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标题: CDMA移动通信系统 [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2006-11-15 23:51

作者: 西红柿 标题: CDMA移动通信系统

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第一讲导论
1.1 CDMA的发展前景
1.2 CDMA技术的发展趋势
1.3 CDMA标准的发展历程
1.4 CDMA系统提供的电信业务
1.5 CDMA存在的问题
第二讲 CDMA系统的基本原理
2.1 CDMA的基本概念
2.2 CDMA移动通信网的特点
2.3 DS-CDMA的基本单元
2.4 CDMA移动通信系统的关键技术
2.5 CDMA个人通信系统的关键技术
附件 CDMA的常用术语
第三讲 CDMA移动通信网的网络规划
3.1 网络的参考模型
3.2 交换网络规划
3.3 无线网络规划
第四讲第三代移动通信系统
4.1 第三代移动通信系统的发展历史
4.2 第三代移动通信系统的无线接口标准
4.3 无线接口与核心网的关系
4.4 第三代移动通信网络标准化现状及发展趋势
4.5 第三代移动通信系统中的TD-SCDMA标准
4.6 第三代移动通信系统的应用
第五讲第三代移动通信系统的无线传输技术
5.1 第三代移动通信系统的基本特征及演进策略
5.2 第三代移动通信系统的关键技术
5.3 第三代移动通信系统的无线传输技术
第六讲第三代移动通信网核心网络的研究
6.1 第三代移动通信业务的频谱
6.2 第三代移动通信网的网络结构
6.3 核心网从第二代向第三代过渡之路
6.4 实现核心网过渡的关键技术

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时间: 2006-11-16 00:43

作者: 3iljw

谢谢啊！呵呵

时间: 2006-11-16 00:51

作者: 西红柿 标题: 第一讲导论

1.1.CDMA的发展背景

CDMA技术早已在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用，1989年.11月， Qualcomm在美国的现场试验证明CDMA用于蜂窝移动通信的容量大，并经理论推导其为AMPS容量的20倍。这一振奋人心的结果很快使CDMA成为全球的热门课题。95年香港和美国的CDMA公用网开始投入商用。96年韩国用自己的CDMA系统开展大规模商用，头12个月发展了150万用户。1998年全球CDMA用户已达500多万，CDMA的研究和商业进入高潮，有人说1997年是CDMA年。美国已拍卖的2958个PCS经营许可证中, 选择CDMA占51% , D-AMPS占20%, GSM占28%。1999年CDMA在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长率高达250%，用户已达2000万。

中国CDMA的发展并不迟，也有长期军用研究的技术积累，93年国家863计划已开展CDMA蜂窝技术研究。94年Qualcomm首先在天津建技术试验网。1998年具有14万容量的长城CDMA商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部份商用。联通也计划在广东、北京、天津、上海等地建CDMA商用试验网。

韩国CDMA数字蜂窝移动通信在政府的强有力的组织下，得到了迅猛的发展。CDMA网络运营仅一年多便发展到400万用户，其用户密度远高于我国用户密度最大的珠江三角洲地区。韩国CDMA网络运行正常，笔者曾在韩国多次用CDMA的蜂窝和PCS手机、WLL电话打回国内，呼通率高，语音清晰，末发生过掉话断线（包括高速公路上）。韩国CDMA的运营情况，充分证明了CDMA技术是成熟的，其系统容量和话音质量较目前其它蜂窝系统（GSM、TDMA、PDC、TACS、AMPS）是最优的。

据预测，未来的几年CDMA将以超过100%的增长速度发展，远快于GSM 40%的发展速度。韩国CDMA运营仅一年，即超过模拟网AMPS的200万用户；日本CDMA将会在2000年超过PDC；美国CDMA将会在2002年达到4200万，超过AMPS的3600万、D-AMPS的2200万和GSM的1100万，成为全美的最大蜂窝系统。到2002年全世界的CDMA将由目前仅占蜂窝系统2%的比例提高到18%，成为第二大蜂窝系统；占第一位的是GSM，其份额将由目前的32%升至45%，而模拟系统将由目前的48%下降至15%。

无线通信在未来的通信中起越来越重要的作用，CDMA将成为下一世纪主要的无线接入技术。W-CDMA较W-TDMA有更多优越性，W-CDMA将成为目前各种第二代移动通信系统（GSM、IS-95、PDC等）的交汇点，发展成第三代系统，但未来的统一将要经过一个艰苦的过程。目前欧美都在进行GSM与CDMA的兼容试验，用GSM的网络以CDMA的空中接口，其网络试验在英国进行，Qualcomm已研制出GSM/CDMA双模手机样机。未来的第三代多模式蜂窝移动通信系统将以ATM为平台，它不仅兼容第三代的W-CDMA、UMTS和cdmaOne，而且还兼容目前第二代的GSM和IS-95。

韩国SKT和日本NTT DoCoMo正紧密合作发展采用W-CDMA的IMT-2000，并计划于2000年在韩国和日本开展试验网，其目标在2002年日韩世界杯提供智能化的、宽带的多媒体移动通信服务。

时间: 2006-11-16 00:51

作者: 西红柿 标题: 第一讲导论

1.2.IS-95 CDMA技术的发展趋势

IS-95还在不断完善和发展的过程中，Qualcomm 将致力继续发展IS-95，以便使IS-95保持竞争优势，并过渡到第三代系统。将推出以下新标准。

1） IS-99

IS-99为IS-95提供无线数据链接协议。将把PPP、IP、TCP、AT等协议写入IS-99，速率14.4kbps，为IS-95提供数据业务标准。IS-99于1998年第三季度完成。

2）IS-657

IS-657专门为IS-95提供直接接入Internet标准协议。支持所有的TCP/IP/PPP协议。IS-657于1999年第一季度完成。

3）IS-95B

IS-95B是为IS-95成为宽带系统而写。允许8个业务信道组合在一起，其数传速率将取决于使用的信道数。支持高级的数据接入协议，如TCP和ADSL等，为Internet的接入提供高速、灵活、方便的服务。IS-95B的硬件网络将是全透明的。

4）IS-95C

IS-95C将于1999年开展制订，完全兼容IS-95A、B。IS-95C主要改进声码器、扇区设计、寻呼信道和省电时隙，以便于进一步提高容量、增加正向传输速率和降低反向信道的EMI，使传输速率达到+64kbps。另外，在IS-95C的基础上发展IS-95HDR（High Data Rate）高数据速率系统。

5）cdmaOne

CdmaOne就是指基于IS-95标准的数字蜂窝网络。目前的标准是IS-95A，下一步将推出允许更高数据传输速率的IS-95B。数据速率最高可达到116Kbps。

基于IS-95的cdmaOne技术自1995年10月商用实践以来，迅速覆盖韩国、日本、美国、欧洲和南美洲的一些主要市场，取得了巨大的商业成功，并成为业界公认的过渡到未来3G的技术平台。目前各国上报给国际电联审批的所有3G提案中，绝大多数方案都是基于与IS-95CDMA相近的CDMA技术。

表 cdmaOne的演进之路

Qualcomm计划CDMA手机技术的发展进程如下：

1998年 - SMS和寻呼业务，有限的数据接入；手机：<120g, <120cc, 2-4小时通话，40-100小时守候。

1999年 - 大屏幕，全SMS、寻呼、Email、Internet和分组数据业务。

2000年 - 全综合数据业务，Email、Internet和Intranet功能；手机：<100g, <100cc, 2-4小时通话，100小时守候。

2002年 - 智能手机：话音识别，多模式、多频段、多网络，卫星通信，内含GPS。

2005年 - 数据业务，视频、音频和数据文件接入，网络计算机功能；手机的大小只取决于应用对象, 4-8小时通话，大于100小时守候。

时间: 2006-11-16 00:52

作者: 西红柿 标题: 第一讲导论

1.3.CDMA国际标准的发展历程

目前，国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委员会ANSI　 TIA开发颁布的。ANSI（American National Standard Institute）作为美国国家标准制订单位，负责授权其它美国标准制订实体，其中包括电信工业解决方案联盟ATIS、电子工业委员会EIA以及电信工业委员会TIA。TIA主要开发IS（Interim Standards,暂定标准）系列标准，如CDMA系列标准IS95、IS634、IS41等。IS系列标准之所以被列为暂定标准是因为它的时限性，最初定义的标准有效期限是5年，现在是3年。除了IS系列标准之外，TIA还颁布其它类型的规范，如电信系统公告TSB（Telecommunications Service Bulletin）文件。TSB不是标准，但可以提供与现存标准相关的信息或对工业界非常重要的其它事宜。TIA开发出的标准在经ANSI所有成员同意之后即可成为ANSI的正式标准。TIA目前由9个TR委员会组成，即TR8、TR14、TR29、TR30、TR32、TR34、TR41、TR45、TR46，其中与CDMA标准关系最为密切的是TR45（移动和个人通信公用标准），它的下面包括7个子委员会，分别负责不同接口标准的制订，如TR45.2负责网络部分，TR45.4负责A接口部分，TR45.5负责空中接口等。

除了ANSI　TIA之外，其他一些标准化组织和生产厂商对CDMA标准的制订也起到积极作用。如CDG（CDMA发展小组）和3GPP2（负责第三代CDMA移动通信标准的制订），先后推出了有关A接口的IOS系列标准，涉及的内容包括从窄带的CDMA到第三代移动通信――宽带CDMA。一批知名的通信公司如MOTOROLA、LUCENT、NORTEL、QUALCOMM等首先提出了有关CDMA标准的方案和建议，经过多次协商讨论，最终修改成为目前被普遍接受的通用标准。

1.3.1 Um接口标准的发展　

CDMA在蜂窝系统中的应用几乎是和GSM同时被提出来的，但一直没有得到重视，其中的主要原因在于CDMA的蜂窝系统必须具有高速、精确的功率控制要求，否则整个系统难以理想地工作甚至出现系统崩溃。功率控制技术在当时的条件下还难以攻破，直到QUALCOMM公司解决了这一难题后这一状况才有所变化。该解决方案主要是通过测量移动台和基站的接收功率，利用开环和闭环相结合的功率控制方式，命令移动台调整发射功率，使移动台输出的功率电平在维持适当性能的情况下达到最小。一方面减轻了对其他用户的干扰，同时有助于克服衰落，使得CDMA码分多址技术应用于蜂窝移动通信成为可能，并由此拉开了CDMA数字蜂窝移动通信系统蓬勃发展的序幕。

QUALCOMM公司于1990年7月公布了最早的CDMA标准，经过许多移动通信运营商和制造厂家的协商讨论，于1990年9月发布了建议标准的修订版本，并于1990年10月公布了暂行规定，成为此后一段时间内被广泛认可的主要规范。1993年7月，美国ANSI　TIA再次征集各方面的建议，经会议讨论后正式将其确认为IS95标准，即“双模式宽带扩频蜂窝系统的移动台－基站兼容标准”。IS95标准由此成为CDMA移动通信的核心标准，世界上许多国家以此为蓝本生产和建设码分多址数字移动通信系统。

经过多年的开发修订，以IS95为代表的窄带CDMA系列标准已经日趋完善。IS95系列标准的发展先后经历了IS95、IS95A、TSB74、IS95B（ANSI95）、IS2000、IS2000A等多种标准。需要补充说明的是TSB74是与IS95A有关的TSB文件，是在IS95A的基础上增加了14.4kb/s速率组、指配或切换到PCS频段、MIN/IMSI共存等内容。作为第三代移动通信标准之一的IS2000及IS2000A完全兼容IS95标准，也就是说现有的IS95系统可以平滑过渡到第三代移动通信。

1.3.2 A接口标准的发展

作为基站子系统和网络子系统之间的接口，A接口标准的规范性和透明度至关重要，它决定着CDMA设备制造厂家能否独立地开发基站设备或网络设备。对于CDMA系统的运营商来说，他们同样要求开放的系统结构，开放的A接口为CDMA系统提供了竞争环境。CDMA　A接口标准的形成过程与其它标准最大的不同点在于，它是在各厂家已经开发出商用产品之后，通过谈判协商而形成的，经历了一个相当复杂的过程。各标准制订组织和生产厂家为A接口标准的制订做了大量细致的工作。

现在支持开放的CDMA　A接口的标准有两个，即IS634系列和IOS系列。

1991年，Motorola公司提出了一个A＋接口，并提交给美国国家标准委员会ANSI审议，该接口为支持CDMA和其它空中接口起到很大的促进作用。但由于当时的A＋接口只是GSM系统A接口的一个简单翻版，错误甚多，几乎没有什么可操作性。而且由于当时没有其它公司愿意开放该接口，因此A＋接口一直被放置在美国国家标准委员会中。直至1995年7月，由于一批大的运营商强烈要求开放A接口，美国标准委员会通过了基于Motorola A+建议的IS634　RevO。虽然该标准的可操作性不强，但毕竟是在许多厂家共同协商后才达成的，从此当时的几个主要的CDMA设备生产厂家走向共同开发A接口的道路。由于IS-634 Rev.0存在许多逻辑错误和缺陷，1995年12月对其修正后成为TSB-80。该接口支持基站中的多种语音编码器并以电路中继模式和SS7消息传送MSC和BSS间的语音和信令。IS634A版本于1998年6月完成并出版，1998年10月ANSI投票并最终于1999年3月以ANSI/EIA-634B的名义出版。IS634A具有A、B两种结构，其中A结构中引入了A3和A7接口，用于支持不同BSC之间的软切换。

IS634A版本所涉及的范围相当广泛，它不仅支持CDMA，而且支持AMPS、NAMPS和TDMA。因此该标准不可避免的包含了许多不适合CDMA运作的多种选项、消息和参数。事实上只有CDMA运营者才关心并有计划地实施IS634A。但另一方面，就CDMA应用而言，IS634A有点过于“松散”而难以实施。为了定义一个仅为CDMA应用，更实际并更具有可操作性的A接口规范，1997年由美国Sprint PCS牵头，联合CDMA工业界的LUCENT、Motorola、NORTEL及QUALCOMM等公司，在吸收TSB80的基础上，制订了Sprint PCS IOS V2.0a。这一IOS互操作规范属于内部文件，Sprint PCS于1998年10月将其提交给CDMA发展组CDG作为公开的行业规范。

IOS系列标准得到了众多厂家的认可，也使得该系列标准得到迅速发展，趋于完善，目前已经发展到IOS2.X、IOS3.X、IOS4.O、IOS5.O等多个版本。CDG　IOS2.X包括V2.O、V2.1、V2.2，均基于Sprint PCS IOS V2.0a,并支持如下功能：8kb/s EVRC声码器；在呼叫建立过程中支持完整的业务选择谈判；电路型数据（9.6/14.4kb/s）和传真；短消息业务；话音加密；BSC间硬切换（同一厂家的BSC间的软切换可用其内部协议支持）。

CDG　IOS　V3.X的最新版本V3.1于1999年4月出版。V3.X均基于IS634A，与V2.2相比增加了如下主要功能：引入了采用分组模式的A3、A7接口；支持不同厂家BSC间的软切换；更多的OMC功能。

3GPP2负责制订支持第三代CDMA移动通信CDMA-2000的IOS标准。3G-IOS　V4.0已于1999年10月完成，它支持CDMA-2000的1X　RTT。3G-IOS V4.0在CDG　IOS　V3.1的基础上增加了支持高速分组数据业务和支持Mobile　 IP业务等功能。3G-IOS　 V5.0由3GPP2于1999年12月完成并支持CDMA2000　3X　RTT。

1.3．3 网络接口标准的发展

网络接口是网络子系统各功能实体之间以及与其他通信网络之间的接口的总称。相对于A接口来说，网络接口标准的制订过程比较简单。目前通用和网络接口标准主要为IS-41系列，这套标准是由ANSI 　TIA授权LUCENT公司贝尔实验室制订的。IS-41系列标准在其发展过程中，主要产生了IS-41A、IS-41B、IS-41C、ANSI-41、IS-41D等几个版本。与IS41B有关的TSB文件有TSB41、TSB51、TSB56、TSB64、TSB65等，其中除TSB56之外，均已经在1996年修订并加入到IS-41C版本，使IS-41C成为一个相对完善的版本。不久之后，美国国家标准委员会接收其为正式的网络接口标准，成为ANSI-41标准。

