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，全球的信息化建設(shè)已經(jīng)拉開了序幕，只有擁有信息資源開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)勢，才能掌握信息化建設(shè)的主動權(quán)。信息化，尤其是信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，已成為各國綜合國力的象征。作為信息業(yè)的主產(chǎn)業(yè)移動通信的發(fā)展自然成為重中之重。 第三代移動通信是當(dāng)前全球信息通信產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的熱點，也是各方面關(guān)注的焦點。數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢 ,3G 網(wǎng)絡(luò) 將為用戶提供表現(xiàn)力更加豐富的音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的業(yè)務(wù)。 第三代移動通信（ 3G）的發(fā)展經(jīng)歷了體制標(biāo)準(zhǔn)之爭，已逐步演進(jìn)到 標(biāo)準(zhǔn)的完善和設(shè)備開發(fā)之爭以及未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展之爭。面對激烈的競爭形勢，快速提供業(yè)務(wù)、減少帶寬資費、提高通信服務(wù)質(zhì)量成為移動運(yùn)營商在市場競爭中獲勝的關(guān)鍵因素，這些關(guān)鍵因素之爭的焦點又集中在基礎(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3G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中扮演重要角色。 全文以第三代移動通信（ 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和其所處的國內(nèi)及國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 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 國外的發(fā)展?fàn)顩r . 2 1.3 國內(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 多用戶檢測 . 4 2.3 功率控制 . 5 2.4 軟切換 . 6 2.4.1 軟切換的實現(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 . 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 多用戶檢測 . 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)劣勢分析 . 17 第 4 章 無線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) . 19 4.1 無線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖 . 19 4.2 無線接口介紹 . 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、時序安排和調(diào)度從 RNC 轉(zhuǎn)移到 NODE B . 28 5.5 短幀長度 (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 接力切換過程（采用的是移動臺輔助切 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，全球的信息化建設(shè)已經(jīng)拉開了序幕，只有擁有信息資源開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)勢，才能掌握信息化建設(shè)的主動權(quán)。信息化，尤其是信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，已成為各國綜合國力的象征。作為信息業(yè)的主產(chǎn)業(yè)移動通信的發(fā)展自然成為重中之重。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，移動通信在全球范圍內(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。截止到 2005 年底，我國移動電話用戶已經(jīng)達(dá)到 3.9 億，每年新增用戶在 5000萬左右，預(yù)計到 2010 年，我國移動用戶將達(dá)到 7 億左右。伴隨著 GSM 在中國的發(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)更好地實現(xiàn)無縫漫游以及為用戶提供多媒體業(yè)務(wù)的移動通信系統(tǒng)，第三代移動通信系統(tǒng)（ 3G）應(yīng)運(yùn)而生，并迅速成為全球信息界的熱點話題。 為推動 3G 的有利發(fā)展，我國也正在加緊步伐。信息產(chǎn)業(yè)部提出了“積極跟進(jìn)、先行試驗、培育市場、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，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。由中國的發(fā)展改革委員會支持，從去年開始已經(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)會時能用上 3G 服務(wù)，中國有望于今年發(fā)放 3G 牌照，且近日國家發(fā)改委高新技術(shù)斯透露信息表示， 政府已經(jīng)開始著手 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， 3G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)很有可能于今年開始啟動，隨著我國移動通信的發(fā)展，第三代移動通信炙手可熱， 3G 時代即將來臨，隨著 3G 牌照的發(fā)放， 3G 系統(tǒng)的建設(shè)將大力發(fā)展。而作為一項規(guī)模大，技術(shù)新的工程，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在第三代移動通信系統(tǒng)的建設(shè)中占據(jù)著主導(dǎo)的地位。對其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行研究是信息健康發(fā)展的需求，也是信息時代發(fā)展的必然過程。 1.1 背景介紹 移動通信是近年來通信行業(yè)中發(fā)展最為迅速的技術(shù)和業(yè)務(wù)之一。 第二代移動通信系統(tǒng)，促使語音業(yè)務(wù)走向了無線傳輸方式。在無線通信市場最 為發(fā)達(dá)的一些國家，移動電話的數(shù)量已經(jīng)超過了固定電話的數(shù)量，并且移動電話的普及率超過了 80%。在我國，移動通信經(jīng)歷了從無到有，從第一代模擬移動通信到第二代的 GSM 和 CDMA 移動通信的發(fā)展過程，經(jīng)歷了有小變大的奮斗歷程。在短短十幾年的時間里，中國移動市場已經(jīng)發(fā)展成為世界上最大的市場之一。然而，隨著移動用戶的急劇增加，第二代移動通信（ GSM）已不能福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 滿足人們的需求，第三代移動通信（ 3G）系統(tǒng)則應(yīng)市場需求，進(jìn)入我國信息市場。 第三代移動通信技術(shù)是按照國際電信聯(lián)盟提出的 IMT-2000 標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計的新一代移動通信系統(tǒng)。與 第一代 模擬移動通信技術(shù) 和第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)相比較，第三代移動通信系統(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。第三代移動通信技術(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)行無縫漫游 的基本目標(biāo)邁進(jìn) 。第三代移動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 國外的發(fā)展?fàn)顩r 國外 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)有一些國家的運(yùn)營商逐漸進(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，韓國使用 CDMA20001X 推出商用 CDMA20001X-DO 業(yè)務(wù)的國家。 