移動通信結(jié)課報告

1、移動通信結(jié)課報告移動通信結(jié)課報告系系 別別: 電子信息工程學(xué)院電子信息工程學(xué)院 班班 級級: 1010 電子信息技術(shù)與應(yīng)用電子信息技術(shù)與應(yīng)用姓姓 名：名： 陳海祥陳海祥 學(xué)學(xué) 號：號： 101202060130 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 趙金龍趙金龍 日日 期：期： 2012 年年 5 月月 19 日日 移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 1 / 31 目錄目錄第一章第一章 第第 2 代移動通信系統(tǒng)代移動通信系統(tǒng).21.1 2G 移動通信簡介及起源.21.2 GSM 移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu).31.2.1、網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）的組成及功能.31.2.2、基站子系統(tǒng)（BSS）的組成及功能.41.2.

2、3、GSM特點.41.3 窄帶 CDMA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu).51.3.1 CDMA系統(tǒng)的特點.5第二章第二章 第三代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng) 3G.62.1 3G 移動通信系統(tǒng)的簡介及起源.62.2、3G 通信系統(tǒng)的組成 .72.2.1 系統(tǒng)各組成部分的作用.72.2.2 系統(tǒng)各部分的標準接口.82.3 3G 的頻段劃分.82.4 實現(xiàn) 3G 的關(guān)鍵技術(shù).82.5、WCDMA 移動通信技術(shù).92.5.1 WCDMA移動通信技術(shù)的特點.92.5.2 WCDMA系統(tǒng)空中接口.92.5.3 WCDMA系統(tǒng)無線接口Uu的協(xié)議結(jié)構(gòu).122.6 CDMA2000 移動通信系統(tǒng).142.6.1 CDMA200

3、0系統(tǒng)結(jié)構(gòu).142.6.2. CDMA2000移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù).162.7 TD-SCDMA 移動通信系統(tǒng).182.7.1 TD-SCDMA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).182.7.2 TD-SCDMA主要特點及關(guān)鍵技術(shù).19第三章第三章 軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn) M 序列序列 .213.1 M序列原理：.213.2 流程：.223.3 程序代碼：.223.4 運行結(jié)果：.26第四章第四章 卷積編碼器卷積編碼器.264.1 線性離散卷積原理.264.2 流程圖.274.3 程序代碼：.274.4 運行結(jié)果：.29第五章第五章 總結(jié)總結(jié) .29參考文獻：.30移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 2 / 31第一

4、章第一章 第第 2 代移動通信系統(tǒng)代移動通信系統(tǒng)1.1 2G 移動通信簡介及起源移動通信簡介及起源第二代移動通信比較典型的有兩種：一種 是 Global System for Mobile Communication“全球移動通信系統(tǒng) ”簡稱 GSM。它是一種數(shù)字移動通信，較之以往的模擬移動通信，有較多的優(yōu)點。 1991 年 GSM 系統(tǒng)正式在歐洲問世，1992 年 世界上第一個 GSM 網(wǎng)在芬蘭投入使用。從此，移動通信跨入了第二代。而另一種是由美國高通公司提出的窄帶CDMA 碼分多址的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)。碼分多址采用擴頻通信技術(shù)，大幅度的增加信道帶寬，具有高容量、抗干擾、抗衰落、保密性好等優(yōu)點

5、。 1993 年由電信工業(yè)協(xié)會將 IS-95定為 CDMA 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的技術(shù)標準， 1995 年進入商用市場，并迅速覆蓋美、日、韓、歐洲以及南美洲等主要的技術(shù)市場。2002 年中國聯(lián)通“新時空”CDMA 網(wǎng)絡(luò)的開通首次開啟了我國的 CDMA 市場。 圖 1-1 GSM 移動通信系統(tǒng)組成移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 3 / 31 圖 1-2 CDMA 移動通信系統(tǒng)組成1.2 GSM 移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM 系統(tǒng)（圖 1-1）主要由網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（Network Switching Subsystem NSS） ；基站子系統(tǒng)（Base Station Subsy

6、stem BSS） ；網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（Network Management Subsystem NMS） ，網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（NMS）又叫操作與維護中心（OMC-Operation & Maintenance Center）四部分組成。 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) NSS 是整個系統(tǒng)的核心。它對移動用戶之間及移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換連接與管理的功能。基站子系統(tǒng) BSS 是系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分，它通過無線接口直接與移動臺相連負責(zé)無線信息的發(fā)送接收，無線資源管理及功率控制等，同時它與 NSS 相連實現(xiàn)移動用戶間或移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶

7、信息等。網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng) NMS 負責(zé) NSS 和 BSS 系統(tǒng)的維護管理工作。1.2.1、網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（、網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）的組成及功能）的組成及功能TMSC TMSC 即 Transit MSC，是專門用于轉(zhuǎn)接話務(wù)的移動交換中心。 GMSC GMSC 即 Gateway MSC,又稱移動關(guān)口交換中心，主要用于和其它電信運營商設(shè)備的互聯(lián)互通（包括移動運營商內(nèi)部用于不同業(yè)務(wù)的互相連接） 。 移動交換中心 MSC MSC 是整個交換網(wǎng)絡(luò)的核心，完成或參與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) NSS 的全部功能。對呼叫進行控制與接續(xù)，提供計費信息并協(xié)調(diào)與控制整個 GSM 網(wǎng)絡(luò)中的各個功能移動通信技術(shù) 10 電信 陳海

8、祥CHX 4 / 31實體。 拜訪位置寄存器 VLR VLR 是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶的數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)存儲著進入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關(guān)信息，為已登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。當某用戶進入 VLR 控制區(qū)后，此 VLR 將向該移動用戶的歸屬位置寄存器 HLR 獲取并存儲必要數(shù)據(jù)，而一旦此用戶離開后則取消 VLR 中此用戶的數(shù)據(jù)。VLR 通常與 MSC 合設(shè)在一起。 歸屬位置寄存器 HLR HLR 是一個存儲移動用戶數(shù)據(jù)的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。包括用戶識別號碼，訪問能力，用戶類別和補充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。同時也存儲移動用戶所在 VLR 區(qū)域的有關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)。 鑒權(quán)中心 AUC AUC 存儲著鑒

