（电磁场与微波技术专业论文）wcdma基站nodeb自环系统rnccn模拟模块的设计与开发.pdf

、 浙江人学坝j 学位论史w c d m a 拈站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的殴汁j 开发 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ，t h et h i r dg e n e r a t i o n s y s t e m sa r eu n d e rt h ew a y 。i tc a np r o v i d et h eh i g hb i tr a t es e r v i e st h a te n a b l eh i g h q u a l i t yi m a g e sa n dv i d i ot ob et r a n s m i t t e da n dr e c e i c e d ，a n dt op r o v i d ea c c e s st ot h e w e bw i t hh i g hd a t ar a t e s i tc a np r o v i d ew h a t e v e rk i n do fc o m m u n i c a t i o na n yt i m e a n d a n y w h e r e a l lo ft h ei n t e r f a c ei nw c d m au s et h ec o m m o np r o t o c o lm o d a la n dt h e p r i n c i p l ei sp a r t i t i o nt h es y s t e mw i t hp l a n sa n dl a y e r s t h eb e n e f i to ft h ei d e ai s p a t e n t ，f o re x a m p l e ，t h ec h a n g ea b o u ta n yl a y e rw i l ln o ta f f e c tt h eo t h e rl a y e r t h a ti st o s a yt h ei d e ab e n e f i tf o rt h eu p g r a d ea n yl a y e ro f t h ew h o l e s y s t e m n o d e ba n dr n ci s i m p o r t a n tp a r t so ft h ew c d m as u b s y s t e m ，t h ei n t e r f a c e b e t w e e nt h e mi sc a l l e dl u b t h i st h e s i si sd e s i g nam o d u l et os i m u l a t et h ep r o t o c o l f r a m eo ft h el u ba n df u l f i l lt h en b a ps i g n a la n dt h er r cm a n a g e m e n tf u n c t i o no f t h er n c t h i sc a nm a k ei t p o s s i b l et h a tu e c i r c u l a t et h ed a t af r o mn o d e bw i t h o u t r n c k e y w o r d s 3 g p p ；u m t su t r a n ；w c d m an o d eb ：r n c ：n b a p ；i u b r r c 浙江火学坝l 学位论史 w c d m a 罐站( n o d e b ) 自环系统r n c c n 模拟模块的世计与开发 第一章绪论 1 1 移动通信的发展 当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交 流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望随时随 地、及时可靠、不受时空限制地进行信息交流，提高工作的效率和经 济效益。而移动通信就满足了人们这种需求。 第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统，主要特点 是采刚频分复j 1 j ( f d m a ) 模拟制式，语音信号为模拟调制，每隔 3 0 k h z 2 5 k h z 一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的 成功，但是其弊端也r 渐显露；b 来： ( 1 ) 频谱利用率低 ( 2 ) 业务种类有限 ( 3 ) 无高速数据业务 ( 4 ) 保密性差，易被窃听和盗号 ( 5 ) 设备成本高 ( 6 ) 体积大，重量大 为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信 技术应运而生，这就是以g s m 和i s 一9 5 为代表的第二代移动通信系 统，时阃是从八十年代中期丌始。 第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为 窄带数字通信系统。