CDMA呼叫流程及消息结构详解样本.docx
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CDMA呼叫流程及消息结构详解样本.docx
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CDMA呼叫流程及消息结构详解样本
一、移动台登记系统
1.1选择可用载波
移动台开机后就进入”初始化状态”。
移动台不断扫描周围空间频谱,首先扫描使用最频繁的载频,如果没有收到cdma信号,将继续扫描第二个经常使用的载频,重复这一搜索过程直到接收到cdma信号或者失败,如果在要求的频谱范围内没有cdma信号可用,移动台将尝试转向模拟系统或转入待机休眠状态,等待随机时间后,再进行新的尝试。
移动台使用的漫游列表数据库(PRL)是预存在移动台内存里的,而已使用过的频率列表都存储在MRU中,移动台扫描频率并选择载波的算法称为系统判定算法(SDA)。
典型的移动台判定算法如图1所示:
开机时,移动台使用专用算法决定自己可用的cdma初始化载波。
在接收的cdma消息中,有两种寻呼信道消息——cdma信道列表(CLM)和全球业务重定位消息(GSRM)能够决定移动台切换到其它的载波上去。
1.2寻找最强导频(PN),读取同步信道(SyncChannel)
A、移动台将不断的检测周围各基站发来的导频信号和同步信号。
移动台经过识别本地PN序列的偏置,能够知道周围有哪些基站在发送导频信号。
移动台比较这些导频信号的强度来判断自己处于哪个小区之中。
如图2。
B、移动台的瑞克接收机锁定最强导频,进行64阶沃尔什码(WalshCode=32)解调,既可读出同步信道消息(SyncChannelMessage)。
如图3。
其中,同步信道消息(SyncChannelMessage)采用固定长度消息格式,具体格式如表1:
同步信道消息(SyncChannelMessage)举例:
上文中移动台已锁定偏置为168的导频序列,进行64阶沃尔什(Walsh32)解调后得到同步信道消息如下:
04/02/1422:
14:
05.369[SCH]
MSG_LENGTH=208bits
MSG_TYPE=00000001file:
//SyncChannelMessage同步信道消息
P_REV=00000010file:
//缺省值为3
MIN_P_REV=2file:
//移动台的最低版本号不能小于系统版本
SID=179
NID=0
PILOT_PN=168file:
//激活导频偏置
OffsetIndex
LC_STATE=0x0348D60E013file:
//在系统时间确定后,基站能够决定长码状态
SYS_TIME=04/02/1422:
14:
05.369file:
//系统时间
LP_SEC=12
LTM_OFF=-300minutesfile:
//本地时间=SYS_TIME-LP_SEC+LTM_OFF
DAYLT=0//daylightsavingstime没有启动
PRAT=00//9600bps
RESERVED=000file:
//保留位
1.3、在获得同步信道消息后,移动台将继续搜索寻呼信道(PagingChannel)。
移动台的瑞克接收机依然锁定这个最强导频,进行进行64阶沃尔什码(WalshCode=1)解调,监视寻呼信道(PagingChannel),读取配置消息。
寻呼信道中包含系统配置消息(ConfigMsg),配置消息在寻呼信道内每1.28秒重复一次,便于移动台进行捕获。
移动台从寻呼信道获取系统配置消息后,就能够在系统内进行发送和相关操作了。
配置消息结构如图4所示:
配置消息中包含接入参数、配置消息等参数的序列号,如果移动台发现任何消息的序列号需要升级,移动台将继续扫描寻呼信道以获得最新配置参数。
如果没有发现序列号变化,移动台每600秒扫描寻呼信道一次。
Ø接入参数消息(APM)举例:
04/02/1422:
14:
05.369[PCH]
MSG_LENGTH=184bits
MSG_TYPE=00000010//AccessParametersMessage
PILOT_PN=168//导频偏置OffsetIndex
ACC_MSG_SEQ=27file:
//接入参数序列号
ACC_CHAN=1channelfile:
//接入信道数
NOM_PWR=0dBfile:
//发送功率初始数值,用于移动台开环功率估计
INIT_PWR=0dBfile:
//初始接入功率数值,用于移动台在接入信道中开环功率初始数值的估计
PWR_STEP=4dBfile:
//功率增加的步长
NUM_STEP=5file:
//接入探针的最大数量
MAX_CAP_SZ=4file:
//接入信道消息帧的大小
PAM_SZ=3AccessChannelFramesfile:
//接入信道导入帧长
PersistValforAccOverloadClasses0-9=0file:
//Persistencevalueforaccessoverloadclasses0through9.
