（通信与信息系统专业论文）futurefdd无线蜂窝试验系统网络侧rlc层与层3设计与实现.pdf

摘要 摘要 未来无线通信通用环境( f u 瓜e ) 研究项目是中国高技术研究发展计划( 8 6 3 计划) 通信主题 的重大项目。目标是面向未来移动通信系统的发展趋势，研究b 3 g 4 g 新一代移动通信空中接口技 术，并建立关键技术验证系统。本文以该项目为背景实现b 3 g 移动通信系统网络侧上层协议功能。 在移动通信系统中，r l c 层一般作为层2 的一个子层，实现信令数据和业务数据的分段和重组、 级联和填充、数据传输和校验、流量控制以及重传等功能。层3 主要功能有系统参数表维护、无线 资源管理、移动性管理以及业务连接管理等。 由于b 3 g 移动通信系统在传输速率、业务功能和类型、服务质量和可靠性等方面比3 g 移动通 信系统要求更高，本文首先根据b 3 g 系统需求，参考3 g 系统设计了高效可靠的r l c 层和层3 协议， 支持多用户多小区场景下的多种速率传输的业务。然后在网络侧r m p u 板上开发实现了这两层协议 功能。最后经过系统联合调试完成了b 3 g 系统上层协议功能，实现了系统空口数据传输速率上下行 能同时达近1 0 0 m b p s ，业务数据上下行同时达到9 0 m b p s ，能够承载实时高清视频、郎和w e b 业务 等多种业务，支持了b 3 g 无线移动通信系统关键技术的验证和演示。 关键词：无线链路控制，信令层3 ，后三代移动通信系统，未来无线通信通用环境 a b s t r a c t a b s t r a c t f u t u r et e c h n o l o g yf o ru n i v e r s a lr a d i oe n v i r o n m e n t ( f u t u r e ) r e s e a r c hp r o j e c ti so n eo f t h ei m p o r t a n t c o m m u n i c a t i o nt o p i c so fc h i n a8 6 3h i g h t e c hp r o j e c t 1 1 p u r p o s ei st or e s e a r c hf u t u r ew i r e l e s sm o b i l e c o m m u n i c a t i o nc o n c e p t s ，a n dt od e v e l o pa i ri n t e r f a c et e c h n o l o g i e sf o rb 3 g 4 gs y s t e m s d c l n os y s t e m sa r e e x p e c t e dt ob ee s t a b l i s h e ds ot h a ts o m ek e yt e c h n o l o g i e sc a nb ev e r i f i e d b a s e do nt h ep r o j e c t ，t h i sp a p e ri s d e v o t e dt or e a l i z et h eu p p e r p r o t o c o l so f t h eb 3 gc o m m u n i c a t i o ns y s t e m g e n e r a l t y , r l cl a y e r i sas u b - l a y e ro ft h el a y e r - 2i nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m i tr e a l i z e s s e g m e n t a t i o na n dr e a s s e m b i y c o n c a t e n a t i o na n dp a d d i n g , t r a n s f e ro fu s e rd a t a c r cc h e c k , f l o wc o n t r o l 。 a n da r q m e c h a n i s m l a y e r3m a i n t a i n ss y s t e mp a r a m e t e rt a b l e , a n dm a n a g e sr a d i or e s o u l t 。