（通信与信息系统专业论文）tdscdma基站iub接口协议软件的设计与实现.pdf

摘要摘要从大规模网络试验和商用情况反映的问题看出，完善网络设备建设成为目前摆在t d s c d m a 产业链前最为迫切的任务。基站作为t d s c d m a 无线接入网的重要组成部分，其性能直接影响网络覆盖范围和系统容量；作为连接基站与r n c的逻辑接口，i u b 接口完成彼此间的信令交互和数据传输。由此可见，i u b 接口的协议软件设计是影响基站研发和网络性能的重点，暨本文研究和讨论的核心。t d s c d m a 的技术特点体现于物理层，在核心网方面采用与w c d m a 完全相同的标准规范，无线接入网部分由无线网络控制器( r n c ，r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r )和基站( n o d eb ) 组成，其中r n c 主要负责无线资源管理，n o d eb 通过i u b 接口传输与r n c 之间的信令和无线接口数据。本文在介绍了t d s c d m a 网络结构的基础上分析网络建设和系统组网的现状，阐述了研发n o d eb 在完善网络设备建设中的重要意义以及设计并实现i u b 接口协议软件的价值。本文进而概述t d s c d m a 的空中接口协议栈，分析了n o d eb 在该协议栈中的逻辑结构及协议层次，然后根据3 g p pr 5 版本的i u b 协议和2 0 0 6 年由信产部颁布的通信技术标准归纳并总结了i u b 接e l 的n o d eb 应用部分( n b a p ，n o d eba p p l i c a t i o np a r t ) 信令交互过程和帧协议( f p f r a m ep r o t o c 0 1 ) 数据传输方式，为后续i u b 接口协议的软件设计提供了功能需求。在分析了i u b 接口的协议功能后，本文在p o w e r p cl i n u x 嵌入式操作系统的基础上提出了i u b 协议软件的总体设计并给出f a p 功能模块的具体实现。f a p 模块解析n b a p 信令后完成内部资源控制，结合信令参数进行上下行传输信道的f p 数据传输和内部处理，对该模块的详细设计主要包括任务划分、操作流程、数据结构和i u b 关键技术实现。数字通信测试系统c a t a p u l td c t 2 0 0 0 是国际著名通信测试仪表公司c a t a p u l t的核心产品，其广泛应用于通信系统设备测试，本文以该产品作为外部测试设备、基于6 4k b p s 分组业务参数和专用信道无线资源控制( i m c ，r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 )过程完成了n o d eb 侧的i u b 协议软件测试。测试结果表明，i u b 协议软件的f a p模块实现了无线接入网n o d eb 和r n c 之间的i u b 接口功能，达到基站项目设计摘要需求。最后，本文所使用的p o w e r p cl i n u x 操作系统可借鉴于其他硬件平台，i u b 协议软件设计中采用的多任务划分机制、信令交互模式和数据处理过程以及代码测试阶段的软件测试流程等设计思路，对于开发嵌入式实时操作系统的多任务应用程序具有参考价值。关键词：t d s c d m a 基站，i u b 接口，n b a p 信令，f p 帧协议，p o w e r p cl i n u x嵌入式操作系统i ia b s t r a c ta b s t r a c tl a r g e s c a l en e t w o r kt e s ta n db u s i n e s sc a s es h o w st h a tt h ee m e r g e n tt a s kw h i c hl i e si nf r o n to ft h et d - s c d m ai n d u s t r yc h a i ni st oi m p r o v et h ec u r r e n tc o n s t r u c t i o no nt h en e t w o r ke q u i p m e n t b e i n gt h en e c e s s a r yp a r to fr a d i oa c c e s sn e t w o r k , t h eb a s es t a t i o n sp e r f o r m a n c eh a sad i r e c ti m p a c to nn e t w o r kc o v e r a g ea n ds y s t e mc a p a c i t y ；a sal o g i c a lc o n n e c t i o nb e t w e e nt h eb a s es t a t i o na n dr n c ，i u bi n t e r f a c ei sa p p l i e dt ot r a n s f e rt h es i g n a l i n ga n dd a t a t h e r e f o r e ，t h ed e s i g n i n go fi u bp r o t o c o ls o f t w a r ei st h ef o c u st h a ta f f e c t st h en o d eb sr & da n dn e t w o r kp e r f o r m a n c ea n da l s ot h es t u d ya n dd i s c u s s i o np o i n to ft h i sp a p e r t d - s c d m a ，w i t l lt e c h n i c a lf e a t u r e se m b o d i e di nt h ep