CDMA信令系統(tǒng)總述

1、CDMA信令系統(tǒng)1 緒論11 蜂窩移動通信網(wǎng)的發(fā)展本世紀(jì)80年代以來，隨著人們對通信需求的快速增長，個人通信網(wǎng)（Personal Communication Network）技術(shù)逐漸原以為各地發(fā)達國家重點研究、重點研究的關(guān)鍵領(lǐng)域。個人通信網(wǎng)融衛(wèi)星通信、移動通信、光纖通信和現(xiàn)有的陸地公用固定網(wǎng)于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)在任何地點、任何時間與任何人建立起通信鏈路，傳輸話音、數(shù)據(jù)及圖像信號。個人通信網(wǎng)的核心技術(shù)少不了能夠提供足夠多容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)具備良好的傳輸質(zhì)量，較高的數(shù)傳速率和優(yōu)越的頻譜利用率。近年來，蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了一個從模擬網(wǎng)到數(shù)字網(wǎng)，從頻分多址（FDMA）到時分多址（TD

2、MA）和碼分多址（CDMA）和過程。1983年推出的美國的AMPS系統(tǒng)，1985年推出的英國的TACS系統(tǒng)，都是FDMA（頻分多址）模擬系統(tǒng)，兩者大體類似，只是前者為800MHZ系統(tǒng)，頻道間隔為30KHZ，控制信號傳輸速率為10kb/s；拉開距離國900MHZ系統(tǒng)，頻道間隔為25KHZ，控制信號傳輸速率為8kb/s。隨后發(fā)展起來的泛歐GSM、DECT，加拿大的CT3系統(tǒng)為TDMA數(shù)字網(wǎng)，其中GSM系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)性能和容量上較模擬網(wǎng)有了重大改善，因此倍受推崇。然而，從1992年開始，在美國又出現(xiàn)了一種全新的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)CDMA系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用碼分多址直接序列擴頻（DS/SS CDMA），相比

3、較而言有兩大突出優(yōu)點：一是系統(tǒng)抗干擾能力增強，特別對移動通信系統(tǒng)普遍存在的頻率選擇性衰落，多徑衰落有著極好的抵抗能力；二是系統(tǒng)容量增大。CDMA系統(tǒng)所有用戶在一定區(qū)域內(nèi)，使用同一個頻段，他們通過使用互不相關(guān)的偽隨機（PN）碼作為擴頻序列來相互區(qū)分，系統(tǒng)容量最終取決于載波干擾比（C/I），面不直接受帶寬的限制，因此，借助于功率控制等技術(shù)，CDMA系統(tǒng)的容量一般是模擬系統(tǒng)的1020倍，是GSM系統(tǒng)的2倍左右。而且在系統(tǒng)工作時，CDMA小區(qū)賠不是通話的用戶數(shù)可以在滿負(fù)荷情況下適當(dāng)?shù)赜兴鶈?，代價只用戶的通話質(zhì)量略有下降，這就是所謂的軟容量。上述這些特點使得CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)極有可能在將來的個人通

4、信網(wǎng)中發(fā)揮巨大的作用。12CDMA系統(tǒng)概述碼分多址（CDMA）蜂窩移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖11所示。公用電話網(wǎng)PTSN移動電話交換中心MTSO基站基站移動臺移動臺移動臺移動臺SS7SS7或LAPDTDMCDMA圖1.1CDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在CDMA系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)，基站與移動臺之間采用異頻雙工碼分多址方式工作，基站一般通過微波或光纖同移動電話交換中心（MTSO）用時分雙工（TDM）方式連接起來，最后MTSO通過7號信令（Common Channel Signalling）與當(dāng)?shù)毓秒娫捑W(wǎng)（PTSN）聯(lián)絡(luò)?；九cMTSO之間的信令可以是7號信令，也可以用其它數(shù)據(jù)控制規(guī)程LAPD，而移動臺與基站之間

5、的信令關(guān)系正是本書所要詳細(xì)介紹的內(nèi)容。在CDMA小區(qū)內(nèi)，基站和移動臺都采用直接序列擴頻QPSK市制方式，即用節(jié)普速率（Chip Rate）為1.2288MHZ的偽隨機（PN）序列對2421比特，用來區(qū)別不同的移動臺用戶；另一種碼稱為異頻（Pilot）PN導(dǎo)引偽碼序列，它有I、Q兩路，長度為215比特，用于擴頻系統(tǒng)中QPSK調(diào)制，其依稀可以區(qū)別512個不同的基站。另外，否認(rèn)是前向通道（基站移動臺）還是反向通道（移動臺基站），都采用一組64個兩兩下次的Walsh函數(shù)按邏輯區(qū)分了同一基站下的64個不同的信道；在反向通道中，每6個基帶信息比特選擇個Walsh函數(shù)序列進行下次擴頻。為提高能力，CDMA系

6、統(tǒng)還采用了塊交織技術(shù)和約束度K9的卷各編碼/維特比解碼。圖1.2和圖1.3分別為前向通道及反向通道的編碼、調(diào)制結(jié)構(gòu)示意圖。卷積編碼塊交織長碼發(fā)生器濾波器濾波器Wslsh函數(shù) I路PilotPN序列 cos2 fct序列I(0<=i<=63)信息系列 信道 (0<=i<=63)Q路PilotPN序列sin2 fct圖1.2前向通道糾錯編碼、調(diào)制示意圖I路pilot PN序列cos2 fct64選1卷積編碼塊交織長碼發(fā)生器×濾波器濾波器××Walsh函數(shù)序列0Walsh函數(shù)序列1Walsh函數(shù)序列63Q路pilot PN序列sin2 fct信息

