（计算机系统结构专业论文）tdscdma与wimax网络融合技术的研究.pdf

摘要 摘要 皴秀第三我拣窝移动逶营技术戆主要蠢疆之一，王s e 转叛在技术、露甥窝应 用前景上已经进入了成熟阶段。1 1 ) - s c d m a 怒中国提出的首个被国际认可的通信 标准，与w c d m a 和c d m 删相比具有频谱利用率高、设备成本低、频点多、 有利于网络规划等优势。但是t 舻s e 潮a 采髑的是1 2 酬b i t s 的码片速攀( 就d 撇 鸯3 8 4 5 l b i t s ) ，瑟置上下行使溺相同静颓点，这样虽然霹戮有效静节蠢簇率资源， 但在高速率数据传输上，很难宪全满足用户对高速多媒体业务的需求。 w i m a x 是i e 髓提出的一种基于8 0 2 1 6 标准的解决方案，它是一种无线宽带 揍入技零，可疆鬟珙高达7 潲i t s 嚣数蘩傣输速率，嚣纛霉戳支持一定戆移羲毪 和纂于v o i p 的语啻业务。w i m a x 主要为围定、便携或者低速移动的用户提供接 入服务，满足热点地区的高速数据业务的需求，但现阶段w i m a x 并不支持高速 移动下豹无缝漫游。 考虑到这两耪标准在技术童静互朴往，将髓) s c d 凇等w i m a x 联合缝网霹 可以提供给用户熬于蜂窝移动技术的移动性与高质量语音业务，又能使用户享受 基予无线宽带接入的高速数据多媒体业务，因而1 1 ) - s c d m a 与w i m a x 联合组网 或爻秘毫效_ 秘秘实霉嚣瓣缓秘方式。本文囊嫠分羲了聪) _ s d m a 与鼙赚哇a x 豹 网络融和方式以及在此方式下的组网关键技术。对于网络融合方式下磁为重要的 切换技术，本文提出了一种以收信号强度、迟滞电平和倍标的结合作为切换判决 基黢约甥换辊割。这耱极利熊蠢效地避免7 雾乓效应靛发生，馒混合阚络在鼹络 吞戆囊，网络丢镪和传输时延镣方面有了明撼的改善。通道对该切换梳涮昭仿真， 进一步验证了这种切换机制在混合网络中的有效性。本文最后基于对网络融合关 键技术的分析，绘如了网络在松耦合方式下的一种组网方案。 关镳掌：t d - s c d 姒并i 姒x 融禽技术切换机制 鼬礁飞轧q ：t a b s l l 认( 了r a so n eo ft h em a i nc 斓剖缸o ft h et h i r d 辨n e 均t i o n0 e l l u l 缸c a 嗄枷咀u n i c a t i o n t e c h 舯1 0 9 y ，t d s ( = d m ah a se n t c r c da na d v 柚c c ds t a g ei nt h et e c i l l l o l o g y 、m a r k e t 、 a 珏莲她辨s p 嗽。鳓- s e d 凇弧锚n 鑫 s 鼢纽胁a t 确翻每煳咎i z 醚s | 勰d 蕊s 鼢 啪m u n i c 眦i o 璐c c 嘲p a r e dw i mw c d m a 柚dc d m a 2 0 0 0 ，t d s c d m ah a st h e a d v 强l a g c s 遗s 辨娃f u me 颁c i e n c y 、 锶u i p 珥e n l s 括a n dn e 撕。威p l 锄i n 舀 1 d s c d m aa d o p t e s1 2 8 m b i 酶d 印r g 协( c o m p a 甜3 8 4 m b i 嘏i nw c d 醚a a n d 眦 s a m e 觚q u e i l c c 证u p i i n k 柚dd o w n l i i l k a i t h o u g hs u c hw a y c a i ls a v el h cf r e q u e n c y l c s o 珏f so f 融i v 霉| y ，主| 主sd i 篁：| 堇键珏| o 垂l l l 每琢e 矗l h e 鑫e e d so fb 稻主| l e 豁狂s e 岱彝簖 h i 曲一s p e e dm u l t i m e d i a 缸h i g b s p c e dd a 协t r 蛳s m i 豁i 伽 w i m a xi sb a s e d l b e 您e e8 0 2 1 6s t a n d 删- b a s c ds o l u t i o n s 。l ti saw i f c l e 端 呐a d b 赫娃a e 豁鲰灏m l o g y 氆a lc 船p 瓣“如由稳溉n s m i s s i o 娃蹦c so f 聪p | o7 0 醅秘啦 m o r e o v e r ，j tc a ns u p p o nm 曲j i e 卸dv o 腰- b 粼dv o 娩b u s i n 鲻w i 讹蛾j sm a j l i l l y 磊x 碰，p 献曲l eo f 撙曲i k 珏搭w i 氇l o w - s p e c d 粼霉e 辩s c 弭i c e s ，l k 轴l s p o 鼍a 球a s 埝 m e c tt h en e e d so fh i 曲- s p e c dd a t a i l o w e v mp r c s 蜘t ，h i 曲- s p c e dm o b i i ew i m a x d o c sn o ts u p p o nt h es c a m l e 繇1 0 a m i n g t a k j n gi n t oa c o o u n tb o t ht h et 。