下一代移动通信中小区搜索技术研究 [复制链接]

甲方乙方56

军衔等级：

中尉

电梯直达

1^# 大中小

发表于 2005-8-15 22:52:00 |只看该作者 |倒序浏览

下一代移动通信中小区搜索技术研究

　　1 引言

　　移动通信目前已经发展到了采用CDMA技术的第三代移动通信系统。随着多媒体服务的
增长，现有的3G技术已不能满足未来的数据传送要求。目前正在进行的下一代移动通信的
研究中，可变扩频因子—正交频率码分复用（VSF-OFCDM）[1]技术由于具备了OFDM的抗频
率选择性衰落及其蜂窝系统容量又较OFDM高的原因，故基于此技术的蜂窝系统方案被日本
NTT DoCoMo公司提交成为超IMT-2000系统中一种重要的候选方案。

　　在目前提出的VSF-OFCDM蜂窝系统各种小区搜索方案中，除了由于数据调制方式与WCD
MA不同，需要FFT窗同步用来恢复被调制的数据外，其他方面与WCDMA三步快速小区搜索方
案类似，所以其包含以下三个步骤：时隙和FFT时间窗同步，帧同步，小区扰码同步。按
照搜索算法第一步的不同，可将小区搜索算法分为[2, 3]基于时域同步信道
（SCH）结构
，基于频域SCH结构，基于保护间隔
（GI）结构三大类小区搜索算法。本文将对每类算法
中都挑选一个主要的方案进行介绍和比较。

　　2 小区搜索理论分析

　　由于VSF-OFCDM与WCDMA都是在多蜂窝系统中，而且都采用了码分复用，所以他们的小
区搜索的思路非常类似。关于WCDMA小区搜索算法理论的分析如文献[4]所述，本文主要讨
论在VSF-OFCDM搜索算法理论分析上的不同之处。

　　首先在小区选择的过程中主要包含了这样一个策略。对于移动台的小区选择，所有小
区必需拥有一个共同的条件提供给移动台以便进行平等的选择，这个前提在WCDMA中表现
为每个小区都拥有一个相同的信道主同步信道（P-SCH），其发送相同的数据，以便移动
台在同等条件下按照功率最大原则进行平等的小区选择。在VSF-OFCDM中，每个符号都是O
FDM调制信号，其都拥有GI来减少符号间干扰，故共同的条件又多了一个GI可自相关性这
个特性[1]，移动台利用此特性按照功率最大原则进行小区选择。

　　其次是导频信道（CPICH）的设计。一般基站下行信号帧中会利用一个专门的CPICH信
道携带小区扰码信息，提供给移动台接收识别。在CPICH信道的复用方式上，因为WCDMA每
个数据符号都是时域扩频，导致每个数据符号占用了全部频域，所以CPICH的复用方式不
能使用频分复用，仅能使用时分复用和码分复用。而对于OFCDM信号，从其调制技术的特
性[1]可以知道，在子载波上传送的是数据符号和扩频码的乘积，其本质上还是OFDM调制
，频域的扩频并不影响时域信号的传输，时域中每个OFDM符号之间可以时分复用。所以导
频信道不仅可以码分复用、频分复用，而且可以在时域占用特定的OFDM符号周期与其他数
据信号进行时分复用。这样OFCDM导频信道的复用方式较WCDMA又多了一种时分复用的方式
，所以其帧结构和对应的搜索方案更加灵活。

　　3 小区搜索同步算法

　　3.1 帧结构和码分配

　　在VSF-OFCDM系统中，所有的小区搜索同步方案基本上还是按照WCDMA中的三步小区搜
索的步骤进行；首先和选择的小区获得时隙同步；其次获得码组同步和帧同步；最后获得
小区扰码同步。本章将对基于时域SCH结构，基于频域SCH结构，基于GI结构的三种方案各
挑一个主要的方案进行介绍和比较。

　　3.2 搜索算法

　　1. 基于时域SCH结构

　　这种方案中第一步进行时隙同步和IFFT窗同步。在接收端，本地SCH样本信号通过IFF
T运算后生成的ＮC个信号与接收到的没有FFT处理的信号进行相关运算；其输出的相关值
以平分的形式通过ＮT帧进行平均，以平滑噪声和其他扩频码的干扰；最后通过搜索到最
大的相关值可以检测到最优小区的FFT窗时隙同步和帧同步。

