（模式识别与智能系统专业论文）wcdmagsm双模终端协议的应用研究.pdf

摘要： w c d m a & g s m 双模终端协议的应用研究 苗忠良( 东南大学自动化学院硕士) 导师：吴介一教授 w c d m a 作为3 g 的国际标准之一。目前已有r 9 9 、r 4 、r 5 、r 6 、r 7 等多个版本，其中r 9 9 版本相对成熟。随着近年来w c d m a 阿络在全世界范围内的逐渐部署，r 9 9 版本的w c d m a 标准 已经成为各终端厂商采用的主流3 g 标准之一。它能够将语音通信和多媒体通信相结合，提供包括 图像、音乐、网页浏览、视频会议以及其他一些信息业务等增值服务，所支持的最高数据速率可达 2 1 v l b s 。 就我国而言，预计将会于近年颁发3 g 牌照。考虑到3 g 建网初期，网络很难做到大面积覆盖， 又由于g s m 系统在我国具有很高的覆盖率并可预见其还将在未来一段很长的时间内继续被使用， 因此开发w c d m a g s m 手机对移动通信终端厂商而言具有很重要的现实意义。 本论文主要包括两部分的内容。首先基于芯片厂商提供的w c d m a & g s m 双模协议栈解决方 裹，采用反向开发技术对协议栈中的w c d m a 数据链路层模块进行深入的反向开发工作，接着就其 中的无线链路控制子层的服务质量问题进行了深入的分析与探讨；其次在应用层上采用b r e w 作为 开发工具实现了补充业务的有关类型，并在第三方语音识别引擎的基础上实现了移动终端上的语 音识别功能。 本论文的研究工作基于联想研究院重大项目“、c d m a & g s m 双模终端的研发”，所做的研究 工作与当今移动终端的发展趋势紧密结合有助于提高国内移动通信终端厂商的市场竞争力 关键词：双模终端，w c d m a ，g s m ，协议 东南大学硕士学位论文 a p p l i c a t i o n sr e s e a r c ho fw c d m a & g s m d u a l - m o d e t e r m i n 【a lp r o t o c o l m i a o z h o n g - l i a n g ( s e um a s t e r ) a d v i s o r ：p r o f e s s o rw uj i e - y i a se r i eo f 3 gi n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d s , w c d m a l r e a d yh a sm a n yv e r s i o n ss u c ha sr 9 9 ，r 4 。r 5 ，r 6 。 r 7 i nw h i c ht h er 9 9v e r s i o ni sm o r em a t m 它r e l a t i v e l y w c d m ai si nt h ec o n t e x to ft h eg r a d l i a l d e p l o y m e n to f t h ew o r l di nr e c e n ty e a r s a n dt h er 9 9v e r s i o no f 山cw c d m a s t a n d a r db e c a m l eo n eo f t h e m a i n s t r e a m3 gs t a n d a r d sa d o p t e db yt e r m i n a lm a n u f a c t u r e r sc u r r e n t l y i tc o m b i n e sv o i c ec o m m u n i c a t i o n w i t hm u m m e d i ac o m m u n i c a t i o n s a n da f f o r d sv a l u e - a d d e ds e r v i c e si n c l u d i n gv i d c o , m i l s i c , w e bb r o w s i n g , v i d e oc o n f e r e n c i n ga n do t h e ri n f o r m a t i o ns e r v i c e s 1 1 1 em a x i n l u md a t ar a t ei ts u p p o r t sc m 呻t o2 m b l s w i t hr e s p e c tt oo u r c o u n t r y , i ti sa 【d o c t c dt oa w a r d3 gl i c a n s e ss o o n t a k i n gi n t oa c c o u n tt h ei l l 砌 3 0n e t w o r k , t h en e t w o r ki sh a r dt oc o v e rl a r g ea x e o s ，a n dg s ms y s t e mi nt h ec o u n t