h y s i c a ll a y e r , f o l l o w e dt h es a m es t a n d a r d sw i t hw c d m ai nt h ec o r en e t w o r k n l cr a d i oa c c e s sn e t w o r ki sc o m p o s e do fr n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) a n dn o d eb ，w h i l er n ci sr e s p o n s i b l ef o rr a d i or e s o u r c em a n a g e m e n ta n dn o d ebi su s e dt ot r a n s f e rt h es i g n a l i n ga n dd a t aw i n lr n ct h r o u g ht h ei u bi n t e r f a c e t 1 1 i sp a p e r , b a s e do nt h es u r v e yo ft d - s c d m an e t w o r ki n f r a s t r u c t u r ea n dt h ea n a l y s i so fn e t w o r kd e v e l o p m e n ts t a t u s ，e x p a t i a t e st h es i g n i f i c a n c eo fn o d eb sr & di ni m p r o v i n gt h ec o n s t r u c t i o no nt h en e t w o r ke q u i p m e n ta n dt h ew o r t ho fd e s i g n i n gi u bs o f t w a r e t h eo u t l i n eo ft d - s c d m aa i ri n t e r f a c ep r o t o c o ls t a c ki si n t r o d u c e di nt h es e c o n ds e c t i o no ft h i sp a p e ra n dt h el o g i c a ls t r u c t u r ea n dp r o t o c o ll e v e lo fn o d ebi sp r o p o s e di ns e q u e n c e t h e ni na c c o r d a n c ew i t ht h er e l e a s e5i u bp r o t o c o li s s u e db y3 g p pa n dt h ec o m m u n i c a t i o n a lt e c h n i q u es t a n d a r dp r o m u l g a t e db ym i i ( m i n i s t r yo fi n f o r m a t i o ni n d u s t r y ) o fp r ci nt h ey e a r2 0 0 6 ，t h ef u n c t i o no fi u bi n t e r f a c ew h i c hc o n t a i n st h en b a ps i g n a l i n gp r o t o c o la n df r a m ep r o t o c o li ss u m m a r i z e df o rt h ed e s i g n i n gr e q u i r e m e n to fi u bp r o t o c o ls o f t w a r e a c c o r d i n gt ot h ef e a t u r eo fi u bi n t e r f a c e ，t h es c h e m e so fi u bp r o t o c o ls o f t w a r ed e s i g n i n ga n dr 垤m o d u l ei m p l e m e n t a t i o ni sp r o p o s e db a s e do nt h ep o w e r p cl i n u xe m b e d d e do p e r a t i n gs y s t e m f a pm o d u l ei su s e dt op a r s et h en b a ps i g n a l i n ga n dm a n a g et h ei n t e r n a lr e s o u r c e s ，t h e nh a n d l ea n dt r a n s f e rt h eu p l i n ka n dd o w n l i n kf pd a t a g r a mw i t hs i g n a l i n gp a r a m e t e r s t h ed e t a i l e dd e s i g no ff a pm o d u l ei n c l u d e si i i一一垒! ! 