7、序列圖1.3反向通道編碼、調(diào)制示意圖在信號接收方面，CDMA系統(tǒng)最大的特色是采用了瑞克（Rake）接收機。在FDMA及TDMA系統(tǒng)中，對多徑信號的處理是消極地均衡和剔除，而CDMA及TDMA系統(tǒng)中，對多徑信號的處理是地均衡和剔除，而CDMA系統(tǒng)則充分利用了含有信息量的多徑信號，對其進行功率疊加，使得信噪比在為改善。我徑信號的這種處理過程由Rake接收機完成，如圖1.4所示。Rake接收機內(nèi)一般有4個相關(guān)器單元，其中1個用于動態(tài)搜尋當(dāng)前幀內(nèi)3路最強的多徑信號，然后它命令另外3個相關(guān)器單元分別跟蹤接收這3路信號。最后，將這3路接收到的信號加權(quán)合并作為Rake接收機的輸出，而加權(quán)因子與各路信號的信噪

8、比成正比。這樣，Rake接收機就充分利用了多徑信號的能量，化消極因素為積極因素，體現(xiàn)了CDMA技術(shù)的優(yōu)越性。A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)器1相關(guān)器2相關(guān)器3搜尋相關(guān)器加權(quán)合并輸入輸出圖1.4Rake接收框圖1.3CDMA系統(tǒng)信道類型1.3.1 前向信道 在CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)中，每個小區(qū)內(nèi)的前向信道（基站移動臺）共有64個信道，分別由Walsh函數(shù)序列0到序列63提供正交隔離。這64個信道分為四種類型：Pilot（導(dǎo)頻）、 Sync（同步）、 Paging（尋呼）、 Forward Traffic（前向話音）信道。Pilot信道每個小區(qū)只有一個，它由Walsh函數(shù)序列0提供正交調(diào)制。Pilot信道信號不

9、含任何信息，它只提供同步信號，供移動臺采集獲取相干解調(diào)時所需的載波相位參考。Sync信道每個小區(qū)只有一個，它由Walsh函數(shù)序列32提供正交調(diào)制。Sync信道信號主要提供基站PilotPN碼的偏移量及系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定時。系統(tǒng)識別符等信息。移動臺只在初始化時采集接收Sync信道信令，之后不再使用。Paging信道每個小區(qū)最多可以有7個，分別使用Walsh函數(shù)序列1序列7。其中，使用Walsh函數(shù)序列1的稱為主Paging信道。Paging信道主要用于尋呼移動臺收聽。傳送系統(tǒng)參數(shù)。管理移動臺的登記工作以及為移動臺分配信道。Forward Traffic信道每個小區(qū)至少有55個，分別以Walsh函數(shù)序列8

10、到序列63（除序列32以外）提供正交隔離。Forward Traffic信道用于基站向移動臺傳送話音、數(shù)據(jù)以及有著信令，而且，信令可以在一幀內(nèi)與話音或數(shù)據(jù)從那時起傳送，其格式如下：幀頭話音/數(shù)據(jù)信令幀尾1幀：其中，話音（或數(shù)據(jù)）、信令所占長度可以調(diào)整。1.3.2 反向信道在CDMA系統(tǒng)中，每個小區(qū)內(nèi)的反向信道（移動臺基站）有兩類信道：Access （接入）、Reverse Traffic（反向話音）信道。在小區(qū)內(nèi)，每個Paging信道下可對應(yīng)最多32個Access信道、移動臺選擇它所監(jiān)視的Paging信道下的某一個Access信道作為自己的接續(xù)信道，完成懺呼叫（始呼）、響應(yīng)呼叫和位置登記等工作

11、。Access信道采用隨機接續(xù)時隙ALOHA（slotted-ALOHA）方式，在這種方式下，移動臺的每個接續(xù)信號在時隙的起點處開始改善，然后隨機地等待一段時間（1601360ms）。其間，如果基站沒有通過Paging信道向移動臺發(fā)出認(rèn)可信號，則表明接續(xù)信號在信道中發(fā)生了碰撞，移動臺就選擇一個時隙，重復(fù)改善該接續(xù)信號。反向話音信道與前向話音信道基本相似，只是它不用Walsh函數(shù)序列來區(qū)分信道，而是每6個基帶信息比特選擇1個Walsh函數(shù)序列進行正交擴頻。1.4 CDMA系統(tǒng)信令類型在CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)中，基站和移動臺之間的信令關(guān)系非常復(fù)雜。首先，在CDMA蜂窩網(wǎng)中，作為信令信道有多種

12、類型。例如，前向信道可分為Pilot信道、Sync信道、 Paging信道、前向 Forward Traffic信道，不再是簡簡單單地只有控制信道與話音信道之分。其次，由于CDMA系統(tǒng)采用了許多獨特的處理方法，因此，雖然系統(tǒng)性能有了很大的提高，但卻使信令系統(tǒng)非常復(fù)雜。概括地說，在CDMA系統(tǒng)中，基站和移動臺之間的信令系統(tǒng)應(yīng)能提供以下服務(wù)：（1）參數(shù)傳遞（包括系統(tǒng)配置參數(shù)和移動臺狀態(tài)參數(shù)）；（2）鏈路管理（包括通信鏈路的建立及拆除）；（3）服務(wù)方式管理（包括服務(wù)項目的選擇和磋商、特殊服務(wù)請求等）；（4）高層管理（包括位置登記、越區(qū)切換、功率控制等）。1.41 參數(shù)傳遞信令這部分信令主要在Sync

