第7章第三代(3G)移動通信技術(shù)

第7章第三代（3G）移動通信技術(shù)概述7.1實(shí)現(xiàn)3G的關(guān)鍵技術(shù)7.2WCDMA移動通信系統(tǒng)7.3CDMA2000移動通信系統(tǒng)7.4TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)7.5

20世紀(jì)80年代末到90年代初，第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)剛剛出現(xiàn)，第一代模擬移動通信還在大規(guī)模發(fā)展，當(dāng)時(shí)的一個(gè)主要情況是第一代移動通信制式繁多，第二代移動通信也只實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)制式的統(tǒng)一，而且覆蓋也只限于城市地區(qū)。這時(shí)，用戶希望通信界能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)一種能夠提供真正意義的全球覆蓋，提供帶寬更寬、更靈活的業(yè)務(wù)，并且使終端能夠在不同的網(wǎng)絡(luò)間無縫漫游的系統(tǒng)，以取代第一代和第二代移動通信系統(tǒng)。為此國際電聯(lián)（ITU）提出了公共陸地移動通信系統(tǒng)FPLMT的概念。將其命名為IMT-2000，即第三代移動通信系統(tǒng)（3G）。IMT-2000系統(tǒng)包括地面系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)，其終端既可連接到基于地面的網(wǎng)絡(luò)，也可連接到衛(wèi)星通信的網(wǎng)絡(luò)。目前，3G包含三種主流標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。7.1概述

1.IMT-2000系統(tǒng)的總體要求①在服務(wù)質(zhì)量方面：對語音質(zhì)量有所改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋，降低費(fèi)用，業(yè)務(wù)質(zhì)量（傳輸、延遲）方面要求根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量，增加效率和能力。

②在新業(yè)務(wù)和能力方面：在每一方面都必須有很強(qiáng)的靈活接入能力、業(yè)務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)在第一代和第二代系統(tǒng)中不能實(shí)現(xiàn)的新語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；以較低的費(fèi)用提供寬帶業(yè)務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)的競爭能力；按需自適應(yīng)分配帶寬。

③在發(fā)展和演進(jìn)能力方面：與第二代系統(tǒng)能共存、互通，實(shí)現(xiàn)第二代到第三代的平滑過渡。

④在靈活性方面：提供更高級別的互通，包括多功能、多環(huán)境能力、多模式操作和多頻帶接入。2.IMT-2000系統(tǒng)的特點(diǎn)

①

IMT-2000具有全球性漫游的特點(diǎn)。

②

IMT-2000系統(tǒng)的終端類型多種多樣。

③

IMT-2000系統(tǒng)除提供質(zhì)量更佳的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還能提供一個(gè)很寬范圍的數(shù)據(jù)速率，不對稱數(shù)據(jù)傳輸能力；有更高級的鑒權(quán)和加密算法，提供更強(qiáng)的保密性。

④

IMT-2000能與第二代系統(tǒng)的共存和互通。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是開放式和模塊化的，可很容易地引入更先進(jìn)的技術(shù)和不同的應(yīng)用程序。

⑤

IMT-2000系統(tǒng)包括衛(wèi)星和地面兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，適用于多環(huán)境。同時(shí)具有更高的頻譜利用率，可降低同樣速率的業(yè)務(wù)的價(jià)格。

⑥

IMT-2000系統(tǒng)可同時(shí)提供語音、分組數(shù)據(jù)和圖像，并支持多媒體業(yè)務(wù)。

3.IMT-2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）系統(tǒng)組成

IMT-2000系統(tǒng)功能模型如圖7.1所示。該系統(tǒng)主要由四個(gè)功能子系統(tǒng)構(gòu)成，即核心網(wǎng)（CN）、無線接入網(wǎng)（RAN）、移動終端（MT）和用戶識別模塊（UIM）組成。分別對應(yīng)于GSM系統(tǒng)的交換子系統(tǒng)（SSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、移動臺（MS）和SIM卡。（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，此接口是指不同家庭成員之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，是保證互通和漫游的關(guān)鍵接口。

②無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口（RAN-CN）：對應(yīng)于GSM系統(tǒng)的A接口。

③無線接口（UNI）。

④用戶識別模塊和移動臺之間的接口（UIM-MT）。（3）結(jié)構(gòu)分層與第二代移動通信系統(tǒng)相類似，第三代移動通信系統(tǒng)的分層方法也可用三層結(jié)構(gòu)描述。

但第三代系統(tǒng)需要同時(shí)支持電路型業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)，并支持不同質(zhì)量、不同速率業(yè)務(wù)，因而其具體協(xié)議組成要復(fù)雜得多。對于第三代系統(tǒng)，各層的主要功能描述如下。

①物理層：由一系列下行物理信道和上行物理信道組成。

②鏈路層：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子層的不同業(yè)務(wù)實(shí)體的要求對物理層資源進(jìn)行管理與控制，并負(fù)責(zé)提供LAC子層的業(yè)務(wù)實(shí)體所需的QoS級別。LAC子層采用與物理層相對獨(dú)立的鏈路管理與控制，并負(fù)責(zé)提供MAC子層所不能提供的更高級別的QoS控制，這種控制可以通過ARQ等方式來實(shí)現(xiàn)，以滿足來自更高層業(yè)務(wù)實(shí)體的傳輸可靠性。

③高層：集OSI模型中的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層為一體。高層實(shí)體主要負(fù)責(zé)各種業(yè)務(wù)的呼叫信令處理，語音業(yè)務(wù)（包括電路類型和分組類型）和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（包括IP業(yè)務(wù)，電路和分組數(shù)據(jù)，短消息等）的控制與處理等。7.2實(shí)現(xiàn)3G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、符號同步、幀同步和擾碼同步等。

CDMA2000系統(tǒng)采用與IS-95CDMA系統(tǒng)類似的初始同步技術(shù)，即通過對導(dǎo)頻信道的捕獲建立PN碼同步和符號同步，通過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“三步捕獲法”進(jìn)行，即通過對基本同步信道的捕獲建立PN碼同步和符號同步；通過對輔助同步信道的不同擴(kuò)頻碼的非相干接收，確定擾碼組號等；最后，通過對可能的擾碼進(jìn)行窮舉搜索，建立擾碼同步。

為解決移動通信中存在的多徑衰落問題，系統(tǒng)采用Rake分集接收技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)相干Rake接收，需發(fā)送未調(diào)導(dǎo)頻信號，使接收端能在確知已發(fā)數(shù)據(jù)的條件下估計(jì)出多徑信號的相位，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)相干方式的最大信噪比合并。WCDMA系統(tǒng)采用用戶專用的導(dǎo)頻信號；而在CDMA2000下行鏈路采用公用導(dǎo)頻信號，用戶專用的導(dǎo)頻信號僅作為備選方案用于使用智能天線的系統(tǒng)，上行信道則采用用戶專用的導(dǎo)頻信道。Rake多徑分集技術(shù)的另一種重要的體現(xiàn)形式是宏分集及越區(qū)切換技術(shù)，WCDMA和CDMA2000都支持。

