移動(dòng)通信結(jié)課報(bào)告

1、移動(dòng)通信結(jié)課報(bào)告移動(dòng)通信結(jié)課報(bào)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(jí)級(jí): 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(hào)：號(hào)： 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(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)代移動(dòng)通信系統(tǒng).21.1 2G 移動(dòng)通信簡(jiǎn)介及起源.21.2 GSM 移動(dòng)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(diǎn).41.3 窄帶 CDMA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu).51.3.1 CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn).5第二章第二章 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 3G.62.1 3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)接口.82.3 3G 的頻段劃分.82.4 實(shí)現(xiàn) 3G 的關(guān)鍵技術(shù).82.5、WCDMA 移動(dòng)通信技術(shù).92.5.1 WCDMA移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn).92.5.2 WCDMA系統(tǒng)空中接口.92.5.3 WCDMA系統(tǒng)無(wú)線接口Uu的協(xié)議結(jié)構(gòu).122.6 CDMA2000 移動(dòng)通信系統(tǒng).142.6.1 CDMA200

3、0系統(tǒng)結(jié)構(gòu).142.6.2. CDMA2000移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù).162.7 TD-SCDMA 移動(dòng)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(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù).19第三章第三章 軟件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)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(yùn)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(yùn)行結(jié)果：.29第五章第五章 總結(jié)總結(jié) .29參考文獻(xiàn)：.30移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)代移動(dòng)通信系統(tǒng)1.1 2G 移動(dòng)通信簡(jiǎn)介及起源移動(dòng)通信簡(jiǎn)介及起源第二代移動(dòng)通信比較典型的有兩種：一種 是 Global System for Mobile Communication“全球移動(dòng)通信系統(tǒng) ”簡(jiǎn)稱(chēng) GSM。它是一種數(shù)字移動(dòng)通信，較之以往的模擬移動(dòng)通信，有較多的優(yōu)點(diǎn)。 1991 年 GSM 系統(tǒng)正式在歐洲問(wèn)世，1992 年 世界上第一個(gè) GSM 網(wǎng)在芬蘭投入使用。從此，移動(dòng)通信跨入了第二代。而另一種是由美國(guó)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(kuò)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(diǎn)

5、。 1993 年由電信工業(yè)協(xié)會(huì)將 IS-95定為 CDMA 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 1995 年進(jìn)入商用市場(chǎng)，并迅速覆蓋美、日、韓、歐洲以及南美洲等主要的技術(shù)市場(chǎng)。2002 年中國(guó)聯(lián)通“新時(shí)空”CDMA 網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)通首次開(kāi)啟了我國(guó)的 CDMA 市場(chǎng)。 圖 1-1 GSM 移動(dòng)通信系統(tǒng)組成移動(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 3 / 31 圖 1-2 CDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)組成1.2 GSM 移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移動(dòng)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(hù)中心（OMC-Operation & Maintenance Center）四部分組成。 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) NSS 是整個(gè)系統(tǒng)的核心。它對(duì)移動(dòng)用戶之間及移動(dòng)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?；咀酉到y(tǒng) BSS 是系統(tǒng)中與無(wú)線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分，它通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相連負(fù)責(zé)無(wú)線信息的發(fā)送接收，無(wú)線資源管理及功率控制等，同時(shí)它與 NSS 相連實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶間或移動(dòng)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(fù)責(zé) NSS 和 BSS 系統(tǒng)的維護(hù)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(zhuān)門(mén)用于轉(zhuǎn)接話務(wù)的移動(dòng)交換中心。 GMSC GMSC 即 Gateway MSC,又稱(chēng)移動(dòng)關(guān)口交換中心，主要用于和其它電信運(yùn)營(yíng)商設(shè)備的互聯(lián)互通（包括移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部用于不同業(yè)務(wù)的互相連接） 。 移動(dòng)交換中心 MSC MSC 是整個(gè)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(duì)呼叫進(jìn)行控制與接續(xù)，提供計(jì)費(fèi)信息并協(xié)調(diào)與控制整個(gè) GSM 網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)功能移動(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海

8、祥CHX 4 / 31實(shí)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(dòng)用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)存儲(chǔ)著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動(dòng)用戶相關(guān)信息，為已登記的移動(dòng)用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。當(dāng)某用戶進(jìn)入 VLR 控制區(qū)后，此 VLR 將向該移動(dòng)用戶的歸屬位置寄存器 HLR 獲取并存儲(chǔ)必要數(shù)據(jù)，而一旦此用戶離開(kāi)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(gè)存儲(chǔ)移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。包括用戶識(shí)別號(hào)碼，訪問(wèn)能力，用戶類(lèi)別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。同時(shí)也存儲(chǔ)移動(dòng)用戶所在 VLR 區(qū)域的有關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。 鑒權(quán)中心 AUC AUC 存儲(chǔ)著鑒