IS-41C由六部分组成：功能概述；切换消息流程；自动漫游消息流程；操作、管理和维护消息流程；信令实现程序。

除了上述的协议标准之外，还有一些标准主要用于完善CDMA移动通信网络的业务功能，如数据业务、计费、无线智能网WIN等方面的标准，共同构成了庞大的网络接口标准体系。

数据业务类包括：IS-99，有关传真和异步数据业务的标准；IS-657，用于描述分组数据业务；

IS-707，包括无线链路协议RLP、传真、异步数据及分组数据等各种业务；IS-658，描述网络互通功能IWF。

计费类标准主要是IS-124。

无线智能网WIN的标准主要有：IS-771，无线智能网第一阶段的标准；PN4287，描述了基于无线智能网的预付费标准；PN4289，用于无线智能网第二阶段的标准。

1.3.4 我国CDMA标准的发展　

我国目前采用的CDMA标准主要是向美国标准靠拢，同时结合我国的实际情况。如空中接口在美国的标准中注重CDMA与AMPS双模兼容，而在我国则没有这种需求，因此其频率、基本频道的设置及IMSI等方面都需要进行修改；在A接口上，美国的标准兼容了多种制式，而在我国只需要其中的CDMA一种；同样网络接口IS-41系列标准也需要进行必要的修改。

我国在1999年4月成立了中国无线通信标准研究组CWTS，其主要目的是加强我国的标准制订工作。CWTS下面分了五个工作组WG，其中WG1为IMT-2000工作组，WG2为GSM工作组，WG3为寻呼工作组，WG4为CDMA工作组，此外还有一个知识产权组。CDMA工作组的主要任务就是制订适合我国具体情况的CDMA标准、反映网络运营者的要求、鼓励生产厂商参与标准化工作，加强中国对国际标准制订的影响力。到目前为止，WG4已拥有26个成员单位，成功地组织了多次标准化会议。

按照WG4的工作计划，我国CDMA标准的制订主要分为三个阶段。

第一阶段主要是建立起我国标准体系的基本框架。这一阶段主要以引进国际标准为主，如IS-95、IS634、IOS2.X、IS41等系列标准，并根据我国网络的具体情况进行相应的修改。主要包括：接口标准，空中接口、A接口、移动应用部分即网络接口；设备标准，基站、移动台和交换机；其他，ISUP等。

目前第一阶段的工作已基本完成。第二阶段的主要任务是在第一阶段工作成果的基础上，充分发挥已建立的基本框架功能，提供更多的功能和业务，可能包含的内容有：UIM、无线智能网、低速数据（14.4kb/s）、短消息及其他一些必要的业务。目前所处阶段即为第二阶段。

第三阶段是从2000年年底到2001年，面向第三代移动通信，积极开展预研，参考国际上已有的标准，如IS-95B、IS-2000、IS-2000A等，加强对分组数据网、无线智能网标准的研究，并积极介入国际标准的制订工作。

在吸收和引进国外各项标准的同时，我国也正在积极开发满足我国电信网络的CDMA标准，并且已经向国际电信联盟递交了第三代移动通信技术规范TD-CDMA标准，该标准在1999年11月结束的有关世界第三代移动通信标准制订会上被最终确定为第三代移动通信技术规范的系列标准之一。这是中国提出的电信技术标准第一次被国际电信联盟所采用，同时也证明了我国的通信技术水平已逐渐与世界同步，我们的民族产业也日益引起世界的瞩目。

时间: 2006-11-16 00:52

作者: 西红柿 标题: 第一讲导论

1.4 CDMA系统提供的电信业务

从业务角度来看，CDMA系统从服务的角度出发，为用户提供了更加丰富、多样且应用灵活方便的业务。

按照CDMA的规范，交换子系统应能向用户提供用户终端业务、承载业务、补充业务三类业务。

1．4.1 用户终端业务　

用户终端业务是在用户终端协议互通基础上提供终端间信息传递能力的业务，该类业务包括电话业务、紧急呼叫业务、短消息业务和语音邮箱业务等。

1 电话业务

　　电话业务是CDMA规范定义的用户终端业务的一种，它是CDMA移动通信系统应用最广泛的业务。电话业务为PLMN移动用户提供了与PSTN、ISDN或另一PLMN移动用户进行语音通信能力。 2 紧急呼叫业务

紧急呼叫业务是指移动用户发起呼叫到就近紧急呼叫中心（如急救中心）。紧急呼叫业务是用户终端业务中的一种，它类似于电话业务但建立呼叫相对来说简捷快速。PLMN运营商可以根据本国和本地区实际情况来设置紧急呼叫号码。

3 短消息业务

短消息业务（这里指点到点短消息业务），是目前CDMA系统中唯一只利用信令信道即可完成的用户终端业务，它可同时与话音等业务并行。该业务给CDMA移动用户提供了一种简单实用、功能丰富的文字信息交互平台。就这一平台最基本的业务功能而言，短消息业务实现了移动台用户之间的双向寻呼功能，所以，短消息业务在目前CDMA网络通话接通率偏低的情况下，无疑提供了一种可行的替代性通信手段，提高了移动用户之间信息交互的能力，增加了移动用户接收信息的渠道。因此，短消息业务给PLMN运营商提供了一个良好的增值业务平台。

4 语音邮箱业务

语音邮箱业务为用户提供语音信息存储、转发功能。当用户忙时，它允许用户将其来话转接到预先设置的语音邮箱。

1.4.2 承载业务　

承载业务提供了在两个网络终端接口间的信息传递能力。移动终端MT控制无线信道使信息流成为终端设备TE能接受的信息。移动终端MT作为PLMN一部分通过无线接口与PLMN内的其他实体互通。CDMA能陆续向用户提供1200~14400bit/s异步数据、1200~14400bit/s分组数据及交替语音乐会与1200~14400bit/s数据等承载业务。

1.4.3 补充业务

CDMA规范定义了支持提供给各承载业务和用户终端业务的补充业务。补充业务向用户提供包括补充业务授权、补充业务操作和补充业务应用等功能。补充业务授权包括业务授权和业务去授权；补充业务操作支持CDMA系统中所定义的七种业务操作即授权、去授权、登记、删除、激活、去活及请求、临时激活及临时去激活操作。在上述操作中授权和去授权一般由网络运营商进行，其余操作可由用户在移动台上操作。补充业务应用有网络自动调用和用户主动发起两种方式，它改变并加强了用户终端业务和承载业务的服务。

1 遇忙呼叫前转CFB

遇忙呼叫前转业务指当用户忙时，允许用户将其来话转接到预先设置的电话或语音信箱。移动用户忙分为网络决定的忙和用户决定的忙。网络决定的忙是指由网络记录的用户状态为忙，如用户正在通话等；而用户决定的忙是指用户收到呼叫振铃通知、直接拒绝应答。

2 无条件呼叫前转CFU

无条件呼叫前转业务允许用户将它的所有来话转接到预先设置的电话或语音信箱。当执行这项业务后，在转送来话时，用户手机上将收到提示音。

3 无应答呼叫前转CFNA

这项业务允许用户在下列情况下将其来话转接到预先设置的电话或语音信箱。

(1).系统寻呼MS失败或长时间振铃后用户没有应答；

(2).用户处于去活状态；

(3).系统不知道用户的当前位置；

(4).用户当前不可接入（如去活了呼叫转接业务或激活了免打扰业务）。

4 隐含呼叫前转CFD

这项业务允许用户在下列情况下将其来话转接到预先设置的电话或语音信箱：

(1).用户忙；

(2).系统寻呼MS失败或长时间振铃后用户没有应答；

(3).用户处于去活状态；

(4)系统不知道用户的当前位置；

(5)用户当前不可接入（如激活了免打扰业务）。

从功能上看，这项业务相当于无应答呼叫前转和遇忙呼叫前转的功能之和。

5 主叫号码识别显示CNIP

主叫号码识别显示属于被叫移动用户补充业务，当移动用户接收呼叫时，网络向用户提示主叫用户号码。

6 主叫号码别限制CNIR

主叫号码识别限制属于主叫移动用户补充业务，当移动用户作主叫时，不允许网络向被叫用户显示主叫号码。另外还有主叫号码识别限业务CNIROver，如果已向移动用户B提供CLIR业务，则当移动用户B呼叫用户C时，如果C有激活的CNIROver业务，则用户C能够显示移动用户B的MDN号码。

7 呼叫等待CW

呼叫等待业务是指当用户忙时，通知用户有新的来话，用户可以选择接受或拒绝来话。如果用户应答了新的来话，还可以在两个来话之间进行反复切换。呼叫等待业务必须在呼叫保持激活的前提下才能实现。

8 呼叫转移CT

在两个用户通话过程中，其中一方用户可以将电话转移至第三方用户，同时该用户挂机，使另一方用户与第三方用户继续通话。

9 会议电话CC

会议电话业务指允许多个用户之间进行通信。申请了这项业务的用户可以随时作为主控用户召开电话会议。主控用户可以通过逐个输入电话号码来增加参加会议的人员。

10 免打扰DND

激活这项业务后用户拒绝接入任何来话。同时，系统也不再向用户发送呼叫前转的通知音和消息等待通知音。

11 消息等待通知MWN

消息等待通知业务指使用特定的提示音通知用户有语音信箱消息或短消息等待接收。

12 三方通话3WC

三方通话业务指允许三个成员之间进行通信。

13 密码呼叫接受PCA

这项业务可使用户有选择地接入一些呼叫而拒绝另一些呼叫。激活这项业务后，系统在接续过程中将向主叫用户要求输入密码，系统在接收到正确的密码后才继续进行接续，否则将拒绝呼叫或将呼叫接续至语音信箱或设定的前转电话。

14 选择呼叫接受SCA

允许用户有选择地接入一些呼叫而拒绝其它呼叫。用户在激活这项业务的时候将允许接入的一组主叫号码输入系统。系统收到来话后，与预先设定的号码比较，如果不相同则拒绝接受或将呼叫前转到语音信箱设定的电话。

15 IN码拦截SPINI

激活这项业务后，只有输入密码后才能进行特定的始呼或业务操作（如长途电话）。

16 用户PIN码接入SPINA

用户PIN码接入业务是一种防止手机失窃的方法。激活这项业务以后，手机完全被锁住，不能进行任何始呼或业务操作。只有去活这项业务后才能继续使用该手机。

17 取回语音信息VMR

取回语音信息业务指从语音信箱系统中提取留言。在CDMA系统中，这一操作被定义为一项单独业务。考虑到移动用户经常使用自己的手机提取留言，因此规定了一种植简便的操作方法实现这个功能。ANS1664规定了两种方法，一是用户拨打自己的号码，二是用户拨打一个短号码。目前采用第二种方法。

18 优选语言PL

优选语言业务与网络服务有关。这项业务确定网络播送录音通知或发送短消息时使用的语言或码表。

19 用户群提示FA

这项业务类似于固定电话的并机。当系统收到来话时，同时向多个终端（包括CDMA手机、固定电话或其他制式的手机）振铃，当其中一个终端应答后，停止对其它终端振铃。这项业务包括单用户型和多用户型两种，它们的区别在于当一个终端忙时，单用户型即认为用户群忙，不再向其它终端振铃，而多用户型则继续向其它终端振铃。

20 移动接入寻线MAH

当收到来话时，系统按照预先设定的次序依次向多个终端（可以包括CDMA手机、固定电话或其他制式的手机）振铃，直到用户在某个终端上应答为止。这项业务包括单用户型和多用户型两种。单用户型与多用户型的区别是：当一个终端忙时，单用户型即认为用户群忙，不再向其它终端振铃；而多用户型则继续向其它终端振铃。

随着CDMA系统的不断发展和商用化，它将向用户提供更加丰富，应用更加灵活的业务。

时间: 2006-11-16 00:53

作者: 西红柿 标题: 第一讲导论

1.5.　CDMA存在的问题

　　（1）CDMA鉴权问题　　

CDMA标准中已经详细规定了 CDMA鉴权的场合和需要的参数，但由于网络现状，许多系统目前不支持鉴权功能，许多手机既没有鉴权算法也无法输入。另外，在CDMA鉴权中起重要作用的A-KEY参数的管理也存在问题，即如何输入手机，如何进行管理。为了防止A-KEY的被盗，必须由尽量少的人处理，使用非常保密的系统，不能被任何人读取，在手机和鉴权中心（AC）中修改A-KEY必须以保密的方式进行，TIA已经建议了一种将A-KEY编入手机的程序，但目前还很难操作。A-KEY的输入与管理应由运营者按照一定规则进行，与用户无关，应尽快规范。

　　（2）CDMA国际漫游问题

　　CDMA技术起源于美国，目前北美均使用10位MIN码进行漫游，在这10位 MIN码中是不含移动国家码的，为了尽快实现CDMA的国际漫游，IFAST（International Forum on AMPS Standards Technology）将MIN码的第一位为0和1预留给国际，供美洲之外的其它CDMA运营者国际漫游时使用。这在IS41不支持IMSI之前（IS95和IS634是支持15位IMSI号码的），也不失为一个权宜之计，尤其是对于急切需要国际漫游的国家而言。但从长远来讲（也许仅是近一二年之内的事情），MIN码预留给国际的号码很少，再加上这些号码经过按国家的分配、国内各地区的分配，号码利用率很低，很难满足CDMA的发展需要，况且使用MIN 进行国际漫游会带来许多额外的工作。因为最终国际漫游是要靠IMSI来实现的，到那时，所有签约漫游国家的数据就需要修改，各国国内GT翻译数据也需要修改，这就给CDMA的国际漫游带来很大困难。标准应该为运营做好技术上的准备，不应拖运营的后腿，阻碍技术的发展。因此所有 CDMA运营者应该统一认识，尽快督促厂家提供基于IMSI的产品，实现基于IMSI的CDMA国际漫游。

时间: 2006-11-16 00:57

作者: 西红柿 标题: 第二讲窄带CDMA系统的基本原理

2.1 CDMA的基本概念

CDMA给每一用户分配一个唯一的码序列（扩频码），并用它对承载信息的
信号进行编码。知道该码序列用户的接收机对收到的信号进行解码，并恢复出
原始数据，这是因为该用户码序列与其它用户冯序列的互相关是很小的。由于
码序列的带宽远大于所承载信息的信号的带宽，编码过程扩展了信号的频谱，所以也称为扩频调制，其所产生的信号也称为扩频信号。CDMA通常也用扩频多址（SSMA）来表征。对所传信号频谱的扩展给予CDMA以多址能力。因此，对扩频信号的产生及其性能的了解就十分重要。扩频调制技术必须满足两条基本要求：

1．所传信号的带宽必须远大于信息的带宽。

2．所产生的射频信号的带宽与所传信息无关。

所传信号的带宽Bt与信息带宽Bi之比称为扩频系统的处理增益Gp Gp=Bt／Bi

接收机采用相同的扩频码与收到的信号进行相关运算恢复出所携带的原始信息。

由于扩频信号扩展了信号的频谱，所以它具有一系列不同于窄带信号的性能：

● 多址能力

● 抗多径干扰的能力

● 具有隐私性能

● 抗人为干扰的能力

● 具有低载获概率的性能

● 具有抗窄带干扰的能力

CDMA按照其采用的扩频调制方式的不同，可以分为直接序列扩频（DS）＼跳频扩频（FH）跳时扩频（TH）和复合式扩频，如图1所示。

直接序列扩频（DS-SS）发射机和接收机的构成如图2所示。

时间: 2006-11-16 00:57

作者: 西红柿 标题: 第二讲窄带CDMA系统的基本原理

2.2 CDMA蜂窝移动通信网的特点

与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的优点，其中一部分是扩频通信系统所固有的，另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，所要求的载干比(C／I)小于1，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。这些属性使CDMA比其它系统有非常重要的优势。
系统容量大理论上CDMA移动网比模拟网大20倍。实际要比模拟网大10倍，比GSM要大4-5倍。
系统容量的灵活配置：这与CDMA的机理有关。CDMA是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，我们打个比方，我们将带宽想象成一个大房子。所有的人将进入唯一的大房子.如果他们使用完全不同的语言,他们就可以清楚地听到同伴的声音而只受到一些来自别人谈话的干扰.在这里,屋里的空气可以被想象成宽带的载波,而不同的语言即被当作编码,我们可以不断地增加用户直到整个背景噪音限制住了我们.如果能控制住用户的信号强度,在保持高质量通话的同时,我们就可以容纳更多的用户。
通话质量好：CDMA系统话音质量很高，声码器可以动态地调整数据传输速率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。同时门限值根据背景噪声的改变而改变，这样即使在背景噪声较大的情况下，也可以得到较好的通话质量。另外CDMA系统采用软切换技术，“先连接再断开”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。