9、權(quán)信息和加密密鑰，防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和防止無線接口數(shù)據(jù)被竊。設(shè)備識別寄存器 EIR EIR 存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼。IMEI 通過核查三種表格：白名單、灰名單、黑名單，使網(wǎng)絡(luò)具有防止無權(quán)用戶接入。監(jiān)視故障設(shè)備的運行和保障網(wǎng)絡(luò)運行安全的功能。1.2.2、基站子系統(tǒng)（、基站子系統(tǒng)（BSS）的組成及功能）的組成及功能基站控制器 BSC BSC 是基站子系統(tǒng) BSS 的控制部分。主要完成接口管理，BTS-BSC 之間的地面信道管理，無線參數(shù)及無線資源管理測量和統(tǒng)計切換支持呼叫控制操作與維護等功能。 基站收發(fā)信臺 BTS BTS 受控于基站控制器 BSC。屬于基站子系統(tǒng) BSS 的無線部分

10、，是服務(wù)于某小區(qū)的無線收發(fā)信臺設(shè)備。實現(xiàn) BTS 與移動臺 MS 空中接口的功能，BTS 主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三部分?；鶐卧饕糜谠捯魯?shù)據(jù)速率適配以及信道編解碼等。載頻單元主要用于調(diào)制/解調(diào)與發(fā)射機/接收機間的耦合?？刂茊卧獎t用于 BTS 的操作與維護。1.2.3、GSM 特點特點特點之一，客戶與設(shè)備分離(人機分開)。在 GSM 通信中，SIM 卡與移動設(shè)備之間已設(shè)置一個開放式的公共接口，這樣，使用者與自己的設(shè)備之間沒有互相依存的關(guān)系。在 SIM 卡中存儲有持卡者的客戶數(shù)據(jù)、保安數(shù)據(jù)、鑒權(quán)加密算法等，只要客戶手持此卡就可以借用、租用不同廠家的移動臺，得到卡內(nèi)存儲的各種業(yè)務(wù)的

11、服務(wù)，大大方便了客戶，大大增強了 GSM 通信的移動性，也大大地增強了各生產(chǎn)廠家的設(shè)備的共享性。 特點之二，通信安全可靠。因為在 SIM 卡中有一個永久性的存儲器，既有存儲能力，又有進行計算的能力，所以它屬于智能卡。當客戶建立呼叫時，首先要客戶輸入個人身份號碼(PIN)，此碼由 48 位數(shù)字組成，由移動臺的鍵盤鍵移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 5 / 31入。若輸入三次不正確的 PIN 碼后，PIN 碼被鎖，通信終止，這是防范那些偽客戶盜用通信的方法之一。若有權(quán)客戶忘記了碼或一時疏忽，輸入三次錯誤，可利用 SIM 卡中存儲的 09 位數(shù)字的個人解鎖鑰(PUK)來解鎖 PIN 碼，使之恢

12、復(fù)正常。但也要特別注意，若輸入十次錯誤的 PUK，整個 SIM 卡就報廢了，只有重新購置一個 SIM 卡才能再進行通信。在呼叫建立過程中 PIN 碼正確時，網(wǎng)路開始對客戶身份進行鑒權(quán)，利用存儲在 SIM 卡中的 A3、A8 算法，移動臺與網(wǎng)路把計算結(jié)果進行比較，相同鑒權(quán)成功，這又是防范盜用通信的第二道防線。鑒權(quán)成功之后，為了對客戶信息保密，安全傳送至被叫，則又采用了一套加解密的方法，即采用了 A5 的算法，防止了非法客戶竊密。另外，在鑒權(quán)和加解密過程中的密鑰(KC)和鑒權(quán)鑰(K1)參數(shù)在空中接口上是不傳輸?shù)模挥袊H移動客戶識別碼(IMSI)傳輸一次，以后完全采用不斷變化的臨時移動客戶識別碼(

13、TMSI)來代替，因此 GSM 通信比模擬移動通信安全可靠。 特點之三，成本低。它比電話磁卡的成本低，并且質(zhì)地結(jié)實耐用，易于推廣。 1.3 窄帶窄帶 CDMA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) CDMA 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（圖 1-2）的組成與 GSM 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)類似，主要由網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（Network Switching Subsystem NSS） ；基站子系統(tǒng)（Base Station Subsystem BSS） ；網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（Network Management Subsystem NMS） ，網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（NMS）又叫操作與維護中心（OMC-Operation & Ma

14、intenance Center）四部分組成。1.3.1 CDMA 系統(tǒng)的特點系統(tǒng)的特點（1）同一頻率可以在所有小區(qū)重復(fù)使用，大大提高了頻譜利用率。 CDMA 蜂窩通信系統(tǒng)的所有用戶可共享一個無線信道，用戶信號的區(qū)分只是所用的碼型不同（2）抗干擾能力強，誤碼率低。 由于 CDMA 系統(tǒng)采用擴頻技術(shù)，在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，而接收端通過解擴，使有用帶寬信息信號恢復(fù)成窄帶信號，而把非所需信號擴展成寬帶信號，然后通過窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號。（3）抗多徑干擾性能好。 由于擴頻后的信號是寬帶的，它能起到頻率分解分集的作用，它比窄帶信號具有更強的擴頻選擇性衰落的特征。（4）具有保密性。 由于

15、碼分多址的碼是采用為隨機碼，這樣就給信號帶上了偽裝，如果對方不知道所用的碼，是很難破解的。即便知道碼，竊聽者也必須非?？拷苿优_才能收到信號。因此，要破解密碼或者竊聽通話內(nèi)容是非常困難的。（5）系統(tǒng)容量大，且具有軟容量特性。 由于 CDMA 采用碼分多址方式，在相同的頻率資源下，CDMA 蜂窩移動網(wǎng)容量移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 6 / 31是 GSM 網(wǎng)容量的 45 倍，是 FDMA 系統(tǒng)的 20 倍。（6）具有軟切換特性。 在其他蜂窩通信系統(tǒng)中，當用戶越區(qū)切換而找不到空閑頻道或時隙時，通信必然中斷。CDMA 軟容量特性使系統(tǒng)可以支持越區(qū)切換的用戶。越區(qū)切換時，只需改變碼型，用不

16、著切換頻率，相對而言，切換的控制和操作比較簡單。在切換中采用“先通后斷”方式，即切換初期，移動太與新、老基站同時保持鏈路，只有當切換成功后才斷開與老基站的鏈路。 （以上文字由海祥搜集排版）第二章第二章 第三代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng) 3G2.1 3G 移動通信系統(tǒng)的簡介及起源移動通信系統(tǒng)的簡介及起源第三代移動通信，即國際電信聯(lián)盟（ITU）定義的 IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）,簡稱 3G，相對第一代模擬通信系統(tǒng)（1G）和第二代 GSM、CDMA 等通信系統(tǒng)（2G），3G 一般地講是指將無線通信與國際因特網(wǎng)等多媒體

