1、1第7章第三代l内容 第三代移动通信系统的特点和系统结构 WCDMA无线接口分层结构、信道结构和关键技术 3G网络的演进策略和关键技术WCDMA相关技术，系统结构和规划优化等 CDMA2000的关键技术、系统结构和资源管理等 介绍TD-SCDMA技术的发展和特点以及系统实现的关键技术，干扰的分析和消除，讲述了网络规划和优化等 2l重点 第三代移动通信的标准、系统结构、关键技术。WCDMA规划优化、CDMA2000的系统资源管理、TD-SCDMA技术的发展和特点及系统实现。难点 WCDMA的规划优化。TD-SCDMA干扰的分析，网络规划和优化等37.1 第三代移l概述l第三代移动通信系统（3G）
2、一般地讲是指将无线通信与因特网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。l 3G系统能够提供更大的通信容量和覆盖范围，具有可变的高速数据率，同时能提供高速电路交换和分组交换业务，具有更高的频谱利用率等特点。l3G系统能提供更为可靠的信道编码、灵活配置的传输信道和逻辑信道，支持多种语言编码方案，为用户提供更为灵活的接入服务。l3G系统还继承了窄带CDMA系统容易使用软件无线电实现、语音质量高、手机功耗小等优点。47.1 第三代移l第三代移动通信系统的特点l3G系统的特点概括为以下几点：l 1）全球普及和全球无缝漫游的通信系统。2G系统一般为区域或国家标准，而3G是一个可以实现全球范围内覆盖和使用的通
3、信系统，它可以实现使用统一的标准，以便支持同一个移动终端在世界范围内的无缝通信。l2）具有支持多媒体业务的能力，特别是支持因特网业务。支持从语音到分组数据再到多媒体业务，并能支持固定和可变速率的传输以及按需分配带宽等功能。国际电信联盟规定的3G系统无线传输技术的最低要求中，必须满足四个速率要求：57.1 第三代移l第三代移动通信系统的特点l3G系统的特点概括为以下几点：卫星移动环境中至少可提供9.6kbit/s的速率的多媒体业务；高速运动的汽车上可提供144kbit/s速率的多媒体业务；低速运动的情况下（如步行时）可提供384kbit/s速率的多媒体业务；室内固定情况下可提供2Mbit/s速率
4、的多媒体业务。67.1 第三代移l第三代移动通信系统的特点l3G系统的特点概括为以下几点：l 3）便于过渡和演进。由于3G系统引入时，2G系统已具相当的规模，所以3G网络一定要能在原来2G网络的基础上灵活地演进而成，并应与现有固定网络兼容。l4）高频谱效率。3G系统具有高于现在2G系统两倍的频谱效率。l5）高服务质量。3G系统的通信质量与现有固定网络的通信质量相当，有很多发展空间。l6）高保密性。尽管2G系统的CDMA也有相当高的保密性，但是还是不及3G的保密性高。77.1 第三代移l第三代移动通信系统的结构 l1.IMT-2000系统的组成系统的组成l主要由四个功能子系统构成，即核心网(CN
5、)、无线接入网(RAN)、用户终端(MT)和用户识别模块(UIM)组成。分别对应于GSM系统的交换子系统(NSS)、基站子系统(BSS)、移动台(MS)和SIM卡。87.1 第三代移l第三代移动通信系统的结构 l2.系统标准接口系统标准接口lITU定义了以下四个标准接口:1）网络与网络接口(NNI)。由于ITU在网络部分采用了“家族概念”，因而此接口是指不同家族成员之间的标准接口，是保证互通和漫游的关键接口。2）无线接入网与核心网之间的接口(RAN-CN)，对应于GSM系统的A接口。3）无线接口(UNI)。4）用户识别模块和移动台之间的接口(UIM-MT)。97.1 第三代移l第三代移动通信系
6、统的结构 l3.第三代移动通信系统的分层结构第三代移动通信系统的分层结构l第三代移动通信系统的结构分为三层：物理层、链路层和高层。物理层：由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。链路层：它由媒体接入控制（MAC）子层和链路接入控制（LAC）子层组成。MAC子层根据LAC子层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LAC子层业务实体所需的QoS级别。LAC子层与物理层具有相对独立的链路管理与控制，由LAC子层负责提供MAC子层所不能提供的更高级别的QoS控制，这种控制可以通过ARQ等方式来实现，以满足来自更高层业务实体的传输可靠性。107.1 第三代移l第三代移动通信系统的结构
