《移动通信》课件第7章 第三代（3G）移动通信系统.pptx

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系统的终端类型多种多样。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，并支持多媒体业支持多媒体业务。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；发射分集方式：发射分集方式：TSTD，STTD，FBTD；信道编码：卷积码、信道编码：卷积码、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；解调方式：导频辅助的相干解调方式；解调方式：导频辅助的相干解调方式；语音编码：自适应多速率语音编码：自适应多速率编码（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）用户终端设备它主要包括射频处理单元、基带处用户终端设备它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等；理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等；UE通过通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通语音、数据通信、和分组域内的各种业务功能，包括普通语音、数据通信、移动多媒体、移动多媒体

15、、Internet应用（如应用（如E-mail、WWW浏览、浏览、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）包含一个或几个无线网络子系统（包含一个或几个无线网络子系统（RNS）。）。一个一个RNS由一个无线网络控制器（由一个无线网络控制器（RNC）和一）和一个或多个基站（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

16、心网（核心网（CN）基本结构：电路域（）基本结构：电路域（CS域）域）指为用户提供指为用户提供“电路性业务电路性业务”，或提供相关信令连接的实，或提供相关信令连接的实体。体。CS域特有的实体包括：域特有的实体包括：MSC、GMSC、VLR、IWF（互通单元）。分组域（互通单元）。分组域（PS）：为用户提供）：为用户提供“分组分组型数据业务型数据业务”，PS域特有的实体包括：服务域特有的实体包括：服务GPRS支持支持节点（节点（SGSN）和网关）和网关GPRS支持节点（支持节点（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）

17、系统接口7.2.2 7.2.2 WCDMA WCDMA标准的演进标准的演进 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

18、 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/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

19、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，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，动用户主叫、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 在业务计费方面，在业务计费方面，R99网络的计费系统在架构上与网络的计费系统在架构上与GSM相同，但在计费功

20、能和话单描述方面存在着区别，相同，但在计费功能和话单描述方面存在着区别，包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 在业务能力方面，在业务能力方面，R99定义了移动网络增强逻辑的定义了移动网络增强逻辑的客户化应用（客户化应用（CAMEL3）规范，增强了对智能业务的）规范，增强了对智能业务的支持，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 在网络设备方面，对主要网络实体在网络设备方面，对主要网络实体MSC，GSM是基于是基于TDM交换技术实现的，而交换技术实现的，而R99则要则要

21、求求MSC提供提供ATM接口能力，支持接口能力，支持ATM AAL2、AAL5适配能力和适配能力和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 在网络结构方面，在网络结构方面，R4分组域与分组域与R99相比变化不大，主要相比变化不大，主要增加了部分与增加了部分与QoS相关的协议标准。主要的变化在

22、电路域，相关的协议标准。主要的变化在电路域，R4引入了软交换的概念。软交换架构有利于降低建网和运营引入了软交换的概念。软交换架构有利于降低建网和运营成本。成本。（2）承载网）承载网 R4网络实体间可采用网络实体间可采用TDMA/ATM/IP技术组网，有更多种技术组网，有更多种选择。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

23、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）也可以通过分组也可以通过分组网来传送，为核心网向全网来传送，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网络架构决定了其组网模式必须是分级组网，网络架构决定了其组网模式必须是分级组网，R4如果采用如果采用IP组网，可组建结构更为简化的信令网，及平面组网，可组建结构更为简化的信令网，及平面化的承载网。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

24、下行分组接入提出了高速下行分组接入HSDPAHSDPA技术，使下行技术，使下行速率可达速率可达810Mb/s810Mb/s，大大提高了空中接口的效率。，大大提高了空中接口的效率。同时，同时，IuIu、IurIur、IubIub接口增加了基于接口增加了基于IPIP的可选传的可选传输方式，使无线接入网实现了分组化。输方式，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多媒体多媒体子系统（子系统（IMSIMS），它与分组域一起实现实时和非实），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