r yw i t hh i g hc o v e r a g e w i l lb eu s e di nf u t u r ef o ral o n gt i m e s oi ti sp r a c t i c a l l ys i g n i f i c a n tt h a td e v e l o paw c d m a & g s m d u a l - m o d em o b i l ep h o n ef o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n st e r m i n a l sm a n u f a c t u r e r s t h i sp a p e ri n c l u d e st w or e s p e c t s o no n eh a n d , b a s e d0 1 1t h ew c d m a & g s md u a l m o d ep r o t o c o l s t a c k ss o l u t i o np r o v i d e db yt h ec h i pm a n u f a c t u r e r s t h ed a t al i n kl a y e ro ft h ew c d m ap r o t o c o ls t a c k si s d e v e l o p e dr e v e r s e l yu s i n gr e v e l s od e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yd e e p l y , a n dt h e nt h eq u a l i t yo fs e r v i c eo f w i r e l e s sl i n kc o n t r o ls u b - l a y e ri s s u e si sa n a l y s e da n de x p l o r e dd e e p l y o nt h eo t h e rh a n d b r e wi su s e da s ad e v e l o p m e n tt o o lo nt h ea p p l i c a t i o nl a y e rt oi m p l e m e n tt h er e l a t e dt y p eo fs u p p l e m e n t a x ys e r v i c a s 。a n d t h ev o i c er e e n g n i t i o nf u n c t i o no f m o b i l et e r m i n a l so nt h eb a s i so f t h et h i r d - p a r te n g i n a s 1 1 艟r e s e a r c ho ft h i sp a p e ri sb a s e do n ”w c d m a & g s md u a l m o d et e r m i n a l sr e s e a r c h d e v e l o p m e n t ”a so n eo ft h em a j o rp r o j e c t so fl e n o v oc o r p o r a t er e s e a r c h & d e v e l o p m e n t n 地r e s e a r c h f o i l o w $ 恤c u r r e n t l d - e n d o f d e v e l o p m e n t o f m o b i l e t e r m i n a l s n w i l lb ea p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t o e n h a n c e m a r k e tc o m p e t i t i v e n e s sf o rd o m e s t i cm o b i l ec o m m u n i c a t i o n st e r m i n a l sm a n u f a c t u r e r s k e y w o r d s ：d u a l m o d et e r m i n a l s ，w c d m a 。g s m ，p r o t o c o l n 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：蓝遑，良日期：垫：6 ：暨j 1 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： 蜇遑，导师签名日期：口舌，t ，p 第一章绪论 第一章绪论 随着通信技术的不断发展，移动通信技术从最初的第一代以频分多址( 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 a c c e s s ) 为多址接入技术的模拟蜂窝通信系统经过以时分多址( t d m a ，t i m e d i v i s i o n m u m p l e a c c e 鲻) 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 ea c c e s s ) 为多址接入技术的第二代数字蜂窝通信 系统发展到以c d m a 为多址接入技术的第三代数字蜂窝通信系统。