第三代移動(dòng)通信3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

I 中文摘要 信息化是當(dāng)今世界發(fā)展的重要主題，進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，全球的信息化建設(shè)已經(jīng)拉開(kāi)了序幕，只有擁有信息資源開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，才能掌握信息化建設(shè)的主動(dòng)權(quán)。信息化，尤其是信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，已成為各國(guó)綜合國(guó)力的象征。作為信息業(yè)的主產(chǎn)業(yè)移動(dòng)通信的發(fā)展自然成為重中之重。 第三代移動(dòng)通信是當(dāng)前全球信息通信產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是各方面關(guān)注的焦點(diǎn)。數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì) ,3G 網(wǎng)絡(luò) 將為用戶(hù)提供表現(xiàn)力更加豐富的音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的業(yè)務(wù)。 第三代移動(dòng)通信（ 3G）的發(fā)展經(jīng)歷了體制標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)，已逐步演進(jìn)到 標(biāo)準(zhǔn)的完善和設(shè)備開(kāi)發(fā)之爭(zhēng)以及未來(lái)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展之爭(zhēng)。面對(duì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，快速提供業(yè)務(wù)、減少帶寬資費(fèi)、提高通信服務(wù)質(zhì)量成為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的關(guān)鍵因素，這些關(guān)鍵因素之爭(zhēng)的焦點(diǎn)又集中在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，傳輸網(wǎng)是電信網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，因此， 3G 傳輸網(wǎng)的建設(shè)在整個(gè)3G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中扮演重要角色。 全文以第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為主題，進(jìn)行分析和討論。介紹了， 3G 發(fā)展?fàn)顩r和其所處的國(guó)內(nèi)及國(guó)外的良好而深具挑戰(zhàn)性的發(fā)展環(huán)境。較為系統(tǒng)地對(duì) 3G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所用到的主要技術(shù)進(jìn)行了全面的敘述和分析。 關(guān)鍵詞： CDMA， WCDMA， TD-CDMA， 接力切換 II The Third Generation Mobile Telecommunication (3G) Network Technology Abstract The information-based is the important topic that world develop nowadays, which enters since 90s in 20 centuries. The information-based construction of the world has already drawn back the prologue, only owning the information resources development and networks to apply the advantage, then can control active power of the information-based construction. information-based， has been the standard every countries The development nature that is the main industry of the information industry to move the correspondence becomes heavy to win of heavy. The development of the third generation mobile communication experienced the competition of the system, it have already gradually evolved the standard of perfection, the development of the equipments and the competition of the future industry development. Facing the vigorous competition situation, it becomes a triumphant key factor in the market that is quickly providing the business, reducing the cost of bandwidth and exaltating the service quantity of communication. The focus of the key factor is the construction of the basal network. Transport network is the foundation network, so the construction of the 3G transport network play an important role in the whole network. How to go to the relation between the traditional service and the burgeoning data service, the relation between the existing network and the Large-scale 3G network, comprehensive technique cost and customer need, which to choose the technique and the project, all of them is the problem which we must consider. This article take the third generation mobile telecommunication (3G) as the topic, carrying on the analysis and discussing. First， it introduced the development of 3G and the good and challenging environment。 Go deep into the technique foundation of analyze its most and the key technique The full text compares to carried on the overall description and analysis to the background that the 3G network construction and the main technique use systematically. Key words: CDMA， WCDMA， TD-CDMA， Connect the dint cut over 1 目錄 中文摘要 . I Abstract. II 第 1 章 緒論 . 1 1.1 背景介紹 . 1 1.2 國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r . 2 1.3 國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r . 2 1.4 全文概述 . 3 第 2 章 CDMA 技術(shù)分析 . 4 2.1 RAKE 接收機(jī) . 4 2.2 多用戶(hù)檢測(cè) . 4 2.3 功率控制 . 5 2.4 軟切換 . 6 2.4.1 軟切換的實(shí)現(xiàn) . 6 2.5 TURBO編碼 . 7 2.6 分集技術(shù) . 7 第 3 章 第三代移動(dòng)通信（ 3G）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)分析 . 9 3.1 CDMA2000 . 9 3.1.1 前向快速功率控制技術(shù) . 9 3.1.2 前向快速尋呼信道技術(shù) . 9 3.1.3 前向鏈路發(fā)射分集技術(shù) . 9 3.1.4 反向相干解調(diào) . 10 3.1.5 連續(xù)的反向空中接口波形 . 10 3.1.6 Turbo 碼使用 . 10 3.1.7 靈活的幀長(zhǎng) . 10 3.1.8 增強(qiáng)的媒體接入控制功能 . 10 3.2 WCDMA .11 3.2.1 RAKE 接收 .11 3.2.2 功率控制 .11 3.2.3 切換 .11 3.2.4 多用戶(hù)檢測(cè) . 12 3.3 TD-SCDMA . 12 3.3.1 TDD 模式 . 12 3.3.2 低碼片速率 . 13 3.3.3 上行同步 . 13 3.3.4 接力切換 . 13 3.3.5 智能天線 . 14 3.3.6 軟件無(wú)線電技術(shù) . 14 3.4 三種技術(shù)的比較 . 14 3.4.1 三大標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)層面比較 . 14 3.4.2 性能比較 . 15 2 3.4.2 三大標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)分析 . 17 第 4 章 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) . 19 4.1 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖 . 19 4.2 無(wú)線接口介紹 . 19 4.2.1 空中接口 . 19 4.2.2 MAC . 20 4.3 IU接口 . 22 4.3.1 Iu CS 協(xié)議 . 22 4.3.2 Iu PS 協(xié)議 . 23 4.3.3 Iur 接口 . 23 4.3.4 Iur 接口 . 24 第 5 章 HSDPA . 27 5.1 HSDPA 技術(shù)概述 . 27 5.2 快速 L1 H-ARQ 技術(shù) . 28 5.3 自適應(yīng)調(diào)制 和編碼 . 28 5.4 快速分組調(diào)度、時(shí)序安排和調(diào)度從 RNC 轉(zhuǎn)移到 NODE B . 28 5.5 短幀長(zhǎng)度 (TTI=2MS) . 29 第 6 章 智能天 線技術(shù)的接力切換控制 . 32 6.1 接力切換執(zhí)行分析 . 32 6.2 接力切換信令分析 . 34 6.2.1 接力切換過(guò)程（采用的是移動(dòng)臺(tái)輔助切 換方式）成功進(jìn)行的信令流程： . 34 6.2.2 分析比較接力切換與硬切換 . 35 總結(jié) . 37 致謝 . 38 參考文獻(xiàn) . 39 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 1 第一章 緒論 信息化是當(dāng)今世界發(fā)展的重要主題，進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，全球的信息化建設(shè)已經(jīng)拉開(kāi)了序幕，只有擁有信息資源開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，才能掌握信息化建設(shè)的主動(dòng)權(quán)。信息化，尤其是信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，已成為各國(guó)綜合國(guó)力的象征。作為信息業(yè)的主產(chǎn)業(yè)移動(dòng)通信的發(fā)展自然成為重中之重。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，移動(dòng)通信在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng) 成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。截止到 2005 年底，我國(guó)移動(dòng)電話用戶(hù)已經(jīng)達(dá)到 3.9 億，每年新增用戶(hù)在 5000萬(wàn)左右，預(yù)計(jì)到 2010 年，我國(guó)移動(dòng)用戶(hù)將達(dá)到 7 億左右。伴隨著 GSM 在中國(guó)的發(fā)展和完善，目前，它已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)品生命周期的成熟階段，并開(kāi)始暴露出其固有的局限性。 900MHZ網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量日趨緊張，有些地區(qū) GSM900MHz 頻率資源已基本用完 1。而且， 2G 只能提供話音和低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而在當(dāng)前信息時(shí)代，圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體業(yè)務(wù)和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量大大增加。為了尋找頻率利用率更高，通信容量更大，能在全球范圍 內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游以及為用戶(hù)提供多媒體業(yè)務(wù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 3G）應(yīng)運(yùn)而生，并迅速成為全球信息界的熱點(diǎn)話題。 為推動(dòng) 3G 的有利發(fā)展，我國(guó)也正在加緊步伐。信息產(chǎn)業(yè)部提出了“積極跟進(jìn)、先行試驗(yàn)、培育市場(chǎng)、支持發(fā)展”的指導(dǎo)原則，并組織了大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)，包括系統(tǒng)和設(shè)備功能及其互連互通、兼容性、可操作性等內(nèi)容。由中國(guó)的發(fā)展改革委員會(huì)支持，從去年開(kāi)始已經(jīng)啟用了相當(dāng)大量的發(fā)展基金。