第5章第三代移動通信系統(tǒng)(3G)

第5章第三代移動通信系統(tǒng)（3G）

5.1第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)介紹5.1.13G的歷史及特征1.3G的發(fā)展歷程1991年，ITU正式成立TG8/1工作組，負責(zé)FPLMTS標(biāo)準(zhǔn)的制訂。1992年，世界無線電行政大會（WARC）在2000MHz頻段上分配了230MHz給FPLMTS使用。這次會議成為3G標(biāo)準(zhǔn)制訂進程中的重要里程碑。1997年4月，ITU在全球范圍內(nèi)征集IMT-2000無線傳輸方案。1998年6月，ITU共收到10種地面無線傳輸方案。1999年3月，完成IMT-2000關(guān)鍵參數(shù)部分的標(biāo)準(zhǔn)化。1999年11月，確定了IMT-2000的無線傳輸技術(shù)規(guī)范，將無線接口的標(biāo)準(zhǔn)明確為5個標(biāo)準(zhǔn)，如表5-1所示。2000年5月，完成IMT-2000的全部網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，其中包括美國TIA提交的CDMA2000、歐洲ETSI提交的WCDMA以及中國電信科學(xué)技術(shù)研究院（CATT）提交的TD-SCDMA。AMPSTACSNMT其它第一代80年代模擬模擬技術(shù)GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代90年代數(shù)字需求驅(qū)動數(shù)字技術(shù)語音業(yè)務(wù)第三代IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驅(qū)動寬帶業(yè)務(wù)TD-SCDMA電話怎么老掉線？太慢了！用戶密度急劇增長數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求不斷提高2G系統(tǒng)受空中接口及網(wǎng)絡(luò)能力的限制，難以滿足市場的需求。

But…UMTS表5-1IMT-2000無線接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

CDMA技術(shù)IMT-2000CDMADS對應(yīng)WCDMAIMT-2000CDMAMC對應(yīng)CDMA2000IMT-2000CDMATDD對應(yīng)TD-SCDMA（UTRATDDLCR）和UTRATDD（HCR）TDMA技術(shù)IMT-2000TDMASC對應(yīng)北美UNC-136IMT-2000FDMA/TDMA對應(yīng)歐洲EP-DECT2．3G的特征全球化。多媒體化綜合化智能化個人化5.1.23G的主流標(biāo)準(zhǔn)及無線技術(shù)對比分析表5-2WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA空中接口參數(shù)對照表

三種標(biāo)準(zhǔn)對照參數(shù)WCDMACDMA2000TD-SCDMA載波帶寬成對頻帶，單向5MHz成對頻帶，單向1.25MHz（CDMA20001x）/3.75MHz（CDMA20003x）上下行共亨一個頻帶，共1.6MHz多址方式DS-CDMA（5MHz）DS-CDMA（1.25MHz）MC-CDMA（3.75MHz）TDMA/DS-CDMA（1.6MHz）FDMA/TDMA/DS-CDMA（5MHz，3個載波）雙工模式FDDFDDTDD碼片速率（Mchip/s）3.841.22883.68641.28擴頻碼OVSFWalshOVSF擴頻因子4~5124~5121，2，4，8，16無線幀長10ms20ms，5ms10ms（分為2個5ms的子幀）時隙數(shù)15個時隙/幀—10個時隙（其中7個為業(yè)務(wù)時隙）/子幀信道編碼卷積碼，Turbo碼卷積碼，Turbo碼卷積碼，Turbo碼符號調(diào)制上行：BIT/SK下行：QPSK上行：BIT/SK下行：QPSK上/下行：QPSK，8PSK功率控制開環(huán)、閉環(huán)（1500Hz）開環(huán)、閉環(huán)（800Hz）開環(huán)、閉環(huán)（200Hz）接收機技術(shù)RAKERAKE聯(lián)合檢測，智能天線同步要求基站同步或異步基站間GPS同步基站間同步多用戶同步WCDMA網(wǎng)絡(luò)幾點優(yōu)勢使用的帶寬和碼片速率是最寬的，因而能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷，此外，更高的碼片速率也改善了接收機解決多徑效應(yīng)的能力。小區(qū)站點同步設(shè)計可選用異步基站，不需要采用GPS同步，基站開設(shè)可兼顧室內(nèi)、室外的覆蓋。功率控制速率最快，可保證更好的信號質(zhì)量，并支持更多的用戶。在公用信道開銷方面，其下行鏈路導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)基于專用和公用導(dǎo)頻符號，所以導(dǎo)頻信道只需占下行鏈路總傳輸功率的約10%；而CDMA2000由于基于公用持續(xù)導(dǎo)頻序列，故要占20%左右。5.1.33G頻譜的劃分35MHz60MHz30MHz85MHz15MHz60MHz50MHzTDDFDD（上行）MSS(地對空)TDD空FDD（下行）MSS（空對地）18851920198020102025211021702200圖5-1ITU的3G頻譜劃分建議30MHz30MHz40MHz60MHz30MHz15MHz60MHz30MHz100MHz1755178518501880192019802010202520102170220023002400FDD（上行）FDD（下行）TDDFDD（上行）MSS（地對空）TDDFDD（下行）MSS（空對地）TDD圖5-2中國的3G頻譜劃分方案5.1.43G業(yè)務(wù)特點與分類3G開發(fā)并提供了新的3G移動增值業(yè)務(wù)，它們具備互聯(lián)網(wǎng)化、媒體化和生活化的特點。3G移動增值業(yè)務(wù)中，成熟類的主要有短消息（SMS）、彩鈴、WAP、IVR（互動式語音應(yīng)答）等業(yè)務(wù)；成長類的主要有移動即時通信、移動音樂、MMS（彩信）、移動郵件、移動電子商務(wù)、移動位置服務(wù)（LBS）、手機媒體、移動企業(yè)應(yīng)用、手機游戲、無線上網(wǎng)卡業(yè)務(wù)跟蹤等業(yè)務(wù)；萌芽類主要有移動博客、手機電視、一鍵通（PTT）、移動數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)、移動搜索、移動VoIP等業(yè)務(wù)。分類從承載網(wǎng)絡(luò)來分，可以分為電路域和分組域業(yè)務(wù)。其中電路域業(yè)務(wù)包括主語音、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)、短信、彩鈴、補充業(yè)務(wù)等；分組域業(yè)務(wù)包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)卡上網(wǎng)和IMS業(yè)務(wù)等。從業(yè)務(wù)特征上分，可為話音和非話音兩大類。話音類包括基本語音和增強語音；非話音業(yè)務(wù)包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)卡上網(wǎng)、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)等。從服務(wù)質(zhì)量QoS來分，3GPP提出了會話類、流媒體、交互類和背景類4種業(yè)務(wù)區(qū)分方式。會話類業(yè)務(wù)主要為語音通信和視頻電話業(yè)務(wù)；流媒體業(yè)務(wù)可分為長流媒體和短流媒體業(yè)務(wù)，也可分為群組流體與個人流媒體業(yè)務(wù)，還可分為廣播式流媒體和交互式流媒體業(yè)務(wù)；交互類業(yè)務(wù)包括基于定位的業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)游戲等；后臺類業(yè)務(wù)有E-mail、SMS、MMS和下載業(yè)務(wù)等。會話類和流媒體業(yè)務(wù)對時延敏感，但允許較高的誤碼率；而交互類和后臺類對時延要求低，但對誤碼率要求高。從業(yè)務(wù)發(fā)展和繼承方面考慮，可以分為2G/2.5G繼承業(yè)務(wù)及3G特色業(yè)務(wù)。基于3G用戶需求，可分為通信類、消息類、交易類、娛樂類和移動互聯(lián)網(wǎng)類。業(yè)務(wù)價值鏈分化隨著移動業(yè)務(wù)的發(fā)展，3G業(yè)務(wù)發(fā)展將面臨一個截然不同的外部環(huán)境，其業(yè)務(wù)價值鏈分工將更加細化。其中，SP（服務(wù)提供商）的作用是開發(fā)和提供應(yīng)用服務(wù)，它的主要工作包括需求評估、應(yīng)用設(shè)計、應(yīng)用模擬、實施和發(fā)布等。如果SP將應(yīng)用設(shè)計的工作外包，則出現(xiàn)了另一個獨立的價值鏈環(huán)節(jié)——AP（應(yīng)用提供商）。CP（內(nèi)容提供商）的作用是開發(fā)和提供內(nèi)容，并將其提供給SP，其主要工作有制造內(nèi)容、內(nèi)容管理、內(nèi)容發(fā)布和索引鏈接（門戶）等。5.2WCDMA系統(tǒng)5.2.1概述

