《移動(dòng)通信技術(shù)》第6章 3G(第三代移動(dòng)通信系統(tǒng))

第６章３Ｇ（第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)）124336.13G概沐6.2WCDMA(FDD)技術(shù)6.3CDMA200()技術(shù)6.4TD一SCDMA技術(shù)返回56.5

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)６.１３Ｇ概述６.１.１３Ｇ概述移動(dòng)通信經(jīng)歷了第一代的模擬通信系統(tǒng)和第二代的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，現(xiàn)在正在向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展。第一代模擬系統(tǒng)采用的是頻分多址（ＦＤＭＡ）接入技術(shù)，其典型系統(tǒng)如美國(guó)的ＡＭＰＳ，北歐的ＮＭＴ－４５０／９００，英國(guó)的ＴＡＣＳ等。第二代窄帶數(shù)字系統(tǒng)的接入技術(shù)分為時(shí)分多址（ＴＤＭＡ）和碼分多址（ＣＤＭＡ）兩種，前者典型的如歐洲的ＧＳＭ系統(tǒng)，后者如美國(guó)的ＩＳ－９５系統(tǒng)。國(guó)際電信聯(lián)盟（ＩＴＵ）早在１９８５年就提出了未來公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)，即ＦＰＬＭＴＳ（ＦｕｔｕｒｅＰｕｂｌｉｃＬａｎｄＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）。下一頁返回６.１３Ｇ概述世界上多個(gè)地區(qū)、國(guó)家、公司和標(biāo)準(zhǔn)化組織先后提出了十多種無線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過充分協(xié)商和融合，最后形成的主流標(biāo)準(zhǔn)有３個(gè)，一是ＷＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)，也稱為“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)，也稱為“多載波碼分多址接入”，由美國(guó)高通北美公司為主導(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)。這３種不同的主流標(biāo)準(zhǔn)它們具有頻譜利用率高、覆蓋范圍廣、性能好、可以適應(yīng)寬帶多媒體通信要求等共同特點(diǎn)，其主要技術(shù)性能如表６.１.１所示。上一頁下一頁返回６.１３Ｇ概述第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)可以使全球范圍內(nèi)的任何用戶所使用的小型廉價(jià)移動(dòng)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從陸地到海洋到衛(wèi)星的全球立體通信聯(lián)網(wǎng)，保證全球漫游用戶在任何地方、任何時(shí)候與任何人進(jìn)行通信，并能提供具有有線電話的語音質(zhì)量，提供智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，多媒體、分組無線電、娛樂及眾多的寬帶非話業(yè)務(wù)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性、交互性和分布式三大業(yè)務(wù)，是一個(gè)通過微微小區(qū)到微小區(qū)，到宏小區(qū)，直到“隨時(shí)隨地”連接的全球性衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。６.１.２３Ｇ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)１.系統(tǒng)組成上一頁下一頁返回６.１３Ｇ概述根據(jù)ＩＭＴ２０００系統(tǒng)的基本標(biāo)準(zhǔn)，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要由４個(gè)功能子系統(tǒng)構(gòu)成，它們是核心網(wǎng)（ＣＮ）、無線接入網(wǎng)（ＲＡＮ）、移動(dòng)臺(tái)（ＭＴ）和用戶識(shí)別模塊（ＵＩＭ），且基本對(duì)應(yīng)于ＧＳＭ系統(tǒng)的交換子系統(tǒng)（ＳＳ）、基站子系統(tǒng)（ＢＢＳ）、移動(dòng)臺(tái)（ＭＳ）和ＳＩＭ卡等四部分，如圖６.１.１所示，其中核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要內(nèi)容，也是第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定中最難的技術(shù)部分。２.系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口ＩＴＵ定義了４個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口：（１）網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)接口（ＮＮＩ）：由于ＩＴＵ在網(wǎng)絡(luò)部分采用了“家族概念”，因而此接口是指不同家族成員之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，是保證互通和漫游的關(guān)鍵接口。上一頁下一頁返回６.１３Ｇ概述（２）無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口（ＲＡＮ－ＣＮ），對(duì)應(yīng)于ＧＳＭ系統(tǒng)的Ａ接口。（３）無線接口（ＵＮＩ）。（４）用戶識(shí)別模塊和移動(dòng)臺(tái)之間的接口（ＵＩＭ－ＭＴ）。３.第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為３層：物理層、鏈路層和高層。各層的主要功能描述如下。（１）物理層：它由一系列下行物理信道和上行物理信道組成。上一頁下一頁返回６.１３Ｇ概述（２）鏈路層：它由媒體接入控制（ＭＡＣ）子層和鏈路接入控制（ＬＡＣ）子層組成；ＭＡＣ子層根據(jù)ＬＡＣ子層不同業(yè)務(wù)實(shí)體的要求對(duì)物理層資源進(jìn)行管理與控制，并負(fù)責(zé)提供ＬＡＣ子層業(yè)務(wù)實(shí)體所需的ＱｏＳ（服務(wù)質(zhì)量）級(jí)別。（３）高層：它集ＯＳＩ模型中的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表達(dá)層和應(yīng)用層為一體。上一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)６.２.１ＷＣＤＭＡ技術(shù)概述ＷＣＤＭＡ是通用移動(dòng)通信系統(tǒng)（ＵＭＴＳ）的空中接口技術(shù)。全稱是ＷｉｄｅｂａｎｄＣＤＭＡ，也稱為ＣＤＭＡＤｉｒｅｃｔＳｐｒｅａｄ，這是基于ＧＳＭ網(wǎng)發(fā)展出來的３Ｇ技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶ＣＤＭＡ技術(shù)，它與日本提出的寬帶ＣＤＭＡ技術(shù)基本相同，目前正在進(jìn)一步融合。在３Ｇ標(biāo)準(zhǔn)化論壇中，ＷＣＤＭＡ技術(shù)已經(jīng)成為了被廣泛采納的第三代空中接口，它有ＦＤＤ（頻分雙工）和ＴＤＤ（時(shí)分雙工）兩種操作模式。ＦＤＤ方案可能用在亞洲、歐洲和美洲，ＴＤＤ解決方案可能主要用在亞洲，本章節(jié)主要涉及ＦＤＤ方案。下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)對(duì)于ＴＤＤ方案，分配的頻段為１９００～１９２０ＭＨｚ和２０１０～２０２５ＭＨｚ。一個(gè)確定的載波要同時(shí)用于上行鏈路和下行鏈路，因此不需要載波間隔。ＷＣＤＭＡ具有以下特點(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）３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Ｖｉｔｅｒｂｉ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。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（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。（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省＃ǎ罚┖诵木W(wǎng)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。（８）基站之間無需同步。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)終端也可根據(jù)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。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（９）支持軟切換和更軟切換，切換方式包括３種，即：扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載頻間的硬切換。６.２.２ＷＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由于ＷＣＤＭＡ是從ＧＳＭ發(fā)展而來，ＧＳＭ系統(tǒng)可以平滑過渡到ＷＣＤＭＡ系統(tǒng)。ＧＳＭ系統(tǒng)在世界上占了絕大部分，對(duì)ＷＣＤＭＡ系統(tǒng)的應(yīng)用是極大的支持。ＷＣＤＭＡ系統(tǒng)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的３種制式中也將會(huì)占絕大部分份額。從ＧＳＭ系統(tǒng)發(fā)展到ＧＰＲＳ系統(tǒng)，主要是在ＧＳＭ系統(tǒng)中增加了通用分組無線業(yè)務(wù)部分而成的。