频率规划简单用户按不同的序列码区分，所以不相同CDMA载波可在相邻的小区内使用，网络规划灵活，扩展简单。
延长手机电池寿命采用功率控制和可变速率声码器，手机电池使用寿命延长。建网成本下降。

时间: 2006-11-16 00:58

作者: 西红柿 标题: 第二讲窄带CDMA系统的基本原理

2.3 DS-CDMA的基本单元

下面我们简单介绍DS-CDMA应用在第三代移动通信系统中的基本单元，即RAKE接收机、功率控制、软切换、频率切换和多用户检测。

RAKE接收机

发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山岗等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟，形成多径信号。如果不同路径信号的延迟超过一个伪码的码片的时延，则在接收端可将不同的波束区别开来。将这些不同波束分别经过不同的延迟线，对齐以及合并在一起，则可达到变害为利，把原来是干扰的信号变成有用信号组合在一起。这就是RAKE接收机的基本原理。

功率控制

在DS-CDMA系统中，不同用户发射的信号由于距基站的距离不同，到达时的功率也不同。距离近的信号功率大，距离远的功率小，相互形成干扰。这种现象称为远近效应。DS-CDMA系统要求所有用户到达基站接收机信号的平均功率要相等才能正常解扩，功率控制就是为解决这一问题。它调整各个用户发射机的功率，使其到达基站接收机的平均功率相等。功率控制的原理有两种类型：开环控制与闭环控制。开环控制主要是用户根据测量到的帧差错概率来调整发射功率，而闭环功率控制则由基站根据收到移动台发来的信号测量其信干比（SIR）发出指令，调整移动台发射机的功率。对于下行链路的功率控制主要是用来减少对邻小区的干扰。

软切换

移动台如果与两个基站同时连接时进行的切换称为软切换。在CDMA系统中软切换可以减少对于其它小区的干扰，并通过宏分集还可以改善性能。更软切换则指的是一个小区内不同扇区问的软切换。软切换的原理如下：移动台在上行链路中发射的信号被两个基站所接收，经解调后转发到基站控制器（BSC），下行链路的信号也同时经过两个基站再传送到移动台。移动台可以将收到的两路信号合并，起到宏分集的作用。因为处理过程是先通后断，故称为软切换，而一般的硬切换则是先断后通。

频率间切换

3G CDMA系统中在一个小区中有多个载波频率。例如在热点小区中，其频率数要多于相邻小区。同时在多层小区结构中，微小区有不同的频率而不同于重叠在一起的宏小区，因此，存在不同频率之间的切换。有效的处理过程可以采用压缩模式或双接收机对另一频率进行测量。

多用户信号检测

目前的CDMA接收机都是基于RAKE接收机原理，它将其他用户的信号作为干扰来对待。在理想接收机中，如将所有用户信号都检测出来，则可把其他用户信号从总信号中减掉，则保存有用信号。在DS-CDMA系统采用RAKE接收机时其容量是干扰受限的系统。多用户信号检测，或称为联合检测与干扰消除技术则提供了一种有效地减少多址干扰的方法，从而增加了系统的容量。同时，它也能改善远近效应，通过首先扣除近距离大信号干扰而达到。由于最佳多用户检测十分复杂，而在实际上很难实现。目前研究得最多的还是次最佳多用户信号检测器。

时间: 2006-11-16 00:59

作者: 西红柿 标题: 第二讲窄带CDMA系统的基本原理

2.4 CDMA移动通信系统的关键技术

1．功率控制技术

功率控制技术是CDMA系统的核心技术。CDMA系统是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，“远近效用”问题特别突出。CDMA功率控制的目的就是克服“远近效用”，使系统既能维护高质量通信，又不对其他用户产生干扰。功率控制分为前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又可分为仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制。

(l)反向开环功率控制。它是移动台根据在小区中接受功率的变化，调节移动台发射功率以达到所有移动台发出的信号在基站时都有相同的功率。它主要是为了补偿阴影、拐弯等效应，所以它有一个很大的动态范围，根据IS—95标准，它至少应该达到正负32dB的动态范围。

(2)反向闭环功率控制。闭环功率控制的设计目标是使基站对移动台的开环功率估计迅速做出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。

(3)前向功率控制。在前向功率控制中，基站根据测量结果调整每个移动台的发射功率，其目的是对路径衰落小的移动台分派较小的前向链路功率，而对那些远离基站的和误码率高的移动台分派较大的前向链路功率。

2．PN码技术

PN码的选择直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速度等性能。CDMA信道的区分是靠PN码来进行的，因而要求PN码自相关性要好，互相关性要弱，实现和编码方案简单等。目前的CDMA系统就是采用一种基本的PN序列——m序列作为地址码，利用它的不同相位来区分不同用户。

3．RAKE接收技术

移动通信信道是一种多径衰落信道，RAKE接收技术就是分别接收每一路的信号进行解调，然后叠加输出达到增强接收效果的目的，这里多径信号不仅不是一个不利因素，而且在CDMA系统变成一个可供利用的有利因素。

4．软切换技术
先连接，再断开称之为软切换。CDMA系统工作在相同的频率和带宽上，因而软切换技术实现起来比TDMA系统要方便容易得多；

5．话音编码技术
目前CDMA系统的话音编码主要有两种，即码激励线性预测编码(CELP)8kbit/s和13bit/s。8kbit/s的话音编码达到GSM系统的13bit/s的话音水平甚至更好。13bit/s的话音编码已达到有线长途话音水平。CELP采用与脉冲激励线性预测编码相同的原理，只是将脉冲位置和幅度用一个矢量码表代替。

时间: 2006-11-16 01:00

作者: 西红柿 标题: 第二讲窄带CDMA系统的基本原理

2.5 CDMA个人通信系统关键技术

个人通信的多址通信技术直接影响个人通信的频谱利用率、系统容量、小区结构、业务能力、设备复杂度和成本，特别是与系统容量大小密切相关。在常见的多址通信技术中，CDMA（码分多址）通信技术能实现更大的系统容量，并且有抗干扰、软切换、同频利用、接入方便等优点，CDMA个人通信将成为今后个人通信的主流和发展方向。

根据不同的应用环境和使用要求，可构成各种各样的CDMA系统，最典型的是IS-95 CDMA蜂窝移动通信系统。IS-95涉及的CDMA技术集中体现了近20年来扩频通信技术的研究开发成果。在此基础上，许多国家、公司和制造商都在研究开发不同频段的CDMA个人通信系统，使CDMA方式在个人通信和移动通信中的应用日臻成熟。

1.CDMA个人通信系统的总体设计

CDMA个人通信系统的空中接口、无线通信部分都参考IS-95技术标准，而与交换机的接口，应有3种不同的技术规范，以适应蜂窝移动通信、无线用户环、无线用户终端的不同应用要求。这样才能有更大的应用前景，有更多的系统支持，有更大的技术市场。同时，有更大的经济效益和社会效益。

在CDMA个人通信系统的总体设计中，有许多基本参数是必须考虑的。

① 工作频带

国际上通行的800MHz～900MHz频段、1.8GHz～1.9GHz频段、2.2GHz～2.4GHz频段，都可考虑在CDMA个人通信系统中使用。由于这些频段的大气传播特性、城市传播特性的不同，80MHz～900 MHz频段适合应用于工作小区较大的蜂窝移动通信系统。1.8GHz～1.9GHz频段不如800MHz～900 MHz理想，但仍有较好的传播特性，比较适合较小区、微小区的个人通信系统。我们建议CDMA个人通信系统使用1800MHz～1825MHz(前向),1875MHz～1900MHz(反向)。2.2GHz～2.4GHz频段的传播特性比较适合于给定小区，在CDMA无线用户终端系统中应用。

② 信号功率和小区半径

信号功率按用户移动台的天线发射功率设计，伴随相应的工作小区半径。信号功率和小区半径设计为以下3种：信号功率(最大)为1W,小区半径(最大)为10km～15km；信号功率(最大)为500mW,小区半径(最大)为5km～8km；信号功率(最大）为100mW，小区半径（最大）为2km～3km。

移动台可以根据系统结构和工作环境作不同的信号功率和小区半径选择，而不改变其它工作状态。

③ 信道配置

参照IS-95标准，用户移动台设有CDMA的入网信道和业务信道，实际是一个CDMA物理信道采用不同扩频码的应用形态，对我们提出的3种系统结构的任何一种都是适用的。但前向信道（基站发往移动台）的配置却可以根据系统结构不同作适当变动。我们的建议是：对公众服务的蜂窝移动通信系统，应设有CDMA的导引信道、同步信道、寻呼信道和业务信道。而CDMA无线用户环，可对使用的扩频码稍加处理，仅用导引信道、寻呼信道和业务信道。而无线用户终端系统，可只设同步信道和业务信道。

④ 系统定时

IS-95标准的系统定时是采用GPS装入基站系统完成的，这是一个很好的办法。我们还建议在某些应用环境中，由移动交换中心提供高精度定时信号，在移动交换中心到基站有线连接传播时延准确给定的情况下，可以获得相当满意的系统定时性能。

2.扩频编码的设计

CDMA个人通信系统的扩频编码采用3层结构。底层是正交扩频编码，码长64，提供CDMA信道，不同的正交码作为不同的信道。但是，整个通信系统都使用这一组正交扩频码。第2层是基站码，也是扩频编码，码长为215-1,不同的基站使用具有不同相位状态的扩频码。第3层是移动用户码，一个用户一个，各不相同，它是由相当长的扩频码（240-1～242-1）加上移动用户自身代码复合而成的。这3层编码中，对通信特性影响最大的是底层正交扩频编码的选取。

IS-95标准给出的是Walsh正交码，它生成容易，应用方便，但其自相关特性极不理想，有相当大的自相关旁瓣，且分布不均匀，直接用于扩频通信中是不利的。我们研究提出的正交Gold序列，同样有Walsh码的完全正交特性，同时具有相当好的自相关特性，自相关旁瓣小，分布集中，利于扩频通信的同步捕捉和跟踪稳定。因此，我们建议使用正交Gold序列，并且已在技术研究和系统开发中实现，能够随时给出瞬时相位状态。

3.定时同步与扩频相关处理

定时同步有两个含义，一是系统定时，又叫全局定时，如前所述。可采用GPS或移动交换中心时间标准定时。在全局定时的诸多作用中，保证成功进行软切换是其重要作用之一。由于定时精度要求不低于20 ns，用GPS也不是很容易实现的。其处理复杂度不比使用移动交换中心时间标准定时简便多少，还受制于人。

另一是移动台与基站(或系统)的定时同步。移动台要准确置移动用户码相位，要实现软切换要求的、可同时与2个基站通话。移动台同步定时不准是不行的。这个定时同步采用扩频相关处理、帧同步和扩频信号相位传送相结合的办法实现。

扩频相关处理是CDMA通信的核心和关键，现在多采用数字相关处理，而具体怎么实现却大有文章。常见的有数字匹配相关处理和序列相关积分处理两种。数字匹配相关处理要预置好扩频接收的整数据周期的编码数据，与输入信号作逐位匹配相关处理，比较适合给定通信扩频码的情况。而CDMA个人通信系统采用3层编码结构，用户码、基站码、CDMA信道的正交码都不同，要随时动态分配和自动转换，因此采用序列相关积分处理技术来实现扩频数字相关处理。

在参照IS-95标准的CDMA个人通信系统研究中，最困难的是反向信道(移动台到基站)的64-ary扩频调制的解调处理。移动台向基站发送信息，按6bit数据来选取64个正交扩频码中的一个码传送，6bit数据不同，选取出的扩频码也不同。这就要求基站的接收端在作扩频解调时，对64个正交码同时作相关处理，相应发送来有正交码的才有相关输出，其余63个没有输出。这种方法有较高的信息传输速率，有更好的信息数据调制特性，即Eb/N。大。Eb/N。大，CDMA通信的多址能力就强，系统容量就高。因此，64-ary扩频技术被视为IS-95的重要技术特征。通常，对64个正交码，扩频增益为256,每个扩频码元8点取样，作实时相关处理，共有217=131 072个样点，对QPSK调制信号，每个样点要作4次乘法、6次加法(或减法)，共要作1 310 720次运算。如果1次运算用0.1μs，则要131ms左右；1次运算用0.01μs(时钟至少要100MHz），则要13ms左右。而实际系统最多只能提供200μs的运算时间，否则就不能实时。

4.RAKE接收

在移动通信中，由于城市建筑物和地形地貌的影响，电波传播必然会出现不同路径和时延，使接收信号出现起伏和衰落，采用分集合并接收技术是十分有效的抗多径衰落的方法。CDMA个人通信系统采用时间分集和空间分集两种RAKE接收方法。基站使用有一定间隔的两组天线，分别接收来自不同方向的信号，独立处理，最后合并解调。移动台采用时间分集RAKE接收，让接收信号通过相关延迟为D的逐次延迟相关器，延迟间隔D为扩频码码元宽或大于码元宽，不同的延迟相关输出结果对应不同路径的信号，选其最大输出的前几个作合并，实现RAKE接收。

5.信号功率控制CDMA个人通信系统

由于采用扩频序列相关处理，有明显的多址干扰存在，即远近效应随之产生，必须采用信号功率控制技术，使每个移动台发射到达本小区基站的信号功率彼此一致，实现稳定、可靠接收。常见的有开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。

6 系统软件设计

CDMA个人通信的系统软件除各模块的底层软件（操作运行软件）外，主要是第2层、第3层软件，它处理呼叫过程、监视过程、登记过程、切换过程、鉴权过程、保密过程、功率控制过程和认定过程。其中呼叫处理是主控过程，其它过程贯穿其中，为其服务。本项研究重点完成了移动台、基站的呼叫处理过程，鉴权和保密处理过程，登记和漫游处理过程，切换处理过程的软件设计、编程、调试和网络运行。并对软切换处理方法提出了改进建议，它与IS-95标准接口信号一致，但实现处理技术与之不同。

改进软切换处理方法目的是减少从一个小区到另一个小区稳定工作的切换次数和切换延迟时间。本方法根据发生切换概率、MS与BS的通信概率、切换的平均时间、差值门限为主要参数建立软切换数学模型；对相邻小区基站间接收数据段不按均匀等分面按非线性划分；接收信号的平均处理使用信干比参数；并充分利用基站的广播特性和有关参数，实现稳定可靠的软切换过程。

时间: 2006-11-16 01:02

作者: 西红柿 标题: 第二讲窄带CDMA系统的基本原理

附件：

CDMA的常用术语

Access Channel 选址信道

用户站用来与基站通信的反向码分多址信道。选址信道用于呼出、寻呼应答和登记等简短信号消息交换。

CDMA Channel 码分多址信道

站和用户站在指定的码分多址频率分配范围内进行传输的频道。

Code Channel 代码信道

前向码分多址信道的分信道。前向码分多址信道包括64条代码信道。0号代码信道被指定为导频信道。1至7号代码信道可被指定为寻呼信道或业务信道。32号代码信道可被指定为同步信道或业务信道。其余的代码信道则可被指定为业务信道。

Code Division Multiple Access (CDMA) 码分多址

一种扩频多址数字式通信技术，通过独特的代码序列建立信道。

Forward CDMA Channel 前向码分多址信道

从基站到用户站的码分多址信道。前向码分多址信道包含在指定的码分多址频率上利用特定导频时间偏移发射的一条或多条代码信道。这些代码信道是导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道。

Forward Traffic Channel 前向业务信道

从基站到用户站传输用户业务和信令信号的代码信道。

Handoff 切换

从一个基站向另一个基站转移用户站通信之动作。硬切换的特点是，通信信道短暂中断。软切换的特点是，一个以上的基站同时与同一个用户站保持通信。

Paging Channel 寻呼信道

前向码分多址信道中的一种代码信道，用于从基站向用户站传输控制信息和寻呼信息。

Paging 寻呼

有人向用户站呼叫时，寻找该用户站之动作。

Pilot Channel 导频信道

每个码分多址基站连续发射的未调制直接序列扩频信号。导频信道使得用户站能够获得前向码分多址信道时限，提供相干解调相位参考，并且为各基站提供信号强度比较手段籍以确定何时进行切换。