坚堕c l a s s i f i e dm i s s i o n s ，o p e r a t i o nf l o w s ，d a t as t r u c t u r e sa n di m p l e m e n t a t i o a so fi u bi n t e r f a c e sp i v o t a lt e c h n o l o g i e s c a t a p u l td c t 2 0 0 0 回，t h ec o r ep r o d u c to fc a t a p u l tw h i c hi st h ew o r l d ，sl e a d i n gc o m p a n yo fc o m m u n i c a t i o n a lt e s ti n s t r u m e n t s ，i sw i d e l ya p p l i e di nc o m m u n i c a t i o ns y s t e m st e s t i nt h i sp a p e r , b a s e do nt h ep a r a m e t e r so f6 4k b p sp a c k e ts e r v i c ea n dt h ep r o c e s so fr a d i or e s o u r c ec o n t r o lf o rd e d i c a t e dc h a n n e l ，t h es c h e m ef o rt e s t i n gh j bs o f t w a r ei nn o d ebi sp r o p o s e dw h i l ec a t a p u l td c t 2 0 0 0 i st r e a t e da se x 缸潮t e s te q u i p m e n t t h et e s tr e s u l ts h o w st h a tf a p , o n eo ft h em o d u l e so f 廿l ei u bp r o t o c o ls o f t w a r e ，i m p l e m e n t st h ef u n c t i o no fi u bi n t e r f a c eb e t w e e nn o d eba n dr n ci nt h er a d i oa c c e s sn e t w o r k ，a n di sq u a l i f i e df o rt h ed e m a n do fp r o j e c td e s i g n f i n a l l y , p o w e r p cl i n u xo p e r a t i n gs y s t e mc o n c e r n e di nt h i sp a p e rc a l lb eu s e do no t h e rh a r d w a r ep l a t f o r m s i ni u bp r o t o c o ls o f t w a r ed e s i g n i n g , t h em u l t i - t a s km e c h a n i s m ,p a t t e r no fs i g n a l i n gi n t e r a c t i o n , p r o c e s so fd a t ao p e r a t i o na n ds c h e m eo fs o f t w a r et e s t i n gc a l lb eu s e df o rr e f e r e n c ei nt h ed e v e l o p m e n to fm u l t i t a s ks o f t w a r e w h i c hn m so nt h ee m b e d d e dr e a l - t i m eo p e r a t i n gs y s t e m k e y w o r d s ：t i m ed i v i s i o n - s y n c h r o n o u si n t e r f a c e ，n o d eba p p l i c a t i o np a r t ，f r a m eo p e r a t i n gs y s t e m c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s sn o d eb ，i u bp r o t o c o l ，p o w e r p cl i n u xc h i p s e te m b e d d e di v图目录图1 1图2 1图2 2图2 3图2 4图3 1图3 2图3 3图3 - 4图3 5图3 - 6图3 7图3 8图3 - 9图3 1 0图3 1 1图3 1 2图3 1 3图3 1 4图3 1 5图3 1 6图3 1 7图3 1 8图3 1 9图3 2 0图3 2 1图4 _ 1图4 2图禾3图4 4图4 5图4 6图4 7图4 8图目录t d s c d m a 系统结构3t d s c d m a 空中接口协议结构1 0n o d eb 逻辑结构图13n o d eb 协议交互模型l5逻辑传输信道映射17i u b 接口协议结构1 8公共传输信道建立过程2 1公共传输信道重配置过程2 2公共传输信道删除过程2 2小区建立过程2 3小区重配置过程。2 3小区删除过程2 3无线链路建立过程2 4复位过程2 4无线链路增加过程2 5同步无线链路重配置准备2 6同步无线链路重配置提交2 6同步无线链路重配置取消2 6异步无线链路重配置过程2 7无线链路删除过程2 7d c h 信道上下行数据传输过程2 7公共信道数据传输2 8节点同步过程2 9传输信道同步过程3 0定时校准过程3 0外环功率控制信息传输过程3 0节点同步时序图3 2到达时间时序关系图3 3传输信道同步时序图3 4定时校准时序图3 5f p 数据帧基本结构3 6d c h 信道下行数据帧3 8d c h 信道上行数据帧3 9f a c h 信道下行数据帧4 0v i i i图目录图4 9图4 1 0图4 1 1图4 1 2图4 - 1 3图4 1 4图4 - 1 5图4 - 1 6图4 - 1 7图4 1 8图4 1 9图4 - 2 0图4 - 2 1图4 - 2 2图4 - 2 3图4 - 2 4图4 - 2 5图4 - 2 6图4 - 2 7图4 2 8图5 1图5 2图5 3图5 - 4图5 5图5 6p c h 信道下行数据帧4 lr a c h 信道上行数据帧4 2f p 控制帧基本结构4 3下行节点同步控制帧4 4上行节点同步控制帧。