支持的业务从仅支持语音业务和 低速率的数据业务向支持大容量、高服务质量和多媒体业务的方向演进。而带宽更宽、网络质量更 稳定、服务更加有针对性和人性化的第四代通信系统也正在积极的研究中 1 1 移动通信的发展 移动通信的历史可以追溯到马可尼1 8 9 7 年所做的电报试验：到1 9 2 0 年，美国开始使用警察车载 无线电系统；1 9 4 0 年，美国的公共汽车电话网开始运营，实现了人工交换与公众电话网的接续；1 9 6 0 年，1 5 0 m h z 和4 5 0 m h z 移动通信系统实现了无线频道的自动选择和公众电话网的自动拨号接续”j 移动通信按使用要求和工作场合不同可以分为集群移动通信、蜂窝移动通信、卫星移动通信和 无绳电话等。其中蜂窝系统的概念由美国贝尔实验室等单位在二十世纪六十年代提出。截至目前， 移动通信已经经历了三代发展，第四代移动通信也正在如火如茶的研究过程中。 第一代移动通信系统采用模拟半模拟技术，其典型系统是二十世纪七十年代美国提出的高级移 动电话业务( a i v l p s , a d v a n c e dm o b i l ep h o n es e r v i c e ) 系统、北欧提出的北欧移动电话( n m t , n o r ；d i c m o b i l e t e l e p h o n y ) 系统以及后来英国提出的基于a m p s 的改进型系统一一全接入通信系统( t a c s ， t o t a l a c c e s s c o m m u n i c a t i o n s s y s t e m ) 等，其中a m p s 系统采用8 0 0 m l - l z 的工作频带，n m t 系统的工 作频带为4 5 0 m h z ，t a c s 系统的= 作频带为9 0 0 m h z 主要提供语音和语音相关的业务。第一代移动 通信系统获得了巨大的成功，但也突出了系统容量有限、各系统不兼容、不提供数据业务等问题， 于是人们开始致力于第二代移动通信系统的研究。 第二代移动通信系统h p 2 g 是以传送语音和少量数据为主的数字通信系统，以二十世纪九十年代 欧洲电信标准协会( e t s i 【, e u r o p e a a t e l e c o m m u n i c a t i o n ss d a n d a r d si n s t i t u t e ) 提出的全球移动通信系统 ( g s m ，g l o h a l s y s t e m f o r m o b i e c o m m u n i c 撕o n ) 和美国提出的i s - 9 5 c d m a 为主要代表。其中g s m 基于t d m a 技术而i s - 9 5c d m a 基于c d m a 技术。2 g 除提供语音通信业务外，也可提供低速数据业 务和短消息业务。g s m 系统的工作频带有三个：9 0 0 m h z 、1 8 0 0 m h z 、1 9 0 0 m h z ；i s 一9 5c d m a 系 统的【作频带有两个：8 0 0 m h z 、1 9 0 0 m h z 。2 g 系统有效的解决了第一代移动通信系统突出的问题， 但随着人们通信需求的进一步提高，不能为数据通信提供更有力的支持成为2 g 系统发展的重要障 碍，同时2 g 标准的不统一也给实现全球漫游带来了极大的困难 基于以上因素，在国际电信联盟( i t u 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 ) 的协调下，人们 开始致力于第三代移动通信系统h p 3 g 的研究，希望能够解决这些问题。同时由于c d m a 与f d m a 、 t d m a 相比所具有的能适应现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务，软切换、国际漫 游等特点，c d m a 技术被选为第三代移动通信的接入技术。 1 2 3 g 通信标准 第三代移动通信系统的概念最早由i t u 于1 9 8 5 年提出，由于i t u 预计该系统在2 0 0 2 年左右投入商 用，而且该系统的一期主频段位于2 g h z 频段附近。所以将其正式命名为i m t - 2 0 0 0 。i m t - 2 0 0 0 系统 包括地面系统和卫星系统，目前包括t d - s c d i m ( 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 e a c c e s s ) 、w c d m a ( w i d e b a n dc d m a ) 、c d m a 2 0 0 0 等3 个标准。 