第4章3G移动通信系统及技术应用

1、1第4章 3G移动通信系统及技术应用2l内容 第三代移动通信系统总体要求和系统结构WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA的网络结构、无线接口和关键技术 l重点WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA的网络结构、无线接口、关键技术 l难点WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA的无线接口 3l目的和要求 掌握WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA各系统关键技术、时隙帧结构理解WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA各系统无线接口中信道配置4IMT2000：预计2002年左右商用 使用2GHz频段 家族概念家族概念5l服务质量方面：话音质量改进；无缝覆盖；降低费用

2、；业务质量（传输、延迟）改进；增加效率和能力 l在新业务和能力方面：每一方面都有很强的灵活接入能力、业务能力，实现1G和2G中不能实现的新话音和数据业务；以较低费用提供宽带业务，提高网络竞争能力；按需自适应分配带宽 l在发展和演进能力方面：与2G共存、互通，实现2G到3G的平滑过渡 l在灵活性方面：提供更高级别的互通，包括多功能、多环境能力、多模式操作和多频带接入 6l组成：由四个功能子系统组成：核心网CN、无线接入网RAN、移动台MT和用户识别模块UIM7l系统标准接口网络与网络接口NNI无线接入网与核心网间的接口RAN-CN无线接口UNI用户识别模块和移动台间的接口UIM-MTl结构分层物

3、理层、链路层和高层应用需要同时支持电路型业务和分组业务，并支持不同质量、不同速率业务 8lWCDMA标准的演进lWCDMA无线接入技术lWCDMA中的关键技术9lR99核心网继承了GSM/GPRS的网络结构，即保留了GSM电路交换部分，增加了分组域部分；无线网络部分引入了全新的、基于宽带CDMA技术的无线接入网络R99重点考虑GSM网络向WCDMA网络的平滑演进l网络结构方面，R99核心网与GSM保持一致l网络接口和协议方面，R99进行了更多的改进和优化l业务能力方面l业务计费方面l网络设备10l从R99到R4网络的演进 R4版本只是在无线技术方面提出了一些改进来提高系统性能。R4无线接入网正

4、式引入TD-SCDMA技术。演进l核心网方面，在电路域R4引入了软交换概念l网络结构的差异l承载网的差别l信令网的差别l组网模式的差异11l从R4到R5网络的演进 R5版本的目标是构造全IP移动网络，在研究过程中分为R5、R6两个版本lR5主要定义了全IP网络的架构lR6重点集中于业务增强及与其他网络的互通方面R5在无线接入网和核心网领域进行了重大改进演进l无线接入网方面l核心网方面l两个重点 在无线接入网实现分组化，作为可选承载方式，实现高速数据接入功能； 在核心网增加IMS域，实施IP多媒体业务和全IP网络。12lR6版本在网络架构方面，R6主要是增加了一些新的功能特性，及对已有功能特性的

5、增强。演进l引入HSDPAl多媒体广播和多播业务l增强RANlIMS第二阶段l基于不同IP连接网的IMS互通lPush业务l增强安全l网络共享l增强QoSl计费管理13lR7版本 主要继续R6未完成的标准和业务制定工作WCDMA系统的整体演进方向l网络结构向全IP化发展l业务向多样化、多媒体化和个性化方向发展l无线接口向高速传输分组数据发展l小区结构向多层次、多制式、重复覆盖方向发展l用户终端向支持多制式、多频段方向发展 14lUMTS系统结构lUTRAN体系结构l主要接口 l空中接口 15lUMTS是采用WCDMA空中接口技术的3G，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统l由核心网CN、

6、UMTS陆地无线接入网UTRAN和用户设备UE组成lUMTS网络在设计时遵循以下原则RAN与CN功能尽量分离，即对无线资源的管理集中在RAN完成，而与业务和应用相关功能在CN执行其中，CN与UTRAN的接口定义为Iu，UTRAN与UE的接口为Uu接口 1617lUE是用户终端，主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块及应用层软件模块等lUTRAN负责处理所有与无线通信有关的功能，包括NodeB和RNC两部分 lCN负责对语音及数据业务进行交换和路由查找，以便将业务连接至外部网络。包括MSC/VLR、GMSC、SGSN、GGSN、HLR等网络单元。lUMTS中的接口主要有Cu、Uu、Iu、

7、Iur、Iub等 18lUTRAN包含许多无线网络子系统RNS，一个RNS由一个RNC和一个或多个NodeB组成l一个NodeB可支持FDD或TDD模式l在TDD模式中有3种可选码片速率：7.68Mchip/s TDD，3.84Mchip/s TDD和1.28Mchip/s TDD 19lRNC用于控制UTRAN无线资源，通过Iu接口与CS域MSC和PS域SGSN及广播域BC相连，在移动台和UTRAN间的无线资源控制RRC协议在此终止。 l控制控制RNC(CRNC)：控制一个NodeB的RNC叫该NodeB的，CRNC负责对其控制小区的无线资源进行管理。l服务服务RNC（SRNC）：管理UE和

8、UTRAN间的无线连接，它是对应于该UE的Iu接口和Uu接口的终止点。无线接入承载的参数映射到传输信道的参数、是否进行越区切换、开环功率控制等基本的无线资源管理都是由SRNC来完成的。一个UE某一时刻有且只有一个SRNC。 l漂移漂移RNC（DRNC）：除SRNC外，UE所用到的RNC为DRNC，控制着移动终端使用的小区。如有需要，DRNC可进行宏分集合并和分裂。一个UE可以没有，也可有一个或多个DRNC l一个RNC实体通常包含CRNC，SRNC和DRNC的功能 20l用户数据传输 l系统接入控制功能 l无线信道加密和解密 l移动性功能 l无线资源管理和控制功能 l同步功能 l广播/多播业务