7、l3.第三代移动通信系统的分层结构第三代移动通信系统的分层结构l第三代移动通信系统的结构分为三层：物理层、链路层和高层。高层：它集OSI模型中的网络层、传输层、会话层、表达层和应用层为一体。高层实体主要负责各种业务的呼叫信令处理、话音业务（包括电路类型和分组类型）和数据业务（包括IP业务、电路和分组数据、短消息等）的控制与处理等。117.1 第三代移l3G网络的演进策略 l1.GSM向向WCDMA的网络演进策略的网络演进策略l对于无线侧网络的演进，目前普遍认同的方案是在原GSM设备的基础上进行3G网络的叠加。l对于核心网侧的演进，根据核心网侧电路域和分组域的演进方式不同，主要有三种解决方案：（
8、1)核心网全升级过渡 在原有的GSM/GPRS核心网的基础上，通过硬件的更新和软件的升级来实现向WCDMA系统的演进。（2)叠加、升级组合建网 它将原有GSM/GPRS核心网的电路域进行叠加、分组域进行升级的一种组网方式。（3)完全叠加建网 对于电路域，本地网采用完全叠加的方案。WCDMA和GSM可以共享长途网资源。127.1 第三代移l3G网络的演进策略 l1.GSM向向WCDMA的网络演进策略的网络演进策略l对于分组域，WCDMA网络分组交换域（Packet Switching，PS）骨干网与现有的GPRS骨干网共享，WCDMA网络PS域省网新建SGSN和GGSN，并且由于WCDMA的PS
9、域与GPRS在流程以及核心网的协议方面都非常相似，省网的CG、DNS和路由器等设备与GPRS现网共用。l而对于大多数现网，建议采用完全叠加建网的方案。该方案避免了对现有2G业务的影响，易于网络规划和实施，充分保障了现有网络的稳定性，容量不受原有网络的限制；且通过核心网的叠加来引入宽带接入、补充新的频谱和核心网资源，可以分流语音和数据业务，从而刺激业务增长，促进3G系统的发展。137.1 第三代移l3G网络的演进策略 l2.IS-95向向CDMA2000的网络演进策略的网络演进策略l窄带CDMA系统无线部分和网络部分向第三代移动通信过渡都采用演进的方式。l基于无线部分，尽量与原有无线部分兼容，可
10、以通过IS-95A(速率为9.6/14.4kbit/s)向IS-95B(速率为115.2kbit/s)演进，再向CDMA2000 1x(速率为144kbit/s)方式演进。l CDMA2000 1x(CDMA2000的单载波方式)是CDMA2000的第一阶段。通过不同的无线配置(RC)来区分，它可和IS-95A和IS-95B共存于同一载波中。147.1 第三代移l3G网络的演进策略 l2.IS-95向向CDMA2000的网络演进策略的网络演进策略lCDMA2000 1x增强型CDMA2000 1x EV可以提供更高的性能，目前CDMA2000 1x EV的演进方向包括两个方面：仅支持数据业务的
11、CDMA2000 1x EV-DO(Data Only)同时支持数据和语音业务的分支CDMA2000 1x EV-DV(Data&Voice)。在我国各地已经有多个实验局，而在CDMA 2000 1x EV-DV方面目前已有多家方案。l网络部分则将引入分组交换方式，以支持移动IP业务。在CDMA2000 1x商用初期，网络部分在窄带CDMA网络基础上，保持电路交换（支持话音）、引入分组交换（支持数据业务）方式。CDMA2000的网络也将向全IP方向发展。CDMA2000 1x再往后发展，沿着CDMA2000 3x（CDMA2000三载波系统）及更多载波方式发展。157.1 第三代移l3G网络的
12、演进策略 l3.GSM向向TD-SCDMA的网络演进策略的网络演进策略lTD-SCDMA标准是由第三代合作项目组织（3GPP）制订，目前采用的是中国无线通信标准组织（CWTS）制订的TSM（TD-SCDMA over GSM）标准，指导思想就是在GSM的核心网上使用TD-SCDMA的基站设备，只需对GSM的基站控制器进行升级，以后TD-SCDMA将融入3GPP的R4及以后的标准中。167.1 第三代移l3G网络的演进策略 l中国中国3G演进之路演进之路 l对于中国3G网络的建设：首先，应该从长期、全局的角度进行规划，进一步融合移动固定业务能力，便于向NGN(Next Generation Ne