17、通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)能夠提供更大的通信容量和覆蓋范圍，具有可變的高速數(shù)據(jù)率、同時能提供高速電路交換和分組交換業(yè)務(wù)、具有更高的頻譜利用率等特點。另外，3G 系統(tǒng)還能提供更為可靠的信道編碼、靈活配置的傳輸信道和邏輯信道，支持多種語言編碼方案，為用戶提供更為靈活的接入服務(wù)；與此同時，3G 系統(tǒng)還繼承了窄帶CDMA 系統(tǒng)容易使用軟件無線電實現(xiàn)、語音質(zhì)量高、手機功耗小等優(yōu)點。 當前，3G 存在三大主流標準：一是 WCDMA 標準，也稱為“寬帶碼分多址接入”，支持者主要是以 GSM 系統(tǒng)為主的歐洲廠商；二是 CDMA2000 標準，也稱為“多載波碼分多址接入”，由美國高通北美公

18、司為主導(dǎo)提出，韓國現(xiàn)在成為該標準的主導(dǎo)者；三是 TD-SCDMA 標準，中文含義為“時分同步碼分多址接入”，是我國獨自制定的 3G 標準，它在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)的支持、頻率靈活性及成本等方面都具有獨特的優(yōu)勢，全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持 TD-SCDMA 標準。在中國這幾年通信技術(shù)進入了空前的高速發(fā)展，并且在保證了 2G 通信系統(tǒng)的存在的同時，大力發(fā)展和實現(xiàn) 3G 的應(yīng)用，在許多地方開通了 3G 的業(yè)務(wù)并且得到了很好的評價，相信在最近的幾年里，3G 會完全進入到我們的生活，給我們帶來本質(zhì)的通信變化和發(fā)展。移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 7 / 31種信息服務(wù)，同時也要考慮與已有

19、第二代系統(tǒng)的良好兼容性。圖 2-1 3G 移動通信系統(tǒng)組成2.2、3G 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成IMT- 2000 系統(tǒng)的組成，I MT- 2000 系統(tǒng)構(gòu)成如（圖 2-1）所示 它主要由三個功能子系統(tǒng)構(gòu)成。即核心網(wǎng) CN 、無線接入網(wǎng) RAN 、移動臺 MS 組成。分別對應(yīng)于 GSM 系統(tǒng)的交換子系統(tǒng) NSS 、 基站子系統(tǒng) BSS 移動臺 MS 和 SI M 卡。無限接入網(wǎng)（RAN）提供靈活的無線接入功能，核心網(wǎng)（CN）提供一致的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。2.2.1 系統(tǒng)各組成部分的作用系統(tǒng)各組成部分的作用（1）移動臺移動臺有包括移動終端（MT）與用戶識別卡（UIM）分別對應(yīng) GSM 系統(tǒng)的移動中

20、端（ME）與 SIM 卡。（2）無線接入網(wǎng)（RAM）它相當于 GSM 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（BBS）,主要完成用戶接入的全部功能，包括所有空中接口的功能。（3）核心網(wǎng)（CN） ）它相當于 GSM 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS） ，由用來傳輸話音的電路交換子網(wǎng)絡(luò)（CS）和用來傳輸數(shù)據(jù)的分組交換子網(wǎng)絡(luò)（PS）兩部分構(gòu)成。移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 8 / 312.2.2 系統(tǒng)各部分的標準接口系統(tǒng)各部分的標準接口（1）網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)接口（NMI） ，指的是 IMT-2000 的核心網(wǎng)（CN）與其他 IMT-2000 的核心網(wǎng)（CN）之間的接口，是保證互通和漫游的關(guān)鍵接口。（2）無線接入網(wǎng)（RAN）與

21、核心網(wǎng)（CN）之間的接口（RAN-CN） ，對應(yīng)于 GSM系統(tǒng)的 A 接口。（3）移動臺與無線接入網(wǎng)之間的接口（UNI）（4）用戶識別模塊（UIM）和移動臺(MT)之間的接口（UIM-MT） 。圖 2-2 IMT-2000 功能模型及接口2.3 3G 的頻段劃分的頻段劃分 1992 年世界無線電行政大會（WARC）根據(jù) ITU 對于 IMT-2000 的業(yè)務(wù)量和所需的頻譜的估計，劃分了 230MHz 帶寬給 IMT-2000.18852025MHz 及21102200MHZ 頻帶為全球基礎(chǔ)上可用于 IMT-2000 的業(yè)務(wù)；19802010MHz 和21702200MHz 為衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)頻段。

22、共分 60MHz；其余 170MHz 為陸地移動業(yè)務(wù)頻段，其中對頻段是 2*60MHz，不對稱的頻段是 50MHz。2.4 實現(xiàn)實現(xiàn) 3G 的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)1. 初始同步與 Rake 多徑分集接收技術(shù)CDMA 通信系統(tǒng)接收機的初始同步包括 PN 碼同步，符號同步、幀同步和擾碼同步等。CDMA2000 系統(tǒng)采用與 IS-95 系統(tǒng)相類似的初始同步技術(shù)，即通過對導(dǎo)頻信道的捕獲建立 PN 碼同步和符號同步，通過同步信道的接收建立幀同步和擾碼同步。WCDMA 系統(tǒng)的初始同步則需要通過“三步捕獲法”進行，即通過對基本同步信道的捕獲建立 PN 碼同步和符號同步，通過對輔助同步信道的不同擴頻碼的非相干接

23、收，確定擾碼組號等，最后通過對可能的擾碼進行窮舉搜索，建立擾碼同步。2. 高效信道編譯碼技術(shù)移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 9 / 31第三代移動通信的另外一項核心技術(shù)是信道編譯碼技術(shù)。在第三代移動通信系統(tǒng)主要提案中（包括 WCDMA 和 CDMA2000 等），除采用與 IS-95 CDMA系統(tǒng)相類似的卷積編碼技術(shù)和交織技術(shù)之外，還建議采用 Turbo 編碼技術(shù)及RS-卷積級聯(lián)碼技術(shù)。3. 智能天線技術(shù)從本質(zhì)上來說，智能天線技術(shù)是雷達系統(tǒng)自適應(yīng)天線陣在通信系統(tǒng)中的新應(yīng)用。由于其體積及計算復(fù)雜性的限制，目前僅適應(yīng)于在基站系統(tǒng)中的應(yīng)用。4. 多用戶檢測技術(shù)在傳統(tǒng)的 CDMA 接收機中，各