典型代表是美国的d a m p s 系统、1 s 9 5 和欧洲 的g s m 系统。 第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业 务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容， 并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信系 统。由于其诸多优点全世界各个运营商、生产厂家与广大用户对此 浙江火学坝l 学位论史 w c d m a 罐站( n o d e b ) 自环系统r n c c n 模拟模块的世计与开发 第一章绪论 1 1 移动通信的发展 当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交 流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望随时随 地、及时可靠、不受时空限制地进行信息交流，提高工作的效率和经 济效益。而移动通信就满足了人们这种需求。 第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统，主要特点 是采刚频分复j 1 j ( f d m a ) 模拟制式，语音信号为模拟调制，每隔 3 0 k h z 2 5 k h z 一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的 成功，但是其弊端也r 渐显露；b 来： ( 1 ) 频谱利用率低 ( 2 ) 业务种类有限 ( 3 ) 无高速数据业务 ( 4 ) 保密性差，易被窃听和盗号 ( 5 ) 设备成本高 ( 6 ) 体积大，重量大 为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信 技术应运而生，这就是以g s m 和i s 一9 5 为代表的第二代移动通信系 统，时阃是从八十年代中期丌始。 第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为 窄带数字通信系统。典型代表是美国的d a m p s 系统、1 s 9 5 和欧洲 的g s m 系统。 第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业 务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容， 并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信系 统。由于其诸多优点全世界各个运营商、生产厂家与广大用户对此 浙江人学硼l 。学位论史w c d m a 捧站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的i 世计与开发 产生浓厚的兴趣。第三代移动通信系统的目标可以概括为： ( 1 ) 能实现全球漫游：用户可以在整个系统甚至全球范围内漫 游，且可以在不同速率、不同运动状态下获得有质量保证的 服务； ( 2 ) 能提供多种业务：提供话音、可变速率的数据、活动视频 非话等业务，特别是多媒体业务； ( 3 ) 能适应多种环境：可以综合现有的公众电话交换网( p s t n ) 、 综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通 信系统，来提供无缝隙的覆盖； ( 4 ) 足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和 高质量的服务。 为实现上述目标，对其无线传输技术( r t t ：r a d i ot r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y ) 提出了以下要求： ( 1 ) 高速传输以支持多媒体业务。 室内环境至少2 mb i t s ： 室内外步行环境至少38 4 k b i t s ： 室外车辆运动中至少1 4 4 k b i t s ： 卫星移动环境至少9 6 k b i t s 。 ( 2 ) 传输速率能够按需分配。 ( 3 ) 上下行链路能适应不对称需求。 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟( i t u )于19 8 5 年提 出，当时称为未来公众陆地移动通信系统( f p l m t s ，f u t u r ep u b l i c l a n dm 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 ) ，19 9 6 年更名为i m t 2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n 2 0 0 0 ，国际移动通信 2 0 0 0 ) ，意即该系统工作在2 0 0 0 m h z 频段，最高业务速率可达 2 0 0 0 k b i t s ，预期在2 0 0 0 年左右得到商用。主要体制有w c d m a 、 c d m a 2 0 0 0 和u w c - l3 6 。