1．WCDMA的發(fā)展和現(xiàn)狀ETSI把3G技術(shù)統(tǒng)稱為UMTS（通用移動通信系統(tǒng)）。1998年，日本和歐洲在寬帶CDMA建議的關(guān)鍵參數(shù)上取得一致，使之正式成為UMTS體系中FDD頻段的空中接口的入選方案，并由此通稱為WCDMA，后來它成為了ITU的IMT-2000體系的3大主流標(biāo)準(zhǔn)之一。在歐洲，WCDMA也稱為UMTS，或者叫UTRA-FDD。WCDMA是最早、也是最完善的3G通信體制。3大主流標(biāo)準(zhǔn)中，最早建成商用網(wǎng)絡(luò)并開展3G業(yè)務(wù)的是WCDMA?，F(xiàn)階段，WCDMA是全球3G運行商在3大標(biāo)準(zhǔn)中選擇最多的體制。2．WCDMA的主要特點信道復(fù)雜，可適應(yīng)多種業(yè)務(wù)需求大容量和高業(yè)務(wù)速率功率控制完善支持基站異步操作切換機制健全，有更靈活的分層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的分組數(shù)據(jù)傳輸方式上、下行鏈路均利用導(dǎo)頻進行相干檢測3．WCDMA系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)用戶設(shè)備UE無線接入網(wǎng)UTRAN核心網(wǎng)CN外部網(wǎng)絡(luò)PLMN/ISDN/PSTN/IPUuIu圖5-3WCDMA系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)NodeBNodeBRNCIubRNSIubNodeBNodeBRNCIubRNSIubUTRANIuCSPSIuCNIur圖5-4UTRAN的結(jié)構(gòu)UTRAN接口通用協(xié)議模型信令承載信令承載數(shù)據(jù)承載物理層承載信令與適配應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)流傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶平面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)用戶平面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)控制平面無線網(wǎng)絡(luò)層傳輸網(wǎng)絡(luò)層控制平面用戶平面5.2.2WCDMA的空中接口物理層（物理信道）MACRLCBMCPDCPRRC邏輯信道傳輸信道控制平面信令用戶平面信令控制控制控制控制控制L1L2/RLCL2/BMCL2/PDCPL3L2/MAC無線承載圖5-6WCDMA空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)

1．無線信道及功能P-SCH↓S-SCH↓P-CPICH↓S-CPICH↓P-CCPCH↓PICH↓S-CCPCH↓PRACH↑DPDCH↓↑PDSCH↓DPCCH↓↑AICH↓PCPCH↑BCH↓PCH↓FACH↓RACH↑DCH↓↑CPCH↑DSCH↓BCCH↓PCCH↓CCCH↓↑CTCH↓DTCH↓↑DCCH↓↑控制信道業(yè)務(wù)信道公共信道（無FPC）專用信道（FPC）公共信道（FPC）邏輯信道傳輸信道物理信道↑上行（UL）↓下行（DL）↑↓雙向（DL&UL）對應(yīng)輔助圖5-7WCDMA空中接口信道對應(yīng)關(guān)系1）邏輯信道控制信道包含下列信道。BCCH——廣播控制信道（DL），用于在下行鏈路上廣播系統(tǒng)的控制信息。PCCH——尋呼控制信道（DL），用于下行鏈路上發(fā)送尋呼信息。CCCH——公共控制信道（DL&UL），用于網(wǎng)絡(luò)和UE間發(fā)送控制信息（通常在UE沒有與網(wǎng)絡(luò)間建立RRC連接和重選后，UE要接入新小區(qū)時使用）。DCCH——專用控制信道（DL&UL），用于傳送專用控制信息的點對點的雙向鏈路。業(yè)務(wù)信道包含以下信道。DTCH——專用業(yè)務(wù)信道（DL&UL），針對一個UE點對點地進行用戶信息的傳送。CTCH——公共業(yè)務(wù)信道（DL），用于將特定的用戶信息傳送到全部或一組UE的點對多點單向信道。2）傳輸信道專用信道只有以下一種。DCH——專用傳輸信道（DL&UL），支持可變速率和多種業(yè)務(wù)，傳送高層的所有用戶信息，包括數(shù)據(jù)、即時業(yè)務(wù)和控制信息。對應(yīng)于物理層的DPDCH，它具有閉環(huán)功控、幀間快速速率改變、部分扇區(qū)發(fā)射和軟切換等功能。公共信道有以下幾種。BCH——廣播信道（DL），發(fā)送廣播信息的控制信道。PCH——尋呼信道（DL），發(fā)送尋呼信息的控制信道。FACH——前向接入信道（DL），通過該下行控制信道，網(wǎng)絡(luò)告知終端該選擇哪個小區(qū)，并且可以用來傳送少量的分組數(shù)據(jù)。DSCH——下行共享信道（DL），用于傳送用戶的數(shù)據(jù)和控制信息，可由多個用戶同時共享。RACH——隨機接入信道（UL），傳送上行的控制信息，如建立RRC的請求等，也可以用來傳送少量的分組數(shù)據(jù)信息。CPCH——公共分組信道，傳送分組格式的用戶數(shù)據(jù)，支持上行鏈路內(nèi)環(huán)功控。3）物理信道DPCH——物理專用信道，對于下行又分為物理專用數(shù)據(jù)信道（DPDCH）和物理專用控制信道（DPCCH），提供可變速率業(yè)務(wù)承載信道，是主要的數(shù)據(jù)承載信道。對上行，為避免業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)靜默時出現(xiàn)純控制信息形成的低頻脈沖干擾，DPDCH和DPCCH通過正交調(diào)制復(fù)用在一條信道；對下行，由于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)本身就是多用戶時分復(fù)用，所以不存在以上問題，控制信息和數(shù)據(jù)信息也以時分的方式共用一條信道。CPICH——公共導(dǎo)頻信道（DL），有主導(dǎo)頻信道和輔助導(dǎo)頻信道兩種，用于區(qū)分扇區(qū)；在使用DPCH時，如果CPICH不能提供信道參考，則需要使用第二導(dǎo)頻信道（或是使用DPCCH中的導(dǎo)頻位）以提供進一步的參考。CCPCH——公共控制信道（DL），有主控制信道和輔助控制信道兩種；主控制信道與BCH對應(yīng)，用于傳送廣播信息；輔助控制信道承載FACH和PCH，完成接入控制（與PRACH一起）和尋呼。PDSCH——下行物理共享信道（DL），與傳輸層的DSCH信道對應(yīng)，主要傳送非實時的突發(fā)業(yè)務(wù)，可以通過正交碼由多個用戶共享；相對于DPCH，PDSCH沒有軟切換，所以對覆蓋不太有利，但是可以解決碼資源不足的問題。PICH——尋呼指示信道（DL），與CCPCH中包含的PCH一起，進行尋呼的控制，告訴終端是否該解調(diào)CCPCH信道，以了解尋呼信息。AICH——分配指示信道（DL），與上行的PRACH一起，完成終端的接入過程；在NodeB收到并正確解調(diào)出上行PRACH中發(fā)送的探針Preamble后，回應(yīng)相關(guān)指示信息。SCH——同步信道（DL），用于小區(qū)搜索過程同步；包括主同步信道、輔同步信道，分別用于小區(qū)同步和幀同步。PRACH——物理隨機接入信道（UL），對應(yīng)于傳輸層的RACH，用于終端的接入。PCPCH——物理公共分組信道（UL），與PDSCH類似，作為數(shù)據(jù)傳送的補充。相對于DPCH，同樣缺少軟切換，但是接入時間短，而且可由多個用戶公用，所以主要用于突發(fā)的數(shù)據(jù)，較長的數(shù)據(jù)仍由DPCH傳送。2．物理層1）物理信道的幀結(jié)構(gòu)