ea n ds e r v i c e s e t u pf o rm o b i l et e r m i n a l b a s e do nt h er e q u i r e m e n t so fb 3 gs y s t e m ，r l cl a y e ra n dl 3a r ed e s i g n e dt os u p p o r tv a r i a b l es e r v i c e s o fm u l t i - u s e ri nd i f f e r e n tc e l l s t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h et w ol a y e r sf o rt h en e t w o r ks i d eo nt h er m p u b o r a di si l l u s t r a t e di nd e t a i l ，a n dt h ed e b u g g i n gp r o c e d u r eo ft h es o r w a r ei si n u o d u c e d f i n a l l y ，t h ed a t a r a t eo fb 3 gs y s t e mc a nr e a c h1 0 0 m b p s ，a n ds e v e r a ls e r v i c e s , s u c ha s 觚w e ba n dr e a i - t i m e h i g h - d e f m i t i o nv i d e o ，a r ew e l ls u p p o r t e d t h et e s ta n dd e m oo f b 3 gs y s t e ma r cw e l ls u p p o r t e d k e yw o r d s ： r a d i ol i n kc o n t r o l ( r l c ) ，s i g n a l l a y e r ( l 3 ) ，b e y o n d3 r dg e n e r a t i o n ( b 3 g xf u t u r e t e c h n o l o g yf o ru n i v e r s a lr a d i oe n v i r o n m e n t ( f u t u r e ) 英文缩略词 a c k a r q a t c a b c b 3 g b s c b t s b p s c d m a c r c d s p d a d t d f d t d a c k d c s i d - d c d d p c c h d - d p d c h d f f i d l a l d - l u i d r s a i d s r a d t s d _ u r a f a f d d f p g a f t p g e g m c g s m i p i t u l m t l 3 m a c m i m o m p u m s m t o f d m 英文缩略词 a c k o n w l e d g e m e n t a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t a d v a n c e dt e l e c o mc o m p u t i n g a r c h i t e c t u r e b r o a d c a s t b e y o n d3g e n e r a t i o n b a 5 es t a t i o nc o n t r o l l e r b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o n b i tp e rs e c o n d c o d ed i “s i o nm u l t i p l ea c c e 站 c y c l i cr e d u n d a n c yc o d e d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o r d o w n l i n k a d a l x i v e - r a t ed a t a d o w n l i n kf i x e d - r a t ed a t a d o w n l i n k - a c k n o w l e d g m e n t d o w n l i n kc h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o n d o w n l i n kd e d i c a t e dc o n t r o l d o w n l i n k - d e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l d o w n l i n k d e d i c a t e dp h y s i c a ld a t ac h a n u c l d o w n l i n k - f r a m ef o r m a ti n d i c a t i o n d o w n l i n ka d a p t i v el n f o r m a t i o n d o w n l i n ku s el n f o r m m i o n d o w n l i n k - r e s o u r c ea i l o c a t i o ni n f o r m a t i o n d o w n l i n k s e r v i c er e s o u r c ea l l o c a t i o n d o w n