第 4章 區(qū)域定義與編號計劃 本章內容 區(qū)域定義與標號計劃 本章重點 學習本章目的和要求 了解 熟悉 掌握 C，或稱 因為在北美和韓國， 慮其大量的用戶和系統(tǒng)設備，為能與其充分地后向兼容，故提出了 它沿用了 幀長為 20用 要 同時為提高性能和容量也做了一些實質性的改進。 能與現(xiàn)有的 要分布在北美和亞太地區(qū)。 其無線單載波 量提高了一倍，第一階段支持 144二階段支持614s， 3 但后續(xù)技術 準化和商用前景尚不明朗。 目前增強型單載波 準化工作已完成，極具商用潛力。 其中包括 個階段。 從 是國際 進而來的 為 包含一系列子標準。 由 x（ 3x）， 其中從 （ 1） 2） x （ 3） x （ 4） 其中 要表現(xiàn)在下列幾個方面。 （ 1）支持高速補充業(yè)務信道，單個信道的峰值速率可達 s。 （ 2）采用了前向快速功控，提高了前向信道的容量。 （ 3）可采用發(fā)射分集方式 高了信道的抗衰落能力。 （ 4）提供反向導頻信道，使反向相干解調成為可能，反向增益較 向容量提高 1倍。 （ 5）業(yè)務信道可采用比卷積碼更高效的容量進一步提高。 （ 6）引入了快速尋呼信道，減少了移動臺功耗，提高了移動臺的待機時間。此外，新的接入方式減少了移動臺接入過程中的干擾。 （ 7）仿真結果表明， 倍，而數(shù)據(jù)業(yè)務容量是 放的 持 P 和 現(xiàn)了真正的 概述 基站子系統(tǒng)（ 網(wǎng)絡子系統(tǒng)（ 操作子系統(tǒng)（ 主要接口 速數(shù)據(jù)系統(tǒng)改進為一個無線多媒體系統(tǒng)，使之能提供基本滿足 化了語音和數(shù)據(jù)業(yè)務，能支持高速率的電路和分組業(yè)務，提供平滑地向后兼容性（與 其網(wǎng)絡結構也和 交換子系統(tǒng) ） 、 核心網(wǎng)分組域（ 分組子系統(tǒng) ） 、 基站子系統(tǒng) 、 操作維護子系統(tǒng)和移動臺五部分組成 ， 圖 4 概述 圖 4基站子系統(tǒng)（ 基站子系統(tǒng) （ 是 它通過無線接口直接與移動臺相接 ， 負責無線發(fā)送接收和無線資源管理 。 另一方面 ， 基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡子系統(tǒng)（ 中的移動交換中心 （ 相連 ， 實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)絡用戶之間的通信連接 ， 傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等 。 當然 ， 要對 還要建立 之間的通信連接 。 1基站收發(fā)信臺（ 2基站控制器（ 網(wǎng)絡子系統(tǒng)（ 網(wǎng)絡子系統(tǒng) （ 主要包含有 安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能 ， 它對 整個 即 號信令網(wǎng)絡互相通信 。 1移動交換中心（ 2拜訪位置寄存器（ 3歸屬位置寄存器（ 4鑒權中心（ 5移動設備識別寄存器（ 操作子系統(tǒng)（ 操作子系統(tǒng)（ 完成許多任務，包括移動用戶管理、移動設備管理以及網(wǎng)絡操作和維護。 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)管理一般由歸屬位置寄存器（ 完成這方面的任務， 用戶識別卡（ 管理也可認為是用戶數(shù)據(jù)管理的一部分，但是，作為相對獨立的用戶識別卡（ 管理，還必須根據(jù)運營部門對 呼叫計費可以由移動用戶所訪問的各個移動交換中心（ 可以采用通過 移動設備管理是由移動設備識別寄存器（ 完成的， 此， 主要接口 接口 、 如圖 4 它主要定義和標準化能保證不同供應商生產(chǎn)的移動臺 、 基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡子系統(tǒng)設備能納入同一個 圖 4 基站子系統(tǒng)（ 間的通信接口，從系統(tǒng)的功能實體來說，就是移動交換中心（ 基站控制器（ 間的互連接口，其物理鏈接通過采用標準的 s 此接口傳遞的信息包括移動臺管理、基站管理、移動性管理、接續(xù)管理等。 