一般的物理信道包括3層結(jié)構(gòu)：超幀、幀和時隙。超幀長度為720ms，包括72個幀；每幀長為10ms，對應(yīng)的碼片（chip）數(shù)為38400；每幀由15個時隙組成，一個時隙的長度為2560chip。由于采用了正交可變擴頻因子（OVSF）的擴頻方式，每時隙中的傳輸比特數(shù)取決于擴頻因子的大小。數(shù)據(jù)NdatabitDPDCHDPCCHTslot=2560chip，Ndata=10×2kbit（k=0，…，6）導(dǎo)頻NpilotbitTFCINTFCIbitFBINFBIbitTPCNTPCbitTDTX=2560chip，10bitI/Q碼分復(fù)用時隙#0時隙#1時隙#0時隙#141個無線幀：Tf=10ms圖5-8上行專用物理信道的幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)1Ndata1bitTPCNTPCbitTFCINTFCIbit數(shù)據(jù)2Ndata2bit導(dǎo)頻NpilotbitDPDCHDPCCHDPDCHDPCCH時分復(fù)用Tslot=2560chip，10×2kbit時隙#0時隙#1時隙#0時隙#141個無線幀：Tf=10ms圖5-9下行專用物理信道的幀結(jié)構(gòu)2）擾碼、擴頻與調(diào)制jDPDCHDPCCHCdCcC擾碼實部虛部cos(wt)sin(wt)擴頻擾碼調(diào)制IQ圖5-10WCDMA上行鏈路的擴頻、擾碼與調(diào)制…………………………………………C=[1]C=[10]C=[11]C=[1001]C=[1010]C=[1111]C=[1100]SF=1SF=2SF=4SF=8圖5-11OVSF碼樹型結(jié)構(gòu)圖P(t)P(t)DPCH（DPDCH/DPCCH）cos(wt)sin(wt)擴頻擾碼調(diào)制IQS→P信道碼擾碼圖5-12WCDMA下行鏈路的擴頻、擾碼與調(diào)制3）信道編碼與復(fù)用為實現(xiàn)一個連接上并行傳送多業(yè)務(wù)，傳輸信道上的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過信道編碼與復(fù)用處理才能映射到物理信道上。WCDMA的上/下行鏈路的信道編碼與復(fù)用過程分別如圖5-13和5-14所示。其基本的過程包括：添加CRC校驗比特、傳輸塊級聯(lián)和碼組分段、信道編碼、速率匹配、交織、無線幀分段、傳輸信道的復(fù)接、物理信道分段、交織和物理信道映射等。在下行信道中還需插入不連續(xù)發(fā)送（DTX）比特。圖5-13WCDMA上行鏈路的信道編碼與復(fù)用過程圖5-14WCDMA下行鏈路的信道編碼與復(fù)用過程

4）物理層的主要相關(guān)進程小區(qū)搜索與同步進程第一步是時隙同步。第二步是幀同步和擾碼組的識別。第三步是擾碼識別。功率控制進程下行鏈路發(fā)送分集進程切換控制進程3．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層MAC-bMAC-c/shMAC-dMAC控制MAC-dMAC-dBCHPCHBCCHPCCHFACHRACHCPCHDCHDCHBCCHCCCHCTCHDCCHDTCHDSCH邏輯信道傳輸信道圖5-15MAC層結(jié)構(gòu)圖發(fā)送透明實體接收透明實體確認模式實體發(fā)送非確認實體接收非確認實體Tr-SAPAM-SAPUM-SAPBCCH/PCCH/CCCH/DCCH/DTCH-SAPDTCH/DCCH-SAPCCCH/CTCH/DTCH/DCCH-SAPRLC-SAPMAC-SAPRLC控制圖5-16RLC層結(jié)構(gòu)圖

透明模式：不給高層區(qū)域增加任何開銷，高層數(shù)據(jù)可以不進行分段而以數(shù)據(jù)流的形式發(fā)送，而錯誤的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）可能被丟棄或者作錯誤標(biāo)記。非確認模式：不使用重傳協(xié)議，傳送的數(shù)據(jù)沒有保護，接收到的錯誤數(shù)據(jù)根據(jù)配置被丟棄或者作標(biāo)記。它用于小區(qū)廣播業(yè)務(wù)和VoIP（基于IP的語音通信）業(yè)務(wù)。確認模式：使用反饋重傳（ARQ）方案糾錯。RLC的質(zhì)量及與其對應(yīng)的延遲性能可由RRC控制。3）PDCP層PDCP只存在于用戶平面，并且只處理PS域業(yè)務(wù)。為了在無線上傳輸IP分組業(yè)務(wù)獲得更好的頻譜效率，PDCP包含了壓縮方法。每個PDCP實體使用0、1或者多個報頭壓縮算法類型和可配置參數(shù)集合。算法類型和它們的參數(shù)在RRC無線承載建立和重新配置過程中被協(xié)商并且通過PDCP控制SAP來指示給PDCP。PDCP負責(zé)PDU從一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議到一種RLC實體間的映射，它支持透明模式和非透明模式（包括確認模式和非確認模式）的傳輸。在透明模式下，PDCP沒有改變數(shù)據(jù)單元，意味著沒有增加報頭，也無壓縮功能，此時PDCP的功能有：用戶數(shù)據(jù)的傳輸、PDCP緩沖區(qū)的重新分配和PDCPSDU的緩存；在非透明模式下，則可能增加了報頭并且執(zhí)行了報頭適配，此時PDCP的功能有：報頭適配、用戶數(shù)據(jù)傳輸、PDCP緩沖區(qū)重新分配和PDCPSDU緩存、IP數(shù)據(jù)流的適配。4）BMC層BMC也只存在于用戶平面，用來服務(wù)于無線接口上的廣播/組播業(yè)務(wù)（產(chǎn)生于廣播域上）。其功能有：①儲存小區(qū)廣播消息；②為小區(qū)廣播業(yè)務(wù)（CBS）的業(yè)務(wù)監(jiān)測和無線資源進行請求；③BMC消息的調(diào)度；④向UE發(fā)送BMC消息；⑤向上層傳送小區(qū)廣播消息。4．網(wǎng)絡(luò)層圖5-17RRC與低層的交互動作PNFERFEDCFEBCFERLC控制RNCAM-SAPUM-SAPTr-SAP圖5-18RRC層結(jié)構(gòu)圖5.2.3WCDMA核心網(wǎng)的演進3GPP已制定了R99、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13等多個CN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的版本，自R5進入了HSPA（高速分組接入）階段，為WCDMA的提高版；R8對應(yīng)LTE（長期演進計劃），為準(zhǔn)4G版；R10對應(yīng)LTE-Advanced（LTE演進版），即4G版。圖5-19WCDMAR99網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖5-20R4版本的PLMN基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)SCP：服務(wù)控制點；MRF：多媒體資源功能；ERAN：增強型無線接入網(wǎng)圖5-21R5版本的PLMN基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4．R6以及R7網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)R5之后WCDMA的核心網(wǎng)主架構(gòu)基本穩(wěn)定，這樣，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，R6與R5相比沒有太大的變化，主要是增加了一些新的功能特性以及對現(xiàn)有功能特性增強。增加的功能部分有：①MBMS功能；②高速上行分組接入（HSUPA）標(biāo)準(zhǔn)的制定；③網(wǎng)絡(luò)共享，多個移動運營商有各自獨立的核心網(wǎng)或業(yè)務(wù)網(wǎng)，但共享接入網(wǎng)；④Push業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)主動向用戶Push內(nèi)容，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和用戶的能力推出多種實現(xiàn)方案。增強的功能有：①IMS的完善，到達IMS的第二階段；②HSDPA的完善；③RAN的增強；④端到端QoS動態(tài)策略控制增強；⑤安全、計費等其他功能增強。R7版本主要繼續(xù)R6未完成的標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)制定工作，如多天線技術(shù)，包括MIMO技術(shù)的實現(xiàn)。將考慮支持通過CS域承載IMS語音、通過PS/IMS域提供緊急服務(wù)、提供基于WLAN的IMS語音與GSM網(wǎng)絡(luò)的CS域的互通、提供xDSL（數(shù)字用戶線路）和有線調(diào)制器等固定接入方式。同時引入OFDM，完善HSDPA和HSUPA標(biāo)準(zhǔn)。5.2.4WCDMA的移動性管理1．概述WCDMA的移動性管理是從GSM/GPRS的移動性管理演進的，從而具有很多GSM基于電路交換的移動性管理特征。但WCDMA系統(tǒng)中存在大量分組業(yè)務(wù)，特別是WCDMA的后期版本中，采用了全IP架構(gòu)，因此簡單采用傳統(tǒng)的HLR/VLR為主控制的移動性管理，顯然不能滿足要求，為此需要引入移動IP技術(shù)。傳統(tǒng)的移動性管理過程在鏈路層完成，而移動IP技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)層上的移動管理，因此，WCDMA系統(tǒng)的移動性管理可以分為基于鏈路層的移動性管理和基于網(wǎng)絡(luò)層的移動性管理兩個方面。其中基于鏈路層的移動性管理包括位置管理和會話管理兩部分?；诰W(wǎng)絡(luò)層的移動性管理從作用范圍來看可以分為宏移動性管理和微移動性管理。2．基于鏈路層的移動性管理1）位置管理

