WCDMA軟切換與TD-SCDMA接力切換的比較研究與分析.doc

摘要 摘摘 要要 隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展 以及大眾對(duì)通信的需求也逐漸龐大起來(lái) 越來(lái) 越多的先進(jìn)技術(shù)不斷涌出水面 為大眾的需求源源不斷的給予滿足 隨即我國(guó) 的 3G 時(shí)代也開(kāi)辟了新的界面 其中 WCDMA 與 TD SCDMA 都是首當(dāng)其沖的技 術(shù) 并且二者之間都存在許多的關(guān)聯(lián) 切換技術(shù)就是其中的關(guān)鍵 所謂切換是 指當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于移動(dòng)狀態(tài)中通訊從一個(gè)基站或信道轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基站或信道的 過(guò)程 在 WCDMA 中 主要研究軟切換 在 TD SCDMA 中主要探討的是接力 切換 而軟切換和接力切換就分別是其中的一項(xiàng)新的核心技術(shù) 基 于軟切換 接 力切換的概念 闡述 軟切換 接力切換關(guān)鍵技術(shù)的原理及特點(diǎn) 并對(duì)軟切換在WCDMA上 和接力切換在TD SCDMA上所應(yīng)用的意義 With the rapid development of communication technology as well as the needs of the public to communication grows up gradually more and more advanced technology continually pouring water continuously to meet the demand for the masses Then China s 3G era has also opened up new interface Where WCDMA and TD SCDMA are the be the first to bear the brunt of the technology There are many links between and two Key switching technology is one of the The switching is defined when the mobile station is in communication mobile state transfer from a base station or channel to another base station or channel In WCDMA soft switch main research in TD SCDMA is focused on the relay switch While the soft switch and relay switch which is a new one of the core technology The concept of soft switch relay switching based on this paper describes the principle and characteristics of soft switching technology relay switching And the soft handoff in the WCDMA and relay switching the TD SCDMA on the application of significance 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 軟切換 接力切換 過(guò)程 比較 特點(diǎn) 目 錄 II 目目 錄錄 摘摘 要要 II 第一章第一章 緒論緒論 1 1 1WCDMA 的起源及發(fā)展?fàn)顩r 1 1 1 1WCDMA 的演變 1 1 2TD SCDMA 的起源和發(fā)展 2 1 2 1TD SCDMA 的由來(lái)及演變 2 第二章第二章 WCDMA 與與 TD SCDMA 技術(shù)的基本原理技術(shù)的基本原理 4 2 1 分析 WCDMA 的主要技術(shù) 4 2 1 1WCDMA 的主要技術(shù) 4 2 1 2 主要技術(shù)特點(diǎn) 4 2 2TD SCDMA 的主要技術(shù) 5 2 2 1TD SCDMA 主要技術(shù)分類 5 第三章第三章 WCDMA 的軟切換和的軟切換和 TD SCDMA 的接力切換的接力切換 7 3 1 軟切換概念 7 3 1 1 軟切換的過(guò)程 7 3 2 接力切換 8 3 2 1 接力切換的實(shí)現(xiàn) 8 3 2 2 接力切換技術(shù)在 TD SCDMA 中的應(yīng)用 9 第四章第四章 軟切換與接力切換的比較軟切換與接力切換的比較 10 4 1 軟切換與接力切換的關(guān)聯(lián) 10 4 1 1 硬切換 軟切換與接力切換利用率方面的比較 10 4 2 軟切換接力切換的相異處 10 第五章第五章 歸納優(yōu)點(diǎn)歸納優(yōu)點(diǎn) 12 5 1 軟切換的特點(diǎn) 12 5 1 1 優(yōu)缺點(diǎn)比較 12 5 2 接力切換的特點(diǎn) 12 第六章第六章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 13 致致 謝謝 14 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 15 附錄附錄 1 XXXXXX 16 附錄附錄 2 BBBBB 17 第一章 緒論 1 第一章第一章 緒論緒論 1 1WCDMA 的起源及的起源及發(fā)發(fā)展?fàn)顩r展?fàn)顩r WCDMA 是 3G 技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線接入技術(shù) 擁有完善的產(chǎn)業(yè)鏈 同時(shí)技術(shù)演進(jìn)和快速發(fā)展的終端市場(chǎng)也促進(jìn)了 WCDMA 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 從 3G 