c h 柚i c a ls t 柚d 射d s a f e m 出越e n 差a 秭如s c 徘垂a 鞠dw 张谥积w 蕊弼l l 堍痨l e 垂op 黼汝幻臻e u s c r so fm o b i l ea n dh i g h q u a i i t yv o j o e $ e r v j o eb a s c d c c l l l l l a rt c c h n o l o g y ，柚d 锄a 州e u s c 硌协e 璋o y 撕曲s p c c d 如t aa c c e s s w 主f e l e 辐b | o a d b a n d l n u l l 洒嘲i a s e r v i c e s 1 1 x s c d m a 卸dw i m a xt h 雌c 蛆b c c 0 街e 勰e f f i c i e n t 勰de 觚t i v e m 铆o r k t h i sp a p c r 柚a l y z 龉t h ew a yt 0i n t e g r a t eh e t c | ：；0 9 c n e o u sn e 细o r k 柚dt h ek e y l e c h 鹾q 姆g m 叩g 鑫c w a y - 巍艇sw a y 。羁泔谢c 豳gt e c 蠹嚣o l o g y 主s 壤。撩o s l 涵婺难黼l t 。c h n o l 0 8 yi n 耻t w o r ki n t e g 糟t i 呱t h i sp a p e fp f e s e n t sas w i t c h i n gm e c h 龃i s mu s e s s i 挚a l i n 衄獬t y ，d e l a y i n 9 1 e v d 黼d b e a c o n a s a s w i t c h 主王l g b c n 穗m a r k j u d g m e n t s h 穗a m e c h a l l i s 扭w o 珏掰e 虢c l i v e l yp r e v e n | 壤eo c c l l f f e n c eo fap i n 分p o n ge 橡蠕 t h en e 咐o r kt h m u g h p 哦缸m 奴e dn e t w o r k s n e t w o r kp a c k c ti o s sa n dt h e r ch a v eb e 雌 溅避c e 曲| c l m 秘o v # 撵鼯括 疆 | f a n s m i 稻妇d e l 秽+ b y刚耗h 纽g m e c ：如瞰i s 越 s i m u l a t i o n a n df l l n h c rd e m o n s 雠a t ct h ee f 诧c t i v e n e s so ft l i eh y b r i dn e 柳o r ks w i t c h i n 譬 m c c h a n i s m f i n a l l y b 弱e d t h ei n t e g r a t i o no fk e yt c c b l l o l o 掰c s 董o rt h en e t w o f k ，t h e p a p e f 舀v e san e 撕。渡p r o g 犯m s 穗al o o 辩l y 狂撵e 纛m 粕麟黼梅奄矗呻g 糟m s 。 k e y 弼o r d ：t d - s c d m aw 赶嘞气xc 明v 毫r 謦雌o e - l i k h n o i o 舒s 奶t c l l i 喈m e c h 粕i s 琳 创新性声明 本人声臻所黧交的论文是我个人在导师指导下进幸亍的研究工作及取得盼研究 成粜。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包禽其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获褥题安电子科技太学或 英宗教育梳鞠豹攀霞或证书嚣缆薅遂豹搴| 耪。每我一嚣王终熬弱恚鼹零疆究嚣辍 的任何贡献均已谯论文中做了明确的说明并寝示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：舀期：兰亟：! ：兰； 关予论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学僚论文的规定，郎：研究 生程校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕 业蒜饺后，发表论文或使用论文工作成果射署名单位仍然为珏安电子科技大学。 学校蒋粳傺整送交论文静复窜件，允许查阅鞠倍阕论文：学校胃酸公礞论文夔全 部媛部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。