24、個用戶的接收是相互獨立進行的。在多徑衰落環(huán)境下，由于各個用戶之間所用的擴頻碼通常難以保持正交，因而造成多個用戶之間的相互干擾，并限制系統(tǒng)容量的提高。解決此問題的一個有效方法是使用多用戶檢測技術(shù)，通過測量各個用戶擴頻碼之間的非正交性，用矩陣求逆方法或迭代方法消除多用戶之間的相互干擾。2.5、WCDMA 移動通信技術(shù)移動通信技術(shù)2.5.1 WCDMA 移動通信技術(shù)的特點移動通信技術(shù)的特點（1）調(diào)制方式：上行為 HPSK，下行為 QPSK；（2）解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)；（3）接入方式：DS-CDMA 方式；（4）三種編碼方式：在話音信道采用卷積碼（R=1/3，K=9）進行內(nèi)部編碼和 Viter

25、bi 譯碼；在數(shù)據(jù)信道上采用 ReedSolomon 編碼；在控制信道采用卷積碼（R=1/2，K=9）進行內(nèi)部編碼和 Viterbi 譯碼；（5）適應(yīng)多種速率的傳輸，可靈活地提供多種業(yè)務(wù)，并根據(jù)不同的業(yè)務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)速率分配不同的資源。同時對多速率、多媒體的業(yè)務(wù)，可通過改變擴頻比（對于低速率的 32kbit/s，64 kbit/s，128 kbit/s 的業(yè)務(wù)）和多碼并行傳送（對于高于 128 kbit/s 的業(yè)務(wù)）的方式來實現(xiàn)；（6）上下行快速、高效的功率控制大大減少了系統(tǒng)的多址干擾，提高系統(tǒng)的容量，同時也降低了傳輸?shù)墓β?；?）核心網(wǎng)基于 GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)的演進，并保持與 GSM/GP

26、RS 網(wǎng)絡(luò)的兼容性；（8）基站之間無需同步。因為基站可以收發(fā)異步的 PN 碼，即基站可跟蹤對方發(fā)出的 PN 碼，同時移動終端也可額外的 PN 碼進行捕獲與跟蹤，因此可獲得同步，支持越區(qū)切換及宏分集，而在基站之間不必進行同步；（9）支持軟切換和更軟切換，切換方式包括三種，即：扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載頻間的硬切換。2.5.2 WCDMA 系統(tǒng)空中接口系統(tǒng)空中接口1. WCDMA 的主要參數(shù)移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 10 / 31WCDMA 是一個寬帶直擴碼分多址（DS-CDMA）系統(tǒng)，為了支持很高的比特速率（最高可達 2Mbit/s）,采用可變擴頻因子和多碼連接。WCDMA 支

27、持各種可變的用戶數(shù)據(jù)速率，既可以很好地支持帶寬需要，WCDMA 主要參數(shù)表 2-1。表表 2-1 WCDMA 主要參數(shù)主要參數(shù)多址接入方式多址接入方式DS-CDMADS-CDMA 雙工方式 FDD/TDD 基站同步 異步方式 碼片速率 3.84Mchip/s 幀長 10ns 業(yè)務(wù)復(fù)用 有不同的服務(wù)質(zhì)量要求的業(yè)務(wù)復(fù)用在一個連接 多速率 可變的擴頻因子和多碼 檢測 使用導(dǎo)頻符號或公共導(dǎo)頻進行相關(guān)檢測 接收機理念 標準支持多用戶檢測和智能天線，應(yīng)用時可選2. WCDMA 的信道MAC 層通過邏輯信道給 RLC 層提供服務(wù)，邏輯信道用來描述傳輸?shù)念愋褪鞘裁?。物理層通過傳輸信道向 MAC 層提供服務(wù)，傳

28、輸信道用來描述怎樣的傳輸數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的特征是什么，物理層之間通過物理信道進行對等實體之間的通信。下面介紹邏輯信道、傳輸信道和物理信道的分類和功能。（1）邏輯信道（2）傳輸信道（3）物理信道3. 擴頻與調(diào)制WCDMA 的擴頻編碼分為信道化編碼和擾碼兩個過程，如圖 2-3 所示。圖 2-3 擴頻與加擾（1）信道化編碼信道化編碼用于區(qū)分來自同一信源的傳輸，即區(qū)分一個扇區(qū)內(nèi)的下行鏈路連接，以及來自某一終端的所有上行鏈路專用物理信道。WCDMA 在信道化編碼過程中采用可變碼速的正交擴頻序列（OVSF）碼進行序列擴頻，OVSF 碼的長度決定了信息的擴頻增益，在傳遞碼片的速率固定（對 WCDMA 為 3.8

29、4Mchip/s）移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 11 / 31的情況下，OVSF 碼越短，傳遞信息的速率就越高，信道化編碼過程與 CDMA2000系統(tǒng)的擴頻編碼過程相同。（2）擾碼加擾的目的是為了將不同的終端或基站區(qū)分開來。加擾在擴頻之后，它不會改變信號的帶寬，而只是用來區(qū)分來自不同信源的信號，即使多個發(fā)射機使用相同碼字擴頻也不會出現(xiàn)問題。如圖 2-4 所示，在擾碼過程之前，經(jīng)過信道化編碼，需要傳送的信息已經(jīng)別被擴頻，以需要的碼片速率進行傳送，所以在擾碼過程中不再改變信號的帶寬和擴頻增益。圖 2-4 信道化編碼和加擾過程 WCDMA 有個非常重要的特征就是無需 GPS，其原因就是 W

30、CDMA 是通過正交的擾碼來區(qū)分扇區(qū)和用戶，不同于 CDMA2000 系統(tǒng)采用 PN 碼的不同偏置相位區(qū)分扇區(qū)和用戶，所以不需要基站之間的嚴格同步，WCDMA 基站也不需要 GPS，這使得基站的選址和安裝更加方便，可以實現(xiàn)分層組網(wǎng)等更加靈活的組網(wǎng)方式，而且 WCDMA 不需要進行 PN 偏置規(guī)劃，取而代之的是擾碼規(guī)劃。表表 2-2 信道化編碼和擾碼的功能與特征信道化編碼和擾碼的功能與特征 信道化編碼信道化編碼 擾碼擾碼用途上行鏈路：區(qū)分同一終端的物理數(shù)據(jù)信道和控制信道下行鏈路：區(qū)分同一小區(qū)中不同用戶的下行鏈路連接上行鏈路：區(qū)分終端下行鏈路：區(qū)分扇區(qū)(小區(qū))長度4 個碼片-256 個碼片（1.0

