第7章-第三代(3G)移动通信系统课件.pptx

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1、第第7章章第三代（第三代（3G）移动通信系统移动通信系统3G概述概述7.1WCDMA移动通信系统移动通信系统7.2CDMA2000移动通信系统移动通信系统7.3TD-SCDMA移动通信系统移动通信系统7.43G的业务应用的业务应用7.5 20 20 世纪世纪80 80 年代末到年代末到90 90 年代初，第二代数字移动通信年代初，第二代数字移动通信系统刚刚出现，第一代模拟移动通信还在大规模发展，此系统刚刚出现，第一代模拟移动通信还在大规模发展，此时存在着一个较明显的问题时存在着一个较明显的问题:第一代移动通信制式繁多，第第一代移动通信制式繁多，第二代移动通信也只实现了区域内制式的统一，而且覆盖

2、也二代移动通信也只实现了区域内制式的统一，而且覆盖也只限于城市地区。这时，用户希望通信界能在短期内实现只限于城市地区。这时，用户希望通信界能在短期内实现一种能够提供真正意义的全球覆盖，提供带宽更宽、更灵一种能够提供真正意义的全球覆盖，提供带宽更宽、更灵活的业务，并且使终端能够在不同的网络间无缝漫游的系活的业务，并且使终端能够在不同的网络间无缝漫游的系统，以取代第一代和第二代移动通信系统。统，以取代第一代和第二代移动通信系统。为此国际电联（为此国际电联（ITUITU）提出了公共陆地移动通信系统）提出了公共陆地移动通信系统FPLMT FPLMT 的概念。将其命名为的概念。将其命名为IMT-2000

3、IMT-2000，即第三代移动通信，即第三代移动通信系统（系统（3G3G）。）。IMT-2000IMT-2000系统包括地面系统和卫星系统，其系统包括地面系统和卫星系统，其终端既可连接到基于地面的网络，也可连接到卫星通信的终端既可连接到基于地面的网络，也可连接到卫星通信的网络。目前，网络。目前，3G3G包含三种主流标准包含三种主流标准：WCDMAWCDMA、CDMA2000 CDMA2000 和和TD-SCDMATD-SCDMA。7.1 3G7.1 3G概述概述 1.IMT-20001.IMT-2000系统的总体要求系统的总体要求 在服务质量方面：对语音质量有所改进，实现无在服务质量方面：对语

4、音质量有所改进，实现无缝覆盖，降低费用，业务质量（传输、延迟）方面要求根缝覆盖，降低费用，业务质量（传输、延迟）方面要求根据业务特点改进服务质量，增加效率和能力。据业务特点改进服务质量，增加效率和能力。在新业务和能力方面：在每一方面都必须有很强在新业务和能力方面：在每一方面都必须有很强的灵活接入能力、业务能力，实现在第一代和第二代系统的灵活接入能力、业务能力，实现在第一代和第二代系统中不能实现的新语音和数据业务；以较低的费用提供宽带中不能实现的新语音和数据业务；以较低的费用提供宽带业务，提高网络的竞争能力；按需自适应分配带宽。业务，提高网络的竞争能力；按需自适应分配带宽。在发展和演进能力方面：

5、与第二代系统能共存、在发展和演进能力方面：与第二代系统能共存、互通，实现第二代到第三代的平滑过渡。互通，实现第二代到第三代的平滑过渡。在灵活性方面：提供更高级别的互通，包括多功在灵活性方面：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。能、多环境能力、多模式操作和多频带接入。2.IMT-20002.IMT-2000系统的特点系统的特点 IMT-2000IMT-2000具有全球性漫游的特点。具有全球性漫游的特点。IMT-2000IMT-2000系统的终端类型多种多样。系统的终端类型多种多样。IMT-2000IMT-2000系统除提供质量更佳的语音和数据业务外，系统除提供质量

6、更佳的语音和数据业务外，还能提供一个很宽范围的数据速率，不对称数据传输能力；有还能提供一个很宽范围的数据速率，不对称数据传输能力；有更高级的鉴权和加密算法，提供更强的保密性。更高级的鉴权和加密算法，提供更强的保密性。IMT-2000IMT-2000能与第二代系统的共存和互通。系统的结构能与第二代系统的共存和互通。系统的结构是开放式和模块化的，可很容易地引入更先进的技术和不同的是开放式和模块化的，可很容易地引入更先进的技术和不同的应用程序。应用程序。IMT-2000IMT-2000系统包括卫星和地面两个网络，适用于多环系统包括卫星和地面两个网络，适用于多环境。同时具有更高的频谱利用率，可降低同样