從ＧＰＲＳ系統(tǒng)發(fā)展成ＷＣＤＭＡ是改造了基站子系統(tǒng)部分而成的，ＧＰＲＳ系統(tǒng)用的是頻分／時(shí)分多址方式，ＷＣＤＭＡ用的是碼分多址，基站部分必須全部更新。如圖６.２.１為ＷＣＤＭＡ移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)１.無線網(wǎng)絡(luò)控制器ＲＮＣ的主要功能（１）提供尋呼、系統(tǒng)信息廣播、切換、功率控制等基本的業(yè)務(wù)功能。（２）電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載。（３）動(dòng)態(tài)信道分配等信道分配的管理。（４）移動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)予接入、小區(qū)切換、軟容量等的控制管理。（５）提供手持終端和遙控網(wǎng)管兩種方式的配置、維護(hù)、告警和性能統(tǒng)計(jì)等操作維護(hù)管理功能。２.ＮｏｄｅＢ（相當(dāng)于基站，包括無線收發(fā)信機(jī)和基帶處理部件）的主要功能上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（１）擴(kuò)頻、調(diào)制和信道編碼。（２）解擴(kuò)、解調(diào)和信道解碼。（３）射頻信號(hào)處理。（４）基帶信號(hào)和射頻信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換功能。（５）接受無線網(wǎng)絡(luò)控制器ＲＮＣ傳輸來的信號(hào)并加以處理。３.移動(dòng)交換中心ＭＳＣ的主要功能電路域的呼叫接續(xù)；電路域的移動(dòng)性管理、電路域部分的鑒權(quán)和加密。４.分組業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)ＳＧＳＮ的主要功能移動(dòng)臺(tái)的分組業(yè)務(wù)的移動(dòng)性管理、會(huì)話管理、路由轉(zhuǎn)發(fā)、鑒權(quán)和加密等。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)５.分組網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)ＧＧＳＮ的主要功能為移動(dòng)臺(tái)提供ＩＰ地址分配；配合進(jìn)行用戶驗(yàn)證和分組業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)ＳＧＳＮ之間傳輸用戶數(shù)據(jù)包和承載ＩＰ數(shù)據(jù)包；完成與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)包收發(fā)功能，計(jì)費(fèi)信息的收集和話單的保存。６.歸屬位置寄存器ＨＬＲ的主要功能移動(dòng)用戶簽約信息的存儲(chǔ)；電路域和分組域的移動(dòng)性管理與呼叫路由選擇、鑒權(quán)等。７.訪問位置寄存器ＶＬＲ的主要功能進(jìn)入所屬服務(wù)區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)的信息存儲(chǔ)、電路域和分組域的移動(dòng)性管理與呼叫路由選擇等。６.２.３無線接口的分層上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)１.ＷＣＤＭＡ空中接口ＷＣＤＭＡ用的碼片速率為３.８４Ｍｃ／ｓ，系統(tǒng)用擴(kuò)頻碼將某一用戶的傳輸信號(hào)與其他用戶的傳輸信號(hào)分開，同時(shí)還要分離一個(gè)用戶產(chǎn)生的不同的傳輸信號(hào)。２.無線接口協(xié)議結(jié)構(gòu)無線接口協(xié)議的作用是建立、重新配置和釋放無線承載業(yè)務(wù)（包括ＵＴＲＡＦＤＤ／ＴＤＤ業(yè)務(wù)）。ＷＣＤＭＡ無線接口的整體邏輯協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖６.２.２所示。該圖只包含了在ＵＴＲＡＮ中可見的協(xié)議。位于物理層上面的協(xié)議層稱為數(shù)據(jù)鏈路層（第２層）和網(wǎng)絡(luò)層（第３層）。在ＵＴＲＡＦＤＤ無線接口中，第２層又分為多個(gè)子層。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)從控制平面看，ＵＴＲＡＦＤＤ第２層包含２個(gè)子層—媒體接入控制（ＭＡＣ）協(xié)議層和無線鏈路控制（ＲＬＣ）協(xié)議層；從用戶平面看，除了ＭＡＣ層和ＲＬＣ層外，還有兩個(gè)依賴于業(yè)務(wù)的協(xié)議層：分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（ＰＤＣＰ）和廣播／組播控制協(xié)議（ＢＭＣ）。第３層包含的協(xié)議層———無線資源控制（ＲＲＣ），屬于控制平面。在協(xié)議結(jié)構(gòu)圖中，物理層通過傳輸信道向ＭＡＣ層提供服務(wù)，傳輸數(shù)據(jù)的類型及特征決定傳輸信道的特征。然后，ＭＡＣ層通過邏輯信道給ＲＬＣ層提供服務(wù)，邏輯信道的特征是由發(fā)送的數(shù)據(jù)類型決定的。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)ＭＡＣ層包括３個(gè)邏輯實(shí)體：（１）ＭＡＣ－ｂ處理廣播信道（ＢＣＨ）。在每個(gè)ＵＥ中有一個(gè)ＭＡＣ－ｂ實(shí)體，在ＵＴＲＡＮ中（位于ＮｏｄｅＢ）每一個(gè)小區(qū)有一個(gè)ＭＡＣ－ｂ實(shí)體。（２）ＭＡＣ－ｃ／ｓｈ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）和下行鏈路共享信道（ＤＳＣＨ）。（３）ＭＡＣ－ｄ處理連接模式下分配給ＵＥ的專用信道（ＤＣＨ）。在每個(gè)ＵＥ中有一個(gè)ＭＡＣ－ｄ。６.２.４信道結(jié)構(gòu)上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)在ＷＣＤＭＡ系統(tǒng)的無線接口中，從無線接口的整體協(xié)議結(jié)構(gòu)的不同層次上，承載用戶各種業(yè)務(wù)的信道被分為邏輯信道、傳輸信道和物理信道３類。１.邏輯信道信息可以開始于協(xié)議堆棧的高層，以邏輯信道的形式從ＲＬＣ層傳輸?shù)剑停粒脤?。ＭＡＣ層在邏輯信道上提供?shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，直接承載用戶業(yè)務(wù)，邏輯信道類型集合根據(jù)ＭＡＣ層提供的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)類型進(jìn)行定義。根據(jù)承載的是控制平面業(yè)務(wù)還是用戶平面業(yè)務(wù)，邏輯信道通常可以分成兩類：控制信道和業(yè)務(wù)信道?？刂菩诺烙脕韨鬏斂刂破矫嫘畔?；業(yè)務(wù)信道用來傳輸用戶平面信息。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)控制信道包括：（１）廣播控制信道（ＢＣＣＨ）：廣播系統(tǒng)控制信息的下行鏈路信道。（２）尋呼控制信道（ＰＣＣＨ）：傳輸尋呼信息的下行鏈路信道，用于在一個(gè)或多個(gè)小區(qū)中呼叫ＵＥ。（３）專用控制信道（ＤＣＣＨ）：在ＵＥ和ＲＮＣ之間傳送專用控制信息的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向信道，在ＲＲＣ連接建立過程期間建立該信道。（４）公共控制信道（ＣＣＣＨ）：在網(wǎng)絡(luò)和ＵＥ之間發(fā)送控制信息的雙向信道，這個(gè)邏輯信道總是映射到ＲＡＣＨ／ＦＡＣＨ傳輸信道。業(yè)務(wù)信道包括：（１）專用業(yè)務(wù)信道（ＤＴＣＨ）：為傳輸用戶信息專用于一個(gè)ＵＥ的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道，用于傳輸用戶數(shù)據(jù)。該信道在上行鏈路和下行鏈路都存在。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（２）公共業(yè)務(wù)信道（ＣＴＣＨ）：?jiǎn)吸c(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無方向信道，向全部或者一組特定ＵＥ傳輸專用用戶信息的下行鏈路。ＣＴＣＨ只存在于下行鏈路。２.傳輸信道傳輸信道是無線接口層二（數(shù)據(jù)鏈路層）和物理層的接口，是物理層對(duì)ＭＡＣ層提供的服務(wù)。根據(jù)傳輸?shù)氖轻槍?duì)一個(gè)用戶的專用信息還是針對(duì)所有用戶的公共信息而分為專用信道和公共信道兩大類，它們之間的主要區(qū)別在于公共信道資源可由小區(qū)內(nèi)的所有用戶或一組用戶共同分配使用，而專用信道資源僅僅是為單個(gè)用戶預(yù)留的，并采用特定頻率的特定編碼加以識(shí)別。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)１）專用傳輸信道只有一種類型的專用傳輸信道，即專用信道，是上行與下行傳輸信道。在ＵＴＲＡ規(guī)范的２５系列中用ＤＣＨ表示。專用傳輸信道用于發(fā)送特定用戶物理層以上的所有信息，其中包括實(shí)際業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)以及高層控制信息。專用傳輸信道主要特征包括諸如：快速功率控制，基于幀的快速數(shù)據(jù)速率調(diào)整，以及通過改變自適應(yīng)天線系統(tǒng)的天線權(quán)值來實(shí)現(xiàn)對(duì)某小區(qū)或某扇區(qū)的特定部分區(qū)域的發(fā)射等。專用信道還支持軟切換。２）公共傳輸信道目前經(jīng)ＵＴＲＡ定義的公共傳輸信道有６種。與第二代系統(tǒng)不同的是，可以在公共信道和下行鏈路共享信道中傳輸分組數(shù)據(jù)。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（１）廣播信道（ＢＣＨ）是下行傳輸信道，用來發(fā)送ＵＴＲＡ網(wǎng)絡(luò)或某一給定小區(qū)的特定信息。