9、相关功能 21lIub接口：RNC与NodeB间的接口，用来传输RNC和NodeB间的信令，及来自无线接口的数据 lIur接口：两个RNC间的逻辑接口，用来传送RNC间的控制信令和用户数据 22lIu接口：连接RNC和CN的接口，用于传输RNC和CN间的控制信息和用户信息，主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制Iu接口上的数据传递 三个Iu接口：Iu-CS接口（面向电路交换域）、Iu-PS接口（面向分组交换域）和Iu-BC接口（面向广播域）在分立的CN结构中，CS和PS域中存在各自的信令连接和用户数据连接，对无线网络层和传输层均如此。在联合的CN结构中，CS和PS域中存在各自

10、的用户数据和信令连接控制部分连接SCCP，对无线网络层和传输层均如此。Iu接口中，高层实体控制着许多底层实体。l一个CN接入点可连接到一个或更多的UTRAN接入点；l对PS域，每个UTRAN接入点不能连接多于一个的CN接入点，除了非接入层节点选择功能NNSF被采用时，或RNC在多运营商核心网结构中共享时；l对CS域，每个UTRAN接入点可连接多于一个的CN接入点；l对于BC域，每个UTRAN接入点只有连接一个CN接入点23l（1）无线接口分层层1(L1)物理层层2(L2)MAC层层3(L3)RRC层24物理层的数据处理过程 物理层技术的实现 25l传输信道l物理信道l传输信道到物理信道的映射2

11、627l专用传输信道：传数据、信令某一时刻对一个用户有效，只有一个用户解码（UE通过物理信道识别 PN、时间）l公共传输信道所有一组用户解码，即使某一时刻仅对一个用户有效广播传输信道BCH：小区特定信息前向接入信道FACH ：知道UE所在小区时，传送控制信息或短分组（慢速功控）寻呼信道PCH ：寻呼用户随机接入信道RACH：传送来自UE的控制信息和短分组下行共享信道DSCH ：传几个专用控制或业务数据的UE共享，只含数据（控制信息利用DCH）公共分组信道CPCH ：传送少量数据分组28l由载波频率、码(信道码和扰码)、相位确定l物理信道包括3层结构：超帧、无线帧和时隙超帧长720ms，包括72

12、个无线帧无线帧包括15个时隙的信息处理单元，时长10ms时隙包括一组信息符号的单元，每时隙符号数取决于物理信道2930l专用物理信道：传送专用数据和相应的控制信息l公用物理信道：PRACH：承载RACH进行终端接入 PCPCH：用来传送CPCH，作为数据传送的补充，主要用于突发数据 CPICH：不承载任何高层信息，也没有任何传输信道映射，用于区分扇区 SCH：用于小区搜索过程中的同步l根据在小区搜索中所起作用分成P-SCH和S-SCH，并行发送 lP-SCH在每个小区中都使用相同的长度为256chip的主同步码PSC，在每个时隙内重复发射；一旦UE识别出S-SCH，在得到帧同步和时隙同步的同时

13、，也得到小区所从属的组的信息，只有当UE开机或进入新的覆盖区时，才需在初始搜索过程中对所有的码组进行全面搜索。 lSCH没有传输信道映射，采用时分方式的复用 31CCPCH：根据承载的传输信道的不同分为P-CCPCH和S- CCPCHlCCPCH与下行DPCH的主要区别在于CCPCH不支持内环功率控制lPCCPCH和S-CCPCH主要区别在于映射到P-CCPCH上的BCH的TFC是固定的，而S-CCPCH则可通过TFCI支持多种TFC P-CCPCH：承载BCH的物理信道，用于传送广播信息 S-CCPCH：承载FACH和PCH，完成接入控制和寻呼 AICH：与PRACH相配合，用于传送捕获指示

14、AI，AI对应基站接收到的PRACH的特征标记序列 PICH：用来传送寻呼指示PI，与一个S-CCPCH（对应传输信道PCH的映射）一同配合为UE提供有效的休眠工作模式 PDSCH：用于传送DSCH，与PCPCH相似，主要传送非实时的突发业务，可通过正交码由多个码分用户共享 32lDCH经编码复用后的数据流直接顺序映射到专用物理信道lBCH、FACH、PCH经编码交织后分别按序映射到 P-CCPCH、S-CCPCHlRACH编码交织后按序映射到PRACH的消息部分33l主要技术及参数 l扩频与调制技术 l信道编码与复用 lRAKE接收和多用户检测技术 l空时码技术 l物理层相关进程 34l基站

15、同步方式：支持异步和同步的基站运行 l信号带宽：5MHz l码片速率：3.84Mc/s l发射分集方式：TSTD、STTD、FBTD l信道编码：卷积码、Turbo码 l调制方式：QPSK l功率控制：上下行闭环、开环功率控制 l解调方式：导频辅助的相干解调方式 l语音编码：AMR（自适应多速率话音编码）35WCDMAGSM载波间隔5MHz200KHz频率重用系数 1118功率控制频率 1500Hz2Hz或更低服务质量控制QoS无线资源管理算法网络规划(频率规划)频率分集可采用Rake接收机进行多径分集跳频分组数据基于负载的分组调度GPRS中基于时隙的调度下行发分集支持，以提高下行链路的容量标