1 9 9 9 年1 1 月5f 1 ，国际电联i t u rt g 8 l 第l8 次会议通过了“i m t 一2 0 0 0 无线接口技术规范”建议，其中我国 提出的t d s c d m a 技术写在了第三代无线接口规范建议的i m t 一2 0 0 0 浙江人学坝i 学位论史 w c d m a 攮站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的设计开发 c d m a t d d 部分中。“i m t 2 0 0 0 无线接口技术舰范”建议的通过表 明t g 8 1 制定第三代移动通信系统无线接n 技术规范方而的工作已 经基本完成，第三代移动通信系统的开发和应用将进入实质阶段。与 此同时，i m t 2 0 0 0 许可证的发放工作也在世界各国如火如荼地开展 起来。 1 2 2 g 向3 g 的演进 3 g 的标准化工作实际上是由3 g p p ( 3 t hg e n e r a t i o np a r t n e r p r o j e c t ，第三代伙伴关系计划) 和3 g p p 2 两个标准化组织来推动和 实施的。 3 g p p 和3 g p p 2 制定的演进策略总体上都是渐进式的。 ( 1 ) 保证现有投资和运营商利益 ( 2 ) 有利于现有技术的平滑过渡 1 g s m 向w c d m a 的演进策略 结合上而的论述，g s m 向w c d m a 的演进策略应是：目前的g s m h s c s d ( 高速电路交换数据，速率1 4 4 6 4 k b i t s ) 一g p r s ( 通用 分组无线业务，速率1 4 4 k b i t s ) 一i m t 2 0 0 0w c d m a 。 ( i ) 高速电路交换数据( h s c s d ：h i g hs p e e d c i r c u i ts w i t c h e d d a t a ) h s c s d 是能将多个全速率话音信道共同分配给h s c s d 结构的特性。 h s c s d 的目的是以单一的物理层结构提供不同空问接口用户速率的 多种业务的混合。h s c s d 结构的有效容量是t c h f 容量的几倍，使 得空问接口数据传输速率明显提高。h s c s d 的好处在于更高的数据 速率( 高达6 4 k b i t s ，最大数据速率取决于生产厂家) 并仍使用现有 g s m 数据技术，现有g s m 系统稍加改动就可使用。此技术中较高的 数据速率是以多信道数据传输实现的。并且，如果改动信道编码及协 议，每个信道的数据速率可到达1 4 4 k b i t s 。 浙江人学坝i 学位论史 w c d m a 攮站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的设计开发 c d m a t d d 部分中。“i m t 2 0 0 0 无线接口技术舰范”建议的通过表 明t g 8 1 制定第三代移动通信系统无线接n 技术规范方而的工作已 经基本完成，第三代移动通信系统的开发和应用将进入实质阶段。与 此同时，i m t 2 0 0 0 许可证的发放工作也在世界各国如火如荼地开展 起来。 1 2 2 g 向3 g 的演进 3 g 的标准化工作实际上是由3 g p p ( 3 t hg e n e r a t i o np a r t n e r p r o j e c t ，第三代伙伴关系计划) 和3 g p p 2 两个标准化组织来推动和 实施的。 3 g p p 和3 g p p 2 制定的演进策略总体上都是渐进式的。 ( 1 ) 保证现有投资和运营商利益 ( 2 ) 有利于现有技术的平滑过渡 1 g s m 向w c d m a 的演进策略 结合上而的论述，g s m 向w c d m a 的演进策略应是：目前的g s m h s c s d ( 高速电路交换数据，速率1 4 4 6 4 k b i t s ) 一g p r s ( 通用 分组无线业务，速率1 4 4 k b i t s ) 一i m t 2 0 0 0w c d m a 。 ( i ) 高速电路交换数据( h s c s d ：h i g hs p e e d c i r c u i ts w i t c h e d d a t a ) h s c s d 是能将多个全速率话音信道共同分配给h s c s d 结构的特性。 h s c s d 的目的是以单一的物理层结构提供不同空问接口用户速率的 多种业务的混合。h s c s d 结构的有效容量是t c h f 容量的几倍，使 得空问接口数据传输速率明显提高。h s c s d 的好处在于更高的数据 速率( 高达6 4 k b i t s ，最大数据速率取决于生产厂家) 并仍使用现有 g s m 数据技术，现有g s m 系统稍加改动就可使用。此技术中较高的 数据速率是以多信道数据传输实现的。并且，如果改动信道编码及协 议，每个信道的数据速率可到达1 4 4 k b i t s 。 浙江人学坝l j 学位论文 w c d m a 皋站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的l 世计与开发 ( 2 ) 通用分组交换无线业务( g p r s ：g e n e r a lp a c k e tr a d i o s e r v i c e ) g p r s 的主要优点是： a ) 标准的无线分组交换i n t e r n e t i n t r a n e t 接入，适用于所有g s m 覆盖的地方； b ) 可变的数据速率峰值，从每秒几个比特到17 1 2 k b i t s ( 最大 数据速率取决于生产厂家) ： c ) 由于按实际数据量记费，使用户可能全天在线一卜而只付实际 传输数据量的费用； d ) 现有业务的使用性以及新的应用； e ) 无线接口上打包，优化无线资源共享； f ) 网络构成的分组交换技术，优化网络资源共享： g ) 可延伸到未来无线协议的能力。 ( 3 ) 宽带码分多址( w c d m a ：w i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i a c c e s s ) w c d m a 成为以u m t s i m t 2 0 0 0 为目标的成熟的新技术。其能 够满足i t u 所列出的所有要求，提供非常有效的高速数据，以及具有 高质量的语音和图象业务。 但是，在g s m 向w c d m a 的演进过程中，仅核心网部分是平滑 的。而由于空中接口的革命性变化，无线接入网部分的演进也将是革 命性的。 2 i s 9 5 向c d m a 2 0 0 0 的演进策略 从i s 9 5 a ( 速率9 6 1 4 4 k b i t s ) 一i s 一9 5 b ( 速率l l5 2 k b i t s ) 一 c d m a 2 0 0 0l x ，c d m a 2 0 0 0l x 能提供更大容量和高速数据速率( 14 4 k b i t s ) ，支持突发模式并增加新的补充信道，先进的m a c 提供改进 的q o s 保证。采用增强技术后的c d m a 2 0 0 01 xe v 可以提供更高的性 能。 i s 一9 5 b 与i s 一9 5 a 的主要区别在于可以捆绑多个信道。当不使用 浙江人学坝l 学位论史 w c d m a 綦站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的设计与开发 辅助业务信道时，i s 9 5 b 与i s 9 5 a 是基本相同的，可以共存于同一 载波中。c d m a 2 0 0 01 x 则有较大的改进，c d m a 2 0 0 0 与i s 一9 5 是通过不 同的无线配置( r c ) 来区别的。c d m a 2 0 0 0l x 系统设备可以通过设置 r c ，同时支持1 x 终端和i s 9 5 a b 终端。因此，i s 9 5 a b l x 可以同 时存在于同一载波中。对c d m a 2 0 0 0 系统来说，从2 g 到3 g 过渡，可 以采用逐步替换的方式。即压缩2 g 系统的1 个载波，转换为3 g 载 波，丌始向用户提供中高速速率的业务。这个操作对用户来说是完全 透明的，由于l s - 9 5 的用户仍然可以工作在3 g 载波中，所以2 g 载波 中的用户数并没有增加，也不会因此增加呼损。随着3 g 系统中用户 量增加，可以逐步减少2 g 系统使用的载波，增加3 g 系统的载波。 通过这种方式，可以很好地解决网络升级的问题，网络运营商通过这 种平滑升级，不仅可以向用户提供各种最新的业务，而且很好地保护 了已有设备的投资。 在向第三代演进的过程中，需要注意的问题是b t s 和b s c 等无 线设备的演进问题。在制定c d m a 2 0 0 0 标准时，已经充分考虑了保护 运营商的投资，很多无线指标在2 g 和3 g 中是相同的。对b t s 来说， 天线、射频滤波器和功率放大器等射频部分是可以再利用的，而基带 信号处理部分则必须更换。 c d m a 2 0 0 01 xe v 的演进方向目前包括2 个分支：仅支持数据业 务的分支c d m a 2 0 0 01 xe v - d o 和同时支持数据和话音业务的分支 c d m a 2 0 0 0l xe v d v 。在仅支持数据业务方面目的已经确定采用 q u a l c o m m 公司提出的h d r ，而在同时支持数据和话音业务分支方面 目前的提案已有几家，包括我国已经提交的一项技术l a s c d m a ， 这些改进技术目前还处于评审过程中。 3 d a m p s 向u w c 1 3 6 的演进策略 i s 13 6 ( d a m p s ) 向u w c 1 3 6 的演进的第一步是实现g p r s 13 6 。 第二步是实现u w c 13 6( u n i v e r s a lw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s ) 。 u w c c 和t i at r 一4 5 3 决定选用以e d g e 为基础的技术。这同时意味 浙江人学坝l j 学位论史w c d m a 捧站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的l 垃计1 j 开发 着以g p r s 网络结构来支持l3 6 + 的高速数据传输。g p r s 13 6 是“13 6 + 分组交换数据业务”的官方称呼。由于考虑到实现的经济性问题，高 层协议( 指第三层以上) 与g p r s 完全相同。它提供了与g s m 的g p r s 同样的容量，用户可按入i p 和x 2 5 两利格式的数据网。其主要目的 是减少t i a e i a 一13 6 与g s mg p r s 之间的技术差别。以便用户在 g p r s 一13 6 和g s mg p r s 网络间的漫游。