有：
无线网络设计目标地理数据业务密度分布无线传播模型其他系统干扰如图 2 1，描述了数据准备各个部分之间的相互关系和流程。
图 2 1 数据准备经过网络规模的预测，运营者会对网络预期满足的用户数和预期达到的服务质量提出基本的要求，但是这个基本要求并不与无线网络设计指标直接联系，在本章的前面几节，我们对无线设计目标包括的内容进行了阐述，网络设计伊始，设计人员应当根据基本要求仔细的规划这些指标，确定各项指标所应达到的预期水平。
地理数据地理数据指的是规划区内道路、建筑、地形地貌等基本情况。无线网络规划需要建立数字化的地理信息数据库——电子地图，它是进行基站选址的基础，也是进行业务密度预测，网络模拟和传播模型校正的必备数据。
一般常见的电子地图精度有5米、20米、50米和100米的，当然，电子地图的精度越高能反映的地理信息越详尽，相应根据其进行分析所得到的结果也会越详尽，但是电子地图精度越高，同样的范围内所含的数据量就越大，相应的，进行分析时运算量就越大。权衡运算量和规划的不同需求，在城区等建筑物密集的地方，进行微蜂窝规划的时候，使用精度较高的地图，而在郊区等开阔的地区，采用精度较低的地图。
从数据内容来说，电子地图是由反映地形高度的DEM数据、反映地面覆盖种类的DOM数据、反映地面线状的LDM数据及反映建筑群高度的BDM数据等构成。对覆盖区进行传播预测时，DEM和BDM数据主要用于计算发射天线、接收天线的高度，用于判断是否发生反射、衍射；DOM数据可用于计算地物校正因子。数据内容越详细准确，对于规划结果的准确性帮助越大，因此我们应尽量丰富地图的数据内容。
电子地图的格式有很多种，网络设计人员应根据所使用的网络规划软件支持的地图格式选择适合的电子地图。
业务密度分布业务密度分布反映了业务（话音业务、数据业务）在规划区域内分布疏密的情况，它是选择基站站址最重要的根据。进行业务密度预测的方法有多种，在第5章中，将详细阐述业务密度预测方法，请读者参考。
无线电波传播和传模预测概论无线信道的电波传播特性与电波传播环境密切相关，这些环境包括地貌、人工建筑、气候特征、电磁干扰情况、通信体移动速度情况和使用的频段。无线通信设备采用的无线传输技术、无线通信系统的通信能力和服务质量与无线信道的电波传播特性紧密相关。
电波传播特性包括在无线移动通信信道中电波传播的快衰落与慢衰落，多径衰落和多普勒频移。在无线信道中，发射机与接收机之间的传播路径非常复杂，从简单的视距传播到各种复杂的由各种各样障碍物，如建筑物、山脉、街道、树叶和其它移动的物体而引起的反射、折射和散射传播。
有三种研究无线移动通信信道的基本方法：
理论分析用电磁场理论和统计理论分析电波在移动环境中的传播特性，并用数学模型来描述移动信道。
现场电波实测在不同的传播环境中，做电波实测实验，从测试数据中验证和校正理论分析结果。
计算机模拟在计算机上灵活快速地模拟各种移动环境，得出电波传播特性的统计描述。
通过研究，可以对不同移动环境中的电波传播特性进行定量分析，得出无线信道中信号的瑞利衰落，多谱勒频移、中值场强传播损耗等主要特性的统计描述。
无线信道简介慢衰落和快衰落通常，无线信道的衰落可分为快衰落和慢衰落两种。慢衰落，也称为阴影衰落，主要用于描述发射机与接收机（T-R）之间长距离（几十或几百米）上的平均信号场强的变化。快衰落用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内接收信号强度的快速变化。在同一个无线信道中，既存在快衰落，也存在慢衰落。一般而言，慢衰落表征了接收信号在一定时间内的均值随传播距离和环境的变化而呈现的缓变化，快衰落表征了接收信号短时间内的快速波动。因此，实际的无线信道衰落因子可表示为：
(1)
式中：
：信道的衰落因子
：快衰落因子
：慢衰落因子。
图 3 1 无线信道中的快衰落和慢衰落慢衰落是移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应，其信号电平起伏相对缓慢。慢衰落一般表示为电波传播距离r的m次幂与表示阴影损耗的正态分布随机分量的乘积：
(2)
式中，是阴影损耗，服从零均值和标准偏差dB的对数正态分布。
当用dB表示时，式（2）可以写为：
(3)
多径传播陆地移动信道的主要特征是多径传播。传播过程中会遇到很多建筑物，树木和以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射、散射及绕射等，这样，移动信道是充满了反射、绕射、散射波的传播环境。
在移动传播环境中，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时同相迭加而加强，有时反向迭加而减弱。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰落是由多径引起的，所以称为多径衰落。
移动信道的多径环境所引起的信号多径衰落，可以从时间和空间两个方面来描述和测试。从空间角度来看，沿移动台移动方向，接收信号的幅度随着距离变动而衰减。其中，本地反射物所引起的多径效应呈现较快的幅度变化，其局部均值为随距离增加而起伏的下降的曲线，反映了地形起伏所引起的衰落以及空间扩散损耗。
从时域角度来看，各个路径的长度不同，因而信号到达的时间就不同。这样，如从基站发送一个脉冲信号，则接收信号中不仅包含该脉冲，而且还包含它的各个时延信号。这种由于多径效应引起的接收信号中脉冲的宽度扩展的现象，成为时延扩展。扩展的时间可以用第一个码元信号至最后一个多径信号之间的时间来测量。
一般来说，模拟移动系统中主要考虑多径效应所引起的接收信号幅度的变化。而数字移动系统中主要考虑多径效应所引起的脉冲信号的时延扩展。这是因为，时延扩展将引起码间串扰，严重影响数字信号的传输质量。
时延扩展在多径传播条件下，接收信号会产生时延扩展。当发送端发送一个窄脉冲信号时，由于存在多条不同的传播路径，路径长度不一样，则发射信号沿各个路径到达接收天线的时间就不一样，而且传播路径又随移动台的变化而变化，因而移动台接收的信号由许多不同时延的脉冲组成。由于移动台的运动，各个脉冲可能是离散的，也可能连成一片。
时延扩展定义为最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后一个可分辨的时延信号与第一个时延信号到达时间的差值，实际上就是脉冲展宽的时间。图 3 2表示典型的对最强路径信号功率的归一化时延谱。
图 3 2 时延扩展
为归一化时延信号的包络，近似为指数曲线。表达式如下：
(4)
为最大时延扩展，对应归一化时延信号包络=-X dB时所对应时延差值。
为平均延时，即归一化时延谱曲线的数学期望，其表达式如下：
(5)
为归一化时延谱曲线的均方值时延扩展，其表达式如下：
(6)
均方值时延扩展是多径信道时延特性主要参数，它表征了时延谱扩展的程度。值越小，时延扩展就越轻微，反之，时延扩展就越严重。
在数字传输中，由于时延扩展，接收信号中一个码元的波形会扩展到其他码元周期中，引起码间串扰。为了避免码间串扰，应使码元周期大于多径引起的时延扩展。不同环境下，平均时延扩展是不一样的。