16、准不支持，但可以应用36l语音演进WCDMA：AMR语音编码速率：4.75Kbit/s12.2Kbit/s软切换和发射分集，提高容量；提供高保真的语音模式进行快速功率控制 37l数据演进支持最高2Mbit/s的数据业务支持包交换（目前采用ATM平台）提供QoS控制公共分组信道CPCH和下行共享信道DSCH，更好地支持Internet分组业务，提供移动IP业务（IP地址的动态赋值）传输格式指示 TFCI域提供动态数据速率的确定，提供高质量的上下行不对称的数据业务的支持如语音，可视电话，会议电视 38l物理信道成帧后，需对物理信道的数据流进行扩频、加扰 l扩频又叫信道化操作发：用扩频序列与信号相乘

17、，提高速率，增加带宽收：用相同的扩频序列与接收信号相乘解扩用来转换的数据序列符号叫信道化码在WCDMA中采用OVSF作为信道化码；每个符号被转化成的码片数目为扩频因子l第二步操作为加扰，用一个伪随机序列与扩频后的序列相乘，对信号起加密、扰乱作用。扰码的码片速率与已扩频符号相同，因此不影响符号速率l上行链路物理信道加扰的作用是区分用户，下行链路加扰可区分基站和信道，因此选择的扰码间必须有良好的自相关性。WCDMA采用Gold序列作扰码 39lSCH是一种特殊的物理信道，在物理层上不可见lSCH供UE用于搜索小区，且不经过小区主扰码加扰因为UE须能在获得下行链路扰码信息之前和小区取得同步主同步码P

18、SC序列只有一个，用于WCDMA的所有小区的所有时隙，不经过调制发送 辅助同步码SSC共有16个 ，经排列组合，选16个编成一组，总共64个不同的码组序列，与下行主扰码的64个扰码组一一对应 l小区选用SSC的步骤：先找到本小区的主扰码属于哪个扰码组然后找到对应的SSC序列每个时隙对应一个辅扰码号，根据此扰码号可计算出同步信道的同步码字 l在实际系统中，不同小区选用不同的序列模式，不同时隙选用不同的S-SCHlSSC发送时不经过加扰l同步码字包含了BCH是否采用开环发送分集的信息，且同步信道是WCDMA FDD唯一采用时间倒换发送分集TSTD的信道。 40lWCDMA系统信道复用过程与物理信道

19、编码过程不可分：l来自高层的业务数据经过封装，以传输信道数据的形式进入物理层物理层对来自高层的数据进行编码再发射在接收端，数据在物理层被译码后再送往上层l物理层的信道编码包括检错编码、纠错编码、速率匹配和交织lWCDMA系统的系统复用过程是为并发业务分配无线资源、保证其业务质量、并将传输格式通知接收机过程；具体到物理层，就是把承载了用户信息的传输信道与其控制信息进行组合，再映射到物理信道，进行发送的过程 41l传输格式TF物理层提供给MAC子层（或反方向）的一种格式用于指示传输信道上一个TTI期间内的传输块集合TBS的传输由两部分组成：动态部分和半静态部分l动态部分包括传输块的大小和传输块集合

20、的大小TBSSl半静态部分包括传输时间间隔TTI、纠错方式（如Turbo码、卷积码、静态速率匹配后的码率、CRC的比特数等）l传输格式集合TFS描述一个特定传输信道的所有TF的集合在一个TS中，所有的TF的半静态部分是相同的，一个传输信道的可变比特速率是通过在每个传输时间间隔间改变TFS的内容和传输块集合的大小来达到的即在一个传输块集合中的各个TF的动态部分不同 42l传输格式组合TFC物理层可复用一个或几个传输信道，每个传输信道都有一个可用的TF列表（即TFS）TFC是现有的几种TF的组合这些TF可同时被用于一个编码组合传输信道，其中的每个传输信道只有一种对应的TF l传输格式组合集合TFC

21、S由高层指定的，描述一个编码组合传输信道的参数当数据信息映射到物理层时，MAC在由高层给定的TFCS中选择一种合适的TFC因在不同的TFC间只是动态部分不同，实际上MAC就能控制TF的动态部分TFC的选择可看作是无线资源的快速方法MAC通过它能将物理层所具有的可变速率的业务处理能力充分利用43l传输格式指示TFITFI是一个标号，对应于TFC中某个特定的TF一个传输块集合在MAC与物理层间交换时，传输格式指示用来进行层间的消息交换 l传输格式组合指示TFCI物理层根据上层发来的TFI信息，根据系统指定的对应关系，计算得一个个指示信息，对应于一个编码组合传输信道上目前所用的传输格式组合即TFCI

22、与一个特定的TFC一一对应，用来通知接收方目前所用的TFC由此，当接收机检测出TFCI后，就可知道复用到对应的数据帧10ms上的传输信道的TFC和各个传输信道所对应的TF，包括此时各传输信道的比特速率、传输时间间隔、所使用的CRC长度、编码类型和编码率依据复用和编码流程，可推断出此时精确的复用方案和速率匹配方案，即此时所映射到的物理信道的码速率及所使用的扩频因子 44l在每个传输时间间隔里，来自高层的数据封装在传输块集合中到达物理层的编码/复用单元传输信道的传输时间间隔的格式有10ms、20ms、40ms和80ms其中DCH仅在系统帧号为512时才能使用80ms格式l信道编码/复用的一般步骤如