t d s c d m a 标准主要是由中国提出的，采用了联合检测( r d j o i n t p o r t i o n ) 、智能天线t z l ( s a ，s m a r t a n t e n n a ) 和软件无线电口1 ( s d r , s o f t w a r ed e f i n i t i o nr a d i o ) 等多项新技术，具有频谱效率高、组网没 l 东南大学硕士学位论文 有呼吸效应、业务可适应从语音到多媒体以及不对称业务等多种业务、单信道设备成本低等优点 码片速率为1 2 8 m c h i p l s 。 c d m a 2 0 0 0 标准主要由美国提出，被认为是i s - 9 5 系统向3 g 演化的模式，它采用多个并行的窄带 c d m a 载波( 最多可达1 2 个) 从基站向移动台传送数据。单个载波的码片速率都是1 2 2 8 8m c h i p s 。 w c d m a 标准主要是由欧洲和日本提出的采用的是直接序列扩频c d m a 的扩频方式，数据信 号由发射机端的伪噪声码进行扩频，在接收端，原始信号被同一扩频码序列还原，码片速率为3 8 4 m c h i p s w c d m a 作为3 g 的国际标准之一，目前已经有r 9 9 、r 4 、r 5 、r 6 及r 7 等多个版本，另外髓版本 标准也在制定当中。w c d m a 由兼容传统的g s m g p r s 的网络逐渐向全i p 的网络架构进行演进，最 终将形成全i p 的网络架构。 r 9 9 是w c d m a 的最早版本，相对g s m ，g p r s 而言，主要是无线接口的变化。引入了新的频率和 新的多址接入技术在核心网方面，则继承了g s m g p r s 核心网的网络特征。版本于2 0 0 0 年3 月冻 结1 3 1 r 4 对电路域进行了彻底的改造，引入软交换技术，将移动交换中心( m s c 。m o b h es w i t c h i n g c e n t e r ) 拆分成m s c 服务器和媒体网关两个网络单元，实现了控制与承载的分离。同时在信令和话 路方面都引入了分组技术，开始向全妒的网络架构演进。版本于2 0 0 1 年3 月冻结例 在r 5 版本中。进一步引入了i p 多媒体子系统( i m s ，i p m u l t i m e d i a s u b s y s t e m ) 采用会话发起协 议( s i p , s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 进行呼叫控制，扩展了端到端的分组域流业务。同时在接入技术 上，引入了高速下行分组接入( h s d p a 。h i g h s p e e d d o w n l i n k p a c k e = t a c c e s s ) 技术，并增强了无线接 口对流业务的支持。r 5 中信令和用户数据都基于i p 承载，形成了无线接入网和核心网的全i p 的网络 架构。版本于2 0 0 2 年3 月到6 月间冻结 3 1 。 到了r 6 阶段，在接入技术上，进一步引入了高速上行分组接入( h s u p a ，h i g i i s p e e d u p - l i n k p a c k e t a c c e s s ) 技术，而在网络架构方面没有太大的变化，主要是增加一些新的功能特性，以及对已有部 分功能特性的增强。如增强空中接口，增强彩信( m m s 。m u l t i m e d i a m e s s a g i n g s e r v i c e ) 能力、定义 w l a n ( w i r e l e s s l o c a l a r e a n e t w o r k ) u m t s ( u n i v e r s a l m o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n s s y s t e m ) 互通、 网络共享以及无线一键通( p o c ，p u s h t o t a l k o v e r c e l l u l a r ) 业务等，版本于2 0 0 4 年1 2 月到2 0 0 5 年3 月 间冻结【3 】 在r 7 阶段，在接入技术方面进一步引入了多输入多输出( m i m o ，m u l t i p l ei n p u tm u l t i p l eo u t p u t ) 技术，增强了u m t s 与w l a n 之间的互操作能力；而在核心网方面，主要是对i m s 的一些功能进行了 增强。并增强了i m s 域、分组交换( p s , p a c k e ts w i t c h e d ) 域、电路交换( c s 。c i r c u i ts w i t c h e d ) 域间的 互操作性 3 1 。 