相关带宽与时延扩展有关的另一个重要概念是相关带宽。
当信号通过移动信道时，会引起多径衰落。我们自然会考虑，信号中不同频率分量通过多径衰落信道后所受到的衰落是否相同。相关带宽是一定范围内的频率的统计测量值，是建立在信道是平坦（即在该信道上，所有谱分量均以几乎相同的增益及线性相位通过）的基础上。换句话说，相关带宽就是指一特定频率范围，在该范围内，两个频率分量有很强的幅度相关性。频率间隔大于的两个正弦信号受信道影响不相同。如果相关带宽定义为频率相关函数大于0.9的某特定带宽，则相关带宽近似为：
((7)
如果将定义放宽至相关函数值大于0.5，则相关带宽近似为：
((8)
多谱勒频移当移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化，称为多普勒效应，这是任何波动过程都具有的特性。多普勒效应引起的附加频移称为多普勒频移，可用下式表示：
(9)
式中：
是入射电波与移动台运动方向的夹角
是移动台运动速度，单位m/s
是波长，单位m。
与入射角无关，是的最大值。称为最大多普勒频移。
移动台的运动造成接收信号产生多普勒频移。在多径传播环境中，对与接收机来说，有不同时延的反射路径，例如时延和时延的两条路径会有相同的入射角。它们之间不仅相互产生时延扩展，而且产生相同的多普勒频移。多普勒效应的结果是，通过移动无线信道后的单频信号的频谱扩展为，相当于单频信号通过移动多径无线信道后成为随机调频信号（即相位发生随机变化）。如果接收到多条有不同入射角的多径信号，多普勒频移成为多普勒扩展频谱，称作多径衰落信号的随机调频。
令多普勒频移宽度 为，其相关时间，它表征时变信道影响信号衰落的衰落节拍，信道随着这个时间节拍在时域上对信号有不同的选择性，把这种衰落称为时间选择性衰落,这种衰落对数字信号的误码性能有明显的影响。
衰落特性通常用衰落率、电平交叉率、平均衰落周期及衰落持续时间等特征量表示信道的衰落特点。
衰落速率和衰落深度衰落率是信号包络衰落的速率，即信号包络在单位时间内以正斜率通过中值电平的次数。衰落率与发射频率、移动台行进速度和方向以及多径传播的路径数有关。测试结果表明，当移动台行进方向朝着或背着电波传播方向时，衰落最快。频率越高，速度越快，平均衰落率的值越大。
平均衰落率的计算公式如下：
(10)
式中：
是移动台运动速度，单位 (km/h)
f为工作频率，单位(MHz)
衰落深度是指信号的有效值与该次衰落的信号最小值的差值。
电平通过率和衰落持续时间电平通过率的定义为，信号包络单位时间内以正斜率通过某一规定电平值R的平均次数，它是描述衰落次数统计规律的一个参数。
衰落信道的实测结果发现，衰落率与衰落深度有关。深度衰落发生的次数较少，而浅度衰落发生得相当频繁，用电平通过率定量描述这一特征。平均衰落率只是电平通过率的一个特例，即规定的电平值为信号包络的中值。
电平通过率计算公式如下：
((11)
式中：
为信号包络r对时间的导函数
为和的联合概率密度函数平均衰落持续时间的定义是，信号包络低于中值电平值的概率与该平均衰落率之比。计算式如下：
((12)
对于瑞利衰落，可以得出平均衰落持续时间：
((13)
电平通过率描述了衰落次数的统计规律，信号包络衰落到某一电平之下的持续时间是多少，是一个很有意义的问题。当接收信号电平低于接收机门限电平时，就可能造成话音中断或误比特率突然增大，了解接收信号包络低于某个门限的持续时间的统计规律，就可以判定话音受影响的程度，以及在数字通信中是否会发生突发性错误和突发性错误的长度。
无线信道电波传播基本方式引言蜂窝无线移动通信系统中，电磁波传播的机理是多种多样的，但总体上可归结为反射、绕射和散射。大多数的蜂窝无线移动通信系统运作在城区，发射机和接收机之间就无直射路径，而高层建筑产生了强烈的绕射损耗。此外，由于不同物体的多路径反射，经过不同长度路径的电磁波相互作用引起多径损耗。同时，随着发射机和接收机之间距离的不断增加而引起电磁波强度的衰减。下面我们就把这几种传播机理介绍一下。
自由空间的传播自由空间传播指在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，不发生反射、折射、散射和吸收现象，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗的空间。卫星通信和微波视距通信的传输环境是典型的自由空间传播。在自由空间中，若发射点处以球面波辐射，则接收处的功率为
(14)
式中：
为发射点处的发射功率
、分别为发射天线和接收天线增益
为波长
d为发射天线和接收天线间的距离
是与传播无关的系统损耗因子。
天线增益、的表达式为：
(15)
式中，为天线的有效截面积。
波长的表达式为：
(16)
式中：
为光速，即
为载频频率，单位为Hz
从(15)式中可以看出，接收功率和发射天线与接收天线增益的乘积成正比，与距离的平方成反比。
我们常采用各方向具有相同单位增益的理想全向天线作为参考天线。因此，我们定义有效全向发射功率（EIRP）：
(17)
EIRP表示同全向天线相比，发射端获得的在最大天线增益方向上的最大发射功率。
自由空间的传播损耗PL为有效发射功率和接收功率之间的差值，其定义式为
（无量纲）
(18)
或
10log()（dB）
(19)
当==1即天线具有单位增益时，有
10log
(20)
可见，发送天线与接收天线间距离的增加会直接导致自由空间传输损耗的增加。
设有、，且=2，则传输损耗分别为：
(21)
因此，距离增加一倍，传输损耗就会增加6.02dB。
若=10，则两者的传输损耗差为
(22)
即10倍距离的传播路径损耗为20dB。
反射电磁波在不同介质交接处，会发生反射。在理想介质表面上反射是没有能量损失的。如果电磁波传输到理想电介质的表面，则一部分能量进入新介质继续传播，一部分能量在原介质中发生了反射；如果电磁波传输到理想反射体的表面，则所有能量都将被反射回来。以下我们将分别讨论在电介质和理想反射体表面的反射。
1.电介质的反射设入射角度为，反射角为折射角为，如图 3 3所示（电场极性平行于入射波平面）。
图 3 3两种介面间的反射图中的参数、、分别代表电介质的介电常数、透射率和导电性。这里的与理想电介质的绝缘常数成正比，即，其中为。如果介质非理想，则将会产生能量损失（被电介质吸收），其绝缘常数为
(23)
式中
(24)
其中为导电性。
在介质边界处，极化场的反射系数为
（电场在入射波平面）
(25)
（电场不在入射波平面）
(26)
式中，为介质的固有阻抗，即介质的透射率和导电率的比值的开方。
当入射角大于等于Brewster角时，将不会发生折射而产生全反射。Brewster角满足：
(27)
2.地面反射模型在无线信道中，很少有单一路径传播的情况，一般会出现多径传播的现象。下面我们将讨论双径传播模型，该模型不仅考虑了空中的直接传播路径，还考虑了地面的反射路径。
图 3 4 地面反射模型从上图中可以看出，接收方的场强为，其中是通过空间传播的视距传输部分，则是地面反射部分。
假设发射机高度为，接收机高度为，发射机与接收机之间的水平距离为d（认为地球是一个平面）。设距发射端处的电场为，则在处，有