而為了在 2008 年的北京奧運(yùn)會(huì)時(shí)能用上 3G 服務(wù)，中國(guó)有望于今年發(fā)放 3G 牌照，且近日國(guó)家發(fā)改委高新技術(shù)斯透露信息表示， 政府已經(jīng)開(kāi)始著手 3G 手機(jī)核準(zhǔn)的相關(guān)制度安排。 據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)， 3G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)很有可能于今年開(kāi)始啟動(dòng)，隨著我國(guó)移動(dòng)通信的發(fā)展，第三代移動(dòng)通信炙手可熱， 3G 時(shí)代即將來(lái)臨，隨著 3G 牌照的發(fā)放， 3G 系統(tǒng)的建設(shè)將大力發(fā)展。而作為一項(xiàng)規(guī)模大，技術(shù)新的工程，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)中占據(jù)著主導(dǎo)的地位。對(duì)其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行研究是信息健康發(fā)展的需求，也是信息時(shí)代發(fā)展的必然過(guò)程。 1.1 背景介紹 移動(dòng)通信是近年來(lái)通信行業(yè)中發(fā)展最為迅速的技術(shù)和業(yè)務(wù)之一。 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)，促使語(yǔ)音業(yè)務(wù)走向了無(wú)線傳輸方式。在無(wú)線通信市場(chǎng)最 為發(fā)達(dá)的一些國(guó)家，移動(dòng)電話的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了固定電話的數(shù)量，并且移動(dòng)電話的普及率超過(guò)了 80%。在我國(guó)，移動(dòng)通信經(jīng)歷了從無(wú)到有，從第一代模擬移動(dòng)通信到第二代的 GSM 和 CDMA 移動(dòng)通信的發(fā)展過(guò)程，經(jīng)歷了有小變大的奮斗歷程。在短短十幾年的時(shí)間里，中國(guó)移動(dòng)市場(chǎng)已經(jīng)發(fā)展成為世界上最大的市場(chǎng)之一。然而，隨著移動(dòng)用戶(hù)的急劇增加，第二代移動(dòng)通信（ GSM）已不能福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 滿(mǎn)足人們的需求，第三代移動(dòng)通信（ 3G）系統(tǒng)則應(yīng)市場(chǎng)需求，進(jìn)入我國(guó)信息市場(chǎng)。 第三代移動(dòng)通信技術(shù)是按照國(guó)際電信聯(lián)盟提出的 IMT-2000 標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。與 第一代 模擬移動(dòng)通信技術(shù) 和第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)相比較，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了 CDMA 技術(shù)，基于全 IP 網(wǎng)絡(luò)， 頻譜利用率高，業(yè)務(wù)承載能力強(qiáng)， 具有支持更多的用戶(hù)數(shù)量、系統(tǒng)容量，支持多媒體等高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等特點(diǎn)。第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，日新月異，正在向著 提供世界范圍的覆蓋和在多網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行無(wú)縫漫游 的基本目標(biāo)邁進(jìn) 。第三代移動(dòng)通信是一種既有地面系統(tǒng)，又有衛(wèi)星系統(tǒng)的全球覆蓋的綜合系統(tǒng)，業(yè)務(wù)包括語(yǔ)音、寬帶數(shù)據(jù)、圖像和多媒體業(yè)務(wù)等，具有高智能度的、能支持個(gè)人通信的全球化的先進(jìn)通信系統(tǒng)。 它的技術(shù)主要包括 CDMA-2000、 WCDMA、 TD-SCDMA 三種標(biāo)準(zhǔn)。 1.2 國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外 3G 業(yè)務(wù)的發(fā)展經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)制定、許可證頒發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等階段后，陸續(xù)有一些國(guó)家的運(yùn)營(yíng)商逐漸進(jìn)入商用發(fā)展階段。目前提供了 3G 業(yè)務(wù)的公司主要有歐美，日韓等地區(qū)，而且多采用 CDMA2000 和 WCDMA 技術(shù)。 其中， 2000 年 10 月，韓國(guó)使用 CDMA20001X 推出商用 CDMA20001X-DO 業(yè)務(wù)的國(guó)家。 2001 年 10 月 1 日，日本的 NTT Do Co Mo 推出基于 WCDMA 的技術(shù)的商用 3G 業(yè)務(wù)服務(wù)。 隨著 3G 的主要技術(shù) CDMA 的逐漸成熟，早 在 1999 年芬蘭就在全球率先頒發(fā)了 3G 許可證，從此掀起了全球 3G 許可證的發(fā)放浪潮， 2000 年和 2001 年是 3G 許可證發(fā)放最集中的年份。到目前為止，絕大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家都頒發(fā)了 3G 許可證。 至 2004年一月，全球共頒發(fā)了 125張 3G許可證。在所有的許可證的持有者中， WCDMA的有 117 家，選擇 CDMA2000 的 3 家 2。 1.3 國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 3G 的發(fā)展已經(jīng)成為我國(guó)移動(dòng)通信領(lǐng)域的焦點(diǎn)所在。 2002 年到 2004 年， 3G 上升為關(guān)系國(guó)家大局的一件大事，首先 ， 國(guó)家成立了 3G 聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)小組，由信息產(chǎn)業(yè)部 、科技部、發(fā)改委等單位的副司長(zhǎng)以上人員組成，共同商討 3G 發(fā)展中的新問(wèn)題。而信息產(chǎn)業(yè)部的工作也更加具體，除了繼續(xù)承擔(dān)標(biāo)準(zhǔn)制定等工作之外，同時(shí)，在這三年里，也組織了一輪又一輪大規(guī)模的測(cè)試。 截至目前為止，已經(jīng)完成了室內(nèi)和室外的兩次測(cè)試。 第一階段的室內(nèi)測(cè)試，開(kāi)始于 2002 年，根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部的要求，首先是對(duì)單系統(tǒng)的功能、業(yè)務(wù)進(jìn)行測(cè)試，除了測(cè)試單機(jī)之外，還做了設(shè)備之間的 互操性 、 2G 和 3G 的之間的漫游等功能的測(cè)試，這個(gè)測(cè)試是在一個(gè)測(cè)試平臺(tái)上測(cè)試的，也是在信息產(chǎn)業(yè)部 MGNET平臺(tái)上面測(cè)試的。第一年的測(cè)試中，信息產(chǎn)業(yè)部清 醒地看到， 3G 距離中國(guó)還有一段距離，但是到 2003 年 9 月，當(dāng)室內(nèi)測(cè)試正式結(jié)束時(shí)，情況發(fā)生了相當(dāng)大的變化，科技司司長(zhǎng)聞庫(kù)曾代表信產(chǎn)部表示，對(duì) “這個(gè)測(cè)試結(jié)果還是比較滿(mǎn)意的 ”。 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 3 而在緊接著進(jìn)行的第二階段外場(chǎng)測(cè)試：試驗(yàn)地點(diǎn)選在技術(shù)力量比較強(qiáng)的三個(gè)城市北京、上海、廣州，可以看出信產(chǎn)部對(duì)于外場(chǎng)測(cè)試寄予了厚望 。主要包括了 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)階段（網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)），包括終端、互操作、網(wǎng)絡(luò)性能、業(yè)務(wù)應(yīng)用、網(wǎng)管 /計(jì)費(fèi)進(jìn)行測(cè)試，還有無(wú)線干擾，包括 WCDMA、 CDMA2000 和 TDSCDMA 之間及與 GSM 和 PHS 之間的測(cè)試。 主要是 為 3G 網(wǎng)絡(luò) 運(yùn)營(yíng) 的 開(kāi)展積累經(jīng)驗(yàn)。外場(chǎng)試驗(yàn) ， 三種技術(shù)基本上都參與 其中 ，TDSCDMA 在北京和上海進(jìn)行試驗(yàn)， WCDMA 在北京、上海、廣州三個(gè)城市進(jìn)行了試驗(yàn)，CDMA2000 也在北京、上海、廣州進(jìn)行試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)六大運(yùn)營(yíng)商都參與了試驗(yàn)，整體試驗(yàn)在三個(gè)城市進(jìn)行的。這階段的測(cè)試的目的是為運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)提供積累經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為無(wú)線電頻譜規(guī)劃提供一些技術(shù)依據(jù)，對(duì)信息產(chǎn)業(yè)部已經(jīng)制定的 3G 技術(shù)文件，即將成為中國(guó)第三代移動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的文件進(jìn)行一次最后的驗(yàn)證。 2005 年，全球 3G 市場(chǎng)迅速發(fā)展。截至 9 月，全球 3G 用戶(hù)跨越 2 億大關(guān)。受全球 3G 高速發(fā)展以及中國(guó)將在 2008 年奧運(yùn)會(huì)上提供 3G 業(yè)務(wù)承諾的驅(qū)動(dòng)，中國(guó) 3G 市場(chǎng)各方緊鑼密鼓，加快步伐。雖然 3G 還未如預(yù)期那樣進(jìn)入大規(guī)模商用階段， 但是， 技術(shù)開(kāi)始成熟，市場(chǎng)已經(jīng)初具規(guī)模，相關(guān)發(fā)展策略進(jìn)入了探討階段?？傮w來(lái)看， 3G 啟動(dòng)的時(shí)機(jī)基本上已經(jīng)成熟 。 1.4 全文概述 本文以第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為主題，進(jìn)行分析和討論。首先介紹了， 3G發(fā)展?fàn)顩r和其所處的國(guó)內(nèi)及國(guó)外的良好而深具挑戰(zhàn)性的發(fā)展環(huán)境。深入分析其最主要的技術(shù)基礎(chǔ)， CDMA 的主要原理和 CDMA 所應(yīng)用到的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)其 CDMA 的關(guān)鍵技術(shù) RAKE接 收機(jī)、多用戶(hù)檢測(cè)、功率控制、軟切換、 Turbo 編碼、分集接收分別進(jìn)行介紹。 文中對(duì) 3G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所涉及到的三種主要的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) CDMA2000、 WCDMA、TD-SCDMA 進(jìn)行介紹，分析了各個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)，并在技術(shù)層面上對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)比較。網(wǎng)絡(luò)接口和傳輸問(wèn)題是 3G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)的主要部分。在網(wǎng)絡(luò)接口中，空中接口 Uu接口和 Iu 接口是兩個(gè)最關(guān)鍵接口。在傳輸上，介紹了高速下行鏈路分組接入 HSDPA 技術(shù)。HSDPA 是一種基于分組的數(shù)據(jù)服務(wù)，它增強(qiáng)了移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)南滦胁糠?。 全面詳細(xì)地分析了接力切換的整個(gè)過(guò)程，并通過(guò) 流程圖對(duì)其信令進(jìn)行講解了，使我們能夠更好的理解其原理及工作過(guò)程。 全文較為系統(tǒng)地對(duì) 3G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的背景和所用的主要技術(shù)進(jìn)行了全面的敘述和分析。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 第二章 CDMA技術(shù)分析 移動(dòng)通信系統(tǒng)按多址連接方式分，可分為頻分多址 (FDMA)、時(shí)分多址 (TDMA)和碼分多址 (CDMA)。 碼分多址是第三代移動(dòng)通信發(fā)展的基礎(chǔ)主題。 CDMA 是碼分多址 Code Division Multiple Access 的英文縮寫(xiě)，它是在數(shù)字技術(shù)的分支 擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線通信技術(shù) 3。 CDMA 技術(shù)的原理是以擴(kuò)頻 技術(shù)為基礎(chǔ)， 即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信 。 碼分多址利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同的碼序列實(shí)現(xiàn)的多址方式，不像 FDMA、 TDMA那樣把用戶(hù)的信息從頻率和時(shí)間上進(jìn)行分離，而是在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多個(gè)用戶(hù)的信息，也就是說(shuō)，允許用戶(hù)之間的相互干擾。其關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編碼，編碼后的信息混 合后不會(huì)丟失原來(lái)的信息。有多少個(gè)互為正交的碼序列，就可以有多少個(gè)用戶(hù)同時(shí)在一個(gè)載波上通信。