l i n k n m e s l o t d o w n l i n k - u s e rr e s o u r c ea l l o c a t i o n f o r w a r da c c e s s f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x f i e l dp r o g r a m m a b l eg a t ea r r a y f i l et r a n s m i s s i o np r o t o c o l g i g a b i te t h e r o c t g e n c r a l i z e dm u t i - c a r t i e r 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 s i n t e r n e tp r o t o c o l i 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 n su n i o n l o c a lm a i n t e n a n c et e r m i n a l l a y e r 3 m e d i m na c c e s sc o n t r o i m u r i p l ei n p u tm u l t i p l eo u t p u t m a i np r o c e s s i n gu n i t m o b i l es t a t i o n m o b i l et e r r a i n a l o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x v 接收成功确认 自动重传请求 先进电信计算架构 广播 后三代移动通信 基站控制器 基站收发台 每秒比特 码分多址接入 循环冗余编码 数字信号处理器 下行可变速率数据 下行固定速率数据 下行应答 下行信道状态信息 下行专用控制 下行专用物理控制信道 下行专用物理数据信道 下行帧格式指示 下行链路自适应信息 下行链路使用信息 下行资源分配信息 下行业务资源分配 下行小时隙 下行用户资源分配 前向接入 频分双工 现场可编程门阵列 文件传输协议 千兆以太 广义多载波 全球移动通讯系统 互联网协议 国际电信联盟 本地维护终端 层3 媒体接入控制 多输入多输出 主处理单元( r m p u 的简称) 移动台 移动终端 正交频分复用 东南大学硕士学位论文 p - c c p c h p c p c l p d u p g o o s r a r a p c h r a u r l c r m 咿u r t s c s d u s l a c s y n c h t d s c d m a t s t t i u a d t u f d t u ，a c k u c s i u - d c u d p c c h u d p d c h u f f l u - l a i u - l u i u - r s a l u s r a u r t s u u r a w c d m a w w w p r i m a r y - c o m m o nc o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l p e r s o n a ic o m p u t e r p e r i d h e r a lc o m p o n e n ti n t e r c o n n e c t p r o t o c o id a t au n h p a g i n g q u a l i t yo f s e r v i c e r a n d o ma c c e s 5 r a n d o ma c c e s sp 1 w s i c a lc h a r m e l r e m o t ea c c e s su n i t r a d i ol i n kc o m r o l r a d i om a i np r o c e s s i n gu n i t r e a l 币m e s u b - c a r r i e r s e r v i c ed a t au n i t s i g n a ll i n ka c c e s sc n n t r o ! s y n c h r n n i z a t i o nc h a n n e l t i m ed i v i s i o n - s y n c h r o n i z a t i o nc d m a t i m e s l o t t r a n s m i s s i o nt i m ei n t e r v a l u p l i n ka d a p t i v e - r a t ed a t a u p l i n kf i x e d r a t ed a t a u p l i n k - a c k n o w l e d g m e n t u p l i n kc