4 4p c h 信道下行同步控制帧4 5p c h 信道上行同步控制帧4 5d c h 信道下行同步控制帧4 6d c h 信道上行同步控制帧4 6外环功率控制帧4 7i u b 协议软件总体结构4 8f a p 总体功能结构5 0f a p 主任务流程图5 l下行f p 数据帧处理流程。5 2下行f p 控制帧处理流程5 3上行f p 数据帧处理流程5 4上行f p 控制帧处理流程5 5c f n 延时生效流程5 6c f n 生效表数据结构5 7测试任务流程图5 7测试任务服务器客户端交互图5 9n o d eb 测试方案示意图6 0模拟r n c ( r n c c n 模块) 示意图6 1r r c 连接建立时序图6 3r r c 连接释放时序图6 4语音环回测试方案6 7i x表目录表目录表2 1传输信道到物理信道的映射1 6表3 - 1n b a p 功能与公共过程关系表2 1表3 2n b a p 功能与专用过程关系表2 5表4 1传输载体的相关控制帧4 3表5 - 16 4k b p s 分组对称业务测试参数。6 2表5 2n b a p 信令测试流程6 5表5 3n b a p 信令压力测试6 8表5 4f p 语音环回压力测试6 8表5 5基站资源能力列表6 8x缩略词表3 g3 g p p4 ga l c a pa t mb c hb f nb m cc c c hc c t 疋hc d m ac f nc nc r cc r n cd c c hd c hd p c hd r n cd s c hf a c hf a pf pf p a c hg s mh a r qh s d p a缩略词表3 r dg e n e r a t i o n3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t4 t hg e n e r a t i o na c c e s s “n kc o n t r o la p p l i c a t i o np a r ta s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d eb r o a d c a s tc h a n n e ln o d ebf r a m en u m b e rb r o a d c a s t h d t i c a s tc o n t r o lc o m m o nc o n t r o lc h a n n e lc o d e dc o m p o s i t et r a n s p o r tc h a n n e lc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s sc o n n e c t i o nf r a m en u m b e rc o r en e t w o r kc y c l i cr e d u n d a n c yc h e c kc o n t r o l l i n gr a d i on e t w o r kc o n t r o -l l e rd e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e ld e d i c a t e dc h a n n e ld e d i c a t e dp h y s i c a lc h a n n e ld r i f tr a d i on e t w o r kc o n t r o l l e rd o w n 1 i n ks h a r e dc h a n n e lf o r w a r da c c e s sc h a n n e lf pa p p l i c a t i o np r o c e s sf r a m ep r o t o c o lf a s tp h y s i c a la c c e s sc h a n n e lg 1 0 b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n -c a t i o n sh y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s th i 曲s p e e dd o w n l i n kp a c k e ta c c e s sx i第三代移动通信系统第三代移动通信伙伴项目第四代移动通信系统接入链路控制应用部分异步传输模式广播信道n o d eb 帧号广播多播控制公共控制信道编码组合传输信道码分多址连接帧号核心网循环冗余校验控制r n c专用控制信道专用信道专用物理信道漂移l 冰c下行共享信道前向接入信道帧协议应用处理帧协议快速物理接入信道全球移动通信系统混合自动重传请求高速下行分组接入缩略词表h s - d s c h口l t ul ll 2l 3l t o am a cm a c h sn a pn b a pn o d e bp c hp d c pp i c hr a c hr b删i 江cr n cr n si 浪cs a ps c c p c hs c t ps i 氇s r n ct d dt d m ah i 曲s p e e dd o w n l i n ks h a r e dc h a n n e li n t e m e tp r o t o c o li n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o nl a y e rll a y e r 2l a y e r 3l a t e s tt i m eo fa r r i v a lm e d i u ma c c e s sc o n t r o lm e d i u ma c