23、下在每个传输块后面添加CRC校验比特；传输块级联和码块分割；信道编码；无线帧均衡；速率匹配；插入DTX指示位；交织（两次）；无线帧分割；传输信道的复用；物理信道的分割；映射到物理信道从传输信道复用模块出来的单一数据流（包括下行链路的DTX指示位）就是CCTrCH一个CCTrCH可映射到一个或多个物理信道 45l传输信道的TFS中包含多个TF时，接收端需进行传输格式检测，有以下几种方法 当TFC在TFCI域中传输时，可通过TFCI检测 显式盲检测：通过传输信道的编码和CRC格式检测TF 引导检测：将CCTrCH中的另外一个传输信道作为参考，此参考信道与需要检测的传输信道具有相同的TTI和TF，且

24、参考传输信道使用显式盲检测l对于上行链路，是否支持盲传输格式检测由UTRAN控制对下行链路，UE须支持盲传输格式检测 46l对上、下行专用信道，主要业务有信令、语音、电路型数据（用于传真、可视电话业务）和分组型数据（用于浏览器、文件下载等业务）l物理层传输的业务选择有：单独信令语音+信令电路交换型数据+信令分组交换型数据+信令语音+分组交换型数据+信令语音+电路交换型数据+信令 l不同的信道有不同的业务格式47l压缩模式又称时隙化模式，一帧中的一个或连续几个无线帧中某些时隙不被用作数据的传输l单帧和双帧方法规定的传输间隔长度TGL有3，4，7，10和14 双帧方法：间隔位于两个帧间，能使单帧时

25、间内的影响尽可能小，如可使需要的发射功率增量比使用单帧方法要少 48l帧中一个或几个无线帧不用作数据传输，为保证质量，压缩帧中其他时隙功率增加传输间隔可按需设置，也可固定位置传输间隔可对其他频点进行测量功率增加与传输时间减少相对应l压缩方式：打孔、扩频因子减半、高层指配l接收机要准确解码，须有发送方的编码/复用格式参数 -采用传送格式检测获得参数若TFCI显式传送-可显式检测若TFCI没有被传送-可隐式检测49l压缩帧一般用于下行链路，有时也在上行链路中使用如果上行链路使用了压缩帧，则在下行链路同时也需要使用压缩帧上行压缩模式的帧结构如图4-71所示下行压缩模式可有两种帧结构lType A最大

26、化传输间歇的时间长度lType B最优化了功率控制l高层的信令决定下行压缩模式使用哪种帧结构 5051l（1）初始同步与Rake多径分集接收技术 同步：PN同步、符号同步、帧同步、扰码同步l基本同步信道捕获PN同步、符号同步l辅助同步信道的扩频码非相干接收获取扰码组号l扰码穷举搜索扰码同步RAKE接收l相干RAKE接收l采用RAKE解决多径衰落问题WCDMA：专用导频信号l宏分集和越区切换52l多径衰落环境PN的正交性难以保证干扰、容量受限 -解决方法：MUDlMUD(联合检测、干扰对消)作用：降低干扰(消除远近效应)，提高系统容量l方法：通过测量各用户扩频码的非正交性，用矩阵求逆或迭代方式消

27、除用户间干扰多用户检测系统框图 53l空时编码STC即在时间和空间域都引入编码l主要类型空时分组码STBC空时格码STTC分层空时码LSTl空时码集发射分集和编码于一体，具有较好的频率有效性和功率有效性54l小区搜索l随机接入l发射分集l功率控制l切换测量l压缩模式的测量55l小区搜索（下行同步）时隙同步：P-SCH(基本同步码PSC)帧同步和码组指示：S-SCH(辅助同步码SSC)扰码识别：CPICH相关运算，确定主扰码，检测P-CCPCH获超帧同步（读取BCH信息）l公共信道的同步无线链路的三种状态l初始状态l非同步状态l同步状态56P-CCPCH：小区搜索时获得l帧同步（小区搜索中的）l

28、超帧同步（小区搜索中的）S-CCPCH：P-CCPCH同步 BCH上广播的时间偏移PRACH：按接入时隙的时序进行57l初始化前，物理层要从高层RRC层接收信息：前导扰码；消息长度10或20ms；AICH中的发送时间参数（0或1）；用于每个接入业务级别ASC的可用特征码和RACH子信道组(其中一个子信道组为一些子信道的组合)；功率变化步长Power-Ramp-Step(整数且大于0)；最多前导重传次数(整数且大于0)；初始前导功率Preamble-Initial-Power；传送格式参数集。参数在每个随机接入程序初始化前不断被高层更新 l初始化阶段，物理层将从高层MAC接收信息：用于PRACH

29、消息部分的传送格式；PRACH传输的ASC；传输的数据（传送块集）5859l发射分集指在基站方通过两根天线发射信号，每根天线赋予不同的加权系数(包括幅度、相位)，从而使接收方增强接收效果l开环发射分集：BTS发射先经空间、时间块编码 MS接收中进行分集接收解码l闭环发射分集：MS监测两个天线的发射信号幅度、相位通知BTS下次发射的信号幅度、相位BTS发射（MS反馈）关键：幅度、相位的监测加权因子的计算主要用于DPCH、PDSCH60l不同的信道可采用不同的功控方式l上行功控l下行功控61l上行功控：PRACH：开环DPCCH/DPDCH：开环、闭环；压缩、非压缩l正常发射功控 非压缩模式 压缩

30、模式lDPCCH前导发射功控：用于DCH初始化l功率差设置 不同传输格式TFC对应的增益因子不同 正常帧的TFC对应的DPCCH和DPDCH增益因子通过网络侧配置或高层信令配置62l下行功控P-CCPCH：慢变(几个帧内是常数S-CCPCH：不功控-由网络设定，可变DPCCH/DPDCH：开环/闭环；压缩/非压缩站址选择分集发射功控SSDTl基本小区(一个)：从最佳小区中发射，减小软切换时引起的干扰，在没有网络干预下快速选择站址l非基本小区：关发射功率DSCH：慢速、快速闭环63l切换步骤：无线测量：测强度、信噪比（MT、NodeB）网络判决：定位系统执行：切换l采用压缩模式时可通过压缩间隔测