h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o n u p l i n kd e d i c a t e dc o n t r o l u p l i n k d e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l u p l i n k - d e d i c a t e dp h y s i c a ld a t ac h a n n e ! u p l i n k - f r a m ef o r m a ti n d i c a t i o n u p l i n ka d a p t i v ei n f o r m a t i o n u p l i n ku s ei n f o r m a t i o n u p l i n k - r e s o u m ea i l o c a t i o ni n f o r m a t i o n u p l i n k - s e r v i c er e s o u r c ea l l o c a t i o n u p l i n k t i m e s i o t u p l i n k - d s e rr e s o u r c ea i l o c a t i o n w i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s w o r l dw i d ew e b v i 基本公共控制物理信道 个人电脑 外围部件互连 协议数据单元 寻呼 服务质量 随机接入 随机接入物理信道 远端接入单元 无线链路控制 无线主处理单元 实时 子载波 服务数据单元 信令链路接入控制 同步信道 时分同步c d m a 时隙 传输时间间隔 上行可变速率数据 上行固定速率数据 上行应答 上行信道状态信息 上行专用控制 上行专用物理控制信道 上行专用物理数据信道 上行帧格式指示 上行链路自适应信息 上行链路使用信息 上行资源分配信息 上行业务资源分配 上行小时隙 上行用户资源分配 宽带码分多址接入 万维网 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，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，也不包含为获得东南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 表示了谢意。 研究生签名：鎏查日期：丝! 王2 ：l 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名： 挲望 导师签名： 第一章绪论 第一章绪论 本章简要介绍移动通信系统发展概况，b 3 g 移动通信发展和f u t u r e 研究计划f d d 试验系统 的项目背景。然后初步定义r l c 层和l 3 功能，最后介绍了本文的组织结构 1 1 移动通信发展概况 现代移动通信技术的发展始于2 0 世纪2 0 年代，但是一直到2 0 世纪7 0 年代中期才迎来移动通 信的蓬勃发展时期。通信技术从模拟通信到数字通信，并且正朝着个人通信这一更高阶段发展。期 问，移动通信系统己经历了三个主要发展阶段，每一代的发展都是技术上的革新。 第一代移动通信系统( 1 g ) ，主要采用的是模拟技术和频分多址( f d m a ：f r e q u e n c yd i v i s i o n m u l t i p l e x a c c e s s ) 技术。典型的系统有美国的a m p s 、英国的t a c s 、前西德的c - 4 5 0 等。模拟系统 的缺点主要有频谱利用率低、抗干扰能力差、系统保密性差等。但由于模拟技术十分成熟，因而在 发展初期也得到了较为广泛的应用。 第二代移动通信系统( 2 g ) ，主要采用的是数字式的时分多址( t d m a ：t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x a c c e s s ) 技术和码分多址( c d m a ：c o d ed i v i s i o nm u l t i p l e xa c c e s s ) 技术。该系统主要是为支持话 音和低速率的数据业务而设计的。典型的有g s m ( g l o b a js y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ) 系统 和i s 9 5c d m a 系统。目前全球正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。 第三代移动通信系统( 3 g ) ，也称i m l - 2 0 0 0 ，主要采用的是智能天线阵、软件无线电、多载波、 多用户检测、移动性管理及智能网等技术。该系统具有宽带化、智能化、综合化的特点，支持话音 和多媒体数据通信。可以提供前两代系统不能提供的各种宽带信息业务，例如高速数据与电视图像 等。第三代移动通信系统已经在国际市场上如火如荣的发展i j i 。 