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)國家和部分發(fā)展中國家都頒發(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 國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 3G 的發(fā)展已經(jīng)成為我國移動通信領(lǐng)域的焦點所在。 2002 年到 2004 年， 3G 上升為關(guān)系國家大局的一件大事，首先 ， 國家成立了 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以上人員組成，共同商討 3G 發(fā)展中的新問題。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，在這三年里，也組織了一輪又一輪大規(guī)模的測試。 截至目前為止，已經(jīng)完成了室內(nèi)和室外的兩次測試。 第一階段的室內(nèi)測試，開始于 2002 年，根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部的要求，首先是對單系統(tǒng)的功能、業(yè)務(wù)進(jìn)行測試，除了測試單機(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試，這個測試是在一個測試平臺上測試的，也是在信息產(chǎn)業(yè)部 MGNET平臺上面測試的。第一年的測試中，信息產(chǎn)業(yè)部清 醒地看到， 3G 距離中國還有一段距離，但是到 2003 年 9 月，當(dāng)室內(nèi)測試正式結(jié)束時，情況發(fā)生了相當(dāng)大的變化，科技司司長聞庫曾代表信產(chǎn)部表示，對 “這個測試結(jié)果還是比較滿意的 ”。 第三代移動通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 3 而在緊接著進(jìn)行的第二階段外場測試：試驗地點選在技術(shù)力量比較強(qiáng)的三個城市北京、上海、廣州，可以看出信產(chǎn)部對于外場測試寄予了厚望 。主要包括了 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗階段（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 /計費進(jìn)行測試，還有無線干擾，包括 WCDMA、 CDMA2000 和 TDSCDMA 之間及與 GSM 和 PHS 之間的測試。 主要是 為 3G 網(wǎng)絡(luò) 運(yùn)營 的 開展積累經(jīng)驗。外場試驗 ， 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， WCDMA 在北京、上海、廣州三個城市進(jìn)行了試驗，CDMA2000 也在北京、上海、廣州進(jìn)行試驗。國內(nèi)六大運(yùn)營商都參與了試驗，整體試驗在三個城市進(jìn)行的。這階段的測試的目的是為運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計和業(yè)務(wù)提供積累經(jīng)驗，同時為無線電頻譜規(guī)劃提供一些技術(shù)依據(jù)，對信息產(chǎn)業(yè)部已經(jīng)制定的 3G 技術(shù)文件，即將成為中國第三代移動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的文件進(jìn)行一次最后的驗證。 2005 年，全球 3G 市場迅速發(fā)展。截至 9 月，全球 3G 用戶跨越 2 億大關(guān)。受全球 3G 高速發(fā)展以及中國將在 2008 年奧運(yùn)會上提供 3G 業(yè)務(wù)承諾的驅(qū)動，中國 3G 市場各方緊鑼密鼓，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)開始成熟，市場已經(jīng)初具規(guī)模，相關(guān)發(fā)展策略進(jìn)入了探討階段?？傮w來看， 3G 啟動的時機(jī)基本上已經(jīng)成熟 。 1.4 全文概述 本文以第三代移動通信（ 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和其所處的國內(nèi)及國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)。對其 CDMA 的關(guān)鍵技術(shù) RAKE接 收機(jī)、多用戶檢測、功率控制、軟切換、 Turbo 編碼、分集接收分別進(jìn)行介紹。 文中對 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，分析了各個協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)，并在技術(shù)層面上對其進(jìn)行重點比較。網(wǎng)絡(luò)接口和傳輸問題是 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過程，并通過 流程圖對其信令進(jìn)行講解了，使我們能夠更好的理解其原理及工作過程。 全文較為系統(tǒng)地對 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 (論文 ) 4 第二章 CDMA技術(shù)分析 移動通信系統(tǒng)按多址連接方式分，可分為頻分多址 (FDMA)、時分多址 (TDMA)和碼分多址 (CDMA)。 碼分多址是第三代移動通信發(fā)展的基礎(chǔ)主題。 CDMA 是碼分多址 Code Division Multiple Access 的英文縮寫，它是在數(shù)字技術(shù)的分支 擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(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帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(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，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)，以實現(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現(xiàn)的多址方式，不像 FDMA、 TDMA那樣把用戶的信息從頻率和時間上進(jìn)行分離，而是在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾。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 合后不會丟失原來的信息。有多少個互為正交的碼序列，就可以有多少個用戶同時在一個載波上通信。每個發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼（偽隨機(jī)碼），同時接收機(jī)也知道要接收的代碼，用這個代碼作為信號的濾波器，從而使接收機(jī)從所有其他信號的背景中恢復(fù)成原來的信息碼（這個過程稱為解擴(kuò)）。 CDMA 的關(guān)鍵技術(shù)包括： RAKE 接收機(jī)、多用戶檢測、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)也稱為多徑接收機(jī)， 利用多個相關(guān)器分別檢測多徑信號中最強(qiáng)的 L 個支路信號，然后對每個相關(guān)器的輸出進(jìn)行加權(quán)，并把加 權(quán)后的多路輸出信號相加，合并成一個信號，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行解調(diào)和判決。 由于無線信號傳播中存在多徑效應(yīng)， 衰落問題尤為突出 ，而多徑接收機(jī)，正是利用基站發(fā)出的信號經(jīng)過不同的路徑到達(dá)移動臺處時間的不同，當(dāng)兩個信號到達(dá)移動臺處的時間差超過一個信號碼元的寬度，則 RAKE 接收機(jī)就可將其分別成功解調(diào)，移動臺將各個 RAKE 接收機(jī)收到的信號進(jìn)行矢量相加（即對不同時間到達(dá)移動臺的信號進(jìn)行不同的時間延遲到達(dá)同相）。她可以 克服衰落、改進(jìn) CDMA 接收的分集形式。 2.2 多用戶檢測 基于 RAKE 接收機(jī)原理的 CDMA 接收機(jī)將其它用戶 的信號視為干擾信號，但是優(yōu)化后接收機(jī)可以將檢測所有信號或從指定的信號中減去其它信號的干擾。 當(dāng)新的用戶或干擾源進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時，其它用戶的服務(wù)質(zhì)量會下降，網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力越強(qiáng)，可服務(wù)的用戶就越第三代移動通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 5 多。