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)所需的最典型數(shù)據(jù)有：小區(qū)內(nèi)可用的隨機(jī)接入碼和接入時(shí)隙，或該小區(qū)中其他信道使用的發(fā)射分集方式。（２）前向接入信道（ＦＡＣＨ）是下行傳輸信道，用于向位于某一小區(qū)的終端發(fā)送控制信息的下行鏈路傳輸信道，也就是說，該信道用于基站接收到隨機(jī)接入消息之后。同樣也可以在ＦＡＣＨ中發(fā)送分組數(shù)據(jù)。（３）尋呼信道（ＰＣＨ）是用于發(fā)送與尋呼過程相關(guān)數(shù)據(jù)的下行鏈路傳輸信道，也就是用于網(wǎng)絡(luò)與終端進(jìn)行初始化。最簡(jiǎn)單的一個(gè)例子是向終端發(fā)起話音呼叫，網(wǎng)絡(luò)使用終端所在區(qū)域內(nèi)的小區(qū)的尋呼信道，向終端發(fā)送尋呼消息。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（４）隨機(jī)接入信道（ＲＡＣＨ）是用來發(fā)送來自終端的控制信息（如請(qǐng)求建立連接）的上行鏈路傳輸信道。它同樣也可以用來發(fā)送終端到網(wǎng)絡(luò)的少量分組數(shù)據(jù)。正常系統(tǒng)操作要求隨機(jī)接入信道能在整個(gè)期望的小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)接收到，因此，也就意味著實(shí)際數(shù)據(jù)速率必須足夠低，至少對(duì)于系統(tǒng)初始化接入和其他控制過程應(yīng)該如此。（５）上行鏈路公共分組信道（ＣＰＣＨ）是ＲＡＣＨ信道的擴(kuò)展，用來在上行鏈路方向發(fā)送基于分組的用戶數(shù)據(jù)。（６）下行鏈路共享信道（ＤＳＣＨ）是用來發(fā)送專用用戶數(shù)據(jù)和／或控制信息的傳輸信道；它可以由幾個(gè)用戶共享。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)３.物理信道物理信道是各種信息在無線接口傳輸時(shí)的最終體現(xiàn)形式，每一種使用特定的載波頻率、碼（擴(kuò)頻碼和擾碼）以及載波相對(duì)相位（０或π／２）的信道都可以理解為一類特定的信道。按傳輸方向可分為上行物理信道與下行物理信道。１）上行物理信道有兩個(gè)上行專用物理信道和兩個(gè)共用物理信道，它們分別是上行專用物理數(shù)據(jù)信道（ＤＰＤＣＨ）和上行專用物理控制信道（ＤＰＣＣＨ）以及物理隨機(jī)接入信道（ＰＲＡＣＨ）和物理共用分組信道（ＰＣＰＣＨ）。（１）上行專用物理數(shù)據(jù)信道ＤＰＤＣＨ：用來承載由第二層和更高層生成的專用數(shù)據(jù)（例如專用傳輸信道ＤＣＨ）。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（２）上行專用物理控制信道（ＤＰＣＣＨ）：用來承載在層１中產(chǎn)生的控制信息?？刂菩畔ㄒ阎膶?dǎo)頻信息，用于支持信道估計(jì)、相干檢測(cè)、發(fā)送功率控制（ＴＰＣ）命令、反饋信息（ＦＢＩ）和可選擇的傳輸格式組合指示器（ＴＦＣＩ）。（３）上行物理隨機(jī)接入信道（ＰＲＡＣＨ）：用于在上行鏈路中傳送ＲＡＣＨ傳輸信道。上行鏈路中，ＰＲＡＣＨ有１５個(gè)接入時(shí)隙，每個(gè)接入時(shí)隙之間間隔為５１２０個(gè)碼片。這些接入時(shí)隙配置成不同的組合，稱為ＲＡＣＨ子信道，對(duì)于這些子信道有特定的擾碼和簽名。隨機(jī)接入傳輸中包含一個(gè)或幾個(gè)長(zhǎng)度為４０９６的前綴和一個(gè)長(zhǎng)度為１０～２０ｍｓ的消息。移動(dòng)臺(tái)用特定的簽名向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告消息的長(zhǎng)度。圖６.２.３所示為隨機(jī)接入消息部分無線幀的結(jié)構(gòu)。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)１０ｍｓ消息部分的無線幀被分成１５個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度Ｔｓｌｏｔ＝２５６０碼元。每個(gè)時(shí)隙包含兩個(gè)部分：數(shù)據(jù)部分承載第二層的信息，控制部分承載第一層的控制信息。數(shù)據(jù)和控制部分是并行傳輸?shù)摹Ｒ粋€(gè)２０ｍｓ長(zhǎng)的消息部分含有兩個(gè)連續(xù)的消息部分的無線幀。（４）上行物理共用分組信道（ＰＣＰＣＨ）：用于傳送上行鏈路ＣＰＣＨ傳輸信道。假定ＣＰＣＨ有些類似于ＲＡＣＨ，應(yīng)用ＰＣＰＣＨ的過程就類似于應(yīng)用ＰＲＡＣＨ。前同步碼首先用一個(gè)特殊的簽名發(fā)送。接入的前同步碼獲取指示信道（ＡＰＡＩＣＨ），終端等待來自基站的響應(yīng)情況，與在ＰＲＡＣＨ中用于接入嘗試ＡＩＣＨ所作的類似。２）下行物理信道上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)下行鏈路物理信道有一個(gè)下行鏈路專用物理信道、一個(gè)共享和五個(gè)共用控制信道，分別是：下行鏈路專用信道（ＤＰＣＨ）、基本和輔助公共導(dǎo)頻信道（ＣＰＩＣＨ）、基本和輔助公共控制物理信道（ＣＣＰＣＨ）、同步信道（ＳＣＨ）、物理下行鏈路共享信道（ＤＳＣＨ）、捕獲指示信道ＡＩＣＨ和尋呼指示信道ＰＩＣＨ。（１）下行專用物理信道ＤＰＣＨ：分為ＤＰＤＣＨ和ＤＰＣＣＨ兩個(gè)物理信道。ＤＰＤＣＨ傳輸真實(shí)的用戶數(shù)據(jù)，并可以具有不同的擴(kuò)頻增益，比特速率是可以逐幀改變的。而ＤＰＣＣＨ則傳輸包含已知導(dǎo)頻信息、功率控制命令和一個(gè)可以選擇的傳輸組合格式指示器組成的第一層產(chǎn)生的控制信息，比特速率是恒定的。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)從圖６.２.４給出的ＤＰＣＨ幀結(jié)構(gòu)中，ＤＰＤＣＨ和ＤＰＣＣＨ采用時(shí)分方式傳送。當(dāng)ＴＦＣＩ被傳送時(shí)，ＤＰＣＨ可以包含幾個(gè)同時(shí)發(fā)生的服務(wù)；或者ＴＦＣＩ沒有傳送的時(shí)候，ＤＰＣＨ包含一個(gè)固定速率的業(yè)務(wù)。這由網(wǎng)絡(luò)來決定是否傳送ＴＦＣＩ。（２）基本和輔助公共導(dǎo)頻信道（ＣＰＩＣＨ）：是一個(gè)下行鏈路物理信道，并且由小區(qū)的特殊１級(jí)擾碼進(jìn)行加擾。它的擴(kuò)頻增益固定為２５６，相當(dāng)于空中接口中的３０ｋｂ／ｓ傳輸速率，承載一個(gè)預(yù)先定義好的比特／符號(hào)序列。見表６.２.１，有基本ＣＰＩＣＨ和輔助ＣＰＩＣＨ兩種類型的公共導(dǎo)頻信道。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（３）基本公共控制物理信道（Ｐ－ＣＣＰＣＨ）：用于下行鏈路傳輸ＢＣＨ傳輸信道。它的工作擴(kuò)頻增益為２５６，相當(dāng)于空中接口速率為３０ｋｂ／ｓ。實(shí)際上，在空中接口，真實(shí)速率下降到２７ｋｂ／ｓ，因?yàn)椋茫茫校茫扰cＳＣＨ是時(shí)分復(fù)用的，如圖６.２.５所示。在空中接口上，對(duì)于許多信道來說，一個(gè)時(shí)隙的所有碼片被分配到特定的物理信道上。Ｐ－ＣＣＰＣＨ是個(gè)例外，因?yàn)樗cＳＣＨ共用每一個(gè)時(shí)隙。每一個(gè)時(shí)隙的前２５６個(gè)碼片用于ＳＣＨ。剩下的２３０４個(gè)碼片用于主ＣＣＰＣＨ來傳輸ＢＣＨ傳輸信道。分配給主ＣＣＰＣＨ的２３０４個(gè)碼片與１８?jìng)€(gè)比特的主ＣＣＰＣＨ數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。而且，這１８?jìng)€(gè)比特還包括半速卷積碼（支持前向糾錯(cuò)），因此實(shí)際數(shù)據(jù)速率大約為１３.５ｋｂ／ｓ。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（３）基本公共控制物理信道（Ｐ－ＣＣＰＣＨ）：用于下行鏈路傳輸ＢＣＨ傳輸信道。它的工作擴(kuò)頻增益為２５６，相當(dāng)于空中接口速率為３０ｋｂ／ｓ。實(shí)際上，在空中接口，真實(shí)速率下降到２７ｋｂ／ｓ，因?yàn)椋茫茫校茫扰cＳＣＨ是時(shí)分復(fù)用的，如圖６.２.５所示。在空中接口上，對(duì)于許多信道來說，一個(gè)時(shí)隙的所有碼片被分配到特定的物理信道上。Ｐ－ＣＣＰＣＨ是個(gè)例外，因?yàn)樗cＳＣＨ共用每一個(gè)時(shí)隙。每一個(gè)時(shí)隙的前２５６個(gè)碼片用于ＳＣＨ。剩下的２３０４個(gè)碼片用于主ＣＣＰＣＨ來傳輸ＢＣＨ傳輸信道。分配給主ＣＣＰＣＨ的２３０４個(gè)碼片與１８?jìng)€(gè)比特的主ＣＣＰＣＨ數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。而且，這１８?jìng)€(gè)比特還包括半速卷積碼（支持前向糾錯(cuò)），因此實(shí)際數(shù)據(jù)速率大約為１３.５ｋｂ／ｓ。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（４）輔助公共控制物理信道（Ｓ－ＣＣＰＣＨ）：用于在下行鏈路傳輸兩個(gè)公共傳輸信道ＦＡＣＨ和ＰＣＨ。ＦＡＣＨ和ＰＣＨ能夠共用一個(gè)二次ＣＣＰＣＨ，或者分別有自己的Ｓ－ＣＣＰＣＨ。Ｓ－ＣＣＰＣＨ傳送的ＰＣＨ必須能夠覆蓋整個(gè)小區(qū)，而不管物理信道傳送的只是ＰＣＨ還是ＰＣＨ和ＦＡＣＨ。如果Ｓ－ＣＣＰＣＨ只用于ＦＡＣＨ，那么就不必覆蓋整個(gè)小區(qū)。（５）同步信道（ＳＣＨ）：由基站傳送，在小區(qū)搜索過程中用于ＵＥ。ＵＥ為了重新得到由基站發(fā)送的廣播信息，必須首先同基站正確同步。同步是ＳＣＨ的首要條件。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（６）下行物理共享信道（ＰＤＳＣＨ）：用于下行鏈路中傳送ＤＳＣＨ傳輸信道，擴(kuò)頻因子在２５６～４之間變化。因?yàn)椋模樱茫葌鬏斝诺揽蔀橐恍┯脩羲蚕?，ＰＤＳＣＨ具有能夠?yàn)樵S多用戶共享的結(jié)構(gòu)。