Reverse CDMA Channel 反向码分多址信道

从用户站到基站的码分多址信道。从基站的角度来看，反向码分多址信道是某个码分多址分配频率上所有用户站的发射信道之和。

Reverse Link Power Control 反向链路功率控制

一种程序，可确保所有的用户信号皆按其设定功率到达基站。

Reverse Traffic Channel 反向业务信道

从一个用户站向一个或几个基站传输用户业务和信令信号的反向码分多址信道。

Sync Channel 同步信道

前向码分多址信道中的32号代码信道，向用户传输同步信息。

Traffic Channel 业务信道

用户站和基站之间的通信通路，用于用户业务和信令信号传输。业务信道实际上包括成对的前向业务信道和反向业务信道。

时间: 2006-11-16 01:16

作者: 西红柿 标题: 第三讲 CDMA数字蜂窝移动通信网的网络规划

3.1　网络参考模型

　　CDMA网络参考模型定义了网中的功能实体和相互间的接口，见图1。从图中可看出CDMA网络参考模型与GSM网相似。

　MSC 移动交换中心　　　HLR 归属位置寄存器
　　　　　　　　　　　　VLR 拜访位置寄存器　　AC 鉴权中心
　　　　　　　　　　　　MC 短消息中心　　　　　SME 短消息实体
　　　　　　　　　　　　PSTN 公用交换电话网　　MS 移动台
　　　　　　　　　　　　EIR 设备识别寄存器　　BS 基站系统
　　　　　　　　　　　　OMC 操作维护中心　　　IWF 互连功能

图1　CDMA网网络参考模型

时间: 2006-11-16 01:17

作者: 西红柿 标题: 第三讲 CDMA数字蜂窝移动通信网的网络规划

3.2　交换网络规划

1.　交换网络组织

CDMA网采用3级结构，见图2。具体为：在大区中心(如北京、上海、广州、沈阳、武汉等)设立一级移动业务汇接中心并网状相连；在各省会或大城市设立二级移动业务汇接中心，并与相应的一级汇接中心相连；在移动业务本地网中设一个或若干个移动端局MSC，也可视业务量由一个MSC覆盖多个移动业务本地网。移动业务本地网原则上以固定电话网的长途编号区编号为2位和3位的区域来划分。

图2　CDMA网的网结构示意图

2.　信令网组织

目前，中国电信和中国联通的移动通信网信令网都是专门组建的，因为不但要传送电话用户部分TUP消息，还要传移动应用部分MAP消息。
CDMA网的信令网与其交换网络结构相对应，也分为三级结构：高级信令转接点HSTP、低级信令转接点LSTP和信令点SP。HSTP负责转接本大区内及本大区与其他大区间的信令业务。HSTP可兼有LSTP的功能。LSTP负责转接本服务区内及至其上级HSTP的信令业务。SP是信令消息的源点和目的点。
　　信令转接点STP可采用独立式设备，也可采用与移动汇接中心合设的方式。
　　信令网中网络节点间采用中国7号信令。

3.　信令方式
Um接口(也称空中接口)的无线信令规程由《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网空中接口技术规范》规定。中国电信和中国联通均已颁布了此规范。此规范基于TIA／EIA／IS-95A—宽带双模扩频蜂窝系统移动台－基站兼容性标准。 A接口的信令规程由《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网移动业务交换中心与基站子系统间接口信令技术规范》规定。中国电信和中国联通均已颁布了此规范。中国联通颁布的A接口信令规程与EIA／TIA／IS－634的信令规程基本兼容，是其一个子集。
B、C、D、E、N和P接口的信令规程由《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网移动应用部分技术规范》规定。中国电信和中国联通均已颁而了此规范。此规范基于TIA／EIA／IS－41C—蜂窝无线通信系统间操作标准。中国联通颁布的MAP为IS－41C的子集，第一阶段使用IS－41C中51个操作(OPERATION)中的19个，主要为鉴权、切换、登记、路由请求、短消息传送等。
Ai接口的信令规程由《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网与PSTN网接口技术规范》规定。中国电信和中国联通均已颁布了此规范。此信令规程也称MTUP。中国联通颁布的MTUP为与《中国国内电话网No.7信号方式技术规范》所规定的信令规程相兼容的子集，即MTUP不使用NNC、SSB、ANU、CHG、FOT和RAN消息；另外，只接收不发送4个消息：后续地址消息SAM，带一信号后续地址消息的SAO，主叫用户挂机信号CCL和用户本地忙信号SLB。

4.　编号计划

(1) 移动用户号码薄号码DN
为移动用户作被叫时，主叫用户所需拨的号码。DN由国家码、移动接入码、HLR识别码和移动用户号四部分共12位号码组成。中国的国家码为86，国内拨号时可省略。移动接入码采用网号方案，长城网为133，中国联通拟为132。CDMA网与GSM网DN的区别在于移动接入码的不同。

(2) 国际移动用户识别码IMSI与移动台识别码MIN
IMSI是在CDMA网中唯一地识别一个移动用户的号码，由移动国家码、移动网络码和移动用户识别码三部分共15位号码。中国的移动国家码为460，长城网各中国联通的移动网络码为03。
MIN码是为了保证CDMA／AMPS双模工作而沿用AMPS标准定义的。长城网和中国联通对MIN的定义有所不同，长城网的定义为3H1H2H3××××××，中国联通的定义为132H1H2H3××××，其中H1H2H3为HLR识别码。

(3) 电子序列号ESN
ESN是唯一地识别一个移动台设备的32比特的号码，每个双模移动台分配一个唯一的电子序号，由厂家编号和设备序号构成。空中接口、A接口和MAP的信令消息都使用到ESN。

(4) 系统识别码SID和网络识别码NID
SID是CDMA网中唯一识别一个移动业务本地网的号码。SID按省份分配。NID是一个移动业务本地网中唯一识别一个网络的号码，可用于区别不同的MSC。移动台可根据SID和NID判断其漫游状态。

5.　同步要求

(1) 无线同步要求
CDMA系统对无线定时要求十分严格。在IS－95中规定，同一前向CDMA信道的导频PN序列与所有Walsh序列间的时间误差须小于50ns；同一基站的不同CDMA信道的发射时间须在±1μs内；所有基站的导频PN序列的发射时间须在±10μs内，因此，每个基站都需使用GPS作为时间基准参考源。

(2) 网络同步要求
网络同步的目的是使网络节点间数字信息流的帧同步，保障话音、信令、网管数据的正常传送。
　　长城网和中国联通CDMA网的技术体制均规定CDMA网内以GPS系统作为时钟基准，同时以公用数字同步网的同步基准作为备用时钟基准。
一级移动业务汇接中心和二级移动业务汇接中心的同步基准来自二级A类BITS。MSC、VLR、HLR、AC的同步基准来自二级B类BITS。BSC从MSC来的数据流中提取时钟。BTS从BSC来的数据流中提取时钟。

时间: 2006-11-16 01:18

作者: 西红柿 标题: 第三讲 CDMA数字蜂窝移动通信网的网络规划

3.3　无线网络规划

移动通信网的工程建设大致可分为6个步骤：拟定网络需达到的覆盖指标和话务要求；初步网络规划；基站站址现场勘察；修正网络规划，完成工程设计；系统调测和网络优化；根据优化结果或网络扩容要求，返回第一步。CDMA网络的设计同样遵循这个步骤，但在很多方面又区别于GSM和TACS网。

1.　频率配置

中国联通CDMA网的工作频段为835MHz～839MHz(基站收)、880MHz～884MHz(基站发)，即4MHz可用频率，上下行频率间隔为45MHz。CDMA基本频道为AMPS的384号频道(836.52MHz)，第二CDMA频道为425号(837.75MHz)。
　　长城网的工作频段为825MHz～835MHz(基站收)、870MHz～880MHz(基站发)，即10MHz可用频率，上下行频率间隔为45MHz。CDMA基本频道为AMPS的283号频道(833.49MHz)，第二CDMA频道为242号(832.26MHz)。扩展CDMA频道依次为201号(831.03MHz)、160号(829.80MHz)、119号(828.57MHz)、78号(827.34MHz)和37号(826.11MHz)。长城网共有7个可用CDMA频道。

2.　无线覆盖

CDMA网络的无线覆盖主要取决于设备噪声系数、干扰影响、衰落储备、Eb/No等因数，其具体分析见表1。

表1　无线覆盖参数的设定

其中带宽和Boltzman常数为固定值，基站噪声系数根据设备而定，干扰影响由网络设计负载百分比取定，衰落储备由无线信号边缘覆盖率给出， Eb/No根据话音质量与FER的相应关系综合取定。
　　由于CDMA为宽带系统，有较高的扩频增益，故当C/I为负值时仍能得到好的服务质量，这一点大大优于传统的GSM和模拟系统。在同等条件下，CDMA比GSM传播距离要大1．3～2．1倍左右。对于大城市高话务密度区CDMA基站半径最小可设置在300 m左右；对于郊区开阔地，应充分发挥其覆盖范围大的特点，半径可达 50 km以上。表2给出了几种不同地区的基站覆盖半径。

表2　各类地区的基站覆盖半径

3.　基站话务配置

（1）基站容量的确定
　　确定CDMA基站容量的主要参数有：处理增益、Eb/No、话音激活因子、频率复用系数，以及基站天线扇区数等。
　　对于单扇区单载频的基站最大配置可为61个信道，目前工程上一般取值为全向23个，定向20个，见表3。

表3　典型站型容量配置表

由于CDMA基站扇区间的物理信道资源可以共享，所以在网络实际运行中，它所能处理的话务量，还要大于设计理论值，这是其它制式不具备的独特优点。

（2）话务配置
　　与GSM网相比，CDMA网基站的话务配置具有更大的灵活性，因此，它也是工程建设中的重点。首先，需对实地进行详细查勘，了解当地移动话务分布状况；其次要利用先进的网络规划软件预测；最后根据预测结果，分配基站话务量。最终设计值与网络开通后的实际话务量差值应不超过30％。

4.　干扰分析与协调

　　IS-95指定CDMA网所用频段为：上行824～849 MHz、下行869～ 894 MHz。我国目前已建成的ETACS网使用的频率正好为880～890 MHz，故未来建设的CDMA网必然会对现有网络产生很大的影响。这类干扰的存在是我国独有的现象，在世界其他国家和地区，或因为没有采用ETACS制式，或因为没有使用CDMA技术，因而不存在此类现象。它的解决也是影响到CDMA网络建设的关键问题之一。
　　CDMA发端信号对ETACS收端的影响可用下式表示：

Pr＝ Pt－LoA－Lb－10 lg（30 /25）

其中，Pt：CDMA单扇区输出的最大功率；Pr： ETACS接收的信号强度；LoA：CDMA带外损耗；Lb：CDMA、ETACS天线隔离度。
　　为保证不产生干扰，要求Pr 值小于ETACS接收机灵敏度，即调整天线隔离度，理论计算需达到86 dB以上。天线隔离度有水平、垂直和倾斜之分：
　　水平隔离度Lh＝22＋20lg10（d/λ）－（Gtx＋Grx）
　　垂直隔离度Lv＝28．0＋40lg10（d/λ）
　　倾斜隔离度Ls＝（Lv－Lh ）（θ/90）＋Lh
　　其中，d：天线水平间距（米）；Gtx、 Grx：天线增益；θ：两天线在垂直面内的夹角。
　　要满足隔离要求，CDMA与ETACS天线垂直间距应大于6 m或水平间距保持在1 km以上。但实际传播环境并非自由空间，由地形、地物和建筑物等引起的绕射损耗是理论无法计算的。要分析这些情况，还需要到现场对无线信号场强进行测试。
　　在空间去耦的同时，还可以调整天线相对位置、使用干扰抵消器、采用波瓣较窄的天线等方法，来加大隔离度。但这些都不能保证从根本上解决干扰问题，最好的办法是实行频率协调，重新划分这段频率，并给予一定的保护带宽。

5.PN-Offset的规划

　　由于CDMA系统频率复用系数约为1，所以它不需要进行频率规划。但是在实际情况中会有一个潜在的问题，那就是：尽管所有的基站都使用不同的PN-Offset，然而在移动台端看来，由于传播时延（邻PN-Phase干扰）和PN-Offset复用距离不够（同PN-Phase干扰），就会使一些非相关的导频信号看起来一样。邻PN-Offset干扰是影响大覆盖区基站的主要因素，同PN-Offset干扰是影响小覆盖区基站的主要因素。因此PN-Offset的规划是CDMA系统特有的问题。
　　所有具有相同频率但不同PN码相位的导频集有四种：有效导频集、相邻导频集、侯选导频集和剩余导频集，PN-Offset干扰只会发生在前两种导频集中。
　　（1）如果两个相位上非相关的信道都落在同一有效导频搜索窗口中，两者都会成为三个最强信号中的一个，有效导频集PN-Offset干扰就会发生。移动台就会解扩并合并非相关的前向业务信道信号。
　　（2）如果一个远端业务信道落入相邻导频集，且它的 Ec/Io＞T－add，相邻导频集PN-Offset干扰就会发生。移动台就会切换到错误的导频上，并解扩错误的信号。
　　它们的共同结果是强干扰和掉话。
　　避免邻PN-Offset干扰的方法是：
　　．使邻PN-Offset 间的间隔比传播时延造成的不同要大得多。
　　最小要求的间隔值　　S［chip］≥R× ［1021/10a －1］＋W/2
　　其中，R为小区半径，单位为chip（1 chip＝244 m）；W为有效导频窗口尺寸，单位为chip； a为路径损耗指数。
　　．大的小区需要大的间隔，即增大相邻小区PN码的相位偏差。
　　避免同PN-Offset干扰的方法是：
　　．使传播时延造成的不同大于导频搜索窗尺寸W的一半；
　　．PN复用距离的最小值D应满足：D＞W/2＋2R。
　　现以7/21复用方式举例如下：
　　工程中通常设置使Pilot－inc＝4，它是CDMA导频信道 PN码序列时间偏置参数的公差值。在这种复用模式中，以簇为复用单位。1簇含有4个子簇，每个子簇又含有7个基站，若为3扇区，则有21个扇区，通常称之为7/21复用方式。一般1个子簇也有3 个基站的分法，本文暂不讨论。

6.　软切换区的设置

　　CDMA系统有硬切换、软切换和更软切换三种切换方式。硬切换只存在于不同载频之间。所谓软切换是指移动台在切换过程中，在与新的基站建立联系时，并不立即中断与原有基站之间的通信，即“先接再断”。目前，工作在同一载频时，CDMA可实现BTS之间、BSC 之间和MSC之间的软切换。同一基站不同扇区之间的切换称之为更软切换。
　　在软切换过程中，移动台与不同基站建立联系，始终保持不变的是最初建立呼叫所选用的声码器。因此，若声码器置于BSC内，则在不同BSC之间需设置中继直达电路，把声码器连接起来；若置于MSC内，也需同样处理。但由于MSC控制范围大，内部声码器数目多，故设置直连电路耗费较大。一般采用ATM方式连接不同MSC，来实现它们之间的软切换。从这点上讲，BSC和MSC综合设置可节省传输投资。
　　另一个重要方面就是软切换区的设置。软切换技术的引入确实降低了切换掉话率，提高了通信质量。但为了实现软切换，在基站配置时需专门拿出一些信道卡，来作为软切换信道。因此，软切换信道配置过多，势必造成资源浪费；过少则降低软切换成功率。应结合各地的实际特点，以及CDMA网络的建设和发展规模，合理地设置软切换区比例。工程上一般使之保持在30％～40％之间。