g p r s 1 3 6 的设计思路与 g p r s 十分相似，即在现有的电路交换网节点上并联分组交换网节点， 同时这两个网阳j 也有链路相连。值得一提的是19 9 8 到1 9 9 9 年，美国 t i a 发展第三代的策略之一是通过向第三代的演进实现与同样为 t d m a 接入方式的g s m 的趋同( c o n v e r g e n c e ) 。提高话音数据传输 速率和与g s m 的趋同被定为13 6 + 的两大目标。这对于全球性漫游和 产品的经济性极有好处。也实现了u w c c 和e t s i 的合作协议。更重 要的是，这使t d m a 在第三代系统中的角色更为重要。 1 3 3 g 的体制种类及区别 1 3 1 多种体制的由来 对于3 g ，i t u 的目标是：建立i t m 2 0 0 0 系统家族，求同存异， 实现不同3 g 系统上的全球漫游。 ( 1 ) 网络部分 在1 9 9 7 年3 月i t u 。ts g l l 的一次中间会议上，通过了欧洲提出 的“i t m 2 0 0 0 家族概念”。此概念是基于现有网络已有至少两种主 要标准，即g s mm a p 和i s 4 l 。 ( 2 ) 无线接口 在l9 9 7 年9 月1 t u rt g 8 l 会议上，丌始讨论无线接口的家族 概念。在l9 9 8 年1 月t g 8 l 特别会议上，提出并丌始采用“套”的 概念，不再使用“家族概念”。其含义是无线接口标准可能多于一个， 但并没有承认可以多于一个，而是希望最终能统一成一个标准。 造成技术不同的原因主要有下面两个： 浙江人学坝l j 学位论史 w c d m a 捧站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的l 垃计1 j 开发 着以g p r s 网络结构来支持l3 6 + 的高速数据传输。g p r s 13 6 是“13 6 + 分组交换数据业务”的官方称呼。由于考虑到实现的经济性问题，高 层协议( 指第三层以上) 与g p r s 完全相同。它提供了与g s m 的g p r s 同样的容量，用户可按入i p 和x 2 5 两利格式的数据网。其主要目的 是减少t i a e i a 一13 6 与g s mg p r s 之间的技术差别。以便用户在 g p r s 一13 6 和g s mg p r s 网络间的漫游。g p r s 13 6 的设计思路与 g p r s 十分相似，即在现有的电路交换网节点上并联分组交换网节点， 同时这两个网阳j 也有链路相连。值得一提的是19 9 8 到1 9 9 9 年，美国 t i a 发展第三代的策略之一是通过向第三代的演进实现与同样为 t d m a 接入方式的g s m 的趋同( c o n v e r g e n c e ) 。提高话音数据传输 速率和与g s m 的趋同被定为13 6 + 的两大目标。这对于全球性漫游和 产品的经济性极有好处。也实现了u w c c 和e t s i 的合作协议。更重 要的是，这使t d m a 在第三代系统中的角色更为重要。 1 3 3 g 的体制种类及区别 1 3 1多种体制的由来 对于3 g ，i t u 的目标是：建立i t m 2 0 0 0 系统家族，求同存异， 实现不同3 g 系统上的全球漫游。 ( 1 ) 网络部分 在1 9 9 7 年3 月i t u 。ts g l l 的一次中间会议上，通过了欧洲提出 的“i t m 2 0 0 0 家族概念”。此概念是基于现有网络已有至少两种主 要标准，即g s mm a p 和i s 4 l 。 ( 2 ) 无线接口 在l9 9 7 年9 月1 t u rt g 8 l 会议上，丌始讨论无线接口的家族 概念。在l9 9 8 年1 月t g 8 l 特别会议上，提出并丌始采用“套”的 概念，不再使用“家族概念”。其含义是无线接口标准可能多于一个， 但并没有承认可以多于一个，而是希望最终能统一成一个标准。 造成技术不同的原因主要有下面两个： 浙江大学坝i + 学位论文 w c d m a 基站( n o d e b ) 自环系统r n c c n 模拟模块的设计与开发 ( 1 ) 与第二代的关系 网络部分一定要与第二代兼容，即第三代的网络是基于第二代的 网络逐步发展演进。第二代网络有两大核心网：g s mm a p 和i s 4 1 。 无线接口：美国的i s 一9 5c d m a 和i s 13 6t d m a 运营者强调后向兼 容( 演进性) ；欧洲的g s m 、r 本p d c 运营者无线接口不后向兼容 ( 革命型) 。 核心网与无线接口的对应关系如下图1 1 所示： 图1 - l 核心网与无线接入网接口的对应关系 ( 2 ) 频谱对技术的选用起着重要的作用 在频谱方面。其中关键的问题是i t u 分配的i t m 2 0 0 0 频率在美 国已用于p c s 业务；出于美国要与第二代共用频谱，所以特别强调 无线接口的后向兼容，技术上强调逐步演进。而其他大多数国家有新 的i m t 。2 0 0 0 频段，新频段有很大的灵活性。此外知识产权起着非常 重要的作用，q u a l c o m m 公司有自己的专利声明；还有就是竞争也是 一个造成技术不同的主要因素。 1 3 2r t t 技术提案 i t u r 第8 研究组的t g 8 1 任务组负责推进i m t 2 0 0 0 无线电传 输技术( r t t ) 的评估、融合工作。