13、twork)演进。其次，第三代网络建设是逐步进行的，第二代网络还将在一定时期内扮演重要角色，所以建设第三代网络是要充分考虑到对现网设备资源的充分整合和有效的利用，3G核心网建设应该对现有网络的影响最小。最后，我国3G的潜在需求目前主要集中在长三角、珠三角和环渤海地区，因此短期的3G网络建设应该是“孤岛型”网络。此外，运营商在进行3G网络建设的时候，部分地区的小灵通和2G网络投资将会大大减少，致使3G网络前期投资的绝对增加额并不会太大。177.1 第三代移l3G网络的演进策略 l中国中国3G演进之路演进之路 在2009年1月中国确认国内3G牌照发放给三家运营商，分别是中国移动，中国联通和中国电信
14、。下面简单介绍它们的演进方案：1）中国移动 中国移动获得TD-SCDMA牌照后，也在大力开展3G的演进讨论和技术开发，TD-SCDMA核心网基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络的兼容性，核心网也可以基于TDM ATM和IP技术，并向全IP的网络演进。）中国联通 电信重组后，CDMA由电信公司运营后，中国联通获得WCDMA牌照，在3G的演进过程中需要对GSM网络加以考虑。187.1 第三代移l3G网络的演进策略 l中国中国3G演进之路演进之路 WCDMA是通用移动通信系统（UMTS）的空中接口技术。UMTS的核心网基于GSM-MAP，保持与GSM/GPRS网络的兼容性，同时
15、通过网络扩展方式提供基于ANSI-41的核心网上运行的能力，并可以基于TDM ATM和IP技术，并向全IP的网络演进。MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心。197.1 第三代移l3G网络的演进策略 l中国中国3G演进之路演进之路 ）中国电信 中国电信获得CDMA2000牌照，由C网演进到3G的策略是IS-95 CDMA(2G)CDMA2000 1xCDMA2000 3x(3G)。第一阶段建设一个完善的IS-95A+网络，以支持漫游、机卡分离及向CDMA2000 1x平滑过渡；第二阶段向CDMA2000 1x过渡，尽快将单一的话音业务和补充业务模式过渡为业务多元化模式
16、；第三阶段向1x EV-DO或1x EV-DV方向演进，其中1x代表其载波带宽一倍于IS-95载波带宽，1x EV-DO和1x EV-DV技术在性能上已超过了3x系统，1x EV将是CDMA2000的演进方向。207.1 第三代移l实现3G的关键技术l1.初始同步与初始同步与Rake多径分集接收技术多径分集接收技术lWCDMA系统的初始同步则需要通过“三步捕获法”进行，即通过对基本同步信道的捕获建立PN码同步和符号同步。通过对辅助同步信道的不同扩频码的非相干接收，确定扰码组号等。通过对可能的扰码进行穷举搜索，建立扰码同步。lRake多径分集接收技术：在CDMA系统中，由于信号带宽较宽，因而在时
17、间上可以分辨出比较细微的多径信号。对分辨出的多径信号分别进行加权调整，使合成之后的信号得以增强，从而可在较大程度上降低多径衰落信道所造成的负面影响。217.1 第三代移l实现3G的关键技术l1.初始同步与初始同步与Rake多径分集接收技术多径分集接收技术l为实现相干形式的Rake接收，需发送未经调制的导频(Pilot)信号，以使接收端能在确知已发数据的条件下估计出多径信号的相位，并在此基础上实现相干方式的最大信噪比合并。lWCDMA系统采用用户专用的导频信号。lCDMA2000下行链路采用公用导频信号，用户专用的导频信号仅作为备选方案用于使用智能天线的系统，上行信道则采用用户专用的导频信道。2
18、27.1 第三代移l实现3G的关键技术l1.初始同步与初始同步与Rake多径分集接收技术多径分集接收技术l宏分集及越区软切换技术：当移动台处于越区切换状态时，参与越区切换的基站向该移动台发送相同的信息，移动台把来自不同基站的多径信号进行分集合并，从而改善移动台处于越区切换时的接收信号质量，并保持越区切换时的数据不丢失。lWCDMA系统和CDMA2000系统均支持宏分集及越区软切换功能。237.1 第三代移l实现3G的关键技术l2.高效信道编译码技术高效信道编译码技术l第三代移动通信的另外一项核心技术是信道编译码技术，包括：卷积编码技术和交织技术Turbo编码技术及RS+卷积级联码技术。lTur
19、bo编码技术编码技术：Turbo编码器采用两个并行相连的系统递归卷积编码器，并辅之以一个交织器。两个卷积编码器的输出经并串转换以及凿孔(Puncture)操作后输出。相应地，Turbo解码器由首尾相接、中间由交织器和解交织器隔离的两个以迭代方式工作的软判输出卷积解码器构成。247.1 第三代移l实现3G的关键技术l2.高效信道编译码技术（高效信道编译码技术（Turbo编码技术编码技术）l目前Turbo码用于第三代移动通信系统的主要困难体现在以下几个方面：由于交织长度的限制，无法用于速率较低、时延要求较高的数据（包括语音）传输。基于MAP的软输出解码算法所需计算量和存储量较大，而基于软输出Vit