25、，时的多媒体业务，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，代替传统的语可在分组域提供增强型语音业务，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。音业务，实现语音业务从窄带向宽带迁移的目标。R5R5版本仍保留了电路域，并实现与版本仍保留了电路域，并实现与IMSIMS的互操作，的互操作，用于保护运营商在用于保护运营商在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

26、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），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、小区改变，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

27、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监监听需求和网络框架、基于听需求和网络框架、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PushPus

28、h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

29、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

30、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HSDPAHSDPA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，

31、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

32、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系统不同的信道可用不同的幅度，在完成调制系统不同的信道可用不同的幅度，在完成调制后，会产生不同幅度的后，会产生不同幅度的I I、Q Q支路。在复加扰中，如果随机支路。在复加扰中，如果随机PNP

33、N信号（是一具有与白噪声类似的自相关性质的信号（是一具有与白噪声类似的自相关性质的0 0和和1 1所构所构成的编码序列）被分给成的编码序列）被分给IsIs和和QsQs支路，会导致高支路，会导致高PAPRPAPR（峰值（峰值平均功率比）。平均功率比）。WCDMAWCDMA的上行链路采用混合移相键控的上行链路采用混合移相键控（HPSKHPSK）或偏移四相相移键控（）或偏移四相相移键控（OCQPSKOCQPSK）。）。HPSKHPSK采用采用WalshWalsh旋转因子和对不同信道正确选择正交扩频码来减小旋转因子和对不同信道正确选择正交扩频码来减小PAPRPAPR。2.2.信道编码与复用信道编码与复

34、用 WCDMA WCDMA系统信道复用过程与物理信道编码过程不可分。系统信道复用过程与物理信道编码过程不可分。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。物理层的信道编码端，数据在物理层被译码后再送往上层。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。包括检错编码、纠错编码、速率匹配和交织。WCDMAWCDMA系统的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、系统复用过程

35、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。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）

36、（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）传输格式检测）传输格式检测 传输信道的传输信道的TFS中包含多个中包含多个TF时，接收端需进行传输时，接

37、收端需进行传输格式检测，有以下几种方法：格式检测，有以下几种方法：当当TFC在在TFCI域中传输时，可通过域中传输时，可通过TFCI检测。检测。显式盲检测：通过传输信道的编码和显式盲检测：通过传输信道的编码和CRC格式检测格式检测TF。引导检测：将引导检测：将CCTrCH中的另外一个传输信道作为参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考，此参考信道与需要检测的传输信道具有相同的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

38、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、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 压缩模式又称时隙化模式，一帧中的一个压缩模式又称时隙化模式，一帧中的一个

39、或连续几个无线帧中某些时隙不被用作数据的传或连续几个无线帧中某些时隙不被用作数据的传输，为了保持压缩后的质量不受影响，压缩帧中输，为了保持压缩后的质量不受影响，压缩帧中其他时隙的瞬时传输功率增加，功率增加的数量其他时隙的瞬时传输功率增加，功率增加的数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）

40、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 CDMA CDMA系统接收机的初始同步包括系统接收机的初始同步包括PNPN码同步、符号同步、码同步、符号同步、帧同步和扰码同步等。帧同步和扰码同步等。CDMA2000CDMA2000系统采用与系统采用与IS-95CDMAIS-95CDMA系统系统类似的初始同步技术，即通过对导频信道的捕获建立类似的初始同步技术，即通过对导频信道的捕获建立PNPN同步同步和符号同步，通过同步信道的接收建立帧同步和扰码同步。和符号同步，通过同步信道的接收建立帧同步和扰码同步。WCDMAWCDMA系统的初始同步则需要通过系统的初始同步则需要通过“