每個(gè)發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼（偽隨機(jī)碼），同時(shí)接收機(jī)也知道要接收的代碼，用這個(gè)代碼作為信號(hào)的濾波器，從而使接收機(jī)從所有其他信號(hào)的背景中恢復(fù)成原來(lái)的信息碼（這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為解擴(kuò)）。 CDMA 的關(guān)鍵技術(shù)包括： RAKE 接收機(jī)、多用戶(hù)檢測(cè)、功率控制、軟切換、 Turbo 編碼、分集接收。 2.1 RAKE接收機(jī) RAKE 接收機(jī)也稱(chēng)為多徑接收機(jī)， 利用多個(gè)相關(guān)器分別檢測(cè)多徑信號(hào)中最強(qiáng)的 L 個(gè)支路信號(hào)，然后對(duì)每個(gè)相關(guān)器的輸出進(jìn)行加權(quán)，并把加 權(quán)后的多路輸出信號(hào)相加，合并成一個(gè)信號(hào)，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行解調(diào)和判決。 由于無(wú)線信號(hào)傳播中存在多徑效應(yīng)， 衰落問(wèn)題尤為突出 ，而多徑接收機(jī)，正是利用基站發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)不同的路徑到達(dá)移動(dòng)臺(tái)處時(shí)間的不同，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)到達(dá)移動(dòng)臺(tái)處的時(shí)間差超過(guò)一個(gè)信號(hào)碼元的寬度，則 RAKE 接收機(jī)就可將其分別成功解調(diào)，移動(dòng)臺(tái)將各個(gè) RAKE 接收機(jī)收到的信號(hào)進(jìn)行矢量相加（即對(duì)不同時(shí)間到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)進(jìn)行不同的時(shí)間延遲到達(dá)同相）。她可以 克服衰落、改進(jìn) CDMA 接收的分集形式。 2.2 多用戶(hù)檢測(cè) 基于 RAKE 接收機(jī)原理的 CDMA 接收機(jī)將其它用戶(hù) 的信號(hào)視為干擾信號(hào)，但是優(yōu)化后接收機(jī)可以將檢測(cè)所有信號(hào)或從指定的信號(hào)中減去其它信號(hào)的干擾。 當(dāng)新的用戶(hù)或干擾源進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其它用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量會(huì)下降，網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力越強(qiáng)，可服務(wù)的用戶(hù)就越第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 5 多。干擾一個(gè)基站或移動(dòng)臺(tái)的多路接入干擾是小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間干擾的總和。 多用戶(hù)檢測(cè)（ MUD）也稱(chēng)為聯(lián)合檢測(cè)和干擾消除，它提供了降低多路接入干擾的影響，因而增加系統(tǒng)容量。同時(shí) MUD 顯著降低了 CDMA 系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效應(yīng)。 MUD 可以緩解系統(tǒng)對(duì)功率控制的需求。 2.3 功率控制 由于 CDMA 系統(tǒng)不同用戶(hù)同一時(shí)間采用相同的頻率，所以 CDMA 系統(tǒng)為自干擾系統(tǒng)，如果系統(tǒng)采用的擴(kuò)頻碼不是完全正交的（實(shí)際系統(tǒng)中使用的地址碼是近似正交的），因而造成相互之間的干擾。在一個(gè) CDMA 系統(tǒng)中，每一碼分信道都會(huì)受到來(lái)自其它碼分信道的干擾，這種干擾是一種固有的內(nèi)在干擾。由于各個(gè)用戶(hù)距離基站距離不同而使得基站接收到各個(gè)用戶(hù)的信號(hào)強(qiáng)弱不同，由于信號(hào)間存在干擾，尤其是強(qiáng)信號(hào)會(huì)對(duì)弱信號(hào)造成很大的干擾，甚至造成系統(tǒng)的崩潰，因此必須采用某種方式來(lái)控制各個(gè)用戶(hù)的發(fā)射功率，使得各個(gè)用戶(hù)到達(dá)基站的信號(hào)強(qiáng)度基本一致。 CDMA 系統(tǒng)的容量主要受限于系統(tǒng)內(nèi)部移動(dòng)臺(tái)的相互干擾，所以每個(gè)移 動(dòng)臺(tái)的信號(hào)達(dá)到基站時(shí)都達(dá)到最小所需的信噪比，系統(tǒng)容量將會(huì)達(dá)到最大值。 CDMA 功率控制分為：前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)功率控制。 (1)前向功率控制 基站周期性地降低發(fā)射到移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量誤幀率，當(dāng)誤幀率超過(guò)預(yù)定義值時(shí)，移動(dòng)臺(tái)要求基站對(duì)它的發(fā)射功率增加 1，每 15 20ms 進(jìn)行一次調(diào)整。下行鏈路低速控制調(diào)整的動(dòng)態(tài)范圍是 6dB。 移動(dòng)臺(tái)的報(bào)告分為定期報(bào)告和門(mén)限報(bào)告 4。 (2)反向開(kāi)環(huán)功率控制 反向開(kāi)環(huán)功率控制是移動(dòng)臺(tái)根據(jù)在小區(qū)中所接收功率的變化，迅速調(diào)節(jié)移 動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率。其目的是試圖使所有移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)在到達(dá)基站時(shí)都有相同的標(biāo)稱(chēng)功率。開(kāi)環(huán)功率控制是為了補(bǔ)償平均路徑衰落的變化和陰影、拐彎等效應(yīng)，它必須有一個(gè)很大的動(dòng)態(tài)范圍。IS95 空中接口規(guī)定開(kāi)環(huán)功率控制動(dòng)態(tài)范圍是 32dB 32dB。 1）剛進(jìn)入接入信道時(shí)（閉環(huán)校正尚未激活）： 平均輸出功率（ dB） = -平均輸入功率（ dB） -73+NOM_PWR（ dB） + INIT_PWR（ dB） 其中：平均功率是相對(duì)于 1.23 MHz 標(biāo)稱(chēng) CDMA 信道帶寬而言； INIT_PWR 是對(duì)第一個(gè)接入信道序列所需作的 調(diào)整； NOM_PWR 是為了補(bǔ)償由于前向 CDMA 信道和反向 CDMA 信道之間不相關(guān)造成的路徑損耗 3。 2）其后的試探序列不斷增加發(fā)射功率（步長(zhǎng)為 PWR_STEP），直到收到一個(gè)效應(yīng)或序列結(jié)束。輸出的功率電平為： 平均輸出功率（ dB） = - 平均輸入功率（ dB） -73+NOM_PWR（ dB） + INIT_PWR（ dB）福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 PWR_STEP 之和（ dB） 3）在反向業(yè)務(wù)信道開(kāi)始發(fā)送之后一旦收到一個(gè)功率控制比特，移動(dòng)臺(tái)的平均輸出功率變?yōu)椋?平均輸出功率（ dB） = -平均輸入功率（ dB） -73+NOM_PWR（ dB） +INIT_PWR （ dB） +PWR_STEP 之和（ dB） +所有閉環(huán)功率校正之和（ dB） 其中： NOM_PWR 的范圍為 8 7 dB，標(biāo)稱(chēng)值為 0dB INIT_PWR 的范圍為 16 15 dB，標(biāo)稱(chēng)值為 0dB5 PWR_STEP 的范圍為 0 7 dB （ 3）反向閉環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制的目的是使基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)的開(kāi)環(huán)功率估計(jì)迅速做出糾正，以使移動(dòng)臺(tái)保持最理想的發(fā)射功率。功率控制比特是連續(xù)發(fā)送的，速率為每比特 1.25ms（即 800bit/s）?！?0”比特指示移動(dòng)臺(tái)增加平均輸 出功率，“ 1”比特指示移動(dòng)臺(tái)減少平均輸出功率，步長(zhǎng)為 1dB/比特。一個(gè)功率控制比特的長(zhǎng)度正好等于前向業(yè)務(wù)信道兩個(gè)調(diào)制符號(hào)的長(zhǎng)度（即104.66us）。每個(gè)功率控制比特將替代兩個(gè)連續(xù)的前向業(yè)務(wù)信道調(diào)制符號(hào)，這個(gè)技術(shù)就是通常所說(shuō)的符號(hào)抽取技術(shù)。 2.4 軟切換 由于移動(dòng)通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)，所以，移動(dòng)臺(tái)在跨越空間劃分的小區(qū)時(shí)，必然要進(jìn)行越區(qū)切換，即完成移動(dòng)臺(tái)到基站的空中接口的轉(zhuǎn)移，以及基站到網(wǎng)入口和網(wǎng)入口到交換中心的相應(yīng)的轉(zhuǎn)移。在第一和第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中都采用越區(qū)硬切換方式，硬切換容易使通信中斷。第三代移動(dòng) 系統(tǒng)將在使用相同載波頻率的小區(qū)間實(shí)現(xiàn)軟切換，即移動(dòng)用戶(hù)在越區(qū)時(shí)可以與兩個(gè)小區(qū)的基站同時(shí)接通，只相應(yīng)改變擴(kuò)頻碼，即可做到 “先接通再斷開(kāi) ”的交換功能，從而大大改善了切換時(shí)的通話質(zhì)量。 軟切換是指在切換過(guò)程中，在中斷與舊的小區(qū)的聯(lián)系之前，先用相同頻率建立與新的小區(qū)的聯(lián)系。手機(jī)在兩個(gè)或多個(gè)基站的覆蓋邊緣區(qū)域進(jìn)行切換時(shí)，手機(jī)同時(shí)接收多個(gè)基站（大多數(shù)情況下是兩個(gè)）的信號(hào)，幾個(gè)基站也同時(shí)接收該手機(jī)的信號(hào)，直到滿(mǎn)足一定的條件后手機(jī)才切斷同原來(lái)基站的聯(lián)系。如果兩個(gè)基站之間采用的是不同頻率，則這時(shí)發(fā)生的切換是硬切換。軟切換包 括以下四種情況： （ 1）同一基站的兩個(gè)扇區(qū)之間；（這種切換也稱(chēng)為更軟切換（ Softer Handoff）。 （ 2）不同基站的兩個(gè)小區(qū)之間； （ 3）不同基站的小區(qū)和扇區(qū)之間的三方切換； （ 4）不同基站控制器之間。 2.4.1 軟切換的實(shí)現(xiàn) 能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換的原因在于： CDMA 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)相鄰小區(qū)的同頻復(fù)用 ； 手機(jī)和基站對(duì)于每個(gè)信道都采用多個(gè) RAKE 接收機(jī)，可以同時(shí)接收多路信號(hào)，在軟切換過(guò)程中各個(gè)第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 7 基站的信號(hào)對(duì)于手機(jī)來(lái)講相當(dāng)于是多徑信號(hào)，手機(jī)接收到這些信號(hào)相當(dāng)于是一種空間分集。 導(dǎo)頻 ：指導(dǎo)頻信道 導(dǎo)頻集 合：指所有具有相同頻率但不同 PN 碼相位的導(dǎo)頻集。 有效導(dǎo)頻集：與正在聯(lián)系的基站相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)頻集合。 候選導(dǎo)頻集：當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻集里，但是已有足夠的強(qiáng)度表明與該導(dǎo)頻相對(duì)應(yīng)的基站的前向業(yè)務(wù)信道可以被成功解調(diào)的導(dǎo)頻集合。 相鄰導(dǎo)頻集：當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻集或候選導(dǎo)頻集里但又根據(jù)某種算法被認(rèn)為很快就可以進(jìn)入候選導(dǎo)頻集里的導(dǎo)頻集合。 剩余導(dǎo)頻集：不被包括在相鄰導(dǎo)頻集。候選導(dǎo)頻集和有效導(dǎo)頻集里的所有其它導(dǎo)頻的導(dǎo)頻集合 6。軟切換過(guò)程 及步驟 ： （ 1） 當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度達(dá)到 T_ADD，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息，并將 該導(dǎo)頻轉(zhuǎn)到候選導(dǎo)頻集合； （ 2） 基站發(fā)送一個(gè)切換指示消息； （ 3） 移動(dòng)臺(tái)將此導(dǎo)頻轉(zhuǎn)到有效導(dǎo)頻集并發(fā)送一個(gè)切換完成消息； （ 4） 當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度掉到 T_DROP 以下時(shí)，移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)切換去掉定時(shí)器； （ 5） 切換去掉定時(shí)器到期，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息； （ 6） 基站發(fā)送一個(gè)切換指示消息； （ 7） 移動(dòng)臺(tái)把導(dǎo)頻從有效導(dǎo)頻集移到相鄰導(dǎo)頻集并發(fā)送切換完成消息。 2.5 Turbo 編 碼 雖然擴(kuò)頻技術(shù)有利于克服多徑衰落以提供高質(zhì)量的傳輸信道，但擴(kuò)頻系統(tǒng)存在潛在的頻譜效率非常低的缺點(diǎn)。所以，系統(tǒng)中必須采用信道編 碼技術(shù)以進(jìn)一步改善通信質(zhì)量。 目前，主要采用前向信道糾錯(cuò)編碼和交織技術(shù)以進(jìn)一步克服衰落效應(yīng)。編碼和交織都極大地依賴(lài)于信道的特征和業(yè)務(wù)的需求。不僅對(duì)于業(yè)務(wù)信道和控制信道采用不同的編碼和交織技術(shù)，而且對(duì)于同一信道的不同業(yè)務(wù)也采用不同的編碼和交織技術(shù)。 Turbo 編碼是建立在卷積碼基礎(chǔ)上的信道編碼方法，是目前發(fā)現(xiàn)的解碼性能最好的編碼方法。因此在第三代無(wú)線通信中，被推薦為對(duì)較高性能要求的編碼方法。 Turbo 碼在當(dāng)前是糾錯(cuò)性能最好的編碼。一般它比卷積碼的輸出信噪比提高 3dB 左右。但是它是以計(jì)算的復(fù)雜性為代價(jià)的。