移動(dòng)通信課件-第6章

第7章3G和未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)7.1概述7.2WCDMA7.3cdma20007.4TD－SCDMA7.5三種主流標(biāo)準(zhǔn)的方案性能比較

7.1概述在1985年，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）就提出了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念，當(dāng)時(shí)稱為未來(lái)公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS），后考慮到該系統(tǒng)預(yù)計(jì)在2000年左右商用，且工作于2000MHz頻段，1996年更名為國(guó)際移動(dòng)電信系統(tǒng)IMT-2000(InternationalMobileTelecomunication2000)。主要特性有：（1）全球化。IMT－2000是一個(gè)全球性的系統(tǒng)，它包括多種系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)上具有高度的通用性，該系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)以及它與固定網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)可以兼容，能提供全球漫游。（2）多媒體化。提供高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，如話音、可變速率數(shù)據(jù)、視頻和高清晰圖像等多種業(yè)務(wù)。（3）綜合化。能把現(xiàn)存的各類移動(dòng)通信系統(tǒng)綜合在統(tǒng)一的系統(tǒng)中，以提供多種服務(wù)。（4）智能化。主要表現(xiàn)在智能網(wǎng)的引入，移動(dòng)終端和基站采用軟件無(wú)線電技術(shù)。（5）個(gè)人化。用戶可用惟一個(gè)人電信號(hào)碼（PTN）在終端上獲取所需要的電信業(yè)務(wù)，這就超越了傳統(tǒng)的終端移動(dòng)性，真正實(shí)現(xiàn)了個(gè)人移動(dòng)性。

對(duì)無(wú)線傳輸技術(shù)提出了以下要求。（1）高速傳輸以支持多媒體業(yè)務(wù)：室內(nèi)環(huán)境至少2Mbit/s；室外步行環(huán)境至少384kbit/s；室外車(chē)輛環(huán)境至少144kbit/s。（2）傳輸速率按需分配。（3）上下行鏈路能適應(yīng)不對(duì)稱業(yè)務(wù)的需求。（4）簡(jiǎn)單的小區(qū)結(jié)構(gòu)和易于管理的信道結(jié)構(gòu)。（5）靈活的頻率和無(wú)線資源的管理、系統(tǒng)配置和服務(wù)設(shè)施。圖7-1IMT-2000系統(tǒng)的營(yíng)運(yùn)環(huán)境7.1.1IMT-2000的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)1.各種規(guī)定的基本原則WARC－92的ITU－RM.1036建議給出了IMT－2000頻帶使用原則，如表7－1所示。表7-1ITU-R建議的IMT-2000頻帶使用原則

2.頻率劃分1987年，ITU世界無(wú)線電行政大會(huì)為FPLMTS選擇了1～3GHz的工作頻段，最小帶寬為230MHz。在WARC-92會(huì)議上，ITU會(huì)員一致同意IMT-2000的頻段為2GHz，即1885～2025MHz和2110～2200MHz，其中1980～2010MHz和2170～2200MHz用于移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)（MSS），共60MHz；其余170MHz為陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)頻段，其中對(duì)稱頻段是2?×?60MHz，不對(duì)稱的頻段是50MHz。表7-2

IMT-2000衛(wèi)星的頻段劃分

3.衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星移動(dòng)系統(tǒng)（MSS）是解決實(shí)現(xiàn)全球覆蓋問(wèn)題的有效方法。作為陸地系統(tǒng)的補(bǔ)充，衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)具有覆蓋面積大、信號(hào)穩(wěn)定、不受地形地貌影響、不受距離限制等特點(diǎn)。IMT-2000將是綜合陸地與衛(wèi)星系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)整體。

衛(wèi)星軌道可以分為地球同步軌道（GEO）和非地球同步軌道（NGEO）兩類。IMT-2000趨向于使用非地球同步軌道，因?yàn)镹GEO可以較好地實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，時(shí)延較小。同時(shí)，可以使用小口徑的天線減小波束的投射范圍，從而獲得更好的全球頻率重用系數(shù)。但NGEO的一個(gè)缺點(diǎn)是所需使用的衛(wèi)星數(shù)目要比GEO的多，并且衛(wèi)星相對(duì)于地區(qū)不是靜止的。

表7-3

三種3G標(biāo)準(zhǔn)比較表7-3

三種3G標(biāo)準(zhǔn)比較第三代移動(dòng)通信新技術(shù)1．高效信道編譯碼技術(shù)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中都采用了卷積碼和Turbo碼兩種糾錯(cuò)編碼。在高速率、對(duì)譯碼時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)鏈路中使用Turbo碼以利于其優(yōu)異的糾錯(cuò)性能；考慮到Turbo碼譯碼的復(fù)雜度、時(shí)延的原因，在語(yǔ)音和低速率、對(duì)譯碼時(shí)延要求比較苛刻的數(shù)據(jù)鏈路中使用卷積碼，在其他邏輯信道中也使用卷積碼。2．軟件無(wú)線電技術(shù)軟件無(wú)線電技術(shù)的基本思想是高速模/數(shù)（A/D）和數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器盡可能靠天線處理，所有基帶信號(hào)處理都用軟件方式替代硬件實(shí)施。軟件無(wú)線電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分為寬帶多頻段天線、高速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器以及高速信號(hào)處理部分。軟件無(wú)線電技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是基于同樣的硬件環(huán)境，針對(duì)不同的功能采用不同的軟件來(lái)實(shí)施，其系統(tǒng)升級(jí)、多種模式的運(yùn)行可以自適應(yīng)地完成。軟件無(wú)線電能實(shí)現(xiàn)多模式通信系統(tǒng)的無(wú)縫連接。3．智能天線技術(shù)無(wú)線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、阻塞和掉話等問(wèn)題一直困擾著蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。采用智能天線陣（AdaptiveAntennaArrays）技術(shù)可以提高第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量及服務(wù)質(zhì)量。智能天線陣技術(shù)是基于自適應(yīng)天線陣列原理，利用天線陣列的波束合成和指向，產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束，自適應(yīng)地調(diào)整其方向圖以跟蹤信號(hào)變化；對(duì)干擾方向調(diào)零以減少甚至抵消干擾信號(hào)，提高接收信號(hào)的載干比（C/I），以增加系統(tǒng)的容量和頻譜效率。其特點(diǎn)在于以較低的代價(jià)換得無(wú)線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、抗阻塞和掉話等性能的顯著提高。智能天線陣由N單元天線陣、A/D轉(zhuǎn)換器、波束形成器（Beam-former）、波束方向估計(jì)及跟蹤器等幾部分組成。4．多用戶檢測(cè)和干擾消除技術(shù)多用戶檢測(cè)的基本思想是把所有用戶的信號(hào)都當(dāng)做有用信號(hào)，而不是當(dāng)做干擾信號(hào)。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，CDMA系統(tǒng)多址干擾抑制或多用戶檢測(cè)技術(shù)，已慢慢走向成熟及實(shí)用?？紤]到復(fù)雜度及成本等的原因，目前的多用戶檢測(cè)實(shí)用化研究，主要圍繞基站進(jìn)行。5．向全I(xiàn)P網(wǎng)過(guò)渡全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)可節(jié)約成本，提高可擴(kuò)展性、靈活性和使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作更有效率等；支持IPv6，解決IP地址的不足和移動(dòng)IP。由于IP技術(shù)在移動(dòng)通信中的引入，將改變移動(dòng)通信的業(yè)務(wù)模式和服務(wù)方式。基于移動(dòng)IP技術(shù)，為用戶快速、高效、方便地部署豐富的應(yīng)用服務(wù)成為可能。6．IMT-2000無(wú)線協(xié)議分層模型在IMT-2000中將Um接口分成4層：物理層、介質(zhì)接入層、鏈路接入層和網(wǎng)絡(luò)層（包括呼叫控制、移動(dòng)性管理和無(wú)線電資源管理）。7.1.23G的三大標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)路徑1.WCDMA和TD-SCDMAWCDMA和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)從原先GSM的基礎(chǔ)上演進(jìn)。GSM網(wǎng)絡(luò)采用電路交換（CS）的方式，主要用于語(yǔ)音通話，而因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳遞則采用分組交換（PS）的方式。由于這兩種網(wǎng)絡(luò)具有不同的交換體系，導(dǎo)致彼此間的網(wǎng)絡(luò)幾乎都是獨(dú)立運(yùn)行的。通過(guò)采用GPRS技術(shù)，可使現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)方便地實(shí)現(xiàn)與高速數(shù)據(jù)分組網(wǎng)的簡(jiǎn)便接入。WCDMA和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)保留了GSM的PS和CS主要結(jié)構(gòu)，兼容GSM原有的手機(jī)終端設(shè)備，使GSM網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)演進(jìn)至3G。

2.cdma2000cdma2000主要由IS-95和IS-41標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來(lái)。它與AMPS、D-AMPS和IS-95都有較好的兼容性。在反向信道也使用了導(dǎo)頻，又采用了一些新技術(shù)，使其能滿足IMT-2000的要求。cdma2000可分為cdma2000-1X（單載波，1倍于IS-95A的帶寬）和cdma2000－3X（多載波，3倍于IS-95A的帶寬）兩個(gè)系統(tǒng)。IS-95A是CDMA網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。IS-95B標(biāo)準(zhǔn)1998年用于ＣＤＭＡ基礎(chǔ)平臺(tái)。cdma2000-1X是cdma2000的第一個(gè)階段。與IS-95A/B完全兼容，并可與IS-95B系統(tǒng)的頻段共享或重疊。cdma2000-1X與IS-95通過(guò)不同的無(wú)線配置(RC)來(lái)區(qū)別；cdma2000-1X網(wǎng)絡(luò)部分引入了分組交換方式，支持移動(dòng)IP業(yè)務(wù)，可以提供144kb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，容量比cdmaOne高一倍，而且增加了輔助碼分信道等，可以對(duì)一個(gè)用戶同時(shí)承載多個(gè)數(shù)據(jù)流和多種業(yè)務(wù)。北美運(yùn)營(yíng)商在2000年6月開(kāi)始cdma2000-1X的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，2001年底已提供商用。韓國(guó)在2000年10月開(kāi)通了cdma2000-1X網(wǎng)絡(luò)。目前，美洲、亞洲和大洋洲的眾多運(yùn)營(yíng)商采用了cdma2000-1X進(jìn)行商用運(yùn)行。原中國(guó)聯(lián)通的cdma2000-1X網(wǎng)絡(luò)于2002年下半年開(kāi)始商用。cdma2000-1X-EV的標(biāo)準(zhǔn)由3GPP2從2000年初開(kāi)始制定。1X-EV支持至少2Mb/s的高速數(shù)據(jù)和1.25MHz的寬信道的更高話音容量。1X-EV分為兩個(gè)發(fā)展階段。第一階段(1X-EV-DO)要求在標(biāo)準(zhǔn)的1.25MHz專用信道中，下行分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)達(dá)到2.4Mb/s的峰值速率。第二階段（1X-EV-DV）要求在提供2.4Mb/s峰值速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)，與電路交換型話音和數(shù)據(jù)用戶共享頻譜。