20、erbi的算法所需迭代次数往往难以保证。Turbo编码在衰落信道下的性能还有待于进一步研究，目前还不够成熟。257.1 第三代移l实现3G的关键技术l3.智能天线技术智能天线技术l智能天线技术是雷达系统自适应天线阵在通信系统中的新应用。由于其体积及计算复杂性的限制，目前仅适应于基站系统。l智能天线包括两个重要作用：对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角(DOA)估计，并进行空间滤波，抑制其它移动台的干扰；对基站发送信号进行波束形成，使基站发送信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其它移动台的干扰。267.1 第三代移l实现3G的关键技术l3.智能天线技术智能天
21、线技术l智能天线技术用于采用TDD方式的CDMA系统是比较合适的，能够起到在较大程度上抑制多用户干扰，从而提高系统容量的作用。困难在于：由于存在多径效应，每个天线均需一个Rake接收机，从而使基带处理单元复杂度明显提高。277.1 第三代移l实现3G的关键技术l4.多用户检测技术多用户检测技术l多用户检测技术：通过测量各个用户扩频码之间的非正交性，用矩阵求逆方法或迭代方法消除多用户之间的相互干扰。在多径衰落环境下，由于各个用户之间所用的扩频码通常难以保持正交，因而造成多个用户之间的相互干扰，并限制系统容量的提高。多用户检测技术可以改善这些问题。l多用户检测技术能够在极大程度上改善系统容量。但困
22、难的问题是对于基站接收端的等效干扰用户等于正在通话的移动用户数乘以基站端可观测到的多径数。这意味着在实际系统中等效干扰用户数将多达数百个，这样即使采用与干扰用户数成线性关系的多用户抵消算法仍使得其硬件实现显得过于复杂。287.1 第三代移l实现3G的关键技术l5.功率控制技术功率控制技术l在CDMA系统中，由于用户共用相同的频带，且各用户的扩频码之间存在着非理想的相关特性，用户发射功率的大小将直接影响系统的总容量，采用功率控制可以解决这些问题。l常见的功率控制技术可分为：开环功率控制闭环功率控制外环功率控制。297.1 第三代移l实现3G的关键技术l5.功率控制技术（功率控制技术（开环功率控制
23、）l开环功率控制的基本原理是根据用户接收功率与发射功率之积为常数的原则，先行测量接收功率的大小，并由此确定发射功率的大小。l开环功率控制用于确定用户的初始发射功率，或用户接收功率发生突变时的发射功率调节。l开环功率控制未考虑到上、下行信道电波功率的不对称性，因而其精确性难以得到保证。307.1 第三代移l实现3G的关键技术l5.功率控制技术（功率控制技术（闭环功率控制）l闭环功率控制可以较好地解决此问题，通过对接收功率的测量值及与信干比门限值的对比，确定功率控制比特信息，然后通过信道把功率控制比特信息传送到发射端，并据此调节发射功率的大小。l外环功率控制技术则是通过对接收误帧率的计算，确定闭环
24、功率控制所需的信干比门限。317.1 第三代移l实现3G的关键技术l5.功率控制技术（功率控制技术（外环功率控制）l外环功率控制是通过对接收误帧率的计算，调整闭环功率控制所需的信干比门限,通常需要采用变步长方法，以加快上述信干比门限的调节速度。l在WCDMA和CDMA2000系统中，上行信道采用了开环、闭环和外环功率控制技术，下行信道则采用了闭环和外环功率技术。但两者的闭环功率控制速度有所不同，WCDMA为每秒1600次，CDMA2000系统为每秒800次。327.1 第三代移l实现3G的关键技术l6.软件无线电技术软件无线电技术l软件无线电技术：基于现代信号处理理论，尽可能在靠近天线的部位(
25、中频，甚至射频)，进行宽带A/D和D/A转换。无线通信部分把硬件作为基本平台，把尽可能多的无线通信功能用软件来实现。l软件无线电为3G手机与基站的无线通信系统提供了一个开放的、模块化的系统结构，具有很好的通用性、灵活性，使系统互连和升级变得非常方便。l软件无线电的硬件主要包括天线、射频部分、基带的A/D和D/A转换设备以及数字信号处理单元。软件无线电设备中所有的信号处理(包括放大、变频、滤波、调制解调、信道编译码、信源编译码、信号流变换，信道及接口的协议/信令处理、加/解密、抗干扰处理、网络监控管理等)都以数字信号的形式进行。337.1 第三代移l实现3G的关键技术l6.软件无线电技术软件无线
