（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)icdma解決方案的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

西北t 業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 摘要 移動(dòng)通信技術(shù)因其移動(dòng)性、自由性、不受時(shí)間與地點(diǎn)限制等特性，已深刻改 變了人們的生活和思維方式。人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求不斷增加，希望能夠在任何時(shí)間、 任何地點(diǎn)與任何人進(jìn)行包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像的多媒體通信。無(wú)線數(shù)據(jù)通信是下 一步發(fā)展的重點(diǎn)已是不爭(zhēng)的事實(shí)。從另一個(gè)角度，這也可看成因特網(wǎng)向無(wú)線方向 的延伸。 i c d m a 技術(shù)也稱i n t e r n e tc d m a 技術(shù)，是一項(xiàng)基于i n t e r n e t 的移動(dòng)寬帶技 術(shù)。本論文在深入研究i c d m a 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合天邑亞斯康公司在深圳進(jìn)行的 移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，提出了i c d m a 移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)的原則； 以及利用現(xiàn)有條件和設(shè)旌，在深圳市設(shè)計(jì)、規(guī)劃i c d m a 網(wǎng)絡(luò)的初步規(guī)劃方案。預(yù) 設(shè)計(jì)方案得到公司技術(shù)部門(mén)和運(yùn)營(yíng)商的首肯，為建設(shè)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)做好前期準(zhǔn)備。 關(guān)鍵詞：i c d m a 協(xié)議信道路由鏈路預(yù)算容量覆蓋 耍韭三、業(yè)_ 大蘭堡主絲壅! 整墊童堂蘭壁旦! ：! ! 型壘鱉達(dá)查壅塑墮塞蘭壅塑 a b s t r a c t f o ri t sm o b i l i t ya n df a c i l i t y ，m o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yh a sc h a n g e dp e o p l e s l i v e s ，p e o p l e sn e e d sf o rn e t w o r kc o m m u n i c a t i o nk e e pi n c r e a s i n g i ti sh o p e d t oe f f e c t m u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n ，i n c l u d i n gd a t a ，v o i c ea n di m a g e ，a n y t i m e ，a n y w h e r ea n d w i t ha n yp e r s o n w i r e l e s sd a t ac o m m u n i c a t i o nh a sg o tt h ep r i o r i t yi nf u t u r e i n t e m e tc d m a t e c h n o l o g y i san e w t e c h n o l o g y w i t h1 2 5 m h zf d d b a n d w i d t h ，m o b i l e s p e c t r u mc o m p a t i b i l i t y ，b r o a d b a n da i ri n t e r f a c ea n di n f r a s t r u c t u r et e c h n o l o g y ，w h i c h w a sd e v e l o p e db yt a n t i v y i tc a nb eo p e r a t e do v e re x i s t i n gp c so rc e l l u l a rn e t w o r kt o s u p p o r t b r o a d b a n dd a t ar a t e sf o rw i r e l e s su s e t h ec o n s i s t i n gp r i n c i p l e sa n dk e yt e c h n o l o g i e so fi - c d m as y s t e mw e r ea n a l y z e di n t h i st h e s i s 。s p e c i a la t t e n t i o nw a sp a i dt os t u d yt h ed e s i g n i n gp r i n c i p l eo fi - c d m a n e t w o r ki nt h ea s p e c t so fr f d e s i g na n d d a t ac o m m u n i c a t i o nn e t w o r kd e s i g n ，b a s e do n t h em o b i l ew i r e l e s sb r o a d b a n dp r o j e c to ft y a s i c ，a p r e l i m i n a r yd e s i g np r o p o s a la n d r e l a t i v et e s tp l a nf o rt h ec i t yo fs h e n z h e nw e r ef i n j s h e d k e y w o r d ：i - c d m a p o t o c o lc h a n n e lr o u tl i n k b u d g e tc a p a c i t yc o v e r a g e i i 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 第一章緒論 1 1 項(xiàng)目的背景與意義 現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展歷程可分解為二條主線：以通信內(nèi)容為中心的通信能力 的發(fā)展，包括信息的傳輸能力和信息的傳輸范圍的發(fā)展，它的代表是因特網(wǎng)；以個(gè) 人為中一心的通信模式的發(fā)展，最重要的就是從有線到無(wú)線的通信模式的發(fā)展，這 一發(fā)展實(shí)際上是一種在通信模式上質(zhì)的突破，它的代表是移動(dòng)通信。 目前移動(dòng)通信和因特網(wǎng)已經(jīng)成為支柱產(chǎn)業(yè)，它們的網(wǎng)絡(luò)覆蓋愈來(lái)愈大。傳輸 速率越來(lái)越快。幾乎最新的信息、通信、電子、計(jì)算機(jī)方面的新技術(shù)，都最先為 這兩大支柱產(chǎn)業(yè)吸收和采納進(jìn)而成為風(fēng)靡全球的高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)。 自7 0 年代末第一代模擬蜂窩移動(dòng)通訊系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，蜂窩移動(dòng)通信在技術(shù)和 市場(chǎng)兩方面都取得了較大的發(fā)展?，F(xiàn)有的g s m 和c d m a 業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛，第三代( 3 g ) 移動(dòng)通訊系統(tǒng)備受關(guān)注。移動(dòng)通信技術(shù)因具有移動(dòng)性、自由性、不受時(shí)間與地點(diǎn) 限制等特性，正深刻改變著人們的生活和思維方式。 另一方面，互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)集，通過(guò)i p 協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行互聯(lián)，使 用戶不用關(guān)心特性各異的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和路由等細(xì)節(jié)問(wèn)題，解決了異構(gòu)網(wǎng)的互通互聯(lián) 問(wèn)題，在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了資源共享。