13、同步信道和Paging尋呼信道中使用，用于基站向小區(qū)內(nèi)的移動臺通報系統(tǒng)配置、鄰近小區(qū)參數(shù)、信道分配情況以及信道參數(shù)等等。如Paging信道中的System Parameters Message(系統(tǒng)參數(shù))信令包含以下內(nèi)容：系統(tǒng)識別符、網(wǎng)絡(luò)識別符、基站識別符、基站級別、該基站所支持的Paging信道數(shù)、位置登記參數(shù)、Access信道最大時隙數(shù)等等。其它還有System Parameters Message(系統(tǒng)參數(shù))、Neighbor List Message、 CDMA Channel List Message 、 Sync Channel Message（同步信道）等信令。參數(shù)傳遞信令前向及

14、反向話音信道中出現(xiàn)，主要用于基站及移動臺在通信鏈路建立之后，相互傳遞有著參數(shù)。如基站在前向話音信道中發(fā)出的In-Traffic System Parameters Message信令和移動臺在反向話音信道中發(fā)出的Parameters Response Message（參數(shù)響應(yīng)）信令。1.4.2 鏈路管理類信令這類信令用于前向及反向話音鏈路的建立及拆除，其中用于建立鏈路的信令，如移動臺始呼信令Origination Message和基站尋呼信令Page Message，大都出現(xiàn)在Paging和 Access信道中：而用于拆除鏈路的信令，如釋放命令ReleaseOrder，則出現(xiàn)在前向和反向話音信

15、道中，與話音同幀分時傳送。1.4.4 高層管理信令這類信令用于CDMA系統(tǒng)中的位置登記、越區(qū)切換、功率控制等過程，是提高系統(tǒng)性能的重要組成部分。1） 位置登記移動臺的通過登記過程向基站報告當(dāng)前的位置、狀態(tài)、識別參數(shù)、加密參數(shù)等信息，這有助于基站及移動電話交換中心對移動臺進行定位，準(zhǔn)確尋呼移動臺及接收其呼叫。位置登記有多種類型：上電登記上、受命登記、隱含登記和話音信道登記，基站可以靈活地有選擇性地使能某些登記類型，做到既準(zhǔn)確、及時，又不過多地加重信道的工作負(fù)荷。2） 越區(qū)切換當(dāng)移動臺在通話過程從一個小區(qū)運動到另一個小區(qū)時，其通信鏈路就要從原小區(qū)基站轉(zhuǎn)移到新的小區(qū)基站，并保持通話，這就是所謂的越區(qū)

16、切換。由于CDMA蜂窩采用小區(qū)制，因此越區(qū)切換在系統(tǒng)中非常頻繁。如圖1.5所示，切換時，移動電話交換中心（MTSO）指令兩個跟移動臺最近、Pilot導(dǎo)頻信號最強的基站A和B同時與移動臺建立通信鏈路，MTSO從這兩個基站送來的信號中挑選一個信噪比較高的作為接收信號，而移動臺則利用Rake接收機同時捕捉接收兩個基站發(fā)出的信號。由于CDMA系統(tǒng)所有用戶在一定區(qū)域內(nèi)使用同一個頻段，移動臺在越區(qū)切換時并不改變頻率，不會發(fā)出話音或數(shù)據(jù)中斷的現(xiàn)象，所以對通話質(zhì)量并無影響，故稱作軟切換（Soft Handoff）。軟切換保證了系統(tǒng)的通信性能，但卻影響了系統(tǒng)容量，而且需要相當(dāng)復(fù)雜的信令及流程加以支持。常用的越區(qū)

17、切換信令有：前向話音信道中的Handoff Direction Message(切換方向)，反向話音信道中的Pilot Strength Measurement Message（導(dǎo)引強度測量）和Handoff Completion Message（切換完成）。圖1.5 越區(qū)切換示意圖3） 功率控制為了克服CDMA系統(tǒng)所特有的遠(yuǎn)近效應(yīng)，達到高的系統(tǒng)容量和好的通信性能，CDMA蜂窩移動通信網(wǎng)在話音信道采用了功率控制技術(shù)。由于基站受阻塞的可能性及受影響程度遠(yuǎn)大于移動臺，因此，反向通道功率控制的精度、速度及動態(tài)范圍都應(yīng)大于前向通道。（1） 反向通道功率控制 反向通道功率控制分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。其目的是

18、使所有移動臺發(fā)射的信號功率在到達基站接收點時為一個常值。開環(huán)工作時候，移動臺對基站的Pilot導(dǎo)引信號的功率進行測量，如圖1.6(a)所示，并根據(jù)此調(diào)整自己的發(fā)射功率，如圖1.6(b)所示。開環(huán)控制只是一個粗調(diào)的過程，反向話音信道還使用閉環(huán)控制以提高精度。此時基站的作用非常重要，它對接收到的幀信息進行評估，計算出誤碼率。如果誤碼率高于預(yù)設(shè)的門限，就以800Hz的頻率在前向話音信道中插入一個bit命令Power-down(“1”)。移動臺根據(jù)這1bit的信令對自己的發(fā)射功率再做小幅度的調(diào)整，使得基站收到的移動臺信號功率在一個常值的上下波動，如圖1.6(c)所示。圖1.6 功率控制示意圖（2）前向

19、通道功率控制前向通道功率控制的目的，是在不影響正常進行的前提下，盡可能的降低基站話音信道的發(fā)射功率，以減小信道間的串?dāng)_以及對相鄰小區(qū)的干擾，提高系統(tǒng)的性能和容量。前向話音信道功率控制的過程是：首先，基站的發(fā)射功率從一個初值不斷的小幅向下調(diào)整，使移動臺接收的信號功率逐漸下降。當(dāng)移動臺發(fā)現(xiàn)收到的信號的誤碼率高于預(yù)設(shè)的門限時，就通過反向話音信道中的Power Measurement Report Message（功率測量報告）信令向基站匯報?；靖鶕?jù)移動臺匯報的誤碼率，提高前向的話音信道的發(fā)射功率，隨后，基站再次小幅降低自己的發(fā)射功率，重復(fù)這一個過程。2 CDMA系統(tǒng)的安全性為了防止非法用戶對無線信