RA1RA2LA1RA3LA2RA4RA5LA3LARAURA由一個3G_MSC處理的LA（s）由一個3G_SGSN處理的RA（s）由一個網(wǎng)絡(luò)處理的LA（s）和RA（s）圖5-22WCDMA中不同區(qū)域之間的關(guān)系2）會話管理表5-3WCDMA定義的幾類SM狀態(tài)UE側(cè)SM狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)側(cè)SM狀態(tài)SM狀態(tài)名中文釋義SM狀態(tài)名中文釋義PDP-INACTIVE沒有PDP上下文存在PDP-INACTIVE沒有PDP上下文存在PDP-ACTIVE-PENDINGUE正在請求激活PDP上下文PDP-ACTIVE-PENDINGUE正在請求激活PDP上下文PDP-INACTIVE-PENDINGUE正在請求去激活PDP上下文PDP-INACTIVE-PENDINGUE正在請求去激活PDP上下文PDP-ACTIVE已經(jīng)激活PDP上下文PDP-ACTIVE已經(jīng)激活PDP上下文PDP-MODIFY-PENDING網(wǎng)絡(luò)正在請求修改PDP上下文3．基于網(wǎng)絡(luò)層的移動性管理從作用范圍來看，基于網(wǎng)絡(luò)層的移動性管理可分為宏移動性管理和微移動性管理。宏移動性管理主要處理大范圍的移動性，如不同網(wǎng)絡(luò)之間的漫游，當(dāng)用戶從一個網(wǎng)絡(luò)漫游至另一個網(wǎng)絡(luò)時，仍然可以不間斷通信；微移動性管理主要處理小范圍內(nèi)的移動性，如同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的移動。為提高有效性，需要綜合采用宏移動性管理和微移動性管理。目前已提出的微移動性協(xié)議可分為兩大類：一類是基于路由的方案，如朗迅公司提出的HAWAII協(xié)議和哥倫比亞大學(xué)提出的蜂窩IP（CellularIP）協(xié)議等；另一類是基于隧道的方案，如移動區(qū)域注冊（MIP-RR）。在基于路由的方案中，所有的移動代理組成一個嚴(yán)格的樹狀結(jié)構(gòu)，去往任何一個移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包都由移動代理根據(jù)其對應(yīng)于該移動節(jié)點的路由表來發(fā)送。基于隧道的方案則通過多級的移動代理使用所記錄的轉(zhuǎn)交地址來將數(shù)據(jù)包封裝，通過隧道沿移動代理逐級往下傳送到目標(biāo)移動節(jié)點。5.2.5HSPA技術(shù)1．概述HSPA是高速下行分組接入（HSDPA）和高速上行分組接入（HSUPA）兩種技術(shù)的統(tǒng)稱。HSPA是為了支持更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、更低的時延、更高的吞吐量和頻譜利用率、對高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的更好覆蓋而提出的。在3GPP中，HSPA作為WCDMA的增強型無線技術(shù)推出。其中，HSDPA在R5中進行標(biāo)準(zhǔn)化，可以在一個小區(qū)中支持14.4Mbps的峰值數(shù)據(jù)速率；HSUPA在R6中進行標(biāo)準(zhǔn)化，可以在一個小區(qū)中支持5.76Mbps的峰值數(shù)據(jù)速率。HSDPA和HSUPA的性能在3GPP的后續(xù)版本中繼續(xù)完善和演化，其增強型技術(shù)稱為HSPA+。實現(xiàn)HSPA功能主要是對基站修改比較大，對RNC主要是修改算法協(xié)議軟件，硬件影響很小。如果在原有設(shè)備中考慮了HSPA功能升級要求，一般來講實現(xiàn)HSPA功能不需要硬件升級，只要軟件升級即可。要特別說明的一點是：HSPA技術(shù)不僅可用于WCDMA系統(tǒng)中，也可以用于TD-SCDMA系統(tǒng)中。2．HSPA新增物理信道表5-4HSDPA新增物理信道

縮寫名稱方向調(diào)制方式功能HS-PDSCH高速下行鏈路共享物理信道下行QPSK、16QAM承載下行鏈路數(shù)據(jù)HS-SCCH高速共享控制信道上行QPSK為HS-DPSCH控制信息：正確解碼所需信息、調(diào)制方式和HARQ進程等HS-DPCCH高速專用物理控制信道上行BIT/SK承載上行鏈路物理層的反饋信息：HARQ反饋信息、CQI表5-5HSUPA新增物理信道縮寫名稱方向調(diào)制方式功能E-DPDCH增強專用物理數(shù)據(jù)信道上行BIT/SK承載用戶上行鏈路數(shù)據(jù)E-DPCCH增強專用物理控制信道上行BIT/SK為E-DPDCH承載控制信息，包括E-TFCI、E-AGCH絕對授權(quán)信道下行QPSK為上行E-DCH調(diào)度提供絕對授權(quán)E-RGCH相對授權(quán)信道下行QPSK為上行E-DCH調(diào)度提供相對授權(quán)E-HICHHARQ確認指示信道下行QPSK承載HARQ反饋信息3．HSPA關(guān)鍵技術(shù)1）混合自動請求重傳（HARQ）2）基于NodeB的快速調(diào)度3）自適應(yīng)編碼調(diào)制（AMC）4）2msTTI短幀傳輸5.3CDMA2000系統(tǒng)5.3.1概述1．CDMA2000的演進路徑

