移動(dòng)通信第9章

WCDMA系統(tǒng)第9章碼分多址(CDMA)移動(dòng)通信系統(tǒng)(二)內(nèi)容第三代移動(dòng)通信概述WCDMA體系結(jié)構(gòu)UTRAN基本結(jié)構(gòu)WCDMA無(wú)線接口3GPP標(biāo)準(zhǔn)版本的演進(jìn)第三代移動(dòng)通信概述AMPSTACSNMT其它GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第一代80年代模擬第二代90年代數(shù)字第三代IMT-2000UMTSWCDMACDMA2000需求驅(qū)動(dòng)需求驅(qū)動(dòng)模擬技術(shù)數(shù)字技術(shù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù)TD-SCDMA2.5G:GPRS2.75G:EDGEIMT-2000的含義3G最早由ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)在1985年提出，稱為未來(lái)公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS）。目標(biāo)：建立全球化的，支持綜合化的業(yè)務(wù)快速移動(dòng)環(huán)境：144kb/s慢速移動(dòng)環(huán)境：384kb/s室內(nèi)環(huán)境：2Mb/s1996年更名為IMT-2000。1.工作在2000Mhz左右頻段2.提供2000Kbit/s的業(yè)務(wù)速率3.計(jì)劃在2000年左右試商用ITUIMT-2000T1P1CWTSWCDMATD-SCDMAETSITTAARIB/TTCCDMA20001xRTT/3xRTT1xEV-DO1xEV-DVTIA3G標(biāo)準(zhǔn)化組織3G的三大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較WCDMAcdma2000TD-SCDMA最小帶寬需求5MHz1.25MHz1.6MHz擴(kuò)頻技術(shù)類型單載波寬帶直接序列擴(kuò)頻CDMA多載波和直接擴(kuò)頻兩種CDMA時(shí)分同步CDMA雙工方式FDD/TDDFDDTDD信道間隔5MHz1.25MHz1.6MHz碼片速率3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps幀長(zhǎng)10ms20ms10ms基站間同步異步（不需GPS）同步（需GPS）同步（主從同步）調(diào)制方式（前向/反向）QPSK/BPSKQPSK/BPSKQPSK/8PSK擴(kuò)頻因子4-5124-1281-16語(yǔ)音編碼器自適應(yīng)多碼速率語(yǔ)音編碼器，（AMR）可變速率IS-773，IS-127AMR語(yǔ)音編碼

WCDMA體系結(jié)構(gòu)WCDMA體系結(jié)構(gòu)3GWCDMA系統(tǒng)包括三大部分：終端（UE）核心網(wǎng)（CN）無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）整個(gè)系統(tǒng)可分為兩個(gè)域：UE用戶設(shè)備域（UserEquipmentDomain）

CN＋RAN基本架構(gòu)域（InfrastructureDomain）有時(shí)，核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)又合稱承載網(wǎng)WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)SGSNUERNCNodeBWCDMAAccessNetworkCoreNetworkBTSMSCBSCGSMAccessNetworkPacketSwitchedNetworkVoiceSwitchedNetworkUTRANWCDMA網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)

IPNetworkGGSNSGSNMSC/VLRRNCNodeBNodeBIuPSRNCNodeBNodeBIubUuIuCSIurHLR

PSTN無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）核心網(wǎng)（CN）GMSCAucMSC/VLRSGSN核心網(wǎng)分組域（PS)核心網(wǎng)電路域（CS)UEUSIMMECuUU用戶設(shè)備UTRAN基本結(jié)構(gòu)圖9-2UTRAN的結(jié)構(gòu)UTRAN基站（NodeB）基站（NODEB)主要功能

對(duì)用戶終端：實(shí)現(xiàn)Uu接口的無(wú)線接入物理信道功能，即把傳輸信道的信息映射到無(wú)線物理信道上，并通過(guò)空中接口（Uu）發(fā)送到終端。對(duì)網(wǎng)絡(luò)端：通過(guò)定義的NBAP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)Iub接口的功能。根據(jù)RNC的控制指令來(lái)管理和配置小區(qū)的公共資源以及與UE有關(guān)的專用資源。R5及以后的版本，在NODEB中還增加了HSDPA和HSUPA功能，如快速調(diào)度、數(shù)據(jù)包重發(fā)等。UTRAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC)的主要功能

RNC是無(wú)線接入網(wǎng)（UTRAN)的交換和控制中心。它主要包括兩部分功能：

1.UTRAN無(wú)線資源管理(RRM)

接入控制切換負(fù)載控制功率控制（內(nèi)環(huán)功控）信道配置和重配等2.控制功能

小區(qū)（基站）的管理控制無(wú)線承載（RB）數(shù)據(jù)處理和管理業(yè)務(wù)和信令承載建立和釋放

UTRAN的安全功能數(shù)據(jù)庫(kù)管理

UE定位等

UTRAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC)的邏輯分類

RNC在邏輯功能上又分為控制RNC(ControllingRNC,CRNC)

服務(wù)RNC（ServiceRNC,SRNC）漂移RNC(DriftRNC,DRNC)RNC中用于控制基站公共傳輸資源的功能，稱為CRNC。

RNC中針對(duì)某個(gè)用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（專用信道）的處理和控制功能，稱為SRNC。