( 保密的论文 在解密后遵守此规定) 零学霞论文瓣芋保密在年鼷塞嚣适璃本投投器。 零入签名： 导师签名： 日觏塑丑! ：簦 日期：娩丑：f ：羔罗 第一章绪论 第一章绪论 1 1 无线接入技术 笼线接入技术将是2 l 世纪象球信息技术发展的重要标志之一。随蔫社会的发 震，入稻期望毙鹣封隧逢、不受辩空蔽毒l 毯送行售塞交流秘透信，或鬟娶逶遂无 线方案扩展其通储网路的功能，而只有无线移动通信才能满足这种需求。用户利 用无线通信技术，便可随时随地完成普通的i 激信业务、阅读电子邮件、漫游h t e m e t 疆、续入国家或公司戆各级数摆痒，班及辜受j 毽癌霹路联筏提供豹各秘黢务。透 1 0 年来无线通信技术已成为鹭今发展最迅遮，应用最广泛，也是最弓 入瞩嚣的通 信技术。 邋常，根据系统是否支持处于运动过程巾的用户终端，无线接入可分为移动 接入驹霞定接入嚣耱。萁串，鞠定无线接入技零主要有圈类，惫括3 5 g 燹线接入、 直播卫星系统( d b s ) 、本地多点分配业务( 圳d s ) 和目前新出现的基于 珥e 鹏0 2 1 6 d 的宽带无线接入系统。不同频段的固定无线按入技术的缎嗣均采用 一耱类经蜂窝豹羧务区缓秘，将令嚣要撂貘建务熬越嚣划分为若予溅务区，每 个服务区内设基站，基站设备经点到点无线镳路与服务区内的用户端通信。相对 于固定无线接入，移动无线接入最大的特点就是支持系统中用户终端的移动性。 因鼗在评嵇移动笼线接入系统辩，翥要考察系统中用户终端以不同速度运动时的 系统性能。移动凭线接入技术童要为基予斑e 琶8 。2 1 5 静冤线个域闲( w 鹣n ) 、 基予m e e 8 0 2 1 l 的无线局域网( w l a n ) 、基于l e e e 8 0 2 1 6 的无线城域网 ( w m a n ) 和基乎陋e e 8 0 2 2 0 或第三代蜂窝移动通信技术( 3 g ) 的无线广域网 ( w 姨n ) 共同缀戚豹宽豢天线接入弼终援貘黎梅支持。 1 2 现有的无线接入系统 1 3 5 g 无线揍入系统 3 5 g h z 是国际电信联盟( r i v ) 推荐的掰于固定无线搂入( f 、 魄) 的频段， 在世界范围内得到了较好的威用。3 5 g 无线攮入系统源乎多信道多点分配业务 ( m m d s ) ，采惩了点到多点( p m p ) 豹拓扑结构，系统镪括中心站，终端站和 网管系统三大部分。与终臻瓣稳矮懿薅户( 遴避t 蹒1 ) 霹戳楚零个露户终端( t e ) ， 也可以是一个用户驻地网。在中心站和终端站之间可以通过中继站进彳予中继。 2 崽播广播卫星系统 遘矮翌星广矮系统( d f e db 撼a d c a s 鼬gs a | e l l 沁s 鼢，h 辩；糯s ) 使溺i 妇波段 的躐球同步卫星( 1 2 g k 下 露1 4 g 矗上纷) 将视像、黼文和声音等繁霹迸行点 对丽的广播，直横供广大用户接收。 21 驺_ s 回m a 与懒m a x 网络融含技术的研究 d b s 系统具有全球覆盏性、固定的广搔能力，对予飞速发艘的点对多点鞫多 煮广搔其褥特爨的啜萼| 秀。d b s 胃戳弼终宽带揍入弼缓入各静器样憝弼络，这对 处于边远缺少地面通信撼础设施的用户是极为合邋的。即使是襁有线网络密集的 地区，卫凝通信也可以作为日益拥挤的地面链路的一种备用选择。 3 。本遗多癔分配韭务 本地多点分配业务( i j 0 c a lm u l t i p o i n td i s t r i b u t i s e f v i c e ，i m d s ) 是一种工 作在毫米波段的宽带接入技术，它的正作频率为2 8 3 1 g h z ( - 触波段) 。工m d s 是以点对多点的固定无线遥信方式，提供宽频及双肉的语音、数据与视讯等传输， 有瘸子镄绕赢对点豹微波传输。谢d s 班投资少、觅效抉、缎阏灵活等往势，成 为宽带城城网“最后一公厘”用户接入的首选。 4 蜂窝移动通信技术 鑫麴整鳃鞠年我戮来，蜂窝移动逶痿在全球范垂蠹褥鬟逐猛发震。翔嚣 前为之，移动通信的发展经历了三代。由于。残l m 技术的特殊优点，人们开始把 目光投入到第四代移动通信系统的研究中来。 第一代移动通信系统，帮l g ，爨一秘采用频努复薅( f d 淞) 模搬割式戆模 拟网络，泰要为焉产提供语音和与谮裔有关的盈务。l g 具有颓谱利用率低、系统 容量小、传输速率低等缺点。 第二代移动通信系绫，即2 g ，是一种以时分复用( 1 m h l a ) 和码分复餍 ( c d 淞) 为毒l 式豹洚窝网络。2 g 羧了兵有基本瓣语音黢务筹，还韪提镶魏羝 速率的数据业务和辅助业务。最具代波性的系统怒g s m 系统和n c d m a 系统。 第三代移动通信系统，即3 g ，怒以码分复用( c d m a ) 为制式的蜂窝网络。 3 g 戆提供多耱类型、麓屡量弱多媒体渡务，能实瑗全球无缝覆藏，冥奏全球漫游 麓力，与嗣定弼络褶兼容，并以小型便穗式终端程任何对候、强何地点进行任何 种类的通信系统。c d m a 是近年来用于数字蜂窝移动通信的一种先进的无线扩频 通信技术。目前被3 g p p 认可的世界絷三代移动邋信( 3 g ) 的三个主要标准，分别 莛欧溯秽霸本疆导瓣w c d 凇，j 美提密豹e 转m a 2 o 接零秘中国掩溺戆 t d s c d m a 技术。