(28)
直射波到达接收机的路径长度为，反射波到达接收机的路径长度为，则接收端收到的由直射传播产生的电场为
(29)
由反射传播产生的电场为
(30)
其中是地面反射系数。若地面为全反射介质，则有，接收端的场强为
(31)
当发射机和接收机之间的距离足够大（远远大于时），只要满足
(32)
就有
(33)
上式中
(34)
为一个与、发送天线高度、接收天线高度和波长相关的常数。
绕射绕射使无线电波能够穿过障碍物，在障碍物的后方形成场强，即绕射场强。这是由于处于障碍物前方的各点可以作为新的波源产生球面次级波，次级波在障碍物的后方形成的场就是绕射波场。
应用Huygen定律，可以从一个波前点求得空间任何一点的场强。对于任何形状的波表面S，利用Kirchhoff等式，有：
(35)
式中，是与波面正交的导数。为了得到任意点的场强，必须知道波面场强和与波面正交的场强导数。为了求出场中点R处的场强，必须求出波面每一点，包括从R看不到的区域与该点的距离。
图 3 5球面距离计算从上图中可以看出，距离，即点同点的相位相差180度。同理，即点同点的相位相同。这些点在球面上形成了一个圆锥形的圆，任意两个圆之间的区域为菲涅尔区域。菲涅尔1区是以半径的圆围住的球面区，和之间的区域为菲涅尔2区。由于每个菲涅尔区的相位差为180度，则球面上的菲涅尔相邻区正负轮流变化，因此产生了高次区的电波相互抵消。
图 3 6 菲涅尔区域半径计算在任意形状表面均可建立菲涅尔区。选择与射线路径TR正交的平面，则菲涅尔区的半径为：
(36)
假设和，有
(37)
和
(38)
所以，第N菲涅尔区的半径为：
(39)
上式中取N=1，就可以得到第一菲涅尔区的半径：
(40)
散射实际的无线系统中，接收信号的能量比上述反射模型和绕射模型预测的场强要大。这是由于当电磁波在粗糙表面发生反射时，反射能量散布于各个方向，即发生了散射。一些圆柱形的散射体如树木等可以在所有方向上散射能量，从而增加了接收信号的能量。
前面提到的反射一般采用平滑的表面，而散射的表面通常是粗糙不平的。给定入射角，则可得到表面平整度的参考高度
(41)
若平面上最大的突起高度h小于，则可以认为该表面是光滑的；若大于，则认为该表面是粗糙的。对于粗糙表面，计算反射时需要乘以散射损耗系数，以代表减弱的反射场。Ament提出表面高度h为具有局部平均值的高斯分布的随机变量为
(42)
式中，是表面高度的标准方差。
当h>时，反射场强可以用粗糙表面的修正反射系数来表示：
(43)
电波传播损耗预测模型传播模型用于路径损耗的预测，为CDMA系统的覆盖规划提供依据，在系统的规划与设计中具有重要地位。
传播模型已经提出了很多种，有的基于理论分析，有的基于实测数据。预测路径损耗时，应选用合适的传播模型，以保证结果尽可能的准确，实现良好的工程设计。
下面介绍几种工程上常用的传播模型。
室外传播模型在实际的移动通信环境中，路径损耗不仅和工作频率、传播距离有关，还和收发天线的高度、具体的地形有关。因此，在系统设计之前，应该选用合适的传播模型进行路径损耗的预测，有条件的情况下，进行车载测试，根据测试数据，对原始模型进行校正。
Hata模型
Hata模型是一种广泛使用的传播模型，适用于宏蜂窝（小区半径大于1公里）系统的路径损耗预测，根据应用频率不同，Hata模型分为：
Okumura-Hata模型
适用的频率范围为150 MHz到1500 MHz，主要用于900 MHz
COST-231 Hata模型
COST-231工作委员会提出的将频率扩展到2 GHz的Hata模型扩展版本
1,Okumura-Hata模型
Okumura-Hata模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在150 MHz到1500 MHz之间，适用于小区半径大于1 km的宏蜂窝系统，基站有效天线高度在30 m到200 m之间，移动台有效天线高度在1 m到10 m之间。该模型以城区的路径损耗为标准，其它地区在此基础上进行修正。
Okumura-Hata模型路径损耗计算的经验公式为：
(44)
式中：
f：工作频率，单位MHz
d：收发天线之间的距离，单位km
hte：基站天线有效高度，单位m
hre：移动台天线有效高度，单位m
α(hre)：天线高度增益校正因子，其值依赖于环境
(45)
Ccell：小区类型校正因子
(46)
2,COST-231 Hata模型
COST-231 Hata模型是EURO-COST组成的COST-231工作委员会开发的Hata模型的扩展版本，应用频率在1500 MHz到2000 MHz之间，适用于小区半径大于1 km的宏蜂窝系统，发射天线有效高度在30 m到200 m之间，接收天线有效高度在1 m到10 m之间。
COST-231 Hata模型路径损耗计算的经验公式为：
(47)
CM为大城市中心校正因子：
(48)
COST-231 Hata模型和Okumura-Hata模型主要的区别在于频率衰减的系数不同,COST-231 Hata模型的频率衰减因子为33.9，Okumura-Hata模型的频率衰减因子为26.16；另外还增加了一个大城市中心衰减因子CM，大城市中心地区路径损耗增加3dB。
CCIR模型
CCIR模型给出了反映自由空间路径损耗和地形引入的路径损耗联合效果的经验公式：
(49)
式中，
该公式即为Okumura-Hata模型在中小城市传播环境下的应用，其校正因子为B。
如果15.8%的区域被建筑物覆盖，则
如果20%的区域被建筑物覆盖，则
COST 231-WIM模型
COST 231-WIM模型广泛用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境。它是基于Walfisch-Bertoni模型和Ikegami模型的。高基站天线时模型采用理论的Walfisch-Bertoni模型计算多屏绕射损耗，低基站天线时采用测试数据。模型也考虑了自由空间损耗、从建筑物顶到街面的损耗以及街道方向的影响。COST 231-WI模型适用的范围为：，，，。
COST 231-WIM模型分视距传播（LOS）和非视距传播（NLOS）两种情况近计算路径损耗。
对于LOS情况，路径损耗一个类似于自由空间传播损耗公式：
(50)
对于非视距（NLOS）环境，用到的参数如图 3 7所示：
图 3 7 COST 231-WIM模型具体为：
hb = 基站天线高出地面的高度，单位为m（4~50m）
hm = 移动台天线高度，单位为m（1~3m）
hB = 建筑物屋顶高度，单位为m
(hb = hb - hB = 基站天线高出建筑物屋顶的高度，单位为m
(hm = hB - hm = 移动台天线低于建筑物屋顶的高度，单位为m
b = 建筑物间隔，单位为m（默认值为20~50m）
w = 街道宽度，单位为m（默认值为b/2）
Φ = 街区轴线和发射机天线与接收机天线连线的夹角（默认值为90°）
当不知道建筑物的准确高度时，可以用下面的方法来估计
(52)
(53)