ＤＰＳＣＨ信道的結(jié)構(gòu)如圖６.２.６所示。如同ＤＳＣＨ總是和ＤＣＨ聯(lián)系在一起一樣，ＰＤＳＣＨ總是和下行鏈路ＤＰＣＨ聯(lián)系在一起，ＰＤＳＣＨ有一個(gè)根信道化碼，并且有與根信道化碼或比根信道化碼低層的信道化碼相對(duì)應(yīng)的多個(gè)ＰＤＳＣＨ。這些不同的ＰＤＳＣＨ可以在無線幀的基礎(chǔ)上分配給不同的ＵＥ。（７）信道指示器：包括ＡＩＣＨ、ＡＰ－ＡＩＣＨ、ＣＤ／ＣＡ－ＩＣＨ和呼叫指示信道（ＰＩＣＨ）。ＰＩＣＨ的作用是讓特定用戶知道何時(shí)可以得到ＰＣＨ（在輔助ＰＣＰＣＨ上傳送）的尋呼消息。當(dāng)一個(gè)用戶設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中登記時(shí)，它被分配到一個(gè)尋呼組中。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)這些尋呼組通過應(yīng)用在ＰＩＣＨ中傳輸?shù)膶ず糁甘痉麃順?biāo)注。當(dāng)一個(gè)終端要通過ＰＣＨ被呼叫，與呼叫組相應(yīng)的呼叫指示符在ＰＩＣＨ中傳送。如果某一個(gè)終端對(duì)ＰＩＣＨ解碼，并發(fā)現(xiàn)它的尋呼組已被標(biāo)注，那么它的尋呼組中至少有一個(gè)終端被呼叫，這表明終端必須對(duì)ＰＣＨ（在次ＰＣＰＣＨ中傳輸）解碼，以確定它是否被呼叫。如果某終端的呼叫組沒有在ＰＩＣＨ中標(biāo)注，那么這個(gè)終端就不需要對(duì)ＰＣＨ進(jìn)行解碼。４.ＷＣＤＭＡ系統(tǒng)信道的映射關(guān)系ＲＬＣ與ＭＡＣ的接口是通過許多邏輯信道構(gòu)成的，ＭＡＣ將這些邏輯信道映射到傳輸信道。邏輯信道涉及傳輸?shù)男畔ⅲ鴤鬏斝诺乐饕成湫畔鬏數(shù)姆绞?。邏輯信道和傳輸信道之間存在下列映射關(guān)系，如圖６.２.７所示。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（１）ＰＣＣＨ映射到ＰＣＨ。（２）ＢＣＣＨ映射到ＢＣＨ或ＦＡＣＨ。（３）ＤＣＣＨ和ＤＴＣＨ可以連接到ＲＡＣＨ和ＦＡＣＨ、ＣＰＣＨ和ＦＡＣＨ、ＲＡＣＨ和ＤＳＣＨ、ＤＣＨ和ＤＳＣＨ或者ＤＣＨ和ＤＣＨ。（４）ＣＴＣＨ映射到ＦＡＣＨ。２）傳輸信道到物理信道的映射ＵＴＲＡ高層數(shù)據(jù)的發(fā)送先經(jīng)過傳輸信道，再在物理層上映射到不同的物理信道，這就要求物理層能夠支持可變比特速率的傳輸信道，以提供各種類型帶寬需求的業(yè)務(wù)，亦能將多種業(yè)務(wù)復(fù)用到同一連接上。圖６.２.８總結(jié)了不同傳輸信道映射到不同物理信道的方式。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)專用傳輸信道（ＤＣＨ）映射為兩種物理信道：專用物理數(shù)據(jù)信道（ＤＰＤＣＨ）和專用物理控制信道（ＤＰＣＣＨ）。ＤＰＤＣＨ承載高層信息，包括用戶數(shù)據(jù)；而ＤＰＣＣＨ用于發(fā)送必需的物理層控制信息。這兩個(gè)專用物理信道都必須在物理層有效地支持可變比特速率。ＤＰＣＣＨ的比特速率是恒定的，而ＤＰＤＣＨ的比特速率是可以逐幀改變的。隨機(jī)接入傳輸信道（ＲＡＣＨ）映射為物理隨機(jī)接入信道（ＰＲＡＣＨ）；公共分組傳輸信道（ＣＰＣＨ）映射為物理公共分組傳輸信道（ＰＣＰＣＨ）；廣播信道（ＢＣＨ）映射為主公共控制物理信道（Ｐ－ＣＣＰＣＨ）；下行共享傳輸信道（ＤＳＣＨ）映射為下行物理共享信道（ＰＤＳＣＨ）；前向接入信道（ＦＡＣＨ）與尋呼信道（ＰＣＨ）映射為輔助公共控制物理信道（Ｓ－ＣＣＰＣＨ）。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)６.２.５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)過程，如圖６.２.９所示。１）信道化編碼信道化編碼用于區(qū)分來自同一信源的傳輸，即區(qū)分一個(gè)扇區(qū)內(nèi)的下行鏈路連接，以及來自某一終端的所有上行鏈路專用物理信道。ＷＣＤＭＡ在信道化編碼過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３.８４Ｍｃ／ｓ）的情況下，ＯＶＳＦ碼越短，傳遞信息的速率就越高，信道化編碼過程與ＣＤＭＡ２０００系統(tǒng)的擴(kuò)頻編碼過程相同。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)２）擾碼加擾的目的是為了將不同的終端或基站區(qū)分開來。加擾在擴(kuò)頻之后，它不會(huì)改變信號(hào)的帶寬，而只是用來區(qū)分來自不同信源的信號(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)問題。如圖６.２.１０所示，在擾碼過程之前，經(jīng)過信道化編碼，需要傳送的信息已經(jīng)被擴(kuò)頻，以需要的碼片速率進(jìn)行傳送，所以在擾碼過程中不再改變信號(hào)的帶寬和擴(kuò)頻增益。ＷＣＤＭＡ有個(gè)非常重要的特征就是無需ＧＰＳ，其原因就是ＷＣＤＭＡ是通過正交的擾碼來區(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.上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)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６.２.２列出了信道化編碼和擾碼的功能與特征。３）調(diào)制ＷＣＤＭＡ上、下行鏈路的信道調(diào)制過程是不同的。在下行鏈路中，經(jīng)過時(shí)分復(fù)用后的控制流和數(shù)據(jù)流采用標(biāo)準(zhǔn)的ＱＰＳＫ調(diào)制（除ＳＣＨ信道外）。在ＷＣＤＭＡ上行鏈路中，兩種專用物理信道不是時(shí)分復(fù)用方式，而是采用Ｉ－Ｑ支路／碼復(fù)用方式。６.２.６小區(qū)搜索和同步過程上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)移動(dòng)臺(tái)開機(jī)，需要與系統(tǒng)聯(lián)系，首先要與某一個(gè)小區(qū)的信號(hào)取得時(shí)序同步。這種從無聯(lián)系到時(shí)序同步的過程就是移動(dòng)臺(tái)的小區(qū)搜索過程。ＷＣＤＭＡ不需要基站間的同步，其終端與小區(qū)的同步主要是借助下行聯(lián)路的主、從同步信道完成，同時(shí)會(huì)獲取目標(biāo)小區(qū)的擾碼信息，完成小區(qū)搜索。主、從同步信道都不進(jìn)行擾碼，在每個(gè)時(shí)隙中，兩道信息并行發(fā)送。主同步信道由２５６個(gè)調(diào)制后的碼片組成，在系統(tǒng)內(nèi)所有扇區(qū)采用的碼片都是同一個(gè)，該信道包含了小區(qū)的時(shí)隙邊界信息。輔同步信息也是由２５６個(gè)調(diào)制后的碼片組成的，在一個(gè)小區(qū)內(nèi)，不同的幀重復(fù)相同的碼片組：而在一幀內(nèi)的１５個(gè)不同的時(shí)隙中，則分別安排不同的碼片組。這１５個(gè)不同的碼片組組成６４種不同的碼形，表示該扇區(qū)屬于６４個(gè)擾碼組中的哪一個(gè)，同時(shí)提供幀的定位信息。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)小區(qū)搜索（即同步）過程的目的是捕獲一個(gè)合適的小區(qū)，并據(jù)此確定這個(gè)小區(qū)的下行擾碼和幀同步。一般的小區(qū)搜索過程執(zhí)行的都是以下３步。第一步：時(shí)隙同步。移動(dòng)臺(tái)首先搜索主同步信道的主同步碼，與信號(hào)最強(qiáng)的基站取得時(shí)隙同步。因?yàn)樗械男^(qū)都使用同一個(gè)２５６位碼字作自己的主同步碼，而且各時(shí)隙中的同一個(gè)位置重復(fù)發(fā)射。這一步一般都是利用單一的匹配主同步碼來實(shí)現(xiàn)，也可用其他類似的設(shè)備比如相關(guān)器實(shí)現(xiàn)。時(shí)隙同步不可以通過檢測(cè)匹配濾波器輸出的峰值信號(hào)獲得。第二步：擾碼碼組識(shí)別和幀同步。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)由于使用不同擾碼組的小區(qū)，其輔同步碼也不同，而且這些輔同步碼是以幀為周期，所以在時(shí)隙已經(jīng)同步后，可以進(jìn)行第二步，利用輔同步信道Ｓ－ＳＣＨ來識(shí)別擾碼碼組和實(shí)現(xiàn)幀同步。通過計(jì)算接受信號(hào)和所有可能的輔同步碼序列的互相關(guān)性，獲得最大的相關(guān)值，識(shí)別出該小區(qū)的幀頭以及主擾碼所屬的碼組。第三步：擾碼識(shí)別。當(dāng)基站所屬的擾碼碼組已確定后，需進(jìn)一步確定基站的身份碼———下行擾碼。移動(dòng)臺(tái)使用第二步識(shí)別到的擾碼碼組中的８?jìng)€(gè)主擾碼分別與捕獲的ＰＣＣＰＣＨ信道進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到該小區(qū)使用的下行擾碼。根據(jù)識(shí)別到的擾碼，Ｐ－ＣＣＰＣＨ就可以被檢測(cè)出，從而獲得超幀同步，系統(tǒng)以及小區(qū)的特定的廣播信息就可被讀出。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)６.２.７發(fā)射分集發(fā)射分集是指在基站方通過兩根天線發(fā)射信號(hào)，每根天線被賦予不同的加權(quán)系數(shù)（包括幅度、相位等），從而使接收方增強(qiáng)接收效果，改善下行鏈路的性能。不同發(fā)射分集的系統(tǒng)模型各不相同，性能也存在或多或少的差異。但總結(jié)起來，發(fā)射分集技術(shù)的實(shí)質(zhì)可以認(rèn)為是涉及空間、時(shí)間、頻率、相位和編碼多種資源相互組合的一種多天線技術(shù)。根據(jù)所涉及資源的不同，可分為以下幾大類：（１）空間分集技術(shù)：極化分集（ＰＤ）、選擇發(fā)射分集（ＳＴＤ）、ＰｒｅＲａｋｅ發(fā)射（ＰＲＴ）和發(fā)射自適應(yīng)陣（ＴＸＡＡ）。