c e s sc o n t r o lf o rh s d p an b a pa p p l i c a t i o np r o c e s sn o d eba p p l i c a t i o np a r tn o d eb a s ep a g i n gc h a n n e lp a c k e td a t ac o n v e r g e n c ep r o t o c o lp a 垂n gi n d i c a t i o nc h a n n e lr a n d o ma c c e s sc h a n n e lr a d i ob e a r e rr n cf r a m en u m b e rr a d i ol i n kc o n t r o lr a d i on e t w o r kc o n t r o l l e rr a d i on e t w o r ks u b s y s t e mr a d i or e s o u r c ec o n t r o ls e r v i c ea c c e s sp o i n ts e c o n d a r yc o m m o nc o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e ls i m p l ec o n t r o lt r a n s m i s s i o np r o t o c o ls i g n a l i n gr a d i ob e a r e rs e r v i n g r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e rt i m ed i v i s i o nd u p l e x i n gt i m e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s sx i i高速下行共享信道因特网协议国际电信联盟层1 ( 物理层)层2 ( 数据链路层)层3 ( 网络层)最迟到达时间媒体接入控制高速下行分组接入媒体接入控制n b a p 应用处理n o d eb 应用部分基站寻呼信道分组数据汇聚协议寻呼指示信道随机接入信道无线载体r n c 帧号无线链路控制无线网络控制器无线网络子系统无线资源控制服务接入点辅助公共控制物理信道简单控制传输协议信令无线载体服务r n c时分双工时分多址接入缩略词表t d s c d m at f c it f r it o at o a w et o a w st o ct t iu d pu eu m t su p p c hu s c hu t r a nt i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s st r a n s p o r tf o r m a tc o m b i n a t i o ni n d i c a t o rt r a n s p o r tf o r m a tr e s o u r c ei n f o r m a -t i o nt i m eo fa r r i v a lt i m eo fa r r i v a lw i n d o we n d p o i n tt i m eo fa r r i v mw i n d o ws t a r tp o i n tt i m eo fc o m i n gt r a n s m i s s i o nt i m ei n t e r v a lu s e rd a t a g r a mp r o t o c o lu s e re q u i p m e n tu m v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e mu p l i n kp i l o tc h a n n e lu p 1 i n ks h a r e dc h a n n e lu n i v e r s a lt r e r r i s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k时分同步码分多址接入传输格式指示传输格式资源指示到达时间时间窗终点时间窗起点到达时刻传输时间间隔用户数据报协议用户设备通用移动通信系统上行导频信道上行共享信道通用陆地无线接入网独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。虢一吼珈产，月7 日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后应遵守此签名：导师签醐：如7 年歹月7 目i第一章绪论1 1t d s c d m a 概述第一章绪论t d s c d m a ( t i m ed i v i s i o n - s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 作为由我国提出的第三代移动通信( 3 g3 r dg e n e r a t i o n ) 标准，于2 0 0 0 年被国际电信联盟( i t u ，i n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ) 正式采纳为全球认可的3 g 标准之一( 截至2 0 0 9 年，全球共有4 个3 g 标准，另外3 个分别是由欧洲主导的w c d m a以及由美国主导的c d m a 2 0 0 0 和w i m a x ) 。t d s c d m a 的诞生填补了我国百年电信史的空白，标志着我国电信技术发展到以自主创新带动产业化发展的崭新阶段，对改变中国移动通信产业的落后状况、提升电信业的核心竞争力、加快中国产业结构的调整和优化升级具有重要意义【l 】。