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北京邮电大举硕士学位论文 摘要 s c d m a 系统仿真平静设计及开发 摘要 s c d m a 是阔步码分多址的无线接入技术，它采用了智能天线、软 件无线电、以及自主开发的空中接口协议等先进技术，是一个全新的体 系，一个金毅静稍有完整鑫主舞识产较豹无线逶信技术檬准。 s c d m a 系统是一种综合无线接入系统，能够提供簸本的语音、数 摄监务及其它增镳鼗务。s c d m a 系统鸯嚣静炎型的残瘸，1 8 秘懿 s c d m a 适用于无线市话，4 0 0 m 的s c d m a 邋用于农村通信，4 0 0 m s c i ) m a 具有组网简单、覆盖距离远、成本低等特点，因此在农树通信 中具有謦遥的应愆。 为了在实验环境下模拟实际的s c d m a 通信系统，本课题搭建了一 个软磐镑囊平台，逶过傍囊环壤潦对实鼯系统中熬韭务滚程窝效务模式 进行分孝斤，从而为系统升级、开发新业务、系统改迸提供理论分析指导 和数值参考。 开发s a 瓤a 系统仿真平台弹是基予以上考虑，本谦题使用o p n 丑t 网络仿真工具搭建了s c d m a 无线接入系统仿真平台，该仿真平台包括 s c d m a 系统中豹主要潮络缓静，翔孩- 0 网帮分翁本遗移动交羧中心、 愆信中心、原籍位置寄存器，以及接入网部分的基站控制器和基站。利 瘸此平台完成了系统中基本业务舱位炱及低速数据业务的协议仿真工 作，为实际系统提供了数据参考和改进指导。 本论文分为七章。第一章为目i 言，介绍课题背景及课题研究的主要 任务。第二章漭滚了无线接入系统的基磁知识，主要奔缓了无绫市话系 统的技术和应用。第三章对s c d m a 无线接入系统做了纂本的说明，包 揍关键技术、系绫缝成、网络构建蠢基本妲务，阉时比较了s c d 艇a 与 p h s 的异同。第阙章介绍了所采用的o p n e t 网络仿真工具，重点介绍 了o p n l 湄的建模思想和建模流程。第聂章介绍了在此仿真平台上所仿 真的韭努，船无线接入流程、开机注册流程、语音通信流程、短信狡发 流程及无线数据业务。第六章对s c d m a 系统仿真平台的设计思想和方 法俸了具髂淡明，荠搓透了s c d m a 接囊平台中开发瓣各个模块。第七 章为课题的结论，重点介绍了仿真平台程低速数据业务c p 的仿真结果， 这些仿真结果为s c d m a 系统的工程开发和基站舞级提供了数值参考。 l 珏 北京邮电大学硕士学位论文摘要 关键词：s c d m a 、0 p n e t 、系统仿真、通信建模 北京邮电大学硕士学1 立论文 英文摘要 t h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to fs c d m a s y s t e ms i m u l a t i o n p l a t f o r m a b s t r a c t s c d m ai sak i n do fw i r e l e s sa c c c s st e c h n o l o g yb a s e do ns y n c h r o n o u s c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，w h i c ha d o p t ss m a r ta n t e n n a ，s o f 【w a r er a d i o ， a sw e l la ss e l f _ m a d es 灿+ a i ri n t e r f a c e p r o t o c o l a n do t h e ra d v a n c e d t e c h n o l o g i e s i t san e ws y s t e ma n daw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n 0 1 0 9 y w i t hw h o l l yo w n e di n t e l l e c t u a lp a t e n tr i g l l t s c d m as y s t e mi sac o m p i e h e n s i v ew i r e l e s sa c c e s ss v s t e mw h i c hc a n p r o v i d eb a s i cv o i c e ，d a t aa n do t h e rv a l u e a d d e ds e r 、r i c e s t h e r ea f et w ok i n d s o fs a ) m as y s t e m o n ei sw o r k i n go nt h e1 8 0 0 mm o d ew h i l et h eo t h e ri s w o r k i n go nt h e4 0 0 mm o d e d u et ot h ec h a r a c t e r i s t i co ff l e x i b l en e t w o r k ， l o wc o s ta l l dw i d e c o v e r a g e ，4 ( ) o ms c d m ai sw i d e l v u s e di nt h e c o m m u n i c a t i o nf o rr i i r a la r e a s 。 