7、速率的业务的价境。同时具有更高的频谱利用率，可降低同样速率的业务的价格。格。IMT-2000IMT-2000系统可同时提供语音、分组数据和图像，并系统可同时提供语音、分组数据和图像，并支持多媒体业务。支持多媒体业务。3.IMT-20003.IMT-2000系统结构系统结构 （1 1）系统组成）系统组成 IMT-2000 IMT-2000 系统功能模型如图系统功能模型如图7.17.1所示。该系统主要由四个所示。该系统主要由四个功能子系统构成，即核心网功能子系统构成，即核心网（CNCN）、无线接入网（）、无线接入网（RANRAN）、移动）、移动终端（终端（MTMT）和用户识别模块（）和用户识别模块

8、（UIMUIM）组成。分别对应于）组成。分别对应于GSM GSM 系统系统的交换子系统（的交换子系统（SSSSSS）、基站子系统（）、基站子系统（BSSBSS）、移动台（）、移动台（MSMS）和）和SIM SIM 卡。卡。（2）系统标准接口）系统标准接口 ITU 定义了定义了4 个标准接口。个标准接口。网络与网络接口（网络与网络接口（NNI）：由于）：由于ITU 在网络部分采用在网络部分采用了了“家族概念家族概念”，因而，此接口是指不同家庭成员之间的，因而，此接口是指不同家庭成员之间的标准接口，是保证互通和漫游的关键接口。标准接口，是保证互通和漫游的关键接口。无线接入网与核心网之间的接口（无线

9、接入网与核心网之间的接口（RAN-CN）：对应）：对应于于GSM 系统的系统的A 接口。接口。无线接口（无线接口（UNI）。）。用户识别模块和移动台之间的接口（用户识别模块和移动台之间的接口（UIM-MT）。）。（3）结构分层）结构分层 与第二代移动通信系统相类似，第三代移动通信系统的分与第二代移动通信系统相类似，第三代移动通信系统的分层方法也可用三层结构描述。层方法也可用三层结构描述。但第三代系统需要同时支持电路型业务和分组业务，并支但第三代系统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，因而其具体协议组成要复杂得持不同质量、不同速率业务，因而其具体协议组成要复杂得多。对

10、于第三代系统，各层的主要功能描述如下。多。对于第三代系统，各层的主要功能描述如下。物理层：由一系列下行物理信道和上行物理信道组物理层：由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。成。链路层：由媒体接入控制链路层：由媒体接入控制MACMAC子层和链路接入控制子层和链路接入控制LACLAC子层组成。子层组成。MACMAC子层根据子层根据LACLAC子层的不同业务实体的要求子层的不同业务实体的要求对物理层资源进行管理与控制，并负责提供对物理层资源进行管理与控制，并负责提供LACLAC子层的业务子层的业务实体所需的实体所需的QoS QoS 级别。级别。LACLAC子层采用与物理层相对独立的链子层采用与物理

11、层相对独立的链路管理与控制，并负责提供路管理与控制，并负责提供MACMAC子层所不能提供的更高级别子层所不能提供的更高级别的的QoS QoS 控制，这种控制可以通过控制，这种控制可以通过ARQARQ等方式来实现，以满足等方式来实现，以满足来自更高层业务实体的传输可靠性。来自更高层业务实体的传输可靠性。高层：集高层：集OSI OSI 模型中的网络层、传输层、会话层、模型中的网络层、传输层、会话层、表示层和应用层为一体。高层实表示层和应用层为一体。高层实体主要负责各种业务的呼体主要负责各种业务的呼叫信令处理，语音业务（包括电路类型和分组类型）和数叫信令处理，语音业务（包括电路类型和分组类型）和数据

12、业务（包括据业务（包括IP IP 业务，电路和分组数据，短消息等）的控业务，电路和分组数据，短消息等）的控制与处理等。制与处理等。7.2 WCDMA7.2 WCDMA移动通信系统移动通信系统7.2.1 WCDMA7.2.1 WCDMA概述概述 1.技术指标技术指标 基站同步方式：支持异步和同步的基站运行；基站同步方式：支持异步和同步的基站运行；信号带宽：信号带宽：5MHz；码片速率：码片速率：3.84Mc/s；发射发射分集方式：分集方式：TSTD，STTD，FBTD；信道编码：卷积信道编码：卷积码、码、Turbo码；码；调制方式：调制方式：四相相移键控（四相相移键控（QPSK）；功率控制：上下