31、试其他频点信号强度不通过辅助手段自主实现l切换类型模式内切换：软切换、更软切换或硬切换模式间切换：在WCDMA FDD与WCDMA TDD间切换 系统间切换：系统间切换在此仅指与GSM间的切换64l压缩模式是否用于GSM900的测量和WCDMA的异频切换取决于UE的能力l为保持上行链路连续，UE在保持现有频率的同时，还需另外产生并行的频率l压缩模式的使用不可避免会影响链路性能l实际上，UE在其他频率上执行抽样的工作时间要小，因为硬件切换到其他频率也需要占用时间。如仅使用很短的1或2个时隙，则实际上并没有多少时间用于测量，规范中TGL取值排除了1或2个时隙的可能，将最小值定义为3个时隙，由于此时

32、仅允许极短的测量时间窗值，所以仅被用于某些特殊的情况 65lcdma2000标准的演进lcdma2000无线接入技术lcdma2000中的关键技术lCdma2000.1x EV-DO66lcdma2000的发展lcdma2000的特点l网络结构的演进67lcdma2000无线侧标准演进过程cdma2000宽带CDMA技术数据速率：室内：2Mbit/s 室外车辆：144kbit/s 室外步行：384kbit/sIS-95IS-2000CDMAoneIMT2000cdma2000 1x, cdma2000 1xEV-DO, cdma2000 1xEV-DV, cdma2000 3x68lcdma2

33、000 1x系统的发展cdma2000 1xcdma2000 1x EV ( Evolution)lcdma2000 1x EV-DO ( Data Only仅数据)lcdma2000 1x EV-DV ( Data and Voice数据和话音)69lcdma2000 1x使用1.25MHz带宽的载波前向信道和反向信道速率1.2288Mchip/s单载波直接序列扩频与IS-95后向兼容，与IS-95B频段共享或重叠相同条件下，语音容量是IS-95的2倍，数据业务容量是IS-95的3.2倍，峰值速率为370.2kbit/s引入快速寻呼信道，减少了MS功耗，提高待机时间无线信道类型和物理信道调制

34、功能增强网络部分：引入分组交换，支持移动IP业务和业务质量功能，适应更多、更复杂的3G业务有利于实现向3G的平滑过渡70lcdma2000 1x EV-DO(与cdma2000 1x比)峰值速率高、平均吞吐量大采用时分复用由调度算法决定哪一时隙分配给哪个用户前向链路不功控而采用自适应速率控制前向链路根据传输质量自适应采用不同编码和调制方式前向业务信道不采用软切换技术而是虚拟软切换，采用快速小区交换技术引入广播和组播业务可平滑从cdma2000 1x升级支持与cdma2000 1x间切换核心网采用IP网络结构71lcdma2000 1xEV-DV集成了cdma2000 1x和cdma2000 1

35、xEV-DO优点，可在1.25MHz带宽内同时提供语音和高达3.1Mbit/s的分组数据业务标准Rev.C标准Rev.D72lcdma2000 3x前向信道3个载波多载波调制，每个载波速率为1.2288Mchip/s（直接序列扩频），带宽1.23MHz反向信道采用3.6864Mchip/s直接序列扩频，带宽3.75MHz，最大用户比特率1.0368Mbit/s提供更高的数据速率：2Mbit/s与cdma2000 1x和CDMA one后向兼容，但占用频谱较宽7374l系统结构lcdma2000中的接口l空中接口l系统状态及转移lcdma2000.1x基本工作过程7576l移动台MS l无线网络

36、RN PCFl网络交换系统NSSP-NSSl为移动用户提供基于IP技术的分组数据服务lP-NSS包括分组数据服务节点PDSN、归属代理HA和认证、授权和计费服务器AAA77lMS与RN间：空中接口 lBSC间：A接口 A3接口A7接口 RN与C-NSS间：BSC和MSC间的接口根据在系统中传输的不同数据可分为A1、A2、A5接口lRN与P-NSS间的接口：A接口 PCF与BSC间 ：A8、A9PCF与PDSN间： A10、A11 （R-P接口）78l无线配置和扩频速率l前向链路物理信道l反向链路物理信道l逻辑信道到物理信道的映射l反向信道信号处理lcdma2000 1xEV-DO物理信道lcd

37、ma2000 1xEV-DV物理信道79l无线配置(RC)指一系列前向或反向业务信道的工作模式每种RC支持一套数据速率，其差别在于物理信道的各种参数，包括调制和扩频速率SR前向业务信道共有9种无线配置（RC1RC9），反向业务信道共6种无线配置（RC1RC6）无线配置的应用必须满足一定的应用规则，而且前向信道和反向信道的无线配置是相互关联8081l前向信道信号处理同步信道：卷积编码、码符号重复、交织、扩频、QPSK调制和滤波寻呼信道：卷积编码、码符号重复、交织、数据扰码、正交扩频、QPSK调制和滤波广播控制信道：需卷积编码、码符号重复、交织、扩频、QPSK调制和滤波前向公共控制信道：需编码、交