CDMAOneCDMA20001xCDMA20003xCDMA20001xEV-DOCDMA20001xEV-DV語音低速數(shù)據(jù)更高容量語音及數(shù)據(jù)前向峰值數(shù)據(jù)速率：153.6kbit/s（Rel.0）307.2kbit/s（Rel.A）僅支持?jǐn)?shù)據(jù)，前向峰值數(shù)據(jù)速率：2.4Mbit/s（Rel.0）3.1Mbit/s（Rel.A）高容量語音2Mbit/s數(shù)據(jù)高容量語音及數(shù)據(jù)前向峰值數(shù)據(jù)速率：3.1Mbit/s圖5-23CDMA2000演進路徑僅用于分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，全IP架構(gòu)CDMA20001xEV-DORel.0Rel.A前向2.4Mbit/s，反向153.6kbit/s，增強時支持QoS、多播、均衡、接收分集前向3.1Mbit/s;反向1.8Mbit/s同時支持語音數(shù)據(jù)CDMA20001xCDMA20001xEV-DVRel.0Rel.ARel.BRel.CRel.D前向153.6kbit/s，分組業(yè)務(wù)與語音前向307.2kbit/s，分組業(yè)務(wù)與語音前向3.1Mbit/s；反向451kbit/s前向3.1Mbit/s；反向1.8Mbit/s圖5-24CDMA20001xEV不同版本的業(yè)務(wù)性能CDMA2000演進的主要特點是：①模塊化劃分，各個模塊按照自己的技術(shù)發(fā)展道路向前演進，盡可能減小對其他模塊的影響，這和WCDMA強調(diào)系統(tǒng)整體推進不一樣（雖然無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)也可以分別整體推進），而且這種模塊化的演進方式不僅使得CDMA2000系統(tǒng)的升級具有平滑性，也使得CDMA2000網(wǎng)絡(luò)更具靈活性；②CDMA2000系統(tǒng)經(jīng)常利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，降低了標(biāo)準(zhǔn)的編寫復(fù)雜度，加快了標(biāo)準(zhǔn)的制定進程。CDMA系統(tǒng)自身獨特的演進方式，使得系統(tǒng)具有完備的前后兼容性，升級成本低，風(fēng)險小，技術(shù)復(fù)雜度低。2．CDMA2000的主要特點⑴多種信道帶寬、高擴頻增益，前向鏈路上支持多載波和直擴兩種方式，反向鏈路僅支持直擴方式；也支持可變擴頻因子，擴頻長度為4~512，擴頻碼長度較大時，可獲得高擴頻增益。⑵前后向兼容，可實現(xiàn)平滑過渡。⑶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)。⑷寬松的性能范圍，從語音到低速數(shù)據(jù)，到高速的分組和電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。⑸提供多種復(fù)合的業(yè)務(wù)，包括只傳送語音、同時傳送語音和數(shù)據(jù)、只傳送數(shù)據(jù)和定位業(yè)務(wù)等。⑹具有先進的多媒體QoS控制能力，支持多路語音、高速分組數(shù)據(jù)同時傳送。⑺在同步方式上，沿用IS-95CDMA方式采用GPS使基站間嚴(yán)格同步，以取得較高的組網(wǎng)與頻譜利用效率，有效地使用無線資源。⑻由于采用新技術(shù)，在提高系統(tǒng)性能和容量上有明顯的優(yōu)勢。3．CDMA2000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括無線部分、核心網(wǎng)和外部網(wǎng)絡(luò)，其中核心網(wǎng)包括電路域、分組域、智能網(wǎng)、MC、定位模塊和WAP等幾部分。CDMA2000的無線部分、MC、定位模塊、核心網(wǎng)電路域、智能網(wǎng)以及WAP的基本要求和CDMAOne是一樣，只是技術(shù)更先進一些，并且任何模塊只要技術(shù)發(fā)展了，都可以獨立更新。核心網(wǎng)分組域是新增的，包括PCF、PDSN、AAA、HA和FA等功能實體。其中PCF負責(zé)與BSC配合，完成與分組數(shù)據(jù)有關(guān)的無線信道控制功能，雖然它的物理實體通常和BSC在一起，但屬于核心網(wǎng)分組域；PDSN負責(zé)管理用戶通信狀態(tài)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；AAA負責(zé)管理用戶，包括權(quán)限、開通的業(yè)務(wù)等；當(dāng)使用移動IP協(xié)議時，分組域還應(yīng)在簡單IP基礎(chǔ)上增加HA，HA負責(zé)將分組數(shù)據(jù)通過隧道技術(shù)送給移動用戶，并實現(xiàn)PDSN之間的宏移動性管理，同時，PDSN還應(yīng)增加外地代理（FA）功能，負責(zé)提供隧道出口，并將數(shù)據(jù)解封裝后發(fā)往移動臺定位短信息無線部分智能網(wǎng)核心網(wǎng)電路域WAP核心網(wǎng)分組域MCPSTN/ISDNIPBTSBTSBTSPCFBSCBSCPCFPDEMPCIPSCPVLRMSC/SSPHLR/ACIWFWAP網(wǎng)關(guān)PDSN/FAHAAAAMC：短消息中心PDE：定位實體MPC：移動定位中心PCF：分組控制功能SCP：業(yè)務(wù)控制節(jié)點SSP：業(yè)務(wù)交換節(jié)點IWF：互通連接單元WAP：無線應(yīng)用協(xié)議PDSN：分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點HA：歸屬代理MC：本地代理AAA：認證、授權(quán)和計費服務(wù)器圖5-25簡化的CDMA2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型PDSNPDSNMSCBSCMSCBSCPCFPCFBTSBTSA10/A11A1/A2/A5A3/A7A8/A9Abis系統(tǒng)A系統(tǒng)B圖5-26CDMA2000的A接口部分網(wǎng)絡(luò)參考模型表5-6CDMA2000的A接口各子接口主要功能接口接口的主要功能A1用于傳輸MSC和BSC之間的信令消息，使用SS7中消息傳遞部分（MTP）和信令連接控制部分（SCCP）來承載A2傳輸采用64KPCM電路的語音部分A5傳輸IWF和SDU（交換數(shù)據(jù)單元）之間的全雙工數(shù)據(jù)流A3傳輸BSC和SDU之間的用戶話務(wù)(語音和數(shù)據(jù))和信令，A3接口包括獨立的信令和話務(wù)子信道A7傳輸BSC之間的信令，支持BSC之間的軟切換A8傳輸BS和PCF之間的用戶業(yè)務(wù)A9傳輸BS和PCF之間的信令業(yè)務(wù)A10傳輸PDSN和PCF之間的用戶業(yè)務(wù)A11傳輸PDSN和PCF之間的信令業(yè)務(wù)4．IP技術(shù)在CDMA2000系統(tǒng)中的應(yīng)用1）簡單IP（SIP）方式類似于傳統(tǒng)的撥號接入，PDSN為移動臺動態(tài)分配一個IP地址，該IP地址一直保持到該移動臺移出該PDSN的服務(wù)范圍，或者移動臺終止簡單IP的分組接入。當(dāng)移動臺跨PDSN間切換時，一般通信發(fā)生中斷，該移動臺的所有通信需重新建立，重新建立通信后通常IP地址也會發(fā)生變更，但若網(wǎng)絡(luò)提供PDSN間的快速切換功能（通過PDSN間的可選P-P接口來實現(xiàn)），則其IP地址也可保持不變。由于用戶每次連接的IP地址不能確保固定，所以SIP只能提供用戶主動發(fā)起的業(yè)務(wù)，而不能提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的業(yè)務(wù)。SIP可支持IPv4和IPv6。移動臺在其歸屬地和訪問地都可以采用SIP接入方式。2）移動IP（MIP）方式移動臺使用的IP地址是其歸屬網(wǎng)絡(luò)分配的，不管移動臺漫游到哪里，它的歸屬IP地址均保持不變，這樣移動臺就可以用一個相對固定的IP地址和其他節(jié)點進行通信了。簡單地說，移動IP提供了一種特殊的IP路由機制，使得移動臺可以以一個永久的IP地址連接到任何鏈路上。移動IP的實現(xiàn)，主要通過三個步驟來完成：代理搜索、注冊、數(shù)據(jù)包的選路。代理搜索過程如下：移動代理（含HA和FA）通過代理廣播消息向用戶廣播它們的存在，當(dāng)移動節(jié)點（MN）收到廣播后就能確定它目前是處于本地網(wǎng)還是在外地網(wǎng)。注冊過程如下：當(dāng)MN確定其處于本地網(wǎng)時，若還沒有注冊，則MN應(yīng)首先到HA進行注冊，然后再進行正常通信；當(dāng)MN確定目前位置已移至外地網(wǎng)時，它就在本地網(wǎng)中獲得一個轉(zhuǎn)交地址，MM再用外地轉(zhuǎn)交地址向HA注冊。數(shù)據(jù)包的選路過程如下：當(dāng)MN處于本地網(wǎng)時，數(shù)據(jù)包的選路和固定節(jié)點的選路原理相同；當(dāng)MN處于外地網(wǎng)時，起動MIP機制進行選路，數(shù)據(jù)的上行是先由MN發(fā)給PDSN/FA，PDSN再將數(shù)據(jù)包直接路由轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)設(shè)備，而在下行方向上，凡傳送給MN的數(shù)據(jù)包首先要被HA截獲，然后再通過專用隧道（這個專用隧道可優(yōu)化）送至MN的轉(zhuǎn)交地址并達到隧道的終點。在目前已商用的CDMA2000系統(tǒng)中，MIP只支持IPv4，將來應(yīng)能支持IPv6。3）簡單IP和移動IP的差異SIP與MIP的區(qū)別首先體現(xiàn)在對移動用戶的移動性支持上。在CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中，分組數(shù)據(jù)用戶的移動性體現(xiàn)為三個層次：蜂窩移動性、PCF到PDSN的移動性、IP級的移動性。由于SIP模式中移動用戶的IP地址由PDSN分配，所以SIP模式只能支持二級移動性，而不能對IP級移動性提供支持，相對應(yīng)的是MIP能支持三級移動性。其他差異還體現(xiàn)在移動終端的支持性、配置方式、專網(wǎng)接入方式等方面。5.3.2CDMA20001xEV-DO系統(tǒng)1．概述CDMA20001xEV-DO實際上是CDMA20001x和HDR技術(shù)的結(jié)合。它的實現(xiàn)思路是：利用分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)對資源的需求不同的這一特點，將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)相分離，在獨立于CDMA20001x語音業(yè)務(wù)的載波上提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。具體的方法是：在一個或幾個載波上用HDR技術(shù)傳輸高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即在CDMA的基礎(chǔ)上引入了TDMA技術(shù)的一些特點，“時分”使得“速率控制”容易實現(xiàn)，從而大幅度提高了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的性能；在另外的一個或幾個載波上用CDMA20001x技術(shù)傳輸語音業(yè)務(wù)。2．CDMA20001xEV-DO的技術(shù)特點⑴前向鏈路時分復(fù)用，反向鏈路碼分復(fù)用