2.高效信道編譯碼技術(shù)3G另一核心技術(shù)是信道編譯碼技術(shù)。在3G主要提案中除采用IS-95CDMA系統(tǒng)相類似的卷積編碼技術(shù)和交織技術(shù)外，還建議采用Turbo編碼技術(shù)。3.智能天線技術(shù)智能天線是雷達(dá)系統(tǒng)自適應(yīng)天線陣在通信系統(tǒng)中的新應(yīng)用由于其體積龐大、計(jì)算復(fù)雜，目前僅適合在基站系統(tǒng)中應(yīng)用，用于擴(kuò)大基站的覆蓋范圍、減少所需的基站數(shù)。智能天線技術(shù)較適用于TDD方式的CDMA系統(tǒng)，能在較大程度上抑制多用戶干擾，提高系統(tǒng)容量。WCDMA和CDMA2000都支持智能天線的關(guān)鍵技術(shù)，但WCDMA可在整個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多波束切換技術(shù)，而CDMA2000一般在局部熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)；另外，由于WCDMA標(biāo)準(zhǔn)中定義了專用導(dǎo)頻，容易實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)天線陣列技術(shù)，而CDMA2000未定義下行專用導(dǎo)頻，實(shí)現(xiàn)相對較困難。

4.多用戶檢測技術(shù)多徑衰落環(huán)境下，各用戶的擴(kuò)頻碼通常難以保證正交，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。解決此問題的一個(gè)有效方法是使用多用戶檢測技術(shù)。多用戶檢測（MUD）稱為聯(lián)合檢測和干擾對消，降低了多址干擾，可以消除遠(yuǎn)近效應(yīng)問題，從而提高系統(tǒng)的容量。多用戶檢測通過測量各用戶擴(kuò)頻碼間的非正交性，用矩陣求逆方法或迭代方法消除多用戶間的相互干擾。

5.功率控制技術(shù)在WCDMA和CDMA2000中，上行信道采用開環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)功率控制技術(shù)，下行信道采用了閉環(huán)和外環(huán)功率控制技術(shù)，但兩者的閉環(huán)功率控制速度有所不同，前者為每秒1600次，后者為每秒800次。外環(huán)功控是指通過對接收誤幀率的計(jì)算，確定閉環(huán)功控所需的信干比門限，通常需采用變步長方法，以加快對信干比門限的調(diào)節(jié)速度。7.3WCDMA移動通信系統(tǒng)7.3.1WCDMA技術(shù)概述

1.技術(shù)指標(biāo)

WCDMA是一種直接序列碼分多址技術(shù)（DS-CDMA），信息被擴(kuò)展成3.84MHz的帶寬，然后在5MHz的帶寬內(nèi)進(jìn)行傳送。

WCDMA的主要技術(shù)指標(biāo)如下?；就椒绞剑褐С之惒胶屯降幕具\(yùn)行；信號帶寬：5MHz；碼片速率：3.84Mc/s;

發(fā)射分集方式：TSTD，STTD，F(xiàn)BTD；信道編碼：卷積碼、Turbo碼；調(diào)制方式：QPSK；功率控制：上下行閉環(huán)、開環(huán)功率控制；解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)方式；語音編碼：AMR。

2.WCDMA的語音演進(jìn)WCDMA采用AMR語音編碼，支持從4.75kbit/s到12.2kbti/s的語音質(zhì)量；采用軟切換和發(fā)射分集，提高容量；提供高保真的語音模式，并進(jìn)行快速功率控制。

3.WCDMA的數(shù)據(jù)演進(jìn)WCDMA支持最高2Mbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持包交換，目前采用ATM平臺，提供QoS控制，公共分組信道CPCH和下行共享信道DSCH，更好地支持Internet分組業(yè)務(wù)，提供移動IP業(yè)務(wù)（IP地址的動態(tài)賦值），TFCI域提供動態(tài)數(shù)據(jù)速率的確定，對于上下行對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的支持，比如語音、可視電話、會議電視等。7.3.2無線接口的分層無線接口是各移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，最基本區(qū)別在于其物理層。在此首先介紹第三代移動通信系統(tǒng)的無線接口的分層結(jié)構(gòu)，各層的功能及相互之間的關(guān)系。無線接口指用戶設(shè)備UE和網(wǎng)絡(luò)之間的Um接口，由層1、層2和層3組成。層1（L1）是物理層，層2（L2）和層3（L3）描述MAC，RLC和RRC等子層。整個(gè)無線接口的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖7.2所示。

1.無線資源控制層（RRC）RRC位于無線接口的第三層，它主要處理UE和UTRAN的第三層控制平面之間的信令，包括處理連接管理功能、無線承載控制功能、RRC連接移動性管理和測量功能。

2.媒體接入控制層（MAC）MAC層屏蔽了物理介質(zhì)的特征，為高層提供了使用物理介質(zhì)的手段。高層以邏輯信道的形式傳輸信息，MAC完成傳輸信息的有關(guān)變換，以傳輸信道的形式將信息發(fā)向物理層。

3.物理層物理層是OSI參考模型的最底層，它支持在物理介質(zhì)上傳輸比特流所需的操作。物理層與層2的MAC子層和層3的RRC子層相連。圖7.2中不同層間的圓圈部分為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)SAP。物理層為MAC層提供不同的傳送信道，傳送信道定義了信息是如何在無線接口上進(jìn)行傳送的。MAC層為層2的無線鏈路控制RLC子層提供了不同的邏輯信道。物理層的數(shù)據(jù)處理過程如圖7.3所示。物理層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)如圖7.4所示。7.3.3信道結(jié)構(gòu)在WCDMA系統(tǒng)的無線接口中，從不同協(xié)議層次上講，承載用戶各種業(yè)務(wù)的信道被分為三類，即邏輯信道，傳輸信道，物理信道。邏輯信道直接承載用戶業(yè)務(wù)；傳輸信道是無線接口第二層和物理層的接口，是物理層對MAC層提供的服務(wù)；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、擴(kuò)頻碼及載波相對相位（0或π/2）和相對時(shí)間的信道都可以理解為一類特定的物理信道。

1.傳輸信道傳輸信道是物理層給MAC層提供的服務(wù)，是定義數(shù)據(jù)是怎樣在空中接口中傳輸?shù)?，類似于GSM系統(tǒng)中的邏輯信道。傳輸信道通常分成兩類：專用傳輸信道和公共傳輸信道。傳輸信道結(jié)構(gòu)如圖7.5所示。

（1）專用傳輸信道WCDMA中只有一種專用傳輸信道，即專用信道（DCH）。DCH包括上行和下行傳輸信道，主要用來傳送網(wǎng)絡(luò)和特定UE之間的數(shù)據(jù)信息或控制信息。DCH可在整個(gè)小區(qū)中進(jìn)行全向傳輸，也可采用智能天線技術(shù)進(jìn)行波束成型，針對某用戶進(jìn)行傳輸。DCH可進(jìn)行快速信息速率改變、快速功率控制和宏分集、軟切換等。

（2）公共傳輸信道公共傳輸信道共有6種類型：廣播信道（BCH）、前向接入信道（FACH）、尋呼信道（PCH）、隨機(jī)接入信道（RACH）、下行共享信道（DSCH）和公共分組信道（CPCH）。2.物理信道物理信道可以由某一載波頻率、碼（信道碼和擾碼）、相位確定。在采用擾碼與擴(kuò)頻碼的信道里，擾碼或擴(kuò)頻碼任何一種不同，都可以確定為不同的信道。一般物理信道包括三層結(jié)構(gòu)：超幀、無線幀和時(shí)隙。