用以上参数，模型给出了非视距情况下路径损耗的计算公式：
(54)
其中：
是自由空间传播损耗
是由沿屋顶下沿最近的衍射引起的传播损耗
是沿屋顶的多重衍射（除了最近的衍射）损耗沿屋顶下沿最近的衍射引起的传播损耗由下式给出：
(55)
其中，为定向损耗：
(56)
沿屋顶的多重衍射损耗由下式给出：
(57)
其中：
(58)
因子为:
(59)
因子为:
(60)
因子为:
(61)
LEE模型
1,LEE宏蜂窝模型影响移动台接收信号大小的因素有两个，一个是人为建筑物，另一个是地形地貌。LEE模型的基本思路是先把城市当成平坦的，只考虑人为建筑物的影响，在此基础上再把地形地貌的影响加进来。LEE模型将地形地貌的影响分成三种情况计算：无阻挡的情况、有阻挡的情况以及水面反射的情况。
1) 人为建筑物对接收信号的影响由于每个城市的建筑物及其布局各不相同，因而在城市选定或高或低的位置，收集足够信号强度的测量数据。虽然所有数据的标准方差与地形的变化一致，但是，经过平均后得出的路径损耗曲线中却体现不出地形变化的影响，而是相当于把这些城市当成平坦地形，从而对路径损耗值进行概括。LEE宏蜂窝模型建立在对大量的场强测量数据分析的基础上，使用了统一的路径损耗公式：
(62)
其中：
Pr：接收功率
d：收发天线之间的水平距离
γ：距离衰减因子
Pr1：特定城市中，实测使用的基站天线为半波长天线，高为x米，发射功率为y 瓦时，1公里处的接收功率
α0：修正因子，实际使用中基站天线和上述标准天线不同时进行修正
(63)
其中：
ht、Pt、Gt分别是实际基站天线高度、基站发射功率和基站天线增益
htREF、PtREF、GtREF分别是测量Pr1和γ时的基站天线高度、基站发射功率和基站天线增益
2) 地形地貌对接收信号的影响
① 无阻挡的情况考虑地形的影响，采用基站天线的有效高度进行计算
(64)
其中：
：基站天线有效高度
hb：基站天线实际高度
d0：1 km
f0：850 MHz
由以上可得，无阻挡时的路径损耗为
(65)
L(v)：衍射损耗
② 有阻挡的情况
(66)
此时的路径损耗为
(67)
③ 水面反射情况
(68)
Gt：基站天线增益
Gm：移动台天线增益
λ：波长
α：由于移动无线通信环境引起的衰减因子（0≤α≤1）
当α＝1时，此时的路径损耗即为自由空间路径损耗
2,LEE微蜂窝模型
LEE微蜂窝小区路径损耗公式：
(69)
式中，为基站天线有效高度、距离基站处的直射波路径损耗，其表达式是一个双斜率模型：
(70)
式中， 为断点距离,为接收天线的高度。
是街区引入的损耗。要得到，首先计算从基站到A点的穿过街区的总的建筑物阻挡长度B，B＝a+b+c，再根据B查找曲线，曲线如图 3 8所示。
图 3 8 Lee微蜂窝街区阻挡损耗曲线室内传播模型随着CDMA理论和应用的发展，人们越来越关注室内无线电波传播的情况。室内无线信道主要有两方面不同于传统的无线信道：覆盖距离更小，环境变化更大。建筑物内传播受到诸如建筑物的布置、材料结构和建筑物类型等因素的强烈影响。
在覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成无线电波较大的传输损耗，造成移动信号的弱场强区甚至盲区，而数据业务的应用对接收信号又提出了更高的要求。在容量方面，在大型商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道容易发生拥塞。
建筑物具有大量的分隔和阻挡体。家用房屋中使用木框与石灰板分隔构成内墙，楼层间为木质或非强化的混凝土。另一方面，办公室建筑通常用较大的面积，使用可移动的分隔，以使空间容易划分，楼层间使用金属加强混凝土。作为建筑物结构一部分的分隔，称为硬分隔，可移动的并且未延展到天花板的分隔称为软分隔。分隔的物理特性和电特性变化范围非常广泛，应用通用模型于特定室内情况是非常困难的。
建筑物楼层间损耗由建筑物外部面积和材料，及建筑物的类型决定，甚至建筑物窗口的数量也会影响楼层间的损耗。通常建筑物一层内的衰减比其他层数衰减要大的多，在5，6层以上，只有非常小的衰减。
室内无线传播同室外具有同样的机理：反射、绕射和散射，但是条件却有很大不同。例如，室内信号电平在很大程度上依赖于建筑物的窗户的位置，门是否打开等。天线安装在何处也影响大尺度传播。天线安装于桌面高度与安装在天花板位置的情况会有很大的不同。
下面给出一些主要的室内传播模型。
对数距离路径损耗模型很多研究表明，室内路径损耗遵从公式：
(71)
式中，γ依赖于周围环境和建筑物类型，Xσ是标准偏差为σ的正态随机变量。
Ericsson多重断点模型该模型有四个断点，并考虑了路径损耗的上下边界，模型假定在d0=1m处衰减为30dB，这对于频率为900 MHz的单位增益天线是准确的。Ericsson模型没有考虑对数正态阴影部分，它提供特定地形路径损耗范围的确定限度。图 3 9是基于Ericsson模型的室内路径损耗图。
图 3 9 Ericsson多重断点室内路径损耗模型衰减因子模型建筑物内传播模型中包括了建筑物类型影响以及阻挡物引起的变化。这一模型灵活性很强，预测路径损耗与测量值的标准偏差为4 dB，而对数距离模型的偏差达13 dB。衰减因子模型为：
(72)
其中，γSF表示同层测试的指数值。如果对同层存在很好估计计算γ，则不同楼层路径损耗可通过附加楼层衰减因子FAF(Floor attenuation factor)获得。或者在公式（2-73）中，FAF由考虑多楼层影响的指数所代替。
(73)
其中，γMF表示基于测试的多楼层路径损耗指数。
室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子，并且随着距离成指数增长。对于多层建筑物，有：
(74)
其中，α为信道衰减常数，单位为dB/m。
传播模型路测与校正传播模型在使用时，用户需要对其准确性可靠性进行测试，或者根据地形校正其中的具体因子，这就涉及到传播模型的路测与校正。针对每个不同模型，输入参数不尽相同，故有不同的校正方法。我们校正采用多元线性回归分析，而各模型中也基本是呈线性关系，对于非线性的，可以用对数形式整体校正。
模型校正的理论说明在科学实验和生产实践中，有许多函数关系仅能通过由实验或观测得到的一组数据点
i＝1，2，…m
来表示。而它的解析式f(x)是不知道的。现选取一函数系，，…构成的函数空间
来近似表示f(x),这里是一些待定的参数。
有两个原则可确定
要求通过这m个数据点，即要求满足
这是插值条件，属于精确计算的范畴。我们不宜采用。
我们要求尽可能地从每个数据点附近通过（逼近），这就是曲线拟和问题。
拟和问题地提出是非常自然的。因为观测量总是由于这样那样的原因存在误差（噪声），要求精确满足这些本来就不精确的数据是没有必要的。相反地我们希望能使用某种手段来平滑地滤去数据中的“噪声”。
另一方面数据总量很大时，用插值方法得到的将是很复杂的，而且即使通过这m个点，和的偏差在之外也可能是很大的。
链路预算链路预算计算方法描述