　　其次是扰码同步。CPICH信道的信号通过FFT输出，由于已经帧同步和FFT窗同步，所
以可以在输出的CPICH信道的信号中挑出时间在ＮCPICH_T符号内，频率在ＮCPICH_F内的
信号和本地所有候选CSSC样本信号相关，输出相关值以平方的形式在频域平均，以平滑码
间和噪声的干扰，在获得所有的CSSC样本的相关值之后，相关值最大的那个CSSC值被认为
是最佳小区的扰码值。

　　2. 基于频域SCH结构

　　第一步，通过GI进行FFT窗时隙检测。这种方法就是将接收到的抽样信号和其延迟一
个FFT窗时间间隔的抽样信号，在ＴGI抽样点的长度上进行积分，积分的起始抽样点沿着
时域一个一个地滑动，共取得ＴS个相关值，将时域中相关运算中起始抽样点间隔为ＴS的
相关值进行平均64次，以平滑码间和噪声干扰。最佳的FFT窗的起始抽样点也就是最大平
均值对应的那个起始抽样点。此时FFT窗同步结束。

　　第二步，本地SCH样本信号和频域中的SCH信道信号进行相关得出帧同步，将一帧中规
定的ＮSCH信道中携带的SCH信号和本地SCH样本信号相关，沿时域依次移动起始符号再进
行上述过程，移动一帧符号后，选取相关值最大起始符号的时隙为帧起点。最后，第三步
的CSSC检测和基于时域SCH结构的CSSC检测一样。

　　3. 基于GI结构

　　此方法的特点是没有SCH信道，避免对本小区和其他小区的数据信道产生干扰。第一
步FFT窗时隙检测和基于时域SCH结构的一样。第二步CSSC码组同步的过程如下所述。假设
接受端的CSSC共有ＮGRP组，用于识别CSSC码组的掩码本地样本为Ｘ，检测公式如下：

　　Ｓｉ（ｋ）=ｘ*ｉｎｒｎ-Ｌ（ｋ-1）ｒ*（ｋ）

　　（1）

　　Ｓｉ（ｋ）表示时域第ｋ个OFDM符号时和序号为ｉ的本地候选CSSC样本码组相关的输
出，ｒ表示接收的信号。从其码分配（见表1）和公式（1）可以知道，当相邻信道为CPIC
H信道时，候选CSSC样本码组正确时，有最高的相关值输出，CSSC组检测和帧同步同时成
功，第ｋ个OFDM符号为帧起点，第ｉ本地候选CSSC样本码组为小区扰码组。

　　最后第三步的CSSC检测和基于时域SCH结构的CSSC检测一样。但是由于这种方法在第
二步检测了码组，CSSC码的检测时间在同等条件下就少了很多。

　　3.3 方案比较

　　以上三种方案的系统开销依次为1/ ＮFRAME+1/ ＣMAX ，ＮSCH /ＮC+1/
ＣMAX，2/
ＮFRAME。在基于时域SCH结构和基于频域SCH结构两种方案中，由文献[2]仿真结果所知，
如果他们的SCH总功率相等，仿真条件相同，这两种结构在小区搜索时间性能上相差不大
。但是他们使用了SCH信道来识别帧同步,此信道使用的公共扰码与其他信道并不完全正交
，一旦为了提高小区搜索的概率而提高SCH的功率时，就会对其他信道产生较严重的码间
干扰。所以针对这个问题提出第三种方案[3]。由文献[3]仿真知道，在CPICH信道和其他
一个码信道的功率比为6dB的条件下，不仅其小区搜索时间性能与其他方法比较也非常优
良，而且同时也减少了对其他信道的码干扰。但从系统开销的方面来看，由于ＮFRAME相
对于ＮC和ＣMAX比较小，所以最后一个方案系统的开销比较大。