i no r d e rt os i 枷1 a t ea c t u a ls c d m aw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，a s i m u l a t i o np l a t f o r mi sb u i l tw h i c hu s e dt os i m u l a i ec o m m u n i c a t i o nt r a m c n o w sa n da n a l y s i st h ep e r f o m a n c eo fd i f 艳r e n ts e r v i c e s 1 h i sc a np r o v i d e c o n s t m c t i v eg u i d a n c ef o r s y s t e mu p 酎a d e ，d e v e l o p i n gn e ws e n ，i c e sa n d i i n p r o v et h es y s t e m i nt h i sr e s e a r c h ，as c d m aw i r e l e s sa c c e s ss y s t e ms i m u l a t i o np l a t f o r m i sb u i l tw i t hf h eo p n e tn e t w o r ks i m u l a l i o nt 0 0 1 0 nt h eb a s i so ft h i s p l a t f o r m ，s u c ht a s k sa ss i m u l a t i n gt h eb a s i cs e r v i c e si ns c d m aa n dt e s t i n g t h ei d b u s to ft h ed a t al i n kt r a n s p o r tp r o t o c o li nl o ws p e e dd a t as e r v i c ew e r e d o n e ，a n dt h eg u i d a n c ei sq u i t ee f f e c t j v e t h i sp a p e ri sd i v i d e df o7 c h a p t e r s t h ef i r s tc h a p t e ri s ab r i e f i n t r o d u c t i o no fl h eb a c k g r o u n do ft h i sr e s e a r c ha n dt h ea i mo ft h i sp r o j e c t t h es e c o n do n ei sa b o u tt h eb a s i ck n o w l e d g eo fw i r e l e s sa c c e s ss y s t e ma n d 些塞堂皇查兰堡圭兰堡建奎 茎塞堡墨 t h ea p p l i c a t i o no fw i 陀l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m t h es c d m aw i r e l e s s a c c e s ss y s t e mi si n t r o d u c e di nt h et h i r dc h a p t e r ，i n c l u d i n g l h e k e y t e c h n 0 1 0 9 i e s ， t h ea r c h i t e c t u r eo fs c ：d m an e t w o r ka n db a s i cs e r v i c e s c h a o i e r4i sab r i e fi n l r o d u c t i o no ft h eo p n e tn e t w o r ks i m u l a t i o nt 0 0 1 t h e s e r v i c e st h a th a v eb e e ns i m u l a t e da r ei n t m d u c e di nt h en e x tc h a p t e r a sf o r t h ed e s i g nm e t h o do ft h i ss c d m as y s t e ms i m u l a t i o np l a l f o r m ，i t se x p l a i n e d i nc h a p t e f6i nd e t a i l ，a n dt h ed e s c r i p t i o no fe a c hm o d u l ei nt h ep l a t f b 肿i s a l s oi nt h i sc h a p t e l n l el a s tc h 印t e ri st h er e s u l to ft h i sp a p e r k e yw o r d s ：s c d m a ，0 p n 王强s y s t e ms i m u l a f i o n ，c o m m u n i c a t i o n m o d u l e 独创性( 或创新性) 说明 本入声弱簸呈交豹逡文楚本大在导舞据导下进行鹁磷究工作及毅褥的蓦拜究成果。 