26、电技术l软件无线电基于统一的硬件平台，利用不同的软件来实现不同的功能。软件无线电解决了以下问题：1）为3G基站与终端提供了一个开放的、模块化的系统结构。开放的、模块化的系统结构为3G系统提供了通用的系统结构，功能实现灵活，系统改进与升级方便。模块具有通用性，在不同的系统及升级时容易复用。2）智能天线结构的实现、用户信号到来方向的检测、射频通道加权参数的计算、天线方向图的赋形。3）各种信号处理软件的实现，包括各类无线信令处理软件，信号流变换软件，同步检测、建立和保持软件，调制解调算法软件，载波恢复、频率校准和跟踪软件，功率控制软件，信源编码算法软件以及信道纠错算法编码软件等。347.1 第三代移
27、l实现3G的关键技术l7.快速无线快速无线IP技术技术l快速无线IP（Wireless IP，无线互联网）技术将是未来移动通信发展的重点，宽频带多媒体业务是最终用户的基本要求。l现代的移动设备越来越多了（手机、笔记本电脑、PDA等），剩下的就是网络是否可以移动，快速无线IP技术与第三代移动通信技术结合将会实现这个愿望。l快速无线IP主机在通信期间需要在网络上移动，其IP地址就有可能经常变化，传统的有线IP技术将导致通信中断，但第三代移动通信技术因为利用了蜂窝移动电话呼叫原理，完全可以使移动节点采用并保持固定不变的IP地址，一次登录即可实现在任意位置上或在移动中保持与IP主机的单一链路层连接，完
28、成移动中的数据通信。357.1 第三代移l实现3G的关键技术l8.多载波技术多载波技术l多载波MC-CDMA（Multi Carrier-CDMA）技术是第三代移动通信系统中使用的一种新技术。多载波MC-CDMA技术早在1993年的PIMRC会议上就被提出来了。目前，多载波MC-CDMA技术作为一种有着良好应用前景的技术，已吸引了许多公司对此进行深入研究。l多载波MC-CDMA技术的研究内容大致有两类：用给定扩频码来扩展原始数据，再用每个码片来调制不同的载波。用扩频码来扩展已经进行了串并变换后的数据流，再用每个数据流来调制不同的载波。367.2 WClWCDMA概述 lWCDMA是通用移动通信
29、系统（UMTS）的空中接口技术。全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术。l这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预计会相当高。该标准提出了GSM(2G)GPRSEDGEWCDMA(3G)的演进策略。lGPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称，EDGE是增强数据速率的GSM演进(Enhanced Data rate for GSM Ev
30、olution)的简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。377.2 WClWCDMA概述 lWCDMA具有以下特点：1）调制方式：上行为HPSK，下行为QPSK。2）解调方式：导频辅助的相干解调。3）接入方式：DS-CDMA方式。4）三种编码方式：在话音信道采用卷积码（R=1/3，K=9）进行内部编码和Viterbi译码，在数据信道上采用ReedSolomon编码；在控制信道采用卷积码（R=1/2，K=9）进行内部编码和Viterbi译码。5）适应多种速率的传输，可灵活地提供多种业务，并根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源。同时对多速率、多媒体的业务，可通过改变扩频比（对于低速率的
31、32kbit/s，64kbit/s，128kbit/s的业务）和多码并行传送（对于高于128kbit/s的业务）的方式来实现。387.2 WClWCDMA概述 lWCDMA具有以下特点：6）上下行快速、高效的功率控制大大减少了系统的多址干扰，提高系统的容量，同时也降低了传输的功率。7）核心网基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与GSM/GPRS网络的兼容性。8）基站之间无需同步。因为基站可以收发异步的PN码，即基站可跟踪对方发出的PN码，同时移动终端也可对额外的PN码进行捕获与跟踪，因此可获得同步，支持越区切换及宏分集，而在基站之间不必进行同步。9）支持软切换和更软切换，切换方式包括三种，即