標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)展看 WCDMA 仍處于領(lǐng)先地位 截止目前全球用戶數(shù)已經(jīng)突破數(shù)億 從 發(fā)展區(qū)域看 WCDMA 發(fā)展熱點(diǎn)正由亞太地區(qū)向歐洲轉(zhuǎn)移 歐洲用戶數(shù)已超過(guò) 亞太地區(qū) 作為 WCDMA 技術(shù)發(fā)展的代表性國(guó)家 日本和韓國(guó)在 WCDMA 的發(fā) 展和應(yīng)用上起到了先鋒作用 1 1 1WCDMA 的演的演變變 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)是由第三代合作伙伴計(jì)劃組織 3GPP 制訂 其標(biāo)準(zhǔn)繼承了第 二代 GSM 標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開(kāi)放性好的特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)了核心網(wǎng)絡(luò)基于 GSM GPRS 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn) 并保持與 GSM GPRS 網(wǎng)絡(luò)的兼容性 同時(shí) WCDMA 支持軟切換 和更軟切換 包括扇區(qū)間軟切換 小區(qū)間軟切換和載頻間硬切換 成立于 1998 年的 3GPP 一直致力于技術(shù)規(guī)范的制定和完善 目前 WCDMA 有 R99 R4 R5 R6 等版本 如圖 1 1 所示 2000 年 2001 年 2002 年 2004 年規(guī)范完成時(shí)間 圖 4 1 WCDMA 協(xié)議版本的演進(jìn) R99 版本在 2000 年 3 月完成功能架構(gòu)的凍結(jié) 其核心網(wǎng)繼承了 GSM GPRS 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 分電路交換域分組交換域 在無(wú)線接入網(wǎng)部分引入了 WCDMA RAN 核心網(wǎng)和接入網(wǎng)之間的 Iu 接口基于 ATM R99 主要考慮了 GSM 網(wǎng)絡(luò)向 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)的平滑過(guò)渡 R4 版本在 2001 年 3 月完成功能架構(gòu)的凍結(jié) 保留了 WCDMA R99 RAN 主要在無(wú)線技術(shù)方面進(jìn)行了改進(jìn)來(lái)提高系統(tǒng)性能 同時(shí)在核心網(wǎng)部分引入了軟 交換概念 核心網(wǎng)電路交換域采用 NGN 架構(gòu) 以 IP 承載語(yǔ)音業(yè)務(wù) R5 版本的目標(biāo)是構(gòu)建全 IP 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 核心網(wǎng)增加 IM IP 多媒體 增強(qiáng) IP R99 R4 R5 R6 R 7 R8 2 QoS 能力 接入網(wǎng)增加 HSDPA 功能 單載波下載速率高達(dá) 14 4Mbit s 接入網(wǎng)向 IP RAN 方向發(fā)展 R6 R7 R8 主要是增加新的功能 如引入 HSUPA Phase 單載波上載速率 高達(dá) 5 76Mbit s LTE 以 OFDMA 和 MIMO 為核心的技術(shù) 等 在移動(dòng)通信高速發(fā)展的今天 傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)已經(jīng)無(wú)法滿足人們?nèi)找孀兓?的多樣性互動(dòng)需求 多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將成為未來(lái)電信行業(yè)增長(zhǎng)的新興力量 WCDMA 的 R99 和 R4 核心網(wǎng)能夠提供的最高上下行速率分別為 64kbit s 和 384kbit s 為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率并能與 CDMA2000 的 1xEV DO 技術(shù)抗衡 HSUPA 和 HSDPA 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分別作為上下行高速分組接入技術(shù)被引進(jìn) WCDMA 作為 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)技術(shù) HSUPA 的引入是通過(guò)自動(dòng)混合重傳和快速調(diào) 度等技術(shù)來(lái)提高上行鏈路的數(shù)據(jù)速率和小區(qū)吞吐量 HSDPA 的引入能夠進(jìn)一步 提升 3G 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力 使用戶在移動(dòng)環(huán)境中享受更高的業(yè)務(wù)質(zhì)量 HSDPA 標(biāo)準(zhǔn)提出的 R5 版本是對(duì) R4 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn) 并不影響 R4 核心網(wǎng) 和已有的業(yè)務(wù)定義 目前 前全球已經(jīng)投入使用及正在籌建的 HSDPA 網(wǎng)絡(luò)數(shù)高達(dá) 108 個(gè) 已經(jīng) 投入運(yùn)營(yíng)的 HSDPA 網(wǎng)絡(luò)有 34 個(gè) 在 2008 上半年全球部署的 211 張 WCDMA 商用網(wǎng)絡(luò)中 其中 HSDPA 商用網(wǎng)絡(luò) 204 張和 HSUPA 商用網(wǎng)絡(luò) 44 張 預(yù)計(jì) 未來(lái)一年內(nèi) 全球?qū)⒉渴鸺s 50 個(gè) WCDMA 商用網(wǎng)絡(luò) 50 個(gè) HSDPA 商用網(wǎng)絡(luò) 和 120 個(gè) HSUPA 商用網(wǎng)絡(luò) HSUPA 