描我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或论文两使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 聱的任何贾献均已在论文中作了明确盼 说明并表示了谢意。 率请擎经论文与餐籽菪有不实之鲶，本大零担一翅秘关责饪。 本人签名：赫正撼日期：童嬲：i ：2 7 关于论文使用授权的说明 学垃论文搏者完全了解j l 京罄电大学有关搽餐帮使翊学谴论文豹甄定，秘：磺究 生在校攻诚学位期间论文工作的知识产权单位属于北京邮电大学。学校有权保留并向 国家有关部门或机构交送论文的复印 牛和磁盘，允许论文被套阅和借阅；学校可以公 布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印葳其它复制手段保存、汇编 学位论文。( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 保密论文注释：本学褪论文藩予绦密在一年解密螽遥嗣本授投= 耩。 缳密论文注 释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 拯毒茹日辫；翘艇! 墨：擎 导 程整名：委! ：i 丝=霜麓：塑娃! ：龟 i l 北京邮电大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 课题背景 第一章引言 近几年来，全球通信技术的发展同新月异，尤其是近两三年来，无线通信技术 的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术，呈现出如火如荼的发展态势。其 中具有代表性的有蜂窝移动通信、宽带无线接入、无线市话接入通信系统、集群通 信等。 没有不适应技术的市场，只有不适应市场的技术，市场是决定一种通信技术能 否存在和发展的关键因素。无线市话之所以能生存和发展起来，其根本原因是它深 深扎根于中国电信市场的实际，满足了市场的需求。目前解决个人通信的手段有很 多种，如g s m 、c d m a 、p h s 、s c d m a 。任何技术的应用必须考虑到市场的承受能 力，技术和市场必须协调发展。中国的国情首先决定了整体消费水平较低，虽然经 过2 0 多年的改革开发，人民的生活水平有了较大的提高，但是与国外发达国家相比 仍处于一个较低的水平。整体消费水平的高低决定了用户对电信消费的承受能力。 s c d m a 无线接入系统是针对边远地区消费水平低，平均话务量不高，且用户分 散、装电话难这样一个特定市场而设计的。具有组网简单、成本低、覆盖面大、辐 射小等特点。该系统由北京信威通信公司自主研发，采用了智能天线、同步c d m a ， 软件无线电等先进技术，自2 0 0 2 年在大庆油田建立通信专网氆 来，呈现了很快的发 展趋势，目前全国的s c d m a 用户已达到3 0 0 万。s c d m a 无线接入系统主要有针对 两个市场的应用：无线市话和无线农话。前者工作在1 8 0 0 m h z 的频段，后者工作在 4 0 0 m h z 的频段，能分别满足城市和农村的地形和话务量需求。 电信普遍服务是国家“十一五”规划的重要内容，电信普通服务的一个关键就 是为农村地区提供基本的电信服务。由于s c d m a 的技术特点和自主研发背景，已 被信产部推荐为“村村通”工程的首选制式。因此研究和发展s c d m a 技术不仅具 有科技和商业意义，更具有强国兴国的重大战略意义。 1 。2 课题研究的主要任务 为了在实验环境下模拟实际的通信系统，往往需要搭建一个仿真平台。通过仿 真环境来对实际系统中的业务流程和业务模式进行分析，从而为系统升级、开发新 北京邮电大学硕士学位论文 第一章引言 业务、系统改进提供理论分析指导和数值参考。 开发s c d m a 系统仿真平台即是基于以上考虑，使用o p n e t 网络仿真工具搭建 s c d m a 无线接入系统平台。初期主要是对s c d m a 协议信令和实际业务流程进行验 证性仿真，以检验平台的合理性。然后在此平台基础上进行新业务的流程验证和算 法检测，为实际网络系统中的实体升级提供参考数据和仿真性能指标。此仿真平台 后期将不断完善，以期尽可能接近实际系统环境。从公司研发部的角度来说，要为 s c d m a 的预研和工程开发提供一个标准而科学的仿真平台，保证系统开发改善的可 持续性。 北京邮电大学硕士学位论文第二章无线接入通信系统基础 第二章无线接入通信系统基础 2 1 无线技术的应用 无线接入技术是指从业务节点到用户终端全部或部分采用无线方式，无线接入 网包括固定无线接入网和移动接入网两大类。