迭 代次數(shù)越多，計(jì)算越復(fù)雜。如果能將 Turbo 編碼、QAM 調(diào)制和 Trellis 結(jié)構(gòu)聯(lián)合應(yīng)用，編碼效率和信息速率都將提高，譯碼錯(cuò)誤概率也將可能減小。 2.6 分集技術(shù) 分集技術(shù)是指系統(tǒng)同時(shí)接收衰落互不相關(guān)的兩個(gè)或更多個(gè)輸入信號(hào)后，系統(tǒng)分別解調(diào)福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 這些信號(hào)然后將他們相加，這樣系統(tǒng)可以接收到更多有用信號(hào)，克服衰落。 移動(dòng)通信信道是一種多徑衰落信道，發(fā)射的信號(hào)要經(jīng)過(guò)直射、反射、散射等多條傳播途徑才能達(dá)到接收端，而且隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，各條傳播路徑上的信號(hào)幅度、時(shí)延及相位隨時(shí)隨地發(fā)生變化，所以接收到的信號(hào)的電平是起伏 、不穩(wěn)定的，這些多徑信號(hào)相互疊加就會(huì)形成衰落。疊加后的信號(hào)幅度變化符合瑞利分布，又稱(chēng)瑞利衰落。瑞利衰落隨時(shí)間急劇變化時(shí)，稱(chēng)為 “快衰落 ”?？焖ヂ鋰?yán)重衰落深度達(dá)到 2030dB。瑞利衰落的中值場(chǎng)強(qiáng)只產(chǎn)生比較平緩的變化，稱(chēng)為 “慢衰落 ”，且服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。分集技術(shù)是克服疊加衰落的一個(gè)有效分發(fā)。由于具有頻率、時(shí)間、空間的選擇性，因此分集技術(shù)包括頻率分集、時(shí)間分集、空間分集。 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 9 第三章 第三代移動(dòng)通信（ 3G）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)分析 3G 的技術(shù)主要包括 CDMA2000、 WCDMA、 TD-SCDMA 三種標(biāo)準(zhǔn)， CDMA2000 是由IS-95B 演變而來(lái)， WCDMA 和 TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)是屬于 3GPP 框架，也統(tǒng)稱(chēng) UMTS 技術(shù)。我們將就這三種標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析比較。 3G 的技術(shù)主要包括 CDMA2000、WCDMA、 TD-SCDMA 三種標(biāo)準(zhǔn)， CDMA2000 是由 IS-95B 演變而來(lái)， WCDMA 和TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)是屬于 3GPP 框架，也統(tǒng)稱(chēng) UMTS 技術(shù)。 3.1 CDMA2000 CDMA2000 的技術(shù)特點(diǎn)是，具有多種信道帶寬。前向鏈路支持多載波（ MC）和直擴(kuò)（ DS）兩種方式；反向鏈路僅支持直擴(kuò)方式。當(dāng)采用多載波方式時(shí)，能支持 多種射頻帶寬，即射頻帶寬可為 N 1.25MHz（ N=1、 3、 5、 9 或 12）。目前技術(shù)僅支持前兩種，即 1.25MHz（ CDMA2000-1x）和 3.75MHz（ CDMA2000-3x）。其他的技術(shù)特點(diǎn)還包括：可以更加有效地使用無(wú)線資源；可實(shí)現(xiàn) CDMAone向 CDMA2000系統(tǒng)平滑過(guò)渡；核心網(wǎng)協(xié)議可使用 IS-41、GSM-MAP 以及 IP 骨干網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；前向發(fā)送分集；快速前向功率控制；使用 Turbo 碼；輔助導(dǎo)頻信道；靈活幀長(zhǎng)；反向鏈路相干解調(diào)。 3.1.1 前向快速功率控制技術(shù) CDMA2000 采用快速功率控制方 法。方法是移動(dòng)臺(tái)測(cè)量收到業(yè)務(wù)信道的 Eb/Nt，并與門(mén)限值比較，根據(jù)比較結(jié)果，向基站發(fā)出調(diào)整基站發(fā)射功率的指令，功率控制速率可以達(dá)到 800b/s。 由于使用快速功率控制，可以達(dá)到減少基站發(fā)射功率、減少總干擾電平，從而降低移動(dòng)臺(tái)信噪比要求，最終可以增大系統(tǒng)容量。 3.1.2 前向快速尋呼信道技術(shù) 此技術(shù)有兩個(gè)用途： (1) 尋呼或睡眠狀態(tài)的選擇 因基站使用快速尋呼信道向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出指令，決定移動(dòng)臺(tái)是處于監(jiān)聽(tīng)尋呼信道還是處于低功耗狀態(tài)的睡眠狀態(tài)，這樣移動(dòng)臺(tái)便不必長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)聽(tīng)前向?qū)ず粜诺?，可減少激活移動(dòng)臺(tái)激活時(shí)間和 節(jié)省移動(dòng)臺(tái)功耗。 (2) 配置改變 通過(guò)前向快速尋呼信道，基地臺(tái)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出最近幾分鐘內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)消息，使移動(dòng)臺(tái)根據(jù)此新消息作相應(yīng)設(shè)置處理。 3.1.3 前向鏈路發(fā)射分集技術(shù) CDMA2000-1X 采用直接擴(kuò)頻發(fā)射分集技術(shù)，它有兩種方式： 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 (1) 一種是正交發(fā)射分集方式 方法是先分離數(shù)據(jù)流再用不同的正交 Walsh 碼對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行擴(kuò)頻，并通過(guò)高兩個(gè)發(fā)射天線發(fā)射 3。 (2) 另一種是空時(shí)擴(kuò)展分集方式 使用空間兩根分離天線發(fā)射已交織的數(shù)據(jù)，使用相同原始 Walsh 碼信道。 使用前向鏈路發(fā)射分集技術(shù)可以減少 發(fā)射功率，抗瑞利衰落，增大系統(tǒng)容量。 3.1.4 反向相干解調(diào) 基站利用反向?qū)ьl信道發(fā)出擴(kuò)頻信號(hào)捕獲移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射，再用梳狀 (Rake)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，與 IS-95 采用非相干解調(diào)相比，提高了反向鏈路性能，降低了移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率，提高了系統(tǒng)容量。 3.1.5 連續(xù)的反向空中接口波形 在反向鏈路中，數(shù)據(jù)采用連續(xù)導(dǎo)頻，使信道上數(shù)據(jù)波形連續(xù)，此措施可減少外界電磁干擾，改善搜索性能，支持前向功率快速控制以及反向功率控制連續(xù)監(jiān)控。 3.1.6 Turbo碼使用 Turbo 碼具有優(yōu)異的糾錯(cuò)性能，適于高速率對(duì)譯碼時(shí)延要求 不高的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并可降低對(duì)發(fā)射功率的要求、增加系統(tǒng)容量，在 CDMA2000-1X 中 Turbo 碼僅用于前向補(bǔ)充信道和反向補(bǔ)充信道中。 Turbo 編碼器由兩個(gè) RSC 編碼器 (卷積碼的一種 )、交織器和刪除器組成。每個(gè) RSC 有兩路交驗(yàn)位輸出，兩個(gè)輸出經(jīng)刪除復(fù)用后形成 Turbo 碼。 Turbo 譯碼器由兩個(gè)軟輸入、軟輸出的譯碼器、交織器、去交織器構(gòu)成，經(jīng)對(duì)輸入信號(hào)交替譯碼、軟輸出多輪譯碼、過(guò)零判決后得到譯碼輸出。 3.1.7 靈活的幀長(zhǎng) 與 IS-95 不同， CDMA2000-1X 支持 5ms、 10ms、 20ms、 40ms、 80ms 和 160ms 多種幀長(zhǎng)，不同類(lèi)型信道分別支持不同幀長(zhǎng)。前向基本信道、前向?qū)Ｓ每刂菩诺?、反向基本信道、反向?qū)Ｓ每刂菩诺啦捎?5ms 或 20ms 幀，前向補(bǔ)充信道、反向補(bǔ)充信道采用 20ms、 40ms或 80ms 幀，話音信道采用 20ms 幀 8。 較短幀可以減少時(shí)延，但解調(diào)性能較低；較長(zhǎng)幀可降低對(duì)發(fā)射功率要求。 3.1.8 增強(qiáng)的媒體接入控制功能 媒體接入控制子層控制多種業(yè)務(wù)接入物理層，保證多媒體的實(shí)現(xiàn)。它實(shí)現(xiàn)話音、分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、同時(shí)處理、提供發(fā)送、復(fù)用和 Qos 控制、提供接入程序。與 IS-95相 比，可以滿(mǎn)足更寬帶和更多 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 11 3.2 WCDMA WCDMA 是一個(gè)寬帶直擴(kuò)碼分多址（ DS-CDMA）系統(tǒng)。 業(yè)務(wù)靈活性頻譜效率 ， 容量和覆蓋范圍 ， 每個(gè)連接可提供多種業(yè)務(wù) ， 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的經(jīng)濟(jì)性 ， 卓越的話音能力 ， 無(wú)縫的GSM/UMTS 接入 ， 快速業(yè)務(wù)接入 ， 終端的經(jīng)濟(jì)性和簡(jiǎn)單性 的特點(diǎn)。其碼片速率可以到達(dá)3.84Mc/s，大約需要 5MHz 的載波帶寬。帶寬約為 DS-CDMA 系統(tǒng)， WCDMA 所固有的較寬的載波帶寬使其能支持高的用戶(hù)數(shù)據(jù)速率，并且也具有某些性能方面的優(yōu)勢(shì)如增強(qiáng)的多徑分集能力。 WCDMA 還可以支持各種可變的用戶(hù)數(shù)據(jù)速率、 支持異步基站運(yùn)行、在上行鏈路和下行鏈路中采用基于導(dǎo)頻符號(hào)或公共導(dǎo)頻的相干檢測(cè)。 主要技術(shù)包括 RAKE 接收，功率控制，切換， 軟件無(wú)線電 和多用戶(hù)檢測(cè)。 3.2.1 RAKE接收 在陸地移動(dòng)信道中無(wú)線電波傳播的特點(diǎn)是衰落相當(dāng)明顯。使用多個(gè) RAKE 指峰（相關(guān)接收機(jī)）把那些延遲的、分集的能量集中起來(lái)，每個(gè)指峰分別指向那些有顯著能量到達(dá)的時(shí)延位置上。同時(shí)利用快速功率控制和 RAKE接收機(jī)內(nèi)在的分集接收緩解信號(hào)功率的衰落。 3.2.2 功率控制 在 WCDMA 中，采用了快速功率控制和外環(huán)功率控制。快速功率控制不僅可以對(duì)路徑損 耗和陰影效應(yīng)進(jìn)行理想補(bǔ)償，而且對(duì)快衰落提供補(bǔ)償。外環(huán)功率控制是通過(guò)為快速功速率控制設(shè)定目標(biāo)值，使通信鏈路的質(zhì)量滿(mǎn)足需要。其目的在于提供所需的通信質(zhì)量：不要太差，也不要太好。使其容量更加合理的運(yùn)用。 上行鏈路采用開(kāi)環(huán)功控和閉環(huán)功控兩種方式。當(dāng)上行鏈路沒(méi)有建立時(shí)，開(kāi)環(huán)功控用來(lái)調(diào)節(jié)物理隨機(jī)接入信道的發(fā)射功率。鏈路建立之后，使用閉環(huán)功控。閉環(huán)功控包括內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控。外環(huán)功控以誤碼率或者誤幀率作為控制目標(biāo)，下行鏈路只有閉環(huán)功控。 3.2.3 多用戶(hù)檢測(cè) 多用戶(hù)檢測(cè)考慮到其它用戶(hù)的信息如用戶(hù)之間的相關(guān)特性是已知的，充 分利用 CDMA用戶(hù)特征碼的內(nèi)在結(jié)構(gòu)信息改善接收系統(tǒng)的性能。比較典型的多用戶(hù)檢測(cè)算法有線性解相關(guān)算法和干擾抵消算法，線性解相關(guān)算法通過(guò)估計(jì)用戶(hù)之間的相關(guān)矩陣同時(shí)檢測(cè)多個(gè)用戶(hù)的信息，干擾抵消算法則先將干擾信號(hào)扣除掉，然后再進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。多用戶(hù)檢測(cè)可以提高系統(tǒng)的容量，克服遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響。目前適用于 WCDMA 的多用戶(hù)檢測(cè)算法較少。今后多用戶(hù)檢測(cè)努力的方向是降低復(fù)雜度和針對(duì) WCDMA 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。智能天線可分為兩類(lèi)即外掛式和內(nèi)嵌式。前者如 Metawave 的方法，后者如 Arraycom 的方法，在開(kāi)發(fā)全新的WCDMA 基礎(chǔ) 設(shè)施時(shí)，需要采用內(nèi)嵌式的方法，以便充分利用智能天線帶來(lái)的全部?jī)?yōu)越性，包括：增大通信距離，提供更大范圍的覆蓋，可以實(shí)現(xiàn)特殊需求的覆蓋；增加系統(tǒng)通信容福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 量；與其它技術(shù)結(jié)合，提供無(wú)線電定位，提供新的電信業(yè)務(wù)；改善通信質(zhì)量，降低誤碼率 。 在不同工作頻率、不同調(diào)制方式、不同多址方式等多種標(biāo)準(zhǔn)共存的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟件無(wú)線電技術(shù)是一種最有希望解決這些問(wèn)題的技術(shù)之一。軟件無(wú)線電技術(shù)可將模擬信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程盡可能地接近天線，即將 AD 轉(zhuǎn)換器盡量靠近 RF 射頻前端，利用 DSP的強(qiáng)大處理能力和軟件的靈活性實(shí)現(xiàn)信道分離、調(diào)制解調(diào) 、信道編碼譯碼等工作，從而可為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的平滑過(guò)渡提供一個(gè)良好的無(wú)縫解決方案。 3.2.4 切換 表中顯示了 WCDMA 系統(tǒng)支持的切換類(lèi)型。