在r 8 版本阶段，主要是增加了一些新的功能特性，如对i m s 多媒体会议、公共预警系( p w s , p u b l i c w a r n i n gs y s t e m ) 的支持，反垃圾邮件、增强i m s 业务代理功能、增强多媒体优先服务等例 就国内而言，在力挺国产标准t d - s c d m a 的情况下，基于引入市场竞争、降低系统升级成本、 便于全球漫游及其他因素等方面的考虑，很可能会在颁发t d s c d m a 牌照后不久颁发w c d m a 牌照； 就全球而言，在2 ( 3 时代，g s m 的市场占有率很高，为了降低升级成本和便于全球漫游，大部分移动 网络在3 g 时代将会倾向于w c d m a 标准，而且事实上，大多数运营商已采用或准备采用w c d m a 标 准。基于以上原因，开发w c d m a & g s m 双模终端对提升企业的市场竞争力具有很重要的意义。 1 3 论文的研究意义 w c d m a 作为3 g 的国际标准之一，目前已经有r 9 9 、r 4 、r 5 、r 6 及r 7 等多个版本，另外 r 8 版本标准也在制定当中。其中r 9 9 版本相对成熟，由于r 9 9 版本在核心网方面继承了g s m g p r s 核心网的网络特征，充分考虑了与现有g s m 网络的兼容和投资保护，因此r 9 9 版本成为目前各手 机制造商事实采用的3 g 标准。它能够将语音通信和多媒体通信相结合，提供包括图像、音乐、网 2 第一章绪论 页浏览、视频会议以及其他一些信息业务等增值服务，所支持的最高数据速率可达2 m b s 截止到2 0 0 5 年7 月全球已经有7 4 个w c d m a 网络商用，w c d m a 终端用户已近3 0 0 0 万 有关研究机构预测到2 0 1 0 年欧洲的3 g 用户将达到1 “亿，而我国的3 g 用户将达到7 4 亿， 到2 0 1 5 年，我国移动通信市场将达到3 0 0 0 亿美元的规模，无疑将是一个巨大的市场。同时，已经 有2 6 个品牌的近2 0 0 款w c d m a 终端面世，很大程度上满足了用户对3 g 终端的需求，但只就国 内厂商而言，由于我国3 g 牌照还没有发放且研发3 g 终端的技术门槛较高等原因，目前只有少数厂 商推出了自己的w c d m a 移动终端。 考虑到3 g 建网初期网络很难做到大面积覆盖，又由于g s m 系统在我国具有很高的覆盖率并 可预见在未来一段很长的时间内还将被继续使用，因此在我国开发w c d m a & g s m 终端对移动通信 终端厂商而言具有很重要的现实意义。 1 4 论文的主要工作 移动终端的研发主要分为以下五个方面的内容：射频单元、基带单元、驱动程序、协议栈软件、 人机界面( m m i ，m a n - m a c h i n ei n t e r f a c e ) 。本论文的研究工作将主要集中在协议栈的数据链路层和 m m l 等两个方面。在目前w c d m a 技术即将大规模商用化的背景下，本论文的研究目标是和联想 研究院的研究人员一道开发出自己的w c d m a & g s m 双模终端，在我国颁发w c d m a 手机牌照后， 能够及时推向市场，满足用户对3 g 终端的需要。概括起来，本论文的研究工作可以分为三个部分： 1 利用s o u r c e l n s i g h t3 5 为工具，结合相关的协议标准，对芯片厂商提供的协议栈源代码中的 数据链路层的两个子层即媒体接入控制子层和无线链路控制子层进行反向开发，提炼出其 模块设计架构以及关键数据结构，跟踪消息流的传递过程，掌握其关键流程的实现细节。 同时就无线链路控制子层的q o s 机制进行了深入的分析与研究，对其为满足不同业务的需 要而采取的具体措施和实现细节进行了更深入的探讨。 2 在深入学习补充业务相关协议的基础上，利用b r e w 语言在应用层上实现了补充业务的有 关类型。如呼叫前转、呼叫阻塞、呼叫等待、呼叫i d 显示、更改密码等。 3 在第三方语音识别引擎的基础上实现了移动终端上的语音拨号、常用指令的语音识别等语 音识别功能。使终端操作更加人性化 1 5 论文的结构安排 本论文的结构安排如下： 第一章为绪论部分，主要介绍了移动通信的发展历史，3 g 标准的现状，简述了本论文的研究意 义，最后介绍了本论文的主要工作以及结构安排。 第二章介绍了w c d m a 协议的体系结构，简述了w c d m a 的无线接口以及非接入层中各模块 实现的主要功能以及为高层提供的服务等。 第三章首先对反向开发方法进行了简单的介绍，然后利用反向开发技术对数据链路层的两个子 层媒体接入控制层和无线链路控制子层的主要功能，模块设计，关键数据结构以及主要功能实现细 节等进行了深入的分析，并针对无线链路控制子层中所采用的q o s 机制进行了深入的分析与研究 第四章首先介绍了b r e w 开发平台，接着介绍了补充业务协议，并在此基础上实现了补充业务 的主要类型；然后介绍了下目前语音识别技术的研究现状。并在第三方语音识别引擎的基础上实现 了双模终端上的语音拨号以及常用指令的语音识别等语音识别功能。 第五章对本论文进行了总结，并对今后的进一步研究进行了展望。 3 东南大学硕士学位论文 第二章w c d m a 协议 w c d m a 协议自1 9 8 5 年丌u 提出3 g 的概念以来一直就备受研究人员关注。