（1）第一階段：1X-EV-DO(DataOnly)?；赒ualcomm公司提出的HDR(HighDataRate)技術(shù)，采用與語(yǔ)音分離的信道傳輸數(shù)據(jù),支持平均速率650kb/s，峰值速率2.4Mb/s的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不支持話音業(yè)務(wù)。目前已經(jīng)商用。運(yùn)營(yíng)商通過(guò)分配一個(gè)用于數(shù)據(jù)的單獨(dú)載波，將能為用戶提供超過(guò)2Mb/s的傳輸速率。

（2）第二階段：1X-EV-DV(DataandVoice)。1X-EV-DV是1X-EV-DO基礎(chǔ)上的技術(shù)方案，目標(biāo)是在一個(gè)載波的寬度(1.25MHz)內(nèi)，不僅實(shí)現(xiàn)高速的語(yǔ)音和非實(shí)時(shí)的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而且能夠提供實(shí)時(shí)的多媒體業(yè)務(wù)，最高數(shù)據(jù)速率大于5Mb/s。圖7-2cdma2000演變發(fā)展過(guò)程

7.1.33G業(yè)務(wù)3G業(yè)務(wù)可分為以下四類：（1）交互式業(yè)務(wù)：分為會(huì)話業(yè)務(wù)、消息業(yè)務(wù)和檢索與存儲(chǔ)業(yè)務(wù)三種。包括電話、移動(dòng)銀行、可視電話和可視會(huì)議等。（2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)，包括短信、電子郵件、語(yǔ)音郵件、Web、視頻郵件、遠(yuǎn)程醫(yī)院等。（3）單向信息業(yè)務(wù)，包括數(shù)字報(bào)紙/出版、遠(yuǎn)程教育/視頻購(gòu)物、移動(dòng)音頻播放器、移動(dòng)視頻播放器、視頻點(diǎn)播和卡拉OK等。（4）多點(diǎn)廣播業(yè)務(wù)，包括文本數(shù)字信息傳送、語(yǔ)音信息傳送、先進(jìn)汽車(chē)導(dǎo)航、視頻信息傳送、移動(dòng)收音機(jī)和移動(dòng)電視等。

具體有以下一些業(yè)務(wù)：（1）無(wú)線一鍵通(PoC或PTT)業(yè)務(wù)PoC是一種半雙工的通信方式,通過(guò)PoC技術(shù)，用戶能以類似對(duì)講機(jī)的方式使用手機(jī)進(jìn)行通信。使用PoC技術(shù)，用戶可以輕松的實(shí)現(xiàn)“一對(duì)一”或者組群之間的通信。用戶將不再需要輸入復(fù)雜的手機(jī)號(hào)碼，而是按下一個(gè)按鈕進(jìn)入好友列表，選定要聯(lián)系的好友后再按一下按鈕，雙方就可以通話了。（2）彩E業(yè)務(wù)互聯(lián)網(wǎng)信息接入?yún)f(xié)議（IMAP）是一種收/發(fā)電子郵件的協(xié)議。MobileMAP(M-IMAP)業(yè)務(wù)允許一個(gè)移動(dòng)臺(tái)存取和操作M-IMAP服務(wù)器上的電子郵件消息。M-IMAP業(yè)務(wù)通過(guò)一個(gè)M-IMAP客戶端和一個(gè)M-IMAP服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。IMAP任務(wù)包含兩部分：Mailer和LowLevelAPIs。Mailer實(shí)現(xiàn)郵件收/發(fā)等和網(wǎng)絡(luò)交互的核心功能。LowLevelAPIs實(shí)現(xiàn)Mailer的手機(jī)本地移植功能，包括文件訪問(wèn)、圖形處理、事件處理、定時(shí)器/日歷功能、字符輸入、地址簿訪問(wèn)等等。

（3）MMS業(yè)務(wù)MMS為多媒體短信業(yè)務(wù)，是按照3GPP標(biāo)準(zhǔn)和WAP論壇標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)多媒體信息標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的最新業(yè)務(wù)。MMS傳輸?shù)膬?nèi)容包括：文本、圖片、聲音和視頻。多媒體短信業(yè)務(wù)在GPRS/WCDMA網(wǎng)絡(luò)或cdma2000-1X網(wǎng)絡(luò)的支持下，以WAP無(wú)線應(yīng)用協(xié)議為載體傳送視頻片段、圖片、聲音和文字。支持語(yǔ)音、因特網(wǎng)瀏覽、電子郵件、會(huì)議電視等多種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)即時(shí)的手機(jī)端到端、手機(jī)終端到互聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)到手機(jī)終端的多媒體信息傳送。

（4）DRM業(yè)務(wù)移動(dòng)數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)要求在一種受控方式下提供數(shù)字內(nèi)容的傳送和使用方法。通過(guò)內(nèi)容提供商描述的使用權(quán)限，內(nèi)容在授權(quán)的移動(dòng)終端上傳播和使用。受DRM控制的媒體對(duì)象可以是游戲、鈴聲、照片、音樂(lè)片段、視頻片段以及流媒體等?；镜腄RM系統(tǒng)功能體系包括以下幾個(gè)實(shí)體：移動(dòng)終端DRMAgent、內(nèi)容中心、版權(quán)中心、用戶和移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。媒體對(duì)象在一種保護(hù)和受控方式下打包和發(fā)送到用戶。只有授權(quán)移動(dòng)終端才能使用受保護(hù)的內(nèi)容。（5）空中下載OTA業(yè)務(wù)OTA（Over-The-Air）是通過(guò)移動(dòng)通信的空中接口對(duì)SIM卡數(shù)據(jù)及應(yīng)用進(jìn)行遠(yuǎn)程管理的技術(shù)。具體的目標(biāo)包括：實(shí)現(xiàn)不同的支付模式支持電子商務(wù)體系的建立。滿足具有不同能力的移動(dòng)終端的內(nèi)容，能夠使用統(tǒng)一的模式發(fā)布。在所有媒體類型的下載處理過(guò)程之間創(chuàng)建公共性部分。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)能力協(xié)商和手動(dòng)能力協(xié)商。允許初始下載方案在屬性和功能方面有擴(kuò)展的能力。創(chuàng)建簡(jiǎn)單、快速的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用方案，縮短市場(chǎng)化時(shí)間。（6）IMPS(InstantMessagingandPresenceServices)即時(shí)消息業(yè)務(wù)基于Web的概念，把手機(jī)的短信和手機(jī)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)完美地結(jié)合，使用戶通過(guò)手機(jī)方便地與他人以短信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行即時(shí)的信息交流。IMPS規(guī)范主要定位在移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)業(yè)務(wù)和基于Internet的即時(shí)消息業(yè)務(wù)之間交換信息和圖像等內(nèi)容方面。

7.1.4全球3G業(yè)務(wù)發(fā)展情況全球的3G網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)均得到了商業(yè)運(yùn)營(yíng)。中國(guó)的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本覆蓋了全國(guó)絕大部分地市。截止2010年10月底，3G用戶規(guī)模達(dá)到3864萬(wàn)，比2009年底增長(zhǎng)2538萬(wàn)，用戶規(guī)模增長(zhǎng)迅猛。從3G業(yè)務(wù)類型來(lái)看，短信、彩信等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)繼續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，音樂(lè)、視頻、SNS、閱讀、電子商務(wù)等增值業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛。同時(shí)，智能手機(jī)的普及，使得大量傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)被移植到手機(jī)平臺(tái)，由此又帶動(dòng)了殺毒、位置服務(wù)等傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向手機(jī)平臺(tái)的轉(zhuǎn)移。手機(jī)增值業(yè)務(wù)正在越來(lái)越多的體現(xiàn)出融合的特性，而這種特性又促進(jìn)了手機(jī)平臺(tái)軟硬件的發(fā)展。7.2