20、道及其信息的竊取和破壞，蜂窩移動通信系統(tǒng)必須重視安全性問題。另外，隨著通信事業(yè)的發(fā)展，人們不僅要求通信手段更便捷、通信內(nèi)涵更豐富，而且對通信的可靠性以及保密性問題也提出了更高的要求。CDMA數(shù)字蜂窩通信網(wǎng)在系統(tǒng)安全性方面具有天生的優(yōu)勢。首先，由于采用了數(shù)字通信，就為各種加密手段提供了方便。例如話音的時域交織。其次，CDMA技術(shù)采用了擴頻調(diào)制的手段，信號頻譜寬，抗干擾和隱蔽性強。第三，CDMA系統(tǒng)采用了偽隨機碼直接擴頻，長碼長度達2421比特，擾亂加密性好。另外，CDMA還能通過移動臺用戶身份的認(rèn)證、信令的反向確認(rèn)以及信令的內(nèi)容的加密來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。21 信令的傳遞格式以及可靠性在C

21、DMA蜂窩移動通信系統(tǒng)中，信令及信道的種類很多，因此信令的傳遞格式不盡相同。但是，從整體而言，CDMA系統(tǒng)的信令傳遞格式與7號信令非常相似，有些編排方式甚至完全相同。下面時參照7號信令格式得到的CDMA系統(tǒng)信令的一般傳遞格式：MLMTBSNFSNFIBBIBSIFRSCRC長度： 8 8 3 3 1 1 8n 不定其中，ML為信息長度，MT為信息類型，BSN為反向確認(rèn)序列號，F(xiàn)SN為本信息列號即前向待確認(rèn)序列號，F(xiàn)IB和BIB分別為前向及反向確認(rèn)位，SIF為信令內(nèi)容，RS為保留字。另外，每一幀信息還有1630bit CRC校驗位。在CDMA系統(tǒng)中，為了保證信令傳遞的可靠性，采用了兩級保護措施。

22、第一級措施為物理層保護。此層分為兩種，一種就是多比特位的CRC校驗，另一種稱作反向確認(rèn)過程。反向確認(rèn)過程借鑒于7號信令方式，它的工作原理是：CDMA系統(tǒng)為待發(fā)送的每一個信令消息編一個序列號FSN，若該信令需要接收方在收到后，就將它此時正要發(fā)送的信令的BSN置成同剛收到的FSN一樣。同時將BIB位置成1表示以及接受。這樣，CDMA系統(tǒng)在一條信令消息中還包含了對接收信令的確認(rèn)，既實現(xiàn)了掛鉤，又不單獨占用信道，體現(xiàn)了高效率。在CDMA系統(tǒng)中，第二級保護措施稱為信令層保護，它由移動臺的Order信令完成。移動臺的Order信令中有一條命令Mobile Station Reject Order，當(dāng)移動臺

23、發(fā)現(xiàn)收到的信令與規(guī)程不符、格式不對或者無法譯碼、無法執(zhí)行時，就通過該命令通知基站。基站可以在檢查確認(rèn)后，再次發(fā)送原始信令或改正后的信令，以排除可能出現(xiàn)的誤碼。同第一級保護措施相比，信令層保護措施在更高級別上保證了信令傳遞的可靠性，并能防止系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤指令和誤動作，提高了系統(tǒng)的有序性和安全性。22認(rèn)證和識別 2.2.1 移動臺識別參數(shù)1） 移動臺識別碼（MIN）移動臺識別碼（MIN）是34bit二進制碼，它由10位用戶電話決定。具體過程如下： MIN2 MIN1NPANXXXXXXMIN長度 10bit10bit 4bit 10bit第一步：將10位用戶號碼的前3位映射成10bit的MIN2：(

24、1) 計算100D110D2+D3111，其中D1為高位，D3為低位，數(shù)字0處理成10。(2) 將上述結(jié)果表示成10bit二進制數(shù)。第二步：將10位用戶號碼的第二組前3位用上述方法映射成NXX。第三步：將10位用戶號碼的第7位表示成4bitBCD碼×（同樣，數(shù)字0處理成10）。第四步：將10位用戶號碼的最后3位映射成XXX，方法同第一步。2） 電子序列號（ESN）電子序列號（ESN）是32bit二進制碼，它由制造廠商出廠前燒定，用戶不能更改。ESN由制造廠商代碼（MFR CODE）和序列號組成，它保證每一移動臺具有一個不同的電子序列號。3） 移動臺級別碼（SCM）8bit移動臺識別碼

25、必須存儲于移動臺中，它包含了以下內(nèi)容：是否采用時隙方式、功率級別、寬帶、傳輸方式等。2.2.2認(rèn)證認(rèn)證時提高蜂窩無線通信系統(tǒng)安全性的重要手段，它可以在通信的任何階段進行，用于基站確認(rèn)移動臺用戶的身份，以防止無線信道被非法用戶冒名竊用。認(rèn)證過程實際上是移動臺和基站之間進行信息交換，只是當(dāng)證明移動臺與基站擁有完全相同的保密數(shù)據(jù)SSD時，認(rèn)證才算成功。各個認(rèn)證過程的輸入?yún)?shù)如表21所示表21 Auth_Signature 算法輸入?yún)?shù)表輸入?yún)?shù)RAND_CHAL_LENGE（32bit）ESN（32bit）AUTH_DA_TA（32bit）SSD_AUTH（64bit）SAVE_RE_GESTERS