9、權(quán)信息和加密密鑰，防止無(wú)權(quán)用戶接入系統(tǒng)和防止無(wú)線接口數(shù)據(jù)被竊。設(shè)備識(shí)別寄存器 EIR EIR 存儲(chǔ)著移動(dòng)設(shè)備的國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼。IMEI 通過(guò)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(wú)權(quán)用戶接入。監(jiān)視故障設(shè)備的運(yùn)行和保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(wú)線參數(shù)及無(wú)線資源管理測(cè)量和統(tǒng)計(jì)切換支持呼叫控制操作與維護(hù)等功能。 基站收發(fā)信臺(tái) BTS BTS 受控于基站控制器 BSC。屬于基站子系統(tǒng) BSS 的無(wú)線部分

10、，是服務(wù)于某小區(qū)的無(wú)線收發(fā)信臺(tái)設(shè)備。實(shí)現(xiàn) BTS 與移動(dòng)臺(tái) 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(jī)/接收機(jī)間的耦合?？刂茊卧?jiǎng)t用于 BTS 的操作與維護(hù)。1.2.3、GSM 特點(diǎn)特點(diǎn)特點(diǎn)之一，客戶與設(shè)備分離(人機(jī)分開(kāi))。在 GSM 通信中，SIM 卡與移動(dòng)設(shè)備之間已設(shè)置一個(gè)開(kāi)放式的公共接口，這樣，使用者與自己的設(shè)備之間沒(méi)有互相依存的關(guān)系。在 SIM 卡中存儲(chǔ)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(dòng)臺(tái)，得到卡內(nèi)存儲(chǔ)的各種業(yè)務(wù)的

11、服務(wù)，大大方便了客戶，大大增強(qiáng)了 GSM 通信的移動(dòng)性，也大大地增強(qiáng)了各生產(chǎn)廠家的設(shè)備的共享性。 特點(diǎn)之二，通信安全可靠。因?yàn)樵?SIM 卡中有一個(gè)永久性的存儲(chǔ)器，既有存儲(chǔ)能力，又有進(jìn)行計(jì)算的能力，所以它屬于智能卡。當(dāng)客戶建立呼叫時(shí)，首先要客戶輸入個(gè)人身份號(hào)碼(PIN)，此碼由 48 位數(shù)字組成，由移動(dòng)臺(tái)的鍵盤(pán)鍵移動(dòng)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(shí)疏忽，輸入三次錯(cuò)誤，可利用 SIM 卡中存儲(chǔ)的 09 位數(shù)字的個(gè)人解鎖鑰(PUK)來(lái)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(cuò)誤的 PUK，整個(gè) SIM 卡就報(bào)廢了，只有重新購(gòu)置一個(gè) SIM 卡才能再進(jìn)行通信。在呼叫建立過(guò)程中 PIN 碼正確時(shí)，網(wǎng)路開(kāi)始對(duì)客戶身份進(jìn)行鑒權(quán)，利用存儲(chǔ)在 SIM 卡中的 A3、A8 算法，移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)路把計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(duì)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(guò)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?guó)際移動(dòng)客戶識(shí)別碼(IMSI)傳輸一次，以后完全采用不斷變化的臨時(shí)移動(dòng)客戶識(shí)別碼(

13、TMSI)來(lái)代替，因此 GSM 通信比模擬移動(dòng)通信安全可靠。 特點(diǎn)之三，成本低。它比電話磁卡的成本低，并且質(zhì)地結(jié)實(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)（圖 1-2）的組成與 GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)類(lèi)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(hù)中心（OMC-Operation & Ma

14、intenance Center）四部分組成。1.3.1 CDMA 系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)（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(gè)無(wú)線信道，用戶信號(hào)的區(qū)分只是所用的碼型不同（2）抗干擾能力強(qiáng)，誤碼率低。 由于 CDMA 系統(tǒng)采用擴(kuò)頻技術(shù)，在空間傳輸時(shí)所占有的帶寬相對(duì)較寬，而接收端通過(guò)解擴(kuò)，使有用帶寬信息信號(hào)恢復(fù)成窄帶信號(hào)，而把非所需信號(hào)擴(kuò)展成寬帶信號(hào)，然后通過(guò)窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號(hào)。（3）抗多徑干擾性能好。 由于擴(kuò)頻后的信號(hào)是寬帶的，它能起到頻率分解分集的作用，它比窄帶信號(hào)具有更強(qiáng)的擴(kuò)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(jī)碼，這樣就給信號(hào)帶上了偽裝，如果對(duì)方不知道所用的碼，是很難破解的。即便知道碼，竊聽(tīng)者也必須非常靠近移動(dòng)臺(tái)才能收到信號(hào)。因此，要破解密碼或者竊聽(tīng)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(dòng)網(wǎng)容量移動(dòng)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(dāng)用戶越區(qū)切換而找不到空閑頻道或時(shí)隙時(shí)，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(shí)，只需改變碼型，用不