WCDMA中，一個(gè)超幀長720ms，包括72個(gè)無線幀。超幀的邊界是用系統(tǒng)幀序號SFN來定義的：當(dāng)SFN為72的整數(shù)倍時(shí)，該幀為超幀的超始無線幀；當(dāng)SFN為72的整數(shù)倍減1時(shí)，該幀為超幀的結(jié)尾無線幀。無線幀是一個(gè)包括15個(gè)時(shí)隙的信息處理單元，時(shí)長10ms。時(shí)隙是包括一組信息符號的單元，每個(gè)時(shí)隙的符號數(shù)目取決于物理信道，一個(gè)符號包括許多碼片，每個(gè)符號的碼片數(shù)量與物理信道的擴(kuò)頻因子相同。物理信道分為上行物理信道和下行物理信道，其分類如圖7.6所示。7.3.4信道編碼和復(fù)用為保證高層的信息數(shù)據(jù)在無線信道上可靠傳輸，需對來自MAC和高層的數(shù)據(jù)流（傳送塊/傳送塊集）進(jìn)行編碼/復(fù)用后在無線鏈路上發(fā)送，并且將無線鏈路上接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼/解復(fù)用再送給MAC和高層。信道編碼/復(fù)用包括非壓縮和壓縮兩種模式。非壓縮模式下，到達(dá)編碼/復(fù)用功能模塊的數(shù)據(jù)以傳送塊集合的形式傳輸，在每個(gè)傳送時(shí)間間隔TTI傳輸一次，傳送時(shí)間間隔可以是集合{10ms，20ms，40ms，80ms}中的一個(gè)值。編碼/復(fù)用的步驟如下：給每個(gè)傳送塊加CRC，傳送塊級聯(lián)和碼塊分段，信道編碼，速率匹配，插入非連續(xù)傳輸DTX指示比特，交織，無線幀分段，傳輸信道復(fù)用，物理信道的分段，到物理信道的映射。

差錯(cuò)檢測功能是通過傳送塊上的循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC實(shí)現(xiàn)，每個(gè)傳輸信道的CRC長度由高層決定；

傳送塊級聯(lián)是指在一個(gè)TTI中的所有傳送塊都是順序級聯(lián)起來的，如果在一個(gè)TTI中的比特?cái)?shù)比給定值Z大，在傳送塊的級聯(lián)后將進(jìn)行碼塊分割，碼塊的最大尺寸根據(jù)編碼而定；

無線幀尺寸均衡是指對輸入比特序列進(jìn)行填充，以保證輸出可以分割成相同的大小為Fi的數(shù)據(jù)段，使用無線幀分段，可保證輸入比特序列長度為Fi的整數(shù)倍；

速率匹配表示數(shù)據(jù)信息在進(jìn)行信道編解碼后，在一個(gè)傳輸信道上為適應(yīng)固定分配的信道速率被重發(fā)或者打孔。

壓縮模式中，一幀的一個(gè)或連續(xù)幾個(gè)無線幀中某些時(shí)隙不被用作數(shù)據(jù)的傳輸。為了保持壓縮后的質(zhì)量不被影響，壓縮幀中其他時(shí)隙的瞬時(shí)傳輸功率被增加，功率增加的數(shù)量與傳輸時(shí)間的減少相對應(yīng)。何時(shí)幀被壓縮，取決于網(wǎng)絡(luò)。在壓縮模式中，壓縮幀可以周期性出現(xiàn)，也可以在必須時(shí)才出現(xiàn)，并且依賴于外界條件，主要用于頻間測量、系統(tǒng)間切換，有單幀和雙幀方式兩種類型。壓縮模式下，傳輸間隔可以被放置在固定位置。接收機(jī)為了準(zhǔn)確解碼，必須得到發(fā)送方的編碼/復(fù)用格式參數(shù)，因此，需要采用傳送格式檢測來獲得這些參數(shù)。7.3.5隨機(jī)接入與同步

1.隨機(jī)接入在物理隨機(jī)接入過程被初始化前，物理層需要從高層RRC接收信息：前導(dǎo)擾碼；消息長度為10ms或20ms；AICH中的發(fā)送時(shí)間參數(shù)；用于每個(gè)接入業(yè)務(wù)級別ASC的可用特征碼和RACH子信道組，其中一個(gè)子信道組為一些子信道的組合；功率變化步長（Power-Ramp-Step）（整數(shù)且大于0）；最多前導(dǎo)重傳次數(shù)（整數(shù)且大于0）；初始前導(dǎo)功率（Preamble-Initial-Power）；傳送格式參數(shù)集。以上參數(shù)在每個(gè)物理隨機(jī)接入程序被初始化前可以不斷地被高層更新。在每個(gè)物理隨機(jī)接入程序的初始化階段，物理層將從高層MAC接收信息：用于PRACH消息部分的傳送格式；PRACH傳輸?shù)腁SC；傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（傳送塊集）。物理隨機(jī)接入程序?qū)聪旅娴牟襟E進(jìn)行。

①為規(guī)定的ASC從可用RACH子信道組中概率均等地隨機(jī)選擇一個(gè)。

②在選擇的RACH子信道組中導(dǎo)出可用的接入時(shí)隙，如果在被選擇的集合中沒有接入時(shí)隙可用，則在下一個(gè)接入時(shí)隙集合中隨機(jī)選擇一個(gè)與RACH子信道組相關(guān)的上行接入時(shí)隙。每個(gè)可用的接入時(shí)隙以相同的概率被選擇。

③為規(guī)定的ASC從可用的特征碼隨機(jī)選擇一個(gè)。

④設(shè)置前導(dǎo)重傳計(jì)數(shù)Preamble-Retrans-Max。

⑤設(shè)置前導(dǎo)傳輸功率Preamble-Initial-Power。

⑥

UE利用選擇的上行接入時(shí)隙、特征碼、前導(dǎo)傳輸功率發(fā)射第一個(gè)前導(dǎo)。⑦在選擇的上行鏈路接入時(shí)隙相對應(yīng)的下行鏈路接入時(shí)隙中，如果沒有檢測到與選擇的特征碼相關(guān)的捕獲指示，則執(zhí)行下列步驟：

·選擇一個(gè)新的上行鏈路接入時(shí)隙作為下一次嘗試的接入時(shí)隙；

·選擇新的Signature標(biāo)識；

·以ΔP0=Power-Ramp-Step為步長增加前導(dǎo)傳輸功率；

·前導(dǎo)重傳計(jì)數(shù)減1，如果前導(dǎo)重傳計(jì)數(shù)大于0，則重復(fù)步驟⑥，否則將物理層狀態(tài)置為“在AICH上沒有收到應(yīng)答”傳遞給高層，并退出物理層隨機(jī)接入過程。

⑧如果檢測到與選擇的特征碼相關(guān)的捕獲指示為否定值，則將物理層狀態(tài)置為“在AICH上沒有收到應(yīng)答”傳遞給高層，并退出物理層隨機(jī)接入過程。

⑨如果檢測到與選擇的特征碼相關(guān)的捕獲指示為肯定值，則在AICH對應(yīng)上次前導(dǎo)發(fā)射后3個(gè)或4個(gè)上行接入時(shí)隙上發(fā)射接入消息。

⑩將物理層狀態(tài)置為“RACH消息已發(fā)送”傳遞給高層，并結(jié)束物理層隨機(jī)接入過程。2.同步過程（1）小區(qū)搜索在小區(qū)搜索的過程中，UE搜索小區(qū)并且判斷下行鏈路的擾碼及所在小區(qū)的幀同步，在典型的情況下，小區(qū)搜索通過三個(gè)步驟來執(zhí)行。

①時(shí)隙同步在小區(qū)搜索過程的第1步，UE采用SCH的基本同步碼（PSC）來獲取該小區(qū)的時(shí)隙同步。

②幀同步和碼組指示在小區(qū)搜索的第2步，UE采用SCH的輔助同步碼（SSC）找到幀同步，并對第1步中找到的小區(qū)的碼組進(jìn)行識別。

③擾碼識別在小區(qū)搜索的第3步，UE通過CPICH對碼組進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，確定小區(qū)的主擾碼，然后檢測到P-CCPCH，獲得超幀的同步，讀取系統(tǒng)和小區(qū)的BCH信息。如果此前UE已收到了包含擾碼搜索順序信息的優(yōu)先級表，就可簡化以上第2，3步的執(zhí)行。（2）公共信道同步