商用網(wǎng)絡(luò)的部署數(shù)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 WCDMA 和 HSDPA 未來(lái) 3GPP 將成立專門的研究小組從事 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期演進(jìn)的 項(xiàng)目 包括在接入網(wǎng)側(cè)使用單獨(dú)下行載波增加下行數(shù)據(jù)速率的可能 使用新的 無(wú)線通信技術(shù)如 MIMO MUD 等 1 2TD SCDMA 的起源和的起源和發(fā)發(fā)展展 TD SCDMA 中文含義為時(shí)分同步碼分多址接入 TD SCDMA 是針對(duì)無(wú)線 環(huán)境下對(duì)稱和非對(duì)稱的 3G 業(yè)務(wù)所設(shè)計(jì)的 它運(yùn)行在不成對(duì)的射頻頻譜上 TD SCDMA 傳輸方向的時(shí)域自適應(yīng)資源分配 可取得獨(dú)立于對(duì)稱業(yè)務(wù)負(fù)載關(guān)系的頻 譜分配的最佳利用率 因此 TD SCDMA 通過(guò)最佳自適應(yīng)資源的分配和最佳頻 譜效率 可支持速率從 8kbit s 到 2Mbit s 的語(yǔ)音 互聯(lián)網(wǎng)等所有的 3G 業(yè)務(wù) 1 2 1TD SCDMA 的由來(lái)及演的由來(lái)及演變變 TD SCDMA 為 TDD 模式 在應(yīng)用范圍內(nèi)有其自身的特點(diǎn) 一是終端的移 動(dòng)速度受現(xiàn)有 DSP 運(yùn)算速度的限制最高只能支持 240km h 二是基站覆蓋半徑 在 15km 以內(nèi)時(shí)頻譜利用率和系統(tǒng)容量可達(dá)最佳 在用戶容量不是很大的區(qū)域 基站最大覆蓋可達(dá) 30km 所以 TD SCDMA 更適合在城市和城郊使用 這兩點(diǎn) 不足均不影響實(shí)際使用 因?yàn)樵诔鞘泻统墙?車速一般都小于 200km h 而且城 市和城郊人口密度高 小區(qū)半徑一般都在 15km 以內(nèi) TD SCDMA 從 2008 年 4 月起正式開(kāi)始試商用 到目前用戶數(shù)量已經(jīng)超過(guò) 30 萬(wàn)戶 而且中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)把一期建設(shè)的十個(gè)城市的 TD 網(wǎng)絡(luò)升級(jí)至 HSDPA 在二期的 TD 建設(shè)中 中國(guó)移動(dòng)將首先在沿海發(fā)達(dá)及重要城市直接部署 HSDPA 網(wǎng)絡(luò) 并吸取 TD 一期建網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和終端較少的問(wèn)題 充分 利用 TD HSDPA 的突出優(yōu)勢(shì)及產(chǎn)品改進(jìn) 合理利用中國(guó)移動(dòng) 2G 現(xiàn)有資源來(lái)節(jié) 約建網(wǎng)投資 加快建網(wǎng)速度 將所有設(shè)備可通過(guò)軟 硬件升級(jí)向 3 5G 及以上的 HSDPA LTE 長(zhǎng)期演進(jìn) 平滑演進(jìn) 同時(shí) TD SCDMA 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也面臨著諸多挑戰(zhàn) 主要表現(xiàn)在站址的選擇 時(shí)隙的不對(duì)稱性 頻率復(fù)用及終端使用等方面 第一章 緒論 3 當(dāng)前 新的一輪電信標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)發(fā)展浪潮已經(jīng)涌來(lái) 以 3G 增強(qiáng)技術(shù) HSPA 長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù) LTE 以及 4G B3G 技術(shù) IMT Advanced 為代表 的新的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)已經(jīng)形成 因此 對(duì) TD SCDMA 而言 能否在 3G 增強(qiáng)技術(shù) LTE 長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)以及 4G 繼續(xù)有創(chuàng)新 有突破 是關(guān)系到 TD SCDMA 能否在 國(guó)際電信新格局中繼續(xù)占有一席之地 保持可持續(xù)發(fā)展能力的大問(wèn)題 并且對(duì) 鞏固 TD SCDMA 已經(jīng)建立起來(lái)的地位和成果 進(jìn)一步提高我國(guó)移動(dòng)通信領(lǐng)域內(nèi) 自主創(chuàng)新與核心競(jìng)爭(zhēng)力 具有十分重要的戰(zhàn)略意義 到 2020 年前 TD SCDMA 技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和未來(lái)演進(jìn)可以大致分為三 個(gè)階段和兩大類別技術(shù) 三個(gè)階段分別是 TD SCDMA 及 TD SCDMA 增強(qiáng)型 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)階段 TD SCDMA 長(zhǎng)期演進(jìn) TD LTE 技術(shù)階段 4G IMT Advanced 技術(shù)階段 兩大類別技術(shù)分別是 第一階段 TD SCDMA 及 TD SCDMA 增強(qiáng)型技術(shù)是基于 CDMA 的技術(shù) 第二階段的 LTE 和第三階段 4G 是 基于 OFDM 的技術(shù) TD SCDMA 技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的第一階段又可以分為 TD SCDMA 基本版本階段 及 TD SCDMA 增強(qiáng)型版本階段 TD SCDMA 基本版本即 3GPPR4 版本 主要 