干擾一個基站或移動臺的多路接入干擾是小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間干擾的總和。 多用戶檢測（ MUD）也稱為聯(lián)合檢測和干擾消除，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 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)對功率控制的需求。 2.3 功率控制 由于 CDMA 系統(tǒng)不同用戶同一時間采用相同的頻率，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 CDMA 系統(tǒng)中，每一碼分信道都會受到來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。由于各個用戶距離基站距離不同而使得基站接收到各個用戶的信號強(qiáng)弱不同，由于信號間存在干擾，尤其是強(qiáng)信號會對弱信號造成很大的干擾，甚至造成系統(tǒng)的崩潰，因此必須采用某種方式來控制各個用戶的發(fā)射功率，使得各個用戶到達(dá)基站的信號強(qiáng)度基本一致。 CDMA 系統(tǒng)的容量主要受限于系統(tǒng)內(nèi)部移動臺的相互干擾，所以每個移 動臺的信號達(dá)到基站時都達(dá)到最小所需的信噪比，系統(tǒng)容量將會達(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)射到移動臺的發(fā)射功率，移動臺測量誤幀率，當(dāng)誤幀率超過預(yù)定義值時，移動臺要求基站對它的發(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)整的動態(tài)范圍是 6dB。 移動臺的報告分為定期報告和門限報告 4。 (2)反向開環(huán)功率控制 反向開環(huán)功率控制是移動臺根據(jù)在小區(qū)中所接收功率的變化，迅速調(diào)節(jié)移 動臺發(fā)射功率。其目的是試圖使所有移動臺發(fā)出的信號在到達(dá)基站時都有相同的標(biāo)稱功率。開環(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)，它必須有一個很大的動態(tài)范圍。IS95 空中接口規(guī)定開環(huán)功率控制動態(tài)范圍是 32dB 32dB。 1）剛進(jìn)入接入信道時（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：平均功率是相對于 1.23 MHz 標(biāo)稱 CDMA 信道帶寬而言； INIT_PWR 是對第一個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（步長為 PWR_STEP），直到收到一個效應(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 (論文 ) 6 PWR_STEP 之和（ dB） 3）在反向業(yè)務(wù)信道開始發(fā)送之后一旦收到一個功率控制比特，移動臺的平均輸出功率變?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)稱值為 0dB INIT_PWR 的范圍為 16 15 dB，標(biāo)稱值為 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移動臺的開環(huán)功率估計迅速做出糾正，以使移動臺保持最理想的發(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”比特指示移動臺增加平均輸 出功率，“ 1”比特指示移動臺減少平均輸出功率，步長為 1dB/比特。一個功率控制比特的長度正好等于前向業(yè)務(wù)信道兩個調(diào)制符號的長度（即104.66us）。每個功率控制比特將替代兩個連續(xù)的前向業(yè)務(wù)信道調(diào)制符號，這個技術(shù)就是通常所說的符號抽取技術(shù)。 2.4 軟切換 由于移動通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)，所以，移動臺在跨越空間劃分的小區(qū)時，必然要進(jìn)行越區(qū)切換，即完成移動臺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 系統(tǒng)將在使用相同載波頻率的小區(qū)間實現(xiàn)軟切換，即移動用戶在越區(qū)時可以與兩個小區(qū)的基站同時接通，只相應(yīng)改變擴(kuò)頻碼，即可做到 “先接通再斷開 ”的交換功能，從而大大改善了切換時的通話質(zhì)量。 軟切換是指在切換過程中，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)在兩個或多個基站的覆蓋邊緣區(qū)域進(jìn)行切換時，手機(jī)同時接收多個基站（大多數(shù)情況下是兩個）的信號，幾個基站也同時接收該手機(jī)的信號，直到滿足一定的條件后手機(jī)才切斷同原來基站的聯(lián)系。如果兩個基站之間采用的是不同頻率，則這時發(fā)生的切換是硬切換。軟切換包 括以下四種情況： （ 1）同一基站的兩個扇區(qū)之間；（這種切換也稱為更軟切換（ Softer Handoff）。 （ 2）不同基站的兩個小區(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 軟切換的實現(xiàn) 能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換的原因在于： CDMA 系統(tǒng)可以實現(xiàn)相鄰小區(qū)的同頻復(fù)用 ； 手機(jī)和基站對于每個信道都采用多個 RAKE 接收機(jī)，可以同時接收多路信號，在軟切換過程中各個第三代移動通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 7 基站的信號對于手機(jī)來講相當(dāng)于是多徑信號，手機(jī)接收到這些信號相當(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。軟切換過程 及步驟 ： （ 1） 當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度達(dá)到 T_ADD，移動臺發(fā)送一個導(dǎo)頻強(qiáng)度測量消息，并將 該導(dǎo)頻轉(zhuǎn)到候選導(dǎo)頻集合； （ 2） 基站發(fā)送一個切換指示消息； （ 3） 移動臺將此導(dǎo)頻轉(zhuǎn)到有效導(dǎo)頻集并發(fā)送一個切換完成消息； （ 4） 當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度掉到 T_DROP 以下時，移動臺啟動切換去掉定時器； （ 5） 切換去掉定時器到期，移動臺發(fā)送一個導(dǎo)頻強(qiáng)度測量消息； （ 6） 基站發(fā)送一個切換指示消息； （ 7） 移動臺把導(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。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于信道的特征和業(yè)務(wù)的需求。不僅對于業(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。因此在第三代無線通信中，被推薦為對較高性能要求的編碼方法。 Turbo 碼在當(dāng)前是糾錯性能最好的編碼。一般它比卷積碼的輸出信噪比提高 3dB 左右。但是它是以計算的復(fù)雜性為代價的。迭 代次數(shù)越多，計算越復(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)同時接收衰落互不相關(guān)的兩個或更多個輸入信號后，系統(tǒng)分別解調(diào)福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 這些信號然后將他們相加，這樣系統(tǒng)可以接收到更多有用信號，克服衰落。 移動通信信道是一種多徑衰落信道，發(fā)射的信號要經(jīng)過直射、反射、散射等多條傳播途徑才能達(dá)到接收端，而且隨著移動臺的移動，各條傳播路徑上的信號幅度、時延及相位隨時隨地發(fā)生變化，所以接收到的信號的電平是起伏 、不穩(wěn)定的，這些多徑信號相互疊加就會形成衰落。疊加后的信號幅度變化符合瑞利分布，又稱瑞利衰落。瑞利衰落隨時間急劇變化時，稱為 “快衰落 ”?？焖ヂ鋰?yán)重衰落深度達(dá)到 2030dB。瑞利衰落的中值場強(qiáng)只產(chǎn)生比較平緩的變化，稱為 “慢衰落 ”，且服從對數(shù)正態(tài)分布。分集技術(shù)是克服疊加衰落的一個有效分發(fā)。由于具有頻率、時間、空間的選擇性，因此分集技術(shù)包括頻率分集、時間分集、空間分集。 