41、三步捕获法三步捕获法”进行，即通进行，即通过对基本信道的捕获建立过对基本信道的捕获建立PNPN码同步和符号同步，通过对辅助码同步和符号同步，通过对辅助同步信道的扩频码非相干接收，确定扰码组号等，最后通过同步信道的扩频码非相干接收，确定扰码组号等，最后通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 多用户检测通过测量各用户扩频码的非正交性，用矩阵多用户检测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除用户间干扰。多用户检测系统模型如图求逆或迭代方式消除用户间干扰。多用户检测系统模型如图7.67.6所示。多用户

42、检测的性能取决于相关器的同步扩频码子跟所示。多用户检测的性能取决于相关器的同步扩频码子跟踪、各个用户信号的检测性能、相对能量的大小、信道估计踪、各个用户信号的检测性能、相对能量的大小、信道估计的准确性等传统接收机的性能。的准确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 空时编码空时编码STCSTC即在时间和空间域都引入编码，主要类型有空即在时间和空间域都引入编码，主要类型有空时分组码时分组码STBCSTBC、空时格码、空时格码STTCSTTC、分层空时码、分层空时码LSTLST。空时码集发。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

43、功率有效性。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。用格状编码调制用格状编码调制TCMTCM构造分集度不同的空时码构造分集度不同的空时码STTCSTTC，性能较好，性能较好，抗衰落能力较强，但搜索好码较难，解码过程也较复杂。在正抗衰落能力较强，但搜索好码较难，解码过程也较复杂。在正交发射分集中采用简单的正交分组编码形成交发射分集中采用简单的正交分组编码形成STBCSTBC，构造简单，构造简单，但性能不能通过提高状态数改善，抗衰落性能不理想，在接收但性能不能通过提高状态数改善，抗衰落性能不理想，在接收端解码时需准确的信道衰落系数。当端解码时需准确的信道衰落系数。当STBCSTBC与

44、交织技术结合使用与交织技术结合使用时，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

45、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.切换切换 在在WCDMA WCDMA 中具有与中具有与IS-95 CDMAIS-95 CDMA中所具有的软切换、更软中所具有的软切换、更软切换、硬切换，还有切换、硬切换，还有CDMACDMA到其他系统的切换和空闲切换。到其他系统的切换和空闲切换。CDMA CDMA 到其他系统的切换中，到其他系统的切换中，移动台从移动台从CDMA CDMA 业务信

46、道转到其他系统业务信道；空闲切换是业务信道转到其他系统业务信道；空闲切换是移动台处于空闲状态时所进行的切换。硬切换通常发生在不移动台处于空闲状态时所进行的切换。硬切换通常发生在不同频率的同频率的CDMA CDMA 信道间，信道间，WCDMA WCDMA 由于采用了压缩模式，可以通由于采用了压缩模式，可以通过压缩间隔探测其他频点的信号强度，所以与过压缩间隔探测其他频点的信号强度，所以与IS-95 IS-95 相比有相比有了很大进步，可以不通过其他辅助手段自主地实现硬切换，了很大进步，可以不通过其他辅助手段自主地实现硬切换，WCDMA WCDMA 系统主要通过对其他频点的公共导频信号进行探测而系统

47、主要通过对其他频点的公共导频信号进行探测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

48、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，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

49、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作为第三代作为第三代CDMA技术，是一种宽带的技术，是一种宽带的CDMA技术，是由第二代的技术，是由第二代的IS-95 CDMA发展而来，不仅提发展而来，不仅提供了电路域网络交换系统的语音和数据服务，而且还增

50、加了供了电路域网络交换系统的语音和数据服务，而且还增加了分组域交换的数据业务。典型的分组域交换的数据业务。典型的CDMA2000系统网络结构如系统网络结构如图图7.7所示。所示。电路域是由第二代电路域是由第二代CDMA发展而来，其网络结构和第二发展而来，其网络结构和第二代相同，不同的是代相同，不同的是CDMA2000系统引入了分组域交换的数据系统引入了分组域交换的数据业务，增加部分在图中用黑粗线表示。业务，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PCFPC