PersistValforAccOverloadClass10=0file:
//Persistencevalueforaccessoverloadclasses10.
PersistValforAccOverloadClass11=0file:
//Persistencevalueforaccessoverloadclasses11.
PersistValforAccOverloadClass12=0file:
//Persistencevalueforaccessoverloadclasses12.
PersistValforAccOverloadClass13=0file:
//Persistencevalueforaccessoverloadclasses13.
PersistValforAccOverloadClass14=0file:
//Persistencevalueforaccessoverloadclasses14.
PersistValforAccOverloadClass15=0file:
//Persistencevalueforaccessoverloadclasses15.
PersistanceModifierforMsgTx=1file:
//接入信道发送消息的持续修正值PersistanceModifier
PersistanceModifierforReg=1file:
//接入信道注册系统的持续修正值PersistanceModifier
ProbeRandomization=15PNchipsfile:
//接入信道探针的随机接入时间
AcknowledgementTimeout=320msfile:
//确认帧的时间间隔
ProbeBackoffRange=4SlotsMaximumfile:
//接入信道帧的BackoffRange
ProbeSequenceBackoffRange=4SlotsMax.file:
//接入信道帧序列的BackoffRange
Max#ProbeSeqforRequests=2Sequences//
Max#ProbeSeqforResponses=2Sequences
AuthenticationMode=1file:
//授权模式
RandomChallengeValue=FieldOmitted
ReservedBits=99file:
//保留位
Ø系统参数消息(SPM)举例:
04/02/1422:
14:
05.369[PCH]MSG_LENGTH=264bits
MSG_TYPE=00000001file:
//系统参数消息SystemParametersMessage
PILOT_PN=168//导频偏置OffsetIndex
CONFIG_MSG_SEQ=0file:
//系统消息序列号
SID=179NID=0
REG_ZONE=0TOTAL_ZONES=0ZONE_TIMER=60min
MULT_SIDS=0MULT_NID=0BASE_ID=8710file:
//多个SID的存储指针
BASE_CLASS=PublicMacrocellularfile:
//站型=宏蜂窝
PAGE_CHAN=1channelfile:
//cdma信道所支持的寻呼信道数
MAX_SLOT_CYCLE_INDEX=0
HOME_REG=0FOR_SID_REG=0FOR_NID_REG=1
POWER_UP_REG=0POWER_DOWN_REG=0
PARAMETER_REG=1REG_PRD=0.08sec
BASE_LAT=00D00'00.00NBASE_LONG=000D00'00.00E
REG_DIST=0
SRCH_WIN_A=40PNchipsfile:
//激活集搜索窗大小
SRCH_WIN_N=80PNchipsfile:
//临区列表搜索窗大小
SRCH_WIN_R=4PNchipsfile:
//剩余组搜索窗大小
NGHBR_MAX_AGE=0
PWR_REP_THRESH=2framesfile:
//功率控制报告门限
PWR_REP_FRAMES=56framesfile:
//功率控制报告帧长
PWR_THRESH_ENABLE=1
PWR_PERIOD_ENABLE=0
PWR_REP_DELAY=20framesfile:
//功率控制报告时延
RESCAN=0file:
//rescan指针为0
T_ADD=-13.0dBT_DROP=-15.0dBT_COMP=2.5dB
T_TDROP=4sec
EXT_SYS_PARAMETER=1file:
//扩展系统参数消息的指针
RESERVED=0
GLOBAL_REDIRECT=0
当移动台再次扫描寻呼信道中的系统参数消息,移动台会用新接收的配置消息序列号(ConfigMsgSerialNumber)、CONFIG_MSG_SEQr予已经储存的SYS_PAR_MSG_SEQs进行比较,如果相同,移动台将丢弃此帧,如果存在差别,移动台将更新已有配置消息参数。
Øcdma信道列表消息(CLM)举例:
04/02/1422:
14:
05.369[PCH]
MSG_LENGTH=72bitsfile:
//消息长度72位
MSG_TYPE=00000100file:
//信道列表消息CDMAChannelListMessage
PILOT_PN=168OffsetIndexfile:
//导频偏置OffsetIndex
CONFIG_MSG_SEQ=0file:
//系统消息序列号
CDMA_FREQ=283file:
//使用载频号
RESERVED=0file:
//保留位省略FieldOmitted