16、著切換頻率，相對(duì)而言，切換的控制和操作比較簡(jiǎn)單。在切換中采用“先通后斷”方式，即切換初期，移動(dòng)太與新、老基站同時(shí)保持鏈路，只有當(dāng)切換成功后才斷開(kāi)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(dòng)通信系統(tǒng)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 3G2.1 3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)介及起源移動(dòng)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)介及起源第三代移動(dòng)通信，即國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）定義的 IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）,簡(jiǎn)稱(chēng) 3G，相對(duì)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(wú)線通信與國(guó)際因特網(wǎng)等多媒體

17、通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第三代移動(dòng)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(shí)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(diǎn)。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(yǔ)言編碼方案，為用戶提供更為靈活的接入服務(wù)；與此同時(shí)，3G 系統(tǒng)還繼承了窄帶CDMA 系統(tǒng)容易使用軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)、語(yǔ)音質(zhì)量高、手機(jī)功耗小等優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)前，3G 存在三大主流標(biāo)準(zhǔn)：一是 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)，也稱(chēng)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(biāo)準(zhǔn)，也稱(chēng)為“多載波碼分多址接入”，由美國(guó)高通北美公

18、司為主導(dǎo)提出，韓國(guó)現(xiàn)在成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者；三是 TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)，中文含義為“時(shí)分同步碼分多址接入”，是我國(guó)獨(dú)自制定的 3G 標(biāo)準(zhǔn)，它在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)的支持、頻率靈活性及成本等方面都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持 TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)這幾年通信技術(shù)進(jìn)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(shí)，大力發(fā)展和實(shí)現(xiàn) 3G 的應(yīng)用，在許多地方開(kāi)通了 3G 的業(yè)務(wù)并且得到了很好的評(píng)價(jià)，相信在最近的幾年里，3G 會(huì)完全進(jìn)入到我們的生活，給我們帶來(lái)本質(zhì)的通信變化和發(fā)展。移動(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 7 / 31種信息服務(wù)，同時(shí)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(dòng)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(gè)功能子系統(tǒng)構(gòu)成。即核心網(wǎng) CN 、無(wú)線接入網(wǎng) RAN 、移動(dòng)臺(tái) MS 組成。分別對(duì)應(yīng)于 GSM 系統(tǒng)的交換子系統(tǒng) NSS 、 基站子系統(tǒng) BSS 移動(dòng)臺(tái) MS 和 SI M 卡。無(wú)限接入網(wǎng)（RAN）提供靈活的無(wú)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(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)有包括移動(dòng)終端（MT）與用戶識(shí)別卡（UIM）分別對(duì)應(yīng) GSM 系統(tǒng)的移動(dòng)中

20、端（ME）與 SIM 卡。（2）無(wú)線接入網(wǎng)（RAM）它相當(dāng)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(dāng)于 GSM 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS） ，由用來(lái)傳輸話音的電路交換子網(wǎng)絡(luò)（CS）和用來(lái)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(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 8 / 312.2.2 系統(tǒng)各部分的標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)各部分的標(biāo)準(zhǔn)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(wú)線接入網(wǎng)（RAN）與

21、核心網(wǎng)（CN）之間的接口（RAN-CN） ，對(duì)應(yīng)于 GSM系統(tǒng)的 A 接口。（3）移動(dòng)臺(tái)與無(wú)線接入網(wǎng)之間的接口（UNI）（4）用戶識(shí)別模塊（UIM）和移動(dòng)臺(tái)(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(wú)線電行政大會(huì)（WARC）根據(jù) ITU 對(duì)于 IMT-2000 的業(yè)務(wù)量和所需的頻譜的估計(jì)，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(dòng)業(yè)務(wù)頻段。

22、共分 60MHz；其余 170MHz 為陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)頻段，其中對(duì)頻段是 2*60MHz，不對(duì)稱(chēng)的頻段是 50MHz。2.4 實(shí)現(xiàn)實(shí)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(jī)的初始同步包括 PN 碼同步，符號(hào)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(lèi)似的初始同步技術(shù)，即通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻信道的捕獲建立 PN 碼同步和符號(hào)同步，通過(guò)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(guò)“三步捕獲法”進(jìn)行，即通過(guò)對(duì)基本同步信道的捕獲建立 PN 碼同步和符號(hào)同步，通過(guò)對(duì)輔助同步信道的不同擴(kuò)頻碼的非相干接

23、收，確定擾碼組號(hào)等，最后通過(guò)對(duì)可能的擾碼進(jìn)行窮舉搜索，建立擾碼同步。2. 高效信道編譯碼技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 9 / 31第三代移動(dòng)通信的另外一項(xiàng)核心技術(shù)是信道編譯碼技術(shù)。在第三代移動(dòng)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(lèi)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(jí)聯(lián)碼技術(shù)。3. 智能天線技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，智能天線技術(shù)是雷達(dá)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(jì)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(cè)技術(shù)在傳統(tǒng)的 CDMA 接收機(jī)中，各