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（２）時(shí)間與空間相結(jié)合的分集技術(shù)：延遲分集（ＤＤ）、循環(huán)延遲分集（ＣＤＤ）、空時(shí)發(fā)射分集（ＳＴＴＤ）和時(shí)間切換發(fā)射分集（ＴＳＴＤ）。（３）頻率與空間相結(jié)合的分集技術(shù)：頻率切換分集（ＦＳＴＤ）、空頻發(fā)射分集（ＳＦＴＤ）和空時(shí)擴(kuò)頻（ＳＴＳ）。（４）相位與空間相結(jié)合的分集技術(shù)：掃相發(fā)射分集（ＰＳＴＤ）、相位結(jié)合發(fā)射分集（ＰＡＴＤ）和空間碼偏分集（ＳＣＯＤ）。（５）編碼與空間相結(jié)合的分集技術(shù)：正交發(fā)射分集（ＯＴＤ）。以下介紹幾種發(fā)射分集方案：（１）極化分集。在移動(dòng)環(huán)境下，兩副在同一地點(diǎn)，極化方向相互正交的天線發(fā)出的信號(hào)呈現(xiàn)出不相關(guān)的衰落特性。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（２）選擇發(fā)射分集。選擇發(fā)射分集的基本原理是選擇最佳的發(fā)射天線來進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。（３）Ｐｒｅ－ＲＡＫＥ發(fā)射分集。Ｐｒｅ－ＲＡＫＥ發(fā)射分集是將接收端的ＲＡＫＥ合并過程放在發(fā)射端。預(yù)先在發(fā)射端對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，以抵消傳輸時(shí)信道衰落帶來的影響。（４）自適應(yīng)陣列發(fā)射分集。在自適應(yīng)陣列發(fā)射分集方案中，兩副天線上傳送相同的比特，且采用相同的Ｗａｌｓｈ碼。陣列加權(quán)因子從移動(dòng)臺(tái)反饋信息得出，用以調(diào)整得到最大的接收功率。（５）延遲分集。在延遲分集方案中，同一信號(hào)的副本的延遲從不同的天線發(fā)射出去，接收端使用均衡器或維特比譯碼即可獲得分集增益。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)延遲分集系統(tǒng)模型如圖６.２.１１所示，信源輸出的信號(hào)首先進(jìn)行信道編碼，然后經(jīng)串并轉(zhuǎn)換變?yōu)椋吐废嗤男畔⑿蛄?，最后?jīng)過不同長(zhǎng)度的延遲后從Ｍ根天線發(fā)射出去。對(duì)延遲量的選擇應(yīng)當(dāng)使各天線上信號(hào)不相關(guān)為前提，過長(zhǎng)的延遲不但會(huì)增加接收端均衡的復(fù)雜度，同時(shí)并不能提高發(fā)射增益，因此通常選擇信息比特周期作為信號(hào)的延遲量。（６）空時(shí)發(fā)射分集?？諘r(shí)發(fā)射分集（ＳＴＴＤ）主要是指將空間分集與空時(shí)編碼相結(jié)合的方案，它是目前最為廣泛關(guān)注的分集方案，并被列入３Ｇ的標(biāo)準(zhǔn)?？諘r(shí)發(fā)射分集方法對(duì)信道衰落的抑制能力使它能夠使用高階的調(diào)制方式減少復(fù)用因子，用來提高系統(tǒng)容量?？偠灾?，該方法分集增益很高，適用于解決因衰落信道影響而系統(tǒng)容量受限的問題。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（７）時(shí)間切換分集。時(shí)間轉(zhuǎn)換發(fā)射分集也稱為天線跳變分集（ＡＨＤ），主要被應(yīng)用于ＷＣＤＭＡ系統(tǒng)的同步信道中。該方案中不同時(shí)隙的數(shù)據(jù)使用不同天線發(fā)射，即奇時(shí)隙的數(shù)據(jù)在天線１上發(fā)射，偶時(shí)隙的數(shù)據(jù)在天線２上發(fā)射，天線的切換以時(shí)隙為單位進(jìn)行。（８）空時(shí)擴(kuò)展分集?？諘r(shí)擴(kuò)展分集是碼元采用多個(gè)Ｗａｌｓｈ碼擴(kuò)頻的一種開環(huán)分集技術(shù)，它將兩路分離的信號(hào)經(jīng)正交擾碼后再合并。從而，所有編碼后的比特均在兩個(gè)天線上得到傳輸，因此在譯碼過程中獲得了重復(fù)編碼所帶來的時(shí)間分集增益。（９）相位結(jié)合發(fā)射分集?？紤]兩發(fā)射天線的多用戶系統(tǒng)，每一用戶從各天線接收獨(dú)立的信道信息，如圖６.２.１２所示，設(shè)兩副天線發(fā)出的信號(hào)為兩個(gè)矢量，則用戶接收端的合并信號(hào)為二矢量之和。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)（１０）空間碼偏分集。在不同的天線上使用相同的擴(kuò)頻碼，只是擴(kuò)頻碼的相位不同。研究表明，該方案在不同天線上使用相位不同的Ｇｏｌｄ碼進(jìn)行發(fā)射，可以獲得良好的性能，它的缺點(diǎn)是移動(dòng)臺(tái)必須進(jìn)行一些額外的處理，這將會(huì)增加一定的硬件復(fù)雜度。６.２.８功率控制ＷＣＤＭＡ中采用寬帶擴(kuò)頻技術(shù)，所有用戶都享用共同的上、下行頻譜資源，每一個(gè)用戶的有用信號(hào)的能量都分配到整個(gè)頻帶內(nèi)，而這種有用信號(hào)對(duì)其他用戶而言將是一個(gè)干擾。如何控制用戶間干擾、改善功率的利用率從而提高整個(gè)系統(tǒng)的用戶容量和通話質(zhì)量，從而更有效利用無線資源，功率控制是不可缺少的重要手段。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)１.功率控制的背景———遠(yuǎn)近效應(yīng)功率控制的目的是為了克服遠(yuǎn)近效應(yīng)。遠(yuǎn)近效應(yīng)現(xiàn)象是指如果沒有功率控制，距離基站近的一個(gè)ＵＥ就能阻塞整個(gè)小區(qū)，而距離ＮｏｄｅＢ遠(yuǎn)的ＵＥ信號(hào)將被“淹沒”。ＣＤＭＡ自從提出來以后一直沒有得到大規(guī)模應(yīng)用的主要原因，就是無法克服遠(yuǎn)近效應(yīng)。從圖６.２.１３可知，采用功率控制后，每個(gè)ＵＥ到達(dá)基站的功率基本相當(dāng)，這樣，每個(gè)ＵＥ的信號(hào)到達(dá)ＮｏｄｅＢ后，都能被正確地解調(diào)出來。２.功率控制的目的ＷＣＤＭＡ采用寬帶擴(kuò)頻技術(shù)，是個(gè)自干擾系統(tǒng)。通過功率控制，降低了多址干擾、克服遠(yuǎn)近效應(yīng)以及衰落的影響，從而保證了上下行鏈路的質(zhì)量。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)功率控制給系統(tǒng)帶來以下優(yōu)點(diǎn)：（１）克服陰影衰落和快衰落。陰影衰落是由于建筑物的阻擋而產(chǎn)生的衰落，衰落的變化比較慢；而快衰落是由于無線傳播環(huán)境的惡劣，ＵＥ和ＮｏｄｅＢ之間的發(fā)射信號(hào)可能要經(jīng)過多次的反射、散射和折射才能到達(dá)接收端而造成。（２）降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提高系統(tǒng)的質(zhì)量和容量。功率控制的結(jié)果使ＵＥ和ＮｏｄｅＢ之間的信號(hào)以最低功率發(fā)射，這樣系統(tǒng)內(nèi)的干擾就會(huì)最小，從而提高了系統(tǒng)的容量和質(zhì)量。（３）由于手機(jī)以最小的發(fā)射功率和ＮｏｄｅＢ保持聯(lián)系，這樣手機(jī)電池的使用時(shí)間將會(huì)大大延長(zhǎng)。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)３.功率控制的分類在ＷＣＤＭＡ系統(tǒng)中，功率控制按方向分為上行（或稱為反向）功率控制和下行（或稱為前向）功率控制兩類；按移動(dòng)臺(tái)和基站是否同時(shí)參與又分為開環(huán)功率控制和閉環(huán)功率控制兩大類。閉環(huán)功控是指發(fā)射端根據(jù)接收端送來的反饋信息對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行控制的過程；而開環(huán)功控不需要接收端的反饋，發(fā)射端根據(jù)自身測(cè)量得到的信息對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行控制。１）開環(huán)功率控制開環(huán)功率控制是根據(jù)上行鏈路的干擾情況估算下行鏈路，或是根據(jù)下行鏈路的干擾情況估算上行鏈路，是單向不閉合的。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)如圖６.２.１４所示，ＵＥ測(cè)量公共導(dǎo)頻信道ＣＰＩＣＨ的接收功率并估算ＮｏｄｅＢ的初始發(fā)射功率，然后計(jì)算出路徑損耗，根據(jù)廣播信道ＢＣＨ得出干擾水平和解調(diào)門限，最后ＵＥ計(jì)算出上行初始發(fā)射功率作為隨機(jī)接入中的前綴傳輸功率，并在選擇的上行接入時(shí)隙上傳送（隨機(jī)接入過程）。開環(huán)功率控制實(shí)際上是根據(jù)下行鏈路的功率測(cè)量對(duì)路徑損耗和干擾水平進(jìn)行估算而得出上行的初始發(fā)射功率，所以，初始的上行發(fā)射功率只是相對(duì)準(zhǔn)確值。２）上行內(nèi)環(huán)功率控制內(nèi)環(huán)功率控制是快速閉環(huán)功率控制，在ＮｏｄｅＢ與ＵＥ之間的物理層進(jìn)行，上行內(nèi)環(huán)功率控制的目的是使基站接收到每個(gè)ＵＥ信號(hào)的比特能量相等。見圖６.２.１５。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)３）上行外環(huán)功控上行外環(huán)功控是ＲＮＣ動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)環(huán)功控的ＳＩＲ目標(biāo)值，其目的是使每條鏈路的通信質(zhì)量基本保持在設(shè)定值，使接收到數(shù)據(jù)的ＢＬＥＲ滿足ＱｏＳ要求。見圖６.２.１６。４）下行閉環(huán)功控下行閉環(huán)功控和上行閉環(huán)功控的原理相似。