是實(shí)現(xiàn)話音和中低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) TD SCDMA 增強(qiáng)型版本是指 TD SCDMA 的 3GPPR5 R6 R7 版本 TD SCDMA 增強(qiáng)技術(shù)是在 TD SCDMA 現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上 通過(guò)引入局部的先進(jìn)技術(shù)如 HARQ AMC 高階調(diào)制 快速調(diào)度機(jī)制 MIMO 等技術(shù) 取得明顯的性能提升 來(lái)滿足 TD SCDMA 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的快速升級(jí)和部署 采用的基本技術(shù)以 CDMA 技術(shù)為基礎(chǔ) 沒(méi)有技術(shù)體制上的更新?lián)Q代 TD SCDMA 增強(qiáng)技術(shù)以 HSD PA HSUPA MBMS 包括優(yōu)化的 MBMS HSPA 為代表 TD SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)第二階段可以稱為 TD LTE 長(zhǎng)期演進(jìn)階段 TD LTE 在基 本多址接入技術(shù)上引入 OFDM 以替代 CDMA 在智能天線 SA 基礎(chǔ)上進(jìn)一步 引入 MIMO 技術(shù) 形成 SA MIMO 的先進(jìn)多天線技術(shù) 同時(shí)保持了特殊時(shí)隙和 同步以及聯(lián)合檢測(cè)等原有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)特點(diǎn) 在性能上獲得巨大提升 5 6 倍于 3GPPR6 版本 的同時(shí) 還盡量保證 TD SCDMA 及 TD SCDMA 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò) 向 TD LTE 網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn) 目前 TD LTE 在 3GPP 的標(biāo)準(zhǔn)化工作和 TD LTE 的標(biāo)準(zhǔn)化工作同步進(jìn)行 TD SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)第三階段稱為 4G 或 ITM Advanced 階段 ITM Advanced 是 ITU 為滿足未來(lái) 10 15 年全球移動(dòng)通信需求而啟動(dòng)的 在技術(shù)上 ITM Advanced 將基于 OFDM 在 LTE 或相當(dāng) 技術(shù)的基礎(chǔ)上 作進(jìn)一步增強(qiáng) 目 前在國(guó)家有關(guān)主管部門的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和組織下 TD SCDMA 4G 標(biāo)準(zhǔn)研究也在有 條不紊地進(jìn)行中 4 第二章第二章 WCDMAWCDMA 與與 TD SCDMATD SCDMA 技術(shù)的基本原理技術(shù)的基本原理 2 1 分析分析 WCDMA 的主要技的主要技術(shù)術(shù) 在第三代移動(dòng)通信規(guī)范提案的概念評(píng)估過(guò)程中 寬帶碼分多址 WCDMA 技術(shù)以其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為 3G 的主流技術(shù)之一 2 1 1WCDMA 的主要技的主要技術(shù)術(shù) 1998 年 12 月成立的 3GPP 第三代伙伴項(xiàng)目 極大地推動(dòng)了 WCDMA 技術(shù) 的發(fā)展 加快了 WCDMA 的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程 并最終使 WCDMA 技術(shù)成為 ITU 批 準(zhǔn)的國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn) 第三代的主要技術(shù)體制 其中 WCDMA FDD TDD 現(xiàn)稱高 碼片速率 TDD 和 TD SCDMA 融和后現(xiàn)稱低碼片速率 TDD 都是由 3GPP 開(kāi) 發(fā)和維護(hù)的規(guī)范 這些技術(shù)都是以 CDMA 技術(shù)為核心的 值得指出的是 TD SCDMA 技術(shù)規(guī)范是我國(guó)第一份自己提出 被 ITU 全套采納的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn) 最近已經(jīng)通過(guò)了 3GPP 的規(guī)范化進(jìn)程 推出了完整的技術(shù)規(guī)范協(xié)議 目前看來(lái) 將要采用的第三代標(biāo)準(zhǔn)中選取 WCDMA FDD 模式的國(guó)家是最多的 比如歐洲 日本 韓國(guó)都決定 WCDMA FDD 模式為自己的主流制式 去年底 美國(guó)的 AT T 移動(dòng)業(yè)務(wù)分公司也宣布選取 WCDMA FDD 為自己的第三代業(yè)務(wù)平臺(tái) WCDMA 的三套技術(shù)實(shí)際上采用的是同一套核心網(wǎng)絡(luò)規(guī)范 不同的無(wú)線接 入技術(shù) 其核心網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)就是重視從 GSM 網(wǎng)絡(luò)向 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn) 這是由于 GSM 的巨大商業(yè)成功造成的 這種演進(jìn)是以 GPRS 技術(shù)作為中間承接 的 除了制定 TD SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)以外 中國(guó)也積極參與了 ITU 和 3GPP 的 WCDMA 另外兩種技術(shù)的跟蹤 評(píng)估和研發(fā)工作 這些工作在 90 年代中期就已 經(jīng)開(kāi)始了 1998 