然而，第三代移动通信系统并不是真正意义上的个人通信和全球通信，其通信标准有w c d m a 、 c d m a 2 0 0 0 和t d - s c d m a 三大分支，成员间存在相互兼容的问题。该系统的频谱利用率还比较低， 不能充分地利用宝贵的频谱资源，其支持的最大传输速率2 4 m b p s ，还不能满足未来移动通信发展 的需要。 目前，人们已经把目光越来越多地投向三代以后( b e y o n d3 g ) 的移动通信系统中，使其可以容 纳庞大的用户数、改善现有通信品质，达到高速数据传输的要求。 1 2 8 3 g 移动通信系统 2 0 0 0 年l o 月6 日，国际电信联盟( i t u ) 在加拿大蒙特利尔市成立了1 m t - 2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a l m o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n s 一2 0 0 0 ) a n db e y o n d 工作组，负责协调分布在欧洲、美洲、亚洲等世界各 地的无线通信技术研发机构和通信设备制造公司对b 3 g 的研究与标准化工作。我国在2 0 0 2 年3 月 正式宣布启动对b 3 g 通信系统的研究工作，并于2 0 0 4 年4 月正式启动b 3 g 移动通信技术的标准化 进程。 依照国内外对未来移动通信技术的普遍看法，b 3 g 系统至少应具备以下6 个基本特征p , 3 , 4 1 。 ( 1 ) 具有很高的传输速率和传输质量：能够承载大量的多媒体信息，因此要具备达到 1 0 0 m b i t s 1 g b i t s 的最大传输速率、较大地域的连续覆盏、q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 保证机制、很 低的比特开销等性能。 ( 2 ) 灵活多样的业务功能：能使各类媒体、通信主机及网络之间完成“无缝”连接，使得用户 能够自由地在各种网络环境间无缝漫游，并觉察不到业务质量上的变化，因此新的通信系统要支持 网问移动管理及相应的认证、鉴权、代理等功能。 东南大学硕士学位论文 ( 3 ) 开放的平台：在移动终端、业务节点及移动网络机制上具有“开放性”，使得用户能够自由 地选择协议、应用和网络。让应用业务提供商( a s p a p p l i c a t i o ns e r v i c e p r o v i d e r ) 及内容提供商( a c p ， a p p l i c a t i o nc o n t e n tp r o v i d e r ) 能够提供独立于操作的业务及内容。使定位信息和计费信息能够在各 个网络和各类应用之问共享。改良的安全机制能够作用于广泛的功能范围。 “) 高度智能化的网络：一个高度自治、自适应的网络，具有很好的重构性、可变性、自组织 性等，以便于满足不同用户在不同环境下的通信需求。 ( 5 ) 高度可靠的鉴权及安全机制：一个基于分组数据的网络。具有高度可靠的鉴权及安全机制 因为如何保证数据的安全可靠性将直接影响到整个网络的生存力，也会影响到用户对整个网络的信 任程度。 ( 6 ) 高数据速率和q o s 保证：不仅要适应用户数的增加，同时也必须要适应多媒体的传输需求， 还包括通信品质q o s 的要求。必须可以容纳庞大的用户数、改善现有通信品质以及达到高速数据传 输的要求。 现阶段，b 3 g 无线通信技术已是世界范围内移动通信的研究热点。b 3 g 标准制定工作也在i t u 的领导下如火如荼的进行着，各国都积极地参与提案，希望未来的标准中出现符合本国利益的条款。 在我国。b 3 g 的立项早在2 0 0 0 年初就已开始酝酿，2 0 0 1 年1 1 月立项申请被批准。国家“8 6 3 ” 未来移动与无线通信发展的f u t u r e ( f u t u r et e c h n o l o g i e sf o ru n i v e r s a lr a d i oe n v i r o n m e n t ) 计划于 2 0 0 2 年制定并启动，其目的是在b 3 g 移动通信发展初期即着手开展相关的研究与开发，与国际上同 步发展，获取具有自主知识产权的核心技术专利，为我国未来提出后三代或第四代移动通信标准奠 定基础j 。国内诸多高校如东南大学、清华大学等都参与了f u t l j r e 研究计划项目。 东南大学移动通信国家重点实验室主要承担f u t u r e 研究计划二期工程f d d 无线蜂窝试验系统 的研究开发工作。 1 3 r l c 层与i _ 3 功能描述 移动通信系统中r l c 层是作为层2 链路层的一个子层，主要为用户和控制数据提供分段和重传。 无论是控制平面的信令还是用户平面的功能实体，均需要使用r l c 层。r l c 层为控制平面提供信令 无线承载，同时为用户平面提供数据无线承载。例如w c d m a 移动通信系统中链路层( 层2 ) 是三 层信令应用与物理层之间的桥梁，实现高层信令与业务向物理层的映射与复用，同时为信令和业务 数据提供一定的服务质量保证机制，并且完成信令信息的寻址、鉴权等功能p 1 。