第三代移動通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 9 第三章 第三代移動通信（ 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， WCDMA 和 TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)是屬于 3GPP 框架，也統(tǒng)稱 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， WCDMA 和TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)是屬于 3GPP 框架，也統(tǒng)稱 UMTS 技術(shù)。 3.1 CDMA2000 CDMA2000 的技術(shù)特點是，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，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)特點還包括：可以更加有效地使用無線資源；可實現(xiàn) CDMAone向 CDMA2000系統(tǒng)平滑過渡；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；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。方法是移動臺測量收到業(yè)務(wù)信道的 Eb/Nt，并與門限值比較，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，從而降低移動臺信噪比要求，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臺發(fā)出指令，決定移動臺是處于監(jiān)聽尋呼信道還是處于低功耗狀態(tài)的睡眠狀態(tài)，這樣移動臺便不必長時間連續(xù)監(jiān)聽前向?qū)ず粜诺?，可減少激活移動臺激活時間和 節(jié)省移動臺功耗。 (2) 配置改變 通過前向快速尋呼信道，基地臺向移動臺發(fā)出最近幾分鐘內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)消息，使移動臺根據(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 (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 碼對兩個數(shù)據(jù)流進(jìn)行擴(kuò)頻，并通過高兩個發(fā)射天線發(fā)射 3。 (2) 另一種是空時擴(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)頻信號捕獲移動臺的發(fā)射，再用梳狀 (Rake)接收機(jī)實現(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，降低了移動臺發(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)異的糾錯性能，適于高速率對譯碼時延要求 不高的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并可降低對發(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 RSC 編碼器 (卷積碼的一種 )、交織器和刪除器組成。每個 RSC 有兩路交驗位輸出，兩個輸出經(jīng)刪除復(fù)用后形成 Turbo 碼。 Turbo 譯碼器由兩個軟輸入、軟輸出的譯碼器、交織器、去交織器構(gòu)成，經(jīng)對輸入信號交替譯碼、軟輸出多輪譯碼、過零判決后得到譯碼輸出。 3.1.7 靈活的幀長 與 IS-95 不同， CDMA2000-1X 支持 5ms、 10ms、 20ms、 40ms、 80ms 和 160ms 多種幀長，不同類型信道分別支持不同幀長。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。 較短幀可以減少時延，但解調(diào)性能較低；較長幀可降低對發(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，保證多媒體的實現(xiàn)。它實現(xiàn)話音、分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、同時處理、提供發(fā)送、復(fù)用和 Qos 控制、提供接入程序。與 IS-95相 比，可以滿足更寬帶和更多 第三代移動通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 11 3.2 WCDMA WCDMA 是一個寬帶直擴(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 ， 無縫的GSM/UMTS 接入 ， 快速業(yè)務(wù)接入 ， 終端的經(jīng)濟(jì)性和簡單性 的特點。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數(shù)據(jù)速率，并且也具有某些性能方面的優(yōu)勢如增強(qiáng)的多徑分集能力。 WCDMA 還可以支持各種可變的用戶數(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)頻符號或公共導(dǎo)頻的相干檢測。 主要技術(shù)包括 RAKE 接收，功率控制，切換， 軟件無線電 和多用戶檢測。 3.2.1 RAKE接收 在陸地移動信道中無線電波傳播的特點是衰落相當(dāng)明顯。使用多個 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，每個指峰分別指向那些有顯著能量到達(dá)的時延位置上。同時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?？焖俟β士刂撇粌H可以對路徑損 耗和陰影效應(yīng)進(jìn)行理想補(bǔ)償，而且對快衰落提供補(bǔ)償。外環(huán)功率控制是通過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。 上行鏈路采用開環(huán)功控和閉環(huán)功控兩種方式。當(dāng)上行鏈路沒有建立時，開環(huán)功控用來調(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 多用戶檢測 多用戶檢測考慮到其它用戶的信息如用戶之間的相關(guān)特性是已知的，充 分利用 CDMA用戶特征碼的內(nèi)在結(jié)構(gòu)信息改善接收系統(tǒng)的性能。比較典型的多用戶檢測算法有線性解相關(guān)算法和干擾抵消算法，線性解相關(guān)算法通過估計用戶之間的相關(guān)矩陣同時檢測多個用戶的信息，干擾抵消算法則先將干擾信號扣除掉，然后再進(jìn)行信號檢測。多用戶檢測可以提高系統(tǒng)的容量，克服遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響。目前適用于 WCDMA 的多用戶檢測算法較少。今后多用戶檢測努力的方向是降低復(fù)雜度和針對 WCDMA 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。智能天線可分為兩類即外掛式和內(nèi)嵌式。前者如 Metawave 的方法，后者如 Arraycom 的方法，在開發(fā)全新的WCDMA 基礎(chǔ) 設(shè)施時，需要采用內(nèi)嵌式的方法，以便充分利用智能天線帶來的全部優(yōu)越性，包括：增大通信距離，提供更大范圍的覆蓋，可以實現(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 (論文 ) 12 量；與其它技術(shù)結(jié)合，提供無線電定位，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)共存的第三代移動通信系統(tǒng)中，軟件無線電技術(shù)是一種最有希望解決這些問題的技術(shù)之一。軟件無線電技術(shù)可將模擬信號的數(shù)字化過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通信系統(tǒng)向第三代移動通信系統(tǒng)的平滑過渡提供一個良好的無縫解決方案。 3.2.4 切換 表中顯示了 WCDMA 系統(tǒng)支持的切換類型。最典型的是同頻切換，它是利用用戶移動而觸發(fā)，有效解決了用戶在移動接收信息的問題。如表 3-1 所示： 表 3-1 切換 切換類型 切換測試 典型的 UE到 RNC切換測試報告 切換原因 WCDMA 同頻 由匹配濾波器進(jìn)行全時段測試 時間觸發(fā)報告 正常移動 WCDMA 到 GSM系統(tǒng)間 需要時才測試，使用壓縮模式 在壓縮模式期間周期性報告 覆蓋、符合、業(yè) 務(wù) WCDMA 異頻 需要時才測試，使用壓縮模式 在壓縮模式期間周期性報告 覆蓋、符合、業(yè)務(wù) 3.3 TD-SCDMA TD-SCDMA 表示時分同步碼分多址接入，由中國自行研制，并已正式成為全球 3G 標(biāo)準(zhǔn)之一。 TD-SCDMA 是世界上第一個采用時分雙工（ TDD）方式和智能天線技術(shù)的公眾陸地移動通信系統(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通信系統(tǒng)。