中接口）定義為移動臺與基站收發(fā)信臺（ 間的通信接口，用于移動臺與 物理鏈接通過無線鏈路實現(xiàn)。 此接口傳遞的信息包括無線資源管理，移動性管理和接續(xù)管理等。 除這兩個接口外，其他接口如下： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 換數(shù)據(jù)單元模塊）之間的用戶話務（包括語音和數(shù)據(jù)）和信令； （ 5） 持 （以上節(jié)點與接口與 （ 6） 輸 （ 7） 輸 （ 8） 輸 （ 9） 輸 （ 10） 11接口是無線接入網(wǎng)和分組核心網(wǎng)之間的開放接口。 區(qū)域定義與編號計劃 區(qū)域定義 移動用戶號碼簿號碼（ 國際移動用戶識別碼（ 移動臺識別碼（ 臨時本地用戶號碼（ 電子序列號（ 區(qū)域定義 在小區(qū)制移動通信網(wǎng)中 ， 基站設置很多 ，移動臺又沒有固定的位置 ， 移動用戶只要在服務區(qū)域內 ， 無論移動到何處 ， 移動通信網(wǎng)必須具有交換控制功能 ， 以實現(xiàn)位置更新 、越區(qū)切換和自動漫游等性能 。 在由 域的定義如圖 4 圖 41服務區(qū) 2公用陸地移動通信網(wǎng)（ 3 4位置區(qū) 5基站區(qū) 6小區(qū) 移動用戶號碼簿號碼（ 主叫用戶所需撥的號碼 ， 采取 儲在 在 M A C H 0 H 1 H 2 H 3 A B C D + + + 國際移動用戶號碼 國內有效移動用戶號碼 國際移動用戶識別碼（ 移動臺識別碼（ 此碼在所有位置 ， 包括在漫游區(qū)都是有效的 。 儲在移動臺/ 在無線接口及 M C C M N C M S I N 國際移動用戶識別 國內移動用戶識別 臨時本地用戶號碼（ 當呼叫一個移動用戶時 ， 為使網(wǎng)絡進行路由選擇 ， 為了加強系統(tǒng)的保密性而在 它在某一 它是 133后面第一第二位為 44的號碼 。 其號碼結構為： M A C 44 H 1 H 2 H 3 A B C + + + + 電子序列號（ 電子序列號是唯一的識別一個移動臺設備的號碼 ， 每個雙模移動臺分配一個唯一的電子序號 。 它包含 32設備序列號由移動臺的生產(chǎn)廠家設置 。 系統(tǒng)識別碼（ 網(wǎng)絡識別碼（ 在 移動臺根據(jù)一對識別碼（ 判決是否發(fā)生了漫游 。 系統(tǒng)識別碼 （ 包含 15 聯(lián)通首先使用比特 14至比特 9為 110010的512個號碼 （ 3600 37。 每個移動本地網(wǎng)分配一個 每個本地網(wǎng)具體獲得的號碼由聯(lián)通總部確定 。 網(wǎng)絡識別碼（ 165535保留。 0用作表示在某個 65535用作表示移動用戶可在整個 體的分配方案待定。 登記區(qū)識別碼（ 在一個 它包含 12由各本地網(wǎng)管理 ，具體的分配方案待定 。 基站識別碼（ 一個 16 唯一的識別一個 由各本地網(wǎng)管理 ， 具體的分配方案待定 。 與 聯(lián)通 以及 作為 下面定義的號碼用于識別網(wǎng)絡節(jié)點 ， 不再用于用戶號碼 。 1 2其他網(wǎng)元 X 網(wǎng) 元 X 網(wǎng) 元 1 值中心） 3 0 于識別網(wǎng)絡節(jié)點。在我國，完全采用七號信令傳輸 些號碼的功能可以被 但為了兼容的目的而保留這些號碼。 中： 每個 擴展 1 D 在使用 個參數(shù)將代替 參與構造 2中前 14 3 18 在檢測位置更新時，要使用位置區(qū)識別置區(qū)標識）。 