其中固定无线接入网主要为固定位簧 的用户或仅在小区域内移动的用户提供服务，其用户终端主要包括电话机、传真机 和计算机等，其实现方式主要包括固定无线接入系统、甚小型天线地球站、一点多 址微波系统、直播卫星系统等。移动接入网主要是为行进中的、位置在“移动”的用 户提供服务，其用户终端主要包括手持式、便携式、车载式电话等，其实现方式主 要包括全球移动通信系统、卫星移动通信系统、无线寻呼、无绳电话、蜂窝移动电 话、集群调度系统等。固定无线接入主要有两种应用场合：一种是新的本地电信运 营商提供很快独立提供业务时；二是已有本地网的业务经营者弥补现有有线网络的 不足时。 无线接入技术按照通信速率可以分为低速接入和高速接入。采用超短波、微波、 毫米波及卫星通信等多种传输手段和点对点、一点多址、蜂窝、集群、无绳通信等 多种组网技术体制可以构成多种多样的应用系统。如美国的先进移动电话系统 ( a m p s ) 、英国的1 a c s 、北欧的n m t 一9 0 0 、日本的h c l m t s 等模拟蜂窝系统， 泛欧g s m 、日本j d c 等数字蜂窝系统。低速移动接入可以采用个人通信网( p c n ) 的小区和微小区，如日本的个人手持电话( p h s ) 、美国的c d m a 的无线用户环路 ( w u 。) 等无线接入技术。宽带固定接入方面有多路多点分配业务( m m d s ) 、直播 卫星系统( d b s ) 、本地多点分配业务( d s ) 等无线接入技术。 无线技术根据组网方式不同可以分为蜂窝制和大区制。蜂窝制方式覆盖半径一 般在几十米到几公里之间，主要解决容量大、话务量大、人口密集地区的通信问题， 适合城市地区使用。大区制方式覆盖半径一般在1 0 k m 以上，主要解决覆盖问题，适 合农村地区使用。大区制采用低频系统覆盖农村，所需要的基站数为高频系统的 1 1 0 1 1 0 0 ，从而降低建网成本。c d m a 的接入系统与f d m a 和t d m a 的接入系 统相比，其频谱利用率高、容量大。在农村地区使用，组网方式一般为大区制。 无线接入技术，在无线市话的构成中起到了及其重要的作用。就目前而言，无 线市话基本上采用蜂窝通信技术、数字无绳电活技术、s c d m a 三种无线接入技术。 蜂窝通信技术采用0 s m 9 0 0 仍c s l 8 0 0 技术和i s 9 5 标准，如全面接入通信系统 北京邮电大学硕士学位论文 第二章无线接入通信系统基础 ( 1 a c s ) 等；数字无绳电话技术有个人便携式电话系统( p h s ) 、欧洲数字无线电话 ( d e c t ) 以及个人接入通信系统( p a c s ) 等is c d m a 无线接入技术是中国自主定 义的标准和规范。小灵通系统是在日本p h s 基础上发展起来的一种无线市话系统， 出于各个生产_ r 商技术水平高低不同，对p h s 标准大理解不同以及性能改进的程度 不同，又派生处多种p h s 系统，如z x p c s 、c w s 网络和u tp a s 等，其中z x p c s 由中兴开发，它是采用高灵敏度接收、广域同步、智能天线等技术的小灵通系统： c w s f p h s 】为朗讯公司的产品；u te a s 是中国电信浙江余杭电信公司、u t 斯达康公 司、南天斯达康公司联合开发的小灵通系统；s c d m a 无线市话系统由北京信威通信 公司开发设计。s c d m a 是一种通话质量好，系统容量大，且抗干扰能力较强。 无线接入网与有线网相比，有以下优点： 经济。无线接入网的安装、维护费用大大低于有限用户环路，且接入网环路费 用与用户距离无关，这在不发达农村地区尤显其经济优势。无线接入网的容量是动 态的，在相同投资情况下，以牺牲呼损率为代价，可换取超出一倍甚至更多的容量， 因此在投资初期，可以采用以最少信道大基站覆盖最大面积的策略。 能迅速提供业务。无线接入网安装容易，建设周期短，而有限系统周期长且占 用土地资源，旖工接续困难，设备易被人为破坏，还会受到自然灾害的影响。无线 接入网在自然灾害中仍能保持用户通信通畅的优势是有限系统无法比拟的。 覆盖面大。有限用户环路的晟长距离一般为8 公里左右，而无线接入网在基站 合理选址的情况下，可以覆盖达3 0 公里以上的地域，因此，可以减少一些农村电话 交换局的设置，从而优化网络结构，降低网络投资。 2 2 无线市话的基本概念 从技术上讲，无线市话是通过无线接入技术，将用户终端接向本地交换机而实 现的“市内电话”。因为此“市内电话”的移动性远大于有线电话，所以也称为移动 市话。 按照信息产业部的规定，无线市话是固定电话的补充和延伸，定位于“小范围 低速移动无线接入”。按此定位，无线市话只是通过一定的技术手段，将原来只能固 定使用的有线电话从办公室、家庭等有限空间中解放出来，让其在较大空间内移动。 无线市话的实质是市话的无线接入，而且它的移动性是受限的。但是，无论从无线 市话目前的发展规模和受用户欢迎程度，还是从移动通信技术和市场发展来看，无 线市话将会和2 0 、2 5 g 系统共存一段较长的时问。而且，即使移动通信系统发展到 3 g ，无线市话仍会有其应用的空间。此外，随着无线市话定位的突破和无线市话技 北京邮电大学硕士学位论文 第二章无线接入通信系统基础 术水平的提高，【! 三的移动性被逐步加强是完全可能的。 