它的主要技術(shù)特點為： TDD 模式、低碼片速率、上行同步、接力切換、智能天線、軟件無線電技術(shù)等。正是由于這些技術(shù)特點才使得他成為 3G 系統(tǒng)的主流。下面將具體分析這些特點及其作用。 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)和傳送時在分離的兩個對稱頻率信道上，同保證頻段來分離接收與傳輸信道 5。在 TDD 時分雙工方式中，接收和傳送時在同一頻率信道即載波的不用時隙，用保證時間來分離接收與傳輸信道。其基本原理如圖 3-1。 第三代移動通信（ 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、支持不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、有利于采用新技術(shù)、成本低的優(yōu)勢。 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)接收信號采樣后的數(shù)字信號處理量大大降低，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、多用戶檢測、 MIMO 等新技術(shù)來降低干擾、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)計來實現(xiàn)嚴(yán)格的上行同步，使一個同步的 CDMA 系統(tǒng)，通過上行同步，可 以讓使用正交擴(kuò)頻碼的各個碼道在解擴(kuò)時完全正交，相互間不會產(chǎn)生多址干擾，克服了異步 CDMA 多址技術(shù)由于每個移動終端發(fā)射的碼道信號到達(dá)基站的時間不同而造成碼道非正交所帶來的干擾，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，可以定位用戶的方向和距離，所以系統(tǒng)可采用接力切換方式。兩個小區(qū)的基站將接收來自同一個手機(jī)的信號，兩個小區(qū)都將對此手機(jī)定位，并在可能切換區(qū)域時，將此定位結(jié)果向基站控制器報告，基站控制器根據(jù)用戶的方位和距離信息 ，判斷手機(jī)用戶現(xiàn)在是否移動到應(yīng)該切換給另一基站的鄰近區(qū)域，并告訴接收機(jī)其周圍同頻基站信息。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 (論文 ) 14 通過一個信令交換過程，手機(jī)就由一個小區(qū)像交接力棒一樣切換到另一個小區(qū)。這個切換過程具有軟切換的部分優(yōu)點，又克服了軟切換對鄰近基站信道資源和服務(wù)基站下行信道資源浪費的缺點，簡化了用戶終端的設(shè)計。接力切換還具有較高的準(zhǔn)確度和較短的切換時間，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)場的雙向天線，通過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。并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。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線路徑的對稱性（無線環(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應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵，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)地指向移動臺方向，就可達(dá)到提高信號的載干比，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，是的數(shù)字信號處理量大大降低，適合采用軟件無線電技術(shù)。所謂軟件無線電技術(shù)，就是在通用芯片上用軟件實現(xiàn)專用芯片的功能。它具有克服微電子技術(shù)不足，靈活完成硬件 /專用 ASIC 的功能。同時系統(tǒng)也可以通過軟件的升級來增加功能，對環(huán)境的適應(yīng)性好，不會老 化?？商娲嘿F的硬件電路，實現(xiàn)復(fù)雜的功能，減少用戶設(shè)備費用。 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)的無線傳輸技術(shù)均基于 DS-CDMA 作為多用戶接入技術(shù)，單就技術(shù)來說， WCDMA 和 CDMA2000 在技術(shù)先進(jìn)性和發(fā)展成熟度上各具優(yōu)勢 。 在三種技術(shù)中， WCDMA 和 CDMA 2000 采用頻分雙工 （ FDD）方式，需要成對的頻率規(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、上行同步及動態(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 能夠為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供從第二代網(wǎng)絡(luò)向通過現(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)、無縫的轉(zhuǎn)換等特點，適合非對稱數(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，使得它們在頻譜的利用上有很大區(qū)別。 FDD 系統(tǒng)卻需要成對 的頻帶，而 TDD 系統(tǒng)能夠在非成對頻帶中使用，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， TDD 發(fā)射機(jī)可以對影響傳輸?shù)目焖ヂ溥M(jìn)行估計。但是，由于 TDD 同用一個頻帶，上下兩個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，主要特點是無線接入網(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)實體，此版本已經(jīng)穩(wěn)定。在一個 1.25MHz 的標(biāo)準(zhǔn)載波中，同時提供語音和高速分組數(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，目前采用的是中國無線通信標(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 GSM 的基站控制器進(jìn)行升級。一方面利用 3G 的頻譜來解決GSM 系統(tǒng)容量不足，特別是在高密度用戶區(qū)容量不足的問題，另一方面可以為用戶提供初期最高達(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)對已有 GSM 網(wǎng)的運(yùn)營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 (論文 ) 16 在標(biāo)準(zhǔn)的完整性方面，三種技術(shù)在無線接入技術(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、計費相關(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)的情況來考察，一般系統(tǒng)容量可以通過系統(tǒng)仿真和實測來獲得，下面主要對這兩個方面進(jìn)行比較。 1） 首先是容量。 在討論無線系統(tǒng)的容量時，不能脫離具體的業(yè)務(wù)和無線環(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，下面分別說明對于話音業(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 也沒有大的差別。對于數(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)吞吐量來表示， 3G引入了多種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即使是對同一系統(tǒng)，不同的業(yè)務(wù)組合也會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)吞吐 量。一般對數(shù)據(jù)吞吐量的比較都針對同一小區(qū)內(nèi)用戶均使用相同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從仿真的結(jié)果看，對于中低速數(shù)據(jù)， WCDMA 和 CDMA2000 是基本相當(dāng)?shù)?，但?WCDMA 在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上具有優(yōu)勢。 TD SCDMA 由于其技術(shù)特點，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的驗證。 