時間導(dǎo)頻尋呼同步（a）IS-95/1x前向鏈路功率示意圖總業(yè)務(wù)小區(qū)發(fā)射功率業(yè)務(wù)/控制業(yè)務(wù)/控制小區(qū)發(fā)射功率時間（b）1xEV-DO前向鏈路功率示意圖導(dǎo)頻導(dǎo)頻圖5-27IS-95CDMA、CDMA20001x和CDMA20001xEV-DO前向鏈路功率示意圖⑵動態(tài)速率控制（a）無線信道增益變化示意圖（b）速率不變，功率隨無線信道增益變化（c）功率不變，速率隨無線信道增益變化圖5-28無線環(huán)境變化時，功率控制過程與速率控制過程⑶自適應(yīng)調(diào)制編碼系統(tǒng)能夠根據(jù)信道的變化情況快速調(diào)整編碼調(diào)制方案（Turbo編碼率可選2/3、1/3和1/5，調(diào)制可選QPSK、8PSK和16QAM），來獲得任何時刻所可能達到的最大傳輸速率，從而能夠充分利用空中鏈路資源，滿足用戶需求。⑷前向虛擬軟切換在軟切換狀態(tài)，移動臺同時與兩個或兩個以上的基站聯(lián)系，所以軟切換需要占用多個基站的資源。而在CDMA20001xEV-DO的前向鏈路中，由于具有速率高、功率大和實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等特點，如果采用類似語音的軟切換將會極大地浪費資源，所以在前向鏈路的業(yè)務(wù)信道上采用了虛擬軟切換。它是快速小區(qū)交換技術(shù)，即選擇信號質(zhì)量最好的基站，信息通過這個質(zhì)量最好的基站發(fā)送給移動臺，由于只需要一個基站，從而降低了對系統(tǒng)資源的需求。在前向鏈路的控制信道以及反向鏈路上，系統(tǒng)仍舊采用軟切換技術(shù)，以保證較好的通信質(zhì)量。⑸靈活的調(diào)度算法在基站中，由一種調(diào)度算法來決定下一個時隙分配給具體哪一個用戶使用。由于每個時隙中只有一個用戶在接受服務(wù)，顯然，為了提高系統(tǒng)的性能，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先向無線環(huán)境比較好的用戶提供服務(wù)，利用這種多用戶分集增益使扇區(qū)吞吐量最大化。但是，無線環(huán)境較差的用戶可能長時間得不到服務(wù)，因此，在保證系統(tǒng)綜合性能最大的同時，通過調(diào)度，也使所有用戶都能獲得適當(dāng)?shù)姆?wù)。⑹支持廣播和組播業(yè)務(wù)為了充分利用帶寬，使得類似于電視節(jié)目的廣播服務(wù)能夠更有效地在移動通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸，CDMA20001xEV-DO引入了廣播和組播業(yè)務(wù)（BCMCS）技術(shù)。BCMCS可以使組播IP流在空中只傳輸一份拷貝，多個用戶接收，從而大大節(jié)省空中鏈路帶寬，有效地提高服務(wù)質(zhì)量和整體吞吐量，同時也能將費用降低到用戶可以接受的水平。⑺核心網(wǎng)基于無線IPCDMA20001xEV-DO的核心網(wǎng)是基于無線IP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用IP協(xié)議實現(xiàn)從互聯(lián)網(wǎng)或其他IP網(wǎng)絡(luò)到移動終端的數(shù)據(jù)傳輸，支持和CDMA20001x之間的切換。3．CDMA20001xEV-DO的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接入終端（AT）宿接入網(wǎng)（AN）源接入網(wǎng)（AN）PCFPDSNANAAAUmA8A9A10A11A12A13圖5-29CDMA20001xEV-DO網(wǎng)絡(luò)參考模型4．CDMA20001xEV-DO的物理信道前向信道導(dǎo)頻信道控制信道媒體接入控制信道前向業(yè)務(wù)信道反向激活信道反向功率控制信道數(shù)據(jù)速率控制鎖定信道前向自動請求重傳信道圖5-30CDMA20001xEV-DO前向鏈路物理信道分類反向信道反向業(yè)務(wù)信道接入信道導(dǎo)頻信道包校驗正確指示信道數(shù)據(jù)信道媒體接入控制信道導(dǎo)頻信道數(shù)據(jù)信道主導(dǎo)頻信道輔助導(dǎo)頻信道反向速率指示信道前向數(shù)據(jù)速率控制信道數(shù)據(jù)源控制信道圖5-31CDMA20001xEV-DO反向鏈路物理信道分類5.3.3CDMA20001xEV-DV系統(tǒng)1．CDMA20001xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生