对于固定电岳运营商中国电信和中国网通来说，开展无线市话、i k 务不需要安装 移动交换机，i j 以充分利用现有市话交换机的剩余容量，对目前固定交换机资源进 行了二次开发。 2 3 国内外无线市话发展概况 近十年来无线通信领域主要是移动通信的天下，在移动电话迅猛发展的同时， 无线电话也在悄然兴起，其发展速度极为迅速。因为无线电话与蜂窝移动电话都是 为用户的通信提供一定范围的可移动性，有很多相同之处，但它们的系统组成和组 网方式有较明显的区别，无线电话系统强调的是它的无线接入能力，是依附在其它 的通信网络上的，而蜂窝移动通信系统有自己独立的组网能力和网络规范。无线电 话一般可以依附于公共电话网或数据通信网，这样无线电话系统比蜂窝移动通信系 统组网要灵活、建网速度更快，便于开发新的业务，而且系统也便宜很多，所以更 容易被运营商和用户所接收。 日本的p h s 是最早的无线市话系统，p h s 于1 9 9 5 年在日本商用，有n r r 、d d i 、 a s l 三大集团公司参加运营，问世一个月间在东京地区发展了1 0 万用户，到1 9 9 7 年达到7 0 0 多万。由于日本p h s 市场定位及组网方式、初期网络性能质量较差等原 因，经1 9 9 7 年高峰到1 9 9 8 年日本p h s 进入了低谷。通过对技术上的持续改进，如 采用自适应天线、无缝切换技术等，p h s 近年在日本仍呈上升趋势。 泰国是在亚洲继日本之后首选开通p h s 的国家，起初p h s 低廉的价格和小巧的 机身吸引了大批用户，几个月内迅速获得了成千上万的用户。由于泰国的p h s 网络 是照搬日本的，所以泰国p h s 的发展重蹈了日本的覆辙。初期泰国p h s 网络性能很 差，存在大量的盲区，越区切换时通信中断，在移动的车内和室内使用效果较差。 随着泰国采用“小灵通”技术p c t ( p e r s o n a lc o m m u n i c a t i o nt e l e p h o n e ，个人通信 电话) 借鉴原先组网与运营的教训，将固定电话网络与p h s 视为一体并给用户安装 室内同线电话。到2 0 0 0 年底泰国p c t 用户达到4 0 万用户，给泰国的p c t 业务带来 了第二次生机。 我国最早的个人通信接入系统是p h s 系统，即俗称的小灵通，小灵通定位为对 固定电话的补充与延伸。所谓补充就是今后将固定电话的最后几百米由电缆连接逐 步改为p a s 无线连接，实现无线代替铜缆。所谓延伸就是将原来固定电话只能在办 公室、住宅范刚l 上】通话，通过p a s 系统扩大到室外、。个城市内以及城市与城市问 的通信。 j ! 室堂皇查兰堡圭兰堡垒塞 兰三兰垂垡堡垒塑堡墨竺兰型 1 9 9 8 年浙江余杭市在国内首选开通无线市话后，“小灵通”在全国发展迅猛，目 前全国已有几百个城市开通了小灵通。 个人接入系统p = a s 系统比g s m 移动通信系统组网要灵活、建设速度更快，比 固定电话成本要低、产出率要高，能在短时间内收回投资，收益大，所以容易被运 营商和用户所接受，有着很庞大的用户群和广阔的市场前景。 2 4 无线通信发展趋势 2 1 世纪的电信技术正进主一个关键的转折时期、未来十年将是技术发展最为活 跃的时期。信息化社会的到来以及l p 技术的兴起，正深刻的改变着电信网络的面貌 以及未来技术发展的走向。未来无线通信技术发展的主要趋势是宽带化、分组化、 综合经、个人化、主要特点体现为以上几个方面： 宽带化是通信信息技术发展的重要方向之一。随着光纤传输技术以及高通透量 网络节点的进一步发展，有线网络的宽带化正在世界范围内全面展开，而无线通信 技术也正在朝着无线接入宽带化的方向演进，无线传输速率将从第二代系统的 9 6 k b i 临向第三代移动通信系统的最高速率2 m b i t s 发展。 核心网络综合化，接入网络多样化。未来信息网络的结构模式将向核心网，接入 阿转变，网络的分组化和宽带化，使在同一核心网络上综合传送多种业务信息成为 可能，网络的综合化以及管制的逐步开放和市场竞争的需要，将进一步推动传统的 电信网络与新兴的计算机网络的融合。接入网是通信信息网络中最具开发潜力的部 分，未来网络可通过固定接入、移动蜂窝接入、无线本地环路入等不同的接入设备， 接入核心网实现用户所需的各种业务。在技术上实现固定和移动通信等不同业务的 相互融合，尤其是无线应用协议( w a p ) 的问世，将极大地推动无线数据业务的开 展，进一步促进移动业务与口业务的融合。 信息个人化是下世纪初信息业进一步发展的主要方向之一。而移动1 p 正是实现 未来信息个人化的重要技术手段，在手机上实现各种i p 应用以及移动口技术正逐步 成为人们关注的焦点之一。移动智能网技术与i p 技术的组合将进一步推动全球个人 通信的趋势。 移动通信网络结构正在经历一场深刻的变革，随着网络中数据业务量主导地位 的形成，现有电路交换网络向i p 网络过渡的趋势已不可阻挡，i p 技术将成为未来网 络的核心关键技术，i p 协议将成为电信网的主导通信协议。随着移动通信通用分组 无线业务( g p r s ) 的引入，刷户将在端到端分组传输模式下发送和接收数据，打破 传统的数据接入接式。以i p 为基础组网，开始了移动骨干网i p 应用的实践。 北京邮电大学颂士学位论文 第三章s c d m a 无线接入系统介绍 第三章s c d m a 无线接入系统介绍 3 。