至1 9 9 8 年9 月，r t t 提案包括 对m s s ( 移动卫星业务) 在内多达1 6 个，它们基本来自i m t 2 0 0 0 的1 6 个r t t 评估组成员，包括 7 浙江夫学坝l 学位论殳 w c d m a 堪站( n e d e p , ) 自环系统r n c c n 模拟模块的设计与开发 ( 1 ) u t r aw c d m a ( 欧洲) ( 2 ) d e c t( 欧洲) ( 3 ) c d m a 2 0 0 0( 美国) ( 4 ) u w c 一13 6 ( 美国) ( 5 ) w i m sw c d m a( ( 6 ) w c d m a n a ( 美国 ( 7 ) w c d m a ( 同本) ( 8 ) t d s c d m a ( 中国 美国) ) ) ( 9 ) g l o b a lc d m a ( 同步) ( 韩国) ( 1 0 ) g l o b a lc d m a ( 异步) ( 韩国) ( 11 ) l e o 卫星系统s a t c d m a ( 1 2 ) e s a 的宽带卫星系统s w c d m a ( 13 ) 混合宽带c d m a t d m a 卫星系统s w c t d m a ( 1 4 ) i c o 全球通信公司的i c or t t ( 15 ) i n m a r s a t 的卫星系统h o r i z o n s ( 16 ) i r i d i u ml l c 公司的卫星系统i n x 。 其中前10 种为i m t 2 0 0 0 地面系统r t t 提案，后6 种r t t 反映 了将m s s ( 卫星移动通信业务) 纳入i m t 2 0 0 0 的努力。 提案充分反映了很多国家对i m t 一2 0 0 0 未来制式确定的关心与力 争施加有效影响的基本愿望。但从市场基础、后向兼容及总体特征看， 欧洲e t s i 的u t r aw c d m a 及美国c d m a 2 0 0 0 这两个提案，最具竞 争力，r t t 融合的关键即在于这两个提案的融合能否取得有效的进 展。 1 3 3 技术融合 i m t 一2 0 0 0 既包括地面移动通信业务( t m s ) ，又包括卫星移动 通信业务( m s s ) 。建议一个全球统一、融合得更好的第三代移动通 信标准，对运营商、制造商、用户及政策规划管理部门均更有利，也 为世界各国所欢迎。 8 浙江人学埘! i j 学位论史 w c d m a 赫站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的l 世计j 开发 目前，i m t 一2 0 0 0 的r t t 标准的制定工作己进入最后的实质性阶 段，就16 个r t t 候选方案来看，地面移动通信融合的最终结果对于 f d d 模式，以欧洲e t s i 的w c d m a ( d s ) 与美国t i a 的c d m a 2 0 0 0 最具竞争力：而对于t d d 模式，欧洲的e t s iu t r a 提出的t d c d m a 与中国c a t t 提出的t d s c d m a 是进一步融合的主要对象。1 9 9 9 年 3 月底，爱立信和高通公司就i p r 达成的一系列协议，为推广全球 c d m a 标准扫除了知识产权方面的重大障碍。1 9 9 9 年5 月底，运营 者协调集团o h g ( 全球3 1 个主要操作运营者与1 1 个重要制造商) 提出的涉及i m t - 2 0 0 0 的融合提案对促进其主要参数( 码片速率、导 频结构及核心网协议以g s m m a p 、a n s i 一4 1 为基础) 统一起了积极 作用，参与者一致统一码片速率对f d d d s c d m a 取3 8 4 m c p s ，对 f d d m c c d m a 即f d d c d m a 2 0 0 0 一( m c ) 取3 6 8 6 4 m c p s 。l9 9 9 年6 月 于北京召丌的t g 8 1 第l7 次会议就i m t 2 0 0 0 的无线接口技术规范 建议r e c 、i m t 、r s p c 达成了框架协议，并鼓励3 g p p 、3 g p p 2 及各 标准丌发组织s d o s 支持上述o h g 提案，由工作组对m s s 提案进行 更细节化的工作。 1 9 9 9 年1 1 月，在芬兰赫尔辛基召开的第l8 次会议上，通过了 “i m t 一2 0 0 0 无线接口技术规范”建议，该建议的通过表明t g 8 1 在 制定第三代移动通信系统无线接口技术规范方面的工作已基本完成。 第三代移动通信系统的丌发和应用将进入实质阶段。 到目前，主要的技术体制有：u t r af d d 、u t r at d d 和 c d m a 2 0 0 0 ，u t r af d d 采用w c d m a ，u t r at d d 采用t d c d m a ， 而将t d - s c d m a 和u t r a 进行融合，分别将t d c d m a 和t d s c d m a 称为3 8 4 m c p st d d 和1 2 8 m o p st d d 。t d s c d m a 和w c d m a 、 c d m a 2 0 0 0 已经成为最主要的三种技术体制。 