3G/1x的话音覆盖范围基本是由链路预算分析确定的，小区的覆盖范围首先由反向链路预算确定，反向链路主要受移动台的最大发射功率限制，前向链路预算的目的在于保证由反向链路预算所确定的小区覆盖内基站有足够的功率分配给各个移动台。
对于话音业务的链路预算基本与IS-95的方法相同，但有些参数不同，比如：用来确定基站接收机灵敏度的接收Eb/Nt是基于总的移动台的发射功率(因为反向除了业务信道外还有寻呼信道)，而不是基于移动台分配给业务信道的一部分。另外，小区所允许的负载（相对于小区的极点容量）可以比IS-95的要更大一些。
对于3G/1x数据业务来说，链路预算主要有两个目的，第一是通过确定小区边界处的最小数据速率来规定小区的覆盖范围，第二是检查基站是否有足够的功率来支持覆盖范围内的所有用户，也就是是否能达到系统的性能要求（比如：数据吞吐量）。数据业务的反向链路预算相对简单，因为反向覆盖受限于高速的补充信道，所以只需考虑补充信道的覆盖即可。对于高速数据来说，覆盖通常小于3G/1x的话音或基本信道的覆盖。对于前向链路预算，因为基站的发射功率同时分配给低速信道（话音和基本信道）和高速信道以保证覆盖范围内的性能，所以前向链路预算比较复杂，另外，前向补充信道在小区的边界处不会进入软切换状态，这种设计策略就增加了前向链路的干扰。
链路预算在分析规划好的网络的性能中并不起关键作用，只是显示给用户以直观的印象，每个小区的链路预算参数可以不同，主要取决于基站所采用的技术（IS-95,CDMA2000等）。
反向链路预算（话音和数据业务）
由移动台天线端到基站天线端的最大路径损耗应满足的基本公式：
，其中，
为移动台天线端的最大发射功率，以dBm表示。缺省值为21。
为身体损耗，以dB表示。缺省值为2。
为补偿移动台处的阴影衰落的余量，考虑90%的边缘覆盖概率和8dB的对数正态阴影衰落。缺省值为10.3。
为软切换增益，以dB表示。缺省值为4。考虑90%的边缘覆盖概率和8dB的对数正态阴影衰落。
为建筑物或车载穿透损耗，以dB表示。缺省值为0。
为移动台天线到基站天线的平均路径损耗，以dB表示。
为基站天线增益，以dBi表示。
为基站线缆损耗，以dB表示。
为基站接收机的最小灵敏度，计算公式为：
，其中，
为考虑两路空间分集时某种数据速率下基站接收机为达到FER所需要的最大的（最糟糕情况下），以dB表示。
为数据速率。以dB表示
为接收机干扰余量，以dB表示，其中u为小区的负载因子。
为基站接收机的噪声系数，以dB表示。
为基站接收机的噪声功率谱密度，以dBm/Hz表示。
由这些参数就可以得到在各种不同速率下的最大路径损耗。
前向链路预算（话音业务）
基本公式为：
，其中，为扩频因子，为第I个用户接收到的本小区功率中单条业务信道功率，为接收到的单业务信道功率与接收到的服务区总功率之比。
为移动台处的噪声系数，为移动台处的噪声功率谱密度，为扩频带宽。
为小区内各个Walsh信道间的正交因子。
为第I个用户接收到的其他小区功率。
为第I个用户所需要的最小值。
定义其他小区与本小区干扰比为：
，这个比值通过仿真得到，一般是得到。
前向链路预算过程如下：
计算基站处各个信道的发射功率，考虑满负载允许情况。
按照反向链路预算得到的最大路径损耗得到移动台处的接收的本小区总功率和业务信道功率。
计算本小区其他用户的干扰，用仿真得到的正交因子乘以本小区总功率与业务信道功率的差即可得到小区内其他用户的干扰。
计算其他小区对本小区的干扰，用仿真得到的干扰比乘以本小区的总功率得到接收的其他小区功率。
计算总的干扰功率谱密度，把上面两步计算到的干扰功率加上热噪声功率除以总的扩频带宽就可得到干扰的功率谱密度。
计算移动台处可以得到的，其中为业务信道功率除以信号数据速率。
用得到的与移动台所需要目标的比较就可以得到前向是否可以给由反向链路预算确定的覆盖范围内的用户提供足够的功率。如果可以，说明前反向允许的最大路径损耗就是由反向链路预算确定的值，否则，需要调整最大路径损耗值和小区承载的负载。
前向链路预算（数据业务）
对于数据业务来说，前向链路预算比较麻烦，主要是针对不同的设计目标（第一种是采用以小区的高速率的数据覆盖作为小区的覆盖，第二种是采用以小区的话音覆盖作为小区的覆盖，），需要考虑的因素不同，而且还要考虑其他小区对本小区的基本信道和补充信道的干扰的方差，在实际计算中，我们以第一种设计目标来考虑前向链路预算。
基本公式为：，其中，为总的链路数，包括基本信道和补充信道以及软切换的链路数。
为第I条链路的激活因子。
为第I条链路所需要的目标。
为第I条链路接收的其他小区功率与本小区功率的比。
为第I条链路的扩频因子。
为小区内的正交因子。
为小区的最大发射功率。
为小区的总的发射功率。一般假设。
对于移动台i来说，，参数的意义同话音业务的前向链路。整理可得：
，设，
上式可写为：
则从基站侧来看：
，其中为第ｉ条链路的激活因子，为基站开销功率，为稳态时基站的平均发射功率，为基站最大发射功率。包括软切换和ＳＣＨ信道数，下面给出一个算例：
已知：
序号
参数名称
已知值
备注
1
基站发射功率（w）
16
以下均为线性值。
2
导频信道功率（w）
2.4
3
同步信道功率（w）
0.2
4
寻呼信道功率（w）
0.8
5
总业务信道功率（w）
12.6
1-2-3-4
6
总开销（％）
21.3%
(1-6)/1
6
指定的SCH速率（kbps）
153.6
7
FCH速率（kbps）
9.6
8
SCH的Eb/Nt
1.8
线性值
9
FCH的Eb/Nt
2.5
线性值
10
FCH软切换开销因子
1.75
线性值(考虑软切换)
11
SCH的开销因子
1
线性值(没有软切换)
12
FCH的平均激活因子
0.125
考虑平均１／８的激活
13
SCH的激活因子
1
14
小区电缆损耗
2.0
15
小区天线增益
44.7
16
天线端有效发射功率（EIRP）(W)
358.2
1*15/14
17
最大允许的路径损耗
6.46E+12
反向计算确定
18
正态阴影衰落方差
6.3
对应90%覆盖，SCH上无软切换
19
移动台接收天线增益
1.6
20
穿透损耗
31.6
21
移动台接收到的本小区总功率（ｗ）
2.78E-12
1*15*19/(14*17*20)
22
正交因子
0.16
仿真得到
23
FCH的激活因子的标准差
0.2
24
SCH的激活因子的标准差
0
25
其他小区对本小区的干扰因子
1.8
仿真得到
26
移动台的噪声系数
8
27
热噪声系数(w/HZ）
3.98E-21
28
扩频带宽（Ｈｚ）
1.23E+06
29
总热噪声（Ｗ）
5.01E-14
26*27*28
30
其他小区对本小区FCH干扰均值
0.49
仿真得到
31
其他小区对本小区FCH干扰方差
0.53
仿真得到
32
其他小区对本小区SCH干扰均值
1.92
仿真得到
33
其他小区对本小区SCH干扰方差
0.53
仿真得到
设可以同时支持的ＦＣＨ的个数为，每个ＦＣＨ的功率为，SCH的个数为，每个ＳＣＨ的功率为，则：
（５） １式全速率下FCH的实际Ｅｂ／Ｎｏ为：
２式
SCH的实际Ｅｂ／Ｎｏ为：
３式注：其他小区对本小区ＦＣＨ和ＳＣＨ干扰的均值和方差都要考虑到２和３式中，具体的说是把用代替，其中ｋ为保证上式以90%概率满足的常数因子（取1.3）。