24、個(gè)用戶的接收是相互獨(dú)立進(jìn)行的。在多徑衰落環(huán)境下，由于各個(gè)用戶之間所用的擴(kuò)頻碼通常難以保持正交，因而造成多個(gè)用戶之間的相互干擾，并限制系統(tǒng)容量的提高。解決此問(wèn)題的一個(gè)有效方法是使用多用戶檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)測(cè)量各個(gè)用戶擴(kuò)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(dòng)通信技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù)2.5.1 WCDMA 移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)（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(jìn)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(jìn)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(shí)對(duì)多速率、多媒體的業(yè)務(wù)，可通過(guò)改變擴(kuò)頻比（對(duì)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(duì)于高于 128 kbit/s 的業(yè)務(wù)）的方式來(lái)實(shí)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(shí)也降低了傳輸?shù)墓β?；?）核心網(wǎng)基于 GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與 GSM/GP

26、RS 網(wǎng)絡(luò)的兼容性；（8）基站之間無(wú)需同步。因?yàn)榛究梢允瞻l(fā)異步的 PN 碼，即基站可跟蹤對(duì)方發(fā)出的 PN 碼，同時(shí)移動(dòng)終端也可額外的 PN 碼進(jìn)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(jìn)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(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 10 / 31WCDMA 是一個(gè)寬帶直擴(kuò)碼分多址（DS-CDMA）系統(tǒng)，為了支持很高的比特速率（最高可達(dá) 2Mbit/s）,采用可變擴(kuò)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(zhǎng) 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(gè)連接 多速率 可變的擴(kuò)頻因子和多碼 檢測(cè) 使用導(dǎo)頻符號(hào)或公共導(dǎo)頻進(jìn)行相關(guān)檢測(cè) 接收機(jī)理念 標(biāo)準(zhǔn)支持多用戶檢測(cè)和智能天線，應(yīng)用時(shí)可選2. WCDMA 的信道MAC 層通過(guò)邏輯信道給 RLC 層提供服務(wù)，邏輯信道用來(lái)描述傳輸?shù)念?lèi)型是什么。物理層通過(guò)傳輸信道向 MAC 層提供服務(wù)，傳

28、輸信道用來(lái)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(guò)物理信道進(jìn)行對(duì)等實(shí)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(lèi)和功能。（1）邏輯信道（2）傳輸信道（3）物理信道3. 擴(kuò)頻與調(diào)制WCDMA 的擴(kuò)頻編碼分為信道化編碼和擾碼兩個(gè)過(guò)程，如圖 2-3 所示。圖 2-3 擴(kuò)頻與加擾（1）信道化編碼信道化編碼用于區(qū)分來(lái)自同一信源的傳輸，即區(qū)分一個(gè)扇區(qū)內(nèi)的下行鏈路連接，以及來(lái)自某一終端的所有上行鏈路專(zhuān)用物理信道。WCDMA 在信道化編碼過(guò)程中采用可變碼速的正交擴(kuò)頻序列（OVSF）碼進(jìn)行序列擴(kuò)頻，OVSF 碼的長(zhǎng)度決定了信息的擴(kuò)頻增益，在傳遞碼片的速率固定（對(duì) WCDMA 為 3.8

29、4Mchip/s）移動(dòng)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(guò)程與 CDMA2000系統(tǒng)的擴(kuò)頻編碼過(guò)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(kāi)來(lái)。加擾在擴(kuò)頻之后，它不會(huì)改變信號(hào)的帶寬，而只是用來(lái)區(qū)分來(lái)自不同信源的信號(hào)，即使多個(gè)發(fā)射機(jī)使用相同碼字?jǐn)U頻也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。如圖 2-4 所示，在擾碼過(guò)程之前，經(jīng)過(guò)信道化編碼，需要傳送的信息已經(jīng)別被擴(kuò)頻，以需要的碼片速率進(jìn)行傳送，所以在擾碼過(guò)程中不再改變信號(hào)的帶寬和擴(kuò)頻增益。圖 2-4 信道化編碼和加擾過(guò)程 WCDMA 有個(gè)非常重要的特征就是無(wú)需 GPS，其原因就是 W

30、CDMA 是通過(guò)正交的擾碼來(lái)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(yán)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(shí)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(jìn)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(zhǎng)度4 個(gè)碼片-256 個(gè)碼片（1.0