13、行闭环、开环功率控制；功率控制：上下行闭环、开环功率控制；解调方解调方式：导频辅助的相干解调方式；式：导频辅助的相干解调方式；语音编码：自适应多语音编码：自适应多速率速率编码（编码（AMR）2.2.WCDMAWCDMA的主要特点的主要特点 信道复杂，可适应多种业务需求。信道复杂，可适应多种业务需求。大容量和高业务速率大容量和高业务速率 功率控制完善功率控制完善 支持基站异步操作支持基站异步操作 切换机制健全，有更灵活的分层组网结构切换机制健全，有更灵活的分层组网结构 优化的分组数据传输方式优化的分组数据传输方式 上、下行链路均利用导频进行相干检测上、下行链路均利用导频进行相干检测 3.WCDM

14、A3.WCDMA系统网络结构系统网络结构 图图7.2 WCDMA网络单元构成示意图网络单元构成示意图（1 1）用户终端设备（）用户终端设备（UE UE，User EquipmentUser Equipment）用用户户终终端端设设备备它它主主要要包包括括射射频频处处理理单单元元、基基带带处处理理单单元元、协协议议栈栈模模块块以以及及应应用用层层软软件件模模块块等等；UE通通过过Uu接接口口与与网网络络设设备备进进行行数数据据交交互互，为为用用户户提提供供电电路路域域和和分分组组域域内内的的各各种种业业务务功功能能，包包括括普普通通语语音音、数数据据通通信信、移移动动多多媒媒体体、Interne

15、t应应用用（如如E-mail、WWW浏浏览览、FTP等）等）。（2 2）无线接入网（）无线接入网（UTRANUTRAN，UMTS Terrestrial UMTS Terrestrial Radio Access NetworkRadio Access Network）包包含含一一个个或或几几个个无无线线网网络络子子系系统统（RNS）。一一个个RNS由由一一个个无无线线网网络络控控制制器器（RNC）和和一一个或多个基站（个或多个基站（Node B）组成。）组成。（3 3）核心网络（）核心网络（CNCN，Core NetworkCore Network）WCDMA核核心心网网（CN）基基本本结结

16、构构：电电路路域域（CS域域）指指为为用用户户提提供供“电电路路性性业业务务”，或或提提供供相相关关信信令令连连接接的的实实体体。CS域域特特有有的的实实体体包包括括：MSC、GMSC、VLR、IWF（互互通通单单元元）。分分组组域域（PS）：为为用用户户提提供供“分分组组型型数数据据业业务务”，PS域域特特有有的的实实体体包包括括：服服务务GPRS支支持持节节点点（SGSN）和和网网关关GPRS支支持持节节点点（GGSN）。其其他设备如他设备如HLR、AUC、EIR等为等为CS域和域和PS域公用。域公用。（4 4）系统接口）系统接口7.2.2 7.2.2 WCDMA WCDMA标准的演进标准

17、的演进 1.1.R99R99版本版本 在在R99R99版本中，核心网继承继承了版本中，核心网继承继承了GSM/GPRSGSM/GPRS的网络结构，的网络结构，即保留了即保留了GSMGSM电路交换部分，增加了分组域部分；无线网络部电路交换部分，增加了分组域部分；无线网络部分引入了全新的、基于宽带分引入了全新的、基于宽带CDMACDMA技术的无线接入网络。技术的无线接入网络。R99 R99重点考虑重点考虑GSMGSM网络向网络向WCDMAWCDMA网络的平滑演进。网络的平滑演进。GSMGSM网络网络和和WCDMA R99WCDMA R99网络的异同体现在网络结构、接口网络的异同体现在网络结构、接口

18、/信令、业务信令、业务能力、网络管理、计费能力和网络设备等方面。能力、网络管理、计费能力和网络设备等方面。（1）网络结构）网络结构 图图7.3 WCDMA R99网络结构图网络结构图 在网络接口和协议方面，在网络接口和协议方面，R99进行了更多的优化和进行了更多的优化和改进。改进。R99 Iu-CS接口则采用接口则采用ATM（异步传输模式）（异步传输模式）技技术承载信令和语音，使用术承载信令和语音，使用ATM宽带接口，有利于组建宽带接口，有利于组建大范围的无线接入网。在大范围的无线接入网。在CS域，域，R99 MSC与无线接入与无线接入网网RAN通过通过ATM承载信令，为用户分配语音承载资源，

19、承载信令，为用户分配语音承载资源，导致在导致在Iu接口的指配流程与接口的指配流程与GSM不同，从而影响到移动不同，从而影响到移动用户主叫、被叫和局间切换等业务。在分组域，用户主叫、被叫和局间切换等业务。在分组域，R99 SGSN与与RAN通过通过ATM承载信令，媒体流使用承载信令，媒体流使用ATM自自适应层五协议适应层五协议ALL5承载承载IP分组包。分组包。（2）网络接口和协议）网络接口和协议（4）业务计费）业务计费 在在业业务务计计费费方方面面，R99网网络络的的计计费费系系统统在在架架构构上上与与GSM相相同同，但但在在计计费费功功能能和和话话单单描描述述方方面面存存在在着着区区别别，包