1s c d m a 中的关键技术 s c d m a 是同步码分多址的无线接入技术，它采用了智能天线、软件无线电、以 及自主开发的s 、) l ，a p + 空中接口协议等先进技术，是一个全新的体系，一个全新的拥 有完整自主知识产权的无线通信技术标准。 智能天线技术。由天线阵硬件和信号处理软件组成，采用下行波束赋形，降低 了发射功率，克服了多径干扰。在工程中智能天线分为波束切换型和自适应阵列型 两种，它们由天线阵列、波束形成网络和控制网络构成。 同步c d m a 技术。上行链路各终端信号在基站解调完全同步，码道之间正交， 能有效降低码道干扰，提高系统容量。一般的c d m a 系统下行同步而上下不同步， 在s c d m a 中采用的上行同步技术可以有效地减少多址干扰，从而提高系统容量。 软件无线电技术。全部基带信号的处理都是在d s p 中用软件实现。另外，s c d m a 系统还是第一个使用国际最新标准”全质量话音编码技术”的实用化无线通信系统。 s w a p + 空中接口信令。物理层设计基于u 的0 9 3 1 建议，采用闭环功率控制， 解决了实现同步c d m a 和用户距离测定的要求，仅使用一条接入码道。s c d m a 的 独特技术优势体现在：s c d m a 是世界上第一套将智能天线应用于商业电信运营的 无线通信技术标准；第一次将时分双工( t d d ) 用于宏蜂窝结构，其基站与终端都 大规模采用软件无线电结构；并第一次优化组合以上功能，实现了同步码分多址的 无线通信协议，成为国际领先的无线通信技术标准。 3 2s c d m a 系统的发展历程 s c d m a 系统创始于1 9 9 5 年，从一个单纯的固定无线接入系统逐步发展成为具 有多业务，大规模移动组网能力的综合无线接入系统，并正在朝着具有融合下一代 核心网络构架，并能提供宽带数据和窄带语音业务能力的下一代综合无线接入系统 演进。s c d m a 系统的演进历程分为固定无线接入系统，无线市话系统，综合无线接 入系统，综合无线接入增强系统等几个阶段。 1 9 9 9 乍到2 0 0 1 年主要是固定无线接入系统，系统由基站系统和固定终端构成， ! ! 塞塑皇查兰塑主兰壁迨壅 塑三兰! 曼里! 竺垂丝堡垒墨篓坌塑 基站系统可以采用r 2 或v 5 信令方式连接p s t n 交换机，系统提供的主要业务包括 话音业务和传真、低速数据业务。 1 9 9 9 年到2 0 0 3 年s c d m a 系统发展的 i 要方向是无线市话系统，将固定终端移 动起来。无线市话系统基于b s c 连接多个基站组劂，可以实现终端在有限范围内移 动通信。b s c 通过v 5 2 连接本地p s t n 交换机，内部不提供交换功能，业务完全由 本地交换机提供。无线市话系统支持固定终端接入和手机终端接入，并支持手机终 端在基站之间的漫游和通话切换功能。 2 0 0 2 年开始，随着s c d m a 系统对终端移动性支持的技术得到验证，以及电信 拆分带来的市场机遇，s c d m a 系统开始向综合无线接入系统的技术体系发展，形成 了具备交换和业务提供能力，支持大规模组网，具备漫游和切换等移动性管理，网 络安全等功能的完整无线通信系统解决方案。系统提供基本话音业务、短信业务， 以及各种特色业务。 3 3s c d m a 系统组成 3 3 1系统功能 s c d m a 系统的主要功能包括切换、网络安全、计费、网络设备管理和软件升级 等。 切换功能。s c d m a 系统支持手机在不同基站覆盖小区之间进行通话切换。支持 切换的相邻小区可以位于同一个基站控制器内，或同一个本地交换控制中心下的不 同基站控制器之间，也可以位于不同本地交换控制中心下的不同基站控制器连接的 基站系统之间。 网络安全功能。s c d m a 无线接入系统设计了完整的网络安全体系，包括用户身 份鉴权和空中接口加密两部分。并可以分别配置普通用户安全、商业用户安全和机 要部门用户安全三种安全级别。其中，对机要部门用户安全算法提供外部接口，算 法可以由专门机构提供。 管理功能。s c d m a 无线接入系统能提供计费功能，网络设备管理功能( 如配置 管理、监视、测试、告警管理、统计信息等) 、远程软件升级功能。 北京邮电大学硕士学位论文第三章s c d m a 无线接入系统介绍 3 4s c d m a 系统的组网及应用 圈3 1s c d m a 综台无线接入系统典型解决方案 s c d m a 综合无线接入系统的典型组网结构包括无线接入网部分和核心网部分。 无线接入网主要由基站控制器和基站系统两种网元设备组成。 每个b s c 最多可以提供1 9 2 个e 1 接口电路，典型配置采用1 1 2 个e l 用于连接 1 1 2 个基站，舳个e l 用于连接i | m c c 。 s c d m a 核心网主要包括l m c c 、s m c 、h l r a u c 三种网元设备。 u c c 主要实现电路交换、网间互联和业务提供功能。u d c c 以七号信令或 号信令方式连接到p s t n 的本地交换机。多个l 州c c 可以进行网状互联，信令方式 为七号信令。 l m c c 通t c p i p 连接h l i v a u c ，h u t a u c 提供移动性管理和鉴权管理。 