38、织、扩频、QPSK调制和滤波82前向基本信道RC1RC3RC48384l逻辑信道必须映射到物理信道才能实现信息的传输一个逻辑信道l可永久专用一个物理信道（如：同步信道）l或临时专用一个物理信道（如：连续的R-CSCH接入试探序列可在不同物理接入信道上发送）l或和其他逻辑信道共享物理信道（复用）l某些情况下，一个逻辑信道可映射到中一个逻辑信道中，两个逻辑信道融合成一个实际的逻辑信道，传送不同的业务类型如：广播信道和公用前向信令信道联合映射成一个公共逻辑信道，承载信令信息85l前向纠错FECl码符号重复：码符号重复率随数据速率变l打孔（目的：速率匹配）只在RC3RC6时用，不同的RC采用不同的打孔

39、格式l块交织l正交调制l正交扩频l数据率和门控l直接序列扩频l正交序列扩频l基带滤波86lcdma2000 1xEV-DO采用语音和数据分离，在独立于cdma2000 语音业务的载波上提供分组数据业务l前向链路物理信道l反向链路物理信道87l在同一载波上不仅支持基于电路交换的语音和数据，还支持基于分组交换的高速数据业务 l为与cdma2000标准后向兼容，同时支持基于分组交换的高速数据业务，cdma2000 1x EV-DV在保留原有物理信道的基础上新增了一些物理信道8889l在cdma2000中，信号实体按照不同的状态转移有效控制系统的执行l信号实体还控制和执行一个呼叫的建立、维持和断开所必

40、需的一些功能l信号实体的执行过程可按两种不同方向：状态和功能l在cdma2000中，信号实体在移动台有四种状态移动台初始化状态移动台空闲状态系统接入状态移动台业务信道控制状态9091l分组业务的提供建立信道l前向、反向业务信道l相应的辅助码分信道 -灵活地支持分组业务 前向数据多：BTS发辅助码分信道指配消息给MT 建立前向辅助码分信道 反向数据多：MT发辅助码分信道请求给BTS BTS指示建立辅助码分信道l其余信道的作用用于增强系统的功能和灵活性辅助性信道并不一定涉及到每一个呼叫过程92l接入与寻呼技术l信道编码技术l调制与解调技术l功率控制l切换93l接入过程R-ACH信道保留了原有的接入

41、模式，其接入过程与IS-95基本相同增加了一个R-EACH，采用改进了的接入方式，以达到更高的接入效率，支持高速数据业务。 采用了重叠时隙ALOHA方法，使长码作为时隙的函数以防碰撞用户发送的接入信息在时间轴上可重叠，减小了时延。 在接入信道上采用了闭环功率控制，提高了信道性能，减小了接入消息的差错概率在对协议的优化方面，大缩短了时隙的长度（由200ms减为1.25ms）及超时参数等可另外用一个专用信道传送较长的消息，使接入信道的负荷不致过高应用了软切换以提高接入性能 94R-EACH上的两种接入模式l基本接入模式适合于较短消息l预留模式适合较长消息95l寻呼技术增加了新的信道将IS-95的寻

42、呼信道功能分开完成l新的信道可替代原有寻呼信道的功能l可为移动台省电l提高寻呼成功率l前向快速寻呼信道l可实现寻呼或休眠状态的选择，因基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令，决定移动台处于监听寻呼信道还是处于低功耗休眠状态，这样移动台不必长时间连续监听前向寻呼信道，可减少移动台激活时间并节省功耗l可实现配置改变功能，通过前向快速寻呼信道，基站向移动台发出最近几分钟内的系统参数消息，使移动台根据此消息做相应设置处理 96l信息的可靠传输，针对不同数据速率的业务需求l主要信道编码类型前向纠错编码（卷积码、Turbo码）循环冗余编码CRC信道交织编码 97l前向纠错编码（卷积码、Turbo码）不同的R

43、C使用不同的卷积编码方式Turbo码l循环冗余编码CRCcdma2000中，CRC用于帧质量指示符CRC不仅可用来判断当前帧是否正确，还能辅助确定当前的数据速率。l信道交织编码在前向链路中，对于SR1，同步信道、寻呼信道、广播控制信道、公共分配信道、公共控制信道和业务信道的数据流都要在卷积编码、符号重复及删除后进行交织编码；在后向链路中，接入信道、增强接入信道、公共控制信道和业务信道的数据流都要经过交织编码在cdma2000中，Turbo码内部也使用了交织器98lcdma2000系统的前向信道使用QPSK调制lcdma2000反向链路中采用了HPSK调制lcdma2000中前向信道使用相干解调

44、，反向信道也使用相干解调99l系统能够在前向和反向链路的多个物理信道上进行功率控制；前向闭环功率控制和反向闭环功率控制都能达到每秒800bit/s的速率 l前向链路功率控制内环功率控制外环功率控制100l前向链路专用信道的功率控制PCB通过R-PICH承载，用功率控制子信道发送7种前向功率控制模式R-PICH没被选通，功率控制子信道被分成主要功率控制子信道和辅助功率控制子信道 l移动台使用删除指示比特 EIB通知基站接收到的F-FCH或F-DCCH的帧是坏的l移动台使用质量指示比特 QIB通知基站接收到的F-DCCH帧是坏的101l反向链路功率控制多种反向信道的开环功率控制lR-EACH、R-

45、CCCH、R-DCCH、R-FCH、R-SCHl开环功率控制都由两个独立的部分完成 第一部分，移动台计算R-PICH的导频信道传输功率 第二部分，移动台计算反向信道自己的码信道传输功率。 多种反向信道的闭环功率控制lR-EACH、R-CCCH：移动台接收F-CPCCH的信号，解调信号并得到PCB，根据给定的PCB调整相应信道的传输功率 l反向专用信道：移动台解调F-DCCH和F-FCH的信号并得到给定的PCB进行功率调整 102l软切换（在cdma2000中采用新的导频检测门限）l空闲切换l接入登录切换 l接入切换 l接入试探切换 l硬切换 各类切换发生时移动台状态 103l空闲切换仅发生在移