26、（16bit）過程登記RANDESNMIN1SSD_AFALSE始呼RANDESN撥號數(shù)字SSD_ATRUE被呼RANDESNMIN1SSD_ATRUE基站要求認(rèn)證256×RANDU+MIN2的低8位ESNMIN1SSD_AFALSE基站要求SSDRANDBSESNMIN1SSD_A_NEWFALSE（1）SSD（Shared Secret Data）是一個128bit的保密樣板，它存儲于移動臺的半永久性存儲器以及基站數(shù)據(jù)庫中，它由2個bit的子域構(gòu)成：SSD_A和SSD_B。SSD_A支持認(rèn)證過程，SSD_B支持CDMA的話音加密和信息確認(rèn)。（2）RAND是一個32bit的暫存隨機

27、值，移動臺從Paging的信道中最新一個Access Parametres Message信令中獲取該值。（3）Auth_Signature算法是一種公用加密算法，它不對用戶公開，其輸入?yún)?shù)已經(jīng)在表21中列出。下面介紹一下各種認(rèn)證過程。（1） 移動臺登記的認(rèn)證當(dāng)基站發(fā)出的Access Parameters Message信令中的AUTH值設(shè)為“01”（標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證模式）時，移動臺登記就須進行下列認(rèn)證過程：首先，移動臺執(zhí)行Auth_Signature過程，輸入?yún)?shù)見表21。該過程輸出一個18bit的認(rèn)證簽名AUTH_SIGNATURE。將該信息填入登記信息Registration Message中的

28、AUTHR域，同時將移動臺當(dāng)前存儲和RAND和COUNT值填入RANDC（RAND的最高8位）以及COUNT域?；臼盏絉egistration Message信令后，將收到的RANDC和COUNT與自己內(nèi)存的值進行比較；同時，基站用自己內(nèi)存的參數(shù)輸入Auth_Signature過程，將其結(jié)果與AUTHR比較。上述的比較，只要有一個未通過，基站便認(rèn)為移動臺的該次登記無效，基站可以發(fā)起要求再次認(rèn)證的過程或更換SSD的過程。（2） 再次要求認(rèn)證過程該過程由基站發(fā)起，可在Paging/Access或者Forward Reverse Traffic信道中進行。首先，基站生成一個24bit的量RANDU

29、，將其通過信令A(yù)uthentication Challenge Message傳給移動臺。天地頭和基站將該量及它存儲在各自內(nèi)部的參數(shù)輸入Auth_signature過程。移動臺將結(jié)果填入信令A(yù)uthen Tication Challenge Response Message中的AUTHU域傳回基站?；颈容^后，若不一致，就不再對該移動臺的接續(xù)神情作出反應(yīng)，或中斷正在進行中的通話；基站還可以發(fā)起更換SSD的過程。（3） 移動臺始呼的認(rèn)證移動臺始呼的認(rèn)證過程類似于移動臺登記的認(rèn)證過程，只是這里發(fā)出的信令時始呼信令Origination Message，另外Auth_Signature過程輸入?yún)?shù)A

30、UTH_DATA也不同。移動臺將始呼信令中的CHARi域（撥號數(shù)字）的最后6位數(shù)字編成24bitDTMF數(shù)據(jù)（即一位數(shù)字轉(zhuǎn)換成4bit二進制碼）作為AUTH_DATA值，若CHARi域不足6位，則AUTH_DATA的高位空缺由MINI的高位填滿。 如果認(rèn)證通過，基站就可進行信道分配了。（4） 移動臺被叫的認(rèn)證移動臺被叫的認(rèn)證過程類似于移動臺登記的認(rèn)證過程，只是這里移動臺發(fā)出的信令是尋呼回答信令Page Response Message。如果認(rèn)證通過，基站就可進行信道分配了。（5） SSD的更換過程SSD更換的過程由基站發(fā)起，可在Paging/Access或者Forward/Reverse Tr

31、affic信道中進行，其流程如圖2.1所示。圖2.1 SSD更換流程圖首先，基站生成56bit的隨機量RANSSD，用SSD Updata Message信令傳送移動臺。移動臺和基站分別啟動SSD_Generation過程，其中輸入變量A-key是由移動電話交換中心的家區(qū)登記器認(rèn)證中心HLR/AC賦給每個移動臺的一個互不重復(fù)的64bit變量。SSD_Generation過程的輸出是64bit的SSD_A NEW和SSD_B_NEW。此時，移動臺生成一個32bit的隨機量RANDBS，用Base station Challenge Order信令傳給基站。移動臺和其站再分別啟動Auth_Sign

32、ature過程。隨后，基站將結(jié)果18bit的AUTHBS用信令Base Station Challenge Confirmation Order傳給移動臺讓其比較是否一致。如果雙方生成的AUTHBS一致，移動臺就將內(nèi)部的原SSD_A和SSD_B更換成SSD_A NEW和SSD_B_NEW，同時用信令SSD Update Rejection Order通知基站。2.3 信令加密為了增強保密性，特別是移動用戶的一些重要識別信息，有必要對話音信道中的一些信令的特定信息進行加密。對信令加密，首先基站應(yīng)在信令A(yù)ccess Parameters Message中，將AUTH轉(zhuǎn)為非00，隨后在Channel

33、 Assignment Message信令中，將ENCRYPT_MODE轉(zhuǎn)為01，這樣，在本次通話過程中便進行信令加密。若在通話中欲取消加密，可在以下信令中設(shè)置：l Handoff Diredtion Message中軒ENCRYPT_MODE為00。l Message Encryption Mode Order中置ENCRYPT_MODE 00。反向話音停產(chǎn)用ENCRYPION域來指明本信令是否已加密。2.4 話音加密話音在傳輸前，CDMA系統(tǒng)采用了一個長度為242-1比特的偽隨機長碼進行擾亂。若不加設(shè)定，該長碼是一個公用碼。為了增強話音的保密性，可以必勝固定專用的用戶長碼對信息進行擾亂，這