WCDMA寬帶碼分多址（WCDMA）是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主流體制，其典型代表是歐洲ETSI提出的UMTS。WCDMA系統(tǒng)采用直接序列擴(kuò)頻，基本帶寬為5MHz。基本碼片速率為3.84Mc/s，對(duì)應(yīng)帶寬近似為5MHz。WCDMA也規(guī)定了高碼片速率，這是為了使WCDMA將來(lái)可提供更高的數(shù)據(jù)速率。WCDMA無(wú)線傳輸可以采用兩種雙工方式：FDD模式和TDD模式。WCDMA的無(wú)線接口協(xié)議模型如圖所示。在無(wú)線接口上的信道有三種類型：物理信道、傳輸信道和邏輯信道。物理信道構(gòu)成了物理層（L1）實(shí)際的傳輸通道；物理層通過(guò)傳輸信道向MAC層提供支持：MAC層通過(guò)邏輯信道向RLC層提供支持。7.2.1WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3GPP（第三代移動(dòng)通信伙伴計(jì)劃）制定了多個(gè)核心網(wǎng)（CN）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的版本：R99、R4、R5、R6、R7等。R99版支持2Mb/s的傳輸速率，核心網(wǎng)（CN）包括PS域和CS域兩部分，與GSM的相同，PS域采用GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PS是基于IP骨干網(wǎng)（IPBackbone）、CS是基于TDM（同步流）。從R99向R4的過(guò)渡時(shí)，PS域仍然保留分組的骨干網(wǎng)，而CS域會(huì)發(fā)生較大變化。R4和R5中，CS域采用了基于IP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，原來(lái)的GMSC被GMSC服務(wù)器(Server)和電路交換媒體網(wǎng)關(guān)(CS-MGW)代替。GMSC服務(wù)器用于處理信令，電路交換媒體網(wǎng)關(guān)用于處理用戶數(shù)據(jù)。R5版本中，核心網(wǎng)引入了多媒體子系統(tǒng)（IMS），定義了核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)元功能、接口和流程等內(nèi)容。同時(shí)在無(wú)線傳輸中引入高速下行鏈路分組接入（HSDPA），支持高達(dá)10Mb/s的下行分組數(shù)據(jù)傳輸。在R6的規(guī)范中，高速上行鏈路分組接入（HSUPA）是繼HSDPA后，WCDMA標(biāo)準(zhǔn)的又一次重要演進(jìn)。利用HSUPA技術(shù)，上行用戶的峰值傳輸速率可以提高2～5倍，HSUPA還可以使小區(qū)上行的吞吐量比R99的WCDMA多出20%～50%。此外，R6中引入了多媒體廣播和組播業(yè)務(wù)，無(wú)線資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)3G與WLAN互聯(lián)等。R7版本加強(qiáng)了對(duì)固定、移動(dòng)融合的標(biāo)準(zhǔn)化制定，要求IMS支持XDSL、Cable等固定接入方式。圖7-3R99網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

１.UE：用戶終端設(shè)備通過(guò)Uu接口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為用戶提供電路域和分組域內(nèi)的各種業(yè)務(wù)功能。UE包括兩部分：ME和USIM2.NodeB：WCDMA系統(tǒng)的基站,通過(guò)Iub接口與RNC互連，完成Uu接口物理層協(xié)議的處理。主要功能是擴(kuò)頻調(diào)制信道編碼及解擴(kuò)解調(diào)信道解碼，還包括基帶信號(hào)和射頻信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換等功能。NodeB的主要功能包括：A、呼叫處理（CallProcessing）：基站完成基帶信號(hào)的處理，不管是話音呼叫還是數(shù)據(jù)呼叫，對(duì)UMTS基站來(lái)說(shuō)所完成的都是基帶信號(hào)處理過(guò)程。簡(jiǎn)單說(shuō)，從協(xié)議層角度，NodeB只涉及物理層的功能，包括物理層的傳輸子層和物理子層功能，不涉及高層功能。所以UMTS基站功能相對(duì)較簡(jiǎn)單。B、無(wú)線接入（RadioAccess）：指的是移動(dòng)臺(tái)在空中接口公共信道上的無(wú)線接入的監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)功率控制的功能－隨機(jī)接入過(guò)程的開(kāi)環(huán)功控。移動(dòng)臺(tái)發(fā)出preamble前導(dǎo)部分來(lái)試探功率，基站對(duì)preamble作出應(yīng)答，只是給出指示，屬于物理層的功能。C、性能監(jiān)測(cè)（PerformanceMonitoring）：在二代系統(tǒng)中，基站涉及到RR層的部分功能，要完成對(duì)空中接口測(cè)量報(bào)告的預(yù)處理，以及由基站完成相鄰小區(qū)的篩選和判決，并將結(jié)果上報(bào)給BSC。在三代系統(tǒng)，NodeB將不再完成上述這些功能，所謂性能監(jiān)測(cè)指的是，基站完成對(duì)上行鏈路空中接口上Ec/Io的測(cè)量，同時(shí)將測(cè)量結(jié)果上報(bào)給RNC。由RNC根據(jù)測(cè)量結(jié)果，來(lái)設(shè)置功率控制的目標(biāo)值，由基站執(zhí)行物理層的功率控制。所以無(wú)論是功率控制還是切換的決定，控制端都放在了RNC，基站只是執(zhí)行端。對(duì)NodeB來(lái)說(shuō)執(zhí)行的是閉環(huán)功率控制的內(nèi)環(huán)功控，外環(huán)功控則由RNC來(lái)完成。D、網(wǎng)絡(luò)接口（NetworkInterface）：NodeB提供面向移動(dòng)臺(tái)的空中接口－Uu接口和面向RNC的Iub接口。當(dāng)NodeB和RNC之間對(duì)話時(shí)，要有上層協(xié)議的支持，在Iub上的上層信令協(xié)議是NBAP協(xié)議，這個(gè)協(xié)議僅指NodeB和RNC之間的協(xié)議，不是移動(dòng)臺(tái)和RNC間的協(xié)議。NodeB為將空中接口上收到的信令和業(yè)務(wù)信息發(fā)送至RNC，需要在Iub接口上支持作為UMTS來(lái)說(shuō)所必須的一種特殊的協(xié)議－FP（幀協(xié)議）。在Iub這個(gè)在ATM承載之上的異步接口上，NodeB和RNC之間對(duì)話，所有的信息都將轉(zhuǎn)換成FP協(xié)議發(fā)送至RNC，所以在NodeB和RNC之間需要同步。E、隨機(jī)接入監(jiān)測(cè)（RandomAccessdetection）：與無(wú)線接入的概念一樣。NodeB對(duì)隨機(jī)接入的過(guò)程進(jìn)行應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)功率控制。３.RNC（RadioNetworkController）執(zhí)行系統(tǒng)信息廣播與系統(tǒng)接入控制功能；切換和RNC遷移等移動(dòng)性管理功能；宏分集合并功率控制無(wú)線承載分配等無(wú)線資源管理和控制功能。RNC的主要功能包括：A、無(wú)線資源管理（RadioResourceManagement）：由RNC來(lái)完成空中接口的碼字資源的分配和管理，RNC將根據(jù)不同服務(wù)的請(qǐng)求，來(lái)執(zhí)行Qos的功能，即根據(jù)不同的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，分配合適的空中接口的信道，包括碼字（物理信道）、傳輸信道等。為不同的業(yè)務(wù)選擇不同的基帶信號(hào)處理方式，如話音和數(shù)據(jù)在空中接口上對(duì)塊差錯(cuò)率的要求是不一樣的，所以在UMTS中正是選擇了不同的傳輸信道來(lái)實(shí)現(xiàn)空中接口的Qos。信道的復(fù)雜化就是指無(wú)論是從邏輯信道、傳輸信道還是物理信道上，都有了詳細(xì)定義和區(qū)分。不像GSM中沒(méi)有傳輸信道概念，因?yàn)樗袠I(yè)務(wù)信息的基帶處理方式都是一樣的，沒(méi)有Qos。RNC承擔(dān)Qos的功能，又稱為RB（無(wú)線承載）的分配，RB分配取決于服務(wù)類型，而服務(wù)由CN提供。所以說(shuō)RNC在承擔(dān)無(wú)線資源管理時(shí)，關(guān)于無(wú)線承載的匹配是來(lái)源于核心網(wǎng)的請(qǐng)求，即RAB（無(wú)線訪問(wèn)承載）的分配請(qǐng)求消息。RB或RAB都是邏輯概念，對(duì)應(yīng)的都是Qos。當(dāng)用戶發(fā)出呼叫提出業(yè)務(wù)請(qǐng)求，由核心網(wǎng)在HLR上查詢用戶的profile，查看該用戶請(qǐng)求的級(jí)別、標(biāo)準(zhǔn)，由CN向RNC提出RAB的分配請(qǐng)求，由RNC完成空中接口的映射。B、用戶移動(dòng)性管理（UserMobilityHandling）：主要包含二個(gè)功能，即軟切換功能和宏分集功能。軟切換的判決、鄰小區(qū)的篩選都由RNC來(lái)決定（在GSM中是由BTS來(lái)決定）。除此之外，在空中接口上軟切換要求移動(dòng)臺(tái)要同時(shí)維持多條無(wú)線接口鏈路，導(dǎo)致RNC必須完成來(lái)自多條無(wú)線鏈路上的用戶信息的合成過(guò)程，再送往核心網(wǎng)，即所謂的宏分集功能。宏分集只與軟切換相關(guān)，在后續(xù)中提到的更軟切換將不會(huì)涉及到宏分集的概念。C、RNS監(jiān)視（RNSsupervision）：RNS（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)）包括NodeB和RNC二部分，所謂RNS監(jiān)視，也就是負(fù)責(zé)完成RNS重定位過(guò)程的決定。所謂重定位就是完成服務(wù)的RNC（ServingRNC）面向核心網(wǎng)的Iu接口的切換的監(jiān)視。簡(jiǎn)言之，空中接口的軟切換完成之后，移動(dòng)臺(tái)將會(huì)選擇到新的目標(biāo)RNC（DriftRNC），該目標(biāo)RNC在決定成為移動(dòng)臺(tái)的服務(wù)RNC時(shí)，必須建立目標(biāo)RNC到核心網(wǎng)的Iu端口。新舊Iu端口的倒換過(guò)程，即為重定位過(guò)程。也就是目標(biāo)RNC將要完成整個(gè)監(jiān)視和重定位過(guò)程。D、接口管理（Interfaces）：RNC將負(fù)責(zé)管理面向NodeB的Iub接口、面向核心網(wǎng)的Iu接口以及面向其他RNC的新的Iur接口。E、安全性功能（Security）：主要體現(xiàn)在加密上。在GSM中，由MSC激活加密功能，設(shè)置加密模式，向BSC發(fā)送設(shè)置加密模式的信令消息，在空中接口上完成對(duì)業(yè)務(wù)信息的加密。在GPRS中，由SGSN激活對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的加密功能，在SGSN側(cè)完成加密過(guò)程，被加密的數(shù)據(jù)包一定是LLC層的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包是移動(dòng)臺(tái)和SGSN間的直接對(duì)話，換言之，數(shù)據(jù)將通過(guò)空中接口、基站、BSC、PCU至SGSN后才被解密。在UMTS中，加密功能仍然是由核心網(wǎng)激活，由鑒權(quán)中心產(chǎn)生的加密參數(shù)將被送往RNC，完成移動(dòng)臺(tái)與RNC之間的加密過(guò)程，是對(duì)RLC層或MAC層的加密，取決于業(yè)務(wù)類型和傳輸信道的定義。分成二個(gè)過(guò)程，第一是信令加密，是移動(dòng)臺(tái)和RNC之間信令的完整性測(cè)試。移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的信令消息送至RNC，如非法則RNC將不做應(yīng)答。第二是對(duì)業(yè)務(wù)消息的加密，對(duì)RLC和MAC層的保護(hù)。因此在鑒權(quán)中心將會(huì)增加對(duì)信令部分的鑒權(quán)參數(shù)，又稱為完整性測(cè)試鑰匙。4.CN(CoreNetwork)負(fù)責(zé)與其他網(wǎng)絡(luò)的連接和對(duì)UE的通信和管理主要的功能實(shí)體有：MSC/VLRGMSCSGSNGGSNHLRExternalNetworksSGSN的功能包括分組移動(dòng)性管理－SGSN參與用戶移動(dòng)性狀態(tài)管理、通話管理（SessionManagement）－SGSN與GGSN之間為用戶所建立的PDP隧道的管理，也就是Gn接口上的隧道協(xié)議的管理、通過(guò)GGSN將用戶信息送往外部網(wǎng)絡(luò)。唯一需要注意的是在原來(lái)的GPRS網(wǎng)絡(luò)中GGSN與SGSN之間的信令通信屬于PDP隧道協(xié)議，業(yè)務(wù)信息的傳遞也是PDP隧道協(xié)議，而在UMTS系統(tǒng)中，SGSN將Gn接口上的業(yè)務(wù)PDP－U協(xié)議延展至IuPS接口上，也就是說(shuō)用戶在做數(shù)據(jù)通信時(shí)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在RNC和SGSN之間、以及SGSN和GGSN之間建立的都是PDP隧道協(xié)議，而控制平面還是走控制信令的，延展的只是PDP－U的協(xié)議。SGSN仍具有計(jì)費(fèi)（Accounting）功能，也就是提供關(guān)于時(shí)間以及關(guān)于用戶數(shù)據(jù)包大小的計(jì)費(fèi)信息，產(chǎn)生計(jì)費(fèi)記錄送往計(jì)費(fèi)記錄平臺(tái)。GGSN的功能是提供Gi接口建立到外部網(wǎng)絡(luò)（Internet/Intranets及各種類型分組數(shù)據(jù)網(wǎng)）的通路，同時(shí)通過(guò)Gn接口與SGSN間的通信，為每個(gè)用戶來(lái)管理每用戶的PDPcontext。除此之外，GGSN的也有計(jì)費(fèi)（Accounting）功能－提供基于用戶字節(jié)流量大小的計(jì)費(fèi)記錄。計(jì)費(fèi)記錄的采集可以從MSC、GGSN和SGSN獲得，所有記錄經(jīng)過(guò)整合之后送往計(jì)費(fèi)中心，由計(jì)費(fèi)服務(wù)器產(chǎn)生相應(yīng)的話單。1.CS域的接口A接口和A-bis接口；Iu-CS接口；B、C、D、E、F和G接口則以7號(hào)信令方式實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的移動(dòng)應(yīng)用部分（MAP），用于完成數(shù)據(jù)交換。H接口未提供標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