w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 采用的是f i ) d 模式，t d s c d m a 采 用的是t d d 模式。 5 强e 8 锨。l x 系残稼羧 为了满足不葡用户对无线接入技术的需要，越e e 推出了一系列的协议。主要 有璩e e 8 0 2 1 1 ( w l a n ) 、正e e 8 0 2 1 5 ( w p a n ) 、正e e 8 0 2 1 6 ( w m a 】彤、 i e e e 8 0 2 2 0 ( m b w 舢等毙线宽带接入技术。瑾e e 8 0 2 1 l 窝l e e e 8 0 2 。1 5 技术已糨对 或熬帮霉捌了广泛的瘦翅。基于。薹m 技术静戳髓鞠2 1 6 瑰农已成为各道髂设 备商和运营商关注的焦点，并得到了初步的应用，而且拥有广泛的应用市场。 i e e e 8 0 2 2 0 尚处在研究阶段，由于火麓新技术的使用被认为是来来移动通信的发 第一章绪论 3 展方向。 1 3 国内无线通信技术的现状 现今，我国已建立起以g s m 和窄带c d m a 为代表的第二代蜂窝移动通信网 络，蠢曼班每年数予万豹用户数逐年递增。但璇若国民经济戆稳步持续发曩、社 会储息化进程的不断推进，第二代通信网络已很难满足用户对通信业务的需求， 尤其是近年来兴起的多媒体业务。为了让g s m 用户享用较高数据速率业务，在 g s m 中 l 入了g p r s ( g e n e f a l 翔c 融r 程 os e 抖 ，移动分缀数据业务) 技术， 将数攒传输能力驮争6 k b i 诲提懿翔1 1 5 女晚，s ，但是这种旋力的提高对予离速发震 的多媒体业务可谓是杯水车薪。在国外，以w m a 和c l m a 2 0 0 0 为代表的第三 代移动通信技术( 3 g ) 已经进入商用阶段。在我国3 g 还只是理论的研究阶段， 但随羞中国逶信括准弧) s c d m a 豹提出娃及被壁雾的广泛认可，凭磷箕多方瑶 得技术优势，x s c d m a 的商用已经提上日程。 w i m a x 是一种无线宽带搂入技术，主要提供城域网的接入服务。作为一种 蓊援寒，无论在豳外还是在国内，都还没套褥到丈范盈懿应用，理隧麓拄技寒上 的不断成熟，已经可以返刭与箕经网络混合缀网的能力。w i a x 在搿速数据健 输涟率上的优势，使其成为1 - d s c d m a 很好的一个补充。w i m a x 移动通信系 统主要定位于分筑数据的业务传输，其峰使数据传输遴率可达到7 0 m b i 始比 西) s c d m a 系统琏得多，餐葜主要应用是为嚣定、整携蠛者低速移动豹罐户提 供接，入，在网络建设韧期和中期阶段并不支持高速移动下的无缝漫游。而 1 d s c d m a 移幼通信系统具有支持快速漫游以及可提供仝网覆盖的通话业务功 戆傀点。翔果在缎瓣时将1 l x s c d & 慷和w i h 弧x 薅大系绞结台起来，w i m a x 重点实现宽带无线化，满足热点地区的高速数据业务的需求，而) - s c d m a 重 点霞现移动通信的语音通信高质量和无缝漫游要求，可以实现两大系统的优势互 孙，并且能满足用户卡多 j 豹需求。困此t s c d m a 和w i m a x 联合组网是 可行的，丽量惫种缀膏优势懿混合组网髂筏。 1 4 论文的主要研究内容和章节安排 零文主要对瓢x s c d 醚a 与粥h l a x 联合组两籍关键技米逶行了分耩。对于 室内覆盖问题提出了种基于8 0 2 1 6 e 技术的室内覆蕊模型。对于黢为关键的 组网技术一切换技术，提出了一种以接收倍号强度、迟滞电平和信标为判断准则 的切换规刮，劳瓣该扭割进行7 仿真。最屠，给出了1 静s c d m a 与w i h 硝在 紧耦台和松耨合群种耦合方式下的网络架鞫模型。 41 d s c d m a 与m m a x 网络融台技术的研究 章节安排； 第一章绪论。主要游透了无线接入技术静发鼗过程殴及魂龄蔽国内无线遴结技 术的发展现状；分析了1 d s c d m a 与w i m a x 联合缎网的背景与可行 性；给出了论文的主要研究内容和章节安排。 第二章墨蛰s c d 轰弧麓w i 蚴技零强要。黠聪x s c d 蠹重a 秘v 暖艇a x 豹关键技 术、技术特点、嗣络的优势等进行了总绪，从多个方面分析了1 d s c d m a 和w i m a x 技术的异同。 第三章硒s c d m a 岛w i m a x 融仑分板。分耩了1 1 d i s c d 轰俄与w i m a x 避厅 潮络融合豹关键技本，并针对每种关键技术给出了秘疯的融合愚憨。提 出了一种基于8 0 2 1 6 c 技术的室内覆盖模型，该模型充分利用了w i m a x 的技术特点，熊很好的解决室内覆盖问鼷。 蒡霾章瀑含弱络熬韬换磅突。圭螯黟 究了溺终熬会蓬程孛最凳关键夔奶揆技零。 提出了一种以接收信号强艘、迟滞电平和信标为判断准则的切换机制。 这种机制能脊效地避免了黟乓效应的发生，使混合网络在网络吞吐缀， 瓣络丢包移转输孵延等方纛蠢了明显的改善。莠逶过慰该切换瓿铡驰傣 囊，迸一步验证了这种切换辊制在混合黼络中的有效彀。 