P-SCH，S-SCH，CPICH，P-CCPCH及PDSCH有相同的幀定時(shí)。小區(qū)搜索過程中得到P-CCPCH的無線幀定時(shí)，發(fā)射小區(qū)SFN的P-CCPCH作為其他物理信道的定時(shí)基準(zhǔn)。

①

P-CCPCH同步

P-CCPCH的同步是在小區(qū)搜索時(shí)獲得的，幀同步是在小區(qū)搜索的第2步獲得的，超幀同步是通過讀取BCH上的SFN信息獲得的。

②

S-CCPCH同步

S-CCPCH的同步是從P-CCPCH的同步及在BCH上廣播的時(shí)間偏移信息獲得的。

S-CCPCH的幀定時(shí)和超幀定時(shí)是從P-CCPCH的定時(shí)移位了TCPCH（系統(tǒng)參數(shù)）。

③

PRACH同步

PRACH上的隨機(jī)接入突發(fā)的傳輸是按照接入時(shí)隙的時(shí)序進(jìn)行的，接入時(shí)隙的時(shí)序是從接收到的基本CCPCH時(shí)序得到的。④

DPCCH/DPDCH同步專用物理信道的同步可以分成兩種情況：下行專用物理信道和上行專用物理信道同時(shí)建立；下行專用物理信道建立時(shí)上行專用物理信道已存在。

·不存在上行專用物理信道的情況由于這是在一個(gè)頻率上首次建立專用物理信道，所以需同時(shí)建立上行和下行鏈路DPCCH/DPDCH的同步，同步建立過程如下。

a．網(wǎng)絡(luò)開始下行信道的傳輸，DPDCH只是在有數(shù)據(jù)時(shí)才傳輸。

b．UE通過P-CCPCH的同步時(shí)序及網(wǎng)絡(luò)通知的幀偏移、時(shí)隙偏移來建立下行碼片同步和幀同步。

c．UE在經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r(shí)隙偏移后開始上行信道的傳輸。DPDCH僅在有數(shù)據(jù)要發(fā)給網(wǎng)絡(luò)時(shí)才傳輸。上行傳輸功率遵循網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌l(fā)射功率控制TPC指令，UE傳輸?shù)腡PC指令則基于下行信噪比。

d．網(wǎng)絡(luò)根據(jù)幀偏移和時(shí)隙偏移建立上行信道碼片同步和幀同步。

·存在上行專用物理信道的情況在上行鏈路已存在DPCCH/DPDCH的情況下，要建立下行鏈路的相應(yīng)專用信道。如在軟切換時(shí)，就需要在激活集合中加入新的小區(qū)，并且建立新的下行鏈路。在軟切換的開始階段，UE及源基站傳輸?shù)纳稀⑾滦袑Ｓ梦锢硇诺览^續(xù)對無線幀序號連續(xù)計(jì)數(shù)，不做任何改變。

UE開始與目標(biāo)基站的下行鏈路碼片同步建立過程，這時(shí)正在傳輸?shù)纳闲墟溌防^續(xù)傳輸，不做任何改變。目標(biāo)基站開始傳輸下行專用物理信道，同時(shí)開始UE的上行專用物理信道的同步建立過程。同步建立的判斷與“不存在上行專用物理信道的情況”中一樣。

UE根據(jù)目的基站的P-CCPCH的接收時(shí)序來建立下行信道碼片同步。碼片同步一建立，UE就將對目的基站和源基站的下行鏈路一起執(zhí)行最大比值合并。

⑤專用信道DPCH同步定時(shí)不同下行DPCH定時(shí)可以不同，但其與P-CCPCH的幀定時(shí)的偏置將是256chip的整數(shù)倍。在UE側(cè)上行鏈路DPCCH/DPDCH幀發(fā)射大概在接收到對應(yīng)的下行DPCCH/DPDCH幀的第一個(gè)檢測幀后T0(1024chip)處；同一UE的所有上行DPCCH/DPDCH有相同的幀定時(shí)。對專用物理信道，采用同步原語指示上下行無線鏈路的同步狀態(tài)，一般采用基于接收到的DPCCH質(zhì)量或CRC校驗(yàn)確定。UE的層1將測量下行專用信道的每一物理幀的同步狀態(tài)，并向高層報(bào)告?；镜膶?將測量所有無線鏈路集合的每一物理幀的同步狀態(tài)，并向無線鏈路失敗/恢復(fù)觸發(fā)函數(shù)指示，因此在每一個(gè)鏈路集中只有一個(gè)同步狀態(tài)指示。每一個(gè)無線鏈路可以存在三種不同的狀態(tài)：初始狀態(tài)、非同步狀態(tài)和同步狀態(tài)。7.3.6功率控制功率控制按方向分為上行功率控制和下行功率控制；按移動臺和基站是否同時(shí)參與又分為開環(huán)功率控制和閉環(huán)功率控制。

1.上行功率控制（1）PRACH的功率控制在所有物理信道中PRACH是惟一只采用開環(huán)功率控制的，發(fā)射功率通過如下公式計(jì)算：PPRACH=Lperch+IBTS+常數(shù)。PPRACH為發(fā)射功率；Lperch為測得路徑損耗；IBTS為BTS處的干擾信號功率，在BCH上廣播；常數(shù)是通過L3消息決定的（通常由運(yùn)營者設(shè)置）。DPCCH及其相應(yīng)的DPDCH同時(shí)采用開環(huán)和閉環(huán)功率控制，調(diào)整幅度相同，相對功率偏差由高層的信令決定。（2）上行DPCCH/DPDCH功率控制

①上行DPCCH/DPDCH正常發(fā)射功率控制DPCCH/DPDCH的功率控制方式包括兩種，即壓縮模式和非壓縮模式下的功率控制。

在非壓縮模式下，上行發(fā)射功率的初始值是用開環(huán)功率估計(jì)決定的，同隨機(jī)接入過程類似。對上行鏈路，在DPDCH最大速率時(shí)的最大發(fā)射功率是預(yù)先指定的，控制必須在此范圍內(nèi)執(zhí)行，閉環(huán)發(fā)射功率控制的最大發(fā)射功率值是高層信令設(shè)置的。壓縮模式下，由于中間可能會在幾個(gè)時(shí)隙內(nèi)停止發(fā)送發(fā)射功率控制指令TPC，所以功率控制目標(biāo)是在經(jīng)過一段發(fā)射間隔后，盡可能快地恢復(fù)信噪比SIR，使其接近目標(biāo)SIR。

②上行DPCCH功率控制前導(dǎo)部分的發(fā)射功率控制

功率控制前導(dǎo)可用于DCH的初始化。上、下行DPCCH都可以在上行功率控制前導(dǎo)部分發(fā)送，而上行DPDCH只能在功率控制前導(dǎo)結(jié)束之后才能發(fā)送。

③上行DPCCH/DPDCH功率差設(shè)置DPCCH和DPDCH采用不同碼進(jìn)行發(fā)送，不同的傳輸格式組合TFC對應(yīng)的增益因子不同，正常幀的TFC對應(yīng)的DPCCH和DPDCH的增益因子可以通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置或高層信令配置。