当移动台再次扫描寻呼信道中的cdma信道列表消息,移动台会用新接收的配置消息序列号(ConfigMsgSerialNumber)、CONFIG_MSG_SEQr予已经储存的CHAN_LST_MSG_SEQs进行比较,如果相同,移动台将丢弃此帧,如果存在差别,移动台将更新已有配置消息参数。
Ø扩展系统参数消息(ExSPM)举例:
04/02/1422:
14:
05.369[PCH]
MSG_LENGTH=104bitsfile:
//消息长度72位
MSG_TYPE=00001101file:
//扩展系统参数消息ExtendedSystemParametersMessage
PILOT_PN=168OffsetIndexfile:
//导频偏置OffsetIndex
CONFIG_MSG_SEQ=0file:
//系统消息序列号
RESERVED=0file:
//保留位省略
PREF_MSID_TYPE=IMSIandESNfile:
//优选接入信道标识类型(IDtype)为IMSI和ESN
MCC=000file:
//移动台国家码MobileCountryCode
IMSI_11_12=00file:
//国际移动台标识
RESERVED_LEN=8bitsfile:
//保留位长
RESERVED_OCTETS=0x00file:
//保留的八位数值
BCAST_INDEX=0file:
//广播帧索引
RESERVED=0file:
//保留位
Ø扩展临区列表参数消息(ExNLM)举例:
04/02/1422:
14:
05.369[PCH]
MSG_LENGTH=216bitsfile:
//消息长度216位
MSG_TYPE=00000011//消息类别=临区列表消息NeighborListMessage
PILOT_PN=168OffsetIndex
CONFIG_MSG_SEQ=0
PILOT_INC=4OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=220OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=52OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=500OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=8OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=176OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=304OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=136OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=384OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=216OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=68OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=328OffsetIndex
NGHBR_CONFIG=0NGHBR_PN=112OffsetIndex
RESERVED=0
Ø全球业务重定向消息(GSRM)举例:
04/02/1422:
14:
05.369[PCH]
MSG_TYPE=00010010file:
//消息类别=全球业务重定向消息GSRM
PILOT_PN=168file:
//导频偏置OffsetIndex
CONFIG_MSG_SEQ=0file:
//配置消息序列号
Redirectedaccessoverloadclasses={0,1}file:
//共有16个子集,祥见IS-95协议
RETURN_IF_FAIL=0
DELETE_TMSI=0
EXPECTED_SID=0file:
//重定向至模拟系统
1.4、移动台空闲模式的切换(Handoff)
移动台在完成同步并登记完系统后,即由初始状态进入”空闲状态”。
在此状态中,移动台能够接收外来的呼叫,能够进行呼出和登记注册,还能够选择所需的码信道和数据率。
移动台在空闲模式中将不断监测导频信号的强度,如果监测到更好的导频信号,随时能够进行软切换。
移动台不能够同时对多个小区的信号进行解调,因为各扇区的寻呼道配置消息是不同的。
因此移动台每次只对周围接收到的最强信号进行解调,既然多个扇区的信号不能合并,移动台就要在不同导频信号间进行快速的切换,以保持和基站通信的可靠性。
移动台空闲模式下的切换过程图5:
空闲状态下,移动台的导频搜索器不断扫描临区列表消息(NeighborListMessage)中的导频信号强度,如果移动台发现一个临区导频强度超过参考导频(ReferencePN),这个新的强导频变为参考导频。
同时移动台在下个超帧(Supperframe80ms,由三个同步信道帧组成)——80ms后——切换到新的强导频的寻呼信道,重新进行配置消息的接收。
在新的寻呼信道消息中,如果基站需要移动台进行注册,移动台将在新的扇区内完成上述注册过程。
1.5移动台在接入信道中的操作
接入信道(AccessChannel)用于移动台向基站报告自己的注册、本机和寻呼响应消息,基站经过寻呼信道不断与移动台通信。
理论上一个扇区的寻呼信道能够同时和32个接入信道进行通信,实际上,移动台只用一个接入信道就完成所有的操作。
在接入信道上,移动台不在基站的闭环功率控制范围内。