DRNC是相對(duì)SRNC來(lái)說(shuō)的，當(dāng)某個(gè)移動(dòng)用戶從SRNC控制的小區(qū)移動(dòng)到其它RNC控制的小區(qū)，并產(chǎn)生軟切換（通過(guò)RNC之間的Iur接口進(jìn)行分集合并）時(shí)，除SRNC之外的RNC就稱為DRNC。在R5和R6的版本中，RNC的功能并無(wú)太多的變化，但在內(nèi)部和外部的傳輸網(wǎng)絡(luò)部分增加了基于IP的選項(xiàng)。HSXPA的大部分功能都是增加在NODEB。

圖9-1無(wú)線接口的分層結(jié)構(gòu)

RRC(無(wú)線資源控制)層位于無(wú)線接口的第三層（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層），它主要處理UE（用戶設(shè)備）和UTRAN（UMTS的陸地?zé)o線接入網(wǎng)）的第三層控制平面之間的信令，包括處理連接管理功能、無(wú)線承載控制功能、RRC連接移動(dòng)性管理和測(cè)量功能。

MAC（媒體接入控制）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向MAC層傳輸信息，MAC完成傳輸信息的有關(guān)變換，通過(guò)傳輸信道將信息發(fā)向物理層。

WCDMA無(wú)線接口的物理層根據(jù)傳輸方式或所傳輸數(shù)據(jù)的特性，傳輸信道分為兩類：專用信道(DCH)公共信道公共傳輸信道又分為6類：廣播信道(BCH)前向接入信道(FACH)尋呼信道(PCH)

下行共享信道(DSCH)隨機(jī)接入信道(RACH)公共分組信道(CPCH)物理層將通過(guò)信道化碼（碼道）、頻率、正交調(diào)制的同相（I）和正交（Q）分支等基本的物理資源來(lái)實(shí)現(xiàn)物理信道，并完成與上述傳輸信道的映射。物理信道也分為專用物理信道和公共物理信道。包括3層結(jié)構(gòu)：超幀、幀和時(shí)隙。超幀長(zhǎng)度為720ms，包括72個(gè)幀；每幀長(zhǎng)為10ms，對(duì)應(yīng)的碼片數(shù)為38400chip；每幀由15個(gè)時(shí)隙組成，代表一個(gè)功率控制周期；每時(shí)隙的比特?cái)?shù)取決于物理信道的信息傳輸速率。1)上行物理信道上行物理信道分為專用上行物理信道和公共上行物理信道。

(1)專用上行物理信道：專用上行物理數(shù)據(jù)信道(上行DPDCH)：DPDCH用于傳送專用傳輸信道(DCH)。在每個(gè)無(wú)線鏈路中，可能有0、1或若干個(gè)上行DPDCH。專用上行物理控制信道(上行DPCCH)：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。

在WCDMA無(wú)線接口中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率、信道數(shù)、發(fā)送功率等參數(shù)都是可變的。為了使接收機(jī)能夠正確解調(diào)，必須將這些參數(shù)通過(guò)DPCCH通知接收機(jī)。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)。在每一個(gè)無(wú)線鏈路中，只有一個(gè)上行DPCCH。物理層產(chǎn)生的控制信息圖9-3上行專用物理信道的幀結(jié)構(gòu)

(2)公共上行物理信道。

與上行傳輸信道相對(duì)應(yīng)，公共上行物理信道也分為兩類。用于承載RACH的物理信道稱為物理隨機(jī)接入信道(PRACH)，用于承載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協(xié)議，可在一幀中的任一個(gè)時(shí)隙開始傳輸。圖9-4隨機(jī)接入的發(fā)送格式物理公共分組信道(PCPCH)是一條多用戶接入信道，傳送CPCH傳輸信道上的信息。接入?yún)f(xié)議基于帶沖突檢測(cè)的時(shí)隙載波偵聽多址(CSMA/CD)，用戶可以在無(wú)線幀中的任何一個(gè)時(shí)隙作為開頭開始傳輸,其傳輸結(jié)構(gòu)如圖9-5所示。圖9-5物理公共分組信道（PCPCH）上的傳輸結(jié)構(gòu)WCDMA標(biāo)準(zhǔn)的版本演進(jìn)WCDMA技術(shù)規(guī)范組結(jié)構(gòu)3GPP的技術(shù)規(guī)范組T(終端組)RAN(無(wú)線接入網(wǎng)組)CN(核心網(wǎng)組)SA(業(yè)務(wù)和系統(tǒng)組)3GPPSpecificationsRelease63GRelease53GRelease43GRelease1999GSM/EDGERelease5GSM/EDGERelease4GSM/EDGERelease1999EarlierGSMreleases3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程3GPPR993GPPR43GPPR53GPPR6功能凍結(jié)時(shí)間點(diǎn)2000/032001/032002/032004/09R99版采用全新的W-CDMA無(wú)線空中接口標(biāo)準(zhǔn)，支持2Mb/s的傳輸速率；核心網(wǎng)的電路域部分采用演進(jìn)的GSM網(wǎng)絡(luò)支持話路等電路業(yè)務(wù)；核心網(wǎng)的分組域部分提供了移動(dòng)與Internet的連接，采用演進(jìn)的GPRS網(wǎng)絡(luò)。