下行內(nèi)環(huán)功率控制由手機(jī)控制，目的使手機(jī)接收到ＮｏｄｅＢ信號(hào)的比特能量相等，以解決下行功率受限；下行外環(huán)功控是由ＵＥ的層３控制，通過測(cè)量下行數(shù)據(jù)的ＢＬＥＲ值，進(jìn)而調(diào)整ＵＥ物理層的目標(biāo)ＳＩＲ值，最終達(dá)到ＵＥ接收到數(shù)據(jù)的ＢＬＥＲ值滿足ＱｏＳ要求。見圖６.２.１７。上一頁下一頁返回６.２ＷＣＤＭＡ（ＦＤＤ）技術(shù)６.３.９切換ＷＣＤＭＡ系統(tǒng)中使用了軟切換和更軟切換，其中，軟切換是指切換過程中和兩個(gè)或多個(gè)基站同時(shí)通過不同的空中接口信道進(jìn)行通信的切換方式。更軟切換是指在切換過程中，移動(dòng)臺(tái)和基站同時(shí)通過兩條空中接口信道進(jìn)行通信。圖６.２.１８所示為軟切換過程，在切換期間，移動(dòng)臺(tái)處于屬于不同基站的兩個(gè)扇區(qū)覆蓋的重疊部分，和兩個(gè)基站同時(shí)通過不同的空中接口進(jìn)行通信。在下行鏈路方向，移動(dòng)臺(tái)采用Ｒａｋｅ接收機(jī)通過最大比例合并接收兩個(gè)信道（信號(hào)）。在切換期間，每次接續(xù)的兩個(gè)功率控制環(huán)路都是激活的，每個(gè)基站各用一個(gè)。上一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)６.３.１ＣＤＭＡ２０００技術(shù)演進(jìn)ＣＤＭＡ２０００是由窄帶ＣＤＭＡ（ＣＤＭＡＩＳ－９５）技術(shù)發(fā)展而來的寬帶ＣＤＭＡ技術(shù)，由美國(guó)主推，該標(biāo)準(zhǔn)提出了從ＣＤＭＡＩＳ－９５（２Ｇ）—ＣＤＭＡ２０００１ｘ—ＣＤＭＡ２０００３ｘ（３Ｇ）的演進(jìn)策略。ＣＤＭＡ２０００１ｘ被稱為２.５Ｇ移動(dòng)通信技術(shù)。ＣＤＭＡ２０００３ｘ與ＣＤＭＡ２０００１ｘ的主要區(qū)別在于應(yīng)用了多路載波技術(shù)，通過采用三載波使帶寬提高。ＣＤＭＡ２０００是從ＣＤＭＡＯｎｅ演進(jìn)而來的第三代移動(dòng)通信技術(shù)。事實(shí)上，ＣＤＭＡ２０００標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)體系結(jié)構(gòu)，稱為ＣＤＭＡ２０００ｆａｍｉｌｙ，它同還包含一系列的子標(biāo)準(zhǔn)。下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)６.３.２ＣＤＭＡ２０００１ｘ的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ＣＤＭＡ２０００１ｘ的網(wǎng)絡(luò)分成兩大部分：基站子系統(tǒng)和核心網(wǎng)。如圖６.３.１所示。分組域核心網(wǎng)主要設(shè)備功能：（１）分組控制節(jié)點(diǎn)ＰＣＦ：管理與分組業(yè)務(wù)有關(guān)的無線資源，管理與基站子系統(tǒng)的通信，以便傳送來自或送給移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)；負(fù)責(zé)建立、保持和終止至分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ＰＤＳＮ的連接，實(shí)現(xiàn)與分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ＰＤＳＮ的通信。（２）分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ＰＤＳＮ：負(fù)責(zé)為移動(dòng)臺(tái)建立和終止分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的連接，為簡(jiǎn)單的ＩＰ用戶終端分配一個(gè)動(dòng)態(tài)ＩＰ地址，與認(rèn)證服務(wù)器配合向分組數(shù)據(jù)用戶提供認(rèn)證服務(wù)，以確認(rèn)用戶的身份與權(quán)限。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)（３）認(rèn)證、授權(quán)、計(jì)費(fèi)服務(wù)器ＡＡＡ：負(fù)責(zé)移動(dòng)臺(tái)使用分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)。（４）歸屬代理ＨＡ：主要負(fù)責(zé)鑒別來自移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)ＩＰ注冊(cè)，動(dòng)態(tài)分配歸屬ＩＰ地址。６.３.３ＣＤＭＡ２０００１ｘ系統(tǒng)的信道類型ＣＤＭＡ２０００１ｘＲＴＴ系統(tǒng)的信道按方向性可分為前向信道和反向信道。前向信道（ＦｏｒｗａｒｄＣｈａｎｎｅｌｓ）：（１）Ｆ－Ｐｉｌｏｔ（ＷａｌｓｈＣｏｄｅ０）：前向?qū)ьl信道，功能等同于ＩＳ－９５Ａ中的前向?qū)ьl信道，用于使移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行同步相干解調(diào)，基站在此信道發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)供移動(dòng)臺(tái)識(shí)別基站并引導(dǎo)移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)（２）Ｆ－Ｓｙｎｃ（ＷａｌｓｈＣｏｄｅ３２）：前向同步信道，功能等同于ＩＳ－９５Ａ中的前向同步信道，用于為移動(dòng)臺(tái)提供系統(tǒng)時(shí)間和幀同步信息，基站在此信道發(fā)送同步信息提供移動(dòng)臺(tái)建立與系統(tǒng)的定時(shí)和同步。（３）ＰＡＧＩＮＧ（ＷａｌｓｈＣｏｄｅ１～ＷａｌｓｈＣｏｄｅ７）：前向?qū)ず粜诺溃δ芘cＩＳ－９５Ａ中的前向?qū)ず粜诺老嗤?，基站在此信道向移?dòng)臺(tái)發(fā)送有關(guān)尋呼、指令以及業(yè)務(wù)信道指配信息。（４）Ｆ－ＢＣＨ：前向廣播控制信道，只能工作在ＲＣ３以上，用于傳遞Ｏｖｅｒｈｅａｄ消息給移動(dòng)臺(tái)。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)（５）Ｆ－ＱＰＣＨ：前向快速尋呼信道，只能工作在ＲＣ３以上，用來快速指示移動(dòng)臺(tái)在哪一個(gè)時(shí)隙上接收Ｆ－ＰＣＨ或Ｆ－ＣＣＣＨ上的控制消息，由于移動(dòng)臺(tái)可以不用長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)視Ｆ－ＰＣＨ或Ｆ－ＣＣＣＨ時(shí)隙，可以較大幅度的節(jié)省移動(dòng)臺(tái)電能。（６）Ｆ－ＣＰＣＣＨ：前向公共功率控制信道。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在Ｒ－ＣＣＣＨ上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，向移動(dòng)臺(tái)傳遞反向功率控制比特。（７）Ｆ－ＣＡＣＨ：前向公共指配信道，只能工作在ＲＣ３以上，與Ｆ－ＣＰＣＨ、Ｒ－ＥＡＣＨ、Ｒ－ＣＣＣＨ配合使用，當(dāng)基站解調(diào)出一個(gè)Ｒ－ＥＡＣＨＨｅａｄｅｒ后，通過Ｆ－ＣＡＣＨ指示移動(dòng)臺(tái)在哪一個(gè)Ｒ－ＣＣＣＨ信道上發(fā)送接入消息，接收哪個(gè)ＦＣＰＣＨ子信道的功率控制比特。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)（８）Ｆ－ＣＣＣＨ：前向公共控制信道，用于當(dāng)移動(dòng)臺(tái)還沒有建立業(yè)務(wù)信道時(shí)，基站和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞一些控制消息和突發(fā)的短數(shù)據(jù)。（９）Ｆ－ＦＣＨ：前向基本信道，屬于業(yè)務(wù)信道的一種，用于當(dāng)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入到業(yè)務(wù)信道狀態(tài)后，承載信令、話音、低速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或輔助業(yè)務(wù)。（１０）Ｆ－ＤＣＣＨ：前向?qū)Ｓ每刂菩诺溃瑢儆跇I(yè)務(wù)信道的一種，只能工作在ＲＣ３以上，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于業(yè)務(wù)信道狀態(tài)時(shí)，用于傳遞一些消息或低速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。（１１）Ｆ－ＳＣＨ：前向補(bǔ)充信道，屬于業(yè)務(wù)信道的一種，只能工作在ＲＣ３以上，用于當(dāng)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入到業(yè)務(wù)信道狀態(tài)后，承載高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（１４.４ｋｂ／ｓ及以上）。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)反向信道（ＲＥＶＥＲＳＥＣＨＡＮＮＥＬＳ）：（１）Ｒ－Ｐｉｌｏｔ：反向?qū)ьl信道，只能工作在ＲＣ３以上，用于輔助基站檢測(cè)移動(dòng)臺(tái)所發(fā)射的數(shù)據(jù)。（２）Ｒ－ＡＣＨ：反向接入信道，功能與ＩＳ－９５Ａ中的反向接入信道相同。（３）Ｒ－ＥＡＣＨ：反向增強(qiáng)接入信道，只能工作在ＲＣ３以上，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)還未建立業(yè)務(wù)信道時(shí)，可以通過該信道發(fā)送控制消息到基站，提高了移動(dòng)臺(tái)的接入能力。（４）Ｒ－ＣＣＣＨ：反向公共控制信道，用于當(dāng)移動(dòng)臺(tái)還沒有建立業(yè)務(wù)信道時(shí)，基站和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞一些控制消息和突發(fā)的短數(shù)據(jù)。