　　4 结论

　　在未来的移动通信研究中，VSF-OFCDM方案作为一种灵活的调制方案受到大家的关注
。而小区搜索同步技术作为基于VSF-OFCDM调制的系统中的关键技术，直接影响到接收机
对信号的接收性能。由于
VSF-OFCDM调制信号的特性，导致小区搜索同步方案也非常丰富
。本文给出的三种小区搜索同步的帧设计方案是几年来NTT
DoCoMo公司提出的几种主要方
案，其中基于GI同步结构方案因为仅利用GI时间同步，而不使用会干扰数据信道的SCH信
道，从而成为目前较佳的候选方案。这种设计能够在较短的时间内取得同步，为后续的数
据接收提供良好的定时基础和接收环境。

构建完善的3G业务支撑系统
2005-4-1

　　与2.5G网络相比，3G网络在带宽、传输速率以及QOS方面都有相当显著的优势，3G网
络为开展宽带多媒体数据应用提供了良好的基础平台。丰富的业务应用对业务发展、业务
管理和网络支撑系统提出了更高的要求。

　　为了满足3G业务的维护管理要求，运营商必须对适用于2G网络的支撑系统进行改造和
完善。

　　统一接入

　　为满足3G网络商业价值链重组和收入结算的需要，支撑系统必须提供用户、ISP和其
他运营商接入支撑系统的手段。随着电子商务时代的来临，从运营商拓展产业价值链、提
高运营管理水平的角度来看，也需要建立支撑系统的统一接入平台。

　　为了给支撑系统用户和接入门户提供安全保证，在3G支撑系统为用户提供统一接入的
同时，需要引入保证3G支撑系统安全运行的CA安全系统。该系统是社会化的系统，并不隶
属于某一家运营商。通过把这样一套系统引入到3G支撑系统体系框架中，可以保证支撑系
统用户和支撑系统之间信息传送的安全性和交易的不可抵赖性，这种建设框架也符合未来
电子商务时代对支撑系统的建设要求。

　　话音、数据的协调一致

　　在运营商对2G网络的维护运营过程中，话音和数据业务往往被人为地割裂开，话音和
数据业务的开通、保障和计费往往在不同的部门通过不同的支撑系统来实现，这种划分明
显不符合3G业务的开展要求。例如，3G网络的视频话音服务是一种统一的业务，而非话音
和数据业务的捆绑。视频将不仅仅是话音业务的补充，而且是视频话音业务的重要组成部
分，因此必须同时进行音频和视频业务的开通、保障和计费，才能保证业务的一致性，保
证视频话音业务的QOS。

　　为满足3G网络业务开通、业务保障和业务计费等功能的协调一致，在3G支撑系统建设
中，CRM、BSS、OSS等模块必须完成话音、数据业务订单调度和服务保障的统一协调。

　　3G计费系统建设

　　3G业务的特点和计费的复杂性使得3G业务计费功能的建设和改造成为3G支撑系统的建
设重点。3G业务的计费数据采集点不仅数量众多，而且采集协议复杂，为保证计费系统统
一计费，必须对各种业务计费数据进行计费预处理。这是3G业务计费区别于2G业务计费的
重要特点之一。

　　计费预处理模块包括适配于各个业务系统的信息采集模块，计费信息的初始化模块、
计费信息在多个系统之间进行关联的关联模块等。关联模块的作用是使从不同设备获得的
计费原始信息产生关联，过滤错误信息，避免类似视频话音业务等捆绑型业务的QOS问题
。3G计费、账务系统应按照3G业务的计费管理要求，完成按照时长、数据量和次数的综合
计费。

　　总之，运营商开展3G网络建设，必须同步考虑3G支撑系统的建设、改造问题。3G网络
支撑系统建设的重点包括BSS改造、计费结算系统改造和统一接入门户建设等。不能割裂
地考虑3G支撑系统，系统建设必须按照NGOSS框架结构，符合3G业务的特点，满足3G业务
的管理需求。

FDD、TDD在移动通信中的规划和应用
2004-12-16

丁方乐

　　面对用户群的持续增长及人们对利用移动网络随时随地快速接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ需
求的增加，频谱利用率偏低、数据传输能力较弱的２Ｇ网络已很难满足社会发展的需要。