20、括话单采集单元和话单处理软件等。包括话单采集单元和话单处理软件等。（3）业务能力）业务能力 在在业业务务能能力力方方面面，R99定定义义了了移移动动网网络络增增强强逻逻辑辑的的客客户户化化应应用用（CAMEL3）规规范范，增增强强了了对对智智能能业业务务的的支持，如对支持，如对GPRS、短消息等相关的智能业务的支持。、短消息等相关的智能业务的支持。（5）网络设备）网络设备 在在网网络络设设备备方方面面，对对主主要要网网络络实实体体MSC，GSM是是基基于于TDM交交换换技技术术实实现现的的，而而R99则则要要求求MSC提提供供ATM接接口口能能力力，支支持持ATM AAL2、AAL5适配能力和

21、适配能力和Q-ALL2信令处理能力。信令处理能力。2.2.R4R4版本版本 R99 R99的的RANRAN奠定了奠定了WCDMAWCDMA技术的基础，其技术标准在演进到技术的基础，其技术标准在演进到R4R4版本时变化不大，只是在无线技术方面提出了一些改进来提版本时变化不大，只是在无线技术方面提出了一些改进来提高系统性能。高系统性能。（1）网络结构）网络结构 在在网网络络结结构构方方面面，R4分分组组域域与与R99相相比比变变化化不不大大，主主要要增增加加了了部部分分与与QoS相相关关的的协协议议标标准准。主主要要的的变变化化在在电电路路域域，R4引引入入了了软软交交换换的的概概念念。软软交交换

22、换架架构构有有利利于于降降低低建建网网和和运运营营成本。成本。（2）承载网）承载网 R4网网络络实实体体间间可可采采用用TDMA/ATM/IP技技术术组组网网，有有更更多多种种选择。选择。（3）信令网）信令网 R99采用了窄带采用了窄带SS7信令，传统的信令，传统的TDM承载方式，而承载方式，而R4则则可选用可选用IP或或TDM组建信令网。在组建信令网。在R4中，不仅语音和数据可通中，不仅语音和数据可通过统一的分组网（过统一的分组网（ATM或或IP网络）来传送，基于网络）来传送，基于NO.7的移动的移动应用协议应用协议MAP和和CAMEL应用部分应用部分（CAP）也可以通过分组网也可以通过分组

23、网来传送，为核心网向全来传送，为核心网向全IP的演进迈出了重要一步。的演进迈出了重要一步。（4）组网模式）组网模式 R99网网络络架架构构决决定定了了其其组组网网模模式式必必须须是是分分级级组组网网，R4如如果果采采用用IP组组网网，可可组组建建结结构构更更为为简简化化的的信信令令网网，及及平平面面化的承载网。化的承载网。3 3.R5R5版本版本 R5R5在无线接入网和核心网领域进行了重大改进。在无线接入网和核心网领域进行了重大改进。（1 1）在无线接入网方面）在无线接入网方面 提出了高速下行分组接入提出了高速下行分组接入HSDPAHSDPA技术，使下行速技术，使下行速率可达率可达810Mb/

24、s810Mb/s，大大提高了空中接口的效率。同，大大提高了空中接口的效率。同时，时，IuIu、IurIur、IubIub接口增加了基于接口增加了基于IPIP的可选传输方的可选传输方式，使无线接入网实现了分组化。式，使无线接入网实现了分组化。（2 2）在核心网方面）在核心网方面 最大的变化是在最大的变化是在R4R4的基础上增加了的基础上增加了IPIP多媒体子多媒体子系统（系统（IMSIMS），它与分组域一起实现实时和非实时），它与分组域一起实现实时和非实时的多媒体业务，并可实现与电路域的互操作，可在的多媒体业务，并可实现与电路域的互操作，可在分组域提供增强型语音业务，代替传统的语音业务，分组域提

25、供增强型语音业务，代替传统的语音业务，实现语音业务从窄带向宽带迁移的目标。实现语音业务从窄带向宽带迁移的目标。R5R5版本仍版本仍保留了电路域，并实现与保留了电路域，并实现与IMSIMS的互操作，用于保护的互操作，用于保护运营商在运营商在R99R99上的投资。上的投资。4.4.R6R6版本版本 在在R6R6中，致力于高速上行分组接入中，致力于高速上行分组接入HSUPAHSUPA标准的制定，主标准的制定，主要用于对上行分组域数据速率的增强。要用于对上行分组域数据速率的增强。（1 1）多媒体广播和多播业务）多媒体广播和多播业务 网络需要增加广播和多播中心功能实体，另外对用户终端、网络需要增加广播和