7.　多载波的应用
　　近年来由于移动用户成倍增长，在一些大城市高话务地区，话务密度由原来的每平方公里几个、十几个尔朗，发展到几十个、上百个。未来二三年内将会更高。CDMA 多载波技术的应用是解决这么高的话务密度的重要方法。
　　因为CDMA系统中多载波之间为硬切换，所以在多载波的设计中首先要考虑的因素就是如何减少硬切换。应注意以下问题：
　　（1）要优化硬切换以减少发生掉话的危险；
　　（2）避免多载波基站孤立，应在一群小区中实施多载波以减少硬切换；
　　（3）避免使高话务小区成为硬切换发生的边界小区。
　　网络规划时，应尽量使多载波基站连片存在。在切换上，可采用伪导频方法，即在多载波覆盖区域边缘，设置一些对多载波只发射导频信号的基站。当移动台移至此处时，利用此导频触发软切换，但采用其它载频的业务信道，然后再将导频信号切换到该载频上，实际完成硬切换。处理多载波之间的硬切换还有环路触发和判别FER等方法，可根据工程具体特点，灵活运用。

8　直放站的应用
　　移动通信直放站作为一种实现无线覆盖的辅助技术手段，常用来解决基站难以覆盖的盲区或将基站信号进行延伸。在网络建设初期，它可以利用较少的投资，较短的周期，来迅速扩大无线覆盖范围。它的设置应充分考虑以下几个环节：主要解决诸如郊县主要交通公路、铁路等狭长地形的覆盖；对于基站载频利用率不高的区域，可以通过直放站将富余的通信能力转给需要的地方，提高设备利用率；尽量设在相对隔离区域，以免产生无线干扰；选择合适的基站作为信号源。
　　在使用CDMA直放站时的注意事项有：
　　（1）时延问题：直放站与信号源基站之间存在着4 ms时延，因此在设计其覆盖范围时，要同时考虑多径引起的时延和固有时延，使之不超过一个码片时间长度，才不会引起码间串扰。
　　（2）天线设置：直放站的引入会引起基站的背景噪声增加，噪声的增加量与直放站的噪声系数、系统增益、天线增益和传播损耗等参数有关。我们在考虑其覆盖环境，使之具有一定的传播损耗的同时，也需慎重选择天线增益，从而使直放站的引入不会导致基站的通信质量下降。
　　（3）分集技术：对于多径信号较多、移动用户移动速度较快的地区，若采用直放站技术，则必须考虑使用分集天线系统，才能保证通话质量，如高速公路地区；对于多径信号较少、移动用户移动速度较慢的地区，可以不必采用分集系统，如室内分布系统。

9　其他问题
　　在移动通信网络设计中，高话务热点地区是设计的难点和重点。CDMA 网在进一步缩小宏蜂窝基站半径（已达到300 m）和采用多载波技术的同时，也可以使用微蜂窝、更多扇区和智能天线技术。由于CDMA系统共享同一载频，所以对于微蜂窝的应用，干扰控制是首要问题，可以利用建筑物来解决干扰，CDMA微蜂窝基站宜设在室内、地下、隧道或地铁等场所。
　　当三扇区不能满足容量要求时，若采用六扇区技术，可提高基站容量 1．8倍。智能天线的引入，也可扩大网络容量1．3倍左右，同时也减少了无线信号干扰。

时间: 2006-11-16 01:19

作者: 西红柿 标题: 第四讲第三代移动通信系统

4.1 第三代移动通信系统（3G）的发展历史

ITU TG8/1早在1985年就提出了第三代移动通信系统的概念，最初命名为FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统），后在1996年更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000）。第三代移动通信系统的目标是：世界范围内设计上的高度一致性；与固定网络各种业务的相互兼容；高服务质量；全球范围内使用的小终端；具有全球漫游能力；支持多媒体功能及广泛业务的终端。为了实现上述目标，对第三代无线传输技术（RTT）提出了支持高速多媒体业务（高速移动环境：144Kbps，室外步行环境：384Kbps，室内环境：2Mbps）、比现有系统有更高的频谱效率等基本要求。

第三代移动通信标准发展大事记

1985年，未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）概念被提出。

1991年，国际电联正式成立TG8/1任务组，负责FPLMTS标准制订工作。

1992年，国际电联召开世界无线通信系统会议（WARC），对FPLMTS的频率进行了划分，这次会议成为第三代移动通信标准制订进程中的重要里程碑。

1994年，ITU-T与ITU-R正式携手研究FPLMTS。

1997年初，ITU发出通函，要求各国在1998年6月前，提交候选的IMT-2000无线接口技术方案。

1998年6月，ITU共收到了15个有关第三代移动通信无线接口的候选技术方案。

1999年3月，ITU-R TG8/1第16次会议在巴西召开，此次会议确定了第三代移动通信技术的大格局。IMT-2000地面无线接口被分为两大组，即CDMA与TDMA。ITU-R TG8/1巴西会议结束不久，爱立信与高通达成了专利相互许可使用协议。

1999年5月，国际运营者组织多伦多会议上30多家世界主要无线运营商以及十多家设备厂商针对CDMA FDD技术达成了融合协议。

1999年6月，ITU-R TG8/1第17次会议在北京召开，这次会议不仅全面确定了第三代移动通信无线接口最终规范的详细框架，而且在进一步推进CDMA技术融合方面取得了重大成果。

1999年10月，ITU-R TG8/1最后一次会议将最终完成第三代移动通信无线接口标准的制订工作。

2000年，ITU将完成第三代移动通信网络部分标准的制订。

时间: 2006-11-16 01:20

作者: 西红柿 标题: 第四讲第三代移动通信系统

4.2 第三代移动通信系统的无线接口标准

10月25日到11月5日在芬兰赫尔辛基召开的ITU TG8/1第18次会议最终通过了IMT-2000无线接口技术规范建议(IMT.RSPC)。最终确立了IMT-2000所包含的无线接口技术标准。

这次会议的最主要的结论是，通过了IMT-2000无线接口技术规范建议(IMT.RSPC)。将无线接口的标准明确为以下5个标准：

CDMA技术：
IMT-2000 CDMA DS 对应WCDMA
IMT-2000 CDMA MC 对应 cdma2000
IMT-2000 CDMA TDD 对应 TD-SCDMA和UTRA TDD

TDMA技术：
IMT-2000 TDMA SC 对应UWC-136
IMT-2000 FDMA/TDMA 对应 DECT

上述5个名称，ITU又进一步简化为IMT-DS、IMT-MC、IMT-TD、IMT-SC和IMT-FT。见下图，可以说IMT-2000的地面无线接口标准有5个标准构成。

图1 IMT-2000地面无线接口标准

下面对三个CDMA技术做简要说明：

IMT-2000 CDMA DS (IMT-DS):

IMT-2000 CDMA DS，是3GPP的WCDMA技术与3GPP2的cdma2000技术的直接扩频部分(DS)融合后的技术，仍称为WCDMA。此标准将同时支持GSM MAP和ANSI-41两个核心网络。

IMT-2000 CDMA MC (IMT-MC):

IMT-2000 CDMA MC，即cdma2000。在融合后，只含多载波方式。即1X、3X、6X、9X等。此标准也将同时支持ANSI-41和GSM MAP两大核心网。

IMT-2000 CDMA TDD (IMT-TD):

IMT-2000 CDMA TDD目前实际上包括了低码片速率TD-SCDMA和高码片速率UTRA TDD(TD-CDMA)两个技术。目前两个技术的物理层完全分开，分别采用我国CWTS和3GPP的两套技术规范。2层和3层基本相同。目前这两个技术虽然已经进行了部分关键内容的融合，包括： (1)码片速率3.84Mcps和1.28Mcps(3.84Mcps的1/3)；

(2)层2、层3基本一致，采用3GPP的技术规范，定义了部分兼容互可(hooks)，以便制定兼容TD-SCDMA的相应扩展协议(extension)

应该说，目前的两个CDMA TDD技术既没有融合为一个标准，也不是两个完全不同的标准。已经具备了进一步融合的基础，需经过技术上的协调之后，使二者最大程度地融合之后，才可称为融合的CDMA TDD标准。所以说CDMA TDD的融合工作正进入关键时期，估计在2000年全部完成。

时间: 2006-11-16 01:21

作者: 西红柿 标题: 第四讲第三代移动通信系统

4.3 无线接口与核心网的关系

目前虽然无线接口的标准基本确定，但核心网的大部分标准需要在2000年完成。从核心网的角度看，主要采用了在第二代两大核心网GSM MAP和ANSI-41的基础上演进的路线。一般来讲，有两大发展和演进路线：

① GSM MAP+WCDMA/CDMA TDD

3GPP制定标准。无线接口99年完成，网络部分2000年完成。

一般来讲GSM运营者和日本NTT DoCoMo会沿着此路线发展。

图2 IMT-2000 CDMA无线接口
技术与核心网的关系

② ANSI-41+cdma2000

由3GPP2制定标准。无线接口99年底完成，网络部分2000年完成。cdmaOne的运营商，特别是采用与cdmaOne相同频段提供cdma2000业务的运营者，对此路线比较感兴趣。

为了使第三代的运营者不受第二代网络的制约，第三代移动通信的标准还可使无线接口和核心网络能够相互独立，即不同的核心网络以标准的接口可灵活接入不同的无线接口。即增加了另外两条发展路线：

③ ANSI-41+WCDMA/CDMA TDD和

主要是在WCDMA无线接入网部分增加兼容ANSI-41核心网的相关内容。目前这部分由3GPP2配合3GPP来制定。99年完成兼容互可(hooks)部分，2000年1季度完成整个扩展协议(extension)部分。

目前韩国的运营商对此路线很感兴趣。

④ GSM MAP+cdma2000

主要是在cdma2000无线接入网部分增加兼容GSM MAP核心网的相关内容。由3GPP配合3GPP2来制定。计划2000年初完成兼容互可(hooks)部分，2000年6月完成整个扩展协议(extension)部分。

上述四条发展路线如图2所示。　

时间: 2006-11-16 01:23

作者: 西红柿 标题: 第四讲第三代移动通信系统

4.4 第三代移动通信网络标准化现状及发展趋势

4.4.1. IMT-2000的系统结构　

图3 IMT-2000功能子系统和接口

图3为ITU定义的IMT-2000的功能子系统和接口。从图中可以看到，IMT-2000系统由终端(UIM+MT)、无线接入网(RAN)和核心网(CN)三部分构成。除了无线接口外，无线接入网和核心网两部分的标准化工作对IMT-2000整个系统和网络来将，是非常重要的，本文主要针对这两部分进行介绍。

根据ITU在1997年定义的"家族概念"，这两部分的标准化主要由"家族成员"内部进行标准化。目前的家族成员主要有两个，一个是基于GSM MAP网络，另一个基于ANSI-41的核心网，分别由3GPP和3GPP2进行标准化。而两个“家族成员”网络之间的互连互通将通过网络-网络接口(NNI)来完成，ITU正在制订该接口的技术要求，详细的技术规范可望在今年年底完成。

4.4.2. IMT-2000第一阶段无线接入网络与核心网的标准化情况

图4 IMT-2000 CDMA技术无线接口技术与核心网的关系

如前所述，IMT-2000的无线接入网络与核心网的标准化主要由基于GSM MAP网络和基于ANSI-41两类。此两大网络与IMT-2000的三个主流CDMA无线接口技术的对应关系见图4。从图中可以看出，虽然一般来讲WCDMA和CDMA TDD对应GSM MAP核心网，cdma2000对应ANSI-41核心网。但目前的标准可以允许任意无线接口同时兼容两个核心网络，也就是通过在无线接口定义相应的兼容协议，通过各系统标准的RAN-CN接口，接入不同的核心网。

在第三代移动通信的标准化活动中，国际电联一直起著领导和引导的作用，并且为标准的融合起了重要的作用。目前在ITU-R的WP8F和ITU-T的WP3/11分别进行无线和核心网的研究工作。目前还在探讨由ITU-T和ITU-R联合成立一个IMT-2000研究组，以加强IMT-2000的研究工作。除了ITU之外，两个跨区域标准化组织联合体，即两个第三代伙伴项目3GPP(由欧洲ETSI、日本ARIB/TTC、美国T1、韩国TTA和中国CWTS构成)和3GPP2(由美国TIA、日本ARIB/TTC、韩国TTA和中国CWTS构成)则正在紧张地进行详细的标准化工作。

1. 3GPP的标准化进展

3GPP主要制定基于GSM MAP核心网，WCDMA和CDMA TDD为无线接口的标准，称为UTRA。即图2的路线活GGSM MAP+WCDMA/CDMA TDD。同时也在无线接口定义与ANSI-41核心网兼容的协议，实现路线愈GANSI-41+WCDMA/CDMA TDD

图5 基于演进的GSM核心网的第三代系统

3GPP标准的制定目前分为99年版本和2000年版本。99年版本将在今年3月全部完成，它的核心网将完全在第二代MSC+GPRS的网络基础上演进，而无线接入网(RAN)则是全新的，见图5。

从图中可以看出，核心网基于GSM的电路交换网络(MSC)和分组交换网络(GPRS)平台，以实现第二代向第三代网络的平滑演进。通过无线接入网络新定义的Iu接口，与核心网连接。Iu接口包括支持电路交换业务的Iu-CS和支持分组交换的Iu-PS两部分，分别实现电路和分组型业务。

无线接入网由RNC和节点B两个物理实体构成，分别对应第二代网络的BSC和BTS。除Iu接口外，还定义了Iub和Iur接口，见图6。

Iur接口，见图6。

图6 UTRA无线接入网络的构成

传输网络层规定了ATM和IP两种方式,供运营者和厂家选择目前定义的Iu、Iub和Iur接口协议的。

2. 3GPP2的标准化情况

3GPP2主要制定基于ANSI-41核心网，cdma2000为无线接口的标准，即图4的路线礁ANSI-41+cdma2000。同时也在无线接口定义与GSM MAP核心网兼容的协议，实现路线扬GSM MAP+cdma2000。

3GPP2的标准化也是分阶段进行的，而且第二代与第三代之间无论无线还是核心网部分都是平滑过渡的。99年3GPP2完成了cdma2000-1X(单载波)和cdma2000-3X(多载波)无线接口的标准。A接口在原来的基础新增加了支持移动IP的A10、A11协议，核心网部分则引入新的分组交换节点接入IP网络，以支持IP业务，同时电路型业务仍然由原来的MSC支持。见图7所示。新定义的A10、A11接口采用IP协议。

图7 基于ANSI-41网的cdma2000系统

4.4.3. IMT-2000核心网络发展的趋势

从IMT-2000第一阶段的标准化现状可以看出，他们采用了比较类似的方式，即完全是在第二代核心网的基础上，引入第三代移动通信无线接入网络，通过电路交换和分组交换并存的网络实现电路型话音业务和分组数据业务。充分体现了网络平滑演进的思想。从无线接入网来看，3GPP的UTRA采用了全新的接口协议，在传输层采用了ATM方式，同时提出了ATM和IP两种协议作为可选。也体现了ATM与IP技术在争论过程中的一种折中结果。

从99年底，特别是今年年初开始，无论是3GPP还是3GPP2都提出和接受了"全IP网络"的概念。并且明确作为2000年标准化的指导思想。目前"全IP网络"的具体含义和要求正在紧张的讨论之中，它是完全摈弃现有的网络而带来革命性的改变，还是在99年已有的标准化基础上进一步IP化？目前都是未知数，但是移动通信公司与IP公司共同参与研究的架构已经形成。

由于第三代移动通信的标准化进展很快，变化也很快，所以很多人认为99年完成的版本不能作为商用化的标准，只能是一个过渡标准，2000年才是第三代移动通信标准化进入稳定、成熟的关键一年。所以大多数运营者采取观望和慎重的态度，期望2000年标准尽快出台，并计划在2002和2003年左右尽快商用，既稳妥亦现实。

然而，日本NTT DoCoMo公司仍然按几年前确定的在2001年第一季度商用的计划在紧张地准备，尽管99年版本仍在制定中(3月完成)，尽管目前仍没有一个厂家生产出可以商用的设备，没有看到任何可以商用的终端，但他们仍一直充满信心。

所以2000年和2001年，将是第三代移动通信标准化和商用化颇具挑战性的非常关键的两年，对未来第三代移动通信的走向和商用化的速度起著决定性的作用。

时间: 2006-11-16 01:26

作者: 西红柿 标题: 第四讲第三代移动通信系统

4.5 第三代移动通信系统中的TD-SCDMA标准

作为我国对国际上第三代移动通信的贡献，我国提出的TD-SCDMA RTT建议，通过一年多的完善和融合，已经成为ITU IMT-RSPC(TG-8/1输出文件)的一个组成部分。下面介绍这一标准。