32、扇区间的软切换、小区间的软切换和载频间的硬切换。397.2 WClWCDMA关键技术 1.多径无线信道和Rake接收lRake接收不同于传统的空间、频率与时间分集技术，它是一种典型的利用信号统计与信号处理技术将分集的作用隐含在被传输的信号之中的技术，因此又称为隐分集或带内分集。l由于移动通信传播中的多径原因会引起信号时延功率谱的扩散，导致信号能量的扩散，而Rake接收就是设法将上述被扩散的信号能量充分利用起来，其主要手段就是扩频信号设计与Rake接收的信号处理。l Rake接收机所作的就是通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号并把它们合并在一起。Rake接收机既可以接收来自同一天线的多径，
33、也可以接收来自不同天线的多径，但是多天线会增加信号处理的复杂度。407.2 WClWCDMA关键技术 2.功率控制功率控制l功率控制的目的是克服“远近效应”，故采取某种功率控制机制来使两个移动台到达基站的功率在相同电平上，保证通信信道正常工作。l在WCDMA中采用的功率控制方案是快速闭环功率控制。417.2 WClWCDMA关键技术2.功率控制功率控制l在上行链路的功率控制中，基站要频繁地估计接收到的信干比（S/R）值，并把它同目标S/R值相比较。如果测得的S/R高于目标S/R，基站就命令移动台降低功率；如果测得的S/R要比目标值低得多，基站命令移动台提高功率。l在下行链路中采用同样的闭环功率
34、控制技术，但是目的不一样。下行链路基站对多个移动台发送信号，但是处于小区边缘的用户受到其它小区的干扰增加，需要提高功率来克服干扰，这就是下行的闭环功率控制。l快速功率控制的频率为1.5kHz，比任何较明显的路径耗损的变化都快，这样的闭环功率控制就能防止在基站接收的所有上行链路信号中出现功率不平衡的现象。427.2 WClWCDMA关键技术 3.软切换软切换lWCDMA系统中使用了软切换和更软切换：软切换指切换过程中和两个或多个基站同时通过不同的空中接口信道进行通信的切换方式；更软切换是指在切换过程中，移动台和基站同时通过两条空中接口信道进行通信。43lWCDMA关键技术 3.软切换软切换l在切
35、换期间，移动台处于属于不同基站的两个扇区覆盖的重叠部分，和两个基站同时通过不同的空中接口进行通信。在下行链路方向，移动台采用Rake接收机通过最大比例合并接收两个信道（信号）。在切换期间，每次接续的两个功率控制环路都是激活的，每个基站各用一个。l在更软切换时，移动台位于一个基站的两个相临扇区的小区覆盖重叠区域，移动台和基站通过两条空中接口信道通信，每个扇区各有一条。更软切换在下行链路方向与软切换类似，这样下行链路方向需要使用两个不同的扩频码，移动台可以区分这些信号。l在上行链路上，软切换和更软切换的差别很大：两个基站接收移动台的码分信道，但接收到的数据被发送到RNC进行合并。这样做是因为在RN
36、C中要使用提供给外环功率控制的帧可靠性指示符去选择这两个候选帧中更好的帧。44lWCDMA关键技术 4.多用户检测多用户检测l多用户检测的作用就是去除多用户之间的相互干扰。也就是根据多用户检测算法，通过非正交信道与非正交扩频码字，重新定义用户判决的分界线，在这种新的分界线上，可以达到更好的判决效果,去除用户之间的相互干扰。l高级的接收机算法可以在WCDMA终端中应用，以提高终端用户的数据速率和系统容量。要实现干扰删除，可以采用干扰抵消技术(SQ-PIC)来达到干扰消除的目的。SQ-PIC是一个具有发展前景的技术，它能改善基站接收机性能，提高系统容量和覆盖。l在上行链路中，当数据速率峰值高于1M
37、bit/s时，即采用高速上行链路分组接入技术（HSUPA），应用上行链路干扰抵消技术可以给终端用户的吞吐量带来进一步的提高。45lWCDMA空中接口 1.WCDMA的主要参数的主要参数lWCDMA是一个宽带直扩码分多址（DS-CDMA）系统，采用可变扩频因子和多码连接。WCDMA支持各种可变的用户数据速率，可以很好地满足带宽需要。46lWCDMA空中接口 2.WCDMA的信道的信道l逻辑信道、传输信道和物理信道的分类和功能：（1）逻辑信道MAC层在逻辑信道上提供业务数据，针对MAC层提供的不同类型的数据传输业务，专门定义了一组逻辑信道类型。逻辑信道通常可以分为两大类：控制信道和业务信道。1）控