26、多播中心功能实体，另外对用户终端、接入网及核心网均有新的需求，需对空中信道、接入网和核心接入网及核心网均有新的需求，需对空中信道、接入网和核心网接口信令进行修改。网接口信令进行修改。（2 2）增强）增强RANRAN 从从UTRANUTRAN到到GSM/EDGEGSM/EDGE无线接入网（无线接入网（GERANGERAN），网络辅助的小），网络辅助的小区改变，需要对网络的影响、天线倾角的远端控制、区改变，需要对网络的影响、天线倾角的远端控制、IubIub和和IurIur接口无线资源管理进行优化。接口无线资源管理进行优化。（3 3）IMSIMS第二阶段第二阶段 这是这是R5IMSR5IMS第一阶段

27、基础上提供的新特性，包括第一阶段基础上提供的新特性，包括UEUE与外部与外部IPIP多媒体间的互通、多媒体间的互通、IMSIMS与与CSCS互通、互通、IM-MGIM-MG与与MGCFMGCF间增强、间增强、R6R6监听监听需求和网络框架、基于需求和网络框架、基于IPv4IPv4与基于与基于IPv6IPv6的的IMSIMS互通和演进、互通和演进、IMSIMS会议业务、会议业务、IMSIMS消息业务等。消息业务等。（4 4）PushPush业务业务 网络主动向用户网络主动向用户PushPush内容，根据网络和用户的能力推出多内容，根据网络和用户的能力推出多种实现方案。种实现方案。（5 5）增强安

28、全）增强安全 包括基于包括基于IPIP传输的网络域安全、应用传输的网络域安全、应用IPSecIPSec等安全技术。等安全技术。（6 6）网络共享）网络共享 多个移动运营商有各自独立的核心网和业务网，但多个移动运营商有各自独立的核心网和业务网，但共享接入网。共享接入网。（7 7）增强）增强QoSQoS 提供端到端提供端到端QoSQoS动态策略控制增强。动态策略控制增强。（8 8）计费管理）计费管理 包括对包括对WLANWLAN计费、基于计费、基于IPIP流的承载计费和在线计费流的承载计费和在线计费系统等的管理。系统等的管理。5.5.R7R7版本版本 R7R7版本主要继续版本主要继续R6R6未完成

29、的标准和业务（如多天线技术，未完成的标准和业务（如多天线技术，包括多种包括多种MIMOMIMO技术等实现）制定工作，将考虑支持通过技术等实现）制定工作，将考虑支持通过CSCS域承载域承载IMSIMS语音、通过语音、通过PS/IMSPS/IMS域提供紧急服务、提供基于无域提供紧急服务、提供基于无线局域网线局域网WLANWLAN的的IMSIMS语音与语音与GSMGSM网络的电路域的互通、提供网络的电路域的互通、提供xDSLxDSL（数字用户线）和有限调制器等固定接入方式。同时，（数字用户线）和有限调制器等固定接入方式。同时，引入正交频分复用引入正交频分复用OFDMOFDM，完善，完善HSDPAHS

30、DPA和和HSUPAHSUPA技术标准。技术标准。7.2.3 WCDMA7.2.3 WCDMA系统的关键技术系统的关键技术1.1.扩频与调制技术扩频与调制技术 物理信道成帧后，需对物理信道的数据流进行扩频、加扰。物理信道成帧后，需对物理信道的数据流进行扩频、加扰。扩频又叫信道化操作，用一个高速数字序列与数字信号扩频又叫信道化操作，用一个高速数字序列与数字信号相乘，把数据符号转换为一系列的码片，提高了数字符号的相乘，把数据符号转换为一系列的码片，提高了数字符号的速率，增加了信号的带宽。速率，增加了信号的带宽。在接收端用相同的扩频序列与接收信号相乘将扩频符号解在接收端用相同的扩频序列与接收信号相乘

31、将扩频符号解扩。用来转换的数据序列符号叫信道化码，在扩。用来转换的数据序列符号叫信道化码，在WCDMAWCDMA中采用正中采用正交可变扩频因子（交可变扩频因子（OVSFOVSF）作为信道化码，每个符号被转化成）作为信道化码，每个符号被转化成的码片数目为扩频因子。的码片数目为扩频因子。7.2.3 WCDMA7.2.3 WCDMA系统的关键技术系统的关键技术1.1.扩频与调制技术扩频与调制技术 加扰就是用一个伪随机序列与扩频后的序列相乘，对信加扰就是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，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