北京邮电大学硕士学位论文 第三章s c d m a 无线接入系统介绍 3 4 1无线接入网 s c d m a 系统的无线接入网由基站系统、基站控制器和连接基站控制器的无线网 络管理系统( r n m s ) 组成。为了满足复杂环境下的无线信号覆盖要求，还可以借助 分布式基站系统和直放站，为边缘地带、山背覆盖阴影地区提供补盲覆盖。 如下图所示，基站系统通过e 1 传输链路连接到基站控制器，基站控制器再通过 e 1 传输链路连接到核心网设备。同时，基站控制器通过以太网与无线网络管理系统 相连。 图3 2 无线接入网基本结构 每个基站收发信单元或分别式基站系统占用一个工作频带( 5 0 0 k h z 带宽) ，提 供3 0 个业务码道和2 个接入码道，支持的登陆用户为2 0 0 0 个。每个基站控制器最 多连接9 6 个基站收发信单元和分布式基站系统，支持用户数为5 1 0 万。 每个分布式基站系统由一个分布式基站控制单元和2 4 个分布式基站收发信设 备构成。每个收发信设备最多提供1 6 条信道，与控制单元之间可以通过基于双绞线 的h d s l 或l s d n 连接，也可以采用e 1 传输链路连接。 3 4 2核心网 s c d m a 无线接入系统的核心网功能主要包括多基站控制器组网、网际互联、业 务提供和运营支撑等。核心网设备包括本地交换控制中心l m c c 、归属位置寄存器 h l r 、核心网网络管理系统( c n m s ) 和短消息中心s m c 等。 1 0 目自 ! ! 塞堂皇查兰堡主兰堡堡塞 篁三童! 曼旦坠垒垄垡堡垒墨垫丝 图3 3s c d m a 无线接入系统组网方案 基站控制器采用标准的v 5 2 接口连接本地p s t n 交换机，主要业务和计费功能 由本地交换机提供。 i m c c 主要实现移动用户之间的话路交换功能和业务控制功能，其业务控制功 能包括号码的分配，局数据的管理和用户计费等。c c 还提供网间互联功能，如 接入到p s l n ，与智能网的互联及与其它l m c c 的互联。单i m c c 的最大处理能力 为5 m b h c a 。 h l r 存储本地网内各用户的个人信息、位置信息及各种移动性用户标识信息。 同时可实时地提供对用户位置信息的查询和修改，完成移动通信网中的用户移动性 管理。h u t 系统包括主机子系统、受理台子系统、维护台子系统及h u t 代理子系统。 s m c 存储并转发移动用户所发送的矩消息，并生成短消息话单。它通过自定义 的信令消息与s c d m a 无线市话网中的其它功能实体( h l 且、b s c ) 等进行信息的 交互，完成信息转发功能。 3 4 3 短信业务解决方案 北京邮电大学硕士学位论文 第三章s c d m a 无线接入系统介绍 图3 - 4s a ) m a 短信解决方案图 s c d m a 短信系统支持内部终端之间的短信业务和s c d m a 终端与异网用户之 间的短信业务。s m c 通过t c p ，i p 连接各个b s c 、通过1 m p 连接访问h i r ，a 1 i c 。 在大规模网络中，多个短信中心通过t c p i p 互联，支持不同s m c 下用户间的短信 传输。 3 4 4 运营支撑系统 s c d m a 无线市话系统作为运营商发展的一个新的运营网络，其运营操作应该纳 入到统一的b o s s 平台商，因此，须建立s c d m a 系统与b o s s 系统网络之间的 通信连接。s c d m a 系统的运营支撑功能分为无线接入网部分和核心网部分，分 别纳入无线接入网网管系统( r n m s ) 和核心网网管系统( c n m s ) ，它们分别 通过一个前置接口机实现与运营商的统一的b o s s 系统连接。s c d m a 网管与 b 0 s s 系统的连接关系如f 图所示。 北京邮电大学硕士学位论盘第三章s m a 无线接 系统介堂嚣 一“一 露3 巧s 鼻俄瓣管与嚣0 s s 系统涟攘关系醛 3 。4 。5系统瘦薅 s e 粉酗绒市话系统可 ；王分剐工莽穗1 8 9 0 黼跳藏4 删z 赞频段，分裂洚 s w a n l 8 0 0 v 鞠s w n 4 v 系统。一般s 鞭懈4 v 系统应麓予a 薅稀少的农 l 僚 运炼颡，箕覆羲鞭离远，网络骞量器求繇。s ￥姨n 1 8 v 系统穗耀予壤帑入盛相对密 集送域，遁避采翔多痿嚣纂站、分瘫残基港、盔敦辩譬手段，疆实现黠天8 整囊 积复袋娥形环蟪下的离话务覆盏。在网络建设上，穗个系统采弼完全捐湖的组弼技 术。冀网络拇斌霹璐划分为无线接入翮部分和核心黼部分。 采用锯能天线技术的s c b l 嘱a 秃线纂站的覆盏半径在域曛达l 3j 公里，程髂 区开斓地带可这5 8 公燕，容易澎娥宏蜂鬻躯组嬲链桶。翮对，因其鞍高匏频攀剿 霹辜稻荦载波离活务客黧翡特点，并缭台多扁区天线缀冈方式弼。醛满怼大多数城市 遽嚣靛缀弼程凝燕簧求；程城枣粼牮缝嚣、甏甥凑粼、匿大建筑耪鬻彩嚣域，镶霸 囊敖撼彝分毒式基嫱寒蛰宠疆盏。 墨迳营商穗多个地戮零l 用多个潍c e 蠛建跨建溅豹秃线京落蘸络辩，鼍戳袋蠲 蔟珏l 藏秘s m e 趣方式。 3 。58 c d 酗a 妻孽韭势 3 5 1鏊本鼗务 蒸零话音姚努、短髂收发业务。 