　　因而，引入技术更为先进的３Ｇ，在我国已是势在必然。

　　一、ＦＤＤ、ＴＤＤ在３Ｇ标准中的应用

　　为达到高系统容量、高速率传输数据的目的，国际电联ＩＴＵ　对３Ｇ网络提出了
如下要求：

　　１　具备支持从话音到多媒体业务的能力，特别是要支持Ｉｎｔｅｒｎｅｔ业务；

　　２　高速移动时能提供最高达１４４ｋｂｓ、慢速移动时能提供最高达３８４
耄狻Nｓ、静止时能提供最高达２Ｍｂｓ的数据传输速率；

　　３　通讯时能做到保密性强，服务质量高；

　　４　能做到全球无缝覆盖，具有高效的频谱利用率。

　　为此，ＩＴＵ在２０００年５月批准了针对３Ｇ网络的ＩＭＴ２０００无线接口的５
种技术规范，其中又以３种ＣＤＭＡ技术为主。即：ＷＣＤＭＡ、ｃｄｍａ２０００和Ｔ
Ｄ—ＳＣＤＭＡ。在这三种主流技术标准中，ＷＣＤＭＡ、ｃｄｍａ２０００是ＦＤＤ模
式，ＴＤ—ＳＣＤＭＡ则是ＴＤＤ模式。

　　二、ＦＤＤ、ＴＤＤ的特征

　　只要是双向通信，就需要一定的双工工作模式。当前蜂窝无线电通信领域使用双工模
式主要是频分双工和时分双工，即ＦＤＤ与ＴＤＤ。其具体的特征是：

　　１、ＦＤＤ采用两个对称的频率信道来分别发射和接收信号，发射和接收信道之间存
在着一定的频段保护间隔。

　　２、ＴＤＤ的发射和接收信号是在同一频率信道的不同时隙中进行的，彼此之间采用
一定的保证时间予以分离。它不需要分配对称频段的频率，并可在每信道ＲＣ　内灵活
控制、改变发送和接收时段的长短比例，在进行不对称的数据传输时，可充分利用有限的
无线电频谱资源。

　　三、ＦＤＤ、ＴＤＤ的适用范围

　　根据ＦＤＤ、ＴＤＤ两种工作模式的特点，在移动通信网络中，它们各自有着不同的
适用范围：采用ＦＤＤ模式工作的系统是连续控制的系统，适应于大区制的国家和国际间
覆盖漫游，适合于对称业务如话音、交互式适时数据等　。

　　采用ＴＤＤ模式工作的系统是时间分隔控制的系统，适应于城市及近郊等高密度地区
的局部覆盖和对称及不对称数据业务。特别是它的可不对称传输数据的功能，尤为适合接
入当今世界流行的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。因为，在互联网的数据传输过程中，往往要求下行
速率远远大于上行速率。

　　四、ＦＤＤ、ＴＤＤ的优缺点

　　采用ＦＤＤ模式的移动系统与采用ＴＤＤＭ模式的移动系统相比，互有以下优缺点：

　　１、ＦＤＤ必须使用成对的收发频率。在支持对称业务时能充分利用上下行的频谱，
但在进行非对称的数据交换业务时，频谱的利用率则大为降低，约为对称业务时的６０％
。而ＴＤＤ则不需要成对的频率，通信网络可根据实际情况灵活地变换信道上下行的切换
点，有效地提高了系统传输不对称业务时的频谱利用率。

　　２、根据ＩＴＵ对３Ｇ的要求，采用ＦＤＤ模式的系统的最高移动速度可达５００ｋ
ｍｈ，而采用ＴＤＤ模式的系统的最高移动速度只有１２０ｋｍｈ。两者相比，ＴＤ
Ｄ系统明显稍逊一筹。因为，目前ＴＤＤ系统在芯片处理速度和算法上还达不到更高的标
准。

　　３、采用ＴＤＤ模式工作的系统，上、下行工作于同一频率，其电波传输的一致性使
之很适于运用智能天线技术，通过智能天线具有的自适应波束赋形，可有效减少多径干扰
，提高设备的可靠性。而收、发采用一定频段间隔的ＦＤＤ系统则难以采用上述技术。同
时，智能天线技术要求采用多个小功率的线性功率放大器代替单一的大功率线性放大器，
其价格远低于单一大功率线性放大器。据测算，ＴＤＤ系统的基站设备成本比ＦＤＤ系统
的基站成本低约２０％～５０％。