其包括两个协议子 层：链路接入控制子层( r l c ) 和媒体接入控制子层( m a c 层) 。其中m a c 子层则完成信令和业 务数据的复用和q o s 控制，以及空中接口的接入过程控制。 b 3 g 移动通信系统中，r l c 子层完成下述功能： 分段重组：该功能用于将不同长度的高层s d u ( s e r v i c ed a t au n i t ) 分段成较小的r l c p d u ( p r o t o c o ld a t au n i t ) ：在接收端将分段过的p d u 重组为完整的s d u 。 级联和填充：若某个上层s d u 片段不能填满整个r l cp d u ，可选择采用下一个s d u 的第 段或者填充字段填满当前的p d u 。 检错纠错：在确认模式数据传输时提供检锩纠错功能。 高层p d u 的按序发送：该功能用于保持高层p d u 的顺序。 流量控制：用于控制r l c 发送实体的发送速率。 序号和副本检查：保证重组的p d u 的完整性，且只向高层上传一次。 l 3 是l a y e r3 的简称，也称为信令层3 ，层3 或网络层等。本文中不予区分。信令层3 的主要 功能表现为t l ： 系统参数表的维护：l 3 维护系统中的一些主要参数，并且随时更新： 系统资源的管理：主要管理为用户分配的系统无线资源并且配置两端的信道； 移动性管理：主要负责用户的越区切换过程，保持_ j 户的无缝漫游i 2 第章绪论 业务连接管理：负责为用户建立和释放各种业务。 信令层3 功能表现为两个平面： 控制平面：对f 层进行资源配置控制： 数据平面：产生协议数据单元( p d u ，即信令) ，接收对等层p d u 并进行处理。 信令层3 产生p d u 并将这些p d u 传送给低层。由低层对p d u 进行封装后在空中接口发送。 在接收端低层将分解出的p d u 送至对等层进行处理。低层协议提供信道为信令层3 提供传输服务， 信令层3 与对等层协商低层的配置参数。网络侧信令层3 的功能分布在不同的网络设备中实现。无 线资源管理由b t s ( b a s e t r a n s c e i v e r s t a t i o n ) 控制；切换过程，由b s c ( b a s e s t a t i o n c o n t r o l l e r ) 控 制发起。 b 3 gf d d 蜂窝无线网络试验系统的系统层次划分和功能定义是参照了3 ( 3 无线通信系统的标 准。但其要求的参数和指标要远远高于3 g 系统，主要表现为数据传输的峰值速率高达1 0 0 m b i t s ， 参数和指标的不同导致物理层实现技术和上层协议结构以及实现上的差别。 本文第二章将详细介绍f d d 蜂窝无线网络试验系统的层2 协议设计。第三章介绍l 3 的协议流 程设计，随后详细说明了这两层协议在网络侧的实现过程 1 4 本文的研究与设计工作 本文主要完成b 3 gf d d 蜂窝无线网络试验系统的r l c 层和l 3 的研究与实现工作。即完成这 两层协议的设计与实现 作，研究内容包括： 1 ) 分析b 3 gf d d 蜂窝无线网络试验系统的无线资源和演示需求，制定最佳的演示业务数据 分类和其资源分配方案： 2 ) 根据制定的资源分配方案，设计r l c 层和l 3 ，要求能够支持f d d 蜂窝无线网络试验系统 各种演示需求和参数，并支持未来可能出现的新的业务： 3 ) 根据设计的两层协议，在华为公司提供的r m p u 板上实现系统网络侧的两层功能，并调 试通过 1 5 本文的组织结构 本文主要介绍了b 3 gf d d 蜂窝无线网络试验系统网络侧r l c 层和”的设计和实现工作，全 文分为六章，组织结构如下： 第一章主要介绍b 3 g 移动通信的发展现状和东南大学承担的8 6 3 重点项目一f u t u r e 研究计划 f d d 蜂窝无线网络试验系统，分析其对r l c 层和l 3 的需求，并指出本文的研究内容。 第二章首先介绍f d d 蜂窝无线网络试验系统的框架和演示任务，并分析试验系统的无线信道资 源和试验系统具体的业务演示需求，根据演示需求制定了的层2 - r l c 协议。 第三章介绍了由b 3 g 试验系统演示需求而设计的l 3 协议以及无线信道资源分配方案。 第四章首先介绍了华为公司制作的演示系统软硬件环境，并根据第二章设计的r l c 层协议，对 r l c 协议实体进行了详细设计，以及对r l c 与其它层的接口也做了详细说明。然后搬据b 3 gl 3 协 议，详细设计了l 3 各具体信令和组合信令，也对l 3 和其它层的接口做了详细的说明 第五章简要介绍了网络侧r l c 层以及l 3 软件实现的测试步骤和过程。首先在单p c 和r m p u 板上实现各块功能，再在系统联调中分布调试和整体联调，经过几番修改，终于通过。 第六章主要对全文进行总结，简要介绍各章的实现内容和完成情况，并简要介绍设计和实现中 发现的些问题，同时对未来的工作进行展望。 