年成立的中國(guó)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組 CWTS 是 3GPP 的正式組 織成員 華為公司 大唐集團(tuán)等國(guó)內(nèi)企業(yè)還加入 3GPP 成為獨(dú)立成員 目前這 些企業(yè)都在加緊研發(fā)自己的 WCDMA FDD 系統(tǒng) 力爭(zhēng)和國(guó)外主要通信設(shè)備制造 商同期加入我國(guó)移動(dòng)通信的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)工程中 在 3GPP 成員和專家的努力下 WCDMA 已經(jīng)推出了成熟的可供商用的版 本 Release99 和包括 TD SCDMA 全套規(guī)范的 Release4 版本 但是 由于無(wú)線通 信技術(shù)和 IP 技術(shù)的迅速發(fā)展 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)也在不斷發(fā)展中 新的兼容的無(wú)線 技術(shù)和核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在不斷被提出和采納 從現(xiàn)在的情況看 WCDMA 還是 一個(gè) 活 的標(biāo)準(zhǔn) 在后面會(huì)介紹 WCDMA 還有許多需要研究的課題 需要學(xué)術(shù) 界和產(chǎn)業(yè)界的共同開(kāi)發(fā) 2 1 2 主要技主要技術(shù)術(shù)特點(diǎn)特點(diǎn) 1 基站同步方式 支持異步和同步的基站運(yùn)行方式 靈活組網(wǎng) 2 信號(hào)帶寬 5MHz 碼片速率 3 84Mcps 3 發(fā)射分集方式 TSTD 時(shí)間切換發(fā)射分集 STTD 時(shí)空編碼發(fā)射分集 FBTD 反饋發(fā)射分集 4 信道編碼 卷積碼和 Turbo 碼 支持 2M 速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 5 調(diào)制方式 上行 BPSK 下行 QPSK 6 功率控制 上下行閉環(huán)功率控制 外環(huán)功率控制 7 解調(diào)方式 導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào) 8 語(yǔ)音編碼 AMR 與 GSM 兼容 9 核心網(wǎng)絡(luò)基于 GSM GPRS 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn) 并保持與 GSM GPRS 網(wǎng)絡(luò)的兼 第二章 WCDMA 與 TD SCDMA 技術(shù)的基本原理 5 容性 10 MAP 技術(shù)和 GPRS 隧道技術(shù)是 WCDMA 體制的移動(dòng)性管理機(jī)制的核心 保持與 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的兼容性 11 支持軟切換和更軟切換 12 基站無(wú)需嚴(yán)格同步 組網(wǎng)方便 WCDMA FDD 的優(yōu)勢(shì)在于 碼片速率高 有效地利用了頻率選擇性分集和 空間的接收和發(fā)射分集 可以解決多徑問(wèn)題和衰落問(wèn)題 采用 Turbo 信道編解 碼 提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率 FDD 制式能夠提供廣域的全覆蓋 下行基站區(qū) 分采用獨(dú)有的小區(qū)搜索方法 無(wú)需基站間嚴(yán)格同步 采用連續(xù)導(dǎo)頻技術(shù) 能夠 支持高速移動(dòng)終端 相比第二代的移動(dòng)通信制式 WCDMA 具有 更大的系統(tǒng) 容量 更優(yōu)的話音質(zhì)量 更高的頻譜效率 更快的數(shù)據(jù)速率 更強(qiáng)的抗衰落能 力 更好的抗多徑性 能夠應(yīng)用于高達(dá) 500km h 的移動(dòng)終端的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 而且 能夠從 GSM 系統(tǒng)進(jìn)行平滑過(guò)渡 保證運(yùn)營(yíng)商的投資 為 3G 運(yùn)營(yíng)提供了良好的 技術(shù)基礎(chǔ) 2 2TD SCDMA 的主要技的主要技術(shù)術(shù) TD SCDMA 系統(tǒng)全面滿足 IMT 2000 的基本要求 它采用不需配對(duì)頻率的 TDD 雙工模式 以及 FDMA TDMA CDMA 相結(jié)合的多址接入方式 同時(shí)使用 1 28Mc s 的低碼片率 擴(kuò)頻帶寬為 1 6MHz 表 1 表 2 1 TD SCDMA 主要參數(shù) 載波帶寬 1 6MHz 最小頻譜 1 6MHz 雙工型式 TDD 多址方式 TDMA CD MA FDMA 碼塊速率 1 28Mc s 調(diào)制 QPSK 8 PSK 最大蜂窩范圍 40km 最大音頻容量 Erl EFR 55 數(shù)據(jù)流量 6Mb s 理論最大數(shù)據(jù) 率 用戶 325kb s MHz cell 系統(tǒng)對(duì)稱性 DL UP 1 6 6 1 2 2 1TD SCDMA 主要技主要技術(shù)術(shù)分分類類 3G 移動(dòng)系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)之一是既要控制諸如談話和視頻等對(duì)稱線路交換業(yè) 務(wù) 又要控制移動(dòng)因特網(wǎng)接入的非對(duì)稱分組交換業(yè)務(wù) 面對(duì)這一挑戰(zhàn) TD SCDMA 集成了兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù) 一種是先進(jìn)的 TDMA TDD 系統(tǒng) 另一種是自適 應(yīng) CDMA 組成的對(duì)稱模式的運(yùn)作 TD SCDMA 技術(shù)所基于的基本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下 1 TDD 時(shí)分雙工 允許上行和下行在同一頻段上 