31、s-66.7s）下行鏈路還包括 512 個碼片上行鏈路：(1)10ms=38400chip (2)66.7s=256 個碼片下行鏈路：10ms=38400chip 碼字數(shù)目一個擾碼下的碼字數(shù)=擴頻因子上行鏈路：幾百萬下行鏈路：512移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 12 / 31碼族正交可變擴頻因子長碼(10ms):Gold短碼：擴展的 S(2）碼族2.5.3 WCDMA 系統(tǒng)無線接口系統(tǒng)無線接口 Uu 的協(xié)議結(jié)構(gòu)的協(xié)議結(jié)構(gòu)1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述UMTS 系統(tǒng)由三個部分構(gòu)成，即 CN（核心網(wǎng)）、UTRAN（無線接入網(wǎng)）和UE（用戶裝置）組成，此外核心網(wǎng)還可以與外部通信，以提供更豐富的業(yè)務(wù)，如許

32、多基于 Internet 的業(yè)務(wù)。CN 與 UTRAN 的接口定義為 Iu 接口，UTRAN 與 UE的接口定義為 Uu 接口，如圖 2-5 所示 圖 2-5 UMTS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （1）核心網(wǎng)（CN）核心網(wǎng)（Core Network ,CN）負責(zé)處理 WCDMA 系統(tǒng)內(nèi)語音呼叫（call）、數(shù)據(jù)會話（session）以及與外部網(wǎng)絡(luò)的交換和路由。（2）用戶設(shè)備（UE）用戶設(shè)備（User Equipment, UE）主要包括基帶處理單元、射頻單元、協(xié)議棧模塊以及應(yīng)用層軟件模塊，其物理實體包括移動設(shè)備（Mobile Equipment, ME）和 UMTS 用戶識別模塊（UMTS Subscribe

33、r Identity Module, USIM）兩部分。移動設(shè)備（ME）是進行無線通信的無線終端，用戶識別模塊（USIM）是一張智能卡，記載用戶標識、執(zhí)行鑒權(quán)算法、存儲鑒權(quán)、密鑰及終端所需的一些預(yù)約信息。用戶設(shè)備（UE）為用戶提供電路域和分組域的各種業(yè)務(wù)功能，包括語音、短信、移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。WCDMA 終端和雙模終端更可以提供寬帶語音和高速的數(shù)據(jù)通信。（3）無線接入網(wǎng)（UTRAN）無線接入網(wǎng)連接到移動用戶設(shè)備和核心網(wǎng)，實現(xiàn)無線接入和無線資源管理。由于采用了 UMTS 的陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以又稱為 UMTS 陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)（UMTS Terrestrial Radio Access Net

34、work, UTRAN）。UTRAN 包括許多通過 Iu 接口連接到 CN 的 RNS。一個 RES 包括一個 RNC和一個或多個 Node B。Node B 通過 Iub 接口連接到 RNC 上，它支持 FDD 模式與 TDD 模式或者雙模式。Node B 包括一個或多個小區(qū)。移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 13 / 31在 UTRAN 結(jié)構(gòu)中， Iu、Iur、Iub 接口分別為 CN 與 RNC、RNC 與RNC、RNC 與 Node B 之間的接口。UTRAN 結(jié)構(gòu)如圖 2-6 所示。圖 2-6 UTRAN 結(jié)構(gòu)2.WCDMA 的開放接口WCDMA 主要的開放接口包括：Cu 接口

35、、Uu 接口、Iu 接口、Iur 接口和 Iub接口。 （1）Cu 接口 Cu 接口是 USIM 智能卡和 ME 間的電氣接口，它遵循智能卡的標準格式。 （2）Uu 接口 Uu（UE-UTRAN）接口被稱為 WCDMA 的空中接口，是指用戶設(shè)備（UE）和UMTS 地面無線接入網(wǎng)（UTRAN）之間的接口，通常也被稱為無線接口。無線接口使用無線傳輸技術(shù)（RTT）將用戶設(shè)備接入到系統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)部分。（3）Iu 接口Iu（UTRAN-CN）接口連接 UTRAN 和 CN，它是一個開放接口，將系統(tǒng)分成專用于無線通信的 UTRAN 和負責(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

36、實體，它們分別是用于將 UTRAN 連接至電路交換（CS）CN 的 Iu CS（Iu Circuit Switched）和連接至分組交換（PS）CN 的 Iu PS（Iu Packet Switched）。還有一種 Iu 實體稱為 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)。這樣相應(yīng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平臺也就不同。但設(shè)計指導(dǎo)的一個主要原則仍然是：用于 Iu CS 和 Iu PS 的控制平面應(yīng)盡量相同，它們之間的差別應(yīng)該很小。（4）Iur 接口盡管 Iur（RNC-RNC）接口最初設(shè)計是為了支持 RNC 之間的軟切換，但隨著標準的發(fā)展，更多的特性被加了進來，目前 Iur 接

37、口可以提供如下 4 種功能：支持基本的 RNC 之間的移動性；支持專用信道業(yè)務(wù)；支持公共信道業(yè)務(wù)；支持全局資源管理。一般來說，根據(jù)運營商的需要，在兩個無線網(wǎng)絡(luò)控制器之間可以只實現(xiàn) 4個 Iur 功能模塊中的某些部分就可以了。（5）Iub 接口Iub（RNC-Node B）接口信令可以分成兩個基本部分：公共 B 接點協(xié)議和專用 B 接點協(xié)議。公共 B 接點協(xié)議定義了經(jīng)由公共信令鏈路的信令過程，而專用B 接點協(xié)議則應(yīng)用于專用信令鏈路中。移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 14 / 312.6 CDMA2000 移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)2.6.1 CDMA2000 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CDMA200

38、0 系統(tǒng)將 IS-95 從一個話音、低速數(shù)據(jù)系統(tǒng)改進為一個無線多媒體系統(tǒng)，使之能夠提供基本滿足 ITM-2000 要求的容量和服務(wù)，同時優(yōu)化了語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并能支持高速的電路和分組業(yè)務(wù)，提供平滑的后兼容（與 IS-95），其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也與 IS-95 兼容。1. 概述CDMA2000 1x 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-7 所示。圖中：MSC/VLR移動交換中心/拜訪位置寄存器 HLR/AC歸屬位置寄存器/鑒權(quán)中心PDSN/FA分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點/外地代理HA歸屬代理RADIUSAAA（鑒權(quán)、認證、記費）服務(wù)器BSC/PCF基站控制器/分組控制功能BTS基站收發(fā)信機OMC操作維護中心MS移動臺（手機） 圖

39、 2-7 CDMA2000 1x 數(shù)字移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CDMA2000 1x 數(shù)字移動通信系統(tǒng)是由若干個子系統(tǒng)或功能實體構(gòu)成。其中基站子系統(tǒng)(BSS)在移動臺（MS）和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）之間提供和管理傳輸通道，特別是包括了 MS 與 CDMA 系統(tǒng)的功能實體之間的無線接口管理。NSS 必須移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 15 / 31管理通信業(yè)務(wù)，保證 MS 與相關(guān)的公用通信網(wǎng)或與其它 MS 之間建立通信，也就是說 NSS 不直接與 MS 互通，BSS 也不直接與公用通信網(wǎng)互通。MS、BSS、NSS 和分組子系統(tǒng)組成 CDMA 系統(tǒng)的實體部分。操作系統(tǒng)（OSS）則提供運營部門一種手段