3 第二章b 3 g 系统嘲络侧r l c 层协议 第二章b 3 g 系统网络侧r l c 层协议 本章详细介绍b 3 g 蜂窝无线网络试验系统层2 - r l c 协议本章首先介绍试验系统框架、层次结 构和无线资源，并分析系统需求，然后详细说明了网络侧r l c 协议功能实体 2 1b 3 g 蜂窝移动通信试验系统 2 1 1 总体框架和层次结构 b 3 g 蜂窝无线网络试验系统( 下文简称试验系统) 总体框架j 州如图2 1 1 1 所示。包括一个b s c ( b a s e s t a t i o n c o n t r o l l e r ) ，两个8 t s ( b a s e t r a n s c e i v e r s t a t i o n ) ，三个m t ( m o b i l e t e r m i n a l ) ，四个 r a u ( r e m o t ea c c e s su n i t ) ，演示包括两个小区和三个用户场景下的多用户多小区多业务蜂窝移动 通信。其中每个小区包括两个r a u 和一个b t s ，r a u 通过光纤与b t s 相连，构成一个小区基站系 统。每个r a u 配有四副天线和四个射频收发通道，实现射频信号的收发处理：b t s 负责基带信号 的收发处理，通过光纤与b s c 相连。每个b t s 与一个l m t ( l o c a lm a i n t e n a n c et e r m i n a l ) 相连，可 用于本地维护。每个m t 配有四副天线，在试验系统中用以模拟一个移动用户。试验系统对三个用 户的定义如下：用户l 和用户2 模拟中高速数据业务用户。可以传输多种数据业务。其峰值速率为 1 0 0 m b i t s ：用户3 模拟低速语音业务用户，数据速率为6 4 k b i f f s 。根据试验系统需求，在试验系统 中上行链路采用4 8 的m i m o 信道，下行链路采用8 4 的m i m o 信道。 ，一一、 ，、 ，、 ，、 j 、1 7 。 i m t 2 ， i 蛐 誊 c 7 7 一一一一一一一、 ， 、 图2 1 1 1b 3 g 蜂窝移动通信无线接入网络试验系统构成 东南人学硕士学位论文 b 3 g 蜂窝无线网络试验系统的系统层次结构划分”1 如图2 1 1 2 所示，其中右侧的红线表示逻辑 信道，左侧的绿线表示物理信道，蓝线表示本地控制信令传输通道。语音业务为固定速率为6 4 k b i t s 的数据，数据业务是峰值速率为1 0 0 m b p s 的可变速率的中高速数据，并要求支持多种类型的数据业 务。信令层除了通过逻辑信道在空凸传输信令外，也向本地链路层( 层2 ) 和物理层( 层1 ) 直接发 送控制信令。链路层包括r l c 子层和m a c1 ：层，其中r l c 子层实现信令和数据业务的打包、分割、 重装、寻址以及重传控制等功能；m a c 子层实现信令和数据的复用和q o s 控制、资源分配控制管 理和链路自适应控制等功能。本章后面部分将详细介绍网络侧l 3 和r l c 层协议。 图2 1 1 ，2 试验系统第二层协议的层次结构 2 1 2 物理信道和逻辑信道 试验系统采用频分双工( f d d ) 模式，上下行链路频段各为1 7 2 8m h z 。试验系统上行链路采 用4 天线发送和s 天线接收的m i m o - g m c 无线传输技术】，把物理带宽约为1 7 2 8m h z 的频段均 匀分解成1 2 个3 d b 带宽为1 2 8m h z 的基本子信道，其中子信道之间存在o 1 6 m h z 的保护带宽； 在时域上，以8 3 7 5 m s 为一帧。由l o 个时隙组成，一个子信道上的一个时隙为一个最小时频单元， 如图2 1 2 1 所示。试验系统上行链路包括四类物理信道，介绍如下： 7 $ 0b l i s 2 9 3饼 弼jt 靳嚣7伪罄 5 c 口 l s c l l i s c l s i s c 8 i s c f u d p d c h s c 6 s 廿 l s “ i s c 3 i s f s c ls c h巾d p c c i l l d p c c i da - d i 圮g l t 3 i i 一l 托t m 圩h 1 叫 图2 1 2 1 试验系统上行链路物理信道 s y n c h s y i l c h r o n i z a t i o nc h a n n e l ，同步信道，用于传输系统上行链路同步数据； r a p c h n d a c c e s sp h y s i c a lc h a n n e l ，随机接入信道，用于传输上行随机接入请求信 息，此信道暂时不用，随机接入请求信息放到ud p c c h ； ud p c c h n u p j i n kd e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l 用户n ( t f l 2 3 ) 上行专用物理控 制信道，用于传输用户n 上行控制信息和低速语音业务： ud p d c h u p l i n kd e d i c a t e dp h y s i c a ld a t ac h a n n e l ，上行专用物理数据信道，用于传输上 6 第二章b 3 g 系统网络佣r l c 层协议 行中高速数据业务。 