4.5.1 TDD双工方式在第三代移动通信中的重要性

在第三代移动通信标准制定过程中，国际上对TDD双工方式第一次给予了高度重视，在CDMA和TDMA系统中都制定了TDD的标准。很多国家的营运商都表示了首先选用TDD系统的愿望。其主要原因为在同样满足IMT2000要求的前提下，TDD系统有如下特点：

· TDD能使用各种频率资源，不需要成对的频率；

· TDD适用于不对称的上下行数据传输速率，特别适用于IP型的数据业务；

· TDD上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使用诸如智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的；

· TDD系统设备成本较低，将可能比FDD系统低20%-50%。 TDD系统的主要问题是在终端的移动速度和覆盖距离等方面，如目前ITU要求TDD系统达到120km/h，而FDD系统则要求达到500km/h；FDD系统的小区半径可能达到数十公里而TDD系统只有几公里。

以上情况说明，移动通信一定是以FDD为主流的传统论点已受到挑战，TDD系统在第三代移动通信中的位置已不可动摇。目前，多数人预测第三代移动通信网络的前景是一个共同的网络，卫星移动通信系统用来完成全球无缝覆盖，FDD系统用来建设全国和国际移动通信网，而TDD系统用来在城市人口集中地区提供高密度和高容量的话音、数据及多媒体业务，用双模甚至多模用户终端来实现全球漫游。

图 8 空间接口示意图

在图8中，我们看到有两个CDMA TDD物理层标准：UTRA TDD和TD-SCDMA。这两个标准的主要指标和特性比较见表格1。

表格 1 两种TDD标准物理层参数和特性比较

　　

在表格1中，我们可以所看到的TD-SCDMA技术所提供的高性能主要表现在高的频谱利用率方面。此外，TD-SCDMA还是一种低成本的系统。达到高性能和低成本的主要原因是TD-SCDMA使用了如下主要技术：

1、智能天线，它可以极大的降低多址干扰、提高系统容量、提高接受灵敏度、降低发射功率和降低无线基站成本。

2、上行同步，它可以简化基站硬件，降低无线基站成本。

3、软件无线电，实现智能天线和多用户检测等基带数字信号处理，是此系统可以灵活地使用新技术的关键，也可以降低产品开发周期和成本。

4.5.2 TD-SCDMA是由第二代向第三代演进的首选技术

根据国内外多数预测，在21世纪前十余年，第三代移动通信的市场发展可能至少分为如下三个阶段：

· 初期，2001－2005年。其特点为：第二代移动通信继续发展和扩大，在第二代移动通信网络的基础上，在局部地区(城市等用户集中地区)提供第三代移动通信业务，数据业务速率限制在384kbps及以下，地区或国际漫游依赖于第二代移动通信系统；

· 中期，2004－2010年。它是第三代移动通信系统的高速成长期，其特点为：第二代移动通信网络和系统停止发展，建设成功全国或全球覆盖的第三代移动通信网络，全面达到IMT2000的各项要求。

· 后期，2010年以后，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第四代移动通信设备开始进入市场，提供更高速率的多媒体业务。

此市场发展预测也就是制定移动通信从第二代到第三代的演进策略的依据。而所谓的演进，就是考虑上述初期的情况和制定对策。

本文所建议的演进过程可以分为如下两个阶段：

第一阶段：在第二代网络中提供第三代移动通信业务。

图9 在GSM网络中使用TD-SCDMA系统，提供3G业务示意图

如图9所示的现有GSM网络，在它扩容时，使用扩展的BSC(BSC+)，同时在用户集中地区，在现有GSM基站的站址增加TD-SCDMA基站。

在图中，使用TD-SCDMA/GSM双频双模用户终端，这些初期的3G用户在TD-SCDMA基站覆盖区内，可以享受3G服务。在覆盖区域以外，则使用GSM工作。显然，此初期系统用户在享受3G服务时，只能在同一BSC+的TD-SCDMA基站之间实现越区切换，而GSM网络的功能将不受影响。

用此方式，可以用比简单地对GSM系统网络扩容更低的投入(平均每用户承担的BTS和BSC设备价格将比GSM系统低20%至30%)，不仅扩大了容量，在用户密集的地区为用户提供了移动通信服务,解决了频谱资源不足造成的容量问题。而且，还为最急需的地区提供了第三代移动通信的业务。同时，也为以后向第三代过渡打下了基础。

到这一步，第三代移动通信的覆盖范围可能逐步达到城市一级，在大城市将有几十到上百个第三代的BTS，系统将支持不同BSC+之间的自动越区切换。当然，还没有达到全国和全球覆盖，自动漫游还依靠GSM系统。

必须说明的是，上述建议不仅可以使用于GSM系统，同样可以使用于IS-95标准的第二代CDMA系统。在使用于CDMA系统中时，其主要目的是在用户密集地区，解决高密度用户的话音和数据业务需求；在提供数据业务方面，特别是对各种Internet接入业务，TD-SCDMA将是一种更经济和灵活的方式。这是目前北美运营商关心TD-SCDMA的原因。

第二阶段：过渡到第三代移动通信网络。

图10 3G网络示意图

到2004 -2005年，第三代移动通信将进入高速成长期，各国、各营运商均将开始建设如图4所示的，完整的第三代移动通信网络。比较图10和图9，可见唯一需要更换的设备就是将E-BSC更换为3G的RNC，再加上第三代的MSC，而网络中投资最大的部分：BTS已经在第一阶段建设了，只有对其接口进行软件升级，不增加硬件的投入。此时，网中不仅有TDD的基站，也将有FDD的基站，此3G网将是一个全国覆盖、国际漫游的完整的网络。从第二代到第三代的演进或过渡的过程将在上述基本上不大量增加新投资的过程中完成了。

时间: 2006-11-16 01:26

作者: 西红柿 标题: 第四讲第三代移动通信系统

4.6 第三代移动通信系统的应用

——IMT-2000能提供至少144Kbps的高速大范围的覆盖（希望能达到384bps），同时也能对慢速小范围提供2Mbps。不同的应用产生不同的业务流，因而对系统设计和网络容量产生不同的影响。大量的不同种类的服务使3G系统的网络规划更具挑战性。视像或语声通信要求能保证服务质量（QoS）

——对于非实时信包数据，当有可用带宽时便可加以接收。3G系统的应用推动了具有高速数据率的3G无线系统的发展。3G提供新的应用主要有如下一些领域：Internet，一种非对称和非实时的服务；可视电话则是一种对称和实时的服务；移动办公室能提供e-mail、WWW接入、fax和文件传递服务。3G系统提供不同的数据率将更有效地利用频谱。3G不仅能提供2G已经存在的服务，其新的服务的引入使其对用户有更大的吸引力。

Internet的应用

——Internet的应用正以极高的速度在增涨，原因之一是World Wide Web（WWW）的出现，它能使个人计算机接入Web浏览器。Web提供的接入服务有网上购物、位置查询、银行业务、在线中介和电子新闻等。Internet与移动通信的结合使用户无论在任何地方都可以接入Internet。WWW的业务流具有高度的非对称性，用户只向网络发送少量的指令和确认数据，就可从网络下载大量的文件数据。发送e-mail时也有类似的情况。掌握业务流的特性对设计一个好的系统是很重要的，同时在传输空闲时间是否保持无线连接也是一个应加以考虑的问题，应该在频率资源的有效利用和增加接入延迟之间折衷解决。

无线视像

——无线视像的要领是IMT-2000计划中的一种应用。例如视像消息（照片、图画）、电视新闻等。谈话类的服务有电视会议和可视电话。这类服务对传输时延要求不超过200-300ms。时延直接影响对信号干扰比的要求，较长的时延允许较长的较织及对于错误帧的重传，从而可要求较小的信干比，并得到较高的容量。对于可接受的视像质量，其信包差错率是10-3—10-4数量级，而比特差错率则在10-6—10-7数量级。可视电话要求的比特率依赖于视像编解码器及对图像质量的要求和帧速率，一般在20Kbps-40Kbps。如有更宽的可用频带，则可获得更高的质量。视像编解码器的瞬时比特率变化很大，它依赖于视像序列的复杂性，峰值速率与平均速率之比可能很高。缓存器可用来平滑视像编解码器输出比特率的变化，视像比特流的变化可以用来使无线资源利用更为有效。多余的容量可以用在不需要保证QoS的服务上。

多媒体服务

——多媒体意味着同时传输几种类型的信息（例如语声、视像、数据等）。这类服务的比特率和质量的要求变化可能很大。例如：传语声时BER 10-3，时延为40ms，传数据时BER 10-7，而时延没有限制。对于不同的服务采用多路复用是可以的。同时，在空中接口也可采用。3G网络中对不同类型的服务将提供不同的传输承载体。

IMT-2000承载服务

——由于IMT-2000的应用现在还不十分清楚，也不能按目前的需要来确定，只能采取一种灵活的方式以适应今后的发展。这些应用的要求可按照承载服务一般性地确定如下：

——. 农村室外：终端速度250Kmph，至少144Kpbs，最好384Kbps。

——. 城市或郊区室外：终端速度150Kmph，至少384Kpbs，最好512Kpbs。

——.室内或小范围室外：终端速度10Km，至少2Mbps。

——实时因定时延时：BER10-3—10-7，时延20-300ms。

——非实时可变时延：BER10-5—10-8，时延150ms以上。

IMT-2000商用化的发展动态

面向未来通信，第三代移动通信系统全球标准的轮廓已日见分明。而在统一标准的进程中，致力於抢占潜力巨大的用户市场、领导第三代业务经营模式的运营商们，已经开始迫不及待地联合制造厂商共同制定第三代网络升级、部署方案，并开始著手进行业务开发和用户终端设备供应。

诺基亚和朗讯公司继爱立信和NEC公司后加入了支持NTT DoCoMo发展3G的行列。爱立信公司提供宽带CDMA（W-CDMA）基站系统，NEC公司提供基站，无线网络控制器，多媒体设备及手机等。朗讯试验了视频业务后将提供话音及视频终端，传输速率可达384Kb/s。高通公司为日本三家公司（东芝、三洋、日立）提供了最新的移动基站Modem芯片（MSM 3000），以便这些公司开发新的手机。该芯片的速率为86.4Kb/s，待机时间为150小时，讲话时间为120分钟。日本DDI和IDD公司采用摩托罗拉提供的CDMA网络cdma One完成了覆盖日本1.26亿人口的95%地区的网络，并将提供商用。日本的DPG，DTO和Tuka运营公司在logica公司协助下完成了新的短消息服务（SMS）中心的等级或安装，以满ì日本用户日益增长的增值业务（VAS）的要求。

NTT DoCoMo展品清楚地向人们表达出WCDMA快速迈向商用化的勃勃雄心，中国亦在不断偿试中加快第三代商业化步伐。

2000年4月24日，信息产业部电信科学研究院（CATT）与爱立信协同NTT DoCoMo公司宣布，已经成功完成了中国首次第三代移动WCDMA实验系统的联合测试工作。经过测试，WCDMA实验系统的全部应用和服务都已达到预期数值，这为中国平滑向第三代移动通信的演进奠定了可靠的测试基础。

早在1998年，CATT就与爱立信进行了测试WCDMA技术实验系统的可行性研究，并决定尽快开始WCDMA技术实验系统的联合测试，目的是对作为IMT-2000方案之一的WCDMA进行更多的了解，包括无线传播、功率控制以及软切换情况，为WCDMA技术的研发提供经验，同时了解现有的网络过渡到第三代中存在的问题，以及2G频段上的实际传播情况，为中国GSM网络的平滑演进做好准备。1998年底，爱立信提供了首批WCDMA实验系统进入CATT。经共同努力，1999年6月22日CATT、爱立信与日本NTT DoCoMo三方共同签署了WCDMA技术实验系统联合测试谅解备忘录，开始著手对WCDMA系统进行测试。参与了中国WCDMA实验系统联合测试的NTT DoCoMo公司认为，对於第三代全球通信标准的形成，中国在亚洲及全球都发挥著重要影响。

时间: 2006-11-16 01:29

作者: 西红柿 标题: 第五讲第三代移动通信系统的无线传输技术

5.1 第三代移动通信系统的基本特征及演进策略

5.1．1 第三代移动通信的特点和基本特征

第三代移动通信区别于现有的第一代和第二代移动通信系统，其主要特点概括为：

· 全球普及和全球无缝漫游的系统：第二代移动通信系统一般为区域或国家标准，而第三代移动通信系统将是一个在全球范围内覆盖和使用的系统。它将使用共同的频段（尽管WRC分配给IMT-2000使用的1885-2025MHz, 2110-2200MHz，但在美国部分频段已用于PCS。目前的230MHz频段只是IMT-2000计划频谱的一部分，ITU即将完成扩展频谱的规划），全球统一标准。

· 具有支持多媒体业务的能力，特别是支持Internet业务：现有的移动通信系统主要以提供话音业务为主，随着发展一般也仅能提供100kb/s-200kb/s的数据业务，GSM 演进到最高阶段的速率能力为384kb/s。而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的改进。它应能支持从话音到分组数据到多媒体业务；应能根据需要，提供带宽。ITU规定的第三代移动通信无线传输技术的最低要求中，必须满足在以下三个环境的三种要求。即:

快速移动环境，最高速率达144kb/s

室外到室内或步行环境，最高速率达384kb/s

室内环境，最高速率达2Mb/s

· 便于过渡、演进：由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相当规模，所以第三代的网络一定要能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容。
· 高频谱效率。
· 高服务质量。
· 低成本。
· 高保密性。

5.1.2、第三代移动通信的系统组成及演进策略

IMT-2000系统构成见图1，它主要有四个功能子系统构成，即核心网(CN)、无线接入网(RAN)、移动台(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(SSS)、基站子系统(BSS)、移动台(MS)和SIM卡。

图1 IMT-2000功能模型及接口

另外ITU定义了4个标准接口，即:

· 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。
· 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。
· 无线接口(UNI)
· 用户识别模块和移动台之间的接口(UIM-MT)

图2示出了第三代移动通信系统的分层结构，其中：
· 物理层：它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子层与物理层相对独立的链路管理与控制，并负责提供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。
· 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。

ITU-R TG8/1从第三代移动通信系统无线传输技术的10个候选方案中最终确定下来的第三代移动通信系统的无线传输技术分为CDMA和TDMA两类，

图2 第三代移动通信系统分层结构

具体包括：

CDMA DS: UTRA/WCDMA；
CDMA MC: cdma2000 MC；
CDMA TDD: TD-SCDMA和UTRA TDD；
TDMA SC: UWC136；
TDMA MC: DECT。

限于篇幅，这里省略了有关技术的介绍，感兴趣的读者可以在ITU-R或CWTS的网站上下载有关的内容。我们以下的讨论将主要集中在与CDMA类无线传输技术有关的方面。

目前ITU-T的两个工作组Q.1701和Q.1711正致力于IMT-2000的高层协议及网络接口方面的制定工作。其中Q.1701工作组的目标是明确IMT-2000的家族概念，确定关于IMT-2000的业务及网络能力、实现途径、接口关系等方面的框架结构。而Q.1711工作组的目标是确定IMT-2000网络及终端的功能，给出IMT-2000的一般性功能模型，把一般性功能模型映射成网络参考模型，确定全球漫游所需的网络互联需求，给出开发UIM-MT接口，无线接口，RAN-CN接口及CN-CN接口的高层信令需求等。尽管目前核心网络的演进形态及其发展趋势尚未最终明确，但从Q.1711给出的网络参考模型可以看出，基于第二代核心网络GSM/MAP和IS－41的过渡方法将在IMT－2000核心网络的发展过程中占主导地位。

CDMA技术中的WCDMA、TD-SCDMA技术初期将采用基于GSM/MAP的核心网，最终过渡到第三代的核心网；而cdma2000核心网的演进则是基于IS-41及正在完善的IS-634 RAN-CN接口标准。