因特網(wǎng)的觸角已漸漸深入到人們r(jià) 常生活 的方方面面，也直接導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)、電視網(wǎng)的三網(wǎng)融合和信息共享。 當(dāng)現(xiàn)代通信技術(shù)沿著兩條主線發(fā)展到一定程度時(shí)，必然會(huì)發(fā)生這兩個(gè)發(fā)展趨 勢(shì)的交融與融合。如何將移動(dòng)通訊技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)不受信息源 和用戶訪問(wèn)位置限制的同時(shí)，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)向用戶提供無(wú)處不在的個(gè)性化信息網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)，是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其在軍事及商用領(lǐng)域都有著極大的應(yīng)用前景。 無(wú)線與數(shù)據(jù)的融合，也就是個(gè)人化的通信模式和寬帶的通信能力以及豐富的通信 內(nèi)容的融合，它的優(yōu)勢(shì)和特色就在于：能夠傳送不同業(yè)務(wù)要求的高速數(shù)據(jù)，能方 便就近接入因特網(wǎng)，能支持用戶漫游和移動(dòng)。 移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)最重要的意義就在于它把鎖定在一個(gè)個(gè)固定站點(diǎn)中的信息釋 放到時(shí)空中去，每一個(gè)活動(dòng)的個(gè)體都成為移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地獲取所 需信息?；谝苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)展開(kāi)的各種業(yè)務(wù)，在個(gè)性化、實(shí)用化，以及時(shí)間和 位置的高度靈活性上獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，將創(chuàng)造一種全新的個(gè)性化服務(wù)理念和商業(yè)運(yùn)作模 式，為不同用戶群體量身定制多種差異化的信息，用戶可以自由自在地控制所享 受服務(wù)的內(nèi)容、時(shí)間和方式等。移動(dòng)通信技術(shù)本身具有的安全和保密性能與互聯(lián) 網(wǎng)上廣泛采用的電子簽名、認(rèn)證等安全協(xié)議相結(jié)合，為用戶提供服務(wù)的安全性保 證。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)可以在最大程度上實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源更自由，更大范圍的調(diào)配和更快 墾苧王些奎蘭堡主笙莖! 整壟童翌三壁墮! ：! 旦墜堡盜查墨塑墮塑蘭塞翌 速、更便捷的溝通，它必將影響未來(lái)信息社會(huì)人們數(shù)字化生活中方方面面的需求。 目前發(fā)展移動(dòng)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)主要是從蜂窩移動(dòng)電話向移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)演化，從第 二代( 2 g ) g s m ( c d m a ) 移動(dòng)通信經(jīng)過(guò)2 5 g 的g p r s ( c d m a 1 x ) 向第三代( 3 g ) 的 w c d m a ( c d m a 2 0 0 0 ) 演化。但是現(xiàn)在的3 g 系統(tǒng)商業(yè)化進(jìn)程一再推遲，一些運(yùn)營(yíng)商和設(shè) 備制造商強(qiáng)調(diào)上述逐步演化過(guò)程來(lái)保護(hù)他們的利益，這可能會(huì)延緩移動(dòng)無(wú)線互聯(lián) 網(wǎng)的發(fā)展，更使3 g 系統(tǒng)的成本居高不下，對(duì)用戶不利。目前又出現(xiàn)了另外一種可 能，通過(guò)為窄帶的移動(dòng)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)疊加寬帶移動(dòng)數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)，從而完成向移動(dòng)無(wú) 線互聯(lián)網(wǎng)演化。 從發(fā)展看，移動(dòng)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)和固定互聯(lián)網(wǎng)將擁有統(tǒng)一的i p 核心網(wǎng)( 廣域網(wǎng)、 城域網(wǎng)) 、接入服務(wù)器，管理和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。采用不同空中接口以滿足不同要求，由 于接入網(wǎng)的i p 化，采用不同空中接口的無(wú)線接入網(wǎng)可以無(wú)縫地連接到統(tǒng)一的 i p 核心網(wǎng)。競(jìng)爭(zhēng)的運(yùn)營(yíng)商可以利用其己經(jīng)有的移動(dòng)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)發(fā)展寬帶 無(wú)線移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，并且可以以極低成本在其上提供新話音和多媒體業(yè)務(wù)。 1 2 項(xiàng)目的來(lái)源與目的 天邑亞斯康通訊( 成都) 有限公司是聯(lián)通一期i s 一9 5c o m a 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中標(biāo)單位， 有良好的資金實(shí)力及業(yè)界背景，他希望能拓展其在無(wú)線寬帶領(lǐng)域的業(yè)務(wù)。在對(duì)業(yè) 界技術(shù)的動(dòng)態(tài)追蹤中，了解到i n t e r n e tc d 姒技術(shù)( i c d 姒) 。i cd _ 姒技術(shù)是一項(xiàng) 移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，與業(yè)界涌現(xiàn)的多種移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)解決方案相比，在速率、移 動(dòng)性、及投資回報(bào)上有很大優(yōu)勢(shì)。在與客戶的溝通中，深圳電信和四川艾普網(wǎng)絡(luò) 都表現(xiàn)了濃厚的興趣。天邑亞斯康通訊( 成都) 有限公司希望以此項(xiàng)目為契機(jī)進(jìn) 入通信領(lǐng)域的核心地帶，成為集研發(fā)、生產(chǎn)、系統(tǒng)集成為一體的全業(yè)務(wù)通信公司。 接入網(wǎng)技術(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)是深圳電信公司戰(zhàn)略部署的重點(diǎn)，在深圳各類數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)和電子商務(wù)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)速率不夠的矛盾非常突出，作為直接面向最終用戶的 網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)，接入網(wǎng)已從“最后一公里”演變?yōu)椤暗谝还铩?，其重要性?duì)于當(dāng)今的 電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是不言而喻的。 深圳電信對(duì)i c d l d a 技術(shù)表示了尤為濃厚的興趣，希望共同合作對(duì)此項(xiàng)技術(shù)做 更深入的研究，并盡快在深圳當(dāng)?shù)亻_(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)局。如果可行，將正式立項(xiàng)并展開(kāi)大規(guī) 模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)方面業(yè)界領(lǐng)先的運(yùn)營(yíng)商。 