編碼格式為： M C C M N C L A C 位置區(qū)標識 球小區(qū)標識）是所有 在位置區(qū)識別 編碼格式： I 其中： 2個字節(jié)長的十六進制 由運營部門自定。 電子序列號（ 系統(tǒng)識別碼（ 網(wǎng)絡識別碼（ 登記區(qū)識別碼（ 基站識別碼（ 與 D 無線接口采用了碼分多址擴譜技術。 為實現(xiàn) （ 1）信道結構和接入能力； （ 2） （ 3）維護和操作特性； （ 4）性能特性； （ 5）業(yè)務特性。 圖 4空中接口分層結構 信道命名和映射 前 /反向鏈路物理層特征 無線配置 前向信道 反向信道 信道命名和映射 物理信道是基站和手機間的通路，主要用數(shù)字編碼和無線傳輸特性來描述；邏輯信道是手機和基站協(xié)議層間的通路，傳送的信息按照是單個或多個用戶、傳輸?shù)氖切帕罨驍?shù)據(jù)、傳輸方向性來分組在不同的邏輯信道上傳輸。 邏輯信道上的信息最終會通過一個或多個物理信道承載傳輸，邏輯 物理信道之間的對應關系稱為 “ 映射 ” 。 一個邏輯信道可以永久占用一個物理信道（例如同步信道），或者臨時獨占一個物理信道；又或者與其他邏輯信道共享物理信道（通過復用）。 C 一個邏輯信道由 3個小寫字母加 “ 成（見表 4 在邏輯信道的前面有一個連字符。 邏輯信道按以下規(guī)則區(qū)分： （ 1）方向（前 /反向）； （ 2）攜帶信息是所有用戶共用的還是個別用戶專用； （ 3）攜帶的信息是控制信息還是業(yè)務信息。 表 4第 1個字母 第 2個字母 第 3個字母 最后 2個字母 f=r=d=c=t=s= 4信 道 名 稱 物 理 信 道 F/ /反向基本信道） F/ /反向專用控制信道） F/ /反向補充碼分信道） F/ /反向補充信道） 向尋呼信道） 向快速尋呼信道） 向接入信道） F/ /反向公共控制信道） F/ /反向導頻信道） 向專用輔助導頻信道） 向發(fā)射分集導頻信道） 向輔助發(fā)射分集導頻信道） 向同步信道） 向公共功率控制信道） 向公共指配信道） 向增強接入信道） 向廣播控制信道） 前 /反向鏈路物理層特征 并采用了 在 路上總的可用正交函數(shù)的數(shù)目比 這還不包括準正交函數(shù)的使用 ） 。 在高速率 、 對譯碼時延要求不高的補充信道使用 在語音和低速率 、 對譯碼時延要求比較苛刻的數(shù)據(jù)鏈路中使用卷積碼 。 有的 個時鐘使用的是 要求移動臺的版本在 6以上；前向發(fā)送功率控制比特的速率是固定的 800s。 括多載波發(fā)射分集（ 正交發(fā)射分集（ 種。 102040 交織器的時間跨度是由時延、交織器內存的要求和 據(jù)業(yè)務的輸出通常會是較長的幀長以提高交織器的增益。 S 用反向信道的長碼掩碼由 個用戶的業(yè)務信道則由用戶自己的 4階正交和 積碼（ K=9）用于語音和一般速率數(shù)據(jù)業(yè)務，K=4）用于補充信道上的高速數(shù)據(jù)速率業(yè)務。 送功率控制比特的速率是固定的 800s。102000 由于反向鏈路采用了相干解調，反向鏈路的容量得以提高了。 無線配置 無線配置是指一系列前向或反向業(yè)務信道的工作模式，每種 別在于物理信道的各種參數(shù)，包括： （ 1）速率集； （ 2）擴譜速率； （ 3）糾錯編碼（卷積或 （ 4）編碼速率； （ 5）調制方式； （ 6）是否允許發(fā)射分集。 表 4向鏈路業(yè)務信道 線 配 置 傳 遞 速 率 最大數(shù)據(jù)速率 （ s） 有效 速率 是否允許 碼 調 制 1 1 月 2日 否 1 月 4日 否 1 月 4日 是 1 月 2日 是 1 月 8日 是 3 月 6日 是 3 月 3日 是 3 （ s） 有效 速率 是否允許 碼 調 制 1 1 月 3日 否 4 1 月 2日 否 4 1 月 4日 （ 1/2） 是 1 3 月 4日 （ 1/3） 是 3 1 1月 4日 （ 1/2） 是 前向信道 圖 4前向鏈路信道 1后向兼容的前向鏈路信道 （ 1）導頻信道 （ 2）尋呼信道 2新增前向鏈路公共信道 （ 1）新增導頻信道 （ 2）前向鏈路公共物理信道 廣播控制信道（ （ 3）前向鏈路公共物理信道 快速尋呼信道（ （ 4）前向鏈路公共物理信道 公共功率控制信道（ （ 5）前向鏈路公共物理信道 公共指配信道（ （ 6）前向鏈路公共物理信道 公共控制信道（ 包括前向基本信道 、 前向專用控制信道 、 公共控制子信道 、 前向補充信道 （ 。 