结合１、２、３式以及和取整就可以得到ＦＣＨ和ＳＣＨ的个数，以及ＦＣＨ和ＳＣＨ的实际的Ｅｂ／Ｎｏ。
其他系统干扰建设一个新的系统，或者对已有系统进行扩容规划时，应当仔细调查已有系统对新建系统可能产生的干扰情况，保证新系统的正常运行，同时在设计过程中尽量避免新建系统对已有系统造成过大的干扰，影响原系统的正常运营。
系统设计与调整建设一个新的网络，网络设计人员首先对网络进行初步的建设维护工作，以确定所需使用的基站数目。经过链路预算，设计人员可大致确定若要满足覆盖目标所需的基站数目，同时经容量估算，设计者得到在满足容量目标的前提下所需的基站数目。进而，设计者比较满足覆盖需求和容量需求的基站数目，选择其中较大者，作为初步布站的数目。
设计基站站址是一个复杂的工作，除去工程技术的因素，站址选择的可行性也是很重要的一个方面。由于实际的物理环境所限，从技术角度考虑最适宜建站的地方，并不一定能够安放基站设备，因此在网络设计的过程中，可行的方法是为拟定安放的基站设定基站搜索圈，然后通过实地勘察，在基站搜索圈中确定基站站址，安放基站设备。
站址的实地勘察耗时耗力，应尽量减少，在进行实地勘察前，设计人员应当根据初选的基站站址和初步的基站设计参数，对网络的总体性能进行模拟。设计人员通过对模拟结果的分析，判断设计方案是否满足设计要求。若不符合，设计者对方案进行修改，并重新进行网络模拟。如果符合，该设计可以作为初步的可行性方案提交。此后设计人员需要实地勘察设计方案中的基站站址是否都切实可行。若不可行，需要重新在已选定的基站搜索圈中选择新的基站站址，并重复上述的网络模拟和调整过程，保证所选基站站址和设计参数可以实现设计目标。
经过上述的步骤完成站址设计和基站参数设计以后，设计人员再进行导频相位的规划，进一步完善整个设计方案。
图 4 1描述了上述系统设计与调整的整体流程。
图 4 1 系统设计与调整链路预算链路预算是进行网络预设计最重要的手段。进行链路预算时，网络设计人员全面考虑信号从发送端到接收端所可能经历的增益和损耗，根据所采用的无线技术对接收信号大小的要求，确定出前反向链路可以忍受的最大链路损耗。
以此最大的链路损耗为限制条件，根据已进行过校正的传播模型，以及为保证一定的通信可靠性的要求所预留出的链路余量，设计人员确定出小区半径，和目标规划区所需的小区数目。
容量估算容量估算通过对单小区所能满足的话音和数据用户数目的估算，估计实现系统容量目标所需要的基站数目。与采用TDMA和FDMA方式的移动通信系统不同，CDMA系统容量计算相对复杂，也难以精确的计算得出。本书第9章介绍常用的单小区容量估算方法，读者可参考。
性能分析在设计方案用于工程实施之前，使用计算机进行网络模拟、网络性能分析来保证设计方案可用的最好手段。计算机辅助的网络模拟引入到移动通信规划中来，大大降低了网络建设的成本，降低了网络规划对设计人员经验的依赖。
我们可以通过静态仿真或者动态仿真的手段，对网络实际建成以后的运行性能进行预测，从而评价一个设计方案是否达到了预期的设计要求。
性能分析以规划区的业务密度分布图、电子地图为基础信息，根据设计方案提供的站址信息、基站参数信息、系统参数信息，建立无线网络模型，进行网络模拟，得到规划区域内每点的移动台发射功率、接收功率；各点最强的Ec/Io、合并导频强度、超过覆盖门限导频数；每小区软切换区、软切换比例、每小区负载等性能参数，用以分析现有设计方案是否满足了覆盖目标和容量目标。
导频规划这里说的导频规划主要是指导频的相位分配，工程上经常提到的导频污染问题在性能分析过程中加以解决，不列为导频规划的范畴。
导频从本质上而言是一个特殊的码字，我们用它的不同相位，即相对于标准参考点的偏移来标志不同的基站。导频相位分配是CDMA系统设计过程中需要仔细解决的问题，不良的导频分配会衍生出很多问题。
扩容规划链路预算、容量估算、性能分析以及导频规划是建设一个新网络、进行参数设计最重要的方法和步骤，在网络设计人员需要通过扩容解决网络能力和用户需求间的矛盾时，同样也要应用到这些方法。但是扩容基于一个已有的网络基础之上，它必然面临很多不同的问题，譬如扩容时机的选择、增加的载波与已有载波间切换，设计人员应对这些特殊的问题进行单独的考虑。
规划验证设计方案优秀与否，必须拿到实际中去检验。尽管通过网络模拟，设计人员会对方案做出评价，但是网络的实际运行环境同计算机模拟环境的差异可能是巨大的，网络模拟结果表明设计方案可以达到设计目标，并不代表在实际环境中该方案不存在问题。优秀的规划验证方法，可以帮助设计人员找出已有设计方案的缺陷，通过对设计方案实施结果和设计方案预期效果的对比，可对设计方案提出修改意见，帮助设计人员修改设计方法，提升日后设计的准确性。如果我们在工程完全建设完毕前，对于已建的部分网络进行局部验证，发现设计方案的问题，并及时地进行调整，还可以节省网络的建设成本。
性能分析性能分析的必要性
CDMA无线网络具有如下特点：
首先，CDMA是一个自干扰系统，每个用户都对其他用户构成干扰，每个小区都对其它小区构成干扰，链路性能和系统容量取决于干扰功率的控制结果。因此，系统分析应该着重进行干扰分析、功率配置和软切换规划等工作显得尤为重要。但是由于各种因素相互制约，往往牵一发而动全身。以软切换为例，它虽然能够改善（上行链路的容量）网络运行质量，但却影响了下行链路容量，因此需要将软切换区域控制在一个合理的范围。
CDMA系统的覆盖、容量和通信质量相互关联。在乡村、公路沿线等低话务密度地区，覆盖是主要问题，由于移动台的发射功率有限，网络覆盖范围受限于上行链路（基站需有功率足够大的功放），而上行链路的小区边界又受上行负载因子的影响；在市区等高话务密度地区，系统容量取决于下行链路的可分配功率，通过分配不同的导频功率，可以控制下行链路的覆盖范围。小区大小依赖于所承载的业务量，而小区所承担的业务量又由小区面积决定，彼此循环制约。如果能找到较为理想的平衡点，不仅能满足业务需求，而且可以降低网络成本。
另外，在CDMA网络中容易出现导频污染、无主服务小区等共性问题。站址布局不合理或受地形地物的影响，会造成过多的无线信号能量投射到相邻小区，从而产生导频污染。当在同一区域有过多强度接近的信号时，容易发生掉话。只有在设计阶段就努力克服上述问题，才便于以后的网络优化工作。
由此可见，CDMA网络设计规划工作十分复杂。然而与第二代CDMA无线网络相比，cdma2000 1x网络设计规划工作更为复杂。这主要是因为：
1、3G系统将不局限于提供话音业务和低速电路型数据业务，而且支持包括高速分组数据业务在内的多种业务接入。各种业务对质量要求（QoS）的不同将直接影响信噪比参数的设定和最终网络的用户容量。
2、在cdma2000 1x网络中，除了话音业务仍采用Erlang或BHCA度量外，其它主要的数据业务，如www、FTP、E-mail等，需建立相应的呼叫模型。设计者要结合各地区预计的市场需求，进行业务定义、模型选取，将业务量汇总后映射成对不同种类物理信道的实际需求。须注意的是，所选取的数据呼叫模型将直接影响网络的用户容量。