2.PS域的接口PS域的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Cu接口：USIM卡和ME之間的電氣接口Uu接口：WCDMA的無(wú)線接口Iu接口：連接UTRAN和CN的接口Iur接口：連接RNC之間的接口。用于對(duì)RAN中移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)管理。Iub接口：連接NodeB與RNC之間的接口。Gb接口：BSC和SGSN間；Gc、Gr、Gf、Gd接口基于7號(hào)信令的MAP協(xié)議；Gs實(shí)現(xiàn)SGSN與MSC之間的聯(lián)合操作，基于SCCP／BSSAP+協(xié)議；Gn／Gp協(xié)議由GTPV0升級(jí)到V1版本；R4版本中PS域的功能實(shí)體SGSN和GGSN沒(méi)有改變，與外界的接口也沒(méi)有改變。為了支持全I(xiàn)P網(wǎng)發(fā)展需要，R4版本中CS域?qū)嶓w有所變化。在R4版本CS域中，業(yè)務(wù)和信令的處理將被區(qū)分，分到二個(gè)功能模塊上處理，專門(mén)用于對(duì)信令處理的稱為MSC服務(wù)器（MSCServer），在規(guī)范中定義的名稱是CallServer，所有的信令處理將集中在服務(wù)器上完成。業(yè)務(wù)部分將直接通過(guò)多媒體網(wǎng)關(guān)（MGW）進(jìn)行處理，建立話音和業(yè)務(wù)在分組骨干網(wǎng)上的承載。MSC根據(jù)需要可分成兩個(gè)不同的實(shí)體：MSC服務(wù)器(MSCServer，僅用于處理信令)和電路交換媒體網(wǎng)關(guān)(CS-MGW，用于處理用戶數(shù)據(jù))。MSC服務(wù)器和CS-MGW共同完成MSC功能；對(duì)應(yīng)的GMSC也分成GMSC服務(wù)器和CS-MGW。圖7-4支持CS和PS業(yè)務(wù)的PLMN的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(R4版本)圖7-4中各實(shí)體的功能如下：(1)MSC服務(wù)器(MSCServer)：主要由MSC的呼叫控制和移動(dòng)控制組成，負(fù)責(zé)完成CS域的呼叫處理等功能。MSC服務(wù)器將用戶—網(wǎng)絡(luò)信令轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)—網(wǎng)絡(luò)信令。MSC服務(wù)器也可包含VLR以處理移動(dòng)用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和CAMEL(CustomizedApplicationsforMobileNetworkEnhancedLogic)相關(guān)數(shù)據(jù)。

(2)電路交換媒體網(wǎng)關(guān)(CS-MGW)：是PSTN／PLMN的傳輸終接點(diǎn)，并且通過(guò)Iu接口連接核心網(wǎng)和UTRAN。CS-MGW可以是從電路交換網(wǎng)絡(luò)來(lái)的承載通道的終接點(diǎn)，也可以是從分組網(wǎng)來(lái)的媒體流(例如IP網(wǎng)中的RTP流)的終接點(diǎn)。在Iu上，CS-MGW可支持媒體轉(zhuǎn)換、承載控制和有效載荷處理(例如多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器、回音消除器、會(huì)議橋等)，可支持CS業(yè)務(wù)的不同Iu選項(xiàng)(基于AAL2／ATM或基于RTP／UDP／IP)。

(3)GMSC服務(wù)器(GMSCServer)主要由GMSC的呼叫控制和移動(dòng)控制組成。R5版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接口形式和R4版本基本一致，差別主要是當(dāng)PLMN包括IM子系統(tǒng)時(shí)，HLR被歸屬用戶服務(wù)器(HSS)所替代；另外，BSS和CS-MSC、MSC服務(wù)器之間同時(shí)支持A接口及Iu-CS接口，BSC和SGSN之間支持Gb及Iu-PS接口。

歸屬用戶服務(wù)器(HSS)是指定用戶的主數(shù)據(jù)庫(kù)，包含支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)體處理呼叫／會(huì)話的相關(guān)簽約信息。HSS包括HLR和鑒權(quán)中心(AuC)。R5新增了漫游信令網(wǎng)關(guān)(R-SGW)和傳輸信令網(wǎng)關(guān)(T-SGW)；新增了IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)。圖7-5

R5版本的PLMN基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)的各實(shí)體功能：(1)呼叫服務(wù)器控制功能(CSCF)。CSCF可起到代理CSCF(P-CSCF)、服務(wù)CSCF(S－CSCF)或詢問(wèn)CSCF(I-CSCF)的作用。①P-CSCF是IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)(IMS)內(nèi)的第一個(gè)接觸點(diǎn)，接受請(qǐng)求并進(jìn)行內(nèi)部處理或在翻譯后接著轉(zhuǎn)發(fā)。②S-CSCF實(shí)現(xiàn)UE的會(huì)話控制功能，維持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商支持該業(yè)務(wù)所需的會(huì)話狀態(tài)。③I-CSCF是運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)關(guān)于所有到用戶的IMS連接的主要接觸點(diǎn)，用于所有與該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)簽約用戶或當(dāng)前位于該網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)漫游用戶相關(guān)的連接。圖7-6

IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)實(shí)體配置

(2)媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)。MGCF的主要功能包括：負(fù)責(zé)控制適于媒體信道連接控制的呼叫狀態(tài)部分，與CSCF的通信，根據(jù)來(lái)自傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的入局呼叫的路由號(hào)碼選擇CSCF，執(zhí)行ISUP與IMS網(wǎng)絡(luò)呼叫控制協(xié)議間的轉(zhuǎn)換，并能將其所收到的頻段信息轉(zhuǎn)發(fā)給CSCF／IM-MGW。(3)IP多媒體-媒體網(wǎng)關(guān)功能(IM-MGW)。IM-MGW能夠支持媒體轉(zhuǎn)換、承載控制和有效負(fù)荷的處理，并能提供支持UMTS／GSM傳輸媒體的必需資源。

(4)多媒體資源功能控制器(MRFC)。MRFC負(fù)責(zé)控制MRFP中的媒體流資源，解釋來(lái)自應(yīng)用服務(wù)器和S-CSCF的信息并控制MRFP。(5)多媒體資源功能處理器(MRFP)。MRFP負(fù)責(zé)控制Mb參考點(diǎn)上的承載，為MRFC的控制提供資源，產(chǎn)生、合成并處理媒體流。(6)簽約位置功能(SLF)。在注冊(cè)和會(huì)話建立期間，用于I-CSCF詢問(wèn)并獲得包含所請(qǐng)求用戶特定數(shù)據(jù)的HSS的名稱。而且，S-CSCF也可以在注冊(cè)期間詢問(wèn)SLF。

(7)突破網(wǎng)關(guān)控制功能(BreakoutGatewayControlFunction，BGCF)。BGCF的主要功能是選擇在哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)中將發(fā)生PSTN突破。如果BGCF確定將發(fā)生突破的網(wǎng)絡(luò)與BGCF所在的網(wǎng)絡(luò)相同，則BGCF會(huì)選擇一個(gè)MGCF，負(fù)責(zé)與PSTN進(jìn)行互操作。如果突破發(fā)生在其他網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，則BGCF將會(huì)話信令轉(zhuǎn)發(fā)給其他BGCF或MGCF(這將根據(jù)所選網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的實(shí)體配置來(lái)確定)，與PSTN進(jìn)行互操作。