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)（５）Ｒ－ＦＣＨ：反向基本信道，屬于業(yè)務(wù)信道的一種，用于當(dāng)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入到業(yè)務(wù)信道狀態(tài)后，承載信令、話音、低速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或輔助業(yè)務(wù)。（６）Ｒ－ＤＣＣＨ：反向?qū)Ｓ每刂菩诺溃瑢儆跇I(yè)務(wù)信道的一種，只能工作在ＲＣ３以上，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于業(yè)務(wù)信道狀態(tài)時(shí)，用于傳遞一些消息或低速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。（７）Ｒ－ＳＣＨ：反向補(bǔ)充信道，屬于業(yè)務(wù)信道的一種，只能工作在ＲＣ３以上，用于當(dāng)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入到業(yè)務(wù)信道狀態(tài)后，承載高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（１４.４ｋｂ／ｓ及以上）。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)６.３.４ＣＤＭＡ２０００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)類似的初始同步技術(shù)，即通過對(duì)導(dǎo)頻信道的捕獲建立ＰＮ碼同步和符號(hào)同步，通過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)稱為ＲＡＫＥ多徑分集接收技術(shù)。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００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，從而更加有效地對(duì)抗移動(dòng)信道中的多徑衰落。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)過并串轉(zhuǎn)換以及鑿孔操作后輸出。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)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３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。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，抑制其他移動(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)其他移動(dòng)臺(tái)的干擾。上一頁下一頁返回６.３ＣＤＭＡ２０００技術(shù)５.多用戶檢測(cè)技術(shù)在傳統(tǒng)的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。６.ＣＤＭＡ２０００軟切換軟切換的過程中，移動(dòng)臺(tái)不斷地搜索著激活類、候選類、臨近類和剩余類各個(gè)導(dǎo)頻的強(qiáng)度，并且根據(jù)強(qiáng)度維護(hù)各個(gè)類，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)靠近切換區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)開始進(jìn)行相關(guān)的操作。由于前面我們了解到ＣＤＭＡ系統(tǒng)的軟切換，在此我們就ＩＳ－９５和ＣＤＭＡ２０００中的軟切換進(jìn)行比較。上一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)６.４.１ＴＤ－ＳＣＤＭＡ概述ＴＤ－ＳＣＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎ－ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ，時(shí)分同步的碼分多址技術(shù)）作為中國(guó)提出的３Ｇ標(biāo)準(zhǔn)，自１９９８年正式向ＩＴＵ（國(guó)際電聯(lián)）提交以來，完成了標(biāo)準(zhǔn)的專家評(píng)估、ＩＴＵ認(rèn)可并發(fā)布。自２００１年３月３ＧＰＰＲ４發(fā)布后，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)質(zhì)工作主要在３ＧＰＰ體系下完成。在３ＧＰＰ的體系框架下，經(jīng)過融合完善后，由于雙工方式的差別，ＴＤＳＣＤＭＡ的所有技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)得以在空中接口層體現(xiàn)。下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)在３Ｇ技術(shù)和系統(tǒng)快速發(fā)展之際，無論是設(shè)備制造商、運(yùn)營(yíng)商，還是各個(gè)研究機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)、ＩＴＵ，都已經(jīng)開始對(duì)３Ｇ以后的技術(shù)發(fā)展方向展開了研究。另外，在Ｒ４之后的３ＧＰＰ版本發(fā)布中，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)也不同程度地引進(jìn)了新的技術(shù)特征，用以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能，其中主要包括以下幾個(gè)方面：（１）通過空中接口實(shí)現(xiàn)基站之間的同步，作為基站同步的另外一個(gè)備用方案，尤其適用于緊急情況下對(duì)于通信網(wǎng)可靠性的保證。（２）終端定位功能，可以通過智能天線，利用信號(hào)到達(dá)角對(duì)終端用戶位置定位，以便更好地提供基于位置的服務(wù)。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)（３）高速下行分組接入，采用混合自動(dòng)重傳、自適應(yīng)調(diào)制編碼，實(shí)現(xiàn)高速率下行分組業(yè)務(wù)支持。（４）多天線輸入輸出技術(shù)（ＭＩＭＯ），采用基站和終端多天線技術(shù)和信號(hào)處理，提高天線系統(tǒng)性能。（５）上行增強(qiáng)技術(shù)，采用自適應(yīng)調(diào)制和編碼、混合ＡＲＱ技術(shù)、對(duì)專用／共享資源的快速分配以及相應(yīng)的物理層和高層信令支持的機(jī)制，增強(qiáng)上行信道和業(yè)務(wù)能力。６.４.２ＳＤＭＡ技術(shù)上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)ＳＤＭＡ技術(shù)是空分多址接入（ＳｐａｔｉａｌＤｉｖｉｄｅｄＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）的簡(jiǎn)稱，它是利用空間的隔離進(jìn)行復(fù)用的一種多址接入技術(shù)，采用空分多址接入的多個(gè)用戶可以使用完全相同的頻率、時(shí)隙和碼道資源。除此之外，移動(dòng)通信系統(tǒng)使用的多址技術(shù)還包括ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ及ＣＤＭＡ。自從２０世紀(jì)９０年代以來，波束賦形技術(shù)被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)，采用波束賦形技術(shù)的陣列天線一般被稱為智能天線?；诓ㄊx形的ＳＤＭＡ技術(shù)的主要思想是，通過形成不同的波束，對(duì)準(zhǔn)不同的用戶，不同用戶可以使用相同的頻率、時(shí)隙和碼道資源，僅僅存在空間上的隔離，因而有效提升了系統(tǒng)容量。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)采用智能天線技術(shù)能夠形成對(duì)準(zhǔn)期望用戶的波束，同時(shí)在干擾用戶方向形成一個(gè)零陷，從而最大程度上抑制采用ＳＤＭＡ技術(shù)的多個(gè)用戶之間的干擾，如圖６.３.２所示。理論上，對(duì)準(zhǔn)每個(gè)用戶的波束越窄，則各個(gè)用戶之間的干擾越小，系統(tǒng)容量提升越明顯。ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)相比另外兩個(gè)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的最大區(qū)別之一是其采用了智能天線技術(shù)，因而能夠利用ＳＤＭＡ技術(shù)進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量。在ＳＤＭＡ實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先要進(jìn)行用戶配對(duì)，由于不同用戶之間的隔離度不完全相同，為了減少干擾，提升吞吐量，應(yīng)該優(yōu)選隔離度大、相互干擾小的用戶對(duì)或者用戶集進(jìn)行空分復(fù)用。系統(tǒng)給采用空分復(fù)用的用戶分配相同的時(shí)隙、碼道和頻率資源，在ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)中，采用ＳＤＭＡ的不同用戶也可以分配相同的訓(xùn)練序列（Ｍｉｄａｍｂｌｅ碼）窗資源。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)ＳＤＭＡ不僅可以與智能天線配合使用，也可以與大間距ＭＩＭＯ天線結(jié)合，這時(shí)通常叫做ＭＵ－ＭＩＭＯ。