2.下行功率控制下行功率控制主要是指對DPCCH/DPDCH的功率控制。（1）下行DPCCH/DPDCH功率控制

DPCCH和其對應(yīng)的DPDCH的功率同時(shí)采用開環(huán)和閉環(huán)功率控制，相同的步長調(diào)節(jié)DPCCH和DPDCH的功率，相對發(fā)射功率偏置由網(wǎng)絡(luò)決定。非壓縮模式下，閉環(huán)功率控制主要是為了保持接收的下行鏈路信噪比盡量靠近SIR目標(biāo)值SIRtarget而調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射功率，外環(huán)功率控制為每一個(gè)連接獨(dú)立地設(shè)置SIRtarget。壓縮模式下UE的操作與正常模式相同，即產(chǎn)生TPC指令應(yīng)當(dāng)基于接收到的SIR的估計(jì)值，與上行功率控制的壓縮模式一樣。（2）站址選擇分集發(fā)射功率控制站址選擇分集發(fā)射功率控制SSDT是在軟切換模式下一種可以選擇的宏分集的方法。UE從激活集合中選擇一個(gè)小區(qū)作為“基本小區(qū)”，所有其他小區(qū)就劃入“非基本小區(qū)”。SSDT的首要目標(biāo)是在下行鏈路中從最好的小區(qū)中發(fā)射信號，以減小在軟切換模式下多路發(fā)射引起的干擾。其次是要在沒有網(wǎng)絡(luò)干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)快速站址選擇，以保持軟切換的優(yōu)點(diǎn)。（3）DSCH功率控制

DSCH功率控制是基于以下的解決方案，慢速功率控制或快速閉環(huán)功率控制，具體用哪一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)選擇。快速閉環(huán)功率控制基于UE在上行DPCCH上傳輸?shù)墓β士刂浦噶睢?.3.7

切換切換是移動臺在移動過程中為保持與網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)連接而發(fā)生的。一般情況下，切換可以分為以下三個(gè)步驟：無線測量、網(wǎng)絡(luò)判決和系統(tǒng)執(zhí)行。在無線測量階段，移動臺不斷地搜索本小區(qū)和周圍所有小區(qū)基站信號的強(qiáng)度和信噪比，此時(shí)基站也不斷地測量移動臺的信號，測量結(jié)果在某些預(yù)設(shè)的條件下匯報(bào)給相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)單元；網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)判決階段，在執(zhí)行相應(yīng)的切換算法（如與預(yù)設(shè)門限相比較）并確認(rèn)目標(biāo)小區(qū)可以提供目前正在服務(wù)的用戶業(yè)務(wù)后，網(wǎng)絡(luò)最終決定是否開始這次切換；在移動臺收到網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)來的切換確認(rèn)命令后，開始進(jìn)入到切換執(zhí)行階段，移動臺進(jìn)入特定的切換狀態(tài)，開始接收或發(fā)送與新基站所對應(yīng)的信號。

在WCDMA中具有與IS-95CDMA中所具有的軟切換、更軟切換、硬切換，還有CDMA到其他系統(tǒng)的切換和空閑切換。CDMA到其他系統(tǒng)的切換中，移動臺從CDMA業(yè)務(wù)信道轉(zhuǎn)到其他系統(tǒng)業(yè)務(wù)信道；空閑切換是移動臺處于空閑狀態(tài)時(shí)所進(jìn)行的切換。硬切換通常發(fā)生在不同頻率的CDMA信道間，WCDMA由于采用了壓縮模式，可以通過壓縮間隔探測其他頻點(diǎn)的信號強(qiáng)度，所以與IS-95相比有了很大進(jìn)步，可以不通過其他輔助手段自主地實(shí)現(xiàn)硬切換，WCDMA系統(tǒng)主要通過對其他頻點(diǎn)的公共導(dǎo)頻信號進(jìn)行探測而得到其他頻點(diǎn)的信號強(qiáng)度。7.4CDMA2000移動通信系統(tǒng)

7.4.1

演進(jìn)

CDMA2000的前向信道和反向信道均采用碼片速率為1.2288MChip/s的單載波直接序列擴(kuò)頻方式，可方便地與IS-95后向兼容，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。

在向第三代演進(jìn)的過程中，需要注意的問題是BTS和BSC等無線設(shè)備的演進(jìn)問題。在制定CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，已經(jīng)考慮了保護(hù)運(yùn)營者的投資，很多無線指標(biāo)在2G和3G中是相同的。對BTS來說，天線、射頻濾波器和功率放大器等射頻部分可以是相同的，而基帶信號處理部分則必須更換。

BSC的情況則較為復(fù)雜。第三代移動通信相對于第二代移動通信的一個(gè)最重要的特點(diǎn)是提供中高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，BSC設(shè)備的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須與之相適應(yīng)。當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率低于64kbit/s的時(shí)候，通?？梢杂靡恍]有完全標(biāo)準(zhǔn)化的方式，通過一些適配器或轉(zhuǎn)換器將分組數(shù)據(jù)流填充到PCM碼流中，通過電路交換實(shí)現(xiàn)簡單的分組功能。但當(dāng)分組速率進(jìn)一步提高時(shí)，BSC就必須具有分組交換功能。核心網(wǎng)通常分為電路交換部分和分組交換部分。對電路交換部分來說，2G和3G沒有原則性的區(qū)別，基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能模型是相同的，主要改進(jìn)是新增加了不少業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)基本上可以通過軟件升級來實(shí)現(xiàn)。而分組交換部分是CDMA系統(tǒng)在3G的主要進(jìn)步，在3G中，則明確定義了與分組數(shù)據(jù)有關(guān)的一些網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。CDMA2000在無線接口功能上有了很大的增強(qiáng)，在軟切換方面將原來的固定門限變?yōu)橄鄬﹂T限，增加了靈活性等。

前向快速尋呼信道技術(shù)可實(shí)現(xiàn)尋呼或睡眠狀態(tài)的選擇，因基站使用快速尋呼信道向移動臺發(fā)出指令，決定移動臺是處于監(jiān)聽尋呼信道還是處于低功耗的睡眠狀態(tài)，這樣移動臺不必長時(shí)間連續(xù)監(jiān)聽前向?qū)ず粜诺?，可減少移動臺激活時(shí)間并節(jié)省功耗；還可實(shí)現(xiàn)配置改變功能，通過前向快速尋呼信道，基站向移動臺發(fā)出最近幾分鐘內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)消息，使移動臺根據(jù)此消息做相應(yīng)設(shè)置處理。前向鏈路發(fā)射分集技術(shù)可減少發(fā)射功率，抗瑞利衰落，增大系統(tǒng)容量，CDMA2000系統(tǒng)采用直接擴(kuò)頻發(fā)射分集技術(shù)，有兩種方式：正交發(fā)射分集方式，先分離數(shù)據(jù)再用正交Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻，通過兩個(gè)天線發(fā)射；空時(shí)擴(kuò)展分集方式，使用空間兩根分離天線發(fā)射已交織的數(shù)據(jù)，使用相同的Walsh碼信道。

反向相干解調(diào)?；纠梅聪?qū)ьl信道發(fā)出的擴(kuò)頻信號捕獲移動臺的發(fā)射，再用Rake接收機(jī)實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，提高了反向鏈路的性能，降低了移動臺發(fā)射功率，提高了系統(tǒng)容量。CDMA2000僅在前向輔助信道和反向輔助信道中使用Turbo碼。CDMA2000支持多種幀長，不同的信道中采用不同的幀長，較短的幀可減少時(shí)延，但解調(diào)性能較低；較長的幀可降低發(fā)射功率要求。

增強(qiáng)的媒體接入控制功能控制多種業(yè)務(wù)接入物理層，保證多媒體的實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)語音、分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時(shí)處理、提供發(fā)送、復(fù)用和QoS控制、提供接入程序，可滿足比IS-95CDMA更寬的帶寬和更多業(yè)務(wù)的要求。