3、cdma2000 1x网络业务的一个显著特点是上下行链路的非对称性：下行带宽的需求往往大于上行带宽需求。因此，如果根据上行带宽需求设计小区半径，小区覆盖面积会较大，但这将降低下行链路的容量，导致基站配置的提高（如增加载波）；如果完全按照下行链路业务需求设计小区半径，小区面积则会过小。
由此可见，cdma2000 1x网络设计规划工作相对更为复杂，如果人工完成该项工作，不仅耗时耗力，而且效果也难以保证。如果能够用计算机软件完成该项工作，可以省时省力，效果也能够得到保证。cdma2000 1x的系统性能分析，是进行网络设计规划的前提条件，也是进行网络设计规划重要环节。如何用计算机软件完成cdma2000 1x系统性能分析，是完成网络设计规划的关键。
性能分析的可行性在进行cdma2000 1x系统分析之前，先要确定系统分析的目标，主要包括所要覆盖的区域、每个区域所支持的业务类型、每个区域内每种业务所要达到的覆盖概率等等。此外，还要收集各种业务量的密度分布图、地形地貌数据资料、客户初选的站址信息和网络增长规划等信息。依据所收集的信息进行初步设计，包括建立传播模型及链路预算表、评估客户站点并建立新站点和计算机辅助的网络覆盖及干扰分析等。首先根据各区域的具体情况制订出相应的业务量规划和链路运算（不同的信道类型有各自的链路预算），分别从容量和覆盖的角度估算基站数量，对两者进行平衡，并结合客户提供的初选站址信息得出基站的初始布局。
由此可见，cdma2000系统性能分析主要的研究内容包括“覆盖分析”，“容量分析”两大块。在本文中我们也主要讨论这两方面的内容。
在进行覆盖分析的时候，由于CDMA系统中的所有用户在空中接口享有相同的干扰资源，在进行小区系统分析时不能独立地分析他们，我们通过仿真移动业务量分布（包括语音业务以及数据业务），对上行链路及下行链路进行分析，整个预测过程要迭代进行直到发射功率达到稳定值，在多次系统模拟的基础上进行统计平均。通过分析导频覆盖、值、反向功率和切换状况等输出结果评估设计方案。如果覆盖质量等未能满足要求，须进行站点优化。常用的优化措施包括调整基站位置、数量、发射功率、天线方向和高度等，然后重新进行仿真运算。这是一个循环往复的过程，直至满足各项需求。这种方法提供的小区覆盖预测结果比基于区域的链路计算（仅在设计的初始阶段有用）更为精确。
在进行容量分析的时候，我们认为用户是均匀分布在每一块区域中，根据基站布局，我们不断的增加用户数目，直到基站无法承受，没有剩余的发射功率可分配，这时认为得出每个基站的最大承载负荷，就是基站的容量，包括语音容量负荷以及数据容量负荷。
性能分析的预期目标
cdma2000 1x系统性能分析的预期目标是，对cdma2000 1x系统首先进行理论上的分析，包括“覆盖分析”以及“容量分析”。覆盖分析是通过公式推导，得到前反向覆盖平衡条件，在某一初始条件下，通过跌代方式，最后收敛到其极限值。容量分析是通过公式推导，得到某一基站（小区）的最大业务负载，就是该基站（小区）的容量。
CDMA系统分析模块输出以下结果以表征系统的覆盖、容量和服务质量指标：
每扇区前向导频信道的；
Best Server状态图；
软切换状态图
服务区前向干扰功率图；
每扇区移动台发射功率图；
前、反向链路平衡状态图；
每扇区所承载的业务量及负载因子报告；
性能分析的研究方案由于发射功率的制约和系统的自干扰，CDMA系统的覆盖范围和容量受到限制。当小区负载不一样或者用户的位置分布不同时，系统自身的干扰是不一样的，对于同样的功率限制，接收到的就会不一样，覆盖范围也会不同。覆盖和容量相互制约，呈反比关系。大容量的小区，其覆盖范围较小；小容量的小区，其覆盖范围较大。如果降低服务质量，也就是降低的要求，每个用户分配的功率相应减小，干扰同时也减小了，覆盖和容量可以得以改善。由于覆盖、容量和服务质量的这种制约关系，孤立地考虑单个问题是不正确的。规划软件中，我们将CDMA系统的覆盖、容量和服务质量统一起来，综合考虑。
覆盖分析：
CDMA分析模块按以下步骤来完成对覆盖的分析：
进行基站到移动台的路径损耗预测；
根据业务密度分布情况预测各基站的前向平均发射功率，然后根据该发射功率判断其前向覆盖范围。并得到其软切换状态和范围。
根据业务密度分布情况预测各基站的反向接收总功率（反向干扰）；然后根据该接收总功率（反向干扰）判断其反向覆盖范围。
为求基站（扇区）互相之间协调工作，更加有效地利用资源，我们需要是覆盖前反向平衡，即尽可能地是前向覆盖范围与反向覆盖范围相一致。
容量分析：
CDMA分析模块按以下步骤来完成对容量的分析：
将各种影响因数抽象化。
定义各种因数的随机过程。
根据发生的阻塞率得到容量估算公式。
整理公式，进行公式推导，分别得到前反向的容量估算。
覆盖分析
CDMA覆盖设计的目的是不仅要使得CDMA的覆盖区域尽可能的大，而且要在给定的区域中保持服务质量。由于CDMA系统是一个干扰受限的系统，所以小区的大小主要由其他用户的干扰大小所决定。在接下去的讨论中，我们不局限于某一个具体的传播模型，而是把结果表示成路径损耗（包括传播损耗和阴影损耗，单位是db）的函数。系统设计者可以结合覆盖分析和最佳服务基站图来决定实际的小区大小。
前向覆盖在前向链路上，小区的边界由Ec/It(每码片能量和接收到的功率谱密度的大小的比例)来确定。最大小区尺寸指的是在某个覆盖区内，接收到的导频Ec/It 大于某个门限。导频的Ec/It 可以写成下式,
(1)
：
为导频信号所占用的功率比例
L(r)为前向链路的路径损耗
Ptc为基站功率放大器的输出
Gc为基站天线增益，包含馈线损耗
Gm为移动台天线增益，包含馈线损耗
Ioc(r)为其他小区功率谱密度
Io(r)为本小区功率谱密度
(N0W)m为移动台低噪声放大器的输入我们可以从中解出L(r),得到：
(2)
取基站功率为44dBm,导频信号功率比例为(P=15%,导频信号的门限为(Ec/It)min=-15dB,移动台的热燥声数字为(NFm) =8dB,基站天线增益为Gc = 6dB,移动台天线增益为Gm = 0dB,本小区和其他小区的功率谱密度比例为Ioc/Io=2.5dB (假设移动台在小区的边缘),得到对应的路径损耗为(L(r) ) is -158 dB。
反向覆盖反向链路上最大的路径损耗主要是决定于基站的载波干扰比，允许的用户数目和移动台可以发射的最大功率。基站处的载波干扰比为
(3)
其中：
Ptm为移动台功率放大器的输出
L(r)为反向链路路径损耗
Gc为基站天线增益，包含愦线损耗
Gm为移动台天线增益，包含馈线损耗
v为平均话音激活系数
N为用户数目
F为频率复用系数
(N0W)m为移动台低噪声放大器的输入
的值仅仅取决于系统负载。可以表示为：
(4)
其中定义X为系统负载系数。最大的移动台可以忍受的路径损耗为：
(5)
例如，一个200 mW 的移动台，最小需要7dB Eb/Nt(Eb/Nt = CNR + 21 dB 处理增益)的,5dB 基站噪声数,Gc = 6dB,Gm = 0dB,90% 负载,路径损耗 (L(r)) 为 -141 dB。