7.2.2WCDMA空中接口的物理信道結(jié)構(gòu)

物理信道是承載傳輸信道業(yè)務(wù)的物理載體，基本物理資源為擴(kuò)頻碼和頻率。1.下行物理信道下行物理信道分為下行專用物理信道（DPCH）和下行公共物理信道（包括公共下行導(dǎo)頻信道（CPICH）、基本公共控制物理信道（PCCPCH）、輔助公共控制物理信道（SCCPCH）、同步信道（SCH）、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）。下行DPCH由數(shù)據(jù)傳輸部分（DPDCH）和控制信息（導(dǎo)頻比特、TPC命令和可選的TFCI）傳輸部分（DPCCH）組成，這兩部分以時(shí)分復(fù)用的方式發(fā)送。圖7-7下行DPCH的幀結(jié)構(gòu)

（2）公共下行導(dǎo)頻信道（CPICH）。CPICH是固定速率（30kb/s，SF=256）的下行物理信道，攜帶預(yù)知的20bit（10個(gè)符號(hào)）導(dǎo)頻序列（且沒(méi)有任何物理控制信息）。公共導(dǎo)頻信道有兩類：基本CPICH和輔助CPICH。每小區(qū)只有一個(gè)基本公共導(dǎo)頻信道（PCPICH），使用該小區(qū)的基本擾碼進(jìn)行加擾。所有小區(qū)的PCPICH均使用同樣的信道化碼進(jìn)行擴(kuò)頻。基本CPICH是SCH、PCCPCH、AICH、PICH等下行信道的相位參考，也是其他下行物理信道的缺省相位參考。輔助公共導(dǎo)頻信道（SCPICH）每小區(qū)可以沒(méi)有，也可以有一個(gè)或數(shù)個(gè)；可以在整個(gè)小區(qū)或僅在小區(qū)的一部分發(fā)送，可由基本或輔助擾碼加擾，可以使用SF=256的任一信道化碼進(jìn)行擴(kuò)頻。

（3）基本公共控制物理信道（PCCPCH或基本CCPCH）?；綜CPCH為固定速率（SF=256）的下行物理信道，用于攜帶BCH。在每個(gè)時(shí)隙的前256個(gè)碼片不發(fā)送任何信息（Txoff），因而可攜帶18bit的數(shù)據(jù)?；綜CPCH與下行DPCH的不同是沒(méi)有TPC命令、TFCI和導(dǎo)頻比特。在每一時(shí)隙的前256個(gè)碼片，即基本CCPCH不發(fā)送的期間，發(fā)送基本SCH和輔助SCH。

（4）輔助公共控制物理信道（SCCPCH或輔助CCPCH）。輔助CCPCH用于攜帶FACH和PCH。有兩類輔助CCPCH：包括TFCI的和不包括TFCI的輔助CCPCH，是否發(fā)送TFCI由UTRAN決定。輔助CCPCH可能的速率集和下行DPCH相同。輔助CCPCH的幀結(jié)構(gòu)如圖7-8所示，擴(kuò)頻因子的范圍為4～256。

圖7-8輔助公共控制信道(SCCPCH)的幀結(jié)構(gòu)

（5）同步信道（SCH）。同步信道（SCH）是用于小區(qū)搜索的下行信道。SCH由兩個(gè)子信道組成：基本SCH和輔助SCH。

圖7-9同步信道(SCH)結(jié)構(gòu)

(6)捕獲指示信道(AICH)。捕獲指示信道(AICH)為用于帶捕獲指示(AI)的物理信道，它給出移動(dòng)終端是否已得到一條PRACH的指示。AIi對(duì)應(yīng)于PRACH或PCPCH上的特征碼i。圖7-10捕獲指示信道(AICH)的結(jié)構(gòu)

(7)尋呼指示信道(PICH)。尋呼指示信道(PICH)是固定速率的物理信道(SF＝256)，用于攜帶尋呼指示(PI)。PICH總是與SCCPCH相關(guān)聯(lián)的。PICH的幀結(jié)構(gòu)如圖7-11所示。一個(gè)長(zhǎng)度為10ms的PICH由300bit組成，其中288bit用于攜帶尋呼指示，剩下的12bit未用。在每一個(gè)PICH幀中發(fā)送N個(gè)尋呼指示，N＝18、36、72或144。如果在某一幀中尋呼指示置為“1”，則表示與該尋呼指示有關(guān)的移動(dòng)臺(tái)應(yīng)讀取SCCPCH的對(duì)應(yīng)幀。圖7-11尋呼指示信道(PICH)的幀結(jié)構(gòu)

(8)下行鏈路的擴(kuò)頻和調(diào)制。除了SCH外，所有下行物理信道的擴(kuò)頻和調(diào)制過(guò)程如圖7－12所示。數(shù)字調(diào)制方式是QPSK。每一組兩個(gè)比特經(jīng)過(guò)串／并變換之后分別映像到I和Q支路。I和Q支路隨后用相同的信道碼擴(kuò)頻至碼片速率(實(shí)數(shù)擴(kuò)頻)，然后再用復(fù)數(shù)的擾碼Sdl,n對(duì)其進(jìn)行擾碼。不同的物理信道使用不同的信道碼，而同一個(gè)小區(qū)的物理信道則使用相同的擾碼。信道化擴(kuò)頻碼與上行鏈路中所用的信道化擴(kuò)頻碼相同，為正交擴(kuò)頻因子(OVSF)碼。圖7-12下行DPCH的擴(kuò)頻和調(diào)制過(guò)程

SCH和其他下行物理信道的時(shí)分多路復(fù)用如圖7-13所示?；維CH和輔助SCH是碼分多路的，并且在每個(gè)時(shí)隙的第1個(gè)256碼片中同時(shí)傳輸。SCH的傳輸功率可以通過(guò)增益因子GP和GS來(lái)分別加以調(diào)節(jié)，與PCCPCH的傳輸功率是不相關(guān)的。

圖7-13SCH和下行物理信道的時(shí)分多路復(fù)用

(9)下行鏈路發(fā)射分集：指在基站方通過(guò)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，改進(jìn)下行鏈路的性能。發(fā)射分集包括開(kāi)環(huán)發(fā)射分集和閉環(huán)發(fā)射分集。開(kāi)環(huán)發(fā)射分集不需要移動(dòng)臺(tái)的反饋，基站的發(fā)射先經(jīng)過(guò)空間時(shí)間塊編碼，再在移動(dòng)臺(tái)中進(jìn)行分集接收解碼，改善接收效果。閉環(huán)發(fā)射分集需要移動(dòng)臺(tái)的參與，移動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基站的兩個(gè)天線發(fā)射的信號(hào)幅度和相位等，然后在上行信道里通知基站下一次應(yīng)發(fā)射的幅度和相位，從而改善接收效果。

2.上行物理信道：分為上行專用物理信道和上行公共物理信道。（1）上行專用物理信道。兩類，即上行專用物理數(shù)據(jù)信道（DPDCH）和上行專用物理控制信道（DPCCH）。DPDCH用于為MAC層提供專用的傳輸信道（DCH）。在每個(gè)無(wú)線鏈路中，可能有0、1或若干個(gè)上行DPDCH。DPCCH用于傳輸物理層產(chǎn)生的控制信息。物理層控制信息由為相干檢測(cè)提供信道估計(jì)的導(dǎo)頻比特、發(fā)送功率控制（TPC）命令、反饋信息（FBI）、可選的傳輸格式組合指示（TFCI）等組成。TFCI通知接收機(jī)在上行DPDCH的一個(gè)無(wú)線幀內(nèi)同時(shí)傳輸?shù)膫鬏斝诺赖乃矔r(shí)傳輸格式組合參數(shù)（如擴(kuò)頻因子、選用的擴(kuò)頻碼、DPDCH信道數(shù)等）。在每一個(gè)無(wú)線鏈路中，只有一個(gè)上行DPCCH。

圖7-17上行專用物理信道的幀結(jié)構(gòu)

上行專用物理信道（DPDCH）的幀結(jié)構(gòu)。每一長(zhǎng)度10ms的幀分為15個(gè)時(shí)隙，每一時(shí)隙的長(zhǎng)度為T(mén)slot=2560個(gè)碼片（chip），對(duì)應(yīng)于一個(gè)功率控制周期。DPDCH和DPCCH通過(guò)并行碼分復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸。上行DPCCH的擴(kuò)頻因子總是256。導(dǎo)頻字段長(zhǎng)度Npilot可以為5～8bit。TFCI為傳輸格式指示，其域的長(zhǎng)度NTFCI為0～2bit，用于指示當(dāng)前幀中DPDCH信道的信息格式，包括業(yè)務(wù)復(fù)接方式、信道編碼方式、傳輸時(shí)間間隔（TTI）、在指定傳輸時(shí)間間隔中傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)（BlockSize）、CRC圖案、速率匹配系數(shù)等諸多參數(shù)。FBI比特（其域長(zhǎng)度NFBI為0～2bit）用于支持移動(dòng)臺(tái)（UE）和基站之間的反饋技術(shù)，包括反饋式發(fā)射分集（FBD）和基站選擇發(fā)送分集（SSDT）。TPC為功率控制命令（其域長(zhǎng)度NTPC為2bit），用于控制下行鏈路的發(fā)射功率。（2）上行公共物理信道。分為兩類。用于承載隨機(jī)接入信道（RACH）的物理信道稱為物理隨機(jī)接入信道（PRACH），用于承載公共分組（CPCH）的物理信道稱為物理公共分組信道（PCPCH）。物理隨機(jī)接入信道（PRACH）用于移動(dòng)臺(tái)在發(fā)起呼叫等情況下發(fā)送接入請(qǐng)求信息。PRACH的傳輸基于時(shí)隙ALOHA的隨機(jī)多址協(xié)議，接入請(qǐng)求信息可在一幀中的任一個(gè)時(shí)隙開(kāi)始傳輸。物理公共分組信道（PCPCH）是一條多用戶接入信道，傳送CPCH傳輸信道上的信息。在該信道上采用的多址接入?yún)f(xié)議是基于帶沖突檢測(cè)的時(shí)隙載波偵聽(tīng)多址（CSMA／CD），用戶可以將無(wú)線幀中的任何一個(gè)時(shí)隙作為開(kāi)頭開(kāi)始傳輸。（3）上行信道的擴(kuò)頻與調(diào)制。上行DPDCH／DPCCH的擴(kuò)頻與調(diào)制中，1個(gè)DPCCH和最多6個(gè)并行的DPDCH可以同時(shí)發(fā)送。所有的物理信道數(shù)據(jù)先被信道碼cd,n或cc擴(kuò)頻，再乘以不同的增益β（βd代表業(yè)務(wù)信道增益，βc代表控制信道增益），合并后分別調(diào)制到兩個(gè)正交支路I和Q上，最后還要經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)擾碼。PRACH消息部分的擴(kuò)頻和調(diào)制與上行DPDCH／DPCCH的擴(kuò)頻和調(diào)制相似。圖7-20上行DPDCH/DPCCH的擴(kuò)展與調(diào)制