31、s-66.7s）下行鏈路還包括 512 個(gè)碼片上行鏈路：(1)10ms=38400chip (2)66.7s=256 個(gè)碼片下行鏈路：10ms=38400chip 碼字?jǐn)?shù)目一個(gè)擾碼下的碼字?jǐn)?shù)=擴(kuò)頻因子上行鏈路：幾百萬(wàn)下行鏈路：512移動(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 12 / 31碼族正交可變擴(kuò)頻因子長(zhǎng)碼(10ms):Gold短碼：擴(kuò)展的 S(2）碼族2.5.3 WCDMA 系統(tǒng)無(wú)線接口系統(tǒng)無(wú)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(gè)部分構(gòu)成，即 CN（核心網(wǎng)）、UTRAN（無(wú)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(fù)責(zé)處理 WCDMA 系統(tǒng)內(nèi)語(yǔ)音呼叫（call）、數(shù)據(jù)會(huì)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(shí)體包括移動(dòng)設(shè)備（Mobile Equipment, ME）和 UMTS 用戶識(shí)別模塊（UMTS Subscribe

33、r Identity Module, USIM）兩部分。移動(dòng)設(shè)備（ME）是進(jìn)行無(wú)線通信的無(wú)線終端，用戶識(shí)別模塊（USIM）是一張智能卡，記載用戶標(biāo)識(shí)、執(zhí)行鑒權(quán)算法、存儲(chǔ)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(yǔ)音、短信、移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。WCDMA 終端和雙模終端更可以提供寬帶語(yǔ)音和高速的數(shù)據(jù)通信。（3）無(wú)線接入網(wǎng)（UTRAN）無(wú)線接入網(wǎng)連接到移動(dòng)用戶設(shè)備和核心網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線接入和無(wú)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(chēng)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(guò) Iu 接口連接到 CN 的 RNS。一個(gè) RES 包括一個(gè) RNC和一個(gè)或多個(gè) Node B。Node B 通過(guò) 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(gè)或多個(gè)小區(qū)。移動(dòng)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(kāi)放接口WCDMA 主要的開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)格式。 （2）Uu 接口 Uu（UE-UTRAN）接口被稱(chēng)為 WCDMA 的空中接口，是指用戶設(shè)備（UE）和UMTS 地面無(wú)線接入網(wǎng)（UTRAN）之間的接口，通常也被稱(chēng)為無(wú)線接口。無(wú)線接口使用無(wú)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(gè)開(kāi)放接口，將系統(tǒng)分成專(zhuān)用于無(wú)線通信的 UTRAN 和負(fù)責(zé)處理交換、尋找路由和業(yè)務(wù)控制的 CN 兩部分。Iu可以有兩種主要的不同

36、實(shí)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(shí)體稱(chēng)為 Iu BC，連接 UTRAN 和核心網(wǎng)的廣播域，用于支持小區(qū)廣播業(yè)務(wù)。這樣相應(yīng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)也就不同。但設(shè)計(jì)指導(dǎo)的一個(gè)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(jì)是為了支持 RNC 之間的軟切換，但隨著標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，更多的特性被加了進(jìn)來(lái)，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(dòng)性；支持專(zhuān)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(lái)說(shuō)，根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的需要，在兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器之間可以只實(shí)現(xiàn) 4個(gè) 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(gè)基本部分：公共 B 接點(diǎn)協(xié)議和專(zhuān)用 B 接點(diǎn)協(xié)議。公共 B 接點(diǎn)協(xié)議定義了經(jīng)由公共信令鏈路的信令過(guò)程，而專(zhuān)用B 接點(diǎn)協(xié)議則應(yīng)用于專(zhuān)用信令鏈路中。移動(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 14 / 312.6 CDMA2000 移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)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(gè)話音、低速數(shù)據(jù)系統(tǒng)改進(jìn)為一個(gè)無(wú)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(shí)優(yōu)化了語(yǔ)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(dòng)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(diǎn)/外地代理HA歸屬代理RADIUSAAA（鑒權(quán)、認(rèn)證、記費(fèi)）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(jī)OMC操作維護(hù)中心MS移動(dòng)臺(tái)（手機(jī)） 圖

39、 2-7 CDMA2000 1x 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CDMA2000 1x 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)是由若干個(gè)子系統(tǒng)或功能實(shí)體構(gòu)成。其中基站子系統(tǒng)(BSS)在移動(dòng)臺(tái)（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(shí)體之間的無(wú)線接口管理。NSS 必須移動(dòng)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(shuō) 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(shí)體部分。操作系統(tǒng)（OSS）則提供運(yùn)營(yíng)部門(mén)一種手段

40、來(lái)控制和維護(hù)這些實(shí)體運(yùn)行部分。與 IS-95 相比，核心網(wǎng)中的 PCF 和 PDSN 是兩個(gè)新增加的模塊，通過(guò)支持移動(dòng) 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(qiáng)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(diǎn) PCF（分組控制單元）是新增功能實(shí)體，用于轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線子系統(tǒng)和PDSN 分組控制單元之間的消息。PDSN 節(jié)點(diǎn)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(tái)（BT