、砖炎弘一，卷鼢，荆 譬静 固瓢浈 ，；1 1擎 北京邮电大学硕士学位论文 第三章s c d m a 无线接入系统介绍 3 5 2特色业务 ( 1 ) 预付费业务。s c d m a 系统可以灵活地提供预付费业务，如果采用基于 l m c c 的核心网，l m c c 可以接入智能网的s s p ，同时l m c c 本身也提供 s s p 和s c p 功能，可以不接入智能网而提供预付费业务。若采用多b s c 或者单b s c 组网，因投有【m c c ，需利用所接入的本地交换局提供预付费 业务。 ( 2 )一呼双响。具有此业务的用户有两个相关联的号码，其中一个是s c d m a 无线接入系统用户的号码，称为主号码；另一个号码可以是任意一个p s l n 、 g s m 、c d l m a 号码，称为从号码。用户只需要在主号码所在的话机上进行 此业务的登记，就可以使其它用户在呼叫主号码的同时，该被叫用户可以 使用主、从号码之一的任一部电话来应答。 ( 3 ) 一号双机。这是实现两个终端拥有相同号码的业务，两个终端分别是 s c d m a 固定终端和移动终端，对外具有相同的号码，在系统后台以 s c d m a 移动终端为主终端，s c d m a 固定终端为从终端。同号的号码作为 被叫时，主终端和从终端同时振铃。任意一个终端接昕电话后，另一个终 端停止振铃。 ( 4 )灵通呼。这是由i m c c 、s m c 、无线网络、终端协作提供的特色业务。当 s c d m a 移动终端作为被叫时，如果该终端关机或不在服务区内，系统自 动给予主叫语音提示“您拨打的用户暂时无法接通，您的呼叫已经转移到 灵通呼”。在被呼叫的s c d m a 用户重新登记到网络后，s c d m a 无线接 入系统将该次呼叫的提示信息( 主叫号码、呼叫时间) 通过灵通呼短信发 送到该移动终端。 ( 5 ) 彩铃。用户开通彩铃业务之后，可以自行设定个性化回铃音。 3 6s c d m a 和p h s 的异同 3 6 1主要技术特性 表3 1s c d m a 和p h s 主要技术特性对比 技术指标 s c d m ap h s 接入与双工技术 c d h 乳v t d df d m a 仰m 册d 频率分配 1 7 8 5 m h z 1 8 0 5 m h z1 8 9 5 m h z 1 9 1 81 m h z 信道带宽5 0 蝴z 3 0 0 k h z 调制d o p s kp i ，4 0 p s k 北京邮电大学预士学位论文第三章s c d m a 无线接入系统介绍 语音编码 g 7 2 93 2 k b i t ，s 的a d p c m 手机最大发射功率 2 3 d b m8 0 m w 基站最大发射功率 2 7 d b m3 2 d b m 3 6 2话务处理能力 表3 2s c d m a 和p h s 话务处理能力对比 技术指标s c d m a p h s 一个基站控制器可支 9 6 个3 2 个 持的基站数 一个基站控制器町支 5 万用户( 按每个川户 1 0 0 0 用户 持的用户数0 0 5 e r l 计算) 单基站的信道2 个控制信道，3 0 个业 1 个控制信道，3 个业 务信道 务信道 3 6 3基站特点 p h s 早期网络中大多采用1 0 m w 的基站进行组网，这种基站的优点是便于安装， 能够通过局方系统设备进行远供，适合话务量大的地区使用。目前u t 斯达康公司在 p h s 网络建设以及原有网络的优化中已经全部采用5 0 0 m w 新型基站，而1 0 m w 基 站仅用作补盲和部分室内覆盖。 小灵通每个机站的信道数较少也是小灵通信号不好的技术因素之一，一个 5 0 0 m w 的小灵通基站可以有7 条线路占用。 在繁忙的地段拨打小灵通，可能由于基站繁忙无法接通，一旦接通后如果不开 始移动，可以继续占用原基站的资源，但如果开始移动，终端就开始需要切换基站， 如果附近的基站同样繁忙，终端要继续保持通话就必须找到一个离你所在区域相近 而日不繁忙的基站。 s c d m a 的基站主要为c w 9 5 1 8 型宏蜂窝基站。通过e 1 直接连接至p s t n 交换 机或者通过基站控制器进入交换机，每个基站单元工作于个载频，占用0 5 m h z 带宽。每个基站单元工作于不同载波频率，可组成活务密度非常高的无线通信系统， 基站和网管之问通过以太网连接。 3 6 4应用情况 从1 9 9 7 年开始，p h s 进入中国截止到日前约白7 f 1 ( ) 0 万小灵通川户。日前s c d m a 在全 北京邮电大学硕士学位论文 第三章s c d m a 无线接入系统介绍 国的用户约3 0 0 万。 小灵通在网络结构上依托现有固话网，在接入技术上以微蜂窝为主，每个基站 覆盖半径在1 0 0 米2 0 0 米之间。而且难以像采用宏蜂窝技术的移动网络一样做到大 面积无缝覆盖，网络“真空”难以消除。小灵通采用1 9 g h z 微波频段，所以它的穿透 能力比较差，加之基站和终端的功率都比较小，所以在障碍比较多的情况下难以保 证信号的稳定。s c d m a 无线接入系统的单基站覆盖范围高于小灵通，而且可以通过 直放站和塔顶放大器来实现无缝网络覆盖。 北京邮电大学硕士学位论文 第四章o p n e t 仿真软件介绍 第四章o p n e t 仿真软件介绍 4 10 p