32、影响符号速率，数据速率的变化如图因此不影响符号速率，数据速率的变化如图7.57.5所示。图中的所示。图中的比特速率即无线帧中的数据速率，码片速率为比特速率即无线帧中的数据速率，码片速率为3.84Mc/s3.84Mc/s。图图7.5 扩频与扰码前后的符号速率扩频与扰码前后的符号速率 WCDMAWCDMA系系统统不不同同的的信信道道可可用用不不同同的的幅幅度度，在在完完成成调调制制后后，会会产产生生不不同同幅幅度度的的I I、Q Q支支路路。在在复复加加扰扰中中，如如果果随随机机PNPN信信号号（是是一一具具有有与与白白噪噪声声类类似似的的自自相相关关性性质质的的0 0和和1 1所所构构成成的的编

33、编码码序序列列）被被分分给给IsIs和和QsQs支支路路，会会导导致致高高PAPRPAPR（峰峰值值平平均均功功率率比比）。WCDMAWCDMA的的上上行行链链路路采采用用混混合合移移相相键键控控（HPSKHPSK）或或偏偏移移四四相相相相移移键键控控（OCQPSKOCQPSK）。HPSKHPSK采采用用WalshWalsh旋旋转转因因子子和和对对不不同同信信道道正正确确选选择择正正交交扩扩频频码码来来减减小小PAPRPAPR。2.2.信道编码与复用信道编码与复用 WCDMAWCDMA系系统统信信道道复复用用过过程程与与物物理理信信道道编编码码过过程程不不可可分分。来来自自高高层层的的业业务务

34、数数据据经经过过封封装装，以以传传输输信信道道数数据据的的形形式式进进入入物物理理层层，物物理理层层对对来来自自高高层层的的数数据据进进行行编编码码再再发发射射。在在接接收收端端，数数据据在在物物理理层层被被译译码码后后再再送送往往上上层层。物物理理层层的的信信道道编编码码包包括括检检错错编编码码、纠纠错错编编码码、速速率率匹匹配配和和交交织织。WCDMAWCDMA系系统统的的系系统统复复用用过过程程是是为为并并发发业业务务分分配配无无线线资资源源、保保证证其其业业务务质质量量、并并将将传传输输格格式式通通知知接接收收机机过过程程。具具体体到到物物理理层层，就就是是把把承承载载了了用用户户信信

35、息息的的传传输输信信道道与与其其控控制制信信息息进进行行组组合合，再再映映射射到到物物理信道，进行发送的过程。理信道，进行发送的过程。（1 1）传输格式参数）传输格式参数 传输格式（传输格式（TFTF）传输格式集合（传输格式集合（TFSTFS）传输格式组合（传输格式组合（TFCTFC）传输格式组合集合（传输格式组合集合（TFCSTFCS）传输格式指示（传输格式指示（TFITFI）传输格式组合指示（传输格式组合指示（TFCITFCI）（2 2）传输信道的一般编码和复用）传输信道的一般编码和复用 在每个传输时间间隔里，来自高层的数据封装在传输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

36、达物理层的编码块集合中到达物理层的编码/复用单元。传输信道的传输时复用单元。传输信道的传输时间间隔的格式有间间隔的格式有10ms10ms、20ms20ms、40ms40ms和和80ms80ms，其中专用信道，其中专用信道（DCHDCH）仅在系统帧号为）仅在系统帧号为512512时才能使用时才能使用80ms80ms格式。格式。（3）传传输输格格式式检检测测 传传输输信信道道的的TFS中中包包含含多多个个TF时时，接接收收端端需需进进行行传传输输格格式式检检测测，有有以以下下几几种种方方法法：当当TFC在在TFCI域域中中传传输输时时，可可通通过过TFCI检检测测。显显式式盲盲检检测测：通通过过传

37、传输输信信道道的的编编码码和和CRC格格式式检检测测TF。引引导导检检测测：将将CCTrCH中中的的另另外外一一个个传传输输信信道道作作为为参参考考，此此参参考考信信道道与与需需要要检检测测的的传传输输信信道道具具有有相相同同的的TTI和和TF，且参考传输信道使用显式盲检测。且参考传输信道使用显式盲检测。（4 4）信道编码格式）信道编码格式 对上、下行专用信道，主要业务有信令、语音、电路型对上、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、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）。物理层传输的业务选择有单独信令

38、、语音文件下载等业务）。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、电路交换型数据+信令、分组交换型数据信令、分组交换型数据+信令、语音信令、语音+分组交换型数据分组交换型数据+信令、语音信令、语音+电路交换型数据电路交换型数据+信令，不同的信令，不同的信道有不同的业务格式。信道有不同的业务格式。（5）压缩模式）压缩模式 压压缩缩模模式式又又称称时时隙隙化化模模式式，一一帧帧中中的的一一个个或或连连续续几几个个无无线线帧帧中中某某些些时时隙隙不不被被用用作作数数据据的的传传输输，为为了了保保持持压压缩缩后后的的质质量量不不受受影影响响，压压缩缩帧帧中中其其他他时时隙隙的的瞬