最典型的是同頻切換，它是利用用戶(hù)移動(dòng)而觸發(fā)，有效解決了用戶(hù)在移動(dòng)接收信息的問(wèn)題。如表 3-1 所示： 表 3-1 切換 切換類(lèi)型 切換測(cè)試 典型的 UE到 RNC切換測(cè)試報(bào)告 切換原因 WCDMA 同頻 由匹配濾波器進(jìn)行全時(shí)段測(cè)試 時(shí)間觸發(fā)報(bào)告 正常移動(dòng) WCDMA 到 GSM系統(tǒng)間 需要時(shí)才測(cè)試，使用壓縮模式 在壓縮模式期間周期性報(bào)告 覆蓋、符合、業(yè) 務(wù) WCDMA 異頻 需要時(shí)才測(cè)試，使用壓縮模式 在壓縮模式期間周期性報(bào)告 覆蓋、符合、業(yè)務(wù) 3.3 TD-SCDMA TD-SCDMA 表示時(shí)分同步碼分多址接入，由中國(guó)自行研制，并已正式成為全球 3G 標(biāo)準(zhǔn)之一。 TD-SCDMA 是世界上第一個(gè)采用時(shí)分雙工（ TDD）方式和智能天線技術(shù)的公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)，也是唯一采用同步 CDMA（ SCDMA）技術(shù)和低碼片速率的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。它的主要技術(shù)特點(diǎn)為： TDD 模式、低碼片速率、上行同步、接力切換、智能天線、軟件無(wú)線電技術(shù)等。正是由于這些技術(shù)特點(diǎn)才使得他成為 3G 系統(tǒng)的主流。下面將具體分析這些特點(diǎn)及其作用。 3.3.1 TDD模式 TD-SCDMA 系統(tǒng)采用 TDD 模式，與 FDD 方式中的接收機(jī)和傳送時(shí)在分離的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)頻率信道上，同保證頻段來(lái)分離接收與傳輸信道 5。在 TDD 時(shí)分雙工方式中，接收和傳送時(shí)在同一頻率信道即載波的不用時(shí)隙，用保證時(shí)間來(lái)分離接收與傳輸信道。其基本原理如圖 3-1。 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 13 圖 3-1 TDD 和 FDD 原理 TDD 模式具有頻譜靈活性、更高的頻譜利用率、支持不對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、有利于采用新技術(shù)、成本低的優(yōu)勢(shì)。 3.3.2 低碼片速率 TD-SCDMA 系統(tǒng)的碼片 速率為 1.28Mc/s，僅為高碼片速率 3.84 Mc/s 的 1/3。接收機(jī)接收信號(hào)采樣后的數(shù)字信號(hào)處理量大大降低，從而降低了系統(tǒng)設(shè)備成本，適合采用軟件無(wú)線電技術(shù)，還可以在目前 DSP 的處理能力允許和成本可接受的條件下用智能天線、多用戶(hù)檢測(cè)、 MIMO 等新技術(shù)來(lái)降低干擾、提高容量。另外，低碼片速率也提高了頻譜利用率、使頻率使用更靈活。 3.3.3 上行同步 所謂上行同步就是上行鏈路與終端的信號(hào)在基站解調(diào)器完全同步。在 TD-SCDMA 中用軟件和幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的上行同步，使一個(gè)同步的 CDMA 系統(tǒng)，通過(guò)上行同步，可 以讓使用正交擴(kuò)頻碼的各個(gè)碼道在解擴(kuò)時(shí)完全正交，相互間不會(huì)產(chǎn)生多址干擾，克服了異步 CDMA 多址技術(shù)由于每個(gè)移動(dòng)終端發(fā)射的碼道信號(hào)到達(dá)基站的時(shí)間不同而造成碼道非正交所帶來(lái)的干擾，從而大大提高了 CDMA 系統(tǒng)容量和頻譜利用率，還可以簡(jiǎn)化硬件，減低成本。 3.3.4 接力切換 由于 TD-SCDMA 系統(tǒng)采用智能天線，可以定位用戶(hù)的方向和距離，所以系統(tǒng)可采用接力切換方式。兩個(gè)小區(qū)的基站將接收來(lái)自同一個(gè)手機(jī)的信號(hào)，兩個(gè)小區(qū)都將對(duì)此手機(jī)定位，并在可能切換區(qū)域時(shí)，將此定位結(jié)果向基站控制器報(bào)告，基站控制器根據(jù)用戶(hù)的方位和距離信息 ，判斷手機(jī)用戶(hù)現(xiàn)在是否移動(dòng)到應(yīng)該切換給另一基站的鄰近區(qū)域，并告訴接收機(jī)其周?chē)l基站信息。如果進(jìn)入切換區(qū)，便由基站控制器通知另一基站做好切換準(zhǔn)備，福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 通過(guò)一個(gè)信令交換過(guò)程，手機(jī)就由一個(gè)小區(qū)像交接力棒一樣切換到另一個(gè)小區(qū)。這個(gè)切換過(guò)程具有軟切換的部分優(yōu)點(diǎn)，又克服了軟切換對(duì)鄰近基站信道資源和服務(wù)基站下行信道資源浪費(fèi)的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化了用戶(hù)終端的設(shè)計(jì)。接力切換還具有較高的準(zhǔn)確度和較短的切換時(shí)間，從而提高了切換成功率。 3.3.5 智能天線 智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過(guò)一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元 獲取方向性。并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。以 TDD模式運(yùn)行的 TD SCDMA 智能天線的高效率是基于上行鏈路和下行鏈路的無(wú)線路徑的對(duì)稱(chēng)性（無(wú)線環(huán)境和傳輸條件相同）而獲得的。智能天線可減少小區(qū)間干擾也可減少小區(qū)內(nèi)干擾。智能天線的這些特性可顯著提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜效率。 在 TD SCDMA 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)中，智能天線是由 8 個(gè)天線單元的同心陣列組成的。此陣列的直徑為 25cm。同全方向天線相比，它可獲得 8dB 的增益 5。其原理是使一組天線和對(duì)應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理 可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使用 DSP 方法使主瓣自適應(yīng)地指向移動(dòng)臺(tái)方向，就可達(dá)到提高信號(hào)的載干比，降低發(fā)射功率等目的。智能天線的上述性能允許更為密集的頻率復(fù)用，使頻譜效率得以顯著地提高。 3.3.6 軟件無(wú)線電技術(shù) 由于 TD-SCDMA 系統(tǒng)的 TDD 模式和低碼片速率的特點(diǎn)，是的數(shù)字信號(hào)處理量大大降低，適合采用軟件無(wú)線電技術(shù)。所謂軟件無(wú)線電技術(shù)，就是在通用芯片上用軟件實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用芯片的功能。它具有克服微電子技術(shù)不足，靈活完成硬件 /專(zhuān)用 ASIC 的功能。同時(shí)系統(tǒng)也可以通過(guò)軟件的升級(jí)來(lái)增加功能，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，不會(huì)老 化?？商娲嘿F的硬件電路，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，減少用戶(hù)設(shè)備費(fèi)用。 3.4 三種技術(shù)的比較 3.4.1 三大標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)層面比較 CDMA2000、 WCDMA 和 TD-SCDMA 同屬 3G 的主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ， WCDMA 和CDMA2000 都滿(mǎn)足 IMT-2000 提出的全部技術(shù)要求，包括支持高比特率多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和 IP 接入等。這兩種系統(tǒng)的無(wú)線傳輸技術(shù)均基于 DS-CDMA 作為多用戶(hù)接入技術(shù)，單就技術(shù)來(lái)說(shuō)， WCDMA 和 CDMA2000 在技術(shù)先進(jìn)性和發(fā)展成熟度上各具優(yōu)勢(shì) 。 在三種技術(shù)中， WCDMA 和 CDMA 2000 采用頻分雙工 （ FDD）方式，需要成對(duì)的頻率規(guī)劃。 WCDMA 即寬帶 CDMA 技術(shù)，其擴(kuò)頻碼速率為 3.84Mc/s，載波帶寬為 5MHz，而 CDMA 2000 的擴(kuò)頻碼速率為 1.2288Mc/s，載波帶寬為 1.25MHz4；另外， WCDMA 的第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 15 基站間同步是可選的，而 CDMA 2000 的基站間同步是必需的，因此需要全球定位系統(tǒng)（ GPS），以上兩點(diǎn)是 WCDMA 和 CDMA 2000 最主要的區(qū)別。除此以外，在其它關(guān)鍵技術(shù)方面，例如功率控制、軟切換、擴(kuò)頻碼以及所采用分集技術(shù)等都是基本相同的，只有很小的差別。 TD SCDMA 采用時(shí)分雙 工（ TDD）、 TDMA/CDMA 多址方式工作，擴(kuò)頻碼速率為1.28Mc/s，載波帶寬為 1.6MHz，其基站間必須同步，與其他兩種技術(shù)相比采用了智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、上行同步及動(dòng)態(tài)信道分配、接力切換等技術(shù)，具有頻譜使用靈活、頻譜利用率高 ，并 能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供從第二代網(wǎng)絡(luò)向通過(guò)現(xiàn)有的傳輸鏈接提供第三代業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)的漸進(jìn)、無(wú)縫的轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)，適合非對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。 TDD 和 FDD 比較： 由于 CDMA2000 和 WCDMA 采用的是 FDD， TD SCDMA 采用 的是 TDD，使得它們?cè)陬l譜的利用上有很大區(qū)別。 FDD 系統(tǒng)卻需要成對(duì) 的頻帶，而 TDD 系統(tǒng)能夠在非成對(duì)頻帶中使用，使 TDD 的頻譜利用率成倍上升。而且由于在 TDD 系統(tǒng)中，上行鏈路和下行鏈路使用的是同一個(gè)頻帶，所以上行鏈路中的快衰落和下行鏈路中的快衰落是一樣的。根據(jù)接收到的信號(hào)， TDD 發(fā)射機(jī)可以對(duì)影響傳輸?shù)目焖ヂ溥M(jìn)行估計(jì)。但是，由于 TDD 同用一個(gè)頻帶，上下兩個(gè)傳輸方向就有可能互相干擾，必須采用幀同步。 3.4.2 性能比較 （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)由 3GPP 組織制訂，主要特點(diǎn)是無(wú)線接入網(wǎng)采用 WCDMA 技術(shù)，核心網(wǎng)分為電路域和分組域，分別支持話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并提出了開(kāi)放 業(yè)務(wù)接入（ OSA）的概念 和 提出了高速下行分組接入（ HSDPA）的方案，可以使最高下行速率達(dá)到 10Mb/s，已經(jīng)基本穩(wěn)定。 CDMA2000 標(biāo)準(zhǔn)由 3GPP2 組織制訂，在無(wú)線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)增加支持分組業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，此版本已經(jīng)穩(wěn)定。在一個(gè) 1.25MHz 的標(biāo)準(zhǔn)載波中，同時(shí)提供語(yǔ)音和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá) 3.1Mb/s。 TD SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)也由 3GPP 組織制訂，目前采用的是中國(guó)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)組織（ China Wireless Tele communication Standard， CWTS）制訂的 TSM（ TD SCDMA over GSM）標(biāo)準(zhǔn)，基于 TSM 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)其實(shí)就是在 GSM 網(wǎng)絡(luò)支持下的 TD SCDMA 系統(tǒng) 6。 TSM 系統(tǒng)的核心思想就是在 GSM 的核心網(wǎng)上使用 TD SCDMA 的基站設(shè)備，其 A 接口和 Gb 接口與 GSM 完全相同，只需對(duì) GSM 的基站控制器進(jìn)行升級(jí)。一方面利用 3G 的頻譜來(lái)解決GSM 系統(tǒng)容量不足，特別是在高密度用戶(hù)區(qū)容量不足的問(wèn)題，另一方面可以為用戶(hù)提供初期最高達(dá) 384kb/s 的各種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以基于 TSM 標(biāo)準(zhǔn)的 TD SCDMA 系統(tǒng)對(duì)已有 GSM 網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商是一種很好的選擇。以后 TD SCDMA 將 融入 3GPP 的 R4 及后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 在標(biāo)準(zhǔn)的完整性方面，三種技術(shù)在無(wú)線接入技術(shù)方面都有完整的定義和提高速率的方案，在核心網(wǎng)技術(shù)方面，都有向分組化演進(jìn)的路線，但 3GPP 在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面的思路更清晰。在業(yè)務(wù)、網(wǎng)管、計(jì)費(fèi)相關(guān)規(guī)范方面， 3GPP 的定義更嚴(yán)謹(jǐn)、更完善。 （ 2） 系統(tǒng)性能 系統(tǒng)性能主要表現(xiàn)為系統(tǒng)容量和覆蓋，從蜂窩組網(wǎng)的情況來(lái)考察，一般系統(tǒng)容量可以通過(guò)系統(tǒng)仿真和實(shí)測(cè)來(lái)獲得，下面主要對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行比較。 