46、动台处在空闲状态时，移动台停止检测一个基站的F-PCH或F-CCCH，开始检测另一个基站的相关信息 l为了实现空闲切换，移动台使用仅在移动台空闲状态下定义的集合，包括：有效集、相邻集、专用相邻集和剩余集104l接入登录切换发生在移动台停止检测一个基站的F-PCH或F-CCCH而开始检测另一个基站的相关信道，移动台由空闲状态转入系统接入状态时如果移动台接收到必须做出反应的消息时，移动台将完成接入登录切换 l一旦移动台决定进行接入登录切换，移动台将以空闲切换相同的过程轮流在当前基站和新基站间检测F-PCH或F-CCCHl如果移动台要进行接入登录切换，应在移动台进入更新开销信息子状态前执行 105l

47、接入切换发生在接入试探之后，当移动台停止检测一个基站的F-PCH或F-CCCH，而开始检测另一个基站的相关信道接入切换发生在接入切换试探后，当完成接入切换时移动台就处在系统接入状态l在系统接入状态，移动台存储基站区段3个独立不交叠集合：有效集、相邻集、剩余集l在系统接入状态时，移动台仅能完成接入切换 l当移动台处在下面两个子状态之一时才能执行接入切换：寻呼响应子状态和移动台始呼试探子状态 106107l在接入尝试过程中，移动台停止向当前基站发送接入试探序列而向新的基站发送接入试探序列因此一个接入试探切换发生在接入尝试过程中，移动台处在系统接入状态时执行一个接入试探切换l仅发生在始呼或寻呼响应子

48、状态时 108l主要特点l系统网络结构l系统无线网络RNl分组核心网PCNl简单IP网络l移动IP网络109lcdma2000 1x EV-DO是一个高效的CDMA/TDM混合系统，在支持高速率数据业务中带来两个优点仅使用1.25MHz带宽能支持最高数据率是2.4576Mbit/s，比较cdma2000 1x系统，在3.75MHz带宽上支持最高数据率为2.0736Mbit/s利用了数据业务的许多特点l数据率大部分不对称（前向链路上要求数据率是高速的，反向链路上要求数据率较低）l可允许时延l实际中数据发送是突发的，cdma2000 1x EV-DO利用非活动时期发送，对不同用户采用时分复用l由于

49、数据速率是非对称的，cdma2000 1x EV-DO在前向链路上提供了更高的数据率，可实现的原因是由于基站本身就有更多的发送功率资源，可利用更高阶的调制方案110l在传统宽带无线系统，基站通过前向链路功率控制增加功率，基站控制功率维持恒定的数据率和服务质量lcdma2000 1x EV-DO把功率资源分给离基站最后的移动台，用于在前向链路给这些移动台发送可能最高的数据率cdma2000 1x EV-DO基站在所有时间内发送固定数量的功率当移动台远离基站时，移动台接收的功率降低，基站不增加发送功率，而是降低发送给这些移动台数据率 111l接入终端AT相当于移动台，是为移动用户提供数据连接的设备

50、l接入网络AN定义为分组域数据交换网络与接入终端间提供数据连接的设备接入网络包括BTS和BSC，支持IS-856标准 l不管BSC支持cdma2000 1x EV-DO或是cdma2000 1x，PDSN都提供相同的服务和连接支持cdma2000 1x EV-DO的无线网络使用相同的IOS定义BSC和PDSN间的接口cdma2000 1x的BSC与cdma2000 1x EV-DO的BSC间没有连接（因为支持2种不同的协议） 112113l逻辑实体接入终端AT（包括ME和UIM）l接口Um接口l为分组数据及信令消息提供可靠高效的无线传送 l七层协议结构 MT2和TE2间的Rm接口 l两种协议模

51、型：中继层协议模型和网络层协议模型114lRN提供PCN和AT间的无线承载，传送用户数据和信令消息l无线网络是在分组域中定义的，在电路域中常称为基站系统lRN完成无线信道的建立、维护和释放，无线资源管理和控制，交换信息到分组核心网lRN包括AN、PCF，AN-AAA 115l逻辑实体 AN：在分组网和AT间提供数据连接，完成基站收发、呼叫控制及移动性管理等功能，由BTS、BSC组成AN-AAAPCFl接口AN内部接口AN与PCF间的接口CF与PDSN间的接口AN-AAA与AN间的接口不同AN间的接口116lcdma2000 1x EV-DO中PCN构成与终端接入Internet方式有关当使用简

52、单IP时，PCN主要包含PDSN及AAA等功能实体，AAA分3类：归属地HAAA、访问地VAAA及代理BAAA当使用移动IP时，PCN还应增加外地代理FA、归属代理HA等。PCN主要用于提供AT接入到Internet 117l逻辑实体PCN主要由PDSN与AAA构成在移动IP中还有HA和FAPDSNl接口R-P接口：PDSN与RAN间的接口P-P接口：相邻PDSN间接口PDSN与Internet间的接口118l用户接入分组网的基本方式 l移动终端的IP地址可由接入地的PDSN动态分配，也可由所接入的专网动态分配l用户在同一个PDSN管辖范围内移动时可保持其PPP连接而不改变IP地址在跨越PDS