1 1 1 技术特点t d s c d m a 标准自1 9 9 8 年由我国向i t u 提交以来，经过第三代移动通信伙伴项e l ( 3 g p p , 3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ) 体系框架的融合完善，融入时分双工、智能天线、联合检测、上行同步以及接力切换等当今国际先进技术，其技术特点和优势在空中接口的物理层体现【2 】【3 】【4 】。( 1 ) 时分双工时分双i ( t d d ，t i m ed i v i s i o nd u p l e x i n g ) 是t d s c d m a 区分于其他3 g 标准的最主要特点。t d s c d m a 在周期性的时间帧里传输基本的时分多址接x , ( t d m a ，t i m e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 突发脉冲，通过周期性转换传输方向，保证上下行链路占用同一帧结构中的不同时隙，以此实现双工通信方式。t d d 方案的优势在于：可以根据不同的业务类型动态调整链路上下行转换点，提供最佳频谱利用率和最佳业务容量；无需对称频段承载上下行业务，可以使用频分双工系统无法使用的任意频段；同时由于t d d 上下行信道分配于同一频点，上下行无线传播特性相似的特点有利于智能天线和无线链路传输质量预测。( 2 ) 智能天线电子科技大学硕士学位论文t d s c d m a 基站中的智能天线由天线阵和基于基带数字信号的处理技术组成，采用空分多址技术，利用信号在传输方向上的差异将同频率或同时隙、同码道的信号区分开，最大限度利用信道资源。在网络端，智能天线根据接收的终端到达信号在天线阵产生的相位差，利用数字信号处理算法提取终端的位置信息后进行波束赋形，保证每个波束指向特定终端并自动跟踪其移动，以此实现在小区覆盖范围不变的情况下降低射频发射功率，减少多用户干扰和小区间干扰。( 3 ) 联合检测联合检测技术把所有用户的信号作为有用信号进行处理，充分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、延时等信息抑制多径多址干扰。凭借t d s c d m a 低码片速率的特点并结合智能天线技术，基站可以降低对多码道进行联合检测的复杂度，利于各种联合检测算法的实现。t d s c d m a 的联合检测技术作为减弱或消除多址干扰和远近效应的有效手段，能够保证多径干扰、小区内多用户干扰和小区间干扰下的信道正交性，从而提高频谱利用率、简化功率控制、改善系统性能、增大小区覆盖范围。( 4 ) 上行同步t d s c d m a 的空中接口采用上行同步技术，通过软件和物理层设计，基站监测终端上行信号的到达时间并进行精确的下行同步修正，保证各终端上行信号的主径在基站解调处的同步。t d s c d m a 的上下行链路均采用正交码扩频，精确的上行同步解决了由于每个移动终端发射的码道信号到达基站的时间不同所导致的码道非正交问题，通过克服码间干扰提高了t d s c d m a 系统容量和频谱利用率，从而简化基站接收机的电路复杂度，降低成本。( 5 ) 接力切换接力切换的思想是利用智能天线和上行同步技术，在定位终端距离和方位的基础上，根据终端信号、距离和方位信息判断其是否移动到了可进行切换的相邻基站的临近区。如果终端进入切换区，则无线网络控制器通知基站启动切换操作。通过上行同步、智能天线和数字信号处理技术，接力切换可以精确定位终端并只需对与终端移动方向一致的少数小区进行测量，然后根据切换算法进行判决2第一章绪论和目标小区选择，以此实现高效可靠的越区切换。由于需要检测的相邻小区数目减少，相应减少了用户设备、基站和无线网络控制器间的信令交互，减轻网络负载，优化了系统性能。1 1 2 网络结构在核心网方面，t d s c d m a 和w c d m a 采用完全相同的标准规范，包括在核心网和无线接入网之间采用相同的i u 接口以及使用相同的空中接口高层协议栈，这些共同之处保证了两种技术在无缝漫游、切换、业务支持等方面的一致性，确保t d s c d m a 和w c d m a 在后续技术发展上保持一致【5 1 。核心网-一lu一- 一i u无线接入网r 。一i u r 。-iiil 州s：ir n cr n c：ii- u 吵弋曲h 夕弋曲匕d b 剖b 刊b 剖-u u图1 - 1t d s c d m a 系统结构t d s c d m a 标准由3 g p p 制定并维护，其网络架构如图1 - 1 所示f 6 】。该通用移动通信系统( u m t s u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) t 虫- - 部分组成：核心网( c n ，c o r en e t w o r k ) ，无线接入网( u t r a n ，u m t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k ) 以及用户设备h e ，u s e re q u i p m e n t ) ，其中的两个接口分别为c n 与u t r a n 间的i u 接口和u t r a n 与u e 间的u u 接口。( 1 ) 核心网c n 包括支持网络特征和通信服务的物理实体，提供包括用户位置信息管理、电子科技大学硕士学位论文网络特征、服务控制、信令和用户信息的交换传输机制等功能。根据3 g p p 规范，核心网与无线接入网之间通过i u 接口相连。( 2 ) 用户设备u e 是允许用户接入网络服务的设备，其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。根据3 g p p 规范，u e 通过u u 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。( 3 ) 无线接入网3 g 与全球通信系统( g s m ，g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 的不同之处在于无线接入技术。