圖7-21PRACH消息部分的擴(kuò)頻和調(diào)制

3.業(yè)務(wù)信道的復(fù)接傳輸信道（TrCH）到物理信道的映射關(guān)系。DCH經(jīng)編碼和復(fù)用后，形成的數(shù)據(jù)流串行地映射(先入先映射)到專用物理信道中；FACH和PCH的數(shù)據(jù)流經(jīng)編碼、交織后分別直接映射到基本和輔助CCPCH上；對(duì)于RACH，其數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)編碼和交織后映射到PRACH的隨機(jī)接入突發(fā)的消息部分。

圖7-22傳輸信道到物理信道的映射

表7-4編碼方案和編碼速率

7.2.3HSDPA和HSUPA1.HSDPA技術(shù)為了達(dá)到提高下行分組數(shù)據(jù)速率和減少時(shí)延的目的，HSDPA主要采用了自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)、快速混合自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(HARQ)和快速調(diào)度技術(shù)。1)自適應(yīng)編碼和調(diào)制(AMC)AMC根據(jù)無(wú)線信道變化選擇合適的調(diào)制和編碼方式，即根據(jù)用戶瞬時(shí)信道質(zhì)量狀況和目前資源選擇最合適的下行鏈路調(diào)制和編碼方式，使用戶達(dá)到盡量高的數(shù)據(jù)吞吐率。當(dāng)用戶處于有利的通信地點(diǎn)時(shí)(如靠近NodeB或存在視距鏈路)，用戶數(shù)據(jù)發(fā)送可以采用高階調(diào)制和高速率的信道編碼方式，例如16QAM和3／4編碼速率，從而得到高的峰值速率；而當(dāng)用戶處于不利的通信地點(diǎn)時(shí)(如位于小區(qū)邊緣或者信道深衰落)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)則選取低階調(diào)制方式和低速率的信道編碼方案，例如QPSK和1／4編碼速率，來(lái)保證通信質(zhì)量。

2)HARQ技術(shù)HARQ技術(shù)可以提高系統(tǒng)性能，并可靈活地調(diào)整有效編碼速率，還可以補(bǔ)償由于采用鏈路適配所帶來(lái)的誤碼。HARQ是將FEC和ARQ結(jié)合起來(lái)的一種差錯(cuò)控制方案，HSDPA技術(shù)中主要是采用三種遞增冗余的HARQ機(jī)制：TYPE-ⅠHARQ，TYPE-ⅡHARQ和TYPE-ⅢHARQ?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)性能和設(shè)備復(fù)雜度來(lái)選擇相應(yīng)的HARQ機(jī)制。

3)快速調(diào)度調(diào)度時(shí)應(yīng)主要基于信道條件，同時(shí)考慮等待發(fā)射的數(shù)據(jù)量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先等級(jí)等情況，并充分發(fā)揮AMC和HARQ的能力。調(diào)度算法應(yīng)向瞬間具有最好信道條件的用戶發(fā)射數(shù)據(jù)，這樣在每個(gè)瞬間都可以達(dá)到最高的用戶數(shù)據(jù)速率和最大的數(shù)據(jù)吞吐量，但同時(shí)還要兼顧每個(gè)用戶的等級(jí)和公平性。在R99系統(tǒng)中引入HSDPA技術(shù)，在MAC層新增了MAC-hs實(shí)體，MAC-hs位于NodeB上而不是RNC上，其作用主要是負(fù)責(zé)處理HARQ操作以及快速調(diào)度算法。HSDPA使R99的UTRAN增加了三個(gè)新的物理信道：(1)HS-DSCH信道：下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸用戶數(shù)據(jù)，信道共享方式主要是時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用。(2)HS-SCCH信道：下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸HS-DSCH信道解碼所必需的控制信息。(3)HS-DPCCH信道：上行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸必要的控制信息，主要是對(duì)ARQ的響應(yīng)以及下行鏈路質(zhì)量的反饋信息。

2.HSUPA技術(shù)1）物理層混合重傳HSUPA中定義了一種物理層的數(shù)據(jù)包重傳機(jī)制，數(shù)據(jù)包的重傳在移動(dòng)終端和基站間直接進(jìn)行，基站收到移動(dòng)終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包后會(huì)通過(guò)空中接口向移動(dòng)終端發(fā)送ACK/NACK信令,如果接收到的數(shù)據(jù)包正確，則發(fā)送ACK信號(hào)；如果接收到的數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤，就發(fā)送NACK信號(hào),移動(dòng)終端通過(guò)ACK/NACK的指示,可以迅速重新發(fā)送傳輸錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包。由于繞開(kāi)了Iubis接口傳輸，在10msTTI下，重傳延時(shí)縮短為40ms。在HSUPA的物理層混合重傳機(jī)制中，還使用到了軟合并(SoftCombing)和增量冗余技術(shù)(Incremental

Redundancy)，提高了重傳數(shù)據(jù)包的傳輸正確率。

2）基于NodeB的快速調(diào)度(NodeBScheduling)基于NodeB的快速調(diào)度的核心思想是由基站來(lái)控制移動(dòng)終端的傳輸數(shù)據(jù)速率和傳輸時(shí)間?；靖鶕?jù)小區(qū)的負(fù)載情況，用戶的信道質(zhì)量和所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)狀況來(lái)決定移動(dòng)終端當(dāng)前可用的最高傳輸速率。當(dāng)移動(dòng)終端希望用更高的數(shù)據(jù)速率發(fā)送時(shí)，移動(dòng)終端向基站發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)，基站根據(jù)小區(qū)的負(fù)載情況和調(diào)度策略決定是否同意移動(dòng)終端請(qǐng)求。基于NodeB的快速調(diào)度機(jī)制可以使基站靈活快速地控制小區(qū)內(nèi)各移動(dòng)終端的傳輸速率，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源更有效地服務(wù)于訪問(wèn)突發(fā)性數(shù)據(jù)的用戶，從而達(dá)到增加小區(qū)吞吐量的效果。3）2msTTI和10msTTIWCDMAR99上行DCH的TTI為10ms，20ms，40ms，80ms。在HSUPA中，采用了10msTTI以降低傳輸延遲。HSUPA和HSDPA都是WCDMA系統(tǒng)針對(duì)分組業(yè)務(wù)的優(yōu)化，HSUPA并不是HSDPA簡(jiǎn)單的上行翻版，HSUPA中使用的技術(shù)考慮到了上行鏈路自身的特點(diǎn)，如上行軟切換，功率控制和用戶設(shè)備（UE）的PAR(峰均比)問(wèn)題。HSDPA中采用的AMC技術(shù)和高階調(diào)制并沒(méi)有被HSUPA采用。

采用HSUPA技術(shù)，用戶的峰值速率可達(dá)到1.4～5.8Mb/s。與WCDMAR99相比，HSUPA的網(wǎng)絡(luò)上行容量增加20%～50%，增加25%的Iub傳輸容量，重傳延時(shí)小于50ms，覆蓋范圍增加0.5～1.0dB。HSUPA增加一個(gè)新的專用傳輸信道E-DCH來(lái)傳輸HSUPA業(yè)務(wù)。7.3cdma20007.3.1cdma2000的特點(diǎn)cdma2000系統(tǒng)提供了與IS-95B的后向兼容，同時(shí)又能滿足ITU關(guān)于第三代移動(dòng)通信基本性能的要求。cdma2000系統(tǒng)采用了許多新技術(shù)和性能更優(yōu)異的信號(hào)處理方式，概括如下：

(1)多載波工作。cdma2000系統(tǒng)的前向鏈路支持N×1.2288Mc/s(這里N=1,3,6,9,12)的碼片速率。多載波方式將要發(fā)送的調(diào)制符號(hào)分接到N個(gè)相隔1.25MHz的載波上，每個(gè)載波的擴(kuò)頻速率均為1.2288Mc/s。反向鏈路的擴(kuò)頻方式在N=1時(shí)與前向鏈路類似，但在N=3時(shí)采用碼片速率為3.6864Mc/s的直接序列擴(kuò)頻，而不使用多載波方式。如圖7-23所示。圖7-23MC模式和IS-95在頻譜使用上的關(guān)系

(2)反向鏈路連續(xù)發(fā)送。cdma2000系統(tǒng)的反向鏈路對(duì)所有的數(shù)據(jù)速率提供連續(xù)波形，包括連續(xù)導(dǎo)頻和連續(xù)數(shù)據(jù)信道波形。連續(xù)波形可以使干擾最小化，可以在低傳輸速率時(shí)增加覆蓋范圍，同時(shí)連續(xù)波形也允許整幀交織，可以充分發(fā)揮交織的時(shí)間分集作用。

(3)反向鏈路獨(dú)立的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信道。cdma2000系統(tǒng)反向鏈路使用獨(dú)立的正交信道區(qū)分導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信道。在反向鏈路中還包括獨(dú)立的低速率、低功率、連續(xù)發(fā)送的正交專用控制信道，使得專用控制信息的傳輸不會(huì)影響導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信道的幀結(jié)構(gòu)。

