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用服部 3G培训系列1 WCDMA系列培训 序列号：01 3G的基础知识和发展3G基础知识与技术发展一、 概述1.1 移动通信的发展历程移动通信发展的最终目标是实现任何人可以在任何时候、任何地方与其他任何人以任何方式进行通信。第一代移动通信系统于1980年左右开始投入商用，它采用FDMA通信体制，属于模拟蜂窝系统，如AMPS、TACS和NMT等；其特点是仅提供话音业务，而且用户的容量较小和覆盖范围有限。第二代移动通信系统其始于1990年以后，它采用TDMA或CDMA通信体制，属于数字式蜂窝系统，如GSM/DCS1800、IS-136、IS-95等；其容量和功能都比第一代模拟系统有了很大提高，但仍主要局限于话音和低速率数据（9.6kbit/s）业务应用，况且不能支持全球漫游通信。为了实现人类移动通信发展的目标，ITU在1985年提出了第三代移动通信系统的概念，当时被称为未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）。后来考虑该系统预计在2000年左右开始商用，且工作于2000MHz的频段，故1996年ITU采纳日本等国的建议，将FPLMTS更名为国际移动通信系统IMT-2000。目前全球移动用户已超过5亿，中国已拥有世界第一大GSM移动通信网络。据统计，至2001年初全国移动电话用户已由1995年的363万户增加到8526万户以上，5年新增8153万户。全国移动电话普及率达到6.7。同时，去年移动电话用户新增量开始超过固定电话用户。模拟技术已逐步退网，数字移动电话用户比重达到96.2。用户也明显感受到移动电话业务种类不断增多，服务明显改善。由于新技术、新业务的开发和竞争机制的引入，使消费者在业务种类和运营商方面有了更多的选择余地，运营企业开办的预付费业务、短信息服务及移动互联网业务受到用户欢迎。1.2 3G移动通信的概念第三代（3rd Generation，简称3G）移动通信为人类开启了一个崭新的移动通信世界。它可使人们享受到更多的通信乐趣，除了获得更清晰的话音业务外，还可以随时随地通过个人移动终端进行多媒体通信，比如上网浏览、多媒体数据库访问、实时股市行情查询、可视电话、电子商务、知识汲取和文化娱乐等。 第三代移动通信的目标和要求如下：全球统一频段、统一标准，无缝覆盖；比第二代移动系统更高的频谱效率；高服务质量，高保密性能；提供宽带多媒体业务，速率最高到可达到 2Mbps； （车速环境：144kbps，步行环境：384kbps，室内环境：2Mbps。）易于从第二代系统过渡和演进；价格低廉的多媒体终端。1.3 为什么要发展第三代移动通信由于第二代（2G）系统频谱资源的有限性、频谱利用率的较低性和支持移动多媒体业务的局限性（只能提供话音与低速数据业务），以及2G系统之间的不兼容性，因而导致了系统的容量较小、难以满足高速宽带业务的需求和不能实现用户全球漫游等不足，因此，发展3G移动通信将是第二代移动通信前进的必然结果。第三代移动通信的主要目的：一是满足未来移动用户容量的需求；二是提供移动数据和多媒体通信业务。第三代移动通信可使人们享受到更多的通信乐趣，除了获得更清晰的话音业务外，还可以随时随地通过个人移动终端进行多媒体通信，比如上网浏览、多媒体数据库访问、实时股市行情查询、可视电话、移动电子商务、交互游戏，无线个人随身听和视频传送等，更有特色的是与位置相关的业务，人们随时随地可以了解周围环境的情况，如街区地图、宾馆商场的位置、天气预报等。3G移动电话将成为人们生活和工作的好帮手。根据有关信息，日本和欧洲预计分别在2001年和2002年左右采用3G商用系统，我国很可能在2002年左右引入3G系统，2003年开始大规模建设第三代移动通信网络。二、 第三代移动通信系统标准介绍2.1 3G无线技术标准化第三代移动通信的标准化主要包括无线传输（RTT）技术和网络（CN）技术的标准化。