34、就是話音加密同。對話音加密時，首先，基站的信令A(yù)ccess Parameters Message中的AUTH不能置為00，其次，移動臺必須能夠通過認(rèn)證過程。話音加密可以在話音鏈路建立時在信令Origination Message或Page Response MessageKH YMPG，也可以在通話過程中用信令Long Code Transition Request Order 設(shè)定，詳見3.5節(jié)中相關(guān)內(nèi)容。3 移動臺信令處理過程3.1 概述移動臺的工作分為以下四個狀態(tài)：(1) 初始態(tài)：在此狀態(tài)下，移動臺選擇并采集跟蹤系統(tǒng)。(2) 空閑態(tài)：在此下，移動臺監(jiān)視Paging信道中的信息。(3) 系

35、統(tǒng)接續(xù)態(tài)：在此狀態(tài)下，移動臺在Access信道中向基站發(fā)送信息。(4) 話音信道控制態(tài)：在此狀態(tài)下，移動臺正向及反向話音信道中同基站通信。移動臺一經(jīng)上電，即進入初始態(tài)。3.2 移動臺在初始態(tài)的信令處理移動臺的初始態(tài)又分為以下四個狀態(tài)：(1) 系統(tǒng)選擇子狀態(tài)在此狀態(tài)下，移動臺根據(jù)內(nèi)部硬件條件決定CDMA信道號(載波中心頻率)CDMA CH，隨后，移動臺初始化內(nèi)部參數(shù)，趕往下一子狀態(tài)。(2) Pilot信道采集子狀態(tài)移動臺根據(jù)上一子狀態(tài)CDMA信道號，搜索并采集相應(yīng)的Pilot(導(dǎo)引)信道信號，如果在T20m(15s)內(nèi)采集到信號，即進入下一子狀態(tài)，否則返回上一子狀態(tài)。(3) Sync信道采集子狀

36、態(tài)移動臺首先接收Sync(同步)信道 信息，若在T20m(1s)以內(nèi)收不到有效的Sync Channel Message信令，或者Sync Channel Message信令中的基站支持的最低信令級MIN_P_REV大于移動臺的級別MOB_p_PEV，即返回系統(tǒng)選擇子狀態(tài)。否則，移動臺存儲以下接收信息，隨后進入下一子狀態(tài)。 需存儲的接收信息如下：l 信令協(xié)議級(P_REV)；l 最低信令協(xié)議級(MIN_P_REV)；l 系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)識別符(SID，NID)；l Pilot PN為偽碼序列的偏移(PILOT_PN)；l 長碼狀態(tài)(LC_STATE)；l 系統(tǒng)時間(SYS_TIME)；l Pagin

37、g信道數(shù)據(jù)(PRAT)；l 以系統(tǒng)時間為基點，本地時間的偏移(LTM_OFF)；l 夏令時指標(biāo)(DAYLT)。(4) 時間同步子狀態(tài)移動臺利用接收到的PILOT_PN、LC_STATE、SYS_TIME來同步內(nèi)部的長碼發(fā)生器和定時器。同時，移動臺設(shè)置PAGECH為主Paging信道，設(shè)置PAGE_CHAN為1，即監(jiān)測第一個Paging信道；另外移動臺還對信息序列的序列計數(shù)器清零。 隨后，移動臺進入空閑態(tài)。3.3 移動臺在空閑的信令處理 在此狀態(tài)，移動臺監(jiān)測Paging信道，接收系統(tǒng)信息，響應(yīng)基站呼叫，發(fā)起登記呼叫。3.3.1 Paging信道監(jiān)測過程Paging(尋呼)信道被分割成80ms的時

38、隙，移動臺可以工作在時隙方式，也 非時隙方式 (在非空閑態(tài)，移動臺僅能工作在非時隙方式下。)在時隙方式下，移動臺只在其分配的時隙內(nèi)監(jiān)測Paging信道，蓁時間停止操作以減小功耗。這里，有幾個參數(shù)：SLOT_NUM即時隙號(0-2047)；SLOT_CYCLE_INDEX即時隙周期目錄，它由移動臺決定，大小在0-7之間。移動中通過Registration Message、 Origination Message和 Page Response Message信令向基站通報，若其值為I，則時隙周期為2iTmin。Tmin為最短時隙周期，它16飲食個時隙，故其值為1.28s。PGSLOT為移動臺所在時

39、隙號，它由Hash 功能函數(shù)(詳見附錄B)產(chǎn)生，與移動臺的識別符有關(guān)。例如：若根據(jù)Hash功能得到某移動臺的PGSLOT為6，且其SLOT_CYCLE_INDEX=0，則移動臺應(yīng)該在0-2047號時隙中監(jiān)測以下 時隙：6、16+6、16+16+6、；或其SLOT_CYCLE_INDEX=1，則應(yīng)監(jiān)測：6、32+6、32+32+6、。在時隙呼叫信令Slotted Page Message中有一域MORE_PAGES，當(dāng)其為非0時，表明移動臺還需監(jiān)測下一個附加的時隙，即其監(jiān)測兩個時隙，在站發(fā)出的全部信息。3.3.2信息傳輸?shù)幕貓?zhí)確認(rèn)過程為保證基站和移動臺之間重要信令傳輸?shù)目煽啃裕苿优_和基站采用了