它是一种基于直 接序列扩频c d m a 技术的多址接入技术为了与g s m 兼容，它将核心网建立在g s m g p r s 核心 同的基础上。它支持频分复用( f d d ，f r l u c n c yd i v i s i o nd u p l e x ) ，时分复用( t d d ，t i m ed i v i s i o n d u p l e x ) 两种双工模式【4 l ，能够提供多种业务，多种服务质量( q o s ，q u a l i t yo fs e v e v i e e s ) 和多种数 据速率 2 1w c d m a 无线接口 无线接口一般指用户设备( u e 。u s e re q u i p m e n t ) 和网络之问的u u ( r a d i oj l i t e 由b e t w e e n u t r a na n d t h e u s e r e q u i p m e n t ) 接口阁嗍无线接口的总体结构如图2 - 1 所示 拄棚面信 爱 图2 - l 无线接口的总体结构 无线接口从协议结构上可以分为三层：物理层( l i ) 、数据链路层( l 2 ) 、网络层( l 3 ) 后两 者又包括控制平面( c o n t r o l - p l a n e ) 和用户平面( u s e r - p l a n e ) 其中l 2 从控制平面来看分为：媒体接入控制( m a c 。m e d i u ma c c e s sc o n t r 0 1 ) 子层 7 1 、无线链 路控制( r l c 且a d i o l i n k c o n t r 0 1 ) 子层嗍，从用户平面来看，除了以上两个子层外l 2 还包括依赖 于业务的子层：分组数据汇聚( p d c p , p a c k e td a t ac o n v e r g e n c ep m t o c a l ) 子层 9 1 和广播，组播控制 ( b m c ，b r o a d c a s t v l u l t i c a s tc o n t r 0 1 ) 子层【l o l 。l 3 划分为多个予层，其中最底层就是无线资源管理 ( m 汇。r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 ) 子层”“，它属于控制平面。 r l c 和m a c 之间的业务接入点( s a p , s e r v i c e a c c e s s p o i n t s ) 提供逻辑信道，物理层和m a c 之 间的s a p 提供传输信道，r r c 与低层的p d c p ，b m c ，r l c 和物理层之间都有连接以对这些层的 实体进行内部控制和参数配置。 无线接口中传送的信令主要有两类：一类是由r r c 产生的信令消息，另一类是由高层产生的 n a s 消息。 2 1 1 物理层 物理层( p h y 。p h y s i c a ll a y a r ) 主要为m a c 子层和其他高层提供信息传输。根据传输信息的不 4 第二章w c d m a 协议 同将传输信道( t c ，t r a f f i cc h a n n e l ) 映射到物理信道( p c , p h y s i c a lc h a n n e l ) 。从m a c 子层来看， 物理层提供的服务可以按照。传输信道”来划分，不同的传输信道提供不同的信息传送机制。 物理层提供的主要功能有：宏分集( m a c r o - d i v e r s i t y ) 分离和执行软交换( s o f ts w i t c h ) ；执行 传输信道上的检错并通知高层；传输信道上交织( i n t e r l a c i n g ) ，去交织( d e - i n t e r l a c i n g ) 和卷积码 ( c o n v o l u t i o nc o d e ) 、t u r b o 码的编码，解码：传输信道的多路复用( m u l t i p l e x i n g ) 和编码压缩传输 信道的多路解复用；速率匹配；编码压缩信道和物理信道间的映射；功率加权和物理信道间的合成； 物理信道的调制，解调和扩频，解扩；频率和时间、码片、比特、时隙、帧同步；测量( 帧误差率、信 干比、干扰功率、发射功率等) 并将测量结果通知高层；闭环功率控制 2 1 2 媒体接入控制子层 m a c 子层的主要任务是根据r r c 对无线资源的配置在逻辑信道和传输信道间为数据提供映 射，m a c 子层为不同的数据传输业务定义了一个逻辑信道集，根据数据类型的不同选择不同的逻 辑信道来传送数据 m a c 子层提供的服务有：1 ) 数据传输，即在对等m a c 实体间提供非确认模式m a cs d u s 的 传输( 不提供任何分段，重组功能，这些功能由高层实现；2 ) 根据r r c 要求进行重配置，即m a c 子层按照r r c 的要求执行无线资源的重分配、修改m a c 子层参数如u e ( u s e re q u i p m e n t ) 标识、 传输格式集、传输信道类型等；3 ) 测黉结果报告，即向r r c 报告测量结果如传输容量等。 