本項(xiàng)目由天邑亞斯康通訊( 成都) 有限公司組成專門(mén)的項(xiàng)目小組，結(jié)合深圳 電信的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)狀況，研究與實(shí)現(xiàn)利用i c d m a 技術(shù)在深圳搭建移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)接入 網(wǎng)。本課題是結(jié)合此項(xiàng)目完成的。整個(gè)項(xiàng)目分兩大部分，預(yù)研與正式實(shí)施。本課 題是第一階段預(yù)研部分。 此項(xiàng)目的預(yù)研與實(shí)施，也是我國(guó)在寬帶移動(dòng)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的積極探索，對(duì)我 2 西北t 業(yè)大學(xué)碩七論文；移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)理 國(guó)在此領(lǐng)域的發(fā)展有有重大實(shí)際意義。 1 3 課題的主要工作 本項(xiàng)目是結(jié)合天邑亞斯康公司的移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目進(jìn)行的，其主要工作是 在深入研究i c d m a 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合移動(dòng)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃原理和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，數(shù) 據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原理，提出i c d m a 疊加網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)劃的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，并設(shè)計(jì)出實(shí) 驗(yàn)局的整體實(shí)施方案。 該項(xiàng)目研究、設(shè)計(jì)和實(shí)施方案的主要內(nèi)容由以下章節(jié)介紹： 第二章介紹i c d 淞系統(tǒng)的組成。著重介紹i c d 雌系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的性 能，i - c d m a 系統(tǒng)的重要組成部分及各自的特點(diǎn)：旨在對(duì)i c d 淞系統(tǒng)做全 面闡述，為進(jìn)一步研究做準(zhǔn)備。 第三章主要討論i c d m a 系統(tǒng)的空中接口與關(guān)鍵技術(shù)：按物理層、鏈路層、 網(wǎng)絡(luò)層的順序展開(kāi)進(jìn)行深入探討。對(duì)物理層的討論著重放在對(duì)物理信 道結(jié)構(gòu)的詳細(xì)討論上，這是i c d 鼢系統(tǒng)空中接口技術(shù)的關(guān)鍵；對(duì)鏈路 層的討論通過(guò)信號(hào)在鏈路層的具體過(guò)程展開(kāi)；對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的討論集中在 i c d m a 系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能與具體實(shí)現(xiàn)上。本章是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 設(shè)計(jì)尤其是無(wú)線部分規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要理論依據(jù)。 第四章闡釋i - c d 4 a 系統(tǒng)的協(xié)議操作流程，利用協(xié)議模型視圖，從網(wǎng)絡(luò)操 作啟動(dòng)開(kāi)始，對(duì)涉及的協(xié)議進(jìn)行討論。本章是進(jìn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重 要理論依據(jù)。 第五章針對(duì)深圳i c d m a 移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，在移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、 設(shè)計(jì)上做了較深入的探討，提出了移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的思想并完 成了深圳市初步的i c d k a 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。預(yù)設(shè)計(jì)方案得到了公司技術(shù)部與 運(yùn)營(yíng)商的肯定。 第六章設(shè)計(jì)了試驗(yàn)局測(cè)試方案，闡述測(cè)試目的與測(cè)試思路。開(kāi)設(shè)試驗(yàn)局是 為了驗(yàn)證系統(tǒng)性能，提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)用以修正預(yù)設(shè)計(jì)方案，以期取得最 佳組網(wǎng)效果。 從技術(shù)含量看，i c d m a 網(wǎng)絡(luò)既是接入網(wǎng)又是移動(dòng)網(wǎng)，涉及用戶漫游和越區(qū)切 換，涉及移動(dòng)i p 技術(shù)、安全技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)、全i p 網(wǎng)絡(luò)的軟切換技術(shù)等 許多新技術(shù)，還涵蓋了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信領(lǐng)域與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的眾多應(yīng)用 技術(shù)，有較高的理論價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用方面具有高效、靈活、擴(kuò)展性好、投資回 報(bào)高的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。 由于移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前最為先進(jìn)的技術(shù)，在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)上尚無(wú)先例，可借 1 西北t 業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 鑒和參考的經(jīng)驗(yàn)及資料極少，所以雖然精心進(jìn)行了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)，但 與實(shí)際情況尚有距離，需要在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中環(huán)境、用戶數(shù)、業(yè)務(wù) 量、用戶需求、技術(shù)發(fā)展等的情況對(duì)設(shè)計(jì)做進(jìn)一步的完善。 1 4 小結(jié) 本章在查找、搜集、閱讀和理解有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，說(shuō)明了課題的意義、背 景、來(lái)源，介紹了項(xiàng)目研究、設(shè)計(jì)所涉及的相關(guān)內(nèi)容。對(duì)整篇論文的全貌做了概 要交代。 4 亙! ! 三些查蘭堡主堡塞! 望墊童堂蘭壁塑! ：! 旦望壘堡盜塑壅墮嬰墨蘭莖翌一 第二章l _ c d m a 移動(dòng)互聯(lián)系統(tǒng)總體說(shuō)明 2 1 概述 移動(dòng)通信延循兩種主要的移動(dòng)通信體制發(fā)展：一種是t d m a 體制，另一種是 c d m a 體制。t d m a 體制的典型代表是歐洲的g s m 系統(tǒng)，c d m a 體制的典型代 表是美國(guó)的i s 一9 5 系統(tǒng)。它們同屬2 代系統(tǒng)，目前在世界各地的移動(dòng)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)得 到廣泛應(yīng)用。 隨著無(wú)線通信市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大，無(wú)線i n t e m e t 接入和多媒體通信的需求， 無(wú)線通信要求大大提高傳輸速率來(lái)實(shí)現(xiàn)高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，并進(jìn)一步提高頻譜利 用率以容納更多用戶。