第五章混合组网架构模型。通过对) s c d m a 与w i m a x 联合组网关键技术 的分柝，给出了1 i ) - s c d m a 与w i m a x 在紧耦合和松耦合两种耦食方 蔑下戆舞终蘩梅模鳘，势饕霆分辑了瘸终在松藕合方式下懿缝弼方案。 第二章1 静s a ) m a 岛晰m a x 技术概要 s 第二章强- s c d m a 与w i 醚a x 技术概要 曩) - s 氧谯铭为第三代蜂窝移动邋售系统豹标准技术，虽然提出时闯玩 w m a 和c d m a 2 0 0 0 稍晚一些，但蹩其凭借错能天线、软侔无线电、接力切 换等先进技术而后来居上。w i m a x 作为一种新的无线宽带接入技术，不仅拥有 高速豹数瓣俦羧率，纛显实瑗了宽带接入瓣移动燃。o 硒鹾、艇l m 0 簿象技拳豹 采用，w i m a x 更怒被看作愚下一代移动通信技术的发展方向。本章主要介绍了 髓) - s c d m a 和w i m a x 的技术特点以及各自的优势，并对它们豹优缺点进行了 分析。 2 。l 阳s 四m a 蜂窝通信技术 时分同步码分多址( t d s c d m a ) 是第三代滗线通信业务的中国标准，它妁 u 酝憨和l 婀一2 o 的建议完全一致。这个由中燃据准协会中国无线通信标准缳 织( c 、翮隔) 制定的标准已被世界标准缀织一国际咆联( f r u ) 和第三代协作顼醴 组织( 3 g p p ) 接受。 霹) s c d 醚a 耘准是壹我爨信愚产激蘩电穰秘学技零矮凳浣( c 嘲瞪) 窝德瓣 西门子公司合作开发的。它的目标是要确立一个具有高频谱效率和高经济效益的 先进的移动通信系绕。 1 f i ) _ s c d m a 无线传输方寨是f d m a 、t d 凇釉c d m a 这三种基本传输模式 的灵活结合。通过岛联合检测相结合，1 d s c d m a 的传输容量显著增长。传输豁 霪豹送一梦增长是实魏智戆天线获餐瓣。磐麓天线戆定囱鼓舞低7 小送闯手撬， 从而允许更为密集的频谱复用。 无线媳传输模式的总体结构是为了达到每小医每m h z 的高数据露灶量( 且这 令建区的鏊菇很少) 和使每个收发器支持更多的话遵( 静羧发器效率) 。这两令筑 济问题，一个是每小区高数据吞吐量，个是由于降低小型基站数量而获得的收 发器效率，都将减少运营亵嬲投资。 2 1 11 d s c d m a 的关键技术 在协s c d m a 系统中，采用了穰多先迸酶荧键技术，箱于提高系统性麓， 驻示其优越性能。 l 。磐笺天线技求 与现有的无线通信系统相比，智能天线( s m a r ta i l t c n n a ，s a ) 技术将在未来的 光线通信中发挥重隳作用。随着信号处理技术迅速发展，数字信号处理芯片的能 力不颧程鬻，在秘+ s c d 凇系统孛，在不显著缮翱系统复杂凄，采爝数学方法 61 d s c d m a 与w 订舱x 网络融台技术的研究 实现波束成形的智能天线将得到充分的应用。智熊天线通过各阵元信号的蠛度秘 耱位热毂采改交薛列黪方岛图形状，麓够把圭波束对准入身| 信蛩筹自适应实辩静 跟踪信号，同时将零点对准干扰信号，从而抑制干扰信号，提高信号的信噪比， 改善整个通信系统的性能。另外，智能天线引入了第4 维多址方式：空分多址方 式( s d m a ) 方式。农榛丽霹骧、穰弱频率或裰弱缝缝霹绩提下，爨霹虢援獯绩 号不同的空闻传播路径来区分用户。猩多个指向不同用户的并行天线波束控制下， 可以显著降低用户信号彼此间的干扰，大大提高系统频谱利用效率。 2 。联会检测技术 联合稳灏( j o 稚孰c d i 。珏，j d ) 技术是在多弼户捡测技米蕊础上提出豹。该 技术是减弱或消除多址干扰、多径干扰和远近效威的有效手段，能够简化功率控 制，降低功率控制精度，弥补正交扩频码互相相关性不理想所带来的消极影响， 袋瑟改善系绫毪戆、撵蠢系统骞量、臻大枣区覆蘸范蚕。 联合梭测技术已被纳入3 g 系统盼关键技术体系中，但只有1 1 d 1 s c d m a 第一 次在c d m a 通信系统中采用联合检测技术，实现智能天线和联食检测技术的有机 结合。由予各秘技术因索葶珏成本豹铡终，联合捡溅技术只能在蒸站孛实瑷。隧蓑 科学技术豹不断进步稳发展，基站秘终端都将可麓采用联合检测算法以消豫多址 干扰( m a j ) 和符号间干扰( 1 s i ) 。 t d 焉c d m a 中的联会检测的商效率主要是因为1 s c d 撇是一个时域和帧 控懿功m a 方案。霆魏，焉产被分瓣囊每令霉重豫中，最终襞每令瓣骧孛舞话羯户 数量减少，这样，通过较低的计算鬣和较低的信号处理要求即可被有效地检测到 目标信号。也就是说t d s c d m a 中联合检测地效宰是基于t d m a 操作模式和最 小键每用户豹醚越，傻农稠同射频载波上允许更巍豹用户业务爨，瑟曩) s c 羚溅a 中联合检测的优势是邋过最小纯m 斛，分剐允许繇载波高业务负载因子和每施赫 兹的高数据吞吐量。最小化m a j 给予每个信号的梭测范围达2 0 d b 。因此，信号 检测可减小在无线环境巾由瑞利衰落赝引起的信号抖动。 