1） 首先是容量。 在討論無(wú)線系統(tǒng)的容量時(shí)，不能脫離具體的業(yè)務(wù)和無(wú)線環(huán)境，因此在采用 CDMA 技術(shù)的系統(tǒng)中， 空中接口的容量與業(yè)務(wù)的 Eb/Io（比特能量與干擾功率密度之比）、增益處理、其它小區(qū)的干擾、基站發(fā)射功率和信道碼的數(shù)量均有關(guān)系，下面分別說(shuō)明對(duì)于話音業(yè)務(wù)和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，三種技術(shù)的容量差別。 對(duì)于話音業(yè)務(wù)，由于三種系統(tǒng)載波帶寬不同，一般比較單位帶寬內(nèi)的平均容量。雖然仿真設(shè)定的條件不完全相同，但是 WCDMA 和 CDMA2000 的結(jié)果相近， TD SCDMA 也沒(méi)有大的差別。對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量，一般用系統(tǒng)的單位帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)吞吐量來(lái)表示， 3G引入了多種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即使是對(duì)同一系統(tǒng)，不同的業(yè)務(wù)組合也會(huì)產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)吞吐 量。一般對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的比較都針對(duì)同一小區(qū)內(nèi)用戶(hù)均使用相同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從仿真的結(jié)果看，對(duì)于中低速數(shù)據(jù)， WCDMA 和 CDMA2000 是基本相當(dāng)?shù)模?WCDMA 在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上具有優(yōu)勢(shì)。 TD SCDMA 由于其技術(shù)特點(diǎn)，在理論上具有較高的頻譜效率，適合提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但還需要得到更多試驗(yàn)的驗(yàn)證。 2） 其次是覆蓋。 基站的覆蓋范圍主要由上下行鏈路的最大允許損耗和無(wú)線傳播環(huán)境決定。在工程上一般通過(guò)上下行鏈路預(yù)算，來(lái)估算基站的覆蓋范圍，在相同的頻帶內(nèi)， WCDMA 和 CDMA2000的覆蓋基本相同。由于 TD SCDMA 采用 TDD 方式，在覆蓋上要遜于采用 FDD 方式的其它兩種技術(shù)。 總之， WCDMA 和 CDMA2000 同為 FDD 的 CDMA 技術(shù)，技術(shù)上沒(méi)有本質(zhì)差別，許多仿真和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果反映系統(tǒng)性能基本相當(dāng)。 TD SCDMA 與其它兩種技術(shù)有較大差別，要做更多的仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證其性能。 （ 3） 業(yè)務(wù)提供能力 目前業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)成為現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，只有能夠提供全方位的大眾業(yè)務(wù)和特色業(yè)務(wù)，才能更多地爭(zhēng)取用戶(hù)，提高競(jìng)爭(zhēng)力。 3GPP 和 3GPP2 都對(duì)業(yè)務(wù)分類(lèi)和業(yè)務(wù)生成機(jī)制進(jìn)行了規(guī)范，在業(yè)務(wù)種類(lèi)方面二者基本相同，包括基本話音業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè) 務(wù)以及多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 但是， 在業(yè)務(wù)生成機(jī)制方面， 3GPP中定義了多種業(yè)務(wù)生成機(jī)制，例如基于網(wǎng)絡(luò)的 OSA 和用戶(hù)化應(yīng)用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)輯（ Customised Application for Mobile Network Enhanced Logic， CAMEL）、移動(dòng)執(zhí)行環(huán)境（ Mobile Execution Environment， MEXE）和 USAT（ USIM Application Tool kit， USIM 應(yīng)第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 17 用工具箱，其中 USIM 是 Universal Subscriber Identity Module 通用 用戶(hù)識(shí)別模塊）等。這些機(jī)制都著眼于能使運(yùn)營(yíng)商方便快速地提供業(yè)務(wù)，并本著業(yè)務(wù)的提供和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)相分離的原則，使得業(yè)務(wù)可以由運(yùn)營(yíng)商以外的第三方提供，在業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)之間采用開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口，業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)主要由 IT 開(kāi)發(fā)人員來(lái)完成，運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和對(duì)眾多的業(yè)務(wù)提供商的組織和管理 7。 3GPP2 也提出了相應(yīng)的業(yè)務(wù)理念，在智能網(wǎng)方面有 WIN 規(guī)范，在開(kāi)放業(yè)務(wù)體系方面，目前并無(wú)相關(guān)規(guī)范，打算采用 3GPP 的 OSA 概念。所以 3GPP2 在開(kāi)放業(yè)務(wù)體系方面起步較晚，沒(méi)有 3GPP 完善。 從總體上看 ， 3GPP 組織在業(yè)務(wù)規(guī)范上更完善，目前 除了基于 CAMEL 的智能網(wǎng)業(yè)務(wù)以外，其他業(yè)務(wù)方式還未得到廣泛應(yīng)用，但它們?yōu)閷?lái)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。目前，高通公司推出的 BREW（ Binary Runtime Environment for Wireless）業(yè)務(wù)是一種非標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)，它為無(wú)線業(yè)務(wù)提供了端到端的解決方案，包括向應(yīng)用開(kāi)發(fā)者提供 BREW 軟件開(kāi)發(fā)工具包，向設(shè)備制造商提供 BREW 應(yīng)用平臺(tái)，向運(yùn)營(yíng)商提供控制和管理 BREW 的分發(fā)系統(tǒng)，向最終用戶(hù)提供應(yīng)用下載能力， BREW 目前主要應(yīng)用于 CDMA2000 系統(tǒng)。 （ 4） 漫游能力 良好的全球漫游能力有利于 與其他運(yùn)營(yíng)商的合作和吸引高端用戶(hù)，影響漫游能力的主要因素包括運(yùn)營(yíng)商的采用情況、使用頻段以及信令的互通性。從運(yùn)營(yíng)商的選擇看，雖然CDMA2000 的商用早于 WCD MA 和 TD SCDMA，而且應(yīng)用范圍也較廣，但是從全球主要運(yùn)營(yíng)商的選擇來(lái)看， 80的運(yùn)營(yíng)商選擇 WCDMA 技術(shù)，這就為 WCDMA 的漫游能力提供了良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。 從使用的頻段看， CDMA2000 多采用帶內(nèi)演進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)，即多數(shù)運(yùn)營(yíng)商使用CDMAone 的 800MHz 頻段， WCDMA 多采用 ITU 規(guī)定的 2GHz 頻段。在我國(guó)，信息產(chǎn)業(yè)部已經(jīng)公布了 3G 的頻率規(guī)劃 ，可以看出，對(duì)于 FDD 和 TDD 方式都是首先啟用 2GHz 頻段。 從信令互通性看，在核心網(wǎng)方面， WCDMA 基于 GSM 的移動(dòng)應(yīng)用協(xié)議（ MAP），用戶(hù)識(shí)別使用和 GSM 系統(tǒng)相同的 IMSI（國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別），實(shí)踐證明具有良好的互通性。CDMA2000 采用基于 CDMAone 的 ANSI 41 協(xié)議，用戶(hù)識(shí)別使用基于 MIN 的 IMSI，雖然在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)互通不成問(wèn)題，但要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，實(shí)踐證明這些都影響了漫游能力。TD SCDMA 目前還沒(méi)有商用網(wǎng)絡(luò)，其漫游將有賴(lài)于多模終端的出現(xiàn)。 3.4.3 三大標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)分析 （ 1） CDMA2000 主要優(yōu)劣勢(shì)分析 CDMA2000 的優(yōu)點(diǎn)主要是產(chǎn)品成熟度較高，近期建網(wǎng)成本可能稍低 ；其次非核心頻段的產(chǎn)品已大規(guī)模商用，有成熟的組網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)，網(wǎng) 絡(luò)規(guī)劃 網(wǎng) 絡(luò) 優(yōu) 化 也比較容易 ； 還有CDMA20001X 商用終端種類(lèi)較多，已經(jīng)超過(guò) 300 種。當(dāng)然 CDMA2000 也有缺點(diǎn)，這主要包括 :第一，將來(lái)的規(guī)模效應(yīng)較小 ；第二，全球漫游能力有一定的局限性，尤其在歐洲 ；第三，福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 核心頻段上的產(chǎn)品尚未成熟 ；第四，必須采用 GPS 同步，所以存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。 （ 2） WCDMA 主要優(yōu)劣勢(shì)分析 WCDMA 的優(yōu)勢(shì)首先是規(guī)模效應(yīng)大，全球漫游能力 強(qiáng)，因?yàn)?GSM 網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)占移動(dòng)用戶(hù)的 70%以上，獲得 3G 牌照的運(yùn)營(yíng)商中的絕大多數(shù)選擇了 WCDMA；第二， WCDMA 已有核心網(wǎng)基于 R4 軟交換構(gòu)架的商用產(chǎn)品，向全 IP 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的路線明確 ；第三， WCDMA 可以采用異步和同步方式，風(fēng)險(xiǎn)小。 WCDMA 劣勢(shì)主要表現(xiàn)在 :第一，標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品成熟度較低，版本更新頻繁 ；第二，目前商用終端種類(lèi) 10 種左右，相對(duì)較少，并且互操作性有待驗(yàn)證 ；第三，目前商用用戶(hù)較少，市場(chǎng)有待進(jìn)一步培育。 （ 3） TD-SCDMA 主要優(yōu)劣勢(shì)分析 與 WCDMA 和 CDMA2000 共享的頻分雙工 FDD 模式不同的是， TD-SCDMA 所用的時(shí)分雙工 TDD 技術(shù)是國(guó)際電聯(lián)選用的 3 種 3G 標(biāo)準(zhǔn)中惟一的 TDD 技術(shù)， TD-SCDMA 組網(wǎng)可以采用 TSM 和 LCR 兩種方式。這使 TD-SCDMA 在某種程度上具有不可替代的優(yōu)越性，它不是其他制式的補(bǔ)充。 TD-SCDMA 無(wú)線接入網(wǎng)可部署在現(xiàn)有的 GSM 核心網(wǎng)基礎(chǔ)上，這種方式已由 CWTS 制訂為 TSM 標(biāo)準(zhǔn)。 TSM 可以采用混合組網(wǎng)和獨(dú)立組網(wǎng)兩種方式。 TSM混合組網(wǎng)時(shí)，其核心網(wǎng)設(shè)備使用現(xiàn)有的 GSM 核心網(wǎng)設(shè)備，無(wú)線子系統(tǒng)以 A/Gb 接口接入核心網(wǎng)設(shè)備， TSM 獨(dú)立組網(wǎng)時(shí)，則需要新建 TSM 核心網(wǎng)設(shè)備，一般是 GSM 核 心網(wǎng)設(shè)備。 當(dāng)然，與前兩種標(biāo)準(zhǔn)相比，尤其是與 WCDMA 比起來(lái)， TD-SCDMA 也有 “尚顯稚嫩 ”的地方。比如，在對(duì) CDMA 技術(shù)的利用方面， TD-SCDMA 因要與 GSM 的小區(qū)兼容，小區(qū)復(fù)用系數(shù)為 3，降低了頻譜利用率。又因?yàn)?TD-SCDMA 頻帶寬度窄，不能充分利用多徑，降低了系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)軟切換和軟容量能力較困難。另外， TD-SCDMA 系統(tǒng)要精確定時(shí)，小區(qū)間保持同步，對(duì)定時(shí)系統(tǒng)要求高。 從總體上講，雖然 WCDMA 現(xiàn)在的市場(chǎng)占有率相對(duì)較高，但是 WCDMA、 CDMA2000和 TD-SCDMA 這 3 種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都沒(méi)有達(dá)到成 熟，都需要開(kāi)展全面而深入的研究和試驗(yàn)以及測(cè)試，任何一種標(biāo)準(zhǔn)都是在某一方面、某一領(lǐng)域內(nèi)有其優(yōu)越性和特殊性，因此， 3 種標(biāo)準(zhǔn)會(huì)互相融合、互相補(bǔ)充，從而得到完善和發(fā)展，不斷走向成熟。 