CDMA20001xEV-DO帶來了該方案固有的缺點：語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中任何一方有空閑資源時，并不能用來支持對方，這樣整個系統(tǒng)資源利用率低；另外，1x和1xEV-DO雙模手機在切換時，前向鏈路語音和數(shù)據(jù)切換方式不一樣，管理難度大大增加。針對以上情況，3GPP2提出了新的系統(tǒng)方案，即將語音和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)合并到一個載波上傳輸。這就是CDMA20001xEV-DV。其目標(biāo)是：系統(tǒng)能夠在同載波上傳輸實時性業(yè)務(wù)和非實時性業(yè)務(wù)以及這兩種業(yè)務(wù)的混合業(yè)務(wù)。2．CDMA20001xEV-DV的Rel.C技術(shù)特點⑴新增物理信道⑵分組數(shù)據(jù)控制保持模式⑶功率控制與速率控制相結(jié)合⑷快速呼叫建立（1）功率控制的業(yè)務(wù)（例如：語音業(yè)務(wù)）圖5-32CDMA20001xEV-DV的控制過程3．CDMA20001xEV-DV的Rel.D技術(shù)特點

Rel.D的反向鏈路得到增強以后具有如下特性：①完全保留了CDMA20001x信道的信令結(jié)構(gòu)；②控制方式靈活；③反向調(diào)度和速率控制的速度加快；④物理層分組幀長固定為10ms，10種固定分組大??；⑤采用同步4信道HARQ技術(shù)，提高鏈路效率；⑥采用自適應(yīng)調(diào)制和編碼技術(shù)；⑦移動臺可以基于QoS要求在時延和吞吐量之間選擇；⑧QoS改善，不同業(yè)務(wù)區(qū)分接入優(yōu)先級，基于Buffer（緩存）和功率申請資源。Rel.D的具體技術(shù)特點有：⑴新增物理信道⑵快速呼叫建立⑶新的移動臺設(shè)備標(biāo)識（MEID）5.3.4CDMA2000核心網(wǎng)的演進1．CDMA2000核心網(wǎng)的演進路線3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)有一個共同的演進方向：最終到達基于IMS的ALLIP（全IP）架構(gòu)。具體對于CDMA2000系統(tǒng)來說，在無線側(cè)不斷演進的同時，核心網(wǎng)也經(jīng)歷了一個逐漸演進的過程，即從非開放內(nèi)部接口，到半開放的ATM接口，最終到完全開放的IP接口，也就是CDMA2000ALLIP網(wǎng)絡(luò)。CDMA2000網(wǎng)絡(luò)側(cè)演進將是逐步和后向兼容的。3GPP2發(fā)布了一個演進標(biāo)準(zhǔn)S.R0038，制定了CDMA2000核心網(wǎng)從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向ALLIP的演進路線，如圖5-33所示。ALLIP網(wǎng)絡(luò)的演進共分4個階段，其中，Phase2對應(yīng)于LMSD（傳統(tǒng)移動終端域）階段，可細分為Step1、Step2和Stepn；Phase3對應(yīng)MMD（多媒體域）階段，又可細分為Step1和Stepn。圖5-33CDMA2000核心網(wǎng)演進路線

2．Phase0Phase0是CDMA2000核心網(wǎng)絡(luò)演進的起點，是基于電路交換的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，Phase0中網(wǎng)絡(luò)各部分具有如下特征。⑴核心網(wǎng)電路域基于IS41D協(xié)議。⑵核心網(wǎng)分組域PS的結(jié)構(gòu)由P.R0001來定義，引入了PCF和PDSN，使用簡單IP和移動IP作為分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入方式，并使用RADIUS（遠程認證撥號用戶服務(wù)）服務(wù)器或AAA提供鑒權(quán)和計費。⑶A接口由IOS4.0來定義。其中，A3、A7、A8、A9、A10和A11已經(jīng)實現(xiàn)了信令鏈路與數(shù)據(jù)承載分開。3．Phase1與Phase0相比，Phase1的主要發(fā)展包括支持分組數(shù)據(jù)話路的切換，支持話音與分組數(shù)據(jù)的并發(fā)等；其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有太多的變化，主要是業(yè)務(wù)功能有所增強?？梢哉fPhase0和Phase1還都屬于網(wǎng)絡(luò)演進過程中的傳統(tǒng)域階段。Phase1中網(wǎng)絡(luò)各部分具有如下特征。⑴核心網(wǎng)中電路域在IS41D的基礎(chǔ)上增加了IS880協(xié)議，以支持與分組數(shù)據(jù)相關(guān)的功能，如切換、用戶屬性信息、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)選項等。⑵無線接入網(wǎng)中A接口采用IOS4.1協(xié)議，但無線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與Phase0相比沒有什么變化。4．Phase2圖5-34Phase2Step1的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖5-35Phase2Step2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖5-36Phase2Stepn的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參考圖5．Phase3圖5-37Phase3的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參考圖5.4TD-SCDMA系統(tǒng)5.4.1概述

1．TD-SCDMA的發(fā)展與現(xiàn)狀TD-SCDMA的含意是時分同步碼分多址接入，是ITU發(fā)布的3G標(biāo)準(zhǔn)之一。它也是第一個由中國提出、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、被國際上廣泛接受和認可的無線通信國際標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA采用TDD雙工方式，具有頻譜效率高這一獨特優(yōu)勢。截至2014年，中國移動的TD-SCDMA用戶數(shù)已突破2億，其網(wǎng)絡(luò)正全面使用TD-SCDMA增強型技術(shù)。2．TD-SCDMA的主要特點⑴采用TDD模式并擁有TDD模式系統(tǒng)的優(yōu)點⑵上行同步⑶接力切換⑷動態(tài)信道分配（DCA）⑸使用新技術(shù)提高系統(tǒng)性能3．TD-SCDMA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5-383GPP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能域

4．TD-SCDMA的演進路線3GPP在制定R4版本時將TD-SCDMA列入為它的可選無線接入標(biāo)準(zhǔn)，從此TD-SCDMA和WCDMA演進就基本處于同步狀態(tài)。與WCDMA一樣，TD-SCDMA在R5版本中推出了HSDPA技術(shù)。采用HSDPA后，TD-SCDMA增加了1種傳輸信道、3種物理信道，還增加了16QAM調(diào)制技術(shù)。采用HSDPA技術(shù)可以讓TD-SCDMA系統(tǒng)下行鏈路的數(shù)據(jù)傳輸速率有很大的提高，單載波支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率達到2.8Mbps。WCDMA在R6版本中完成了HSUPA標(biāo)準(zhǔn)的制訂并引入了MBMS，TD-SCDMA在這方面的技術(shù)研究較晚，一直到2007年9月才在R7中完成TD-SCDMA的HSUPA和MBMS的標(biāo)準(zhǔn)制定；同樣地，WCDMA已在R7中基本完成HSPA+（HSPA增強技術(shù)，HSPA是HSDPA和HSUPA的合稱）標(biāo)準(zhǔn)的制訂，TD-SCDMA在R8中才完成這一標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。TD-SCDMA最后將進入TD-SCDMALTE（TD-SCDMA長期演進階段）。