CDMA2000采用了前向快速功控技術(shù)，可進(jìn)行前向快速閉環(huán)功控，與只能進(jìn)行前向信道慢速功控的IS-95CDMA系統(tǒng)相比，大大提高了前向信道的容量，減少了基站耗電。

CDMA2000因?yàn)椴捎昧藗鬏敺旨l(fā)射技術(shù)和前向快速功控后，前向信道的容量約為IS-95CDMA系統(tǒng)的2倍；同時(shí)，業(yè)務(wù)信道因采用Tubro碼而具有2dB的增益，因此，容量還能提高到未采用Tubro碼時(shí)的1.6倍。

如果用于傳送語音業(yè)務(wù)，CDMA2000系統(tǒng)的容量是IS-95CDMA系統(tǒng)的2倍；如果傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，CDMA2000的系統(tǒng)容量是IS-95CDMA系統(tǒng)的3.2倍。而且，在CDMA2000中引入了快速尋呼信道，極大地減少了移動臺的電源消耗，延長了移動臺的待機(jī)時(shí)間，支持CDMA2000的移動臺待機(jī)時(shí)間是IS-95CDMA的15倍或更多。CDMA2000還定義了新的接入方式，可以減少呼叫建立時(shí)間，并減少移動臺在接入過程中對其他用戶的干擾。7.4.2信道結(jié)構(gòu)

CDMA2000與IS-95CDMA系統(tǒng)的主要區(qū)別是信道類型及物理信道的調(diào)制得到增強(qiáng)，以適應(yīng)更多、更復(fù)雜的第三代業(yè)務(wù)。

1.信道類型（1）反向信道反向信道包括以下類型。

①反向?qū)ьl信道：是一個(gè)移動臺發(fā)射的未調(diào)制擴(kuò)頻信號，用于輔助基站進(jìn)行相關(guān)檢測。

②接入信道：傳輸一個(gè)經(jīng)過編碼、交織及調(diào)制的擴(kuò)頻信號，是移動臺用來發(fā)起與基站的通信或響應(yīng)基站的尋呼消息的。接入信道。

③增強(qiáng)接入信道：用于移動臺初始接入基站或響應(yīng)移動臺指令消息，可能用于以下三種接入模式：基本接入模式，功率控制接入模式和備用接入模式。當(dāng)工作在基本接入模式時(shí)，移動臺在增強(qiáng)接入信道上不發(fā)射增強(qiáng)接入頭，增強(qiáng)接入試探序列將由接入信道前導(dǎo)和增強(qiáng)接入數(shù)據(jù)組成；

當(dāng)工作在功率控制接入模式時(shí)，移動臺發(fā)射的增強(qiáng)接入試探序列由接入信道前導(dǎo)、增強(qiáng)接入頭和增強(qiáng)接入數(shù)據(jù)組成；

當(dāng)工作在備用接入模式時(shí)，移動臺發(fā)射的增強(qiáng)接入試探序列由接入信道前導(dǎo)和增強(qiáng)接入頭組成，一旦收到基站的允許，在反向公用控制信道上發(fā)送增強(qiáng)接入數(shù)據(jù)。

④反向公用控制信道：傳輸一個(gè)經(jīng)過編碼、交織及調(diào)制的擴(kuò)頻信號，是在不使用反向業(yè)務(wù)信道時(shí)，移動臺在基站指定的時(shí)間段向基站發(fā)射用戶控制信息和信令信息，通過長碼惟一識別。反向公用控制信道可能用于兩種接入模式：備用接入模式和指配接入模式。

⑤反向?qū)Ｓ每刂菩诺溃河糜谀骋灰苿优_在呼叫過程中向基站傳送該用戶的特定用戶信息和信令信息，反向業(yè)務(wù)信道中可以包含一個(gè)反向?qū)Ｓ每刂菩诺馈?/p>

⑥反向基本信道：用于移動臺在呼叫過程中向基站發(fā)射用戶信息和信令信息，反向業(yè)務(wù)信道可以包含一個(gè)基本信道。

⑦反向輔助碼分信道：用于移動臺在呼叫過程中向基站發(fā)射用戶信息和信令信息，僅在無線配置RC為1和2，且反向分組數(shù)據(jù)量突發(fā)性增大時(shí)建立，并在基站指定的時(shí)間段內(nèi)存在。反向業(yè)務(wù)信道可以最多包含7個(gè)反向輔助碼分信道。

⑧反向輔助信道：用于移動臺在呼叫過程中向基站發(fā)射用戶信息和信令信息，僅在無線配置RC為3～6時(shí)，且反向分組數(shù)據(jù)量突發(fā)性增大時(shí)建立，并在基站指定的時(shí)間段內(nèi)存在。反向業(yè)務(wù)信道可以包含2個(gè)輔助信道。CDMA2000反向信道結(jié)構(gòu)如圖7.7所示。（2）前向信道前向信道包括導(dǎo)頻信道、同步信道、尋呼信道、廣播控制信道、快速尋呼信道、公用功率控制信道、公用指配信道、公用控制信道。其中，前3種與IS-95系統(tǒng)兼容，后面的信道則是CDMA2000新定義的信道。前向?qū)Ｓ眯诺腊瑢Ｓ每刂菩诺?、基本信道、輔助碼分信道、輔助信道。其中，前向基本信道的RC1、RC2以及輔助碼分信道是和IS-95中的業(yè)務(wù)信道兼容的，其他信道則是CDMA2000新定義的信道。

①廣播控制信道：傳輸經(jīng)過卷積編碼、碼符號重復(fù)、交織、擾碼、擴(kuò)頻和調(diào)制的擴(kuò)頻信號，用來發(fā)送基站的系統(tǒng)廣播控制信息?；纠么诵诺琅c區(qū)域內(nèi)的移動臺進(jìn)行通信。

②快速尋呼信道：傳輸一個(gè)未編碼的開關(guān)控制調(diào)制擴(kuò)頻信號，包含尋呼信道指示，用于基站和區(qū)域內(nèi)的移動臺進(jìn)行通信。基站使用快速尋呼信道通知空閑模式下工作在分時(shí)隙方式的移動臺，是否應(yīng)在下一個(gè)前向公用控制信道或?qū)ず粜诺罆r(shí)隙的開始接收前向公用控制信道或?qū)ず粜诺馈?/p>

③公用功率控制信道：用于基站進(jìn)行多個(gè)反向公用控制信道和增強(qiáng)接入信道的功率控制?；局С侄鄠€(gè)公用功率控制信道工作。

④公用指配信道：提供對反向鏈路信道指配的快速響應(yīng)，以支持反向鏈路的隨機(jī)接入信息的傳輸。該信道在備用接入模式下控制反向公用控制信道和相關(guān)聯(lián)的功率控制子信道，并且在功率控制接入模式下提供快速證實(shí)?；究梢赃x擇不支持公用指配信道，并在廣播控制信道通知移動臺這種選擇。

⑤前向公用控制信道：傳輸經(jīng)過卷積編碼、碼符號重復(fù)、交織、擾碼、擴(kuò)頻和調(diào)制的擴(kuò)頻信號，用于在未建立呼叫連接時(shí)，發(fā)射移動臺特定消息?；纠么诵诺篮蛥^(qū)域內(nèi)的移動臺進(jìn)行通信。

⑥前向?qū)Ｓ每刂菩诺溃河糜谠诤艚羞^程中給某一特定移動臺發(fā)送用戶信息和信令信息。每個(gè)前向業(yè)務(wù)信道可以包括一個(gè)前向?qū)Ｓ每刂菩诺馈?/p>