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)已不適應(yīng)新業(yè)務(wù)發(fā)展的要求，新一代 移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究和發(fā)展成為熱點(diǎn)?？紤]利用上二代網(wǎng)絡(luò)上的投資和應(yīng)用，于 是出現(xiàn)了延循兩種體制分別發(fā)展了2 5 代、3 代系統(tǒng)。延g s m 系統(tǒng)發(fā)展的2 5 代 g p r s 系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的理論數(shù)據(jù)速率為1 1 5 k b p s ，實(shí)際中的應(yīng)用速率約為2 5 k 左右， 再向3 代系統(tǒng)演進(jìn)采用w c d m a 技術(shù)，能達(dá)到2 4 m 左右的理論數(shù)據(jù)速率。延i s 9 5 系統(tǒng)發(fā)展的2 5 代c d m a1 x 系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的理論速率為1 4 4 k b p s ，實(shí)際中的應(yīng)用速 率約為3 0 k 左右，再向3 代演進(jìn)采用c d m a 2 0 0 0 系統(tǒng)，又可分為c d m a 2 0 0 0 1 x e v d o ( 利用單一載波傳送高速率數(shù)據(jù)) 和c d m a 2 0 0 01 x e v d v 。另一種3 代系統(tǒng)是我國(guó)的t d s c d m a 系統(tǒng)。 c d m a 技術(shù)得到越來(lái)越多的應(yīng)用，并且在3 代系統(tǒng)中得到全面使用。采用 c d m a 技術(shù)的主要原因是其高頻譜效率，它可以將處于相同時(shí)隙和頻率的信號(hào)分 離開(kāi)來(lái)，所有的信號(hào)共享相同的頻譜。另外系統(tǒng)關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)，如功率控制 ( p o w e r c o n t r 0 1 ) 和軟切換( s o t r h a n d o f f ) 在實(shí)現(xiàn)并增大系統(tǒng)容量的同時(shí)，保證傳 輸質(zhì)量。而調(diào)制方式更使c d m a 系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)容量及保密性好的優(yōu)點(diǎn)。 i - c d m a ( i n t e m e tc d m a ) 系統(tǒng)屬c d m a 體制，由美國(guó)t a n t i v y 公司獨(dú)立研制。 旨在使用戶能在移動(dòng)的狀態(tài)下以高速數(shù)據(jù)傳輸速率接入互聯(lián)網(wǎng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上 t a n t i v y 公司獲得多項(xiàng)技術(shù)專利，從無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的角度看系統(tǒng)已部分提供3 g 功 能，i c d m a 系統(tǒng)與x d s l 的數(shù)據(jù)速率相似，能充分滿足用戶任意時(shí)間、任意地點(diǎn) 接入因特網(wǎng)的需求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與1 x e v d o 類似，但系統(tǒng)性能要優(yōu)于它。 2 2i c d m a 系統(tǒng)性能 一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，需要完成多點(diǎn)之間的信息傳輸，應(yīng)能容納眾多的用戶。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所起的作用，我們對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的主要關(guān)注點(diǎn)，是系統(tǒng)能夠 支持的用戶數(shù)量、用戶能以什么樣的速率接入網(wǎng)絡(luò)以及小區(qū)的覆蓋范圍。系統(tǒng)采 墮! ! 三些奎蘭堡主堡壅! 鱉墊壅堂皇壁墮! ：! 里坐堅(jiān)盜查塞墮墮壟皇壅堡一 用的技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如是采用時(shí)分多址技術(shù)還是碼分多址技術(shù)、采用多大帶 寬、基站的同步方式、碼以及碼片速率等等，這些是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素， 是對(duì)系統(tǒng)所能達(dá)到的容量、覆蓋、速率進(jìn)行理論分析和理論值推導(dǎo)的依據(jù)。實(shí)際 應(yīng)用水平還與具體環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)甚至各個(gè)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量等諸多因素有關(guān)。 在采用c d m a 制式的i - c d m a 系統(tǒng)中，容量的一個(gè)簡(jiǎn)單定義是系統(tǒng)能夠支持 的用戶數(shù)量。發(fā)射功率的限制和系統(tǒng)自身的干擾最終限制了1 - c d m a 系統(tǒng)的容量。 當(dāng)用戶設(shè)備沒(méi)有足夠的發(fā)射功率去克服來(lái)自其他用戶設(shè)備的干擾，從而達(dá)到基站 所要求的比特能量與干擾功率譜密度之比時(shí)，反向鏈路達(dá)到容量極限。與此類似， 在前向鏈路上，為了滿足用戶設(shè)備接收機(jī)處的比特能量與干擾功率譜密度之比而 向小區(qū)內(nèi)所有基站發(fā)送的功率之總和超過(guò)基站的額定功率時(shí)，容量達(dá)到極限。因 此，i - c d m a 系統(tǒng)覆蓋所及的范圍由能夠滿足比特能量與干擾功率譜密度比值要 求的地區(qū)組成。 用戶設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)之前，必須在不同的i - c d m a 基站之間選出最強(qiáng)的導(dǎo)頻。 導(dǎo)頻信道同時(shí)也輔助進(jìn)行切換操作。因此，i - c d m a 覆蓋所及的范圍由能夠滿足 導(dǎo)頻碼片能量與噪聲加干擾功率譜密度之和的比值要求的地區(qū)組成。 因特網(wǎng)通信統(tǒng)計(jì)表明，接入網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人一般僅使用了1 0 鏈路時(shí)間，這意味 著一個(gè)典型的數(shù)據(jù)處理中鏈路有“9 0 ”的“空”( d e a d ) 的空間時(shí)間。i - c d m a 系統(tǒng)采用新的基于分組的高速無(wú)線交換技術(shù)，使“空”信道能很快再分配給新的 用戶，因而盡量減少了空閑空間和增加系統(tǒng)容量。例如，當(dāng)某用戶正在閱讀網(wǎng)頁(yè) 時(shí)，業(yè)務(wù)信道可以再分配：然后另一用戶利用此容量，并且這對(duì)第一位用戶的感 知數(shù)據(jù)率幾乎無(wú)影響。從實(shí)際測(cè)試來(lái)看，i c d m a 系統(tǒng)交換和多路復(fù)用速度明顯快 于( 以數(shù)量級(jí)計(jì)) 迄今為止的其它3 g 方案。 卜c d m a 系統(tǒng)在用戶調(diào)制解調(diào)器中集成了智能天線技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，有 利于限制系統(tǒng)干擾和使接收載波信號(hào)最優(yōu)化，有利于系統(tǒng)在室內(nèi)和基站覆蓋的邊 沿地區(qū)支持寬帶速度。這使i c d m a 系統(tǒng)的覆蓋能力大大提高，一個(gè)無(wú)線基站能為 更多用戶服務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用中城市中心地帶小區(qū)覆蓋半徑可達(dá)3 公里。 系統(tǒng)支持1 9 j f f b p s 的峰值速率，每用戶的平均數(shù)據(jù)速率達(dá)3 6 5 k b p s ：實(shí)際應(yīng) 用中下行數(shù)據(jù)速率可達(dá)到3 6 5 k b p s ，上行數(shù)據(jù)速率可達(dá)到2 2 1 k b p s 。