(4)獨(dú)立的數(shù)據(jù)信道。cdma2000系統(tǒng)在反向鏈路和前向鏈路中均提供稱為基本信道和補(bǔ)充信道的兩種物理數(shù)據(jù)信道，每種信道均可以獨(dú)立地編碼、交織，設(shè)置不同的發(fā)射功率電平和誤幀率要求以適應(yīng)特殊的業(yè)務(wù)需求。基本信道和補(bǔ)充信道的使用使得多業(yè)務(wù)并發(fā)時(shí)系統(tǒng)性能的優(yōu)化成為可能。(5)前向鏈路的輔助導(dǎo)頻。cdma2000系統(tǒng)規(guī)定了碼分復(fù)用輔助導(dǎo)頻的產(chǎn)生和使用方法，為自適應(yīng)天線的使用(每個(gè)天線波束產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的輔助導(dǎo)頻)提供了可能。碼分輔助導(dǎo)頻可以使用準(zhǔn)正交函數(shù)產(chǎn)生方法。

(6)前向鏈路的發(fā)射分集。發(fā)射分集可以改進(jìn)系統(tǒng)性能，降低對(duì)每信道發(fā)射功率的要求，因而可以增加容量。cdma2000系統(tǒng)中采用正交發(fā)射分集(OTD)。實(shí)現(xiàn)方法為：編碼后的比特分成兩個(gè)數(shù)據(jù)流，通過(guò)相互正交的擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻后，由獨(dú)立的天線發(fā)射出去。導(dǎo)頻信道中采用OTD時(shí)，在一個(gè)天線上發(fā)射公共導(dǎo)頻信號(hào)，在另一個(gè)天線上發(fā)射正交的分集導(dǎo)頻信號(hào)，保證了在兩個(gè)天線上所發(fā)送信號(hào)的相干解調(diào)的實(shí)現(xiàn)。

與IS-95相比，cdma2000主要的不同點(diǎn)在于：反向鏈路采用BPSK調(diào)制并連續(xù)傳輸，因此，發(fā)射功率峰值與平均值之比明顯降低。在反向鏈路上增加了導(dǎo)頻，通過(guò)反向的相干解調(diào)可使信噪比增加2～3dB。

采用快速前向功率控制，改善了前向容量。在前向鏈路上采用了發(fā)射分集技術(shù)，可以提高信道的抗衰落能力，改善前向信道的信號(hào)質(zhì)量。業(yè)務(wù)信道可以采用Turbo碼，它比卷積碼高2dB的增益。引入了快速尋呼信道，有效地減少了移動(dòng)臺(tái)的電源消耗，從而延長(zhǎng)了移動(dòng)臺(tái)的待機(jī)時(shí)間。在軟切換方面也將原來(lái)的固定門(mén)限改變?yōu)橄鄬?duì)門(mén)限，增加了靈活性。為滿足不同的服務(wù)質(zhì)量（QoS），支持可變幀長(zhǎng)度的幀結(jié)構(gòu)、可選的交織長(zhǎng)度、先進(jìn)的媒體接入控制（MAC）層支持分組操作和多媒體業(yè)務(wù)。

7.3.2cdma2000系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)cdma2000系統(tǒng)，必須對(duì)BTS和BSC進(jìn)行升級(jí)，這是為了使系統(tǒng)能處理分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。平臺(tái)的升級(jí)包括BTS和BSC，可以通過(guò)增加模塊或者更換模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，這取決于基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)商。CDMA網(wǎng)絡(luò)的主要數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是利用分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（PDSN）來(lái)處理分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

圖7-24cdma2000系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（PDSN）PDSN的作用是支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在分組數(shù)據(jù)的會(huì)話過(guò)程中，執(zhí)行下列主要功能：(1)建立、維持和結(jié)束同用戶的端到端協(xié)議(PPP)會(huì)話。(2)支持簡(jiǎn)單和移動(dòng)IP分組業(yè)務(wù)。(3)通過(guò)無(wú)線分組(R-P)接口建立、維持和結(jié)束與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(RN)的邏輯鏈接。(4)進(jìn)行移動(dòng)臺(tái)用戶到AAA服務(wù)器的認(rèn)證、授權(quán)與計(jì)費(fèi)(AAA)。(5)接收來(lái)自AAA服務(wù)器的對(duì)于移動(dòng)用戶的服務(wù)參數(shù)。(6)路由去往和來(lái)自外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)包。(7)收集轉(zhuǎn)接到AAA服務(wù)器的使用數(shù)據(jù)等。2.認(rèn)證、授權(quán)與計(jì)費(fèi)（AAA）AAA對(duì)與wcdma2000相關(guān)聯(lián)的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)功能，并且利用遠(yuǎn)端撥入用戶服務(wù)(RADIUS)協(xié)議。AAA服務(wù)器通過(guò)IP與PSDN通信，并在cdma2000網(wǎng)絡(luò)中完成如下主要功能：(1)進(jìn)行關(guān)于PPP和移動(dòng)臺(tái)連接的認(rèn)證。(2)授權(quán)(業(yè)務(wù)文檔、密鑰的分配和管理)。(3)計(jì)費(fèi)等。3.本地代理原籍代理(HA)完成很多任務(wù)，其中一些是當(dāng)移動(dòng)IP用戶從一個(gè)分組區(qū)移動(dòng)到另外一個(gè)分組區(qū)時(shí)對(duì)其進(jìn)行位置跟蹤。在跟蹤移動(dòng)用戶時(shí)，HA要保證數(shù)據(jù)包能到達(dá)移動(dòng)用戶。

4.路由器路由器在cdma2000系統(tǒng)中對(duì)發(fā)往和來(lái)自不同網(wǎng)絡(luò)組成單元的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由的功能。路由器也負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)外平臺(tái)的來(lái)、去數(shù)據(jù)包進(jìn)行發(fā)送和接收。當(dāng)連接網(wǎng)外數(shù)據(jù)應(yīng)用時(shí)，需要一個(gè)防火墻來(lái)保證安全。5.原籍位置寄存器（HLR）HLR需要存儲(chǔ)用戶分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)選項(xiàng)等。HLR對(duì)分組業(yè)務(wù)完成的任務(wù)與現(xiàn)在對(duì)話音業(yè)務(wù)所作的一樣。在成功登記的過(guò)程中，HLR的服務(wù)信息從與網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換有關(guān)的訪問(wèn)位置寄存器(VLR)上下載。6.基站收/發(fā)信機(jī)（BTS）BTS負(fù)責(zé)分配資源和用于用戶的功率和Walsh碼。BTS也有物理無(wú)線設(shè)備，用于發(fā)送和接收cdma2000信號(hào)。當(dāng)發(fā)起一個(gè)新的語(yǔ)音或者數(shù)據(jù)包會(huì)話時(shí)，BTS必須決定如何最好地分配用戶單元，以滿足正被發(fā)送的業(yè)務(wù)。BTS在給用戶配置資源時(shí)必須分配的物理和邏輯資源：(1)基本信道(FCH)(可用的物理資源數(shù)目)。(2)FCH前向功率(已經(jīng)分配的功率和可用的功率)。(3)需要的Walsh碼(和可用的Walsh碼)。7.基站控制器（BSC）BSC負(fù)責(zé)控制它的區(qū)域內(nèi)的所有BTS，BSC對(duì)BTS和PDSN之間的來(lái)、去數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由。此外，BSC將時(shí)分多路復(fù)用(TDM)業(yè)務(wù)路由到電路交換平臺(tái)，并且將分組數(shù)據(jù)路由到PDSN。

7.3.3cdma2000空中接口1.cdma2000空中接口的分層結(jié)構(gòu)物理層、媒體接入控制(MAC)子層和鏈路接入控制(LAC)子層。LAC子層用于提供點(diǎn)到點(diǎn)無(wú)線鏈路的可靠的、順序輸出的發(fā)送控制功能。如果低層可以提供適當(dāng)?shù)腝oS，LAC子層可以省略。

MAC子層除了控制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入外，還提供以下功能：(1)盡力而為的傳送(BestEffortDelivery)。使用無(wú)線鏈路協(xié)議(RLP)進(jìn)行可靠傳輸；(2)復(fù)接和QoS控制。cdma2000定義了如下四種特定的PLDCFARQ方式：(1)無(wú)線鏈路協(xié)議(RadioLinkProtocol，RLP)。該協(xié)議利用“盡力而為”服務(wù)的方式為兩個(gè)對(duì)等的PLICF實(shí)體提供高效的數(shù)據(jù)流服務(wù)。(2)無(wú)線突發(fā)協(xié)議(RadioBurstProtocol，RBP)。該協(xié)議利用“盡力而為”服務(wù)的方式通過(guò)一個(gè)共享的接入公共業(yè)務(wù)信道(CTCH)為相對(duì)較短的數(shù)據(jù)段提供傳輸服務(wù)機(jī)制。(3)信令無(wú)線鏈路協(xié)議(SignalingRadioLinkProtocol，SRLP)。對(duì)專用信令信道是最佳的。(4)信令無(wú)線突發(fā)協(xié)議(SignalingRadioBurstProtocol，SRBP)。對(duì)信令信息和公用信令信道是最佳的。

2.cdma2000空中接口的物理信道結(jié)構(gòu)1)物理信道結(jié)構(gòu)cdma2000空中接口中的物理信道分為前向/反向?qū)Ｓ梦锢硇诺?F/R-DPHCH)和前向/反向公共物理信道(F/R-CPHCH)。前向/反向?qū)Ｓ梦锢硇诺朗且詫Ｓ煤忘c(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式在基站和單個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間運(yùn)載信息的。前向／反向公共物理信道是以共享和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式在基站和多個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間運(yùn)載信息的。除圖示信道以外，前向公共物理信道還包括前向快速尋呼信道(F-QPCH)和前向公共廣播信道(F-BCCH)。圖7-25cdma2000前向/反向?qū)Ｓ梦锢硇诺?/p>