⑦前向輔助碼分信道：用于在通話過程中給特定移動臺發(fā)送用戶和信令消息，在無線配置RC為1和2，且前向分組數(shù)據(jù)量突發(fā)性增大時(shí)建立，并在指定的時(shí)間段內(nèi)存在。每個(gè)前向業(yè)務(wù)信道最多可包括7個(gè)前向輔助碼分信道。

⑧前向輔助信道：用于在通話過程中給特定移動臺發(fā)送用戶和信令消息，在無線配置RC為3到9，且前向分組數(shù)據(jù)量突發(fā)性增大時(shí)建立，并在指定的時(shí)間段內(nèi)存在。每個(gè)前向業(yè)務(wù)信道最多可包括2個(gè)前向輔助信道。移動臺發(fā)射的前向CDMA信道結(jié)構(gòu)如圖7.8所示。

2.CDMA2000反向信道調(diào)制（1）反向信道的無線配置

CDMA2000反向信道通過無線配置RC來定義，對于反向信道共有六種無線配置，不同的配置使用不同的擴(kuò)頻速率、不同的數(shù)據(jù)速率、前向糾錯(cuò)和調(diào)制特性。六種無線配置的應(yīng)用必須滿足一定的應(yīng)用規(guī)則，而且前向信道和反向信道的無線配置是相互關(guān)聯(lián)的。（2）反向信道的信號處理

①前向糾錯(cuò)FEC。根據(jù)不同的CDMA信道類型使用不同卷積速率的FEC，反向輔助信道還可使用Turbo編碼方式進(jìn)行前向糾錯(cuò)。

②碼符號重復(fù)。從卷積編碼器輸出日葵的碼符號在交織前先被重復(fù)，以增加傳輸和接收的可靠性。反向業(yè)務(wù)信道的碼符號重復(fù)率隨數(shù)據(jù)率的不同而不同。

③打孔。只有無線配置為3，4，5，6時(shí)，使用打孔技術(shù)，目的是為了進(jìn)行速率匹配，按一定算法刪除一部分比特，將用戶業(yè)務(wù)要求實(shí)時(shí)傳送的信息比特?cái)?shù)與信道速率相適應(yīng)，即將數(shù)據(jù)流中的信息比特按相應(yīng)的格式進(jìn)行篩選。不同的RC采用不同的打孔格式，打孔格式在一幀中是一直重復(fù)的。

④塊交織。在調(diào)制和發(fā)射前，移動臺將對所有信道上的碼符號進(jìn)行交織，以減少快衰落的影響。

⑤正交調(diào)制。由于CDMA前向信道使用的是完全正交的擴(kuò)頻碼，而反向信道使用的是不完全正交的偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻，反向信道為了彌補(bǔ)這樣帶來的不均衡，增加正交調(diào)制過程以增加基站接收后解調(diào)信息的信噪比。

⑥正交擴(kuò)頻。當(dāng)發(fā)射反向?qū)ьl信道、增強(qiáng)接入信道、反向公用控制信道和反向業(yè)務(wù)信道，且RC為3～6時(shí)，移動臺使用正交擴(kuò)頻。

⑦數(shù)據(jù)率和門控。在發(fā)射前，反向業(yè)務(wù)信道交織器輸出還要經(jīng)過一個(gè)時(shí)間濾波器進(jìn)行選通，通過這種選通輸出某些符號而濾掉另一些符號，傳輸門控的工作周期隨發(fā)射數(shù)據(jù)率的變化而變化。

門控電路的選通和不選通是由數(shù)據(jù)突發(fā)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器函數(shù)確定的，其功率控制組在一幀內(nèi)的位置是偽隨機(jī)變化的。數(shù)據(jù)突發(fā)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器保證每個(gè)重復(fù)的符號僅被傳輸一次。數(shù)據(jù)突發(fā)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)“0”和“1”的屏蔽模式，可隨機(jī)屏蔽掉由碼重復(fù)產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)，屏蔽模式與幀數(shù)據(jù)率有關(guān)。在門控電路不選通期間，移動臺將遵循不選通時(shí)對發(fā)射功率的要求，即至少比最近的傳輸數(shù)據(jù)的功率控制組的平均輸出功率低20dB或低于發(fā)射機(jī)的噪聲電平，可減小對工作在同一反向CDMA信道上的其他移動臺的干擾。

⑧直接序列擴(kuò)頻。反向業(yè)務(wù)信道在數(shù)據(jù)隨機(jī)化后被長碼直接序列擴(kuò)頻，而接入信道在經(jīng)過正交調(diào)制后就被長碼直接序列擴(kuò)頻。

⑨正交序列擴(kuò)頻。在直接序列擴(kuò)頻后，反向業(yè)務(wù)信道和接入信道等將進(jìn)行正交擴(kuò)頻，用于該擴(kuò)頻的序列是前向CDMA信道上使用的零偏置I和Q正交導(dǎo)頻PN序列。

⑩基帶濾波。擴(kuò)頻后，I、Q路信號送至I、Q基帶濾波器的輸入端，以滿足限值要求。3.CDMA前向信道調(diào)制

CDMA2000前向信道配置了9種特性，與反向信道的無線配置一樣，不同的配置使用不同的擴(kuò)頻速率、不同的數(shù)據(jù)速率、前向糾錯(cuò)和調(diào)制特性。前向信道的打孔、正交調(diào)制、擴(kuò)譜技術(shù)與反向信道類似。7.4.3CDMA2000基本工作過程CDMA2000的基本工作過程與IS-95CDMA系統(tǒng)相似，下面主要介紹用戶起呼過程。首先，用戶通過移動臺發(fā)起一個(gè)呼叫，生成初始化消息，由于此時(shí)沒有建立業(yè)務(wù)信道，移動臺通過接入信道將該消息發(fā)送給基站。基站收到初始化消息后，開始準(zhǔn)備建立業(yè)務(wù)信道，并開始試探發(fā)送空業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)，而此時(shí)移動臺并沒有開始建立業(yè)務(wù)信道的準(zhǔn)備，所以基站組成信道指配消息（包含基站針對該用戶剛分配的信道特性，如所使用的信道碼等），通過尋呼信道發(fā)送給移動臺。

移動臺根據(jù)該消息所指示的信道信息開始嘗試接收基站發(fā)送的前向空業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)，在接收到N個(gè)連續(xù)正確幀后，移動臺開始嘗試建立相對應(yīng)的反向業(yè)務(wù)信道，首先發(fā)送業(yè)務(wù)的前導(dǎo)，在基站探測到反向業(yè)務(wù)信道前導(dǎo)數(shù)據(jù)后，基站認(rèn)為前向和反向業(yè)務(wù)信道鏈路基本建立，生成基站證實(shí)指令消息通過前向業(yè)務(wù)信道發(fā)送給移動臺，移動臺收到該消息后，開始發(fā)送反向空業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)。

基站接著生成業(yè)務(wù)選擇響應(yīng)指令消息通過前向業(yè)務(wù)信道發(fā)送給移動臺，移動臺根據(jù)收到的業(yè)務(wù)選擇開始處理基本業(yè)務(wù)信道和其他相應(yīng)的信道，并發(fā)送相應(yīng)的業(yè)務(wù)連接完成消息。在移動臺和基站間交流振鈴和去振鈴等消息后，用戶就可以進(jìn)入對話狀態(tài)了。