下行链路采用8 天线发送和4 天线接收的m i m o - o f d m 无线传输技术，将物理带宽为1 7 2 8m h z 的频段均匀分解成1 5 3 6 个子载波，其中相邻的1 2 8 个子载波构成一个子带，共1 2 个子带：在时域 上，以8 3 7 5 m s 为一帧，由i o 个时隙组成，一个子带上的一个时隙为一个最小时频单元，如图2 1 2 2 所示。试验系统f 行链路包括四类物理信道，介绍如f ： s y n c h s y l l c n i z a t i o nc h a n n e l 。同步信道，用于传输下行链路同步数据； - p - c c p c h _ 邮m a r yc o m m o n c o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l 。主公共控制物理信道，用于传输下 行公共控制信令： - d _ d p c c h n - - - - - d o w n l i n kd e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l ，用户n ( n = l ，2 ，3 ) 下行专用物理 控制信道，用于传输用户n 下行控制信息和低速语音业务； _ d d p d c h d o w n l i n kd e d i c a t e dp h y s i c a ld a t ac h a n n e l ，下行专用物理数据信道，用于传输 下行中高速数据业务。 嚣o i s l礅街饼街缁l b 饼 i s 9 s c 口 f $ c l l l s c m i s c 9 i $ c 8 l s t 7 s 0 6 d m ) c h g i s c 4 i f c j i $ c 2 i s c l s 孵h且c c p c h c c h l d p c c m- d p c c i - 1 3 i h 一l 檀- h ) p r m i h i 图2 1 ，2 2 试验系统下行链路物理倍道 坤h 上行链路逻辑信道如表2 i 1 所示，包括8 种逻辑信道，分别用以传输上行链路层3 信令、 上行链路业务数据、下行链路a r q 信息和下行链路信道状态信息。 名称含义方向 r ar a n d o ma c c e s s ，随机接入上行 d c s id o w n l i n kc h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o n ，下行信道状态信息 上行 d - a c kd o w n l i n ka c k n o w l e d g m e n t ，f 行应答 上行 u d c u p l i n kd e d i c a t e dc o n t r o l ，上行专用控制上行 u f d t u p l i n kf i x e d - r a t ed a t a ，上行同定速率业务数据上行 u f t p d t u p l i n kf t pd a t a 上行f t p 业务数据上行 u r t d t u p l i n kr td a t a ，上行r t 业务数据 上行 u w e b - d t u p l i n kw e bd a t a ，上行w e b 业务数据 上行 表2 1 1 上行链路逻辑信道 下行链路逻辑信道如表2 1 2 所示，包括l o 种逻辑信道，分别用以传输下行链路层3 信令、 下行链路业务数据、上行链路a r q 信息和上行链路信道状态信息。 名称含义方向 b c b r o a d e a s t ，广播下行 p g p a g e ，寻呼下行 f af o r w a r da c c e s s ，前向接入 下行 u c s i u p l i n kc h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o n ，上行信道状态信息下行 u - a c k u p l i n ka c k n o w l e d g m e n t ，上行应答 下行 d d cd o w n l i n kd e d i c a t e dc o n t r o l ，下行号用控制 下行 d f d td o w n l i n kf i x e d r a t ed a t a ，下行嘲定速率业务数据 下行 d f t p d td o w n l i n kf t pd a t a ，f 行f t p 业务数据下行 7 东南人学硕士学位论文 2 1 3 系统需求分析 1 ) 上行链路需求分别“ 表2 1 2 下行链路逻辑信道 试验系统上行链路逻辑信道传送的数据类型1 以及含义如下： r a 是在随机接入过程中需要在上行被传输的数据； c s i 是为了使能下行链路自适应操作过程而需要由n i t 在上行方向提供的信道质量数据； a c k 是为了使能a r q 而需要由m t 在上行方向提供的数据包正确传输指示数据； d c 是由用户发起或响应的层3 可见的上行控制