图3 GSM/WCDMA网络演进形态

图3给出了一种可能的GSM/WCDMA网络演进形态，它建立在已有的GSM/MAP和正在发展中的GSM通用分组无线业务(GPRS)网的基础上。对于IMT-2000所需的基本话音业务及速率较高的电路型数据业务，由传统的GSM MSC/VLR支撑；对于分组型数据业务则由GPRS网关支持节点(GSN)所支撑。为了支持第三代移动通信所需的越区软切换，基站控制器之间还需增加GSM系统所不具备的RAN-RAN接口。对于HLR/AC功能则可借用第二代系统已有设备。

图4 IS-95/cdma2000网络演进形态

图4给出了一种可能的IS-95/cdma2000网络演进形态，它建立在已有IS-41核心网及正在完善之中的IS-634A RAN-CN接口标准上。由于北美在制定与IS-41相关的核心网络标准IS-634A、IS-707时，已考虑到分组数据的应用，因而可通过对现有核心网络的改造，完善对第三代移动通信所需的并发多业务的支撑。

采用TD-SCDMA技术向第三代的平滑过渡方案具体将分两步实现。

第一步将现在的BSC换为EBSC，EBSC可接GSM的BTS，也可接第三代的NODE-B，NODE-B为TD-SCDMA设备；在E-BSC接入IP接口，就可提供宽带数据业务，GSM用户在E-BSC覆盖范围内可享受三代业务。

第二步仍然保持GSM的MSC，增加一个三代的MSC，采用ATM交换机。A接口不变，完全保留GSM网络的完整性，RNC是新设备，而NODE-B不需改变。

时间: 2006-11-16 01:30

作者: 西红柿 标题: 第五讲第三代移动通信系统的无线传输技术

5.2第三代移动通信系统关键技术

5.2.1、初始同步与Rake多径分集接收技术

CDMA通信系统接收机的初始同步包括PN码同步，符号同步、帧同步和扰码同步等。cdma2000系统采用与IS-95系统相类似的初始同步技术，即通过对导频信道的捕获建立PN码同步和符号同步，通过同步(Sync)信道的接收建立帧同步和扰码同步。WCDMA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，最后通过对可能的扰码进行穷举搜索，建立扰码同步。

移动通信是在复杂的电波环境下进行的，如何克服电波传播所造成的多径衰落现象是移动通信的另一基本问题。在CDMA移动通信系统中，由于信号带宽较宽，因而在时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。这种技术称为Rake多径分集接收技术。

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。WCDMA系统采用用户专用的导频信号，而cdma2000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。

Rake多径分集技术的另外一种极为重要的体现形式是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，这种技术称为宏分集和越区软切换。WCDMA系统和cdma2000系统均支持宏分集和越区软切换功能。

5.2.2、高效信道编译码技术

第三代移动通信的另外一项核心技术是信道编译码技术。在第三代移动通信系统主要提案中（包括WCDMA和cdma2000等），除采用与IS-95 CDMA系统相类似的卷积编码技术和交织技术之外，还建议采用Turbo编码技术及RS-卷积级联码技术。

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。虽然目前尚未得到严格的Turbo编码理论性能分析结果，但从计算机仿真结果看，在交织器长度大于1000、软判输出卷积解码采用标准的最大后验概率(MAP)算法的条件下，其性能比约束长度为9的卷积码提高1至2.5dB。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：1〕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；2〕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Viterbi的算法所需迭代次数往往难以保证；3〕Turbo编码在衰落信道下的性能还有待于进一步研究。

RS编码是一种多进制编码技术，适合于存在突发错误的通信系统。RS解码技术相对比较成熟，但由RS码和卷积码构成的级联码在性能上与传统的卷积码相比较提高不多，故在未来第三代移动通信系统采用的可能性不大。

5.2.3、智能天线技术

从本质上来说，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，目前仅适应于在基站系统中的应用。智能天线包括两个重要组成部分，一是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。二是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。智能天线技术用于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。其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。

5.2.4、多用户检测技术

在传统的CDMA接收机中，各个用户的接收是相互独立进行的。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。解决此问题的一个有效方法是使用多用户检测技术，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。

从理论上讲，使用多用户检测技术能够在极大程度上改善系统容量。但一个较为困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销算法仍使得其硬件实现显得过于复杂。如何把多用户干扰抵销算法的复杂度降低到可接受的程度是多用户检测技术能否实用的关键。

5.2.5、功率控制技术

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，从而使得功率控制技术成为CDMA系统中的最为重要的核心技术之一。

常见的CDMA功率控制技术可分为开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制三种类型。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。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。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。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。外环功率控制技术则是通过对接收误帧率的计算，确定闭环功率控制所需的信干比门限。外环功率控制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。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，前者为每秒1600次，后者为每秒800次。

时间: 2006-11-16 01:30

作者: 西红柿 标题: 第五讲第三代移动通信系统的无线传输技术

5.3 第三代移动通信系统的无线传输技术

评估IMT-2000系统无线传输技术的基本原则是：频谱效率；技术复杂性/经济性；质量；灵活性；优选准则；对网络接口的影响；手持机能力；覆盖/功率效益。这里对几种RTT技术，即WCDMA(UTRA FDD)、cdma2000和UWC-136的系统性能和特征进行介绍。而采用TDD方式的系统，适用于慢速移动和较小覆盖范围的环境，在支持非对称业务时，具有较好的适应性。

5.3.1 WCDMA（UTRA FDD）

WCDMA主要由欧洲ETSI和日本ARIB提出，WCDMA系统的核心网是基于GSM-MAP的，同时可通过网络扩展方式提供在基于ANSI-41的核心网上运行的能力。

WCDMA系统支持宽带业务，可有效支持电路交换业务（如PSTN、ISDN网）、分组交换业务（如IP网）。灵活的无线协议可在一个载波内对同一用户同时支持话音、数据和多媒体业务。通过透明或非透明传输块来支持实时、非实时业务。

WCDMA采用DS-CDMA多址方式，码片速率是3.84Mcps，载波带宽为5MHz。系统不采用GPS精确定时，不同基站可选择同步和不同步两种方式，可以不受GPS系统的限制。在反向信道上，采用导频符号相干RAKE接收的方式，解决了CDMA中反向信道容量受限的问题。

WCDMA采用精确的功率控制，包括基于SIR的快速闭环、开环和外环三种方式。功率控制速率为1500次/秒，控制步长0.25~4dB可变，可有效满足抵抗衰落的要求。

WCDMA还可采用一些先进的技术，如自适应天线（Adaptive antennas）、多用户检测（Multi-user detection）、分集接收（正交分集、时间分集）、分层式小区结构等，来提高整个系统的性能。

5.3.2 cdma2000

美国TIA TR45.5向ITU提出的RTT方案称为cdma2000，其核心是由Lucent、Motorola、Nortel和Qualcomm联合提出的Wideband cdmaOne技术。cdma2000的一个主要特点是与现有的TIA/EIA-95-B 标准向后兼容，并可与IS-95B系统的频段共享或重叠，这样就使cdma2000系统可从IS-95B系统的基础上平滑地过渡、发展，保护已有的投资。另外，cdma2000也能有效地支持现存的IS-634A标准。cdma2000的核心网是基于ANSI-41，同时通过网络扩展方式提供在基于GSM-MAP的核心网上运行的能力。

图6 多载波与直扩方式举例（N=3）

cdma-2000采用MC-CDMA（多载波CDMA）多址方式，可支持话音、分组数据等业务，并且可实现QoS的协商。cdma-2000包括1X和3X两部分，也可扩展到6X、9X、12X。对于射频带宽为N×1.25MHz的cdma2000系统，采用多个载波来利用整个频带，图6给出了N=3时的情况。支持一个载波的cdma2000标准IS2000已在1999年6月通过。

cdma2000采用的功率控制有开环、闭环和外环三种方式，速率为800次/秒或50次/秒。cdma2000还可采用辅助导频、正交分集、多载波分集等技术来提高系统的性能。

5.3.3 UWC-136

UWC-136(Universal Wireless Communications 136)是由美国TIA TR45.3提出的RTT方案，采用Wideband TDMA技术。UWC-136实际上是一个协议族的总称，包括IS-136、IS-136+、IS-136HS。UWC-136的目标是使现有的IS-136移动通信系统（基于TDMA）能够顺利地过渡到第三代移动通信系统。IS-136已经完成了标准化，IS-136+是一种过渡方案，在30KHz带宽内提供增强的话音、数据传输能力，已于1998年完成标准化工作。而IS-136HS(简称136HS)才是真正意义上的第三代移动通信系统的RTT。136HS分室外/移动环境和室内环境两种。136HS（室外）在高速移动应用下提供384Kbps数据传输能力, 136HS（室内）在低速移动应用（室内）下支持高于2Mbps的数据传输。

时间: 2006-11-16 01:34

作者: 西红柿 标题: 第六讲第三代移动通信网核心网络的研究

6.1 第三代移动通信业务的频谱

6.1.1 第三代移动通信的目标

现有第二代移动通信技术及其使用的频谱不能满足发展需求，第三代移动通信应是频谱利用率更高、通信容量大、通信质量更好的移动通信系统。第一代和第二代蜂窝移动电话以提供话音业务为主，只满足各国及部分区域性漫游；第三代移动通信应能提供更广泛的业务，尤其是图、文、声、像的多媒体业务和接入高速因特网业务等，并能提供全球漫游。第三代移动通信应是智能移动通信系统，电磁辐射小，能提供2Mbit/s甚至更高的信息传输速率，具有兼容和扩展能力。

6.1.2 第三代移动通信使用频谱的需求与划分

１、无线电频谱资源的特性

无线电频谱是一种特殊的自然资源。它具有一般资源的共同特性，像土地、水、矿山、森林一样是国家所有的。但从国际范围来说，它又属人类共享的。同时它具有一般自然资源所没有的如下特性：
无线电频谱资源是有限的。电磁波的频谱是相当宽的，包括红外线、可见光、X射线，但作为无线电通信使用的资源，国际电联定义3000GHz以下的电磁频谱称为无线电磁波的频谱。使用3000GHz以上电磁频谱的电信系统也在研究探索之中，它最大不能超过可见光的范围。由于受到频率划分使用政策、技术和可使用的无线电设备方面的限制，ＩＴＵ当前只划分了9 kHz —400 GHz范围，实际上目前使用的较高频段只是在几十GHz。由于电波传播特性所限，大家所熟知的蜂窝移动通信业务一般只能工作在3 GHz以下。此外，尽管可以通过频率、时间、空间这三维相互关联的要素进行频率的多次复用指配来提高频率利用率，但就某一频率或频段而言，在一定的区域、一定的时间、一定的条件之下，它又是有限的。
(1) 它可以被利用但不会消耗掉，是一种非消耗性的资源。它不同于土地、水、矿山、森林可以再生或非再生的资源，如果不充分利用它则是一种浪费，然而使用不当也是一种浪费，甚至会造成严重的危害。
(2) 无线电波有其固有的传播特性，不受行政区域、国家边界的限制。因此，任何一个国家、一个地区、一个部门甚至个人都不得随意地使用，否则会造成相互干扰而不能正常通信。
(3) 频谱资源极易受到污染。它最容易受到人为噪声和自然噪声的干扰，使之无法正常操作和准确有效地传送各类信息。

２、国际电联关于第三代通信的频谱划分计划

移动通信的可用频段
从频谱的规划与管理出发，对无线电频谱按业务进行频段和频率的划分，规定某一频段供某一种或多种地面或空间业务在规定的条件下使用，称为“频率划分”。划分频率通常应遵循下述原则：合理、有效，节约使用频率资源，按业务分类规划频率；适应发展，灵活规划，分步实施，便于调整；有利于开发利用先进技术和成熟、可靠的技术标准体制。1992年以前ITU在1000 MHz以下曾划分了几个频段用于无线电蜂窝移动通信业务，根据各国多年来移动通信操作运行的经验看来，450、800和900 MHz传播特性很好，大气噪声和银河噪声很小，空间传播损耗和对建筑物的穿透力比较适中，很适合蜂窝移动业务组网使用。但在1000 MHz以下频谱资源很有限，目前开放的其它几十种无线电业务已经挤得满满的，可提供蜂窝业务使用的频带也不过几十兆赫兹，远不能适应当前移动用户的发展需要；另外，现在使用的蜂窝系统设备制式繁多、频段不统一，也很难为第三代通信系统所利用。因此只能开发利用更高的频段。ITU于1992年召开的世界无线电行政大会（ＷＡＲＣ－９２）上决定将3000 MHz以下主要用于移动业务，现在此频段内正在操作的各类固定业务将逐步搬移到更高的频段上去。会上还同时决定在2000 MHz频段上划分出230 MHz的带宽用于未来全球陆地移动通信业务，即国际移动通信IMT-2000系统。

关于IMT-2000的频率划分计划
1992年ITU在ＷＡＲＣ－９２大会上为第三代移动通信业务划分出230 MHz带宽，1885 ~ 2025 MHz 作为IMT-2000的上行频段， 2110 ~ 2200 MHz作为下行频段。其中1980 ~ 2110 MHz和2170 ~ 2200 MHz分别作为移动卫星业务的上下行频段。由于IMT-2000应适用于陆地、水上、空中任何地点用户的通信，因此必须有卫星部分。卫星通信的特点是覆盖面大、通信容量大，卫星移动业务（ＭＳＳ）是实现全球覆盖的有效办法。卫星通信可以利用对地静止卫星系统来实现，也可以利用中、低轨道和高轨道卫星系统来实现。IMT-2000将是综合陆地系统与卫星系统的一个整体，但其中利用同步卫星固定业务（ＦＳＳ）经固定地球站（ＦＥＳ）提供的链路不能看成是IMT-2000的卫星部分，只能看成是支持IMT-2000的ＦＳＳ连接。

第三代移动通信系统频谱需求预测

1992年ITU在ＷＡＲＣ－９２大会上为第三代移动通信业务划分出的230 MHz带宽主要是以话音业务为主考虑而估算的。根据目前无线电通信技术的飞速发展及各类用户对非话业务与数据业务的需求迅速增长的情况看，进入到二十一世纪肯定需要增加更多的功能并得到更广泛的应用，即不只是话音，还需要支持多媒体业务、Internet接入、可视电话、会议电视等各类新业务。这些新业务对频谱的需求有着很大的影响，不充分考虑这些需求会使所估算的频谱过于保守；但考虑得过于宽松也可能会造成频谱的浪费。因此，对业务量的估计既要考虑到市场的需求，又要考虑到技术的发展。技术上应当考虑系统设计、频谱共用、调制方式、语音编码速率、公共信令信道以及Ｃ／Ｎ值和Ｇ／Ｔ值等。为满足用户的市场需求则主要涉及到提供给用户的业务种类及所预测的业务量。估算频谱需求通常是以话务量为主来考虑的，国际电联在研究这个问题时所考虑的假定条件如下：
估计车载台的业务量，沿街道每公里停行时600辆，慢行时350辆，沿街道平均按400辆／ｋｍ估算，有50%的车装有电台，每台为0.1E（爱尔兰），此时的业务量密度将为20E/km，典型城市街道估计为300 E/km2，加上步行人员移动台的相似业务量，在业务量较为密集的地区可达到500 E/km2 。个人移动台按沿街道3000人/km，其中80%有移动电台，每台0.04E，估算下来的高峰话务量大约为1500E/km2。对繁华地区多层办公楼室内电台的业务量按每10平方米一台和每台0.2E来计算，估计约为20000E/km2，估算约需频谱为2×162 MHz，详见表1所示。另外，根据当时对非话业务的考虑，与车载台有关的电路交换业务，业务量大约为45E/km2；按分组传输的交互性数据，考虑每个手持机15 s/h，相当于每小时传10页，每页8 bit/s，传输速率为48 kbit/s，另假设共5000个终端，业务量大约为37 E/km2，估算约需频谱为2×65 MHz，详见表2所示。

应当指出，上述这些估算只是考虑最起码的需求。随着总体研究的深入和近年业务、技术的发展，看来上述估算的带宽远远不够。欧洲各国经进一步研究指出，满足公众移动通信服务的第三代移动业务开放之后，大约从2008年开始至少还需增加上下行两个180 MHz的带宽；而且提出对要求进行宽带通信的无线电移动通信系统可以利用毫米波的频段。