40、來控制和維護這些實體運行部分。與 IS-95 相比，核心網(wǎng)中的 PCF 和 PDSN 是兩個新增加的模塊，通過支持移動 IP 協(xié)議的 A10、A11 接口互聯(lián)，可以支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸。而以MSC/VLR 為核心的網(wǎng)絡(luò)部分，支持話音和增強的電路交換型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，與 IS-95一樣，MSC/VLR 與 HLR/AC 之間的接口基于 ANSI-41 協(xié)議。新增節(jié)點 PCF（分組控制單元）是新增功能實體，用于轉(zhuǎn)發(fā)無線子系統(tǒng)和PDSN 分組控制單元之間的消息。PDSN 節(jié)點為 CDMA2000 1x 接入 Internet 的接口模塊。2. 基站子系統(tǒng)（BSS）基站子系統(tǒng)（BSS）是由基站收發(fā)信臺（BT

41、S）和基站控制器（BSC）這兩部分的功能實體構(gòu)成。通過無線接口直接與移動臺相接，負責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)（BSS）與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）中的移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息。當然，要對 BSS 部分進行操作維護管理，還要建立 BSS 與操作子系統(tǒng)（OSS）之間的通信連接。3. 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）主要包含有 CDMA 系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對 CDMA 移動用戶之間通信和CDMA 移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起到管理

42、作用.4. 操作子系統(tǒng)（OSS）操作子系統(tǒng)（OSS）需要完成許多任務(wù)，包括移動用戶管理、移動設(shè)備管理以及網(wǎng)絡(luò)操作和維護。移動用戶管理可包括用戶數(shù)據(jù)管理和呼叫計費。用戶數(shù)據(jù)管理一般由 HLR來完成，HLR 是 NSS 功能實體之一。用戶識別卡（UIM）的管理也認為是用戶數(shù)據(jù)管理的一部分，但是，作為相對獨立的用戶識別卡的管理，還必須根據(jù)運營部門對 UIM 的管理要求和模式采用專門的 UIM 個人化設(shè)備來完成。呼叫計費可以由移動用戶所訪問的各個移動交換中心和 GMSC 分別處理，也可以采用通過HLR 或獨立的計費設(shè)備來集中處理計費數(shù)據(jù)的方式。移動設(shè)備管理是由移動設(shè)備識別寄存器來完成，EIR 與 NS

43、S 的功能實體之間是通過 SS7 信令網(wǎng)絡(luò)的接口互連，為此，EIR 也歸入 NSS 的組成部分之一。網(wǎng)絡(luò)操作與維護是完成對 CDMA 系統(tǒng)的 BSS 和 NSS 進行操作與維護管理任務(wù)的，完成網(wǎng)絡(luò)操作與維護管理管理的設(shè)施稱為操作與維護中心（OMC）。OMC 還應(yīng)具備與高層次的電信管理網(wǎng)絡(luò)進行通信的接口功能，以保證 CDMA 網(wǎng)絡(luò)能與其它電信網(wǎng)絡(luò)一起納入先進、統(tǒng)一的電信管理網(wǎng)絡(luò)中進行集中操作與維護管理。直接面向 CDMA 系統(tǒng)的 BSS 和 NSS 各個功能實體的操作與維護中心（OMC）歸入NSS 部分。5. 主要接口CDMA 系統(tǒng)的主要接口是指 A 接口和 Um 接口。如圖 2-8移動通信技術(shù)

44、 10 電信 陳海祥CHX 16 / 31圖 2-8 CDMA 系統(tǒng)的主要接口A 接口定義為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）與基站子系統(tǒng)（BSS）之間的通信接口。Um接口（空中接口）定義為移動臺與基站收發(fā)信臺（BTS）之間的通信接口。除了這兩個接口外，其它接口如下：（1）Abis 接口用于 BTS 和 BSC 之間的連接；（2）A1 接口用于傳輸 MSC 和 BSC 之間的信令信息；（3）A2 接口用于傳輸 MSC 和 BSC 之間的話音信息；（4）A3 接口用于傳輸 BSC 和 SDU（交換數(shù)據(jù)單元模塊）之間的用戶話務(wù)（包括語音和數(shù)據(jù)）和信令；（5）A7 接口用于傳輸 BSC 之間的信令，支持 BSC

45、之間的軟交換；（以上節(jié)點與接口與 IS-95 系統(tǒng)需求相同）（6）A8 接口：傳輸 BSC 和 PCF 之間的用戶業(yè)務(wù)；（7）A9 接口：傳輸 BSC 和 PCF 之間的信令信息；（8）A10 接口：傳輸 PCF 和 PDSN 之間的用戶業(yè)務(wù)；（9）A11 接口：傳輸 PCF 和 PDSN 之間的信令信息；（10）A10/ A11 接口是無線接入網(wǎng)和分組核心網(wǎng)之間的開放接口2.6.2. CDMA2000 移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)1. 初始同步與 Rake 多徑分集接收技術(shù)（1）初始同步技術(shù)CDMA2000 系統(tǒng)采用與 IS-95 系統(tǒng)類似的初始同步技術(shù)，即通過對導(dǎo)頻信道的捕

46、獲建立 PN 碼同步和符號同步，通過同步信道的接收建立幀同步和擾碼同步。（2）分集接收技術(shù)在 CDMA 系統(tǒng)中，由于信號帶寬較寬，因而在時間上可以分辨出比較細微的多徑信號，對分辨出來的多徑信號分別進行加權(quán)調(diào)整，使合成之后的信號得到加強，從而可以在較大程度上降低多徑衰落信道造成的負面影響。這種技術(shù)稱為 Rake 多徑分集接收技術(shù)。2. 高效的信道編譯碼技術(shù)（1）卷積和交織技術(shù)CDMA2000 上行鏈路和下行鏈路中均采用了比 IS-95 系統(tǒng)中碼率更低的卷積編碼，同時采用交織技術(shù)將突發(fā)錯誤分散成隨機錯誤，兩者配合使用，從而更加有效的對抗移動信道中的多徑衰落。移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX

47、17 / 31（2）Turbo 編解碼技術(shù)為了適應(yīng)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，在第三代移動通信系統(tǒng)中還采用了 Turbo編碼技術(shù)。Turbo 編碼器采用兩個并行相連的系統(tǒng)遞歸卷積編碼器，并輔之一個交織器。兩個卷積編碼器的輸出經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換以及鑿孔操作后輸出。3. 功率控制技術(shù)第三代移動通信系統(tǒng)中采用的功率控制技術(shù)可以分為三種類型：開環(huán)功率控制、閉環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制。上行鏈路采用開環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)功率控制相結(jié)合的技術(shù)，主要解決“遠近效應(yīng)”問題，保證所有的信號到達基站時都具有相同的功率；下行鏈路則采用閉環(huán)和外環(huán)功率控制相結(jié)合的技術(shù)，主要解決同頻干擾的問題，可以使處于嚴重干擾區(qū)域的移動臺保持較好的通信質(zhì)量

48、，減少對其它移動臺的干擾。4. 智能天線技術(shù)目前智能天線僅適應(yīng)于基站系統(tǒng)中的應(yīng)用，智能天線包括兩個重要部分組成：一是對來自移動臺發(fā)射的多徑電波方向進行到達角（DOA）估計，并進行空間濾波，抑制其它移動臺的干擾；二是對基站發(fā)送信號進行波束成形，使基站發(fā)送信號能夠沿著移動臺電波的到達方向發(fā)送回移動臺，從而降低發(fā)射功率，減少對其它移動臺的干擾。智能天線技術(shù)用于 TDD 方式的 CDMA 系統(tǒng)是比較適合的，它能夠起到較大程度上抑制多用戶干擾，從而提高系統(tǒng)容量。應(yīng)用智能天線技術(shù)的困難在于由于存在多徑效應(yīng)，每個天線需要一個 Rake 接收機，從而使基帶處理單元復(fù)雜度明顯提高。5. 多用戶檢測技術(shù)在傳統(tǒng)的

49、CDMA 接收機中，各個用戶的接收是相互獨立進行的，在多徑衰落環(huán)境下，由于各個用戶之間所用的擴頻碼通常難以保持正交，因而造成多個用戶之間的相互干擾，并限制系統(tǒng)容量的提高。解決該問題的一個有效的方法是使用多用戶檢測技術(shù)，通過測量各個用戶擴頻碼之間的非正交性，用矩陣求逆方法或迭代方法消除多用戶之間的相互干擾。通過多用戶檢測技術(shù)理論上可以改善系統(tǒng)容量。6. CDMA2000 軟切換軟切換的過程中，移動臺不斷地搜索著激活類、候選類、臨近類和剩余類各個導(dǎo)頻的強度，并且根據(jù)強度維護各個類，當移動臺靠近切換區(qū)時，移動臺開始進行相關(guān)的操作。 首先，移動臺在靠近切換區(qū)時，在 IS-95 中當移動臺搜索到鄰區(qū)導(dǎo)頻

50、強度大于 T-ADD-s 時，立即把這個導(dǎo)頻加入到候選類，同時向基站報告導(dǎo)頻強度，準備接受基站的切換指示消息后開始宏分集。但是在 CDMA2000 中，當移動臺搜索到鄰區(qū)導(dǎo)頻強度大于 T-ADD 時，移動臺只是把這個導(dǎo)頻加入到候選類，直到移動臺認為其搜索到的強度足夠大時，才開始向基站發(fā)導(dǎo)頻報告，準備宏分集。其次，移動臺準備離開切換區(qū)時，判斷的門限也有很大的不同。在 IS-95 中，移動臺直到原 BTS 導(dǎo)頻的強度低于 T-DROP-s 時，才開始啟動下降定時器，所以其判斷的尺度比較單一。但是在 CDMA2000 中，移動臺對參與宏分集的基站的導(dǎo)頻不斷地按照大小排隊，然后判斷最小的幾個有沒有達到

51、下降門限。移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 18 / 312.7 TD-SCDMA 移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)2.7.1 TD-SCDMA 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1. 概述一個 TD-SCDMA 幀的長度為 10ms，分成兩個 5ms 子幀，每一個子幀有分成長度為 675s 的 7 個常規(guī)時隙和 3 個特殊時隙，即 DwPTS（下行導(dǎo)頻時隙）、G（保護間隔）和 UpPTS（上行導(dǎo)頻時隙）。TD-SCDMA 子幀結(jié)構(gòu)如圖 2-9 所示，每一個 5ms 的子幀由 7 個常規(guī)時隙組成。在這 7 個常規(guī)時隙中，Ts0 總是分配給下行鏈路，而 Ts1 總是分配給上行鏈路。上行鏈路的時隙和下行鏈路的時隙

52、之間由一個轉(zhuǎn)換點分開，在 TD-SCDMA 系統(tǒng)中的每個 5ms 的子幀中，有兩個轉(zhuǎn)換點（UL 到 DL 和 DL 到 UL）。TD-SCDMA 所提出的幀結(jié)構(gòu)考慮了對一些新技術(shù)的支持，如智能天線（波束成形）技術(shù)和上行同步技術(shù)。TD-SCDMA 子幀結(jié)構(gòu)(a)DL/UL 對稱分配(b)DL/UL 不對稱分配圖 2-9 TD-SCDMA 幀結(jié)構(gòu)示意圖2. 特殊時隙（1）下行導(dǎo)頻時隙（DwPTS）每個子幀中的 DwPTS(SYNC-DL)是為下行導(dǎo)頻和同步而設(shè)計的，由 Node B 以最大功率在全方向或在某一扇區(qū)上發(fā)射。這個時隙通常是由長為 64chip 的SYNC-DL 和 32chip 的保護

53、碼間隔組成，其結(jié)構(gòu)如圖 2-10 所示。移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 19 / 31圖 2-10 DwPTS 的突發(fā)結(jié)構(gòu)SYNC-DL 是一組 PN 碼集。為了方便小區(qū)測量，設(shè)計的 PN 碼集用于區(qū)分相鄰小區(qū)，該 PN 碼集在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中可以重復(fù)使用。（2）上行導(dǎo)頻時隙（UpPTS）每個子幀中的 UpPTS（SYNC-UL）是為上行導(dǎo)頻和同步而設(shè)計的，當 UE 處于空中登記和隨機接入狀態(tài)時，它將首先發(fā)射 UpPTS，當?shù)玫骄W(wǎng)絡(luò)應(yīng)答后，發(fā)射RACH。這個時隙通常由長為 128chip 的 SYNC-UL 和 32chip 的保護周期間隔組成，其結(jié)構(gòu)與圖 2.7.2 所示的非常類似。SYN