圖7-26cdma2000前向/反向公共物理信道

圖7-27

IS-95和cdma2000前向物理信道的比較

圖7-28

IS-95和cdma2000反向物理信道的比較

2)前向物理信道前向公共信道被覆蓋區(qū)內(nèi)的所有移動(dòng)臺(tái)公用，其采用的長(zhǎng)碼掩碼和擴(kuò)頻碼為所有移動(dòng)臺(tái)所知。支持的功能為軟切換、相干檢測(cè)、尋呼、同步和短數(shù)據(jù)通信。前向?qū)ьl信道（F-PICH）前向公共輔助導(dǎo)頻信道（F-CAPICH）前向?qū)ず粜诺溃‵-PCH）前向公共控制信道（F-CCCH）前向同步信道（F-SYNC）前向基本信道(F-FCH)中，使用兩種幀長(zhǎng)度：20ms和5ms。20ms幀結(jié)構(gòu)支持兩種速率集：RS1和RS2。N=1且速率集為RS1的系統(tǒng)使用1/2的卷積編碼。N≥3且速率集為RS1的系統(tǒng)中使用1/3的卷積編碼。N=1且速率集為RS2的系統(tǒng)中，20ms幀結(jié)構(gòu)的全速及1/8～1/2速率的信道使用1/3的卷積編碼加打孔操作(每9個(gè)比特取掉一個(gè)比特)，形成3/8的編碼速率；5ms幀結(jié)構(gòu)的信道使用1/2的卷積編碼。N≥3且速率集為RS2的系統(tǒng)中，20ms幀結(jié)構(gòu)的全速及1/8～1/2速率的信道使用1/4或1/2的卷積編碼；5ms幀結(jié)構(gòu)的信道使用1/3的卷積編碼。圖7-29N=1且速率集為RS1系統(tǒng)的F-FCH前向附加信道(F-SCH)有兩種工作模式：第一種模式的數(shù)據(jù)率不超過(guò)14.4kb／s，采用盲速率檢測(cè)技術(shù)；第二種模式提供嚴(yán)格的速率信息，支持高速傳輸，支持9.6～921.6kb/s的數(shù)據(jù)速率。F-SCH支持20ms的幀結(jié)構(gòu)。N=1系統(tǒng)的前向附加信道(F-SCH)結(jié)構(gòu)的RS1和RS2分別類似于圖7-29中的全速率和1/4速率信道。RS2使用了打孔操作(每9個(gè)比特取掉一個(gè)比特)。在N≥3的系統(tǒng)中，RS1使用了1/3卷積碼，RS2使用了1/4卷積碼。前向?qū)Ｓ每刂菩诺?F-DCCH)的結(jié)構(gòu)類似于圖7-29中全速信道的結(jié)構(gòu)和5ms的幀結(jié)構(gòu)。在N≥3的系統(tǒng)中使用了1/3的卷積編碼。CDMA2000前向鏈路支持的碼片速率為N×1.2288Mc/s，N=1，3，6，9，12。N=1系統(tǒng)，擴(kuò)頻的方式類似于IS-95B，采用了QPSK調(diào)制和快速閉環(huán)功率控制。N≥3系統(tǒng)有兩種選擇：多載波或直接擴(kuò)頻。在多載波方法中，將調(diào)制符號(hào)分接到N個(gè)間隔為1.25MHz的載波上，每個(gè)載波的擴(kuò)頻碼速率為1.2288Mc/s；在直擴(kuò)方法中采用單載波，碼片速率為N×1.2288Mc／s。圖7-30前向鏈路中的多載波和單載波調(diào)制

圖7-31

N＝1單載波系統(tǒng)的擴(kuò)展和調(diào)制過(guò)程

在N=1的單載波系統(tǒng)中，用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)PN碼擾碼后進(jìn)行I和Q映射、增益控制，插入功率控制比特(采用打孔的方式)和Walsh序列擴(kuò)展，再經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)PN擴(kuò)展(即完成(YI+jYQ)·(PNI+jPNQ)運(yùn)算)、基帶濾波和頻率搬移后產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)。在多載波系統(tǒng)中，用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)PN碼擾碼后分接到N個(gè)載波上，各路數(shù)據(jù)在每個(gè)載波上進(jìn)行I和Q映射及Walsh序列擴(kuò)展，再經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)PN擴(kuò)展、基帶濾波和頻率搬移后產(chǎn)生每路載波的已調(diào)信號(hào)。如果需要，也可插入800Hz的功率控制比特。圖7-32多載波系統(tǒng)的擴(kuò)展和調(diào)制過(guò)程

圖7-33N=1,3,6,9和12的單載波系統(tǒng)的護(hù)展和調(diào)制過(guò)程cdma2000前向信道還具有如下特征：(1)采用了多載波分集發(fā)送分集(MCTD)和正交發(fā)送分集(OTD)。MCTD用于多載波系統(tǒng)。OTD用于直擴(kuò)系統(tǒng)。(2)為了減少和消除小區(qū)內(nèi)的干擾，采用了Walsh碼。為了增加可用的Walsh碼數(shù)量，在擴(kuò)展前采用了QPSK調(diào)制。(3)采用了可變長(zhǎng)度的Walsh碼來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的信息比特速率。通過(guò)將Walsh碼乘以掩碼(Masking)函數(shù)來(lái)生成更多的碼，以該方式產(chǎn)生的碼稱為準(zhǔn)正交碼。(4)使用了新的用于F-FCH和F-SCH的快速前向功率控制(FFPC)算法，快速閉環(huán)功率調(diào)整速率為800b/s。3)反向物理信道包括反向公共物理信道(R-ACH、R-CCCH)和反向?qū)Ｓ梦锢硇诺?。反向公共信道用于移?dòng)臺(tái)與基站之間的初始呼叫控制及響應(yīng)前向鏈路尋呼信道的消息。反向公共信道采用隨機(jī)接入?yún)f(xié)議，可用長(zhǎng)碼唯一地被識(shí)別。R-CCCH與R-ACH的區(qū)別僅在于R-CCCH可提供更多的功能。反向?qū)Ｓ眯诺烙糜谝苿?dòng)臺(tái)向基站發(fā)送用戶業(yè)務(wù)、控制及信令信息。由若干物理信道組成：一個(gè)反向?qū)ьl信道(R-PICH)，一個(gè)反向基本（業(yè)務(wù)）信道（R-FCH），一個(gè)或若干個(gè)反向補(bǔ)充（業(yè)務(wù)）信道（R-SCH）和一個(gè)反向?qū)Ｓ每刂菩诺溃≧-DCCH）。反向接入信道(R-ACH)和反向公共控制信道(R-CCCH)：基于時(shí)隙ALOHA的多址接入信道，但R-CCCH擴(kuò)展了R-ACH的能力，如可以提供低時(shí)延的接入步驟。在每個(gè)載頻上，可以有多個(gè)接入信道。在20ms幀9.6kb/s的速率上，R-CCCH和R-ACH是相同的，但R-CCCH還在5ms和10ms幀結(jié)構(gòu)上支持19.2kb/s和38.4kb/s的速率。

圖7-34反向接入信道（R-ACH）和反向公共控制信道（R-CCCH）的結(jié)構(gòu)(a)R-ACH；(b)R-CCCH反向?qū)ьl信道(R-PICH)用于初始捕獲、時(shí)間跟蹤、Rake接收機(jī)相干參考的恢復(fù)和功率控制測(cè)量。在信道中每個(gè)1.25ms的功率組(PCG)中插入1個(gè)功率控制比特，用于前向功率控制。該功率控制信息采用時(shí)分復(fù)接的方式來(lái)傳輸。

圖7-35反向?qū)ьl信道結(jié)構(gòu)

反向?qū)Ｓ每刂菩诺?R-DCCH)、反向基本信道(R-FCH)和反向附加信道(R-SCH)：R-DCCH信道使用1/4的卷積碼，R-FCH中使用了卷積碼或Turbo碼，R-SCH中也使用了卷積碼或Turbo碼。R-PICH和R-DCCH在同相I支路上傳輸，R－FCH和R-SCH在正交Q支路上傳輸。R-FCH支持5ms和20ms的幀結(jié)構(gòu)。5ms的幀每幀傳輸24bit。在20ms幀中，R－FCH在RS3和RS5中支持的速率為1.5、2.7、4.8和9.6kb/s，在RS4和RS6中支持的速率為1.8、3.6、7.2和14.4kb/s。在信道中使用的是k=9，r=1/4的卷積碼。R-SCH工作在兩種模式：第一種模式的數(shù)據(jù)速率不超過(guò)14.4kb/s，采用盲速率檢測(cè)技術(shù)。第二種模式提供嚴(yán)格的速率信息，支持高速傳輸。當(dāng)信道速率不大于14.4kb/s時(shí)，使用k=9，r=1/4的卷積碼；在高速率的情況下，使用Turbo編碼。所有R-SCH使用的Turbo碼的約束長(zhǎng)度為4，碼率為1/4、1/3和1/2。圖7-36

N＝1和N＝3系統(tǒng)中反向鏈路調(diào)制過(guò)程中的I 和Q支路的信道映射

R-FCH結(jié)構(gòu)cdma2000反向信道具有如下特征：(1)采用了連續(xù)的信號(hào)波形(連續(xù)的導(dǎo)頻波形和連續(xù)的數(shù)據(jù)信道波形)，從而使得傳輸信號(hào)對(duì)生物醫(yī)學(xué)設(shè)備(如助聽(tīng)器等)的干擾最小化，并且可以用較低的速率來(lái)增加距離。(2)采用了可變長(zhǎng)度的Walsh序列來(lái)實(shí)現(xiàn)正交信道。(3)通過(guò)信道編碼速率、符號(hào)重復(fù)次數(shù)、序列重復(fù)次數(shù)等的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)速率匹配。(4)通過(guò)將物理信道分配到I和Q支路，使用復(fù)數(shù)擴(kuò)展使得輸出信號(hào)具有較低的頻譜旁瓣。（5）采用了兩種類型的獨(dú)立數(shù)據(jù)信道R-FCH和R-SCH，它們分別采用編碼、交織、不同的發(fā)送功率電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多種同時(shí)傳輸業(yè)務(wù)的最佳化。（6）采用開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)（OuterLoop）等方式實(shí)現(xiàn)反向功率控制。（7）采用了一個(gè)分離的低速、低功率、連續(xù)正交的專