39、瞬时时传传输输功功率率增增加加，功功率率增增加加的的数数量量与传输时间的减少相对应。与传输时间的减少相对应。压缩帧一般用于下行链路，有时有时也在上压缩帧一般用于下行链路，有时有时也在上行链路中使用。如果上行链路使用了压缩帧，则行链路中使用。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。在下行链路同时也需要使用压缩帧。3.RAKE3.RAKE接收和多用户检测技术接收和多用户检测技术 （1 1）初始同步与）初始同步与RAKERAKE多径分集接收技术多径分集接收技术 CDMACDMA系系统统接接收收机机的的初初始始同同步步包包括括PNPN码码同同步步、符符号号同同步步、帧帧同同步步和和

40、扰扰码码同同步步等等。CDMA2000CDMA2000系系统统采采用用与与IS-95CDMAIS-95CDMA系系统统类类似似的的初初始始同同步步技技术术，即即通通过过对对导导频频信信道道的的捕捕获获建建立立PNPN同同步步和和符符号号同同步步，通通过过同同步步信信道道的的接接收收建建立立帧帧同同步步和和扰扰码码同同步步。WCDMAWCDMA系系统统的的初初始始同同步步则则需需要要通通过过“三三步步捕捕获获法法”进进行行，即即通通过过对对基基本本信信道道的的捕捕获获建建立立PNPN码码同同步步和和符符号号同同步步，通通过过对对辅辅助助同同步步信信道道的的扩扩频频码码非非相相干干接接收收，确确定

41、定扰扰码码组组号号等等，最最后后通通过过对可能的扰码进行穷举搜索，建立扰码同步。对可能的扰码进行穷举搜索，建立扰码同步。（2 2）多用户检测技术）多用户检测技术 多多用用户户检检测测通通过过测测量量各各用用户户扩扩频频码码的的非非正正交交性性，用用矩矩阵阵求求逆逆或或迭迭代代方方式式消消除除用用户户间间干干扰扰。多多用用户户检检测测系系统统模模型型如如图图7.67.6所所示示。多多用用户户检检测测的的性性能能取取决决于于相相关关器器的的同同步步扩扩频频码码子子跟跟踪踪、各各个个用用户户信信号号的的检检测测性性能能、相相对对能能量量的的大大小小、信信道道估估计计的准确性等传统接收机的性能。的准确

42、性等传统接收机的性能。7.6 多用户检测系统框图多用户检测系统框图4.4.空时码技术空时码技术 空空时时编编码码STCSTC即即在在时时间间和和空空间间域域都都引引入入编编码码，主主要要类类型型有有空空时时分分组组码码STBCSTBC、空空时时格格码码STTCSTTC、分分层层空空时时码码LSTLST。空空时时码码集集发发射射分分集集和和编编码码于于一一体体，具具有有较较好好的的频频率率有有效效性性和和功功率率有有效效性性。用用格格状状编编码码调调制制TCMTCM构构造造分分集集度度不不同同的的空空时时码码STTCSTTC，性性能能较较好好，抗抗衰衰落落能能力力较较强强，但但搜搜索索好好码码较

43、较难难，解解码码过过程程也也较较复复杂杂。在在正正交交发发射射分分集集中中采采用用简简单单的的正正交交分分组组编编码码形形成成STBCSTBC，构构造造简简单单，但但性性能能不不能能通通过过提提高高状状态态数数改改善善，抗抗衰衰落落性性能能不不理理想想，在在接接收收端端解解码码时时需需准准确确的的信信道道衰衰落落系系数数。当当STBCSTBC与与交交织织技技术术结结合合使使用用时，性能会有较大改善。时，性能会有较大改善。5.5.功率控制功率控制 快速准确的功率控制是保证快速准确的功率控制是保证WCDMAWCDMA系统性能的基本要求，系统性能的基本要求，尤其是在上行链路。如果没有它，距离基站近的

44、移动台的信尤其是在上行链路。如果没有它，距离基站近的移动台的信号到达基站的功率可能会远远大于距离基站远移动台，从而号到达基站的功率可能会远远大于距离基站远移动台，从而阻塞大部分小区的通信，这就是阻塞大部分小区的通信，这就是CDMACDMA中的中的“远近效应远近效应”。实。实际上，际上，WCDMA WCDMA 系统采用的快速功率控制除了克服远近效应外，系统采用的快速功率控制除了克服远近效应外，还能克服低速运动移动台产生的瑞利快衰落。因此功率控制还能克服低速运动移动台产生的瑞利快衰落。因此功率控制技术成为技术成为CDMACDMA系统中最为重要的核心技术之一。系统中最为重要的核心技术之一。6.6.切