　　４、在抗干扰方面，使用ＦＤＤ可消除邻近蜂窝区基站和本区基站之间的干扰。但仍
存在邻区基站对本区移动机的干扰及邻区移动机对本区基站的干扰。而使用ＴＤＤ则能引
起邻区基站对本区基站、邻区基站对本区移动机、邻区移动机对本区基站及邻区移动机对
本区移动机四项干扰。综比两者，可见ＦＤＤ系统的抗干扰性能要好于ＴＤＤ系统。但随
着新技术的不断出现，ＴＤＤ系统的抗干扰能力一定会有大幅度的提高。目前方正连宇公
司推出的ＬＡＳ—ＴＤＭＡ新技术就在这方面有了新的突破。

　　五、ＦＤＤ、ＴＤＤ移动系统在我国的频段使用与划分

　　我国目前由中国移动、中国联通运营的ＧＳＭ网和ＣＤＭＡ网采用的都是ＦＤＤ工作
模式。ＴＤＤ模式的实际运营网络只有中国电信、中国网通的ＰＨＳ系统俗称“小灵通
”　。

　　在２Ｇ网络的频率分配上，中国移动ＦＤＤ模式的ＧＳＭ系统占用了７８ＭＨＺ的频
率ＧＳＭ９００：上行８８５～９０９ＭＨｚ，下行９３０～９５４ＭＨｚ；ＧＳＭｌ
８００：上行１７１０一１７２５ＭＨｚ，下行１８０５～１８２０ＭＨｚ　，中国联通
ＦＤＤ模式的ＧＳＭ、ＣＤＭＡ系统占用了６２ＭＨｚ的频率ＧＳＭ９００：上行９０
９～９１５ＭＨｚ，下行９５４～９６０ＭＨｚ；ＧＳＭｌ８００：上行１７４５～１７
５５ＭＨｚ，下行１８４０～１８５０ＭＨｚ；ＣＤＭＡ：上行８２５～８４０ＭＨｚ，
下行８７０～８８５ＭＨｚ　。而中国电信、中国网通ＴＤＤ模式的ＰＨＳ系统只占用了
２０Ｍ频率ＰＨＳ：１９００～１９２０ＭＨｚ　。

　　针对３Ｇ的发展需求，国家无线电管理局在国际频率规划的基础上，结合国情，科学
地制定了我国的３Ｇ频率划分方案。２００２年颁布的信部无４７９　号文明确规定采
用ＦＤＤ、ＴＤＤ模式网络的频率分配如下：

　　１、主要工作频段

　　ＦＤＤ模式１９２０～１９８０ＭＨｚ２１１０～２１７０ＭＨｚ

　　ＴＤＤ模式１８８０～１９２０ＭＨｚ、２０１０～２０２５ＭＨｚ

　　２、补充工作频段

　　ＦＤＤ模式１７５５～１７８５ＭＨｚ１８５０～１８８０ＭＨｚ

　　ＴＤＤ模式２３００～２４００ＭＨｚ

　　由上统计得出，ＦＤＤ模式的３Ｇ系统得到了１８０Ｍ的频谱，ＴＤＤ模式的３Ｇ系
统得到了１５５Ｍ的频谱。加上现今运营的８００Ｍ、９００Ｍ、１８００Ｍ频段的２６
ＦＤＤ频谱，未来的３ＧＦＤＤ频谱总计为３２０ＭＨｚ。

　　六、结语

　　ＦＤＤ模式与ＴＤＤ模式互有长短。在我国未来的３Ｇ移动通信网络中，将依靠ＦＤ
Ｄ模式实现国内或国际间的通信覆盖与漫游，而在城镇及近郊等人口密集地区，ＴＤＤ模
式将发挥积极的作用。我们相信：两种模式的网络将在不断吸取新技术的前提下共同发展
，从而各自在未来的通信市场中占据自己的一席之地。

0 举报本楼

本帖有 1 个回帖，您需要登录后才能浏览登录 | 注册

返回列表

版规|手机版|C114 ( 沪ICP备12002291号-1 )|联系我们 |网站地图

GMT+8, 2025-9-11 07:27 , Processed in 0.222853 second(s), 17 queries , Gzip On.

Discuz Licensed

回顶部

		自动登录	找回密码
密码			注册

下一代移动通信中小区搜索技术研究 [复制链接]

浏览过的帖子

浏览过的版块