前反向链路平衡如果前向链路功率过大，会导致对别的小区内的用户产生不必要的干扰。同样，如果反向链路功率过大，会牺牲系统的容量。所以希望设计系统使得前反向的边界是正好一致的。前反向平衡的链路会使得干扰达到最小，同时消除相关的不必要的切换问题。正如我们所看到的，反向小区的边界是由小区的负载决定的，而前向的小区边界则由最小Ec/It 决定。为了使得前向和反向的链路边界接近，前向和反向的路径损耗必须相等。我们定义平衡因子为B
(6)
系统设计者可以根据B来确定哪条链路是限制因素。实际上的规则是当B < -(,系统是前向链路受限，当B( ( -(,前反向炼路是平衡的，当B >(时，系统是反向链路受限。参数(考虑了所有计算B所需要考虑的因素。
导频分配在基于CDMA系统中，解调信号需要的信噪比很低，这使得在每个小区中使用同频宽带信号成为可能。不同小区的导频信号采用同一伪随机序列，用不同的相位偏置来区分。
然而，导频信号在空间传播时会附加一个正比于传播距离的传播时延。如果两个小区的导频信号传播时延在某个移动台处正好抵消了他们的PN偏置的相对时延，那么移动台就会感觉检测PN偏置很困难。如果此时移动台处于初始化状态，它就会无法捕获系统。更糟糕的是，如果移动台正好处于通话状态，这种情况的发生会使得移动台切换到一个错误的导频上，这样就会导致移动台的掉话。由此可见，CDMA系统中的导频偏置需要仔细来规划。
CDMA系统中的导频规划从某种意义上来讲，非常类似于模拟系统中的频率规划。主要需要考虑以下两个问题:
同PN偏置的小区的复用距离相邻小区的PN偏置的时间间隔一种不正确的PN偏置分配
cdma系列系统使用15-bit短码，共32,768码片。最小的两个PN偏置之间相差64个码片。所以一共有512个唯一的PN偏置。在一个实际的CDMA系统中，可以使用的PN偏置进一步被系统参数Pilot_Inc减少到下式:
(1)
当导频信号传播了距离d公里，等效的导频信号偏移的码片数目为
(2)
所以导频偏置差1等价与15.6km的传播距离。如果两个导频信号的传播时延抵消了他们之间的偏置码片差别，就会在接收处产生导频偏置的检测模糊。移动台由于不知道他处于哪个小区而无法捕获系统。下面给了3个PN偏置模糊的例子：
两个导频在某移动台处相位差小于1个码片(0.814(s)导致两个信号纠缠在一起。在这种情况下，解扩某一导频的时候无法取消另一个导频的干扰，这会导致扩频增益无法实现。
某个导频信号落入了某个激活集导频信号的搜索窗而被认为是这个激活导频信号的一个多径分量，这样RAKE接收机会产生性能的下降而不是分集增益。
某个导频信号落入了某个移动台的邻集或者剩余集的搜索窗。如果该移动台刚好处于呼叫中，那会导致他请求一次错误的切换，甚至可能造成掉话。
由此可见，CDMA系统中的PN偏置必须经过仔细的规划。
图 1,PN偏置模糊
PN偏置规划
CDMA系统中的Ec/Io 和时间延迟就相当于模拟系统中的频率，起到小区的隔离作用。就向AMPS系统中频率复用的问题一样，在CDMA系统中，同PN也需要足够的空间复用距离。潜在的产生干扰的小区的信号必须足够的小而且不被搜索硬件捕获。PN偏置的最小服用距离由Ec/Io决定。他们之间的关系可以由下式表示：
(3)
Tdes 表示目标Ec/Io。在初始化阶段，这个值等于接收机的灵敏度，比如最小的可以接收的导频强度。在呼叫中，这个值等于切换门限。
以图1为例，假设两个小区发射的功率相等为P，Ec/Io就可以写成下式：
(4)
(是路径损耗系数，一般取2~5，(为导频信道占整个小区功率的百分比。di 和 dj
是从移动台到两个小区的距离。dc是一个码片的等效距离(244米)。No 是热噪声功率。
将(4)代入(3)，可以得到下式
(5)
定义距离重用因子m为
(6)
则最小重用距离可以写成
(7)
R是小区半径，单位是码片数。S是激活集搜索窗的一半，单位也是码片数。
公式(7)表明重用距离是接收机的灵敏度，路径损耗的指数，系统配置信息如搜索窗大小和切换参数的函数。如果我们取导频功率比例为15%，接收机灵敏度为-25dB，当路径损耗指数从2变到5时，最小复用距离会从若干倍的小区半径变化到一倍的小区半径。对于微小区的情况，移动台和它的服务小区的距离可能相差和这个小区的同PN小区的距离小于244（一个码片）米，在这种情况下，最小复用距离就不仅仅是Tdes的函数，而且也是移动台和小区距离差的函数了。
相邻小区最小的导频偏置差应该足够大以避免移动台接收器的搜索错误。但是不幸的是，这个偏置差取的越大，可以使用的导频骗置数目就越少。假设移动台的邻集搜索窗大小为Srch_Win_N，那么最小的相邻小区的导频偏置差Pilot_Int为
(8)
[x]表示距离x最近的整数。Srch_Win_N必须足够大以覆盖潜在的软切换区域。如下图所示，假设软切换区域的角度为(,x 和 y是软切换边界距离两个小区中心的距离，我们可以得到：
(9)
(表示本地的时延扩展，对应的软切换比例为
(10)
图 6 1 软切换区域和搜索窗大小代入 ( = 30o x=0.5R,得到 ,对应的软切换区域比例为 69.7%,
从(8),(9),(10)可以看出，最小的相邻小区的PN偏置是传播时延扩展，软切换参数，小区距离的函数。如果用增加软切换区域的方法来增加移动台对捕获系统的可能性，那么最小的导频间隔也需要相应的增大。另一方面，一个大的导频偏置间隔可以使移动太可以正确的解调相邻的小区，同时使用一个大的邻集导频搜索窗口可以用于补偿相邻小区比较大的传播时延差。
导频规划策略导频偏置规划的主要目的是正确的标志相邻的小区，这可以更有利于切换。同时排除所有有可能产生足够强度导致PN相位模糊的导频。
为了正确标志所有有可能切换的邻小区，下面的条件必须满足：
(11)
(Tmax是位于切换区域的所有邻小区可能的时延差，单位是码片。(Pilotmin是所有可能进行切换的小区之间的最小PN偏置差，(11)式指出Srch_Win_N必须足够大以检测出可以切换的邻小区的导频，(Pilotmin也应该足够大以保证标志出所有的处于切换区域的邻小区。(Tmax与软切换参数，小区半径，本地的传播环境都有关系。
为了避免所有有足够强度的干扰导频信号产生接收器的PN模糊，必须满足以下的条件：
(12)
(TI 是所有位于切换区内的邻小区和复用距离以内的小区的时延差，(Piloti是对应的PN偏置差。
(12)式指出导频差(Piloti在扣除了时延(Ti以后应该足够大以使得干扰导频落在搜索窗之内而被检测，或者比(Pilotmin,大以使得干扰导频不会被当作一个可能可以切换的邻集导频。如果Srch_Win_N,(Pilotmin,和 (Ti,t都被确定了，那么(Piloti也将被(12)式唯一确定。
PN规划是一个分配PN偏置并且同时满足(11)和(12)式的过程。
根据(11)，邻小区要保持一个最小的PN偏置差(Pilotmin，这个值取决于所有邻小区之间的时延差。
根据(12)，不希望产生干扰的导频信号和切换区域内的导频信号的导频偏置差会随着相对时延的增加而减小。
所以最优的PN规划策略应该是PN偏置差随着时延扩展的增加而自适应的减小。
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