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 19 第四章 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 4.1 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖 圖 4-1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 4.2 無(wú)線接口介紹 在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，空中接口（ Uu）接口和 Iu 接口是兩個(gè)最關(guān)鍵接口。 Uu 口是無(wú)線接口，通過(guò)它把 UE 接入到系統(tǒng)固定部分。而 Iu 口則是無(wú)線接入網(wǎng)域和核心網(wǎng)域的接口，它類(lèi)似于 GSM 中相應(yīng)的接口 A 接口和 Gb 接口。 4.2.1 空中接口 Uu 接口是移動(dòng)設(shè)備域與無(wú)線接入網(wǎng)域的接口，其間通過(guò)無(wú)線方式通信，因此也成為空中接口。由于 WCDMA 和 TD-SCDMA 具有代表性，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本相同，相應(yīng)接口定義也基本一致，所以，我們?cè)谶@里作重點(diǎn)介紹。 空中接口的示意圖如圖 4-2： 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 圖 4-2 空中接口結(jié)構(gòu)圖 空中接口上協(xié)議棧按其功能和任務(wù)，被分為物理層（ L1），數(shù)據(jù)鏈路層（ L2），網(wǎng)絡(luò)層（ L3）等 3 層。 L2 又分為控制平面（ C-平面）和用戶(hù)平面（ U-平面）。在控制平面包括媒體接 入控制 MAC 和無(wú)線鏈路控制 RLC 兩個(gè)子層。 L3 也分為控制平面（ C-平面）和用戶(hù)平面（ U-平面）。在 C-平面上， L3 的最底層為無(wú)線資源控制（ RRC），它屬于接入層（ AS），終止于 RAN。 4.2.2 MAC MAC 在空中接口的 L2 層，它承接從物理層傳輸上來(lái)的的服務(wù)，并通過(guò)邏輯信道給RLC 層提供服務(wù)。 （ 1）在 WCDMA 中，結(jié)構(gòu)如下圖 4-3 所示： MAC 結(jié)構(gòu) 圖 4-3 MAC 結(jié)構(gòu)圖 從圖中可以看出， MAC 層邏輯結(jié)構(gòu)，包括三個(gè)邏輯實(shí)體： MAC-b 負(fù)責(zé)處理廣播信道（ BCH）。在每個(gè) UE 中有一個(gè) MAC-b 實(shí) 體，在 UTRAN 中（位于 Node B）為每個(gè)小區(qū)設(shè)一個(gè) MAC-b 實(shí)體。 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 21 MAC-c/sh 負(fù)責(zé)處理公共信道和共享信道 尋呼信道 (PCH)、前向接入信道 (FACH)、隨機(jī)接入信道（ RACH）、上行鏈路公共分組信道（ CPCH）、下行鏈路共享信道（ DSCH）。在每個(gè)正在使用共享信道的 UE 中有一個(gè) MAC-c/sh 實(shí)體，在 UTRAN 中（位于 CRNC 中）為每個(gè)小區(qū)設(shè)有一個(gè) MAC-c/sh 實(shí)體。需要注意的是， BCCH 邏輯信道可以映射到 BCH 或者 FACH 兩種傳輸信道。由于 BCCH 的 MAC 層包頭格式取決于所使用的傳輸信道。對(duì) 于PCCH，由于沒(méi)有 MAC 層包頭， MAC 層的唯一功能只是按照 RRC 曾確定時(shí)刻將從 PCCH接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到 PCH 中。 MAC-d 負(fù)責(zé)處理連接模式下分配給 UE 的專(zhuān)用信道（ DCH）。在每個(gè) UE 中有一個(gè)MAC-d，在 UTRAN 中（位于提供服務(wù)的 RNC 中），為每個(gè) UE 設(shè)有一個(gè) MAC-d 實(shí)體。 MAC 的功能： 1）邏輯信道和傳輸信道間的映射。 2）根據(jù)瞬時(shí)源速率為每個(gè)傳輸信道選擇合適的傳輸格式。 3）一個(gè) UE 的數(shù)據(jù)流之間的優(yōu)先級(jí)處理。通過(guò)為不同的數(shù)據(jù)流選擇“高比特速率 ”和“低比特速率”傳輸格式實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)處理。 4） 通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)度完成的 UE 間的優(yōu)先級(jí)處理。動(dòng)態(tài)調(diào)度功能可以應(yīng)用到公共和共享下行鏈路傳輸信道 FACH 和 DSCH。 5）在公共傳輸信道上 UE 的標(biāo)識(shí)。當(dāng)一個(gè)公共傳輸信道（ RACH、 FACH 或者 CPCH）承載來(lái)自專(zhuān)業(yè)類(lèi)型邏輯信道（ DCCH、 DTCH）的數(shù)據(jù)時(shí)， UE 的標(biāo)識(shí)（小區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)標(biāo)識(shí)（ C-RNTI）或者 UTRAN 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)標(biāo)識(shí)（ U-RNTI）包含于 MAC 包頭中。 6)在公共傳輸信道上將高層 PDU 復(fù)用為傳輸快，然后發(fā)送給物理層；同時(shí)將物理層接收來(lái)的傳輸塊分接成高層 PDU。 MAC 層為公共傳輸信道（ RACH、 FACH、 CPCH）處理業(yè)務(wù)復(fù)用。這是必要的，因?yàn)檫@不能在物理層完成。 7）在專(zhuān)用傳輸信道上將高層 PDU 復(fù)用為傳輸快，然后發(fā)送到物理層；同時(shí)將物理層接收來(lái)的傳輸塊分接成高層 PDU。 MAC 層同樣也允許專(zhuān)用傳輸信道的業(yè)務(wù)復(fù)用，盡管物理層復(fù)用時(shí) MAC 層復(fù)用任何類(lèi)型業(yè)務(wù)成為可能，但是 MAC 層復(fù)用只能提供給具有相同QoS 參數(shù)的業(yè)務(wù)。 8）業(yè)務(wù)量監(jiān)測(cè)。 MAC 層將在接受 RLC 層 PDU 的同時(shí)還接收 RLC 傳送緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)量的狀態(tài)信息。 MAC 層將傳輸信道對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)量與 RRC 設(shè)置的門(mén)限相比較，如果數(shù)據(jù)量太高或太低， MAC 層就發(fā)送一個(gè) 關(guān)于業(yè)務(wù)量狀態(tài)的測(cè)量報(bào)告給 RRC 層。 RRC 層也可以要求 MAC 層定期發(fā)送這些測(cè)量結(jié)果，并利用這些報(bào)告來(lái)觸發(fā)對(duì)無(wú)線承載和傳輸信道參數(shù)的重新配置。 9）動(dòng)態(tài)傳輸信道類(lèi)型轉(zhuǎn)換。根據(jù)來(lái)自 RRC 發(fā)出的命令， MAC 層執(zhí)行公共傳輸信道和專(zhuān)業(yè)傳輸信道之間的切換。 10）加密。 如果無(wú)線承載使用透明 RLC 模式，加密就要在 MAC 層的子層（ MAC-d實(shí)體）進(jìn)行。加密時(shí)一個(gè)異或操作，數(shù)據(jù)和一個(gè)由某種加密算法產(chǎn)生的加密掩碼相異或。福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 在 MAC 層加密時(shí)，加密算法的時(shí)變輸入?yún)?shù)在每一個(gè)傳輸時(shí)間間隔都加 1，也就是算說(shuō)，每 10ms、 20ms、 40ms 或者 80ms 根據(jù)傳輸信道配置都加 1。每個(gè)無(wú)線承載都單獨(dú)加密。 11） RACH 發(fā)送的接入服務(wù)器級(jí)別（ ASC）選擇。 PRACH 資源可以在不同的接入服務(wù)級(jí)別之間分配，從而對(duì)于 RACH 的使用提供不同的優(yōu)先級(jí)。 ASC 的最大數(shù)目是 8。 MAC層向物理層指明與 PDU 相關(guān)的 ASC。 4.3 Iu 接口 Iu 接口鏈接無(wú)線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩大部分。在總體的功能上 WCDMA 和 TD-SCDMA是基本相同的。但是在具體的組成和功能上還是有很大的區(qū)別。 在 WCDMA 中， Iu 接口連接 UTRAN 和 CN，是一個(gè)開(kāi)放接口，將系統(tǒng)分成專(zhuān)用于無(wú)線通 信的 UTRAN 和負(fù)責(zé)處理交換、尋找路由和業(yè)務(wù)控制的 CN 兩部分。 Iu 可以有兩種主要的不同實(shí)體，他們分別是用于將 UTRAN 連接至電路交換（ CS） CN 的 Iu CS 和連接至分組交換（ PS） CN 的 Iu PS 。還有一種 Iu 實(shí)體稱(chēng)為 Iu BC，連接 UTRAN 和核心網(wǎng)的廣播域，用于支持小區(qū)廣播業(yè)務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)當(dāng)初只想發(fā)展一種 Iu 接口，但是隨后發(fā)現(xiàn)只有分別使用不用的傳輸技術(shù)，才能使用戶(hù)平面?zhèn)鬏數(shù)?CS 和 PS 業(yè)務(wù)最優(yōu)化。為了支持不同制造商的 RNC 間的軟切換，引入了 Iur 接口，它是 Iu 接口的有利補(bǔ)充。 4.3.1 Iu CS協(xié) 議 圖 4-4 說(shuō)明了 Iu CS 總體協(xié)議結(jié)構(gòu)。 Iu 接口中的三個(gè)平面共享公共的異步傳輸方式（ ATM），并都采用了 ATM 傳輸。物理層指的是到物理介質(zhì)（光纖，無(wú)線鏈路，銅線電纜）的接口，其實(shí)現(xiàn)可以從各種可行的標(biāo)準(zhǔn)傳輸技術(shù)中選擇。 圖 4-4 Iu CS 協(xié)議結(jié)構(gòu) 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 23 4.3.2 Iu PS 協(xié)議 圖中描述了 Iu PS 協(xié)議結(jié)構(gòu)。同樣的，用戶(hù)平面和控制平面采用共同的 ATM 傳輸，且物理層與 Iu CS 中規(guī)定的相同。 圖 4-5 Iu PS 協(xié)議結(jié)構(gòu) 4.3.3 Iur接口 Iur 接口是 WCDMA 系統(tǒng)無(wú)線子網(wǎng)絡(luò)重要 的開(kāi)放接口之一，在邏輯上它位于兩個(gè) RNC(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器 )之間，是 RNC 用于完成和其他 RNC 互聯(lián)的接口，是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) (RNS)之間互聯(lián)的紐帶，通過(guò) Iur 接口，不同的 RNS 可以連在一起，通過(guò)專(zhuān)用的協(xié)議 RANSAP(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)應(yīng)用部分 )完成與 UTRAN 有連接的 UE 跨 RNS 的移動(dòng)性管理，包括 RNS 間的切換、無(wú)線資源處理和同步等功能。圖 4-6 給出了 Iur 接口的位置。 圖 4-6 Iu 接口位置 當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶(hù)建立了到 UTRAN 的連接，并在 Iur 接口產(chǎn)生了軟切換，就會(huì)用到多福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 于一個(gè) RNS 的資源，不 同的 RNC 此時(shí)充當(dāng)著不同的角色： （ 1） 服務(wù) RNC(SRNC)。保持該移動(dòng)用戶(hù)與核心網(wǎng)的 Iu 連接的 RNC 是 SRNC，負(fù)責(zé)核心網(wǎng)和用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)傳送和 Iu 接口 RANAP 信令的轉(zhuǎn)送和接收，負(fù)責(zé)進(jìn)行無(wú)線資源控制 (RRC)，負(fù)責(zé)對(duì)空中接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行 L2(MAC 與 RLC)層的處理，并執(zhí)行基本無(wú)線資源管理操作，如切換判決、外環(huán)功率控制和 RAB(無(wú)線接入承載 )的參數(shù)向空口傳輸信道參數(shù)的轉(zhuǎn)化等。 （ 2） 漂移 RNC(DRNC)。 DNRC 是 SRNC 以外的其他 RNC。它們控制該移動(dòng)用戶(hù)使用的小區(qū)，如果需要， DRNC 可以進(jìn)行宏 分集合并。除非該用戶(hù)使用公共傳輸信道， DRNC不會(huì)進(jìn)行用戶(hù)面數(shù)據(jù)的 L2 層處理，而只是將 Iub 接口數(shù)據(jù)透明的通過(guò) Iur 接口的路由傳遞給 SNRC。一個(gè)用戶(hù)的 DRNC 可以不 只 一個(gè)。 2 代 GSM/GPRS 系統(tǒng)的基站控制器 (BSC)之間沒(méi)有類(lèi)似的接口，之所以要在 WCDMA系統(tǒng)中引入 Iur 接口，最初的考慮就是要發(fā)揮 CDMA 系統(tǒng)軟切換的優(yōu)勢(shì)，使得 UE 在跨無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)移動(dòng)時(shí)，也能獲得軟切換帶來(lái)的增益，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。但后來(lái)，隨著標(biāo)準(zhǔn)化工作的步步深入， Iur 接口被賦予了越來(lái)越多的功能。 4.3.4 Iur接口 目前 Iur 接口主要的功能，有以下 3 種： RNC 之間基本移動(dòng)性的管理、支持公共信道的業(yè)務(wù)流程、支持專(zhuān)用信道的業(yè)務(wù)流程。其中支持專(zhuān)用信道的業(yè)務(wù)流程是移動(dòng)用戶(hù)處于專(zhuān)用信道狀態(tài)下進(jìn)行的業(yè)務(wù)流程，通俗講，就是進(jìn)行各種不同業(yè)務(wù)跨 Iur 接口的軟切換和更軟切換 (包括切入、切出 )，并完成相關(guān)的無(wú)線資源管理；而另外兩項(xiàng)功能都是在移動(dòng)用戶(hù)發(fā)起分組域業(yè)務(wù)，處于非專(zhuān)用信道狀態(tài)下 (CELL_FACH/CELL_PCH/URA_PCH)，活動(dòng)性較低，用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)之間交互的數(shù)據(jù)量較少甚至沒(méi)有。