3新增前向鏈路專用信道 反向信道 圖 4反向鏈路信道 1反向鏈路公用物理信道 反向導頻信道（ 2反向鏈路公用物理信道 反向接入信道（ 3反向鏈路物理信道 反向增強接入信道（ 4反向鏈路物理信道 公共控制信道（ 5反向鏈路專用物理信道 6反向鏈路物理信道 初始同步與 高效的信道編譯碼技術 功率控制技術 智能天線技術 多用戶檢測技術 初始同步與 1初始同步技術 2分集接收技術 高效的信道編譯碼技術 1卷積和交織技術 2 功率控制技術 在 方面，許多移動臺共用相同的頻段發(fā)射和接收信號，近地強信號抑制遠地弱信號的可能性很大，稱為 “ 遠近效應 ” ；另一方面，各用戶的擴頻碼之間存在著非理想的相關特性，通信容量主要受限于同頻干擾。 在不影響通信的情況下，盡量減少發(fā)射信號的功率，通信系統(tǒng)的總容量才能相應地達到最大， 因此，功率控制是第三代移動通信系統(tǒng)中最為重要的關鍵技術之一。 第三代移動通信系統(tǒng)中采用的功率控制技術可分為三種類型：開環(huán)功率控制、閉環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制。 在第三代移動通信系統(tǒng)中，上行鏈路采用開環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)功率控制相結合的技術，主要解決 “ 遠近效應 ” 問題，保證所有信號到達基站時都具有相同的平均功率；下行鏈路則采用閉環(huán)和外環(huán)功率控制相結合的技術，主要解決同頻干擾問題，可以使處于嚴重干擾區(qū)域的移動臺保持較好的通信質量，減小對其他移動臺的干擾。 智能天線技術 在 方面，許多移動臺共用相同的頻段發(fā)射和接收信號，近地強信號抑制遠地弱信號的可能性很大，稱為 “ 遠近效應 ” ；另一方面，各用戶的擴頻碼之間存在著非理想的相關特性，通信容量主要受限于同頻干擾。 在不影響通信的情況下，盡量減少發(fā)射信號的功率，通信系統(tǒng)的總容量才能相應地達到最大， 智能天線技術用于 統(tǒng)是比較合適的，能夠起到在較大程度上抑制多用戶干擾，從而提高系統(tǒng)容量的作用。 應用智能天線技術的困難在于由于存在多徑效應，每個天線均需一個 而使基帶處理單元復雜度明顯提高。 多用戶檢測技術 在傳統(tǒng)的 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 。 解決此問題的一個有效方法是使用多用戶檢測技術，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。 從理論上講，使用多用戶檢測技術能夠在極大程度上改善系統(tǒng)容量。 但一個較為困難的問題是對于基站接收端的等效干擾用戶等于正在通話的移動用戶數(shù)乘以基站端可觀測到的多徑數(shù)。 這意味著在實際系統(tǒng)中等效干擾用戶數(shù)將多達數(shù)百個，這樣即使采用與干擾用戶數(shù)成線性關系的多用戶抵銷算法仍使得其硬件實現(xiàn)顯得過于復雜，能否把多用戶干擾抵銷算法的復雜度降低到可接受的程度是多用戶檢測技術能否實用的關鍵。 軟切換是 其基本原理如下：當移動臺處于同一個 移動臺在維持與源 又與目標 之后再釋放與源 發(fā)生在同一個 當硬切換發(fā)生時 ， 因為原基站與新基站的載波頻率不同 ， 移動臺必須在接收新基站的信號之前 ， 中斷與原基站的通信 。 往往由于在與原基站鏈路切斷后 ， 移動臺不能立即得到與新基站之間的鏈路 ， 從而使通信中斷 。 1軟切換的特點 另外 ， 當硬切換區(qū)域面積狹窄時 ， 會出現(xiàn)新基站與原基站之間來回切換的 “ 乒乓效應 ” ， 影響業(yè)務的傳輸 。 