ＳＤＭＡ和ＭＵ－ＭＩＭＯ現(xiàn)在已經(jīng)具有相同內(nèi)涵，都指多個(gè)用戶可以在相同時(shí)間應(yīng)用相同的頻率和碼道資源。小間距智能天線實(shí)現(xiàn)ＳＤＭＡ可根據(jù)波束來向，同時(shí)也可考慮瞬時(shí)的信道特性，而對(duì)于大間距的ＭＩＭＯ天線，實(shí)現(xiàn)ＭＵ－ＭＩＭＯ只能依靠信道的瞬時(shí)特征。當(dāng)終端高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，信道的瞬時(shí)特性快速變化，而波束方向是相對(duì)穩(wěn)定的，所以小間距智能天線引入ＳＤＭＡ性能更穩(wěn)定，對(duì)信道和移動(dòng)速度的適應(yīng)性更強(qiáng)。另外ＴＤＤ系統(tǒng)可以通過上行信道得到精確的信道估計(jì)，在下行使用ＳＤＭＡ可以得到更優(yōu)的性能。所以ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)以及其后續(xù)演進(jìn)ＴＤ－ＬＴＥ采用智能天線，引入ＳＤＭＡ有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)對(duì)于ＴＤ－ＳＣＤＭＡ，在ＨＳＤＰＡ中引入ＳＤＭＡ增大小區(qū)吞吐量，特別在多通道室內(nèi)分布環(huán)境下能得到成倍的增長(zhǎng)。在ＨＳＰＡ＋中可以通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的完善進(jìn)一步提高ＳＤＭＡ的性能以及適用范圍。同樣，ＳＤＭＡ／ＭＵ－ＭＩＭＯ也是ＬＴＥ系統(tǒng)中的重要特性，特別對(duì)ＴＤ－ＬＴＥ有更突出的意義。６.４.３時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)與其他第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)相比，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ的基本參數(shù)和幀結(jié)構(gòu)有很多獨(dú)特的地方，這些獨(dú)特性是為了保證系統(tǒng)的性能和容量?jī)?yōu)勢(shì)。ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)的每個(gè)信道帶寬為１.６ＭＨｚ，系統(tǒng)速率為１.２８Ｍｃ／ｓ。１.概述上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ子幀結(jié)構(gòu)如圖６.３.３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)隙之間由一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)分開，在ＴＤＳＣＤＭＡ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)。圖６.３.４分別給出了對(duì)稱分配和不對(duì)稱分配上、下行鏈路的例子。２.特殊時(shí)隙１）下行導(dǎo)頻時(shí)隙（ＤｗＰＴＳ）上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)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ＮｏｄｅＢ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)碼間隔組成，其結(jié)構(gòu)如圖６.３.５所示。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６.３.５所示的非常類似。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)３）保護(hù)間隔周期（Ｇ）在ＮｏｄｅＢ側(cè)，由于Ｔｘ向Ｒｘ轉(zhuǎn)換的保護(hù)間隔為７５μｓ（９６ｃｈｉｐ）。６.４.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ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)以及軟件無線電技術(shù)。其中，智能天線技術(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，更好地克服無線傳播中遇到的多徑衰落問題。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)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１.３５４２Ｍｃ／ｓ，預(yù)留２００ｋＨｚ作為頻率合成器的步長(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４７８μｓ，而每一時(shí)隙又包含了１６個(gè)Ｗａ１ｓｈ區(qū)分的碼道，這些時(shí)隙和碼道通過使用直接擴(kuò)譜技術(shù)來共享同一射頻信道。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２０ｋｍ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)過動(dòng)態(tài)分配，可以支持多達(dá)２０４８ｋｂ／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。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)２.同步碼分多址技術(shù)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。就目前來看，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ將來的同類系統(tǒng)容量至少會(huì)是其他兩種ＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)的４倍。當(dāng)３Ｇ移動(dòng)終端（手機(jī)等）工作時(shí)，將接收來自基站的最強(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。３.智能天線技術(shù)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ智能天線技術(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線技術(shù)。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ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。４.接力切換與目前其他兩種技術(shù)采用的硬切換和軟切換不同，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ采用了一種全新的切換技術(shù)，并將其命名為“接力切換”。如圖６.３.６所示。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)接力切換是基于同步碼分多址和智能天線結(jié)合的技術(shù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)中如何對(duì)移動(dòng)用戶進(jìn)行準(zhǔn)確定位一直是用戶關(guān)心的話題，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ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)周圍的空中傳播條件和信號(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.軟件無線電在ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)中，ＤＳＰ（數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)）將取代常規(guī)模式，完成眾多原來通過ＲＦ基帶模擬電路和ＡＳＩＣ實(shí)現(xiàn)的無線傳輸功能。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。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)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２Ｇ系統(tǒng)中，ＣＤＭＡＩＳ－９５技術(shù)具有目前最高的頻譜利用率，但是ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)通過擴(kuò)頻碼之間的正交性，并且結(jié)合智能天線技術(shù)，所能提供的容量將達(dá)到ＣＤＭＡＩＳ－９５系統(tǒng)的４～５倍。作為容量最大的３Ｇ網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)的容量為ＧＳＭ的２０倍，是其他３Ｇ標(biāo)準(zhǔn)的４倍。由于系統(tǒng)采用了碼分多址技術(shù)，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)部署不需要頻率規(guī)劃，同時(shí)采用ＴＤＤ工作方式，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ不像基于ＦＤＤ的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)那樣需要成對(duì)的頻率源，因而在頻率的利用方面具有更大的靈活性。上一頁下一頁返回６.４ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)７.多媒體業(yè)務(wù)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)下的通信系統(tǒng)，除了能提供基本的語音業(yè)務(wù)外，還將提供數(shù)字與分組視頻業(yè)務(wù)。盡管采