41、S）和基站控制器（BSC）這兩部分的功能實(shí)體構(gòu)成。通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相接，負(fù)責(zé)無(wú)線發(fā)送接收和無(wú)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(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)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(hào)和用戶信息。當(dāng)然，要對(duì) BSS 部分進(jìn)行操作維護(hù)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(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，它對(duì) CDMA 移動(dòng)用戶之間通信和CDMA 移動(dòng)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(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理以及網(wǎng)絡(luò)操作和維護(hù)。移動(dòng)用戶管理可包括用戶數(shù)據(jù)管理和呼叫計(jì)費(fèi)。用戶數(shù)據(jù)管理一般由 HLR來(lái)完成，HLR 是 NSS 功能實(shí)體之一。用戶識(shí)別卡（UIM）的管理也認(rèn)為是用戶數(shù)據(jù)管理的一部分，但是，作為相對(duì)獨(dú)立的用戶識(shí)別卡的管理，還必須根據(jù)運(yùn)營(yíng)部門(mén)對(duì) UIM 的管理要求和模式采用專(zhuān)門(mén)的 UIM 個(gè)人化設(shè)備來(lái)完成。呼叫計(jì)費(fèi)可以由移動(dòng)用戶所訪問(wèn)的各個(gè)移動(dòng)交換中心和 GMSC 分別處理，也可以采用通過(guò)HLR 或獨(dú)立的計(jì)費(fèi)設(shè)備來(lái)集中處理計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的方式。移動(dòng)設(shè)備管理是由移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器來(lái)完成，EIR 與 NS

43、S 的功能實(shí)體之間是通過(guò) 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(hù)是完成對(duì) CDMA 系統(tǒng)的 BSS 和 NSS 進(jìn)行操作與維護(hù)管理任務(wù)的，完成網(wǎng)絡(luò)操作與維護(hù)管理管理的設(shè)施稱(chēng)為操作與維護(hù)中心（OMC）。OMC 還應(yīng)具備與高層次的電信管理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jìn)、統(tǒng)一的電信管理網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行集中操作與維護(hù)管理。直接面向 CDMA 系統(tǒng)的 BSS 和 NSS 各個(gè)功能實(shí)體的操作與維護(hù)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(dòng)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(dòng)臺(tái)與基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）之間的通信接口。除了這兩個(gè)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(yǔ)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(diǎn)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(wú)線接入網(wǎng)和分組核心網(wǎng)之間的開(kāi)放接口2.6.2. CDMA2000 移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)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(lèi)似的初始同步技術(shù)，即通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻信道的捕

46、獲建立 PN 碼同步和符號(hào)同步，通過(guò)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(hào)帶寬較寬，因而在時(shí)間上可以分辨出比較細(xì)微的多徑信號(hào)，對(duì)分辨出來(lái)的多徑信號(hào)分別進(jìn)行加權(quán)調(diào)整，使合成之后的信號(hào)得到加強(qiáng)，從而可以在較大程度上降低多徑衰落信道造成的負(fù)面影響。這種技術(shù)稱(chēng)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(shí)采用交織技術(shù)將突發(fā)錯(cuò)誤分散成隨機(jī)錯(cuò)誤，兩者配合使用，從而更加有效的對(duì)抗移動(dòng)信道中的多徑衰落。移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)中還采用了 Turbo編碼技術(shù)。Turbo 編碼器采用兩個(gè)并行相連的系統(tǒng)遞歸卷積編碼器，并輔之一個(gè)交織器。兩個(gè)卷積編碼器的輸出經(jīng)過(guò)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(dòng)通信系統(tǒng)中采用的功率控制技術(shù)可以分為三種類(lèi)型：開(kāi)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(kāi)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(yuǎn)近效應(yīng)”問(wèn)題，保證所有的信號(hào)到達(dá)基站時(shí)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(wèn)題，可以使處于嚴(yán)重干擾區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)保持較好的通信質(zhì)量

48、，減少對(duì)其它移動(dòng)臺(tái)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(gè)重要部分組成：一是對(duì)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的多徑電波方向進(jìn)行到達(dá)角（DOA）估計(jì)，并進(jìn)行空間濾波，抑制其它移動(dòng)臺(tái)的干擾；二是對(duì)基站發(fā)送信號(hào)進(jìn)行波束成形，使基站發(fā)送信號(hào)能夠沿著移動(dòng)臺(tái)電波的到達(dá)方向發(fā)送回移動(dòng)臺(tái)，從而降低發(fā)射功率，減少對(duì)其它移動(dòng)臺(tái)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(gè)天線需要一個(gè) Rake 接收機(jī)，從而使基帶處理單元復(fù)雜度明顯提高。5. 多用戶檢測(cè)技術(shù)在傳統(tǒng)的