m a c 子层的主要功能有：在逻辑信道和传输信道间提供映射：根据当前无线资源状况为每个传 输信道提供相应的传输格式( t f ，t r a n s p o r tf o r m a t ) ；在公共传输信道上为l i e 提供标识；在公共，专 用传输信道上为高层p d u s 执行多路复用，多路解复用：传输流量监测：对映射到专用信道 ( d c h , d e d i c a t e dc h a n n e l ) 上的透明r l c 模式逻辑信道数据进行加密，解密；对随机接入信道 ( r a c h , r a d i o a c c e s sc h a n n e l ) 上的接入服务进行a s c ( a c c e s ss e r v i c ec l a s s ) 选择；在1 1 1 上控 制r a c h 的传输时间。 在本论文中，将在3 3 节对m a c 子层通过运用反向开发技术进行深入的分析与探讨。 2 1 3 无线链路控制子层 r l c 子层主要为控制面和用户面提供a r q ( a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t ) 功能。与其他层面有所 不同的是，r l c 实体是随着业务和信令的连接或结束而建立或释放的。根据业务性质的不同，r l c 实体分为三种模式：透明、非确认、确认。 r l c 子层提供的服务有：n 透明数据传输服务，在不添加任何协议信息的情况下传输商层p d u s ( p r o t o c o ld a t au n i t s ) ，提供分段或重组、s d u s ( s e r v i c ed a t au n i t s ) 抛弃等服务；2 ) 非确认数据传 输服务，在不保证传输成功的情况下传输高层p d u s ，提供分段或重组、拼接、填充、加密、序列 号检查、s d u s 抛弃等服务i3 ) 确认数据传输服务，在保证传输成功的情况下传输高层p d u s ，提供 分段或重组、拼接、填充，加密、纠错、对数据的按序传输、重传检查、流控制、协议检错与恢复、 s d u s 抛弃等服务。 在逻辑信道建立时，系统选择r l c 模式。为了提供不同的q o s ，r i 子层的协议参数可由r r c 配置，当发生不可恢复的错误时，r l c 会通知高层 r l c 子层提供的主要功能有：分段和重组，在变长的高层p d u s 和r l cp d u s 问提供分段和重 组功能：拼接，如果一个r l cs d u 不是一个r l cp d u 的整数倍，则下一个r l cs d u 的前面部分 和前r l cs d u 的最后部分将会被r l c 拼接；填充，当拼接不可用或余下数据不足r l cp d u s 长度 时，余下的数据位将由填充位填充；用户数据传送；检错；高层p d u 的按序发送；重传检查：流控 制，允许r l c 接受实体对等实体传输信息的速率；序列号检查，保证p d u s 的完整性；协议错误检 测和恢复；加密 5 东南大学硕七学位论文 在本论文中，将在3 4 节对r l c 子层通过运用反向开发技术进行深入的分析与探讨。并就其中 的q o s 机制进行了深入的分析与研究 2 1 4 分组数据汇聚协议子层 p d c p 子层属于用户平面，且只用于分组域业务。p d c p 协议包含支持m 分组业务获得更高的 频谱效率的压缩方法。 p d c p 提供的服务为：按照r l c 模式( 确认、非确认、透明) 发送和接收网络层p d u 。 p d c p 的主要功能有：将一个网络协议的网络层p d u 映射到r l c 实体；进行冗余网络p d u 控 制信息的压缩和解压缩。 2 1 5 广播组播控制子层 b m c 子层属于用户平面，用来传送小区广播中心产生的无线接口消息，在r 9 9 版本中，唯一 的广播业务是源于g s m 系统的短消息小区广播业务。 b m c 提供的服务有：公共用户信息的广播，多播发送，包括透明和非确认两种模式 b m c 层的主要功能有：小区广播消息的存储：b m c 消息发送时间安排；发送b m c 消息到 l i e , 向n a s ( n o n - a c c e s ss w a t u m ) 传送小区广播消息 2 1 6 无线资源控制子层 r r c 子层主要根据高层的指示为u e 建立、重配置和释放无线接入承载；管理无线资源的分配， 根据无线环境和业务的情况重配置相关参数来保证服务质量等。 r r c 实体有：1 ) 路由功能实体( r f e ，r o u t i n gf u n c t i o ne n t i t y ) ，该实体向u e 侧的不同姗c i i 实 体或向网络侧的不同核心网域路由高层信息：2 ) 广播控制功能实体( b c f e 。