我們通常習(xí)慣于把這兩種情況歸為一類(lèi)進(jìn)行分析，稱(chēng)為非專(zhuān)用信 道過(guò)程。 在第三代移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)實(shí)施和運(yùn)行維護(hù)中，不同廠家的 RNC 設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)構(gòu)建 Iur接口的可能性很大，而相互之間的兼容性 (或稱(chēng)互操作性 )，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和運(yùn)維的難度帶來(lái)較大的影響，需從建網(wǎng)一開(kāi)始起就加以重視并進(jìn)行相關(guān)的分析。 在 TD-SCDMA 中 Iu 接口是連接 RAN 和 CN 的接口，它將系統(tǒng)分成無(wú)線通信處理的RAN 和用于處理交換、路由、業(yè)務(wù)控制的 CN 兩部分。為了更好的兼容第二代系統(tǒng)和優(yōu)化電路交換與分組交換業(yè)務(wù)， Iu 接口被分成 Iu-CS、 Iu-PS、 Iu-BC 等 3 個(gè)域。如圖 4-7 所示： 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 25 圖 4-7 Iu 接口結(jié)構(gòu)圖 但將來(lái)隨著 IP 技術(shù)的不斷完善，將使話音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的 Qos 得到很好的保證，逐漸形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基于 IP 技術(shù)的接口。區(qū)分 Iu-CS、 Iu-PS、 Iu-BC 這 3 個(gè)子接口意味著對(duì)于電路交換、到分組交換和廣播 /多播控制有不同的信令和用戶(hù)數(shù)據(jù)連接 4。通過(guò)圖形對(duì)三種接口進(jìn)行具體說(shuō)明。 圖 4-8 Iu CS 協(xié)議接口 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 圖 4-9 Iu-PS 協(xié)議接口 圖 4-10 Iu-BC 協(xié)議 接口 圖 4-11 Iu 接口協(xié)議參考標(biāo)準(zhǔn) 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 27 第五章 HSDPA 今后的移動(dòng)因特網(wǎng)、多媒體視頻點(diǎn)播等非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)的高效傳輸。由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中查詢(xún)業(yè)務(wù)的比例較大，而查詢(xún)業(yè)務(wù)中，從終端到基站的上行數(shù)據(jù)量很少，只需傳輸網(wǎng)址的代碼，但從基站到終端的數(shù)據(jù)量卻很大，收發(fā)信息量嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)。上行速度較小，極易達(dá)到，為了滿(mǎn)足，高速下行要求引入了 HSDPA 技術(shù)。 HSDPA 主是通過(guò)引入高速下行分組共享信道增強(qiáng)空中接口，并在 Node B 增加相應(yīng)的功能實(shí)體。 HSDPA 在 WCDMA 技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，所以我們這里主要討論 WCDMA 中的 HSDPA 技術(shù)。 為改善系統(tǒng)性能， HSDPA 在無(wú)線接口上作出了大量變化，這主要影響到物理層和傳輸層： 縮短了無(wú)線電幀；新的高速下行信道；除 QPSK 調(diào)制外，還使用了 16QAM 調(diào)制；碼分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用相結(jié)合；新的上行控制信道；采用自適應(yīng)調(diào)制和編碼 (AMC)實(shí)現(xiàn)快速鏈路適配；使用混合自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求 HARQ)。介質(zhì)訪問(wèn)控制 (MAC)調(diào)度功能轉(zhuǎn)移到 Node-B 上。 5.1 HSDPA 技術(shù)概述 HSDPA 無(wú)線幀 (在 WCDMA 結(jié)構(gòu)中實(shí)際是子幀 )長(zhǎng) 2ms，相當(dāng)于目前定義的三個(gè)WCDMA 時(shí)隙。一個(gè) 10msWCDMA 幀中有五個(gè) HSDPA 子幀。用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸可以在更短的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)分配給一條或多條物理信道。從而允許網(wǎng)絡(luò)在時(shí)域及在碼域中重新調(diào)節(jié)其資源配置。 在 UMTS R99 的空中接口體系中，絕大部分功能都由位于 Node B 以上的 RNC 來(lái)進(jìn)行，例如重傳、資源調(diào)度等， Node B 僅僅起到一個(gè)根據(jù) RNC 的指令完成物理層編碼、傳輸?shù)墓δ?，其本身基本不具有?duì)物理資源的控制和調(diào)度能力。而在 HSDPA 中，為了在空中接口上實(shí)現(xiàn)更大的吞吐能力，對(duì) Node B 的功能進(jìn)行了增強(qiáng)，在 Node B 的層面引入了物理層重傳和快速資源調(diào)度的概念。通過(guò)在更靠近空中接口的 Node B 上引入這些原本只有 RNC才具有的功能，加快了重傳以及對(duì)空中資源調(diào)度的效率。在這樣的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制下，結(jié)合AMC(Adaptive Modulation and Coding)、 HARQ(Hybrid Automatic Repeat re Quest)等新技術(shù)，同時(shí)使用了更短的 TTI(Transmit Time Interval)長(zhǎng)度 (2ms)、固定的發(fā)射功率、固定擴(kuò)頻因子的多碼道傳輸，這樣，通過(guò)整體的有效結(jié)合，在下行方向上實(shí)現(xiàn)了大大高于 R99 的高速的分組數(shù)據(jù)傳輸能力，在信道情況好的條件下，其理論峰值速 率可以達(dá)到 14.4Mb/s。 圖 5-1 描述了 HSDPA 的基本工作原理以及實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的物理信道。 Node B 通過(guò)用戶(hù)從上行專(zhuān)用控制信道 HS-DPCCH 中反饋的信息得到用戶(hù)的下行信道情況，然后 Node B根據(jù)所收集的所有用戶(hù)的信道情況，通過(guò)一定的調(diào)度策略，為它所服務(wù)的所有用戶(hù)分配HSDPA 的下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢碣Y源 (HS-DSCH、 HS-SCCH)，同時(shí)選擇相應(yīng)的最合適的 AMC方案，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)吞吐量最大化、用戶(hù)吞吐量最大化、用戶(hù) QoS 保證等資源調(diào)度目標(biāo)。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 圖 5-1 HSDPA 的基本原理以及相應(yīng)的信道 5.2 快速 L1 H-ARQ 技術(shù) 在 R99 中，所有的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程都由位于 RNC 的 RLC 層協(xié)議實(shí)體來(lái)進(jìn)行控制。 HSDPA中在 Node B 上增加了用于控制 HSDPA 數(shù)據(jù)傳輸?shù)?MAC 層協(xié)議實(shí)體 MACsh，通過(guò)該實(shí)體， Node B 可以直接控制物理層的數(shù)據(jù)重傳，這樣就形成快速的物理層重傳，其效率高于R99 中在 RNC 和移動(dòng)終端之間的 RLC 層重傳。 同時(shí)，在 L1 重傳中引入了 H-ARQ 技術(shù)，通過(guò)使用 Incremental Redundancy、 Soft Combining 等合并機(jī)制，使得每一次發(fā)送的數(shù)據(jù)都將用于幫 助接收端進(jìn)行正確的譯碼，這樣進(jìn)一步提高了重傳的效率。 5.3 自適應(yīng)調(diào)制和編碼 HSDPA 中引入了自適應(yīng)編碼調(diào)制 (AMC)的技術(shù)，由于 Node B 中增加了 MAC 層協(xié)議實(shí)體的控制功能，同時(shí)利用 Node B 最靠近空中接口，對(duì)無(wú)線信道情況變化反應(yīng)快的特點(diǎn)，引入 AMC 的機(jī)制，使得 Node B 可以根據(jù)用戶(hù)無(wú)線信道的情況，自適應(yīng)的為用戶(hù)選擇最合適的編碼調(diào)制方式，例如在信道情況好的時(shí)候，使用高階調(diào)制 (16QAM)結(jié)合大碼率的信道編碼，這樣可以有效的利用信道，實(shí)現(xiàn)信息傳輸速率的最大化。 目前 HSDPA 中定義的編碼方式 為 Turbo 碼，根據(jù)信道情況，可選擇的編碼速率為 1/4、2/4、 3/4 和 4/4；同時(shí)定義了兩種調(diào)制方式 4QAM 和 16QAM 以供選擇， 5.4 快速分組調(diào)度 、 時(shí)序安排和調(diào)度從 RNC轉(zhuǎn)移到 Node B 在 HSDPA 中，同一 Node B 下的多個(gè)用戶(hù)可以通過(guò)時(shí)間以及碼字對(duì)下行的 HSDPA 資源進(jìn)行復(fù)用，如圖 2 所示。這時(shí)候， HSDPA 中 Node B 能力增強(qiáng)帶來(lái)的另一項(xiàng)功能：快速的用戶(hù)間分組調(diào)度就將發(fā)揮作用。 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 29 圖 5-2 時(shí)間、碼字復(fù)用 (兩用戶(hù) ) 除了根據(jù)用戶(hù)的信道情況，對(duì)于該用戶(hù)通信的 MC 方案進(jìn)行自適應(yīng) 的 調(diào)整以外，當(dāng)多個(gè)用戶(hù)在同一 Node B 下進(jìn)行 HSDPA 通信時(shí)， Node B 還可以根據(jù)用戶(hù)反饋的信息 (包括信道質(zhì)量、終端能力、 Qos 的需求等 )，結(jié)合系統(tǒng)情況 (包括可獲得的功率和碼資源、 Node B緩沖區(qū)的狀態(tài)等 )，對(duì)系統(tǒng)的 HSDPA 資源 (時(shí)隙、碼字 )在各個(gè)用戶(hù)之間的分配進(jìn)行動(dòng) 態(tài)的調(diào)整，從而在系統(tǒng)的角度實(shí)現(xiàn)性能的最優(yōu)化。 5.5 短幀長(zhǎng)度 (TTI=2ms) 在 R99 中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚?TTI 長(zhǎng)度為 10ms。在 HSDPA 中，為了使自適應(yīng)調(diào)度能夠跟上無(wú)線信道的快速變化，同時(shí)減小重傳的時(shí)延，將下行信道的 TTI 長(zhǎng)度 設(shè)置為 2ms。 （ 1） 主要新增功能的設(shè)備 功能的增強(qiáng)必然帶來(lái)系統(tǒng)設(shè)備的更新?lián)Q代， HSDPA 在設(shè)備上的功能更新主要集中在Node B 和終端上。 如圖 5-3 所示，在 Node B 上增加的功能主要有以下幾個(gè)方面： 圖 5-3 Node B 以及終端的新增功能 1） 調(diào)度程序：實(shí)現(xiàn)終端間資源的調(diào)度，以及編碼調(diào)制方式的自適應(yīng)選擇 (AMC) 2） H-ARQ 重傳：在 Node B 上增加了支持 H-ARQ 操作的發(fā)送模塊。 3） 上行反饋解碼：使用該模塊在 Node B 上進(jìn)行 “ARQ 確認(rèn) ” 、 “ 信道狀態(tài) ” 等反饋信息的譯碼，以支 持 Node B 上的各項(xiàng)調(diào)度操作。 4） 面對(duì) SRNC 的流量控制：由于在 Node B 和終端之間引入了物理層重傳的機(jī)制，因此需要在 Node B 中引入面對(duì) RNC 的流量控制功能，以避免 Node B 中發(fā)生緩存溢出的情況。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 與 Node B 所增強(qiáng)的功能相對(duì)應(yīng)的，在支持 HSDPA 的終端上也增加了相應(yīng)的功能： 1） ARQ 譯碼：終端中需要增加緩存區(qū)和相應(yīng)的合并譯碼功能模塊來(lái)支持新增的 H-ARQ功能。 2） 快速上行反饋和編碼：終端需要將信道狀態(tài)等信息快速的反饋給 Node B，以支持Node B 的調(diào)度功能。 （ 2） 性能情況 相比 R99， HSDPA 接入網(wǎng)的機(jī)制更適合于分組數(shù)據(jù)包突發(fā)的特性，在能力上有明顯的提高。這些提高主要來(lái)自于，首先通過(guò)以 2ms 為周期在用戶(hù)之間進(jìn)行快速的分組調(diào)度，在用戶(hù)數(shù)較多的情況下，可以獲得顯著的多用戶(hù)增益；其次通過(guò)與用戶(hù)信道狀態(tài)相適應(yīng)的AMC 機(jī)制，在信道好的情況下，可以利用高階調(diào)制結(jié)合大碼率信道編碼，這樣可以大大提高用戶(hù)的數(shù)據(jù)吞吐量，同時(shí)帶來(lái)整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量的改變。另外， HSDPA 在物理層重傳中使用的 H-ARQ 相比 R99 中的 ARQ 機(jī)制，也可以帶來(lái)一定的性能提高；最后，通過(guò)一定的調(diào)度策略以及 AMC 方案的結(jié) 合，還可以在達(dá)到小區(qū)吞吐量目標(biāo)的同時(shí)，為用戶(hù)提供一定的 Qos 保證。 圖 5-4 通過(guò)仿真給出了 HSDPA 與 R99 在小區(qū)吞吐量上的比較，從圖中可以看出，與R99 相比， HSDPA 在小區(qū)平均吞吐量上有明顯的提高，尤其是在微蜂窩的環(huán)境下，由于這時(shí)候在很多情況下信道條件都比較好，有利于 HSDPA 利用高速率的編碼調(diào)制方案來(lái)提高小區(qū)的平均吞吐量。 圖 5-4 HSDPA 與 Release 99 的性能比較 圖 5-5 描述了當(dāng) HSDPA 使用 5 個(gè) HS-PDSCH、 7W 的總發(fā)射功率時(shí) (大約 1/3 的小區(qū)資源 )，得到的用戶(hù)數(shù)據(jù)吞吐 量的累積分布函數(shù)。從圖中可以看出，隨著用戶(hù)數(shù)的增加，由于有更多的用戶(hù)共享 HSDPA 信道資源，所以用戶(hù)