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線傳播環(huán)境決定。在工程上一般通過上下行鏈路預(yù)算，來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)上沒有本質(zhì)差別，許多仿真和現(xiàn)場試驗結(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驗證其性能。 （ 3） 業(yè)務(wù)提供能力 目前業(yè)務(wù)的競爭已經(jīng)成為現(xiàn)有運(yùn)營商的競爭焦點，只有能夠提供全方位的大眾業(yè)務(wù)和特色業(yè)務(wù)，才能更多地爭取用戶，提高競爭力。 3GPP 和 3GPP2 都對業(yè)務(wù)分類和業(yè)務(wù)生成機(jī)制進(jìn)行了規(guī)范，在業(yè)務(wù)種類方面二者基本相同，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 和用戶化應(yīng)用移動網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)輯（ Customised Application for Mobile Network Enhanced Logic， CAMEL）、移動執(zhí)行環(huán)境（ Mobile Execution Environment， MEXE）和 USAT（ USIM Application Tool kit， USIM 應(yīng)第三代移動通信（ 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 用戶識別模塊）等。這些機(jī)制都著眼于能使運(yùn)營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)營商以外的第三方提供，在業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)之間采用開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，業(yè)務(wù)的開發(fā)主要由 IT 開發(fā)人員來完成，運(yùn)營商負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營和對眾多的業(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，在開放業(yè)務(wù)體系方面，目前并無相關(guān)規(guī)范，打算采用 3GPP 的 OSA 概念。所以 3GPP2 在開放業(yè)務(wù)體系方面起步較晚，沒有 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淼臉I(yè)務(wù)開發(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)，它為無線業(yè)務(wù)提供了端到端的解決方案，包括向應(yīng)用開發(fā)者提供 BREW 軟件開發(fā)工具包，向設(shè)備制造商提供 BREW 應(yīng)用平臺，向運(yùn)營商提供控制和管理 BREW 的分發(fā)系統(tǒng)，向最終用戶提供應(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)營商的合作和吸引高端用戶，影響漫游能力的主要因素包括運(yùn)營商的采用情況、使用頻段以及信令的互通性。從運(yùn)營商的選擇看，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)營商的選擇來看， 80的運(yùn)營商選擇 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。 從使用的頻段看， CDMA2000 多采用帶內(nèi)演進(jìn)的方式實現(xiàn)，即多數(shù)運(yùn)營商使用CDMAone 的 800MHz 頻段， WCDMA 多采用 ITU 規(guī)定的 2GHz 頻段。在我國，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 的移動應(yīng)用協(xié)議（ MAP），用戶識別使用和 GSM 系統(tǒng)相同的 IMSI（國際移動用戶識別），實踐證明具有良好的互通性。CDMA2000 采用基于 CDMAone 的 ANSI 41 協(xié)議，用戶識別使用基于 MIN 的 IMSI，雖然在技術(shù)上實現(xiàn)互通不成問題，但要對系統(tǒng)進(jìn)行升級，實踐證明這些都影響了漫游能力。TD SCDMA 目前還沒有商用網(wǎng)絡(luò)，其漫游將有賴于多模終端的出現(xiàn)。 3.4.3 三大標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)劣勢分析 （ 1） CDMA2000 主要優(yōu)劣勢分析 CDMA2000 的優(yōu)點主要是產(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，網(wǎng) 絡(luò)規(guī)劃 網(wǎng) 絡(luò) 優(yōu) 化 也比較容易 ； 還有CDMA20001X 商用終端種類較多，已經(jīng)超過 300 種。當(dāng)然 CDMA2000 也有缺點，這主要包括 :第一，將來的規(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 (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。 （ 2） WCDMA 主要優(yōu)劣勢分析 WCDMA 的優(yōu)勢首先是規(guī)模效應(yīng)大，全球漫游能力 強(qiáng)，因為 GSM 網(wǎng)絡(luò)用戶占移動用戶的 70%以上，獲得 3G 牌照的運(yùn)營商中的絕大多數(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)險小。 WCDMA 劣勢主要表現(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 10 種左右，相對較少，并且互操作性有待驗證 ；第三，目前商用用戶較少，市場有待進(jìn)一步培育。 （ 3） TD-SCDMA 主要優(yōu)劣勢分析 與 WCDMA 和 CDMA2000 共享的頻分雙工 FDD 模式不同的是， TD-SCDMA 所用的時分雙工 TDD 技術(shù)是國際電聯(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)和獨立組網(wǎng)兩種方式。 TSM混合組網(wǎng)時，其核心網(wǎng)設(shè)備使用現(xiàn)有的 GSM 核心網(wǎng)設(shè)備，無線子系統(tǒng)以 A/Gb 接口接入核心網(wǎng)設(shè)備， TSM 獨立組網(wǎng)時，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， TD-SCDMA 也有 “尚顯稚嫩 ”的地方。比如，在對 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。又因為 TD-SCDMA 頻帶寬度窄，不能充分利用多徑，降低了系統(tǒng)效率，實現(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，小區(qū)間保持同步，對定時系統(tǒng)要求高。 從總體上講，雖然 WCDMA 現(xiàn)在的市場占有率相對較高，但是 WCDMA、 CDMA2000和 TD-SCDMA 這 3 種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都沒有達(dá)到成 熟，都需要開展全面而深入的研究和試驗以及測試，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。 第三代移動通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 19 第四章 無線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 4.1 無線接入網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖 圖 4-1 無線網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 4.2 無線接口介紹 在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，空中接口（ Uu）接口和 Iu 接口是兩個最關(guān)鍵接口。 Uu 口是無線接口，通過它把 UE 接入到系統(tǒng)固定部分。而 Iu 口則是無線接入網(wǎng)域和核心網(wǎng)域的接口，它類似于 GSM 中相應(yīng)的接口 A 接口和 Gb 接口。 4.2.1 空中接口 Uu 接口是移動設(shè)備域與無線接入網(wǎng)域的接口，其間通過無線方式通信，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，我們在這里作重點介紹。 