40、對需要反向確認(rèn)的接收信息回執(zhí)加以確認(rèn)的方法。這里，有幾個重要參數(shù)：ACK_SEQ(回執(zhí)序列號)、ACK_REQ(回執(zhí)申請)、 MEG_SEQ (信息序列號)、VALID_ACK(有效回執(zhí)確認(rèn))。以上參數(shù)在一般信令中都有。首先，基站和移動臺對自己發(fā)出的信令按序號編號，當(dāng)一方需要了解自己將發(fā)送的信令是否被對方正確接收時，就設(shè)置MSG_SEQ為該信令的編號，并置ACK_REQ為1。這樣，當(dāng)對方正確接收信令后，就在T2m(0.2s)內(nèi)在它將發(fā)送的信令中置ACK_SEQ為收到信令的MEG_SEQ，同時置VALID_ACK為1。用這種方法，在一條信令中，既可以要求對方對本信令加以確認(rèn)接收，又可以對已正確接

41、收的對方信令加以確認(rèn)，體現(xiàn)了高效率。有兩種特殊情況，一是基站發(fā)出的Page Message 和Slotted Page Message信令中不飲食回執(zhí)確認(rèn)域，但移動臺一定要在Page Response信令中加以確認(rèn)。二是若一方發(fā)來的信令需要回執(zhí)，而這一方無信令可發(fā)，此時就需加發(fā)一條信令 Acknowledgement Order作為回執(zhí)。當(dāng)移動臺或基站在T4m(2.2s)時間內(nèi)，在同一信道上，收到的信令具有相同的MSG_SEQ、ACK_SEQ以及ADDR_TYPE ADDRESS或MIN時，就認(rèn)為后一條信令是重復(fù)的，接收方不予處理。3.3.3 空閑狀態(tài)下越區(qū)切換空閑狀態(tài)下的移動臺，仍在監(jiān)測基站

42、的Pilot導(dǎo)引信號。當(dāng)它發(fā)現(xiàn)鄰近基站的信號強度足夠大時，就發(fā)生越區(qū)切換。在空閑態(tài)下，對每一臺移動臺而言，所有基站 (及其Pilot PN導(dǎo)引偽碼序列的偏移)歸并成三類：激活類(Active Set)、鄰近類(Neighbor Set)和剩余類(Remaining Set)。激活類指移動臺當(dāng)前監(jiān)測的基站；鄰近類由基站信令Neighbor List Message指定，是那些有可能成為越區(qū)切換的候選基站，鄰近類最多包含N7m(5個)基站。剩余類是指所有剩下的、其Pilot Pn偏移是PILOT_INC值(由Neighbor List Message信令規(guī)定)整數(shù)倍的基站。空閑態(tài)下，移動臺用一窗口

43、(指Pilot PN偏移大小)來搜尋激活類、鄰近類、剩余類內(nèi)的各基站Pilot信號，一旦發(fā)現(xiàn)鄰近或剩余類內(nèi)的某一基站Pilot信號強度比激活類中的大，就進行越區(qū)切換。越區(qū)切換時，移動臺應(yīng)根據(jù)新基站的情況，采取相應(yīng)的措施。若新基站與原基站具有相同的配置(即Neighbor List Message信令中的NGHBR_CONFIG=000)，則移動臺轉(zhuǎn)入新的Pilot PN偏移載波，跟蹤監(jiān)測新基站的主Paging信道(即PAGE_CHAN=1)；若新基站與原基站載頻不同(NGHBR_CONFIG=010)，則移動臺從當(dāng)前的CDMA Channel List Message信 令中選取第一個CDMA

44、信道號作為新的載波頻率，并跟蹤監(jiān)測其主Paging信道(即PAGE_CHAN=1)；或新基站鄰近類，或雖在鄰近類，但其情況不太清楚(NGHBR_CONFIG=011)，則移動臺進入初始態(tài)中的系統(tǒng)選擇子狀態(tài)，重新捕捉載波。3.3.4 對系統(tǒng)信息的處理空閑態(tài)下的移動臺，隨時監(jiān)測Paging信道中的以下重要系統(tǒng)信令：l System Parameters Message;l Access Parameters Message;l Neighbor List Message;l CDMA Channel List Message.如果上述信令的序列編號CONFIG_MSG_SEQ或ACC_MSG_SE

45、Q同移動臺內(nèi)在的相應(yīng)序號SYS_PAR_MSG_SEQ、ACC_MSG_SEQ、NGHBR_LIST_MSG_SEQ、CHAN_LIST_MSG_SEQ不同時，移動臺就需要更新內(nèi)在中的參數(shù)，并作相應(yīng)的處理。(1) 對System Parameters Message信令的處理一旦移動臺發(fā)現(xiàn)Paging信道信令System Parameters Message中的CONFIG_MSG_SEQ不等于移動臺內(nèi)在的SYS_PAR_MSG_SEQ，移動臺就進行以下處理：首先，存儲以下接收參數(shù)：l 序列編號SYS_PAR_MSG_SEQ=CONFIG_MSG_SEQ；l 識別符(SID、NID)l 登記區(qū)

46、識別符(REG_ZONE)；l 需保留的總的登記區(qū)數(shù)(TOTAL_EONES)；l 登記區(qū)定時器(ZONE_TINER)；l 多個SID在座指示(MULT_SIDS)；l 多個NID存儲指示(MULT_NIDS)；l 基站識別符(BASE_ID)；l 基站級別(ASE_CLASS)；l 最大時隙周期目錄(MAX_SLOT_CYCLE_INDEX)l 家區(qū)登記指示(HOME_PEG)l 外系統(tǒng)漫游用戶登記指示(FOR_SID_REG)；l 外網(wǎng)絡(luò)漫游用戶登記指示(FOR_NID_REG)；l 上電登記指示(POWER_UP_REG)；l 掉電登記指示(POWER_DOMN_REG)；l 參數(shù)改變