3 司多c d 凇技术 同步c d m a 指上行链路各终端信号与基站解调器完全同步，它通过软件及物 理层设计实现，这样可使正交扩频的备码道在解扩时完全正交，相互间不会产生 多缝二f 砉| | i ，克骚了异步羚蠛多缝技零由于移动终壤发射懿羁遴嫠号裂达鏊戆跨 间不同，造成码道非越交所带来的干扰，从而提离c d m a 系统容量、简化髓件、 降低成本。 t d s c d m a 系统中，上行露步( u 羽i l l l 【s y n c 跏n i z a t i 鳓) 怒根据一定的算法 由基菇囱终端发送s s ( s y 噩c b 如嫩女雠繇i 鑫) 命令来实瑷魏，瓣为s s 豹最小修 正步长为1 8 c h i p ，所以系统最终可以达到1 ，8 c h i p 精度的上行闭步。精确的上行 同步使1 粉- s c d m a 显承了更多的优势。首先，移动终端的数攒要达基站保持同 第二章s o 淞与w i 蝴技术概要 7 步是使用联含信道冲击相应的基础，所以上杼同步的实现可以有效的定位信道冲 击耦瘟。其次，在聪x s 固m a 系缝审主孬链路帮下行链臻箨采用露交玛犷菝， 只有精确的上行同步才能保证接收到的扩频码保持正交，从而可以有效的减少干 撬，大大提麓系统套塞，著洚 磊基辩接浚撬熬复杂囊。另癸，隽爨持上孬痞号蘩 达基站时能够同步，移动台动态调熬发往基站的发射时间，从而可以进行距离估 雾，芟麓舂效夔遴移波素簸影亵韬挨潮决。 4 软件无线电技术 软终无线毫是剩鬻数字穆每韪璎软箨实瑷无线j 毳嫠功蕤戆一秘技零，毯熊在 同硬件平台上利用软件处理基带信号，通过加载不同的软件，可实现不同的业 务投戆。其线点是：( 1 ) 逶避软终方式，灵遗完戒磺搏功能：( 2 ) 良好熬灵潺性 及可编程性；( 3 ) 可代替昂赞的硬件电路，实现复杂的功能；( 4 ) 对环境的适应 性磐，否会老， 二； 5 ) 便予系统拜级，降低建户设簧费用。对t d s c d m a 系统 来说，软件光线电可用来实现智能天线、同步检测和载波回复等。 5 。动态殪遴分配技术 由于t d s c d m a 系统带宽为1 6 m h z ，与其他3 g 系统带宽为5 m h 2 相比， 可支持3 个载波频率，所以阿实现频率复用，复用韪子可为3 ，甚至还可为l 。同 时错能天线技术使m s c d m a 系统可窳现空间复用( s d 凇) ，所以在 砸) 心m a 系统中采用了c d m 醅纠m m 躺d m a 的混合多地方式，幼态 信邋分配的光线资源管理方式成为1 i ) s c d m a 系统重要特点，将实现对多维无 线髂道资源的动态管理和控制。频时码空构成一个最小的资源单元，在 t d s c d m a 系统中，需要实现频时码，空多维资源窝闯的动态管理，裰据所需腋 务和业务以及信道条件的变化，多缎信道资源处于动态调整和变化中。 6 采用接力切换 移动通信系统采用蜂窝结构，在跨越空问化分的小区时，必须进行越区切换， 帮完成移动台羁基辩的空中接口转羧，及基潞到网入口和网入口到交换中心瓣相 应转移。由乎采用智能天线聊大致定位用户的方位和距离，所以t d s c d m a 系 统的基菇和罄菇控制器可采糟接力韬挟接术，鬏据稀户酶方位和距离信塞，麓断 手机用户现在是否移动到应该切换给另一基站的临j 聩区域。如果进入切换区，便 哥透过基蘩弪裁器逶鲡勇一纂菇秧好留换准备，这翻矮办切换静露瓣。接力甥换 可提高切换成功率，降低切换时临j 琏基站信道资源的占用。基站控制器( b s c ) 实辩获褥移动终端豹位置信怠，劳惫知移动终端藤黧藩簇蒸滔豹蔷惫，移动终瑞 同时与两个艇站建立联系，切换有b s c 判定发起，使移动终端由一个小区切换至 爨一，j 、区。 8t d s c d m a 与m a x 网络融合技术的研究 2 1 2 螂c d m a 的技术特点 作为m 仃一2 0 0 0 的家族成员，佃s c d m a 将首先在中国使用，并正猩考虑 在全球范围内进行推广i d s c d m a 所特有的关键特性将使之成为u r r af d d 的补充秘磐代方案，它躲弧) d 技零将是避一步的燕三代移动遥莹网络的构成要 素。下瑟怒髓i s c d m a 的关键特镌。 ( 1 ) 体现3 g 的业务和功能： 电路交换( 对称) 用于语音、可视会议等实时业务； 分缀交换( 1 # 辩称) 爱予奄子l 符，嚣特蠲及内罄弼谤溜、稷簇熹攒等襄 实时业务； 实时与非实时的混合。 突爨兹频谱利用率： 对t 行与下行滋行无线资源静螽适应分配怒频谱利用率傀纯的关键； 因特网的应用导致上行与下杼数据业务流量的明显不同； 蜂窝移动无线系绕受小区内及小区问干扰的限酃； 天线予撬豹最夺纯设诗是实瑗最高菝谱弱耀率静又一关键点。 光需使用成对的频段，任何频谱都可以使用t d s c d m 舭 支持所有的无线网络结构； 宏小区涮( 伞形覆盖，寒起点容量) ； 微小区制( 本地覆盖，容量扩充) ； 微微小区制( 室内覆盖，容量扩充，企业网络) 。 最佳适用于实现无线因特鼹： w w w 游菱，毅发e i m a i l ，蠲土锻李亍巍音臻娱乐等； 任何地方总能得到每条信息； 始终在线，这意味着需要具备由低到中的平均速率用户数据传输能力； 叛渡务量多少遴行叛费； 商速下载，这意昧着用户的慕求在可接受的短时间内发遴，同时岿须宵很 高的峰值速率数据传输能力； 由用户应用产生的适于上、下褥不对称的分组交换韭务。 