IMT-2000卫星通信部分应能提供与地面相互兼容、互相补充的业务，经估算其频谱需求约为2×66 MHz。

6.1.3 各国有关2000 MHz频段的划分与使用情况

欧洲电信标准化协会（ＥＴＳＩ）早在十多年前就开始了第三代移动通信标准化的研究工作，成立了一个“通用移动通信系统（即ＵＭＴＳ）论坛”，其成员主要来自欧洲各国的运营部门、生产部门和电信主管机构，1995年正式向国际电联提交了频谱划分的建议方案：

ＵＭＴＳ的地面段为1920 ---1980 MHz；卫星业务占用1980 ---2010/2170 ---2200 MHz频段；1900 ---1920 MHz和2010 ---2030 MHz为主要业务，属于第二代的ＤＥＣＴ系统为次要业务，即在允许的情况下可以使用1900 ---1920 MHz频段。
美国在WARC－92大会之后，对其原来所划分的频段进行了重新调整。由于原来个人通信ＰＣＳ业务已经占用了IMT-2000的频谱，因此调整后的频谱将是IMT-2000的上行与PCS的下行频段需要共用。这种安排不大符合一般基站发高收低的配置，欧洲则不大同意这种安排。实际上，美国已经在前几年把2000 MHz这段频谱拍卖给国内七个运营公司分别操作使用。

日本对第三代移动通信的研究工作非常重视，决心在第三代技术上不落后于别人。日本于1995年成立了无线电产业协会（ＡＲＩＢ），并与电信技术委员会一起加速进行第三代移动通信标准化的工作。日本目前的数字蜂窝系统（PDC）使用的是800 MHz频段，PHS系统使用的1800 MHz的频段。考虑到国际电联有关第三代技术的频谱划分，仍想把1885 ---1920 MHz保留给ＰＨＳ系统使用；把1920 ---1980 MHz 作为IMT-2000的上行频段，2110 ---2170 MHz作为下行频段；1980 ---2010/2170---2200 MHz为移动卫星系统的上下行频段；2010 ~2025 MHz作为时分双工方式的第三代移动业务。

中国有关第三代移动业务的研究与欧美相比起步较晚。由于我国无线电移动通信用户超常规的发展，频谱需求量很大，在1000 MHz以下我国已经先后划分了三个频段用于蜂窝移动业务，即825 ---835 MHz/870 ---880 MHz，带宽10×2 MHz；835 ---840/880 ---885 MHz，带宽5×2 MHz；890 ---915/935 ---960 MHz，带宽25×2 MHz。总带宽共为80 MHz。为适应发展，同时考虑到国内外技术现状以及当前或近期可提供设备的情况，前几年对2000 MHz频段做了部分调整与规划，调整出共260 MHz以上的带宽（不包括有线电视传输的ＭＭＤＳ系统）供当前发展移动通信业务使用，其中：

(1) 1710---1755/1805 ---1850 MHz和1865 ---1880/1945 ---1960 MHz，带宽共120 MHz，用于蜂窝移动通信业务，与微波接力通信业务和射电天文等业务共用，但不得干扰射电天文业务的正常工作。

(2) 1880 ---1900/1960 ---1980 MHz, 带宽共40 MHz，原计划用于无线接入（ＦＤＤ方式），现只批准我国自行研制的Ｓ－ＣＤＭＡ系统使用1880 ---1885 MHz的频段。

(3) 1900---1920 MHz，带宽共20 MHz，用于无线接入（可用于DECT和PHS等时分或码分方式），主要用来解决集中在密集办公室区域的专业网以及机关、团体和家用无绳电话等需求。

(4) 2400---2483.5 MHz（扩谱SS方式），带宽共83.5 MHz，该频段主要用于短距离、短信息的数据通信系统以及计算机数据通信系统等。该段频率与工业、科学、医疗设备（ＩＳＭ）无线电电磁波辐射频段共用。

(5) 2535 ---2599 MHz，带宽共64 MHz，临时性用于多路微波有线电视传输系统（ＭＭＤＳ）。ＷＡＲＣ－９２大会上通过的频率划分表中，中国和其它１１个国家签字同意将2535 ---2655 MHz频段用于卫星广播业务。

发展第三代移动通信很重要的目的之一就是要在国际上统一使用相同频段，IMT-2000系统的全球标准也打算支持非常广泛的终端产品标准，从简单的消息设备到复杂的桌面多媒体终端设备，并要求设备要小巧而轻便，这样便于组织大生产使产品价格降低，使得广大用户受益。但是由上述各国当前频谱划分使用情况可见，虽然ＩＴＵ早在1992年就明确了国际移动通信在2000年后的使用计划，但至今为止各国的频率划分使用计划却差异甚大，很难一下子统一到电联的规划方案上去。用于地面蜂窝业务的上行频段只有一小部分比较一致，大约在1930 ~1980附近。移动卫星使用的下行频段基本一致，然而卫星移动业务将来很可能与地面业务是分开操作运行的。

时间: 2006-11-16 01:35

作者: 西红柿 标题: 第六讲第三代移动通信网核心网络的研究

6.2 第三代移动通信系统的网络结构

第三代移动通信系统的网络结构必须具有较好的灵活性，以使现有的第二代移动通信系统能够顺利地向第三代移动通信系统过渡，保护已有投资。ITU-T SG11对IMT-2000网络的功能结构、信令要求、协议等进行了研究，提出了一些原则性的建议。而欧洲方面则通过ACTS RAINBOW计划对第三代移动通信系统的网络结构进行了研究，其研究成果已被ETSI采纳。总的来说，对第三代移动通信系统网络结构的考虑应遵循如下几个原则：（1）在逻辑上将传送网和信令网分开；（2）宏分集完全由接入网控制；（3）在功能上分为接入网和核心网。

图1 WCDMA无线接入网络结构（椭圆表示小区）

图1是WCDMA系统的无线接入网络（UTRAN）结构示意图。UTRAN（UMTS陆地无线接入网）由无线网络子系统集（RNS）组成，RNS通过Iu接口与核心网相连。无线网络子系统RNS包括无线网络控制器和一或多个Node Bs。Node B支持FDD模式、TDD模式或双模式，可处理1或多个小区，并通过Iub接口与无线网络控制器RNC相连。RNC负责切换控制，提供支持不同Node B间宏分集的组合/分裂的功能。支持FDD模式的Node B包含可选的宏分集功能。无线网络控制器RNC通过Iur接口相互连接，Iur可通过RNC间的物理连接直接相连或通过合适的传输网相连。

　　ITU－T负责IMT－2000信令和协议研究的SG11／WP3工作组，于1998年5月确定了IMT－2000的网络框架标准(Q.1701)。Q.1701阐述了“IMT－2000家族”的概念，并明确了由ITU标准化的一组接口，如图2所示。

图2　IMT－2000的一组接口

　　在上图中，与网络有关的接口为A接口和NNI，也即IMT－2000的网络可分成无线接入网络(RAN)和核心网络(CN)两部分。这种采用模块化结构的网络设计是IMT－2000的一大特点，它不仅允许符合IMT－2000家族概念的网络设备接入系统，而且可以方便地通过一组标准化接口将各种不同的现有网络与IMT－2000的组件连在一起，因此，这也为网络经营者指出了一条向IMT－2000演化过渡的途径。
　　由于ITU－T只规定了外部接口，并没有对网络采用的技术加以限制，所以，按照各组成部分的功能划分，IMT－2000系统的网络结构如图3所示。

图3　IMT－2000的系统结构框图

从图3可见，IMT－2000的无线接入网还可细分为无线载体通用功能(RBCF)和无线传输特殊功能(RTSF)两部分。前者包括所有与采用的无线接入技术无关的控制与传输功能；后者包括与无线技术有关的各项功能，它还可进一步分为无线传输技术(RTT)和相关的无线传输适配功能(RTAF)，以便将不同的RTT与通用的RBCF连接起来。

　　在核心网络方面，IMT－2000的结构还允许通过使用网际互连功能(IWF)来支持第二代核心网络的接入，实现第三代核心网络与第二代核心网络之间的互通互连。类似地，通过一定的适配模块(AF)，第二代核心网络也可以支持第三代的无线接入技术。因此，这充分体现了IMT－2000系统的家族概念和从现有网络向IMT－2000过渡的灵活性。

　　按照第三代移动通信系统可提供全球无缝覆盖的要求，它应允许用户在多种无线运营环境(微微小区，微小区，宏小区和全球范围)下进行通信，所以，CN网就相应有着不同的无线接入技术，比如GSM、CDMA、DECT、PCS、MSS和IMT－2000 RTT等。另一方面，按照第三代移动通信系统可提供多媒体业务的能力，它应支持用户到固定网络的接入，如ISDN、B－ISDN、Internet和LAN等，享受与固定网络用户一样的服务业务。为此，第三代移动通信系统的核心网络必需具备电路交换和分组交换的混合交换功能。由于ATM交换拥有进行语音、数据和图象综合交换的能力，并可满足各类不同业务的质量要求，因而采用ATM交换技术是第三代核心网络的一项优先选择方案。图4给出了一种可能的IMT－2000系统的结构。

图4　IMT－2000系统的一种可能结构

时间: 2006-11-16 01:35

作者: 西红柿 标题: 第六讲第三代移动通信网核心网络的研究

6.3 核心网从第二代向第三代过渡之路　

　　由于第三代移动通信系统在许多方面都不同于第二代移动通信系统，因而它的引入将会对后者造成巨大冲击。目前，第二代移动通信系统已在全球110多个国家投入使用，用户总数约有2.5亿左右；预计到2003年IMT－2000大规模商用时，第二代移动用户的总数可达到4～5亿。为了保证第二代移动通信系统的巨额投资回报，继续发挥其庞大基础设施的效益，所以，应当遵循从第二代平滑过渡并能支持第二代系统所提供业务的原则，来选择第三代移动通信系统的演进方案。因此，第三代移动通信系统可分阶段逐步实现。首先，通过增强第二代核心网的能力，使其能提供部分第三代的移动业务；然后，允许第三代无线接入网通过适配功能单元接入到增强的第二代核心网；最后经过一定的时间，再引入第三代核心网，并与第二代核心网进行互通，从而逐步将第二代核心网淘汰掉。

　　第二代核心网主要包括GSM／MAP和IS－41两大类。根据IMT－2000的家族概念，只要它们经过网络功能提升后，在公共接口上和业务能力上均满足第三代移动通信系统的要求，都可以逐步向IMT－2000过渡。但是，考虑到两类第二代系统彼此采用了不同的无线接入技术，并且又都与第三代的RTT互不兼容，因此，第三代系统中的移动终端应具备在两代基站间进行切换或运用于IMT－2000不同核心网家族成员的双模性能，这样方可保证第二代到第三代的平滑过渡。图5表明了基于现有第二代系统向第三代系统演进的网络方案。

图5　现有第二代系统向第三代系统演进的网络方案

就我国移动通信的发展情况而言，在2000多万移动用户中，80%以上的用户归属于GSM网络。此外，GSM的扩容速度非常迅猛，预计到2002年左右，其容量可达到7000～8000万用户。因此，我们应着重研究如何基于GSM系统逐步朝第三代移动通信系统演进的问题。图6和图7示出了从增强型GSM到IMT－2000的两个可能演进阶段。

图6　GSM到IMT－2000的第一阶段

图7　GSM到IMT－2000的第二阶段

　　由以上两图可知，在过渡的第一阶段，GSM核心网为第三代移动终端提供语音、数据和图象业务，并对其移动性进行管理；第三代系统只完成呼叫控制和无线资源的分配功能；在过渡的第二阶段，第三代核心网不仅可独立提供满足IMT－2000要求的业务，而且还支持第二代BTS的接入。因为ATM具有适合多种业务速率、动态分配带宽和易于同有线宽带综合业务数字网接口的优点，所以，在第三代核心网中采用基于信元的传输和交换结构，是满足第三代移动用户对多媒体业务需求的最佳选择［7］。

时间: 2006-11-16 01:35

作者: 西红柿 标题: 第六讲第三代移动通信网核心网络的研究

6.4　实现核心网过渡的关键技术

6.4.1　移动性管理及寻址技术　

　　为了提供全球的无缝覆盖，第三代移动通信系统必需能适合工作于多种通信环境，比如公众电话网、蜂窝移动网、无绳电话网、分组数据网和卫星移动通信网等。因此，面对这样复杂的综合系统，第二代系统的移动性管理功能及寻址技术就难以胜任。为保证移动终端跨网络通信和在不同的地区进行漫游，第三代移动通信除了依靠软切换与用户位置跟踪等技术外，还需要解决移动用户的管理问题，这就必须涉及到号码编号和寻址技术。由于大量的用户信息及业务信息存储于业务控制点的数据库内，而且对它们的访问存取和查询修改都十分频繁，所以，开发大规模的移动性管理系统软件，建立大容量的数据库和全球性的分布式数据库网络，以及研究快速有效的寻址方式，均是实现核心网过渡必需要解决的关键技术难题。

　

6.4.2　智能网技术的研究与应用　

　　智能网技术与移动网相结合，可为终端及个人的移动性管理和多样化业务服务提供主体框架结构，将网络划分为传输功能和业务控制功能，使呼叫处理过程同呼叫业务种类无关，而且同呼叫处理的具体实施细节也无关。因此，随着核心网功能增强，智能网可灵活地添加和修改所提供的业务种类，达到网络升级的目的。比如，先利用智能网技术对现有网络做些修改，然后过渡到智能网中的数据库和第三代移动通信网中的多种数据库实现有机的结合，构成统一的分布式数据库网络，以提供多种智能业务。　

6.4.3　地面网与卫星系统的综合　

　　第三代移动通信网最终将是一个提供全球的无缝覆盖并能实现全球漫游通信的系统。实现全球无缝覆盖必然需要集卫星移动通信、地面蜂窝移动网和地面固定网于一体，这样才能真正形成海、陆、空三维覆盖的无缝网。卫星移动通信系统虽然只是地面蜂窝移动网和地面固定网的补充和延伸，而且用户数量也比后两者为少，但它却是实现无通信盲区与达到全球无缝覆盖的关键手段。因此，在第三代移动通信系统中，地面网络(移动和固定)与卫星系统的有效综合显得非常重要。需要研究的内容有：移动终端在各种环境下接入卫星系统的技术；卫星移动波束覆盖域内的越区切换技术；对在地面网和卫星系统间漫游用户的寻呼／连接控制技术等。此外，具有星上处理和星际链路交换功能的卫星移动通信系统更是值得重点研究的。

6.4.4　移动网和固定网的融合技术　

　　第三代移动通信系统众多而又复杂的功能要求，使它几乎集中了通信领域中的所有难点，因此，整个系统不可能设想为一个单一的结构，而应该是由多个相关系统组成的综合网络。比如，第三代系统的接入网就包括无线接入、有线接入和卫星接入，其中无线接入与有线接入又可细分为不同的网络形式。可见，核心网既要能连接现有无线接入设备和新的无线接入设备，还要能支持访问PSTN、Internet、PSDN以及LAN的业务，所以，它需要有融合移动网和固定网的能力。为了达到移动网和固定网有效融合的目的，核心网中将有一个多功能交换平台。该交换平台可在不同的接入网与核心网间提供接口，用以支持移动用户和固定用户的接入，实现宽带无线接入网同电话网、数据网和IP网的互通［9，10］。由于ATM交换机可以进行电路和分组混合交换，并且具有通用的网络接口功能，所以，它是固定／移动混合网中最佳的多媒体交换平台。一些世界著名的大公司，如Lucent、Ericsson和NTT等已经进行基于ATM协议的核心网研究，在基站和移动交换中心之间，利用AAL2传送短时延与长度可变的语音和消息，利用AAL5传送信令和分组数据。事实上，ITU－T SG11／WP3工作组在IMT－2000有关RAN－CN接口的Q.FSA建议中，就要求第三代移动通信系统的A接口信令结构建立在ATM协议基础之上。

　　第三代核心网包括移动交换网和业务服务网；前者完成无线网同固定网的互通互连和终端移动性管理的功能，后者则向移动用户提供与固定用户所能获得的相同业务和服务质量。由于固定网可看作业务服务网，如Internet、IP数据网、ISDN和PSTN，故而核心网的演进主要是移动交换网功能的提升。因此，研究如何从第二代GSM核心网逐步平滑过渡到第三代IMT－2000核心网的途径具有重要的意义。

时间: 2006-11-17 09:38

作者: xysq

学习学习

时间: 2007-7-2 01:29

作者: panxinji

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