9 浙江人学坝i 学位论殳 w c d m a 捧坫( n o d e p , 1 自珥系统r n c c n 模拟模块的蛙计j 开发 第二章w c d m a 系统结构 2 1 u m t s 系统网络概述 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 n ss y s t e m 、通用移动 通信系统) 是采用w c d m a 空中接口技术的第三代移动通信系统， 通常也把u m t s 系统称为w c d m a 通信系统。u m t s 系统采用了与 第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络( r a d i oa c c e s s n e t w o r k ，r a n ) 和核心网络( c o r en e t w o r k ，c n ) 。 从3 g p pr 9 9 标准的角度来看，u e 和u t r a n ( u m t s 的陆地无 线接入网络) 由全新的协议构成，其设计基于w c d m a 无线技术。 而c n 则采用了g s m g p r s 的定义，这样可以实现网络的平滑过度， 此外在第三代网络建设的初期可以实现全球漫游。u m t s 网络单元构 成如图2 1 所示。 i 。一9 了唑：j 鼍鼍； 7 m ：? 堂蔓 图2 1u m t s 网络单元构成示意图 从图2 1 的u m t s 系统网络构成示意图中可以看出，u m t s 系统 的网络单元包括如下部分： 1 u e( u s e re q u i p m e n t ) u e 是用户终端设备，它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：u e 通过u u 接口与网络设备进 星点 浙江人学坝i 学位论殳 w c d m a 捧坫( n o d e p , 1 自珥系统r n c c n 模拟模块的蛙计j 开发 第二章w c d m a 系统结构 2 1 u m t s 系统网络概述 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 n ss y s t e m 、通用移动 通信系统) 是采用w c d m a 空中接口技术的第三代移动通信系统， 通常也把u m t s 系统称为w c d m a 通信系统。u m t s 系统采用了与 第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络( r a d i oa c c e s s n e t w o r k ，r a n ) 和核心网络( c o r en e t w o r k ，c n ) 。 从3 g p pr 9 9 标准的角度来看，u e 和u t r a n ( u m t s 的陆地无 线接入网络) 由全新的协议构成，其设计基于w c d m a 无线技术。 而c n 则采用了g s m g p r s 的定义，这样可以实现网络的平滑过度， 此外在第三代网络建设的初期可以实现全球漫游。u m t s 网络单元构 成如图2 1 所示。 i 。一9 了唑：j 鼍鼍； 7 m ：? 堂蔓 图2 1u m t s 网络单元构成示意图 从图2 1 的u m t s 系统网络构成示意图中可以看出，u m t s 系统 的网络单元包括如下部分： 1 u e( u s e re q u i p m e n t ) u e 是用户终端设备，它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：u e 通过u u 接口与网络设备进 星点 浙江人学倾i j 学位论文 w c d m a 皋站( n o d e b ) 自环系统r n c c n 模拟模块的设计与开发 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，包括普 通话音、数据通信、移动多媒体、i n t e r n e t 应用( 如e m a i l 、w w w 浏览、f t p 等) 。 u e 包括两部分： m e ( t h em o b i l ee q u i p m e n t ) ，提供应用和服务 u s i m ( t h eu m t ss u b s r i b e rm o d u l e ) ，提供用户身份识别 2 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 ， u m t s ) u t r a n ，即陆地无线接入网，分为基站( n o d eb ) 和无线网络 控制器( r n c ) 两部分。 n o d eb 是w c d m a 系统的基站( 即无线收发信机) ，包括无线 收发信机和基带处理部件。通过标准的i u b 接口和r n c 互连，主要 完成u u 接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道 编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转 换等功能。 n o d ebl b 下列几个逻辑功能模块构成：r f 收发放大，射频收发 系统( t r x ) ，基带部分( b b ) 。传输接口单元，基站控制部分。 r n c 是无线网络控制器，主要完成连接建立和断丌、切换、宏分集 合并、无线资源管理控制等功能。