49、CDMA 接收機(jī)中，各個(gè)用戶的接收是相互獨(dú)立進(jìn)行的，在多徑衰落環(huán)境下，由于各個(gè)用戶之間所用的擴(kuò)頻碼通常難以保持正交，因而造成多個(gè)用戶之間的相互干擾，并限制系統(tǒng)容量的提高。解決該問(wèn)題的一個(gè)有效的方法是使用多用戶檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)測(cè)量各個(gè)用戶擴(kuò)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(guò)多用戶檢測(cè)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(guò)程中，移動(dòng)臺(tái)不斷地搜索著激活類(lèi)、候選類(lèi)、臨近類(lèi)和剩余類(lèi)各個(gè)導(dǎo)頻的強(qiáng)度，并且根據(jù)強(qiáng)度維護(hù)各個(gè)類(lèi)，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)靠近切換區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)的操作。 首先，移動(dòng)臺(tái)在靠近切換區(qū)時(shí)，在 IS-95 中當(dāng)移動(dòng)臺(tái)搜索到鄰區(qū)導(dǎo)頻

50、強(qiáng)度大于 T-ADD-s 時(shí)，立即把這個(gè)導(dǎo)頻加入到候選類(lèi)，同時(shí)向基站報(bào)告導(dǎo)頻強(qiáng)度，準(zhǔn)備接受基站的切換指示消息后開(kāi)始宏分集。但是在 CDMA2000 中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)搜索到鄰區(qū)導(dǎo)頻強(qiáng)度大于 T-ADD 時(shí)，移動(dòng)臺(tái)只是把這個(gè)導(dǎo)頻加入到候選類(lèi)，直到移動(dòng)臺(tái)認(rèn)為其搜索到的強(qiáng)度足夠大時(shí)，才開(kāi)始向基站發(fā)導(dǎo)頻報(bào)告，準(zhǔn)備宏分集。其次，移動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)備離開(kāi)切換區(qū)時(shí)，判斷的門(mén)限也有很大的不同。在 IS-95 中，移動(dòng)臺(tái)直到原 BTS 導(dǎo)頻的強(qiáng)度低于 T-DROP-s 時(shí)，才開(kāi)始啟動(dòng)下降定時(shí)器，所以其判斷的尺度比較單一。但是在 CDMA2000 中，移動(dòng)臺(tái)對(duì)參與宏分集的基站的導(dǎo)頻不斷地按照大小排隊(duì)，然后判斷最小的幾個(gè)有沒(méi)有達(dá)到

51、下降門(mén)限。移動(dòng)通信技術(shù) 10 電信 陳海祥CHX 18 / 312.7 TD-SCDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)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(gè) TD-SCDMA 幀的長(zhǎng)度為 10ms，分成兩個(gè) 5ms 子幀，每一個(gè)子幀有分成長(zhǎng)度為 675s 的 7 個(gè)常規(guī)時(shí)隙和 3 個(gè)特殊時(shí)隙，即 DwPTS（下行導(dǎo)頻時(shí)隙）、G（保護(hù)間隔）和 UpPTS（上行導(dǎo)頻時(shí)隙）。TD-SCDMA 子幀結(jié)構(gòu)如圖 2-9 所示，每一個(gè) 5ms 的子幀由 7 個(gè)常規(guī)時(shí)隙組成。在這 7 個(gè)常規(guī)時(shí)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(shí)隙和下行鏈路的時(shí)隙

52、之間由一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)分開(kāi)，在 TD-SCDMA 系統(tǒng)中的每個(gè) 5ms 的子幀中，有兩個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)（UL 到 DL 和 DL 到 UL）。TD-SCDMA 所提出的幀結(jié)構(gòu)考慮了對(duì)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(duì)稱(chēng)分配(b)DL/UL 不對(duì)稱(chēng)分配圖 2-9 TD-SCDMA 幀結(jié)構(gòu)示意圖2. 特殊時(shí)隙（1）下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）每個(gè)子幀中的 DwPTS(SYNC-DL)是為下行導(dǎo)頻和同步而設(shè)計(jì)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(gè)時(shí)隙通常是由長(zhǎng)為 64chip 的SYNC-DL 和 32chip 的保護(hù)

53、碼間隔組成，其結(jié)構(gòu)如圖 2-10 所示。移動(dòng)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(cè)量，設(shè)計(jì)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(shí)隙（UpPTS）每個(gè)子幀中的 UpPTS（SYNC-UL）是為上行導(dǎo)頻和同步而設(shè)計(jì)的，當(dāng) UE 處于空中登記和隨機(jī)接入狀態(tài)時(shí)，它將首先發(fā)射 UpPTS，當(dāng)?shù)玫骄W(wǎng)絡(luò)應(yīng)答后，發(fā)射RACH。這個(gè)時(shí)隙通常由長(zhǎng)為 128chip 的 SYNC-UL 和 32chip 的保護(hù)周期間隔組成，其結(jié)構(gòu)與圖 2.7.2 所示的非常類(lèi)似。SYN