系統(tǒng)支持正向 和反向鏈路的寬帶速率，允許用大附件發(fā)送e - m a i l 、下載m p e g 文件、連接數(shù)字 相機(jī)以及在無(wú)線因特網(wǎng)上瀏覽全部?jī)?nèi)容的網(wǎng)頁(yè)等一系列全新的無(wú)線寬帶應(yīng)用?？?慮到大量用戶可能會(huì)經(jīng)常處于蜂窩邊沿，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)服務(wù)速率的定義限制小區(qū)內(nèi) 部速率，提供足夠的預(yù)算為小區(qū)邊界提供相似的速率。每3 扇區(qū)小區(qū)約可容納1 0 0 0 名用戶，平均數(shù)據(jù)速率為2 5 6 k b p s ，每扇區(qū)可容納的同時(shí)在線用戶，即實(shí)時(shí)用戶為 6 西北丁業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 9 6 。這樣的容量和數(shù)據(jù)傳輸速率是其它技術(shù)無(wú)法匹及的。 2 3i c d m a 系統(tǒng)組成 i c d m a 系統(tǒng)由基站路由器、用戶單元、系統(tǒng)管理設(shè)備組成。基站路由器經(jīng)標(biāo) 準(zhǔn)接口與承載網(wǎng)絡(luò)連接，用戶單元中內(nèi)罱智能天線設(shè)備解調(diào)i c d m a 空中接口信 圖2 1i c d m a 系統(tǒng)組成圖 從圖2 1 可以看出，首先為用戶設(shè)備( u d ：u s e rd i v i c e ) 連上接入單元 ( a t ：a c c e s st e m i n a l ) ，然后通過(guò)i c d 凇空中接口連接基站路由器( b s r ：b a s e s t a t i o nr o u t e r ) 。用戶設(shè)備可以是個(gè)人p c 、手機(jī)、p d a 等，接入單元通過(guò)以太網(wǎng) 接口連到用戶設(shè)備上。在以下章節(jié)中將u d 和a t 統(tǒng)稱為t a u 。 b s r 通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的i p 核心網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線因特網(wǎng)管理設(shè)備( w l f ：w i r e l e s s i n t e r n e tf a c i l i t y ) 也通過(guò)此i p 核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)i c d m a 網(wǎng)絡(luò)的管理。 2 3 1 用戶接入單元( t a u ) t a u 的特征是擁有一個(gè)智能天線，它提供重要的遞增鏈路增益，減少了緊鄰 的蜂窩基站干擾和多徑效應(yīng)，并且增加了整個(gè)系統(tǒng)容量和蜂窩邊沿的數(shù)據(jù)速率。 t a u 基于j - s t d 一9 5 數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，兼容于c d m ar f 鏈路和基站通信，由于智能天線技 術(shù)的使用，用戶有更好的室內(nèi)性能，能提供優(yōu)秀的反向鏈路數(shù)據(jù)速率和更好的建 筑物內(nèi)滲透率，也拓展了蜂窩站點(diǎn)的范圍。能在廣闊的范圍內(nèi)提供有效的無(wú)線用 7 西北t 業(yè)犬學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 戶服務(wù)，為網(wǎng)絡(luò)用戶和個(gè)體消費(fèi)者提供固定和便攜式高速無(wú)線接入。 t a u 設(shè)計(jì)基于象h t m l 、p c m c i a 、u s b 和以太網(wǎng)這樣的因特網(wǎng)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。這樣 用戶能對(duì)現(xiàn)存的p c ，膝上電腦和p d a 環(huán)境進(jìn)行即插即用操作。t a u 裝配了一個(gè)自 備的屏幕，這使得用戶初始準(zhǔn)備的時(shí)間最小化。 為了更好地說(shuō)明t a u 的特性，用表2 1 簡(jiǎn)要概括t a u 的性能 表2 1t a u 的性能 特征優(yōu)點(diǎn) 高速快速下載，高的生產(chǎn)率 寬范圍比現(xiàn)存蜂窩手機(jī)范圍更寬 永遠(yuǎn)在線能力不用撥號(hào)，沒(méi)有忙信號(hào)，快速接入互連 便攜式或者室外能用在蜂窩站覆蓋的地方，無(wú)論是家中還是辦公室，不用 連接到電纜接u 或者手機(jī)接口 兼容性能用在幾乎所有的因特網(wǎng)操作系統(tǒng)和p c 機(jī)e 標(biāo)準(zhǔn)p c 接i j使用簡(jiǎn)單，能快速安裝 2 3 2 基站路由器( b s r ) 基站路由器( b s r ) 設(shè)計(jì)融合了無(wú)線寬帶因特網(wǎng)接入技術(shù)，并將之應(yīng)用到更廣 泛的無(wú)線因特網(wǎng)接入設(shè)備中。b s r 設(shè)計(jì)靈活，它能用在全新的網(wǎng)絡(luò)中，也易于添加 到現(xiàn)存的i s 一9 5c d m a 系統(tǒng)和p c s 網(wǎng)絡(luò)中。 b s r 基本上是一個(gè)無(wú)線路由器，基于c d m a 和因特網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，b s r 能通過(guò)現(xiàn) 存的基站天線為終端用戶提供高速率無(wú)線因特網(wǎng)接入、支持以太網(wǎng)、t i e i 和a t m 等，這樣可以很容易、很簡(jiǎn)單地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的安裝、配置和拓?fù)涓淖?。這也可以使無(wú) 線運(yùn)營(yíng)商以最有效用戶通信路由到因特網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商的業(yè)務(wù)方式，提供寬帶因特 網(wǎng)服務(wù)業(yè)務(wù)。用戶能繼續(xù)使用現(xiàn)存的i s p 的e - m a i l 和w e b 頁(yè)帳戶，可以切換運(yùn)營(yíng) 商，也可免費(fèi)使用像y a h o o 或者m s n 等因特網(wǎng)業(yè)務(wù)。 b s r 基站管理從空中接口到達(dá)因特網(wǎng)協(xié)議層的所有數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。b s r 的核心 是一信號(hào)處理器( t s p ) 。t s p 優(yōu)化用戶設(shè)備和因特網(wǎng)之間的信息流動(dòng)。它也有一 套完整的功能集，包括新用戶的檢測(cè)和驗(yàn)證以及將帶寬動(dòng)態(tài)分配給用戶和路由。 它也支持基于服務(wù)的類別( 優(yōu)化，標(biāo)準(zhǔn)，基本) 或者對(duì)一個(gè)給定的數(shù)據(jù)傳輸會(huì)話 所要求的實(shí)際速率的多等級(jí)速率來(lái)提供最有效的速率給用戶。 基于互操作的重要性，b s r 遵循因特網(wǎng)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。b s r 并不獨(dú)立于任何 一個(gè)特定的物理連接介質(zhì)，并能很容易使用象t l 、e l 和a t m 這樣的任何標(biāo)準(zhǔn)的 w a n 連接。t a n t i v y 的b s r 合并了c d m a 的射頻( r f ) 鏈路，遵從p c s 技術(shù)的j s t d - - 1 8 和1 9 數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)以及t a n t i v y 公司主導(dǎo)的i - - c d i l a 協(xié)議。 8 兩北工業(yè)大學(xué)碩士論文；移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 2 3 3 無(wú)線因特網(wǎng)管理設(shè)備( w i f ) w i f 是i c d m , a 系統(tǒng)的管理和控制實(shí)體。w i f 提供用戶接入因特網(wǎng)的注冊(cè)和驗(yàn) 證。w l f 提供整個(gè)業(yè)務(wù)管理和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行及維護(hù)( o m ) 功能。