具体如下： ( 1 ) 执行系统信息广播与系统接入控制功能： ( 2 ) 切换和r n c 迁移等移动性管理功能； ( 3 ) 宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控 制功能。 3 c n ( c o r en e t w o r k ) c n ，即核心网络，负责与其他网络的连接和对u e 的通信和管理。 浙江人学f i ! ；! l 。学位论史 w c d m a 皋站( n o d c b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的址汁与开发 4 o m c o m c 功能实体包括设备管理系统和网络管理系统。 设备管理系统完成对各独立网元的维护和管理，包括性能管理、 配置管理、故障管理、计费管理和安全管理等功能。 网络管理系统能够实现对全网所有相关网元的统一维护和管理， 实现综合集中的网络业务功能，同样包括网络业务的性能管理、配置 管理、故障管理、计费管理和安全管理。 5 e x t e r n a ln e t w o r k s e x t e r n a ln e t w o r k s ，即外部网络，可以分为两类： 电路交换网络( c sn e t w o r k s ) ：提供电路交换的连接，象通话服 务。i s d n 和p s t n 均属于电路交换网络。 分组交换网络( p sn e t w o r k s ) ：提供数据包的连接服务，i n t e r n e t 属于分组数据交换网络。 2 2 u t r a n 的基本结构 u t r a n 的结构如图2 - 2 所示 一一一一一一一一_ - 一一一一一一一一- 一一一一- 一一一一一一 _ i i 图2 - 2u t r a n 的结构 浙江人学f i ! ；! l 。学位论史 w c d m a 皋站( n o d c b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的址汁与开发 4 o m c o m c 功能实体包括设备管理系统和网络管理系统。 设备管理系统完成对各独立网元的维护和管理，包括性能管理、 配置管理、故障管理、计费管理和安全管理等功能。 网络管理系统能够实现对全网所有相关网元的统一维护和管理， 实现综合集中的网络业务功能，同样包括网络业务的性能管理、配置 管理、故障管理、计费管理和安全管理。 5 e x t e r n a ln e t w o r k s e x t e r n a ln e t w o r k s ，即外部网络，可以分为两类： 电路交换网络( c sn e t w o r k s ) ：提供电路交换的连接，象通话服 务。i s d n 和p s t n 均属于电路交换网络。 分组交换网络( p sn e t w o r k s ) ：提供数据包的连接服务，i n t e r n e t 属于分组数据交换网络。 2 2 u t r a n 的基本结构 u t r a n 的结构如图2 - 2 所示 一一一一一一一一_ - 一一一一一一一一- 一一一一- 一一一一一一 _ i i 图2 - 2u t r a n 的结构 浙江火学硕l 。学位论殳w c d m a 皋站( n o d e b ) 白环系统r n c c n 模拟模块的世计与开发 u t r a n 包含一个或几个无线网络予系统( r n s ) 。一个r n s 由 一个无线网络控制器( r n c ) 和一个或多个基站( n o d eb ) 组成。 r n c 与c n 之间的接口是i u 接口，n o d eb 和r n c 通过i u b 接口连接。 在u t r a n 内部，无线网络控制器( r n c ) 之间通过f u r 互联，i u r 可 以通过r n c 之问的直接物理连接或通过传输网连接。r n c 用来分配 和控制与之相连或相关的n o d eb 的无线资源。n o d eb 则完成l u b 接口和u u 接口之间的数据流的转换，同时也参与一部分无线资源管 碑。 2 2 1r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) r n c ，即无线网络控制器，用于控制u t r a n 的无线资源。它 通常通过i u 接1 ：3 与电路域( m s c ) 和分组域( s g s n ) 以及广播域( b c ) 相连( 图上未标) ，在移动台和u t r a n 之问的无线资源控制( r r c ) 协议在此终止。它在逻辑上对应g s m 网络中的基站控制器( b s c ) 。 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 ) ，c r n c 负责对其控制的小区的无线资源进行管理。 如果在一个移动台与u t r a n 的连接中用到了超过一个r n s 的 无线资源，那么这些涉及的r n s 可以分为： 服务r n s ( s r n s ) ：管理u e 和u t r a n 之间的无 线连接。它是对应于该u e 的i u 接口( u u 接口) 的 终止点。无线接入承载的参数映射到传输信道的参 数，是否进行越区切换，丌环功率控制等基本的无 线资源管理都是由s r n s 中的s r n c ( 服务r n c ) 来完成的。一个与