對于分組業(yè)務(wù)，系統(tǒng)除了建立前向和反向基本業(yè)務(wù)信道之外，還需要建立相應(yīng)的輔助碼分信道，如果前向需要傳輸很多的分組數(shù)據(jù)，基站通過發(fā)送輔助信道指配消息建立相應(yīng)的前向輔助碼分信道，使數(shù)據(jù)在指定的時(shí)間段內(nèi)通過前向輔助碼分信道發(fā)送給移動臺。如果反向需要傳輸很多的分組數(shù)據(jù)，移動臺通過發(fā)送輔助信道請求消息與基站建立相應(yīng)的反向輔助碼分信道，使數(shù)據(jù)在指定的時(shí)間段內(nèi)通過反向輔助碼分信道發(fā)送給基站。CDMA2000中其他一些輔助性信道的設(shè)立是為了增強(qiáng)系統(tǒng)的功能和靈活性，這些信道是輔助性的，并不一定涉及到每一個(gè)呼叫過程。7.5TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)

TD-SCDMA是我國提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，TD-SCDMA系統(tǒng)采用時(shí)分雙工、TDMA/CDMA/SDMA多址方式，基于同步CDMA、智能天線、多用戶檢測、正交可變擴(kuò)頻系數(shù)、Turbo編碼等新技術(shù)，工作于2010MHz～2025MHz。

主要優(yōu)勢在于：上下行對稱，利于使用智能天線、多用戶檢測、CDMA等新技術(shù)；可高效率地滿足不對稱業(yè)務(wù)的需要；簡化硬件，降低成本和價(jià)格；便于利用不對稱頻譜資源，頻譜利用率大大提高；可與第二代移動通信系統(tǒng)兼容。本節(jié)主要介紹TD-SCDMA采用的多址方式、TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)和物理層程序。7.5.1采用的多址方式

TD-SCDMA是一個(gè)時(shí)分同步的CDMA系統(tǒng)，用軟件和幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的上行同步。

它是一個(gè)基于智能天線的系統(tǒng)，充分發(fā)揮了智能天線的優(yōu)勢，并且使用了SDMA（空分多址）技術(shù)；還可以采用軟件無線電技術(shù)，所有基帶數(shù)字信號處理均用軟件實(shí)現(xiàn)，而不依賴于ASIC（特定用途的集成電路）；

在基帶數(shù)字信號處理上，聯(lián)合使用了智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)，達(dá)到比UTRATDD（通用陸地?zé)o線接入-時(shí)分雙工）高一倍的頻譜利用率；另外，TD-SCDMA使用接力切換技術(shù)，和CDMA的軟切換相比，簡化了用戶終端的設(shè)計(jì)，克服了軟切換要長期大量占用網(wǎng)絡(luò)資源和基站下行容量資源的缺點(diǎn)。

對FDD來說，由于上下行鏈路的空間特性差異很大，所以很難采用SDMA方法通過計(jì)算上行鏈路的空間傳播特性來合成下行鏈路信號；而TDD的上下行空間傳播特性接近，所以，比較適合采用SDMA技術(shù)。使用SDMA技術(shù)還可以大致估算出每個(gè)用戶的距離和方位，以輔助用于3G用戶的定位并為切換提供參考信息。CDMA與SDMA有相互補(bǔ)充的作用，當(dāng)幾個(gè)用戶靠得很近時(shí)，SDMA技術(shù)無法精確分辨用戶位置，每個(gè)用戶都受到了鄰近其他用戶的強(qiáng)干擾而無法正常工作，而采用CDMA的擴(kuò)頻技術(shù)可以很輕松地降低其他用戶的干擾。因此，將SDMA與CDMA技術(shù)結(jié)合起來（即SCDMA）就可以充分發(fā)揮這兩種技術(shù)的優(yōu)越性。7.5.2時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)

1．幀結(jié)構(gòu)

TD-SCDMA以10ms為一個(gè)幀時(shí)間單位，由于使用智能天線技術(shù)，需要隨時(shí)掌握用戶終端的位置，因此TD-SCDMA進(jìn)一步將每個(gè)幀分為了兩個(gè)5ms的子幀，從而縮短了每一次上下行周期的時(shí)間，能在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成對用戶的定位。TD-SCDMA的每個(gè)子幀的結(jié)構(gòu)如圖7.9所示。

一個(gè)TD-SCDMA子幀分為7個(gè)普通時(shí)隙（TS0～TS6）、一個(gè)下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）、一個(gè)上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS）和一個(gè)保護(hù)周期（GP）。切換點(diǎn)（SwitchingPoint）是上下行時(shí)隙之間的分界點(diǎn)，通過該分界點(diǎn)的移動，可以調(diào)整上下行時(shí)隙的數(shù)量比例，從而適應(yīng)各種不對稱分組業(yè)務(wù)。各時(shí)隙上的箭頭方向表示上行或下行，其中TS0必須是下行時(shí)隙，而TS1一般情況下是上行時(shí)隙，但隨著兩種TDD模式（WCDMATDD和TD-SCDMA）間干擾分析研究的進(jìn)一步深入，該時(shí)隙也有可能在遇到干擾時(shí)停止發(fā)射并將數(shù)據(jù)移至下一時(shí)隙。

對于TD-SCDMA，由于其幀結(jié)構(gòu)為波束賦形的應(yīng)用而優(yōu)化，在每一子幀里都有專門用于上行同步和小區(qū)搜索的UpPTS和DwPTS。DwPTS包括32碼片的GP和64chip的SYNC，其中SYNC是一個(gè)正交碼組序列，共有32種，分配給不同的小區(qū)，用于小區(qū)搜索。UpPTS包括128chip的SYNC1和32chip的GP，如圖7.10所示。其中SYNC1是一個(gè)正交碼組序列，共有256種，按一定算法隨機(jī)分配給不同的用戶，用于在隨機(jī)訪問程序中向基站發(fā)送物理信道的同步信息。2.信息格式

TD-SCDMA中每個(gè)時(shí)隙的信息只有一種脈沖類型，包括數(shù)據(jù)信息塊1、數(shù)據(jù)信息塊2、同步控制SS、TPC符號、TFCI符號、訓(xùn)練序列Midamble和保護(hù)間隔GP，如圖7.11所示。圖7.11TD-SCDMA的脈沖類型7.5.3物理層程序

物理層程序即空中接口中通信連接中的處理程序，包括以下幾個(gè)部分：

1.同步與小區(qū)搜索（1）TD-SCDMA小區(qū)搜索

TD-SCDMA的小區(qū)搜索分為四步，比較快捷。

①下行導(dǎo)頻時(shí)隙DwPTS搜索。

②擾碼和基本訓(xùn)練序列識別。目的是找到該小區(qū)所使用的基本訓(xùn)練序列和與其對應(yīng)的擾碼。

③實(shí)現(xiàn)復(fù)幀同步。UE通過QPSK相位編碼信息搜索到復(fù)幀頭，實(shí)現(xiàn)復(fù)幀同步。因?yàn)閺?fù)幀頭包含QPSK相位編碼信息。

④讀廣播信道BCH。UE利用前幾步已經(jīng)識別出的擾碼、基本訓(xùn)練序列、復(fù)幀頭讀取BCH廣播信道信息，從而得到小區(qū)配置等公用信息。（2）TD-SCDMA同步

UE通過小區(qū)搜索已經(jīng)可以接收來自基站的下行同步信號，但基站與每個(gè)UE的距離不同，所以僅靠下行信道的同步信號并不能完全實(shí)現(xiàn)上行傳輸同步。上行信道的基本訓(xùn)練序列可幫助UE保持上行同步?；緶y量每個(gè)UE在每一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的基本訓(xùn)練序列，估測出功率和時(shí)間偏移量；在