如图1 1 所示，t d s c d m a 的无线接入网包含一个或多个无线网络子系统( r n s ，r a d i on e t w o r ks u b s y s t e m ) ，每个r n s 由一个无线网络控制器( r n c ，r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) 和一个或多个基站( n o d eb ) 组成。r n c 用于分配和控制与之相连或相关的n o d e b 无线资源，n o d e b 用于完成i u b 接口和u u 接口之间的数据流转换，同时参与部分无线资源管理。无线接入网的内外部接口包括：i u 接口。u t r a n 与c n 的接口，实现无线接入承载的管理功能；u u 接口。u t r a n 与u e 的接口，实现空中接口的功能；i u r 接口。两个r n c 间的接口，实现用户数据传输和信令处理；i u b 接口。r n c 与n o d eb 的接口，实现用户数据传输和信令处理；1 1 2 1 无线网络控制器r n c 是具有对一个或多个n o d eb 进行无线资源控制和管理的功能实体，它通过i u 接口与电路域、分组域和广播域相连，在逻辑上对应g s m 网络中的基站控制器。r n c 按照功能划分为3 类【7 】【8 】：( 1 ) 控制r n c ( c r n c ，c o n t r o l l i n gr a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) 。控制n o d eb 的r n c 称为该n o d eb 的控制r n c ，c r n c 通过i u b 接口的n b a p 过程与n o d eb 进行信令交互，对小区进行无线资源管理。公共信道上的数据调度在c r n c 中进行，用户专用信道的数据调度由服务r n c 完成；( 2 ) 服务r n c ( s r n c ，s e r v i c er a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) 。服务r n c 针对一个移动用户而言，负责启动或终止用户数据的传输，控制与c n 的i u 连接4第一章绪论以及通过无线接口协议与u e 进行信令交互。s r n c 执行基本的无线资源管理操作，例如：将无线接入承载r a b 参数转化为u u 接口的信道参数、切换判决和外环功率控制等。一个与接入网相连的u e 有且只能有一个s r n c ：( 3 ) 漂移r n c ( d r n c ，d r i f tr a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) 。漂移r n c 是s r n c 以外的其他r n c ，用于控制u e 使用的小区资源，可以进行宏分集合并。除非用户使用公共传输信道，d r n c 不会进行用户面数据的l 2 层处理，而只是将i u b 接口的数据透明地通过i u r 接口传递给s r n c 。一个u e 可以有一个或多个d r n c 。实际的r n c 融合了c r n c 、s r n c 和d r n c 的所有功能，具体包拼8 】：( 1 ) 无线资源管理。r n c 从逻辑资源角度对相应n o d eb 的小区和传输信道资源进行管理；r n c 发起终端测量、公共资源测量和专用资源测量，分别由u e 和n o d e b 完成相应的测量内容并向r n c 报告：r n c 控制r r c 连接建立和释放过程并由u e 和n o d eb 配合完成；r n c 可以对传输信道、物理信道进行管理，包括：分配、重配置、资源阻塞和解阻塞；r n c 控制n o d eb 的报告功能并通过报告中的上行干扰测量和基站下行发射总功率信息评估小区负荷情况，完成负载控制判决和参数调整，然后通过n b a p 消息对基站n o d eb 中的小区进行配置；( 2 ) 系统消息广播。系统消息主要是由c r n c 发送到n o d eb ，也可以要求n o d eb 自动产生和更新与n o d eb 相关的系统信息。c r n c 负责执行系统广播信息的调度并向n o d eb 发送调度信息；( 3 ) 安全保护。由r n c 实现信令完整性保护功能，其中包括对层3r r c 消息的完整性保护，用于维护信令完整性保护；r n c 支持加密解密过程，支持对用户数据信息、信令信息单元的加密解密操作；( 4 ) 移动性管理。r n c 能够通过寻呼控制信道p c c h 向处于空闲模式或连接模式下的一个或多个u e 传送寻呼信息，也可以在同一个寻呼时段里寻呼多个u e ；r n c 处理与切换判决相关的测量报告并进行切换判决，发出切换命令或切换请求后完成切换功能；r n c 负责处理小区更新和u r a 更新；( 5 ) 小区广播。r n c 支持小区广播业务，小区广播中心从小区广播实体收集信息后完成广播消息存储、调度并周期性地向小区内的u e 广播。电子科技大学硕士学位论文1 1 2 2 基站n o d eb 是为一个或多个小区服务的无线收发信设备，通过i u b 接口与r n c 互联，主要完成u u 接口物理层协议的处理。n o d eb 的具体功能如下【9 】：( 1 ) 系统信息广播。n o d eb 根据c r n c 提供的调度信息，向u e 发送从c r n c接收到的或是n o d eb 根据c r n c 要求自动产生的系统信息；( 2 ) 无线资源管理控制。n o d eb 接收和处理来自r n c 的n b a p 消息，具体操作包括：n b a p 消息的解码和分发；对于由n o d eb 主动发起的n b a p 消息则进行编码和发送。通过对n b a p 消息的处理，实现逻辑资源的配置和管理、测量与维护以及无线链路管理等功能；( 3 ) 逻