基于簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié) 議( s n m p ) 。 w i f 接收從無(wú)線路由器收發(fā)器基站( b s r ) 傳來(lái)的用戶因特網(wǎng)協(xié)議( i p ) 數(shù)據(jù)， 并將其路由到正確的因特網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商( i s p ) ，提供永遠(yuǎn)在線的、高速移動(dòng)互聯(lián) 網(wǎng)接入。w l f 提供實(shí)時(shí)接入管理服務(wù)。 和其他網(wǎng)絡(luò)組件的主要關(guān)鍵技術(shù)類似，w i f 也是基于業(yè)界通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)( s n m p 、 c o r b a ，t c p i p 、a t m 、t 1 e 1 、 e t h e r n e t 、 o p e nv i e w ， i p d r ，3 g p p 2 ，a 1 i p 等) ，并優(yōu)化寬帶c d m a 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入。 w i f 的重要作用體現(xiàn)在三個(gè)方面： 位置注冊(cè)( t l r ) 它為i c d m a 系統(tǒng)提供接入管理和驗(yàn)證。所有有效的用戶必須通過(guò)注冊(cè)才能 使用網(wǎng)絡(luò)。從而確保對(duì)帳單、速率、安全的控制得到執(zhí)行。 用戶管理( t s m ) 管理用戶的w e b 服務(wù)器應(yīng)用，對(duì)不同的用戶可有不同的配置和服務(wù)的類別。 網(wǎng)元管理系統(tǒng)( t e m s ) 基于u n i x 的服務(wù)器，使用c o r b a 和s n m p 標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控所有網(wǎng)元的告警狀態(tài)，t e m s 提供基于故障，性能和配置管理( f m 、p m 、c m ) 的電信管理網(wǎng)絡(luò)( t m n ) 。它 包括服務(wù)質(zhì)量( o o s ) 統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)診斷能力、圖形化警告顯示、在線網(wǎng)絡(luò)性 能圖、在線用戶性能和活動(dòng)圖以及遠(yuǎn)程軟件下載管理。w i f 允許設(shè)定配置參 數(shù)、診斷執(zhí)行、軟件下載和運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)收集。t e m s 也提供接口連接到更高 等級(jí)管理運(yùn)行支持系統(tǒng)( o s s ) 。 無(wú)線因特網(wǎng)管理設(shè)備為i c d m a 無(wú)線因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供接入控制，安全和管理 實(shí)體。它提供用戶注冊(cè)和驗(yàn)證以及通過(guò)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議( s n m p ) 對(duì)整個(gè)網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控和控制。 所有的i c d m a 系統(tǒng)組件使用不同的方法( 例如t 1 e 1 或者a t m ) ，通過(guò)一個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)路由器連接到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)上去。i c d m a 網(wǎng)絡(luò)也提供其所有網(wǎng)元之 間的連接，對(duì)客戶地址域之間的隔離，網(wǎng)絡(luò)管理，客戶問(wèn)題的隔離，可靠性， 動(dòng)態(tài)路由，可移植性以及提供通過(guò)s n m p 對(duì)所有i - c d m a 組件進(jìn)行管理。 9 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 2 4 小結(jié) i c d m a 技術(shù)是一項(xiàng)以因特網(wǎng)為視角的寬帶移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提供與x d s l 相 似的數(shù)據(jù)速率，能充分滿足用戶的任意時(shí)間、任意地點(diǎn)接入因特網(wǎng)的需求。它符 合w w i n a 標(biāo)準(zhǔn)體系，總的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是為現(xiàn)有移動(dòng)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)建設(shè)疊加網(wǎng)，使運(yùn) 營(yíng)商的移動(dòng)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)具備移動(dòng)語(yǔ)音、移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)雙重功能。具有技術(shù)先進(jìn)性并 能充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施。 從通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展看，有前景的新技術(shù)并不一定能保證很快普及 和應(yīng)用，業(yè)務(wù)類型、服務(wù)對(duì)象及技術(shù)實(shí)施的性價(jià)比都是影響商業(yè)應(yīng)用的重要因素。 i c d m a 技術(shù)使用單獨(dú)1 2 5 m h z 帶寬，容易與任何現(xiàn)有c d m a 網(wǎng)絡(luò)綜合，也很方便 成為g s m 、6 p r s 網(wǎng)絡(luò)的疊加網(wǎng)，還能作為一種全新無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鋪開(kāi)。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為一種“疊加”技術(shù)，其有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，使采納者不必從頭開(kāi)始另建一新網(wǎng) 絡(luò)。技術(shù)先進(jìn)、投資最省，i c d m a 技術(shù)有著非常誘人的市場(chǎng)前景。 本章概要介紹i c d m a 系統(tǒng)的技術(shù)背景、技術(shù)來(lái)源，闡述i c d m a 系統(tǒng)組成及 系統(tǒng)性能。為進(jìn)一步研究做準(zhǔn)備。 l o 墮韭王些查蘭墮主笙壅：堡墊童堂三壁塑! 墨旦翌壘豎堡查莖塑嬰塑蘭窒墜 第三章i c d m a 系統(tǒng)空中接口與關(guān)鍵技術(shù) 3 1 概述 用戶設(shè)備與b s r 之間的接口連接采用i c d m a 空中接口，開(kāi)放接口的標(biāo)準(zhǔn)化 使得系統(tǒng)的不同部分可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，任何符合接口要求的終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都 可以在系統(tǒng)中正常運(yùn)行。為了突出空中無(wú)線接口的特性，圖3 1 給出了一個(gè)更清 晰的與o s i 相對(duì)應(yīng)的接口模型示意圖。 l 一 圖3 1i c 隘a 空中接口 系統(tǒng)空中接口采用i c d m a 無(wú)線傳輸技術(shù)，分3 個(gè)協(xié)議層：l l 、l 2 和l 3 ，分別 對(duì)應(yīng)o s i 參考模型的物理層、鏈路層和物理層。層1 ( 物理層) 和層2 ( 鏈路層) 的兩個(gè)子層共同為用戶數(shù)據(jù)提供承載。其中鏈路層又被分為媒體接入控制和無(wú)線 鏈路控制。 從圖3 1 還可以看到，l a c 與m a c 之間、m a c 與物理層之間、l a c 與網(wǎng)絡(luò)層之 間都有控制接口，這些控制接口使得l a c 可以控制底層實(shí)體的配置。 