53、N时，用户的PPP连接需重新建立，业务将中断 119120l移动IP（MIP）使Internet上的移动接入成为可能 l移动IP主机在通信期间需要在网络上移动，IP地址会经常发生变化 l移动节点采用固定不变的IP地址，一旦登录即可实现在任意位置上保持与IP主机的单一链路层连接，使通信持续进行 l使用移动IP技术的移动节点可从一种承载移动到另一种承载上，同时保持IP地址不变，IP传输不断 l为支持移动IP网络，需要HA和FA两个网络实体 121122lTD-SCDMA概述lTD-SCDMA无线接入技术lTD-SCDMA中的关键技术123lSDMA与CDMA的互补作用当用户靠得很近时，纯SDMA无

54、法精确分辨用户位置，利用CDMA可准确实现SDMA采用CDMA技术后，运算量降低CDMA中采用SDMA可精确定位MS，扩大系统容量lTD-SCDMA中“S”的含义空分多址Space Division Multiple Access（智能天线Smart Antenna）软件无线电Soft Radio同步Synchronous (Sync)124l主要技术与指标参数 多址方式：CDMA/SDMA/TDMA/FDMA；双工方式：TDD；码片速率：1.28Mchip/s；子帧长：5ms，每帧7个主时隙，每时隙长675s；占用带宽：小于1.6MHz随机接入机制：在专用上行时隙的RACH突发；信道估计：训

55、练序列基站间运行模式：同步125l技术特色采用TDD双工方式，便于频谱划分并能更好地满足未来移动多媒体业务非对称特性的发展趋势和需求利用DS-CDMA技术，采用TDMA和CDMA混合多址方式，有利于无线资源的合理分配和高效利用1.28Mchip/s低chip速率传输，使设备复杂度和成本较低采用联合检测，智能天线，上行同步，接力切换等先进技术，抗干扰能力强，掉话率低适合软件无线电的应用lTD-SCDMA标准与其他3G标准相比具有较明显的优势频谱分配的灵活性高频谱利用率更适合未来非对称业务的特点 126lTD-SCDMA向B3G（4G）TDD系统基本原则在B3G TDD系统完成商用前，不断增强TD

56、-SCDMA系统的性能，提高覆盖和传输能力等，以满足不断增长的移动数据业务的需求同时B3G TDD系统的设计充分考虑TD-SCDMA系统的特点，做到对TD-SCDMA系统的后向兼容。lTD-SCDMA空中接口技术增强和演进的主要目标是提高系统容量和传输效率，增强TD-SCDMA对高速移动数据业务的支持能力对于语音业务，做到提高系统可容纳的用户数量，增强覆盖，减小掉话和阻塞率对于数据业务，做到提高数据业务的峰值速率，提高系统的吞吐量，减小业务时延，同时提高业务的覆盖范围 127128lTSM是TD-SCDMA发展的第一阶段，是TD-SCDMA无线传输技术兼容GSM/GPRS核心网的一种解决方案

57、lTSM规范在现有的GSM规范的基础上修改空中接口而成，采用与LCR基本相同的物理层，保持大部分GSM网络的设计（包括BSC，MSC等），以提供较GSM更高的频谱效率和支持更高速率的数据业务l由于TSM采用的是TD-SCDMA空中接口并基于GSM的协议栈，不是一个完整的3G系统，可视为一个2.5G系统，可做到GSM系统向TD-SCDMA的平滑演进TSM只是3G和B3G的演进中的一个可选阶段。对运营商而言如果没有GSM网络，该阶段可略过 l这一阶段的数据传输速率静止可达2Mbit/s，中低速率可达384kbit/s，高速可达144kbit/s，语音数据传输速率12.2kbit/s 129lLCR

58、系统是一个真正意义上的3G系统，采用3G核心网络和构架，能够提供所有3G要求的业务l作为IMT-2000标准之一，LCR是被ITU和3GPP正式采纳的一个国际标准，采用了3GPP的高层协议和TD-SCDMA空中接口，满足ITU对IMT-2000的各方面要求l该阶段的语音和数据服务是由电路级交换机或数据包交换机提供l语音服务速度是12.2kbit/s，而数据传输最大速率是2Mbit/s 130l3GPP认为高速下行分组接入HSDPA和高速上行分组接入HSUPA共用信息渠道可提供最好的数据包服务。l通过采用自适应调制编码AMC技术、混合自动重传请求HARQ技术、快速小区选择FCS和快速分组调度技术

59、及多天线系统MIMO，与CDMA2000和WCDMA相同带宽下的情况相比，TD-SCDMA的数据传输速率和小区吞吐量都大大提升l在NodeB和UE配置单一天线，以16QAM，3/4Turbo编码、占用36个无线资源单位（4个数据时隙，每个时隙9个码道）可提供950kbit/s的数据速率l如有更多的无线资源和先进的无线电技术，TD-SCDMA可达到更高数据速率峰值 131l国际标准化组织正在推动无线传输技术从2Mbit/s向100Mbit/s（E3G）、1Gbit/s（B3G）的目标发展 l相比目前3G系统，3G LTE具有如下主要特点更高的通信速率和频谱效率，在20MHz的带宽下，下行峰值速率

60、为100Mbit/s、上行为50Mbit/s分组交换与QoS保证，系统在整体架构上将基于分组交换，同时通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务（VoIP、视频流等）服务质量支持各种系统带宽，除了20MHz的最大带宽外，还能支持1.25MHz，1.6MHz，2.5MHz，5MHz，10MHz和15MHz等系统带宽及成对和不成对频段的部署，以保证将来在系统部署上的灵活性l3G LTE还明确提出了“系统在支持高速移动的基础上，为低移动速率用户优化”、“提高小区边缘用户的吞吐量”等具体的系统需求 132l4G以IP为基础的、多功能集成的、各种网络融合的宽带移动通信系统，可提供数据传输速率达100M