在 很好地利用了直接擴頻系統(tǒng)的特點 ， 與硬切換技術相比 ， 具有以下更好的性能 。 （ 1）軟切換發(fā)生時，移動臺只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會中斷與原基站的聯(lián)系，通信中斷的概率大大降低。 （ 2）軟切換進行過程中，移動臺和基站均采用了分集接收的技術，有抵抗衰落的能力，不用過多增加移動臺的發(fā)射功率；同時，基站宏分集接收保證在參與軟切換的基站中，只要有一個基站能正確接收移動臺的信號就可以進行正常的通信，通過反向功率控制，可以使移動臺的發(fā)射功率降至最小，這進一步降低移動臺對系統(tǒng)的干擾。 （ 3）進入軟切換區(qū)域的移動臺即使不能立即得到與新基站的鏈路，也可以進入切換等待的排隊隊列，從而降低了系統(tǒng)的阻塞率。 軟切換的實現(xiàn)過程中，移動臺不斷地搜索著激活類、候選類、臨近類、剩余類各個導頻的強度，并且根據(jù)強度維護各個類，當移動臺靠近切換區(qū)時，移動臺開始以下操作過程： （ 1）導頻 _動臺將這個導頻移到候選類； （ 2）導頻 10+， 移動臺發(fā)送導頻強度測量消息； 2 （ 3）移動臺收到擴展切換指示消息，將始宏分集，然后發(fā)送切換完成消息； （ 4）導頻 于 10+時，移動臺開始啟動切換下降定時器； （ 5）切換下降定時器超時，移動臺發(fā)送導頻強度測量消息； （ 6）移動臺收到擴展切換指示消息，將后發(fā)送切換完成消息； （ 7）導頻 于 動臺開始啟動切換下降定時器； （ 8）切換下降定時器超時，移動臺將 這就是移動臺進出切換區(qū)的全過程，由此看出對于移動臺，切換的關鍵就是在復雜的無線信道條件下不斷地、較為準確地測量各導頻的強度以及支持在切換區(qū)內的宏分集。 眾所周知， 靠性高等優(yōu)點，但是由于移動臺在軟切換過程中支持宏分集，所以移動臺在切換區(qū)中同時和兩個 在一定程度上影響了基站的無線信道利用率。 尤其在基站較忙時，這種切換方式反而會影響系統(tǒng)的切換成功率。 3 由于移動臺在切換區(qū)中逗留的時間與移動臺的速度大小、方向和切換區(qū)的大小等因素有密切關系，所以這個問題的處理就比較復雜。 首先，移動臺在靠近切換區(qū)時，在 _即把這個導頻加入候選類，同時向基站報告導頻強度，準備接受基站的切換指示消息后開始宏分集。 但是在 移動臺搜索到鄰區(qū)導頻強度大于 動臺只是把這個導頻加入候選類，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)導頻報告，準備宏分集。 其次，移動臺在準備離開切換區(qū)時，判斷的門限也有很大不同。 在 動臺直到原 _開始啟動下降定時器，所以其判斷的尺度比較單一。 但是在 動臺對參與宏分集的基站的導頻不斷地按照大小排隊，然后判斷最小的幾個有沒有到達下降門限。 由此看出， 大增加了靈活性。 當激活類中強度較大的導頻已經(jīng)足夠大的時候，移動臺將不再理會 斷地提出讓導頻強度較小的基站脫離宏分集狀態(tài)，從而減少不必要的鏈路占用。 可以看出，在 對軟切換所造成的信道利用率低的不足， 在 個門限定得比較單一，門限值是絕對值，所以不能有效地處理移動臺在切換區(qū)的復雜情況，但是在 和 用相對門限，因而更為有效，更為實際。 移動臺初始化狀態(tài) 移動臺空閑狀態(tài) 圖 4移動臺呼叫處理狀態(tài) （ 1）初始化狀態(tài) 移動臺選擇和捕獲系統(tǒng)； （ 2）空閑狀態(tài) 移動臺檢測尋呼信道的消息； （ 3）系統(tǒng)接入狀態(tài) 移動臺在接入信道上向基站發(fā)送消息； （ 4）業(yè)務信道控制狀態(tài) 移動臺利用正向和反向信道與基站通信。 移動臺初始化狀態(tài) 圖 4初始化狀態(tài)圖 （ 1）系統(tǒng)檢測子狀態(tài) （ 2）導頻信道捕獲子狀態(tài) （ 3）同步信道捕獲子狀態(tài) （ 4）時間調整子狀態(tài) 移動