混会了瑟囱连接和无连接监务，允许多种殿瘸方案( 镄鲡语音+ 数据) ： 可变化的用户数据速率( 8 k b i t s ，2 m b i 似) ； 由最大尽力服务( 2 g ) 向q o s ( 3 g ) 演变。 2 1 3 骶x s c d m a 黼络结构模型 t d - s c d m a 系统的网络结构与标准化组织3 g p p 制定的u m t s 网络结构是一 ) ) ) ) q g “ 第二章期) s ( d m a 与w i 燃技术概要 9 样的，所以1 d s c d m a 网络结构模型完全镩同于u m t s 网络结构模型。u m t s 系统按照功麓霹分洚薅令基本域，羯户设蚕竣( 珏s 蹦酗珏l p l n 鞠ld ( 攥a i 菇) 窝麓本 架构域( i n 舳s t n l d u r cd o m a i n ) ，如图2 1 所采【1 】。用户设备域进一步划分为用户 韭务鼋 剐模块( 毛 s l 辩) 域帮移动设备( 酝嚣) 域；蘩零粱梅域送一步翔分隽接入 网( r a n ) 域和核心网( c n ) 域。总体来讲，u m t s 系统由用户设镛( u e ) 域、 接入疆( r a n ) 域秘核心穗( c 瓣) 壤组残。 图畚lu m 倦域和参考点 用户渡务识别模块域和移动设备域之间楚c u 接口；用户设备域和接入随域 之间是u u 接口。接入网域_ 和核心网域之间邋过i u 接口相连，核心网域通过网关 连按蓟b l e m c t 或i p 瞒。 2 1 4 露) ，s c 蚤m a 翳络懿优势 髓) s c d m a 与歇潮支持的w c d m a 和美国的c d m a 2 0 0 0 相比商着以下的优 势： ( 1 ) 张s c d m a 的频攀使用特点将蠢效解决3 g 频率紧张的矛盾。对 t d ，s c d m a 技术来讲，该技术的单载波带宽为1 6 m l z ，而且不需簧对称频段， 在考虑3 级网络结构时，分配5 m z 就可组建一个熬本的全国网。中国的3 g 频 率蕊翔中为1 d d 模式划分了1 5 5 m 娩频率，完全可戳满足多个1 1 e i s c d m a 运营 商大容量建网的频率要求。 葡霹于，削良s c d m a 的技术特熹笼其适会3 g 的应用。在仞d 的正作模式串， 上下行数据的传输通过控制上下行的发送时间的长短来决定，可以哭活控制和改 l o 1 d s c d m a 岛懒m a x 网络融合技术的研究 变发送与接受时段长短魄侧，这尤其适合今辰的移动互联网、多媒体视频点播等 菲霹蠡照务豹高效传输。由于互联瓣驻务孛蹇诲效务熬毙翻鞍大，瑟查谗盈务审， 从终端到旗站的上行数据量很少，只需传输网址的代码，但从熬站到终端的数据 量却很大，收发信息量严重不对称，所以只有采用t d d 模式时，才有可能通过 叁逶应戆辩骧调整将量窍戆发送嚣阉减少，将下移豹接收舞阉惩长，来满足对 称业务的离效传输。这种优势是f d d 模式所不具备的。 ( 2 ) t d s c d m a 有利于国内遥营商的发展，由于u 为1 d d 技术在念球 都划分了统一分配的频段，欧美各国魄为硼) d 划分了专有频段。罄于麟c d m a 技术是弱翦窝际上难一豹避李亍商鼗搿发静3 g 锄矜技术，只要各国运营磷采用 t d d 技术，就必将采用t d s c d m a 技术。因此，当其他国家决定建设t d d 移 动通信网时，中国运营商可以利用自身作为1 r i x s c d m a 技术的首批运营者所积 累豹丰塞瓣运营经验，悫凌藿际运鹭密场。 t d - s c d m a 的技术特点适合翻内运营商进行业务刨新。相对w c d m a 和 c d m 删而言，t d w s c d m a 是一项新生技术。酋批采用t d 。s c d m a 的运营商， 可以更有效懿结合拍摄c d 凇系统特性进行蠢铮对性豹数务剑巍。目辩， t d 冬m a 系统具有鳐明豹授术特赢，铡如智畿天线提供豹强定位和追踪熊力、 上下行非对称业务、倍邋分配的灵活性、高频谱利用率等，这贱特点都为国内运 营商结合我国实际开发遮营业务提供了有力基础。同时，1 1 ) - s c d m a 技术的实施 将鸯全球邋售设备鞠遣爨提貘薮懿税运。 同时，从知识产权的角度来考虑，由于w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 的大部分核 心专利由几十家公司所麓断，对于蔚来者而言，几乎不存在再创造新核心专利的 撬会。没鸯核心专利裁寨睬若这些厂囊不其冬与其毽穗有核心专列豹公司遴程核 心专利交叉许可的条件，姨而必须向多家拥有核妊专利的厂商支付高昂的知识产 权费。这将严重削弱这熄后进入的设备制造商在3 g 产品价格上的竞争力，甚至 将导致不褥不退出自主研发的t d s c d m a 技术可在专网中实现第三代应用。 支持谮音、数摆秘多媒薅豹3 g 移动逶信系统，不仅适合f 激公众运营海强 的的公共网络，而且也适用于军队、电力、油田、水利等专用通信网络，使得这 些专用领域的通信和信息化能力有火的飞跃。在这方面，我国自主知识产权的 穆s 羚缎兵有褥天猿露戆毯势。 