38、制信道通常用来传输控制平面信息，控制信道包括：广播控制信道（BCCH）、寻呼控制信道（PCCH）、专用控制信道（DCCH）和公共控制信道（CCCH）。广播控制信道：传输广播系统控制信息的下行链路信道。寻呼控制信道：传输寻呼信息的下行链路信道。专用控制信道：在UE和RNC之间传送专用控制信息的点对点双向信道，在RPC连接建立过程中建立此信道。47lWCDMA空中接口 2.WCDMA的信道的信道公共控制信道：在网络和UE之间发送控制信息的双向信道，这个逻辑信道总是映射到传输信道RACH/FACH。2）业务信道用来传输用户平面信息，业务信道包括：专用业务信道（DTCH）和公共业务信道（CTCH）。专
39、用业务信道：专为一个UE传输用户信息的专用点对点信道，该信道在上行链路和下行链路都存在。公共业务信道：向全部或者一组特定UE传输专用用户信息的点对多点的下行链路信道。（2）传输信道传输信道有两种类型：专用传输信道和公用传输信道。48lWCDMA空中接口 2.WCDMA的信道的信道l公用传输信道资源可由小区内的所有用户或一组用户共同分配使用，而专用传输信道仅仅是为单个用户预留的，并在某个特定的速率采用特定编码加以识别。1）专用传输信道。专用传输信道只存在一种类型，即专用信道，在UTRA规范的25系列中用DCH表示。专用传输信道用于发送既定用户物理层以上的所有信息，其中包括实际业务的数据以及高层控
40、制信息。专用传输信道的主要特征包括：快速功率控制，逐帧快速数据速率变化，以及通过改变自适应天线系统的天线权值来实现对某小区或某扇区的特定部分区域的发射等。专用信道支持软切换。49lWCDMA空中接口 2.WCDMA的信道的信道l公用传输信道资源可由小区内的所有用户或一组用户共同分配使用，而专用传输信道仅仅是为单个用户预留的，并在某个特定的速率采用特定编码加以识别。1）专用传输信道。专用传输信道只存在一种类型，即专用信道，在UTRA规范的25系列中用DCH表示。专用传输信道用于发送既定用户物理层以上的所有信息，其中包括实际业务的数据以及高层控制信息。专用传输信道的主要特征包括：快速功率控制，逐帧
41、快速数据速率变化，以及通过改变自适应天线系统的天线权值来实现对某小区或某扇区的特定部分区域的发射等。专用信道支持软切换。50lWCDMA空中接口 2.WCDMA的信道的信道2）公用传输信道。UTRA Release99中定义的公用传输信道有6种：广播信道（BCH）：广播信道用来发送UTRA网络特定的信息或某一给定的特定信息。广播信道需要用相对较高的功率进行发送，使覆盖范围内的所有用户能接收到该信息。寻呼信道（PCH）：寻呼信道是下行链路传输信道，用于发送与寻呼过程相关的数据，也就是用于网络与终端开始通信时的初始化工作。寻呼信道的设计影响到终端在待机模式下的功耗，终端调整接收机监听的寻呼次数越少
42、，在待机模式下终端电池的持续时间就越长。前向接入信道（FACH）：前向接入信道是下行链路传输信道，用于向处于给定小区的终端发送控制信息，即该信道用于基站接收到随机接入消息之后。51lWCDMA空中接口 2.WCDMA的信道的信道2）公用传输信道。UTRA Release99中定义的公用传输信道有6种：随机接入信道（RACH）：随机接入信道是上行链路传输信道，用来发送来自终端的控制信息（如请求建立连接）。随机接入信道也可以用来发送终端到网络的少量分组数据。系统正常工作时，整个小区覆盖范围内都期望能接收到随机接入信道。上行链路公共分组信道（CPCH）：上行链路公共分组信道是RACH的扩展，用来在上
43、行链路方向发送基于分组方式的用户数据。下行链路共享信道（DSCH）：下行链路共享信道是用来发送专用用户数据和/或控制信息的传输信道，它可以由几个用户共享。52lWCDMA空中接口 2.WCDMA的信道的信道3）物理信道。物理信道是物理层的承载信道，物理层主要完成的功能包括：传输层前向纠错编码（FEC）、对高层进行测量和指示、宏分集的分解与合并、软切换、传输链路的纠错（CRC）、传输链路的复用和CCTrCH分离、速率匹配、闭环功率控制和射频处理等。物理信道包含下列信道：物理专用信道：上下行通用，上行控制信息和数据信息通过正交调制复用，下行以时分方式复用。（下面为下行信道）公用导频信道：用于区分扇
44、区。公用控制信道：有主控制信道和辅控制信道两种。主控制信道用于传送广播信息，辅控制信道完成信道接入控制和寻呼。53lWCDMA空中接口 2.WCDMA的信道的信道寻呼指示信道：用于寻呼控制。分配指示信道：与上行物理随机接入信道一起完成终端接入过程。同步信道：用于小区搜索过程的同步。（下面为上行信道）物理随机接入信道：用于终端的接入。物理公共分组信道：作为数据传送的补充，主要用于突发的数据。54lWCDMA空中接口 3.扩频与调制扩频与调制lWCDMA的扩频编码分为信道化编码和扰码两个过程。（1）信道化编码信道化编码用于区分来自同一信源的传输，即区分一个扇区内的下行链路连接，以及来自某一终端的所