b r o a d c a s t c o n t r o lf u n c t i o n e n t i t y ) ，该实体传输自g c _ s a p 请求的r r c 服务，并能利用t m - s a p 和i j - i - s a p 提供的底层服务；3 ) 寻呼和通知功能实体( p n f e ，p a g i n ga n dn o t i f l c a t i f u n c t i o ne n t i t y ) ，该实体处理空闲模式下的u e 寻呼并能传输自n t s a p 请求的r r c 服务，同时还可以利用t m - s a p 和t m - s a p 提供的底层服务；4 ) 专用控制功能实体( d c f e ，d e d i c a t e dc o n t r o lf u n c t i o ne n t i t y ) 该实体可以处理u e 的所有功能，传 输自d c - s a p 请求的r r c 服务，同时还可以利用t m - s a p 和埘删一s a p 提供的底层服务。在t d d 模式 下，该实体在位于c r n c 的共享控制功能实体( s c f e s h a r e dc o n t r o lf u n c t i o ne n t i t y ) 辅助下，利用 t m - s a p 和删_ s a p 提供的底层信息来控制p d s c h 和p u s c h 的分配：5 ) 传输模式实体( t m e , t r a n s f e r m o d ee n t i t y ) ，处理r r c 的不同实体和r l c 层提供的s a p s 问的映射。 r r c 提供的服务有：1 ) 通用控制( g - c , g c n c m lc o n t r 0 1 ) ，r r c 通过c , c - s a p 来广播信息它能够 通过非确认模式( u m ，u n a c k n o w l e d g e dm o d e ) 链路将n a s 信息向一个特定的地理区域广播，并且 这些信息可以重传；2 ) 通知( n t , n o t i f i c a t i o n ) ，r r c 通过n t - s a p 来提供寻呼和通知广播服务。它能 够通过非确认模式链路向特定地理区域的多个u e 广播寻呼信息，并能够向特定地理区域的所有u e 广播通知信息；3 ) 专用控制( d c , d e d i c a t e d c o n t r 0 1 ) ，r r c 通过 c - s a p 提供连接建立或释放以及通 过连接传输信息等服务。它能够在连接建立阶段传输初始化信息，并为传输的信息设定一定的q o s 服务、进行信息序列保证和优先级处理等，r r c 专用控制服务通过确认模式( a m 。a c k n o w l e d g e d m o d e ) 传输信息。 r r c 的主要功能有：建立、重配置和释放无线接入承载，根据高层的要求，可以为同一l i e 同时建立多个无线接入承载：r r c 根据高层的信息选择l 2 和l l 无线接入承载处理的参数以执行接 纳控制；为r r c 连接分配、重配置和释放无线资源；r r c 连接的移动性管理，包括评估，决策、 执行；寻呼，通知特定u e s ，寻呼，通知可以由网络侧高层发起请求，也可以由r r c 在一个己建立的 6 r r c 连接上发起寻呼；路由高层的p d u s ；q o s 控制，分配足够的无线资源；u e 测量报告的处理 和控制：外环功率控制，设定闭环功率控制的期望值：加密控制：上行d c h 的无线资源仲裁，利 用广播信道控制上行d c h 的无线资源分配；空闲模式下的小区选择和重选 2 2w c d m a 非接入层 w c d m a 非接入层( n a s , n o n - a c c e s ss t r a t u m ) 在接入层( a s , a c c e s ss t r a m m ) 的基础上为用户提 供具体的通信业务其外部接口如图2 - 2 所示。 2 2 1 注册 ff 懈 。 l。? 鬟一塞t 。， g s d j i c cs m sg s m ss s ll “ r a b m l ff l t 。 i “ g m m l i 一 事 巳谲：= 习 j 匦匦遁囵。o ， 。一 图2 - 2 r 9 9 n a s 层外部接口 注册i i 珂( r e c u r e g i s t r a t i o n ) 模块的功能为通过位置域( l a , l o c a t i o n a r e a ) 向核心网提交u e 所 处位置信息，终端必须在业务启动前完成注册。 注册状态有：无服务，限制服务( 仅能紧急呼叫) ，无s i m ( s u b s c r i b e ri d e n t i t ym o d u l e ) 卡情 况下的限制服务、当前无允许的公共陆地移动网( p l m n ，p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k ) 或位置域标 识( l a i ，l o c a t i o n a r e ai d e n t i t y ) 、接入级别受限，完全服务( 正常的m o m tc s 和p s 域呼叫) 。 注册模式有：人工模式，根据用户请求提供一系列可用的p l m n s 供用户选择进行注册；自动 模式，r e g 模块根据下列优先级自