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶的位置是隨時(shí)變化的，這就造成了t a u 和網(wǎng)絡(luò)之間 連接的移動(dòng)性，因而數(shù)據(jù)的傳輸也就不再是連續(xù)的了。另外由于無(wú)線電傳播環(huán)境 的惡劣性，不可避免會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失，因此如何避免丟失、保證數(shù)據(jù)能可靠傳 輸就是一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題。 在t a u 的連接保持不變的情況下，要求b s r 防止數(shù)據(jù)丟失( 例如當(dāng)無(wú)線接口 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 下面各節(jié)根據(jù)其技術(shù)特性，將按物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層的順序展開(kāi)深入討 論。 3 2i c d m a 物理層 物理層為m a c 和高層提供了信息傳輸服務(wù)，m a c 是通過(guò)它提供的傳輸信道來(lái) 使用這種服務(wù)的。物理層的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)可以通過(guò)其業(yè)務(wù)在空中傳輸?shù)姆绞胶吞?點(diǎn)，即傳輸信道進(jìn)行描述。 3 2 1 傳輸信道與物理信道 傳輸信道大致可以分為公共傳輸信道和專用傳輸信道兩類。公共傳輸信道需 要對(duì)特定的用戶設(shè)備進(jìn)行帶內(nèi)識(shí)別，且被許多用戶設(shè)備共享。而專用傳輸信道對(duì) 用戶設(shè)備的識(shí)別是通過(guò)物理信道來(lái)區(qū)分的，在特定時(shí)間被分配給專門(mén)用戶。傳輸 信道是物理層提供給上層的服務(wù)接入點(diǎn)。 只能通過(guò)傳輸信道來(lái)接入。 專用傳輸信道只有一種，即d c h ， 網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)臺(tái)之間傳輸用戶及控制信息， 上層如果要使用物理層提供的服務(wù)，就 包括上行和下行專用傳輸信道，用來(lái)在 圖3 2 給出系統(tǒng)物理信道模型。 前向開(kāi)銷信道 反向業(yè)務(wù)信道 7 圖3 2i - c d m a 系統(tǒng)物理信道模型 圖中藍(lán)色表示的是共享信道，統(tǒng)稱為開(kāi)銷信道；紅色表示專用信道。圖中還 1 2 兩北t 業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 圖中藍(lán)色表示的是共享信道，統(tǒng)稱為開(kāi)銷信道；紅色表示專用信道。圖中還 清晰地標(biāo)出了各信道的主要作用。 以抽象的物理層高層模型來(lái)看，傳輸信道是能夠映射到物理信道上的。傳輸 信道上的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼、交織和復(fù)用以后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流按照先后順序直接映射 到物理信道上。i - c d m a 系統(tǒng)中的物理信道定義為一個(gè)特定的載頻、擾碼、信道 化碼、起始時(shí)間( 或時(shí)間長(zhǎng)度) 和一個(gè)上行相對(duì)相位( o 或n1 2 ) 的組合。時(shí)間長(zhǎng)度以 整數(shù)個(gè)碼片來(lái)標(biāo)識(shí)。物理信道分為上行物理信道和下行物理信道，上行和下行又 各自分為專用物理信道和公用物理信道。 從信道模型可以看出，前向信道被細(xì)分為前向開(kāi)銷信道開(kāi)銷信道提供b s r 的 參考基準(zhǔn)、廣播消息以及一些控制信息；業(yè)務(wù)信道傳輸用戶業(yè)務(wù)。反向信道的情 況與之類似。3 2 2 節(jié)和3 2 3 節(jié)分別對(duì)前向物理信道和反向物理信道做了詳細(xì)討 論。 i - c d m a 空中接口協(xié)議中規(guī)定的碼片有以下幾種： 擴(kuò)頻碼速率= 1 2 2 8 8 m h z 一碼片周期= 8 1 4 n s e c 一碼周期= 2 1 5 = 3 2 7 6 8c h i p s 系統(tǒng)基本時(shí)隙p o c h ) = 3 2 7 6 8 8 1 4n s e c = 2 6 7m s e c 處理增益= ( c h i p ，s y m b o ls p r e a dr a t e s ) 一前向鏈路：3 2c h i p s 碼元 一反向鏈路： 第l 列= 8c h i p s 碼元 第2 列= 3 2c h i p s 碼元 第3 列= 1 2 8c h i p s 碼元 業(yè)務(wù)信道調(diào)制= q p s k ( 2b i t s ，碼元) 3 2 2 前向物理信道 3 2 2 1 前向?qū)ьl信道( p i l o t ) 導(dǎo)頻信號(hào)為所有其它前向信道提供相干解調(diào)的參考相位。導(dǎo)頻總是使用固定 功率發(fā)射，使得t a u 通過(guò)測(cè)定特定的導(dǎo)頻鏈路性能參數(shù)，作為前向鏈路功率控制 的參考，并將結(jié)果反饋。所有b s r 都是同步的，用不同的短碼偏置區(qū)分到達(dá)t a u 的各個(gè)b t s 信號(hào)。由圖3 3 所示，導(dǎo)頻信號(hào)是由一個(gè)b p s k 波組成，使用特定的0 號(hào)g u t l e b e r 碼。它使用短碼，且沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制。 西北丁業(yè)大學(xué)碩上論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)l c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) f p i l o t 數(shù)據(jù) ( 全“0 ”) 圖3 3 導(dǎo)頻信號(hào)的產(chǎn)生 3 2 2 2 前向?qū)ず粜诺? f p c h ) 前向?qū)ず粜诺朗莻€(gè)廣播信號(hào)，該信號(hào)將系統(tǒng)范圍內(nèi)的控制信息和尋呼信息傳 送給t a u 。圖3 4 是前向?qū)ず粜诺缼Y(jié)構(gòu)。 1 一s l o t0 叫+ 一s l o t 1 一 f o n v a r ds l o tr e v e r s es l o t l ： l ： l i a s s i g n m e n t s ： i a s s i g n m e n t s ： i i l l1i 卜一e p o c h 1 i 面叫 圖3 4 前向?qū)ず粜诺缼Y(jié)構(gòu) 尋呼信道消息在尋呼信道體中傳輸，每周期( e p o c h ) 傳遞兩個(gè)f e c ( t p c ) ， 每時(shí)隙有一個(gè)6 8 4 比特的消息。f p c h 由一對(duì)q p s k 波組成，采用特定的3 0 號(hào) 3 1 號(hào)g u t l e b e r 碼。 3 2 2 3 前向業(yè)務(wù)信道( f t c h ) 前向業(yè)務(wù)信道是一多速率級(jí)的信號(hào)，當(dāng)?shù)侥硉 a u 的前向i p 數(shù)據(jù)排起隊(duì)時(shí)由連 接此t a u 的b s r 指定需求這樣的信號(hào)。一旦分配了一個(gè)f t c h ，到此t a u 的控制信 息也會(huì)由此信道傳送。 業(yè)務(wù)波束可通過(guò)對(duì)、兩對(duì)( 最多可達(dá)1 4 對(duì)) f t c h 信道接入。例如，使用 3 對(duì)信道( 6 個(gè)獨(dú)立的碼) ，信息流的每6 比特以相同的g 碼傳輸。f t c h 信道由 1 4 對(duì)或更多q p s k 波組成，可使用未被其它信道使用的任意g 碼。 3 2 2 4 前向保持信道( f m c h ) 前向保持信道用來(lái)為t a u 提供反饋信息，以調(diào)整其反向鏈路功率與定時(shí)。所 做的調(diào)整是建立在b t s 測(cè)定的反向鏈路質(zhì)量的基礎(chǔ)上。該信道使用分配到特定t a u 上的t d m 時(shí)隙。從圖3 。5 可以看出，每信道有6 4 ( 1 2 8 ) 個(gè)獨(dú)立的t d m 時(shí)隙，每 一個(gè)時(shí)間周期每時(shí)隙進(jìn)行2 ( 1 ) 次更新，每時(shí)隙持續(xù)2 0 8 p 。s 。在r h c h 與f m c h 之 間的時(shí)隙進(jìn)行一對(duì)一的通信，必要時(shí)f h 根據(jù)b s r 報(bào)告的鏈路質(zhì)量情況進(jìn)行調(diào)整。 