5.4.2TD-SCDMA的空中接口1．TD-SCDMA空中接口的結(jié)構(gòu)圖5-39TD-SCDMA空中接口的協(xié)議結(jié)構(gòu)2．信道對應(yīng)關(guān)系傳輸信道物理信道專用信道（DCH）專用物理信道（DPCH）廣播信道（BCH）主公共控制物理信道（P-CCPCH）尋呼信道（PCH）主公共控制物理信道（P-CCPCH）輔助公共控制物理信道（S-CCPCH）前向接入信道（FACH）主公共控制物理信道（P-CCPCH）輔助公共控制物理信道（S-CCPCH）隨機接入信道（RACH）物理隨機接入信道（PRACH）上行共享信道（USCH）物理上行共享信道（PUSCH）下行共享信道（DSCH）物理下行共享信道（PDSCH）下行導(dǎo)頻信道（DwPCH）上行導(dǎo)頻信道（UpPCH）尋呼指示信道（PICH）快速物理接入信道（FPACH）高速下行共享信道（HS-DSCH）高速物理下行共享信道（HS-PDSCH）HS-DSCH共享控制信道HS-DSCH共享信息信道3．物理信道及其幀結(jié)構(gòu)物理信道在時間上采用系統(tǒng)幀（超幀）、無線幀、子幀和時隙/碼字這樣一個特殊的4層式的結(jié)構(gòu)。一個系統(tǒng)幀號由72個無線幀組成，時長為720ms；一個無線幀由2個5ms的子幀組成，時長為10ms；每個子幀又是由3個特殊時隙（下行導(dǎo)頻時隙DwPTS、上行導(dǎo)頻時隙UpPTS和保護間隔GP）和7個675μs的常規(guī)時隙（TS0~TS6）組成，時長為5ms。幀#i+0幀#i+1幀#i+71子幀#2i+0子幀#2i+1TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6無線幀(10ms)子幀(5ms)時隙(0.675ms)轉(zhuǎn)換點轉(zhuǎn)換點DwPTSGPUpPTS(75μs)(75μs)(125μs)說明：傳碼率為1.28Mcps時，每無線幀為6400chip，每時隙為864chip，每DwPTS為96chip每UpPTS為160chip，每GP為96chip系統(tǒng)幀（720ms）圖5-40TD-SCDMA的物理信道幀結(jié)構(gòu)TS0↓TS1↑TS2↑TS3↑TS4↓TS5↓TS6↓5ms轉(zhuǎn)換點轉(zhuǎn)換點TS0↓TS1↑TS2↓TS3↓TS4↓TS5↓TS6↓5ms轉(zhuǎn)換點轉(zhuǎn)換點（a）（b）圖5-41TD-SCDMA的子幀結(jié)構(gòu)（a）上下行時隙對稱分配；（b）上下行時隙不對稱分配

4．特殊時隙結(jié)構(gòu)GP（32chip）SYSN-DL（64chip）75μs（a）SYSN-UL（128chip）GP（32chip）125μs（b）圖5-42DwPTS和UpPTS的時隙結(jié)構(gòu)5．突發(fā)結(jié)構(gòu)352chip數(shù)據(jù)符號352chip數(shù)據(jù)符號144chip中間碼16chipGP864×Tc圖5-43TD-SCDMA系統(tǒng)突發(fā)結(jié)構(gòu)5-44發(fā)送SS和TPC時的物理層控制信令結(jié)構(gòu)6．?dāng)U頻與調(diào)制TD-SCDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)制通常采用QPSK，在提供2Mbit/s業(yè)務(wù)時采用了8PSK調(diào)制方式，為支持HSDPA下行可以用16QAM。擴頻后的碼片速率為1.28Mchip/s，擴頻因子的范圍是1～16，調(diào)制符號的速率為80.0Ks/s～1.28Ms/s。由于擴頻采用OVSF碼，再加上采用了上行同步技術(shù)，碼的正交性較好，從而信道間干擾較小。碼片經(jīng)擴頻與調(diào)制以后，需經(jīng)脈沖成形濾波器RC0（t）成形，并且在發(fā)送和接收方都要使用，該濾波器采用的是平方根升余弦濾波器.其中，滾降系數(shù)=0.22，碼片周期Tc=0.78125μs。7．鏈路功率控制表5-8TD-SCDMA的功率控制參數(shù)

5.4.3TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)1．智能天線技術(shù)1）TD-SCDMA系統(tǒng)采用智能天線技術(shù)的必要性

智能天線技術(shù)是目前TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的必選技術(shù)，也是其具有優(yōu)勢的核心技術(shù)之一。TD-SCDMA系統(tǒng)很多物理層方面的設(shè)計（如幀結(jié)構(gòu)）就是依賴智能天線實現(xiàn)的，如果不采用智能天線，整個TD-SCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)必須重新設(shè)計。由于采用了智能天線技術(shù)，TD-SCDMA系統(tǒng)可將頻分復(fù)用、時分復(fù)用、碼分復(fù)用和空分復(fù)用交疊應(yīng)用。系統(tǒng)中6大關(guān)鍵技術(shù)（智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測技術(shù)、動態(tài)信道分配技術(shù)、接力切換技術(shù)、功率控制技術(shù)和上行同步技術(shù)）中，其他5項技術(shù)都要與智能天線技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用才能發(fā)揮出最大效果。2）智能天線技術(shù)原理智能天線的基本思想是：天線以多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤多個期望用戶，接收模式下，來自窄波束之外的信號被抑制，發(fā)射模式下；能使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智能天線可利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶，完成空分復(fù)用。根據(jù)采用的天線方向圖形狀，可以將智能天線分為兩類：自適應(yīng)智能天線和多波束智能天線。

A/D或D/A轉(zhuǎn)換－自適應(yīng)算法數(shù)字信號處理器w1w2wnX1X2Xn自適應(yīng)數(shù)字信號處理器天線陣列模數(shù)轉(zhuǎn)換波束形成網(wǎng)絡(luò)…………本地參考信號圖5-45自適應(yīng)智能天線的原理結(jié)構(gòu)圖

3）智能天線技術(shù)在TD-SCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用

（a）（b）圖5-468天線單元組成的圓陣和線陣示意圖RFRFRFA/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字分路數(shù)字合路空間參數(shù)提取上行波束成型接收信號下行波束成型發(fā)送預(yù)處理發(fā)送信號基帶處理器…………圖5-47TD-SCDMA基站智能天線圖5-48TD-SCDMA智能天線小區(qū)2．軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù)是在通用芯片上用軟件實現(xiàn)專用芯片的功能。其優(yōu)勢有：①可克服微電子技術(shù)的不足，通過軟件方式，靈活完成硬件/專用ASIC的功能，在同一硬件平臺上利用軟件處理基帶信號，通過加載不同的軟件，可實現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)性能；②系統(tǒng)增加功能通過軟件升級來實現(xiàn)，具有良好的靈活性及可編程性，對環(huán)境的適應(yīng)性好，不會老化；③可代替昂貴的硬件電路，實現(xiàn)復(fù)雜的功能，減少用戶設(shè)備費用支出。由于TD-SCDMA系統(tǒng)的TDD模式和低碼片速率的特點，使得數(shù)字信號處理量大大降低，適合采用軟件無線電技術(shù)。正是因為軟件無線電的優(yōu)勢，使得TD-SCDMA系統(tǒng)在發(fā)展相對WCDMA和CDMA2000滯后的情況下，采用軟件無線電技術(shù)，成功完成了試驗樣機和初步商用產(chǎn)品的開發(fā)，給TD-SCDMA的發(fā)展贏得了時間空間。3．聯(lián)合檢測技術(shù)根據(jù)對多址干擾（MAI）處理方法的不同，多用戶檢測（MUD）技術(shù)可以分為干擾抵消（IC）和聯(lián)合檢測（JD）兩種。JD的性能優(yōu)于IC，但JD的算法復(fù)雜度高于IC，因此在TD-SCDMA中，基站采用JD技術(shù)，終端采用IC技術(shù)。聯(lián)合檢測技術(shù)的思想是充分利用MAI，將所有的用戶信號都分離開來，聯(lián)合檢測算法的前提是能得到所有用戶的擴譜碼和沖擊響應(yīng)，因此在TD-SCDMA系統(tǒng)中的幀結(jié)構(gòu)中設(shè)置了用來進行信道估計的訓(xùn)練序列（Midamble），根據(jù)接收到的訓(xùn)練序列部分信號和已知的訓(xùn)練序列就可以估算出信道沖擊響應(yīng)，而擴譜碼也是確知的，從而達到估計用戶原始信號的目的。信道估計h1信道估計h2信道估計hN