45、有上行链路专用物理信道。WCDMA在信道化编码过程中采用可变码速的正交扩频序列（OVSF）码进行序列扩频，OVSF码的长度决定了信息的扩频增益，在传递码片的速率固定（对WCDMA为3.84Mchip/s）的情况下，OVSF码越短，传递信息的速率就越高。55lWCDMA空中接口 3.扩频与调制扩频与调制（2）扰码加扰的目的是为了将不同的终端或基站区分开来。加扰在扩频之后，它不会改变信号的带宽，而只是用来区分来自不同信源的信号，即使多个发射机使用相同码字扩频也不会出现问题。在扰码过程之前，经过信道化编码，需要传送的信息已经别被扩频，以需要的码片速率进行传送，所以在扰码过程中不再改变信号的带宽和扩频
46、增益。56lWCDMA空中接口 3.扩频与调制扩频与调制信道化编码和扰码的功能与特征信道化编码和扰码的功能与特征 57lWCDMA空中接口 3.扩频与调制扩频与调制lWCDMA有个非常重要的特征就是无需GPS，其原因就是WCDMA是通过正交的扰码来区分扇区和用户，不同于CDMA2000系统采用PN码的不同偏置相位区分扇区和用户，所以不需要基站之间的严格同步。lWCDMA基站也不需要GPS，这使得基站的选址和安装更加方便，可以实现分层组网等更加灵活的组网方式，而且WCDMA不需要进行PN偏置规划，取而代之的是扰码规划。（3）调制WCDMA上、下行链路的信道调制过程是不同的。在WCDMA下行链路中
47、，经过时分复用后的控制流和数据流采用标准的QPSK调制（除SCH信道外）。在WCDMA上行链路中，两种专用物理信道不是时分复用方式，而是采用I-Q支路/码复用方式。58lWCDMA空中接口 4.小区搜索和同步过程小区搜索和同步过程l移动台开机，需要与系统联系，首先要与某一个小区的信号取得时序同步。这种从无联系到时序同步的过程就是移动台的小区搜索过程。lWCDMA不需要基站间的同步，其终端与小区的同步主要是借助下行联路的主、从同步信道完成，同时会获取目标小区的扰码信息，完成小区搜索。l主、从同步信道都不进行扰码，在每个时隙中，两道信息并行发送。主同步信道由256个调制后的码片组成，在系统内所有扇
48、区采用的码片都是同一个，该信道包含了小区的时隙边界信息。l小区搜索（即同步）过程的目的是捕获一个合适的小区，并据此确定这个小区的下行扰码和帧同步。一般的小区搜索过程执行的都是以下三步：59lWCDMA空中接口 4.小区搜索和同步过程小区搜索和同步过程第一步：时隙同步。移动台首先搜索主同步信道的主同步码，与信号最强的基站取得时隙同步。因为所有的小区都使用同一个256位码字作自己的主同步码，而且各时隙中的同一个位置重复发射。时隙同步不可以通过检测匹配滤波器输出的峰值信号获得。第二步：扰码码组识别和帧同步。由于使用不同扰码组的小区，其辅同步码也不同，而且这些辅同步码是以帧为周期，所以在时隙已经同步后
49、，可以进行第二步，利用辅同步信道S-SCH来识别扰码码组和实现帧同步。通过计算接受信号和所有可能的辅同步码序列的相关性，获得最大的相关值，识别出该小区的帧头以及主扰码所属的码组。60lWCDMA空中接口 4.小区搜索和同步过程小区搜索和同步过程第三步：扰码识别。基站所属的扰码码组已确定后，需进一步确定基站的身份码下行扰码。移动台使用第二步识别到的扰码码组中的8个主扰码分别与捕获的P-CCPCH信道进行相关计算，得到该小区使用的下行扰码。根据识别到的扰码，P-CCPCH就可以被检测出，从而获得超帧同步，系统以及小区的特定广播信息就可被读出。经过以上三个步骤，一方面可实现扇区与终端的同步，另一方面
50、也可识别小区使用的主扰码。在进行小区扰码规划时，可以通过给相邻的小区选择不同扰码组的主扰码来简化这些过程。这样，除了开机搜索，一般情况下的终端可以借助于系统广播的邻小区扰码信息，根据第二步了解到的码组，直接搜索到目标小区，只需确认检测的结果而无需比较不同的主扰码，跳过第三步复杂的查找过程，加快了搜索的速度。61l无线接入网体系结构1.系统结构概述系统结构概述lUMTS系统由三个部分构成，即核心网（CN）、无线接入网（UTRAN）和用户设备（UE）组成。CN与UTRAN的接口定义为Iu接口，UTRAN与UE的接口定义为Uu接口。l无线接入网和核心网的发展不同，核心网受有线网络技术发展的影响很大，