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 (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）和用戶平面（ U-平面）。在控制平面包括媒體接 入控制 MAC 和無線鏈路控制 RLC 兩個子層。 L3 也分為控制平面（ C-平面）和用戶平面（ U-平面）。在 C-平面上， L3 的最底層為無線資源控制（ 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的的服務(wù)，并通過邏輯信道給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)，包括三個邏輯實體： MAC-b 負(fù)責(zé)處理廣播信道（ BCH）。在每個 UE 中有一個 MAC-b 實 體，在 UTRAN 中（位于 Node B）為每個小區(qū)設(shè)一個 MAC-b 實體。 第三代移動通信（ 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）。在每個正在使用共享信道的 UE 中有一個 MAC-c/sh 實體，在 UTRAN 中（位于 CRNC 中）為每個小區(qū)設(shè)有一個 MAC-c/sh 實體。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 于PCCH，由于沒有 MAC 層包頭， MAC 層的唯一功能只是按照 RRC 曾確定時刻將從 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 的專用信道（ DCH）。在每個 UE 中有一個MAC-d，在 UTRAN 中（位于提供服務(wù)的 RNC 中），為每個 UE 設(shè)有一個 MAC-d 實體。 MAC 的功能： 1）邏輯信道和傳輸信道間的映射。 2）根據(jù)瞬時源速率為每個傳輸信道選擇合適的傳輸格式。 3）一個 UE 的數(shù)據(jù)流之間的優(yōu)先級處理。通過為不同的數(shù)據(jù)流選擇“高比特速率 ”和“低比特速率”傳輸格式實現(xiàn)優(yōu)先級處理。 4） 通過動態(tài)調(diào)度完成的 UE 間的優(yōu)先級處理。動態(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。當(dāng)一個公共傳輸信道（ RACH、 FACH 或者 CPCH）承載來自專業(yè)類型邏輯信道（ DCCH、 DTCH）的數(shù)據(jù)時， UE 的標(biāo)識（小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)臨時標(biāo)識（ C-RNTI）或者 UTRAN 無線網(wǎng)絡(luò)臨時標(biāo)識（ 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；同時將物理層接收來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，因為這不能在物理層完成。 7）在專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；同時將物理層接收來的傳輸塊分接成高層 PDU。 MAC 層同樣也允許專用傳輸信道的業(yè)務(wù)復(fù)用，盡管物理層復(fù)用時 MAC 層復(fù)用任何類型業(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。 MAC 層將在接受 RLC 層 PDU 的同時還接收 RLC 傳送緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)量的狀態(tài)信息。 MAC 層將傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)量與 RRC 設(shè)置的門限相比較，如果數(shù)據(jù)量太高或太低， MAC 層就發(fā)送一個 關(guān)于業(yè)務(wù)量狀態(tài)的測量報告給 RRC 層。 RRC 層也可以要求 MAC 層定期發(fā)送這些測量結(jié)果，并利用這些報告來觸發(fā)對無線承載和傳輸信道參數(shù)的重新配置。 9）動態(tài)傳輸信道類型轉(zhuǎn)換。根據(jù)來自 RRC 發(fā)出的命令， MAC 層執(zhí)行公共傳輸信道和專業(yè)傳輸信道之間的切換。 10）加密。 如果無線承載使用透明 RLC 模式，加密就要在 MAC 層的子層（ MAC-d實體）進(jìn)行。加密時一個異或操作，數(shù)據(jù)和一個由某種加密算法產(chǎn)生的加密掩碼相異或。福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 在 MAC 層加密時，加密算法的時變輸入?yún)?shù)在每一個傳輸時間間隔都加 1，也就是算說，每 10ms、 20ms、 40ms 或者 80ms 根據(jù)傳輸信道配置都加 1。每個無線承載都單獨加密。 11） RACH 發(fā)送的接入服務(wù)器級別（ ASC）選擇。 PRACH 資源可以在不同的接入服務(wù)級別之間分配，從而對于 RACH 的使用提供不同的優(yōu)先級。 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，是一個開放接口，將系統(tǒng)分成專用于無線通 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)。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計當(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 說明了 Iu CS 總體協(xié)議結(jié)構(gòu)。 Iu 接口中的三個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，無線鏈路，銅線電纜）的接口，其實現(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)無線子網(wǎng)絡(luò)重要 的開放接口之一，在邏輯上它位于兩個 RNC(無線網(wǎng)絡(luò)控制器 )之間，是 RNC 用于完成和其他 RNC 互聯(lián)的接口，是無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) (RNS)之間互聯(lián)的紐帶，通過 Iur 接口，不同的 RNS 可以連在一起，通過專用的協(xié)議 RANSAP(無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)應(yīng)用部分 )完成與 UTRAN 有連接的 UE 跨 RNS 的移動性管理，包括 RNS 間的切換、無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)一個移動用戶建立了到 UTRAN 的連接，并在 Iur 接口產(chǎn)生了軟切換，就會用到多福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 于一個 RNS 的資源，不 同的 RNC 此時充當(dāng)著不同的角色： （ 1） 服務(wù) RNC(SRNC)。保持該移動用戶與核心網(wǎng)的 Iu 連接的 RNC 是 SRNC，負(fù)責(zé)核心網(wǎng)和用戶之間的數(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)行無線資源控制 (RRC)，負(fù)責(zé)對空中接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行 L2(MAC 與 RLC)層的處理，并執(zhí)行基本無線資源管理操作，如切換判決、外環(huán)功率控制和 RAB(無線接入承載 )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。它們控制該移動用戶使用的小區(qū)，如果需要， DRNC 可以進(jìn)行宏 分集合并。除非該用戶使用公共傳輸信道， DRNC不會進(jìn)行用戶面數(shù)據(jù)的 L2 層處理，而只是將 Iub 接口數(shù)據(jù)透明的通過 Iur 接口的路由傳遞給 SNRC。一個用戶的 DRNC 可以不 只 一個。 2 代 GSM/GPRS 系統(tǒng)的基站控制器 (BSC)之間沒有類似的接口，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，使得 UE 在跨無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)移動時，也能獲得軟切換帶來的增益，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。但后來，隨著標(biāo)準(zhǔn)化工作的步步深入， Iur 接口被賦予了越來越多的功能。 4.3.4 Iur接口 目前 Iur 接口主要的功能，有以下 3 種： RNC 之間基本移動性的管理、支持公共信道的業(yè)務(wù)流程、支持專用信道的業(yè)務(wù)流程。