47、登記指示(PARAMETER_REG)；l 登記周期(PEG_PRD)；l 基站緯度(BASE_LAT)；l 基站經(jīng)度(BASE_LONG)；l 登記距離(REG_DIST)；l 激活類及候選類搜索窗大小(SRCH_WIN_A)；l 鄰近類搜索窗大小(SRCH_WIN_N)；l 剩余類搜索窗大小(SRCH_WIN_R)；l 功率控制匯報門限(PWR_REP_THRESH)；l 功率控制幀報告計數(shù)(PWR_REP_TRAMES)；l 門限功率匯報使能(PWR_THRESH_ENABLE)；l 周期功率匯報使能(PWR_PERIOD_ENABLE)；l 功率匯報延時(PWR_REP_DELAY)；

48、l Pilot信號監(jiān)測門限(T_ADD)；l Pilot信號下降監(jiān)測門限(T_DROP)；l 激活類與候選類比較門限(T_COMP)；l Pilot信號下降監(jiān)測定時值(T_TDROP)。另外，移動臺如果發(fā)現(xiàn)接收的PAGE_CHAN同內(nèi)在值不同的話，就需要重新調(diào)用Hash函數(shù)，以決定新的Paging信道號(其值在1-PAGE_CHAN之間)，隨后監(jiān)測新的Paging信道。 如果System Parameters Message信令中RESCAN=1，移動臺就進入初始態(tài)中的系統(tǒng)選擇子狀態(tài)，重新初始化。(2) 對Access Parameters Message信令的處理一旦移動臺發(fā)現(xiàn)Paging信

49、道信令A(yù)ccess Parameters Message中的ACC_MSG_SEQ不等于移動臺內(nèi)在的ACC_MSG_SEQ移動臺就進行以下存儲接收參數(shù)的處理：l 序列編號(ACC_MSG_SEQ)；l 每個Paging信道對應(yīng)的Access信道數(shù)(ACC_CHAN)；l 一般發(fā)射功率(NOM_PWR)；l 接續(xù)信號的初始功率(INIT_PWR)；l 功率增量(PWR_STEP)；l 接續(xù)請求的個數(shù)(NUM_STEP)；l Access信道信息段最大長度(MAX_CAP_SZ)；l Access信道信息頭長度(PAM_SZ)；l 移動臺主動登記時信道測試參量(REG_PSIST)；l 移動臺傳送

50、信令時信道測試參量(MSG_PSIST)；l Access信道接續(xù)請求時間隨機量(PROBE_PN_PAN)；l 等待回執(zhí)計時值(ACC_TMO)；l 接續(xù)請求之間等待時間范圍(PROBE_BKOFF)；l 接續(xù)請求序列之間等待時間范圍(BKOFF)；l 最大接續(xù)請求序列個數(shù)(MAX_PEQ_SEQ)；l 最大接續(xù)應(yīng)答序列個數(shù)(MAX_PSP_SEQ)；l 論證方式(AUTH)；l RAND_CHALLENGE值(RAND)；l 該移動臺過荷級別上的信道測試參量(PSIST)。(3) 對Neighbor List Message信令和處理一旦移動臺發(fā)現(xiàn)Paging信道信令Neighbor Li

51、st Message中的CONFIG_MSG_SEQ不等于移動臺內(nèi)在的NGHBR_LIST_MSG_SEQ，移動臺就進行以下處理。 首先，存儲以下接收參數(shù)：l 序列編號NGHBR_LIST_MSG_SEQ=CONFIG_MSG_SEQ；l Pilot PN序列偏移增量(PILOT_INC)；l 每一個鄰站配置情況(NGHBR_CONFIG)；l 每一個鄰站Pilot PN序列偏移(NGHBR_PN)。接著，移動臺根據(jù)CDMA Channel List Message信令中的CDMA信道頻率調(diào)用Hash函數(shù)生成新的移動臺所在信道號(即載波頻率)CDMACH。若該值與原值不同，則移動臺轉(zhuǎn)向新的信道

52、頻率，并設(shè)置PAGECH=1，即監(jiān)測新信道頻率下的主Paging信道。3.3.5 接受尋呼一旦移動臺發(fā)現(xiàn)Paging信道信令Page Message 或Slotted Page Message中的MIN信息同移動臺吻合(這里，有情況：一是尋呼信息中含有MIN1和MIN2；另一種情況是尋呼信息只含MIN1，此時SID、NID也必須加以比較)，移動臺就認(rèn)為基站正尋呼自己，做一日和尚撞一天鐘進入系統(tǒng)接續(xù)狀態(tài)下的尋呼回答子態(tài)，向基站發(fā)出Page Response Message.3.3.6 對其它信令的處理除了尋呼信令和系統(tǒng)重要信令之外，移動臺還對發(fā)給自己(即信令的地址域ADDRESS指向自己)的其它信息和信令加以相應(yīng)的處理工作。如果收到的信令有值同步地，或者移動臺在目前狀態(tài)下無法處理該信令，移動臺就向基站發(fā)出信令Mobile Station Reject Order表示拒絕(其中，ORDQ=00000100表示信令有值不正常，ORDQ=00000010表示信令無法處理)。在此狀態(tài)下，移動臺應(yīng)對以下接收信令作出響應(yīng)：l Authentication Challenge Message：移動臺收到該信令后，即在T32m(5s)內(nèi)進入系統(tǒng)接續(xù)狀態(tài)下的系統(tǒng)重要信息更新子態(tài)，完成SSD更換過程。l SSD Update Challenge Message：移動臺收到該信令后，