45、换切换 在在WCDMA WCDMA 中中具具有有与与IS-95 IS-95 CDMACDMA中中所所具具有有的的软软切切换换、更更软软切换、硬切换，还有切换、硬切换，还有CDMACDMA到到其其他他系系统统的的切切换换和和空空闲闲切切换换。CDMA CDMA 到到其其他他系系统统的的切切换换中中，移移动动台台从从CDMA CDMA 业业务务信信道道转转到到其其他他系系统统业业务务信信道道；空空闲闲切切换换是是移移动动台台处处于于空空闲闲状状态态时时所所进进行行的的切切换换。硬硬切切换换通通常常发发生生在在不不同同频频率率的的CDMA CDMA 信信道道间间，WCDMA WCDMA 由由于于采采

46、用用了了压压缩缩模模式式，可可以以通通过过压压缩缩间间隔隔探探测测其其他他频频点点的的信信号号强强度度，所所以以与与IS-95 IS-95 相相比比有有了了很很大大进进步步，可可以以不不通通过过其其他他辅辅助助手手段段自自主主地地实实现现硬硬切切换换，WCDMA WCDMA 系系统统主主要要通通过过对对其其他他频频点点的的公公共共导导频频信信号号进进行行探探测测而而得到其他频点的信号强度。得到其他频点的信号强度。7.3 CDMA20007.3 CDMA2000移动通信系统移动通信系统7.3.1 CDMA20007.3.1 CDMA2000概述概述 1.CDMA2000 1.CDMA2000的主

47、要特点的主要特点 多种信道带宽、高扩频增益，前向链路上支持多载波和多种信道带宽、高扩频增益，前向链路上支持多载波和直扩两种方式，反向链路仅支持直扩方式；也支持可变扩频直扩两种方式，反向链路仅支持直扩方式；也支持可变扩频因子，扩频长度为因子，扩频长度为45124512，扩频码长度较大时，可获得高扩频，扩频码长度较大时，可获得高扩频增益。增益。前后向兼容，可实现平滑过渡。前后向兼容，可实现平滑过渡。核心网协议可使用核心网协议可使用IS-41IS-41、GSM-MAPGSM-MAP以及以及IPIP骨干网标准。骨干网标准。宽松的性能范围，从语音到低速数据，到高速的分组和宽松的性能范围，从语音到低速数据

48、，到高速的分组和电路数据业务。电路数据业务。提供多种复合的业务，包括只传送语音、同时传送语提供多种复合的业务，包括只传送语音、同时传送语音和数据、只传送数据和定位业务等。音和数据、只传送数据和定位业务等。具有先进的多媒体具有先进的多媒体QoS控制能力，支持多路语音、高控制能力，支持多路语音、高速分组数据同时传送。速分组数据同时传送。在同步方式上，沿用在同步方式上，沿用IS-95 CDMA方式采用方式采用GPS使基使基站间严格同步，以取得较高的组网与频谱利用效率，有效地站间严格同步，以取得较高的组网与频谱利用效率，有效地使用无线资源。使用无线资源。由于采用新技术，在提高系统性能和容量上有明显的由

49、于采用新技术，在提高系统性能和容量上有明显的优势。优势。2.CDMA2000系统网络结构系统网络结构 CDMA2000作作为为第第三三代代CDMA技技术术，是是一一种种宽宽带带的的CDMA技技术术，是是由由第第二二代代的的IS-95 CDMA发发展展而而来来，不不仅仅提提供供了了电电路路域域网网络络交交换换系系统统的的语语音音和和数数据据服服务务，而而且且还还增增加加了了分分组组域域交交换换的的数数据据业业务务。典典型型的的CDMA2000系系统统网网络络结结构构如如图图7.7所示。所示。电电路路域域是是由由第第二二代代CDMA发发展展而而来来，其其网网络络结结构构和和第第二二代代相相同同，不

50、不同同的的是是CDMA2000系系统统引引入入了了分分组组域域交交换换的的数数据据业业务，增加部分在图中用黑粗线表示。务，增加部分在图中用黑粗线表示。图图7.7 典型的典型的CDMA2000系统网络结构系统网络结构 （1 1）PCFPCF（分组控制功能）（分组控制功能）分组控制功能实体分组控制功能实体PCFPCF是新增功能实体，为支持分组数据，是新增功能实体，为支持分组数据，用于转发无线系统和分组数据服务节点间的消息，主要完成用于转发无线系统和分组数据服务节点间的消息，主要完成与分组数据业务的控制，主要功能包括：对移动用户所进行与分组数据业务的控制，主要功能包括：对移动用户所进行的分组数据业务