而不需要成對(duì)的頻段 在 TDD 中 上行和下行在同一頻率信道中的不同時(shí)間里傳輸 這可能改變雙工 6 交換點(diǎn)和從上行移動(dòng)容量至下行 反之亦然 這樣就優(yōu)化了頻譜的使用 它允 許對(duì)稱和非對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 2 TDMA 時(shí)分多址 是一種數(shù)字技術(shù) 它將每個(gè)頻率信道分割為許多時(shí) 隙 從而允許傳輸信道在同一時(shí)間由數(shù)個(gè)用戶使用 3 CDMA 碼分多址 在每個(gè)蜂窩區(qū)使多個(gè)用戶同時(shí)接入同一無(wú)線信道成 為可能 提高了通信息的密度 但每個(gè)用戶會(huì)干擾其他人 從而導(dǎo)致多接入干 擾 MAI 4 聯(lián)合檢測(cè) JD 允許接收機(jī)為所有信號(hào)同時(shí)估計(jì)無(wú)線信道和工作 通過(guò) 單個(gè)通信流量的并行處理 JD 消除了多接入干擾 MAI 降低了蜂窩區(qū)內(nèi)干擾 因此提高了傳輸容量 5 動(dòng)態(tài)信道分配 DCA 先進(jìn)的 TD SCDMA 空中接口充分利用了所有可提 供的多址技術(shù) 充分地使用了這些技術(shù) TD SCDMA 依據(jù)干擾方案提供了無(wú)線 資源的自適應(yīng)分配 降低了蜂窩區(qū)之間的干擾 6 終端互同步 通過(guò)精確的對(duì)每個(gè)終端傳輸時(shí)隙的調(diào)諧 TD SCDMA 改善 了手機(jī)的跟蹤 降低了定位的計(jì)算時(shí)間 以及交付尋找的尋找時(shí)間 由于同步 TD SCDMA 不需要軟交付 這樣可更有利于蜂窩覆蓋區(qū)降低蜂窩間的干擾 并 降低設(shè)施和運(yùn)行成本 7 智能天線 是在蜂窩區(qū)域通過(guò)蜂窩和分配功率跟蹤移動(dòng)用戶的使用的波形 控制天線 沒(méi)有智能天線 功率將分配至所有的蜂窩區(qū)域內(nèi) 智能天線降低了 多用戶干擾 通過(guò)降低蜂窩間的干擾而提高了系統(tǒng)容量 提高了接收的靈敏度 并在增加蜂窩范圍的同時(shí)降低了傳輸功率 第三章 WCDMA 的軟切換和 TD SCDMA 的接力切換 7 第三章第三章 WCDMAWCDMA 的軟切換和的軟切換和 TD SCDMATD SCDMA 的接力切換的接力切換 3 1 軟軟切切換換概念概念 目前的 CDMA 系統(tǒng)支持多種類型的切換 主要類型有硬切換 軟切換和更 軟切換 WCDMA 系統(tǒng)中沿用了大部分原 IS 95 和 CDMA2000 中的軟切換技術(shù) 軟切換 Soft Hand Off 是指在導(dǎo)頻信道的載波頻率相同時(shí)的小區(qū)之間的信 道切換 在切換過(guò)程中 移動(dòng)用戶與原基站和新基站都保持通信 只有當(dāng)移動(dòng) 臺(tái)在與目標(biāo)基站的小區(qū)建立穩(wěn)定通信后 才斷開(kāi)與原基站的聯(lián)系 圖 3 1 軟切換歹念概念示意圖 軟切換是一種常態(tài) WCDMA 系統(tǒng)中 UE 幾乎一直處在軟切換狀態(tài)下 這 樣可以保證用戶通話的連續(xù)性和穩(wěn)定性 而硬切換過(guò)程則不會(huì)經(jīng)常發(fā)生 硬切 換將影響用戶通話的主觀感受 并容易造成掉話 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免硬切 換的發(fā)生 3 1 1 軟軟切切換換的的過(guò)過(guò)程程 信息產(chǎn)業(yè)部有關(guān)部分 2004 年聯(lián)合設(shè)備廠商和規(guī)劃設(shè)計(jì)單位對(duì) 3G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 性能進(jìn)行了測(cè)試 WCDMA 部分共對(duì)軟切換進(jìn)行 9 項(xiàng)測(cè)試 包括語(yǔ)音 AMR 可視電話 CS64 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) PS64 三類業(yè)務(wù)的更軟切換 軟切換及跨 RNC 的軟切換的成功率 并對(duì)觸發(fā)事件類型 1a 1b 1c 進(jìn)行了測(cè)試 因?yàn)榻ňW(wǎng)初期 用戶數(shù)量不會(huì)快速增長(zhǎng) 容量不是主要問(wèn)題 因此對(duì)頻率間硬切換及系統(tǒng)間切 換未進(jìn)行測(cè)試 測(cè)試過(guò)程中采用前端手機(jī)進(jìn)行不同業(yè)務(wù)的撥叫 記錄 UE 狀態(tài)是否發(fā)生掉話 后臺(tái)記錄相關(guān)信令用來(lái)判斷切換成功的次數(shù) 當(dāng) RNC 判決進(jìn)行軟切換 并向 UE 發(fā)送 Active Set Update 消息后 作為一次軟切換 當(dāng) UE 成功地更新激活 集后 向系統(tǒng)發(fā)送 Active Set Update Complete 消息 宣布新加入了無(wú)線鏈路 作為切換 event 1a 成功的標(biāo)志 當(dāng) Node B 向系統(tǒng)發(fā)送 Radio Link Deletion 消 息 宣布無(wú)線鏈路已經(jīng)從 UE 的激活集中刪除 作為切換 event 1b 成功的標(biāo)志 根據(jù)以上信令消息對(duì) WCDMA 的軟切換過(guò)程和成功率進(jìn)行判斷 測(cè)試過(guò)程中因?yàn)?UE 與系統(tǒng)切換頻繁 信令數(shù)量大 分析時(shí)應(yīng)注意信令的發(fā) 8 送時(shí)間 以避免混淆不同次切換的消息 通常認(rèn)為 2ms 內(nèi)到達(dá) UE 的切換消息 為 RNC 下發(fā)給不同 Node B 的同一消息 對(duì)于 RNC 下發(fā)的消息可從信令中的 Message Authentication Message 進(jìn)行區(qū)分 所以總結(jié)一下 整個(gè)軟切換過(guò)程包括以下幾步 1 當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度達(dá)到一個(gè)定值 