移动台使用随机接入协议在接入信道上进行发射,从发射一则消息到接收到(或接受失败)该消息的确认消息的过程称为接入尝试(accessattempt)。
接入尝试中的每次发送称为接入探针(accessprobe)。
移动台在接入尝试的每个接入探针发送相同的消息。
一次成功的接入尝试如图6所示:
如图所示,移动台用接入探针(probe)与基站通信,接入功率大小由移动台开环功控决定。
如果探针在ACC_TMO时间内(最大400ms)没有收到确认消息,移动台等待随机时间(最大200ms)后,探针功率增加PI(功率增加量PowerIncrease)dB再次发送。
一个探针序列最多由15个接入探针组成,一般为5个探针;一个接入尝试一般含有两个接入序列,大多数情况下接入探针第一次发送即可成功,如上图。
寻呼信道的接入参数消息(APM)包含所有与接入有关的参数。
呼叫建立过程如图7:
1.6移动台系统注册(Registration)
系统登记使系统知道移动台已处于激活状态,能够随时发起呼叫或接收来话。
移动台不断向系统
报告自己的位置变化,以便于有来话发生时,系统能够及时进行交换处理,发送来话消息到移动
台。
注册后,系统只有和移动台建立通信的基站发送寻呼信道消息,这样减少了系统内的寻呼信
道消息的拥塞。
寻呼信道的系统参数消息(SPM)决定移动台是否需要进行新的系统注册,收到
消息的移动台将向系统回复自己的注册消息(RegistrationMessage)。
注册消息的呼叫过程如下:
Ø首先,移动台发送系统参数消息(SPM),要求收到的移动台进行注册。
16:
18:
26.826[PCH]SystemParametersMessage
Pilot_PN:
32
CONFIG_MSG_SEQ:
14SID:
16420NID:
0,
REG_ZONE:
0TOTAL_ZONES:
0Zonetimerlength(min):
1
MULT_SIDS:
0MULT_NIDS:
0
BASE_ID:
1618BASE_CLASS:
Reserved
PAG_CHAN:
1MAX_SLOT_CYCLE_INDEX:
2
HOME_REG:
1//本地用户注册指针(Homeregistrationindicator)允许本地用户独立注册
FOR_SID_REG:
1
file:
//系统外漫游用户注册指针(SIDroamerregistrationindicator)允许系统外漫游用户独立注册
FOR_NID_REG:
1
file:
//网络外漫游用户注册指针(NIDroamerregistrationindicator)允许网络外漫游用户独立注册
POWER_UP_REG:
1POWER_DOWN_REG:
1
file:
//允许独立注册用户在功率增加后或供率降低前快速注册
PARAMETER_REG:
1Registrationperiod(sec):
54
file:
//参数变化注册指针(Parameter-changeregistrationindicator),注册周期54秒
Basestation0°00´00.00¨Lon.,0°00´00.00°Lat.REG_DIST:
0
SRCH_WIN_A(PNchips):
28SRCH_WIN_N(PNchips):
100,
基站注册参数
SRCH_WIN_R(PNchips):
130NGHBR_MAX_AGE:
2
PWR_REP_THRESH:
2PWR_REP_FRAMES(frames):
15
PWR_THRESH_ENABLE:
1PWR_PERIOD_ENABLE:
0,
PWR_REP_DELAY:
1(4frames)RESCAN:
0,
T_ADD:
-14.0dBT_DROP:
-16.0dBT_COMP:
2.5dB,
T_TDROP:
4s
EXT_SYS_PARAMETER:
1
EXT_NGHBR_LIST:
1
GLOBAL_REDIRECT:
0
Ø移动台收到此消息后,向基站发送注册消息(RegistrationMessage)
16:
18:
27.144AccessChannel:
RegistrationMessage
ACK_SEQ:
7
MSG_SEQ:
1file:
//基站设定消息序列号
ACK_REQ:
1file:
//移动台要求基站收到注册消息后进行应答
VALID_ACK:
0
ACK_TYPE:
0
MSID_TYPE:
3,ESN:
[0x01990dfc]
MFR1,Reserved38,SerialNumber69116,
IMSI:
(Class:
0,Class_0_type:
1)[0x018d31742936]
460-030-09-2200-2198file:
//国际移动台识别码(唯一)
AUTH_MODE:
0
移动台标识
REG_TYPE:
Timer-based
SLOT_CYCLE_INDEX:
2
MOB_P_REV:
1
EXT_SCM:
1
SLOTTED_MODE:
1
MOB_TERM:
1
Ø基站收到移动台发送的注册消息后,向移动台回复确认消息,通报系统注册已完成。
16:
18:
27.506PagingChannel:
Order
ACK_SEQ:
1file:
//确认序列号(Acknowledgementsequencenumber),基站确认已收到注册消息
MSG_SEQ:
0ACK_REQ:
0VALID_ACK:
1
MSID_TYPE:
2IMSI:
(Class:
0,Class_0_type:
3)
[0x02478d31742936](302)460-030-09-2200-2198file:
//国际移动台识别码(唯一)
Ordertype:
Bas
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