1 4 西北t 業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)嘲i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 這使a t 的正交反向鏈路的定時(shí)和功率得到優(yōu)化，始終保持在同一功率水平。 圖3 5 前向保持信道模型與幀結(jié)構(gòu) 3 2 4 反向物理信道 3 。2 。4 1 隨機(jī)接入信道( r a c h ) t a u 使用r a c h 初始化b t s 信息、響應(yīng)尋呼信號(hào)、消息確認(rèn)( 當(dāng)無(wú)指定r t c h 時(shí)) 。t a u 測(cè)定的前向鏈路質(zhì)量也由此信道返回。 3 2 4 2 反向業(yè)務(wù)信道( r t c h ) 反向業(yè)務(wù)信道是一多速率級(jí)的信號(hào)，當(dāng)?shù)侥硉 a u 的前向i p 數(shù)據(jù)排起隊(duì)時(shí)由連 接此t a u 的b t s 指定需求這樣的信號(hào)。一旦分配了一個(gè)f t c h ，到此t a u 的控制信 息也會(huì)由此信道傳送 3 2 4 3h e a r t b e a t 信道( h b c h ) 當(dāng)t a u 連接到b t s 卻又沒(méi)有分配f t c h 或r t c h 時(shí)，使用h b c h 。該信號(hào)使用分 配到特定t a u 上的t d m 時(shí)隙。f m c h 與h b c h 時(shí)隙之間有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。h b c h 允許 b t s 測(cè)定接收功率和時(shí)問(wèn)偏置，并提供f m c h 的反饋信息，以備需要調(diào)整時(shí)使用。 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng) - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 這種雙向交互使t a u 的功率和定時(shí)足夠接近，使得r t c h 的快速分配成為可能。 由圖3 6 可見(jiàn)，每對(duì)信道有6 4 ( 或1 2 8 ) 個(gè)獨(dú)立的丁d m 時(shí)隙。4 8 ( 或9 6 ) 個(gè)時(shí)隙分配給了使用用戶，另1 6 ( 或3 2 ) 個(gè)未分配，作為保留為激活狀態(tài)的用 戶用。每一個(gè)時(shí)間周期每時(shí)隙進(jìn)行2 ( 1 ) 次更新，每時(shí)隙持續(xù)2 0 8 p s 。 r h c h 使用g u t l e b e r 碼( 7 ，3 ，0 ) 和( 7 ，3 ，1 ) ，分別為“準(zhǔn)備就緒，待命狀態(tài)” 和“進(jìn)入激活狀態(tài)”而保留。另外也可選擇g u t l e b e r 碼( 7 ，3 ，2 ) 和( 7 ，3 ，3 ) 做此用 途。 圖3 ，6h e a r t b e a t 信道幀結(jié)構(gòu) 3 2 4 4 反向維持信道( r m c h ) 反向維持信道是在t a u 分配了f t c h 而沒(méi)有分配到r t c h 時(shí)使用。如果在r a c h 上的確認(rèn)不太頻繁，這就保證了前向鏈路質(zhì)量的t a u 測(cè)定頻繁發(fā)生。該信號(hào)使用 與指定的f t c h 相一致的t d m 時(shí)隙。 3 2 5i - c d m a 物理層獨(dú)特性能小結(jié) 采用前向糾錯(cuò)：能自動(dòng)優(yōu)化用戶數(shù)據(jù)速率以適應(yīng)射頻環(huán)境的改變。 采用q p s k 調(diào)制得直擴(kuò)序列碼：已證實(shí)在異地通信時(shí)是功率帶寬比高效的物理 層技術(shù)。 正交反向鏈路：能減小干擾，增加反向鏈路用戶數(shù)。 反向保持信道：為b s r 提供a t 測(cè)量的前向鏈路測(cè)量信息，為容量管理和閉環(huán) 功率控制提供信道優(yōu)化和碼速管理支持。 反向h e a r t b e a t 信道：提供高速無(wú)線交換技術(shù)，增加a t 的吞吐量。 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)嘲i - c d m a 解決方案的研究與實(shí)現(xiàn) 3 3l - c d m a 鏈路層 i c d m a 鏈路層在功能上分為鏈路接入控制子層和媒體接入控制子層。鏈路接 入控制子層提供二層信號(hào)和i - c d m a 數(shù)據(jù)服務(wù)之間的轉(zhuǎn)換；媒體控制接入子層提供 所有協(xié)議與物理信道之間的連接。 3 3 1 媒體接入控制子層服務(wù)與功能( m a c ) 媒體接入控制子層位于空中接口的物理層之上，是數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)子層， 它屏蔽了物理層傳輸媒質(zhì)的特性，為高層提供了使用物理介質(zhì)的手段。高層通過(guò) m a c 提供的邏輯信道來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。m a c 根據(jù)物理介質(zhì)的特性將這些信息映射到物理 層提供的傳輸信道上，并為每一個(gè)傳輸信道選擇合適的傳輸格式。 m a c 子層提供邏輯信道上的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。針對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)， 協(xié)議中定義了一組不同類型的邏輯信道，每一種邏輯信道類型都是根據(jù)它所傳輸 的信息類型定義的：傳輸控制信息的信道稱為控制信道；傳輸業(yè)務(wù)信息的信道稱 為業(yè)務(wù)信道。 物理層提供給上層的服務(wù)接入點(diǎn)表現(xiàn)為一系列傳輸信道，m a c 層負(fù)責(zé)這些傳 輸信道的調(diào)度和使用，具體協(xié)議功能的執(zhí)行是由m a c 實(shí)體來(lái)完成的。 3 3 2 鏈路接入控制子層服務(wù)與功能( l a c ) 鏈路接入控制子層位于鏈路層靠近網(wǎng)絡(luò)層的部分，利用m a c 子層為高層提 供可靠的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶的位置是隨時(shí)變化的，這就造成了t a u 和網(wǎng)絡(luò)之間 連接的移動(dòng)性，因而數(shù)據(jù)的傳輸也就不再是連續(xù)的了。另外由于無(wú)線電傳播環(huán)境 的惡劣性，不可避免會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失，因此如何避免丟失、保證數(shù)據(jù)能可靠傳 輸就是一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題。 在t a u 的連接保持不變的情況下，要求b s r 防止數(shù)據(jù)丟失( 例如當(dāng)無(wú)線接 口上有切換發(fā)生時(shí)) ，這對(duì)l a c 子層的一個(gè)基本要求是提供重傳功能。 接入控制子層向高層提供的服務(wù)主要包含兩方面，一個(gè)是連接的建立與釋放， 另外就是負(fù)責(zé)向高層傳輸數(shù)據(jù)。 接入控制子層的功能包括分段重組、串接、填充、用戶數(shù)據(jù)傳輸、重復(fù)檢測(cè)、 糾錯(cuò)、流量控制、協(xié)議錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)、加密。 分段重組根據(jù)實(shí)際傳輸格式集調(diào)整傳輸單元大小，執(zhí)行變長(zhǎng)的高層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) 單元的分段重組功能。 串接與填充是指當(dāng)一個(gè)傳輸單元的內(nèi)容不能填滿時(shí)，下一個(gè)字段將串接上來(lái)； 當(dāng)為使用串接機(jī)制且剩余數(shù)據(jù)不足以填滿給定長(zhǎng)度的傳輸單元時(shí)，數(shù)據(jù)域的剩余 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文：移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)i - c d m a 解決方案的聊填與實(shí)現(xiàn) 比特將以填充比特代替。 重復(fù)檢測(cè)功能檢測(cè)接收到的協(xié)