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 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 導(dǎo)頻強(qiáng)度掉到標(biāo)準(zhǔn)值以下 移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)切換去掉計(jì)時(shí)器 5 切換去掉計(jì)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)頻移到相鄰導(dǎo)頻集并發(fā)送切換完成消息 3 2 接力切接力切換換 接力切換 Baton Hand Over 是 TD SCDMA 系統(tǒng)的一項(xiàng)特色技術(shù) 也是核 心技術(shù)之一 所謂接力切換就是同時(shí)和多個(gè)基站相連 從而實(shí)現(xiàn) 無(wú)縫切換 的技術(shù) 接力切換的設(shè)計(jì)思想是 利用終端上行預(yù)同步技術(shù) 預(yù)先取得與目標(biāo)小區(qū) 的同步參數(shù) 并通過(guò)開(kāi)環(huán)方式保持與目標(biāo)小區(qū)的同步 一旦網(wǎng)絡(luò)判決切換 終 端可迅速由原小區(qū)切換到目標(biāo)小區(qū) 在切換過(guò)程中 終端從源小區(qū)接收下行數(shù) 據(jù) 向目標(biāo)小區(qū)發(fā)送上行數(shù)據(jù) 即上下行通信鏈路先后轉(zhuǎn)移到目標(biāo)小區(qū) 提前 獲取切換后的上行信道發(fā)送時(shí)間 功率信息提高了切換成功率 縮短了切換時(shí) 延 3 2 1 接力切接力切換換的的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) 接力切換分為四個(gè)步驟 即測(cè)量過(guò)程 預(yù)同步過(guò)程 判決過(guò)程和執(zhí)行過(guò)程 圖 3 2 接力切換流程圖 在 UE 和基站通信過(guò)程中 UE 需要對(duì)本小區(qū)基站和相鄰小區(qū)基站的導(dǎo)頻信 號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量 UE 的測(cè)量是由 RNC 指定的 可以是周期性的進(jìn)行 也可以 由事件觸發(fā)進(jìn)行 第三章 WCDMA 的軟切換和 TD SCDMA 的接力切換 9 接力切換的預(yù)同步過(guò)程屬于開(kāi)環(huán)預(yù)同步 在 UE 對(duì)本小區(qū)基站和相鄰小區(qū)基站 的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量的同時(shí)記錄來(lái)自各鄰近小區(qū)基站的信號(hào)與來(lái)自本小區(qū) 基站信號(hào)的時(shí)延差 預(yù)先取得與目標(biāo)小區(qū)的同步參數(shù) 并通過(guò)開(kāi)環(huán)方式保持與 目標(biāo)小區(qū)的同步 接力切換的判決過(guò)程是根據(jù)各種測(cè)量信息并綜合系統(tǒng)信息 依據(jù)一定的準(zhǔn) 則和算法來(lái)判斷 UE 是否應(yīng)當(dāng)切換和如何進(jìn)行切換 RNC 在收到 UE 的測(cè)量報(bào)告后 首先對(duì) P CCPCH RSCP 最大的候選目標(biāo)小 區(qū)進(jìn)行判斷 如果大于設(shè)定的門限值 RSCP DL ADD 簡(jiǎn)稱 ADD 則在此小 區(qū)中進(jìn)行接納判決 反之進(jìn)入下一個(gè)候選目標(biāo)小區(qū) 直至最后一個(gè)候選目標(biāo)小 區(qū) 如果所有目標(biāo)小區(qū)都不滿足 則 UE 停留在原小區(qū) 目標(biāo)小區(qū)確定后 RNC 根據(jù)目標(biāo)小區(qū)的與原小區(qū)的關(guān)系判決是硬切換 歸屬不同的 RNC 或者接力切 換 歸屬同一個(gè) RNC 仿真中假設(shè)所有小區(qū)都?xì)w屬于同一 RNC 即判決 UE 進(jìn)行接力切換 在接納判決成功后 RNC 通知目標(biāo)小區(qū)為 UE 分配無(wú)線資源并 且將相關(guān)信息通知 UE RNC 的切換判決完成后 將執(zhí)行接力切換 首先對(duì)目標(biāo)小區(qū)發(fā)送無(wú)線鏈路 建立請(qǐng)求 當(dāng) RNC 收到目標(biāo)小區(qū)的無(wú)線鏈路建立完成之后 將向原小區(qū)和目標(biāo) 小區(qū)同時(shí)發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)承載 此時(shí)目標(biāo)小區(qū)并不向 UE 發(fā)送下行數(shù)據(jù) 同時(shí) RNC 向 UE 發(fā)送物理信道重配置消息命令 終端應(yīng)根據(jù)是否攜帶 FPACH 快速物理接入信道 信息來(lái)判斷是否為接力 切換 即接到切換命令后 首先判斷切換類型 如果攜帶 FPACH 信息 則判斷 為硬切換 重新在目標(biāo)小區(qū)做接入 如果沒(méi)有攜帶 FPACH 信息 則判斷為接力 切換 本文仿真實(shí)現(xiàn)為接力切換 然后 UE 由原小區(qū)接收下行承載業(yè)務(wù)及信令而由目標(biāo)小區(qū)發(fā)射上行的承載 業(yè)務(wù)和信令 此分別收發(fā)的過(guò)程持續(xù)非常短的一段時(shí)間后 將接收來(lái)自目標(biāo)小 區(qū)的智能天線下行波束賦形數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)功率和同步控制 中斷和原基站的 通信 完成切換過(guò)程 3 2 2 接力切接力切換換技技術(shù)術(shù)在在 TD SCDMA 中的中的應(yīng)應(yīng)用用 接力切換技術(shù)應(yīng)用于 TD SCDMA 系統(tǒng)中 是利用了 TD SCDMA 中 TDD 方式的特點(diǎn)和上行同步技術(shù) 在切換測(cè)量期間 