54、C-UL 的內(nèi)容是一組 PN 碼集，設(shè)計該 PN 碼是由于在接入過程中區(qū)分不同的 UE。（3）保護間隔周期（G）在 Node B 側(cè)，由于 Tx 向 Rx 轉(zhuǎn)換的保護間隔為 75s（96chip）。2.7.2 TD-SCDMA 主要特點及關(guān)鍵技術(shù)主要特點及關(guān)鍵技術(shù)TD-SCDMA 作為 TDD 模式技術(shù)，比 FDD 更適用于上下行不對稱的業(yè)務(wù)環(huán)境，是多時隙 TDMA 與直擴 CDMA、同步 CDMA 技術(shù)合成的新技術(shù)。同時，作為當前世界最為先進的傳輸技術(shù)之一，TD-SCDMA 標準建議所采用的空中接口技術(shù)很容易同其他技術(shù)相融合，如智能天線技術(shù)、同步 CDMA 技術(shù)以及軟件無線電技術(shù)。其中，智能

55、天線技術(shù)有效地利用了 TDD 上下行鏈路在同一頻率上工作的優(yōu)勢，可大大增加系統(tǒng)容量，降低發(fā)射功率，更好地克服無線傳播中遇到的多徑衰落問題。良好的兼容性所帶來的最大利益就是可以通過多種途徑實現(xiàn)向 3G 的跨越，從而避免來自 FDD CDMA 技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的眾多專利問題。同時，TD-SCDMA 中還應(yīng)用了聯(lián)合檢測、軟件無線電、接力切換等技術(shù)，使系統(tǒng)的整體性能獲得很大程度的提高，從而在硬件制造投資總成本控制上獲得了更多優(yōu)勢。1. 系統(tǒng)碼道TD-SCDMA 系統(tǒng)將工作于 ITU 規(guī)劃的頻段內(nèi)，每一載波帶寬為 1.6MHz,擴頻后碼片速率大約為 1.3542Mchip/s,預(yù)留 200KHz 作為頻率合成

56、器的步長。每個射頻碼道包括 10 個時隙，去除保護時隙后的時隙平均長度為 478s,而每一時隙又包含了 16 個 Wa1sh 區(qū)分的碼道，這些時隙和碼道通過使用直接擴譜技術(shù)來共享同一射頻信道。由每一時隙和碼道確定的物理信道（Mux0d, Muxd, Mux0u, Muxu 和 Muxlu 等）可以作為資源單元，分配給任何一個用戶。上、下行業(yè)務(wù)的保護時隙可保證手機和基站之間 20 公里的通信范圍，在每一時隙單元之間，還有 8chip 的保護時隙，以防止不同時隙之間的重疊。碼道經(jīng)過動態(tài)分配，可以支持多達 2048kbit/s 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但此時至少要有一個碼道用于上行的接入。2. 同步碼分多址技術(shù)

57、移動通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 20 / 31這是 TD-SCDMA 技術(shù)中非常重要的一種技術(shù)，采用這一技術(shù)意味著所有用戶的偽隨機碼在到達機站是都是同步的。由于偽隨機碼之間的同步正交性，這一系統(tǒng)可以有效地消除碼間干擾，擴大系統(tǒng)容量。就目前來看，TD-SCDMA 將來的同類系統(tǒng)容量至少會是其他兩種 CDMA 標準的四倍。當 3G 移動終端（手機等）工作時，將接收來自基站的最強信號，進而獲得接收同步，并且從公共控制物理信道中獲得相關(guān)信息。接收同步建立之后，手機用戶直接進行空中注冊，基站通過接收注冊信息、搜尋發(fā)射的功率冗余度和同步，并將功率控制和同步偏移信息放入下行公共控制物理信道進行發(fā)送。

58、在整個響應(yīng)期間，手機將調(diào)整其發(fā)射功率和發(fā)射時間，以建立起初始同步。同步的維持將依靠在每一個上行時隙中的 Empty 或 Sync 2 序列（上行的接入幀除外），而只有當這一時隙某一碼道分配的 Walsh 數(shù)和現(xiàn)行的幀號相匹配時，Sync 2 才會獲得功率發(fā)射，而其他手機雖然處于同一時隙，但由于被分配了不同的 Walsh 碼，它們的 Sync 2 將轉(zhuǎn)入 Empty 狀態(tài)，不進行任何功率發(fā)射。這一設(shè)計可以使基站以較少的干擾來接收 Sync 2 序列，以維持手機與基站的同步，而在下行幀中，同步偏移和功率控制信息被傳送給手機，以進行閉環(huán)的功率控制和同步控制。3. 智能天線技術(shù)TD-SDCMA 智能天

59、線技術(shù)的測試早已完成，而在通信系統(tǒng)建議中也是采用這一無線技術(shù)。智能天線由一個環(huán)形的天線陣列和相應(yīng)的發(fā)送接收單元組成，并由相應(yīng)的算法來控制。與傳統(tǒng)的全向天線只產(chǎn)生一個波束不同的是，智能天線系統(tǒng)可以給出多個波束賦形，而每一個波瓣對應(yīng)于一個特別的手機用戶，波束也可以動態(tài)地追蹤用戶。在接收方面，這一技術(shù)允許進行空間選擇接收，這樣不但增加了接收靈敏度，而且還可將來自不同位置的手機的共碼道干擾降至最小，以增加網(wǎng)絡(luò)的整體容量。智能天線采用雙向波束賦形，在消除干擾的同時增大了系統(tǒng)的容量，并且降低了基站的發(fā)射功率要求，即便出現(xiàn)單個天線單元損壞的現(xiàn)象，系統(tǒng)工作也不會因此受到重大影響。4. 接力切換接力切換是基于同

60、步碼分多址和智能天線結(jié)合的技術(shù)。TD-SDCMA 系統(tǒng)利用天線陣列和同步碼分多址技術(shù)中碼片周期的周密測定，可以得出用戶位置，然后在手機輔助下，基站根據(jù)周圍的空中傳播條件和信號質(zhì)量，將手機切換到信號更為優(yōu)良的基站，通過這一方式，這一技術(shù)還可以對整個基站網(wǎng)絡(luò)的容量進行動態(tài)優(yōu)化分配，也可以實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的切換。5. 軟件無線電在 TD-SDCMA 系統(tǒng)中，DSP（數(shù)字信號處理技術(shù)）將取代常規(guī)模式，完成眾多原來通過 RF 基帶模擬電路和 ASIC 實現(xiàn)的無線傳輸功能。這些功能主要包括智能 RF 波束賦形，板內(nèi) RF 校正、載波恢復(fù)以及定時調(diào)整等。6. 頻譜利用率頻譜利用率是 ITU 對 3G 系統(tǒng)的要求之一，在當前的 2