54、C-UL 的內(nèi)容是一組 PN 碼集，設(shè)計(jì)該 PN 碼是由于在接入過(guò)程中區(qū)分不同的 UE。（3）保護(hù)間隔周期（G）在 Node B 側(cè)，由于 Tx 向 Rx 轉(zhuǎn)換的保護(hù)間隔為 75s（96chip）。2.7.2 TD-SCDMA 主要特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)主要特點(diǎn)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(duì)稱(chēng)的業(yè)務(wù)環(huán)境，是多時(shí)隙 TDMA 與直擴(kuò) CDMA、同步 CDMA 技術(shù)合成的新技術(shù)。同時(shí)，作為當(dāng)前世界最為先進(jìn)的傳輸技術(shù)之一，TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)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(wú)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(shì)，可大大增加系統(tǒng)容量，降低發(fā)射功率，更好地克服無(wú)線傳播中遇到的多徑衰落問(wèn)題。良好的兼容性所帶來(lái)的最大利益就是可以通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)向 3G 的跨越，從而避免來(lái)自 FDD CDMA 技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的眾多專(zhuān)利問(wèn)題。同時(shí)，TD-SCDMA 中還應(yīng)用了聯(lián)合檢測(cè)、軟件無(wú)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(shì)。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(kuò)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(zhǎng)。每個(gè)射頻碼道包括 10 個(gè)時(shí)隙，去除保護(hù)時(shí)隙后的時(shí)隙平均長(zhǎng)度為 478s,而每一時(shí)隙又包含了 16 個(gè) Wa1sh 區(qū)分的碼道，這些時(shí)隙和碼道通過(guò)使用直接擴(kuò)譜技術(shù)來(lái)共享同一射頻信道。由每一時(shí)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(gè)用戶。上、下行業(yè)務(wù)的保護(hù)時(shí)隙可保證手機(jī)和基站之間 20 公里的通信范圍，在每一時(shí)隙單元之間，還有 8chip 的保護(hù)時(shí)隙，以防止不同時(shí)隙之間的重疊。碼道經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)分配，可以支持多達(dá) 2048kbit/s 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但此時(shí)至少要有一個(gè)碼道用于上行的接入。2. 同步碼分多址技術(shù)

57、移動(dòng)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(jī)碼在到達(dá)機(jī)站是都是同步的。由于偽隨機(jī)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(kuò)大系統(tǒng)容量。就目前來(lái)看，TD-SCDMA 將來(lái)的同類(lèi)系統(tǒng)容量至少會(huì)是其他兩種 CDMA 標(biāo)準(zhǔn)的四倍。當(dāng) 3G 移動(dòng)終端（手機(jī)等）工作時(shí)，將接收來(lái)自基站的最強(qiáng)信號(hào)，進(jìn)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(jī)用戶直接進(jìn)行空中注冊(cè)，基站通過(guò)接收注冊(cè)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(jìn)行發(fā)送。

58、在整個(gè)響應(yīng)期間，手機(jī)將調(diào)整其發(fā)射功率和發(fā)射時(shí)間，以建立起初始同步。同步的維持將依靠在每一個(gè)上行時(shí)隙中的 Empty 或 Sync 2 序列（上行的接入幀除外），而只有當(dāng)這一時(shí)隙某一碼道分配的 Walsh 數(shù)和現(xiàn)行的幀號(hào)相匹配時(shí)，Sync 2 才會(huì)獲得功率發(fā)射，而其他手機(jī)雖然處于同一時(shí)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(jìn)行任何功率發(fā)射。這一設(shè)計(jì)可以使基站以較少的干擾來(lái)接收 Sync 2 序列，以維持手機(jī)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(jī)，以進(jìn)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(cè)試早已完成，而在通信系統(tǒng)建議中也是采用這一無(wú)線技術(shù)。智能天線由一個(gè)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(lái)控制。與傳統(tǒng)的全向天線只產(chǎn)生一個(gè)波束不同的是，智能天線系統(tǒng)可以給出多個(gè)波束賦形，而每一個(gè)波瓣對(duì)應(yīng)于一個(gè)特別的手機(jī)用戶，波束也可以動(dòng)態(tài)地追蹤用戶。在接收方面，這一技術(shù)允許進(jìn)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(lái)自不同位置的手機(jī)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(shí)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(gè)天線單元損壞的現(xiàn)象，系統(tǒng)工作也不會(huì)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(cè)定，可以得出用戶位置，然后在手機(jī)輔助下，基站根據(jù)周?chē)目罩袀鞑l件和信號(hào)質(zhì)量，將手機(jī)切換到信號(hào)更為優(yōu)良的基站，通過(guò)這一方式，這一技術(shù)還可以對(duì)整個(gè)基站網(wǎng)絡(luò)的容量進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化分配，也可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的切換。5. 軟件無(wú)線電在 TD-SDCMA 系統(tǒng)中，DSP（數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)）將取代常規(guī)模式，完成眾多原來(lái)通過(guò) RF 基帶模擬電路和 ASIC 實(shí)現(xiàn)的無(wú)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(shí)調(diào)整等。6. 頻譜利用率頻譜利用率是 ITU 對(duì) 3G 系統(tǒng)的要求之一，在當(dāng)前的 2