其中支持專用信道的業(yè)務(wù)流程是移動用戶處于專用信道狀態(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)的無線資源管理；而另外兩項功能都是在移動用戶發(fā)起分組域業(yè)務(wù)，處于非專用信道狀態(tài)下 (CELL_FACH/CELL_PCH/URA_PCH)，活動性較低，用戶和網(wǎng)絡(luò)之間交互的數(shù)據(jù)量較少甚至沒有。我們通常習(xí)慣于把這兩種情況歸為一類進(jìn)行分析，稱為非專用信 道過程。 在第三代移動通信的網(wǎng)絡(luò)實施和運(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 (或稱互操作性 )，對網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和運(yùn)維的難度帶來較大的影響，需從建網(wǎng)一開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 個域。如圖 4-7 所示： 第三代移動通信（ 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 但將來隨著 IP 技術(shù)的不斷完善，將使話音等實時業(yè)務(wù)的 Qos 得到很好的保證，逐漸形成一個標(biāo)準(zhǔn)基于 IP 技術(shù)的接口。區(qū)分 Iu-CS、 Iu-PS、 Iu-BC 這 3 個子接口意味著對于電路交換、到分組交換和廣播 /多播控制有不同的信令和用戶數(shù)據(jù)連接 4。通過圖形對三種接口進(jìn)行具體說明。 圖 4-8 Iu CS 協(xié)議接口 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (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 今后的移動因特網(wǎng)、多媒體視頻點播等非對稱業(yè)務(wù)的高效傳輸。由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中查詢業(yè)務(wù)的比例較大，而查詢業(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)重不對稱。上行速度較小，極易達(dá)到，為了滿足，高速下行要求引入了 HSDPA 技術(shù)。 HSDPA 主是通過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)實現(xiàn)快速鏈路適配；使用混合自動重復(fù)請求 HARQ)。介質(zhì)訪問控制 (MAC)調(diào)度功能轉(zhuǎn)移到 Node-B 上。 5.1 HSDPA 技術(shù)概述 HSDPA 無線幀 (在 WCDMA 結(jié)構(gòu)中實際是子幀 )長 2ms，相當(dāng)于目前定義的三個WCDMA 時隙。一個 10msWCDMA 幀中有五個 HSDPA 子幀。用戶數(shù)據(jù)傳輸可以在更短的時長內(nèi)分配給一條或多條物理信道。從而允許網(wǎng)絡(luò)在時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 來進(jìn)行，例如重傳、資源調(diào)度等， Node B 僅僅起到一個根據(jù) RNC 的指令完成物理層編碼、傳輸?shù)墓δ埽浔旧砘静痪哂袑ξ锢碣Y源的控制和調(diào)度能力。而在 HSDPA 中，為了在空中接口上實現(xiàn)更大的吞吐能力，對 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)，同時使用了更短的 TTI(Transmit Time Interval)長度 (2ms)、固定的發(fā)射功率、固定擴(kuò)頻因子的多碼道傳輸，這樣，通過整體的有效結(jié)合，在下行方向上實現(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現(xiàn)相應(yīng)功能的物理信道。 Node B 通過用戶從上行專用控制信道 HS-DPCCH 中反饋的信息得到用戶的下行信道情況，然后 Node B根據(jù)所收集的所有用戶的信道情況，通過一定的調(diào)度策略，為它所服務(wù)的所有用戶分配HSDPA 的下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢碣Y源 (HS-DSCH、 HS-SCCH)，同時選擇相應(yīng)的最合適的 AMC方案，以此來實現(xiàn)系統(tǒng)吞吐量最大化、用戶吞吐量最大化、用戶 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 (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)傳輸過程都由位于 RNC 的 RLC 層協(xié)議實體來進(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)議實體 MACsh，通過該實體， 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 和移動終端之間的 RLC 層重傳。 同時，在 L1 重傳中引入了 H-ARQ 技術(shù)，通過使用 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)議實體的控制功能，同時利用 Node B 最靠近空中接口，對無線信道情況變化反應(yīng)快的特點，引入 AMC 的機(jī)制，使得 Node B 可以根據(jù)用戶無線信道的情況，自適應(yīng)的為用戶選擇最合適的編碼調(diào)制方式，例如在信道情況好的時候，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 下的多個用戶可以通過時間以及碼字對下行的 HSDPA 資源進(jìn)行復(fù)用，如圖 2 所示。這時候， HSDPA 中 Node B 能力增強(qiáng)帶來的另一項功能：快速的用戶間分組調(diào)度就將發(fā)揮作用。 第三代移動通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 29 圖 5-2 時間、碼字復(fù)用 (兩用戶 ) 除了根據(jù)用戶的信道情況，對于該用戶通信的 MC 方案進(jìn)行自適應(yīng) 的 調(diào)整以外，當(dāng)多個用戶在同一 Node B 下進(jìn)行 HSDPA 通信時， Node B 還可以根據(jù)用戶反饋的信息 (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 )，對系統(tǒng)的 HSDPA 資源 (時隙、碼字 )在各個用戶之間的分配進(jìn)行動 態(tài)的調(diào)整，從而在系統(tǒng)的角度實現(xiàn)性能的最優(yōu)化。 5.5 短幀長度 (TTI=2ms) 在 R99 中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚?TTI 長度為 10ms。在 HSDPA 中，為了使自適應(yīng)調(diào)度能夠跟上無線信道的快速變化，同時減小重傳的時延，將下行信道的 TTI 長度 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方面： 圖 5-3 Node B 以及終端的新增功能 1） 調(diào)度程序：實現(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 上的各項調(diào)度操作。 4） 面對 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 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 (論文 ) 30 與 Node B 所增強(qiáng)的功能相對應(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。這些提高主要來自于，首先通過以 2ms 為周期在用戶之間進(jìn)行快速的分組調(diào)度，在用戶數(shù)較多的情況下，可以獲得顯著的多用戶增益；其次通過與用戶信道狀態(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的數(shù)據(jù)吞吐量，同時帶來整個系統(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，也可以帶來一定的性能提高；最后，通過一定的調(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，為用戶提供一定的 Qos 保證。 圖 5-4 通過仿真給出了 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 HS-PDSCH、 7W 的總發(fā)射功率時 (大約 1/3 的小區(qū)資源 )，得到的用戶數(shù)據(jù)吞吐 量的累積分布函數(shù)。從圖中可以看出，隨著用戶數(shù)的增加，由于有更多的用戶共享 HSDPA 信道資源，所以用戶