利用開(kāi)環(huán)技術(shù)并保持上行預(yù)同 步 即 UE 可提前獲取切換后的上行信道發(fā)送時(shí)間 功率信息 在切換期間 可 以不中斷業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸 從而達(dá)到減少切換時(shí)間 實(shí)現(xiàn)無(wú)損切換的目的 TD SCDMA 系統(tǒng)中還應(yīng)用了智能天線技術(shù) 如果系統(tǒng)提供 UE 位置信息 則接力切 換也能夠根據(jù) UE 的距離和方位信息輔助切換 由于需要檢測(cè)的相鄰小區(qū)數(shù)目減 少 因而也相應(yīng)地減少了網(wǎng)絡(luò)信令交互的負(fù)荷 UE 所需要的切換測(cè)量時(shí)間減少 測(cè)量量減少 切換時(shí)間減少 使系統(tǒng)切換性能得到優(yōu)化 10 第四章第四章 軟切換與接力切換的比較軟切換與接力切換的比較 4 1 軟軟切切換換與接力切與接力切換換的關(guān)的關(guān)聯(lián)聯(lián) 硬切換 軟切換 接力切換三種切換方式比較越區(qū)切換在蜂窩移動(dòng)通信系 統(tǒng)中占有重要的地位 在早期的頻分多址 FDMA 和時(shí)分多址 TDMA 移動(dòng) 通信系統(tǒng)中 采用的是 硬切換技術(shù) 該技術(shù)使系統(tǒng)在切換過(guò)程中大約丟失 300ms 的信息 同時(shí)占用信道資源較多 無(wú)線通信系統(tǒng)使用了 軟切換技術(shù) 軟切換過(guò)程不丟失信息 不中斷通信 還可增加 CDMA 系統(tǒng)的容量 但是 軟切換技術(shù)只解決了終端在使用相同載波 頻率的小區(qū)或扇區(qū)間切換的問(wèn)題 對(duì)于不同載波的基站之間 FDDCDMA 系統(tǒng) 仍然只能使用硬切換方式 而且 處于切換過(guò)程中的每一個(gè)終端要同時(shí)接收來(lái) 自兩個(gè)或三個(gè)基站的信息 并在反向鏈路中向這些基站發(fā)送相應(yīng)信息 這占用 了較多的通信設(shè)備和信道 造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi) 而在 TD SCDMA 系統(tǒng)中 采用了一種新的越區(qū)切換方法 即 接力切換 TD SCDMA 的獨(dú)特之處是使用了智能天線獲得用戶終端的方位 DOA 采用 同步 CDMA 技術(shù)獲得用戶終端與基站間的距離 若將這兩個(gè)信息予以綜和 基 站就可以確定用戶終端的具體位置 從而為接力切換奠定了基礎(chǔ) 接力切換不 丟失信息 不中斷通信 節(jié)約了信道資源 正是由于 TD SCDMA 系統(tǒng)采用了智能天線以及使用兩個(gè)基站對(duì)終端進(jìn)行 定位 具有對(duì)終端精確定位的功能 所以能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的越區(qū)切換 即所謂 的 接力切換 在接力切換的過(guò)程中 同頻小區(qū)之間的兩個(gè)小區(qū)的基站都將接收 同一個(gè)終端的信號(hào) 并對(duì)其定位 將確定可能切換區(qū)域的定位結(jié)果向基站控制 器報(bào)告 完成向目標(biāo)基站的切換 克服了 軟切換 浪費(fèi)信道資源的缺點(diǎn) 接力切 換不僅具有上述的 軟切換 功能 而且可以使用在不同載波頻率的 TD SCDMA 基站之間 甚至能夠在 TD SCDMA 系統(tǒng)與其它移動(dòng)通信系統(tǒng) 如 GSM CDMAIS 95 等 的基站之間 實(shí)現(xiàn)不丟失信息 不中斷通信 4 1 1 硬切硬切換換 軟軟切切換換與接力切與接力切換換利用率方面的比利用率方面的比較較 表 4 1 硬切換 軟切換與接力切換利用率方面的比較 硬切換接力切換軟切換 成功率低高高 資源占用少少多 切換延時(shí)短短長(zhǎng) 對(duì)容量影響低低高 掉話率高低低 4 2 軟軟切切換換接力切接力切換換的相異的相異處處 1 共同點(diǎn) 切換過(guò)程中原有鏈路保持 對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量影響很小 2 不同點(diǎn) 接力切換是先加后去 軟切換是先加后去甚至只加不去 軟切換占用資 源多 接力切換通過(guò)物理信道重配 傳輸信道重配 RB 重配消息完成 軟切換通 過(guò)激活集更新完成 接力切換可以在同頻小區(qū)或異頻小區(qū)之間進(jìn)行 而軟切換一般在同頻小 第四章 軟切換與接力切換的比較 11 區(qū)之間進(jìn)行 12 第五章第五章 歸納優(yōu)點(diǎn)歸納優(yōu)點(diǎn) 5 1 軟軟切切換換的特點(diǎn)的特點(diǎn) 當(dāng)軟切換發(fā)生時(shí) 移動(dòng)臺(tái)在取得了與新基站的鏈接之后 再中斷與原基站 的聯(lián)系 大大降低了通信中的掉話率 在軟切換進(jìn)行過(guò)程中 軟切換提供在基站邊界處的前向業(yè)務(wù)信道和反向業(yè) 務(wù)信道的路徑分集 采用分集接收的方式 提高了抵抗衰落的能力 降低了移 動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率 減少了移動(dòng)臺(tái)對(duì)系統(tǒng)的干擾 增加了系統(tǒng)容量 進(jìn)入軟切換區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)即使不能立即得到與新基站的鏈路 也可以進(jìn)入 切換等待的排隊(duì)隊(duì)列 從而減少了系統(tǒng)的阻塞率 5 1 1 優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)比缺點(diǎn)比較較 優(yōu)點(diǎn) 軟切換過(guò)程不丟失信息 不中斷通信 還可以增加系統(tǒng)的容量 缺點(diǎn) 其一解決了終端在相同頻率的小區(qū)或扇區(qū)切換的問(wèn)題 其二軟切換 的基礎(chǔ)是宏分集 但在 IS 95 中宏分集占用了 50 的下行容量 因此軟切換實(shí)現(xiàn) 的增加系統(tǒng)容量被它本身所占用的系統(tǒng)容量所抵消 5 2