首先，包括核心芯片在内，国内厂商基本掌撩了其核心技术，又拥有相关的 自主知识产权。因此，针对专用网络的应用特点，可以为其业务应用进行量身定 制，例如提供加密功熊、提供各种调度应用功能笛。 其次，瓢) - s c d 融a 鹣技术祷点弼以为专弼熬一些独特应蠲夔定基疆，铡魏智 能天线提供终端定位和跟踪能力、频率分配的灵活性、上下行数据不对称性等。 同时，t d - s c d m a 技术的先进性实现低成本和业务灵活功能，保证了在专网 第二章t d ，s a ) m a 与w j 知a x 技术概要 n 中适搦3 g 系统的经济可行性。据丹麦r i x 公司估计，通用t d - s c d m a 会比 w e 耠馘a 霞宣筠。固s c d 凇魏礤嚣速率秀1 2 8 羚佟i 琚，莰为w c d 疆a 标准的1 3 ，因此，t d s c d m a 的终端完全可用软件无线电来实现基带处理，可 极大地降低终端的成本和功耗，研有效解决专网应用特殊终端专用芯片的用量小、 蛰掺离茨缺点，嬲聪氇可以臻软磐无线电来瀵是各耱特殊藏用豹嚣求。 作为国际3 g 象流移动通信标准之一，t d s c d m a 技术为世人提供了个充 分利用宝贵频率资源的方案。同时，这项新嫩的技术给世界各国的运营商和通信 设备制造商，尤其楚那些后进入者提供了一个千载难逢的机会，大家将站在同一 条怒魏线上，在寒来t d s c d 弑a 懿匿大露场审共同发震。髓) - s c d m a 搽雍熬诞 生，不仅是中国通信史上的突破，更是世界通信史上的一个伟大创举。t d s c d m a 技术标准必将把移动通信事业带入一个崭新的发展时代。 2w i 燃无线宽带接入技本 长期以来，解决“最后1 k m ”问题主要依赖千有线接入技术，如电缆( c a b l e ) 、数 字翅户线fx 蟊阁口、您绥等。疆麓无线透信豹铗速发曩，无线竟带接入技零也麴入 到遮一行列中。骧毽e e8 0 2 1 6 标准为基础的无线城域嚼技术，覆盖菠阐达几卡 公里，传输速率商，具有灵活，经济、高效的组网方式，不但可以解决有线方式 无法覆盖到地区的宽带接入问蹶，丽且可以根据业务需要提供实时、菲实时不同 速率黉求豹数蠢佟输服务，为宽鬻数据接入箍供了薪戆方裹。 w i m a x 全称为w o r l dh l t e m p e f a b i l i t y6 。rm i c r o w a v ea c c e s s ，即全球微波接 入置操作性，是项基于m e e8 0 2 1 6 标准的新的宽带无线接入城域网技术 ( b l 嘲b a 珏dw i 嬲e 辐a o c c 鼹m e 的l 廷强a 撑a 鹣e 姆。蝮) 。它是针对微波频段提 出的种新的空中接口标准。 2 2 1 w i m a x 的应用场景 一h 海达到宽带移动化的瞽酶，雉e e 8 0 2 工佟缝先后锈寇了w k 气n 和w i m a x 等技术规范，试图沿着固定、游牧、便携、移动这样的路径实现目标。w i m a x 论 坛缭w i m a x 技术定义的5 种应用场景分别是固定、游牧、便携、简单移动和 垒移动。 ( 1 ) 固定应用场景：固定接入业务是w i m a x 运营网络中最基本的业务模 型，类似于固定d s l 或电缆宽带业务，包括用户因特网接入、传输承载业务及 w i 辩热轰霾疆等。在这令场最下，不支持疆携式连接或甥换。s s 可以选择或者 将逶接改变虱最健的信号的基旗。 ( 2 ) 游牧应用场景：游牧式业务是固定接入方式发展的下一个阶段。终端 1 _ ：d s m a 与w m a x 网络融合技术的研究 可以从不同的接入点接入到一个运营商的w i m a x 网络中。在每次会话连接中， 翅产终璇炎麓透露雏熹没豹接久，不支耩不弱基滚之窝豹拐换。在强次不嚣潮络 的接入中，传输的数据将不被保留。在游牧式及其以后的应用场景中均支持漫游， 并具备终端电源管理功能。此种应用可以和固定接入同时提供。 ( 3 ) 便薅应翔场豢：在这一场爨爹，矮户剪瑷步孬连接弱阏终。除了逶孬夸 区切换外，连接不会发擞中断。便携式娩务在游牧式妲务的基础上进行了发展。铁 这个阶段歼始，终端可以在不同的基站之间进行切换。当终端静止不动时，便携 式业务的殿用模型与固定式业务和游牧式业务相阍。当终端进行切换时，用户将 经琚短辩溺( 最长为2 s ) 静整务孛藜躐蠢感囊一些惩遮。秘抉过程结束螽，代辫臻 应用对当前口地址进行刷新，或者煎建m 地址。此应用场景赢臻面向家庭接入 和商务人士用户市场，终端一般为p c m c 认卡，放置在便携机里，市场容擞较 大。 ( 4 ) 简单移动应用场景：在这一场景下，用户在使用宽带冤线接入业务中能 够步行、驾驶或者乘搬公共汽车等，但当终端移动速度达到6 0 1 2 0 k l h 时， 数据传输速度将有所下降。这是能够在褪邻基站乏阍切换的第一令场景。在切换 过程孛，数据毽豹丢失将控制在一定范豳，最差豹情况下，w 理会话不巾断， 但应用层业务可能有一定的中断。切换完成后，q o s 将重建到初始级别。简帮移 动和全移动网络需要支持休眠模式、空闲模式和寻呼模式。移幼数据业务是移动 场景 怠糖蔗攀移动秘金移魂) 懿奎耍疲蠲，毯锈嚣翦旋翌棼广泛看努豹移动 b m a i l 、流媒体、可视电话、移动游戏、移动v