1999年11月，ITU TG8/1在芬兰举行的会议上，确定了IMT2000可用的5种RTT技术，即IMT2000 CDMA DS、IMT2000 CDMA MC 、IMT2000 CDMA TDD、IMT2000 TDMA SC和IMT2000 TDMA MC。其中， IMT2000 CDMA DS和IMT2000 CDMA MC是WCDMA的两个主流的RTT技术；我国提交的TDSCDMA则是主要的WCDMA TDD技术。 CDMAFDD DS W-CDMAFDD MC cdma2000TDD TD-SCDMA TD-CDMATDMA TDD MC UWC-136 TDD SC EP-DECT表1 IMT-2000的无线接口标准CN的标准化研究也如同RAN标准化的研究情况类似，主要由3GPP和3GPP2分别进行，但是二者研究的对象和内容是完全不同的。3GPP的CN标准化由TSG-CN工作组进行研究，它负责基于GSM/MAP的核心网信令规范的制定，比如与CAMEL、GPRS、MAP、Ix接口及网络互通有关信令的制定，以及Stage2和Stage 3业务/功能规范的制定。3GPP2的CN标准化由3GPP2/TSG-N工作组进行研究，它采用IS-41的网络作为cdma-2000 核心网演进的基础。目前，3GPP2正在制定有关cdma-20001X、HDR、cdma-20003X 、A接口和网络互通等方面的规范与标准。由于ITU要求第三代移动通信的实现应易于从第二代系统逐步演进，而第二代系统又存在两大互不兼容的通信体制：GSM和CDMA，所以，IMT-2000的标准化研究实际上出现了两种不同的主流演进趋势。一种是以ETSI、ARIB、TTC、TTA、T1为核心发起成立的3GPP组织，专门研究如何从GSM 系统向IMT-2000演进；另一种是以TIA、ARIB、TTC、TTA为首成立的3GPP2组织，专门研究如何从CDMA 系统向IMT-2000演进。第三代移动通信是移动通信发展的一大里程碑，ITU决心在第三代中结束第一代、二代上各国和地区移动通信组织各自为阵，独立、分散发展移动通信系统的不利局面，真正为全球移动通信制订一个统一的标准。为此，ITU、各区域性移动通信组织和各国政府机构都做了巨大的努力与艰苦的工作，最终取得了3G标准化的工作重大成绩和进展。目前RTT标准已确定，CN标准分阶段为Release99和R4、R5等版本。2.2 第三代的核心网络2.2.1 核心网 “家族” 的概念 第三代移动通信系统将在同时使用第二代系统的基础上引入，因此，从保护第二代系统庞大基础设施的巨额投资和使其继续发挥效益的观点出发，第三代系统的介入是否能支持第二代系统的功能，并允许其逐步平滑地向第三代系统演进，这是IMT-2000能否成功的关键。由于第二代系统具有多种工作模式（如FDD，TDD）和可采用不同的无线传输技术RTT（如TDMA，CDMA或多载波CDMA），所以，难以使用统一的网络技术模式来实现第二代核心网向第三代核心网的过渡。为此，ITU的IMT-2000发展策略改变了先前的“一统”概念，转而注意以各地区现有网络基础为参考来制定比较现实的过渡办法。在1997年3月的ITU-T中间会议上，代表们一致通过了“IMT-2000家族”的概念，从此放弃了在空中接口及网络技术等方面一致性的努力，而致力于制定网络接口的标准和互通方案。这也就是说，尽管不同地区现有的第二代系统标准存在差异，但在向第三代系统演进过程中，只要该系统能在网络和业务能力上满足要求，都可能成为IMT-2000家族的成员。因此，IMT-2000家族概念的引入给予地区标准化组织以极大的灵活性，有利于推动实现第三代系统的进程。 按照ITU的定义，第三代移动通信系统由移动终端MT、无线接入网RAN和核心网络CN构成，如图5所示。UIMMTCNRAN其它IMT-2000家族成员的CNCN UIM-MT MT-RAN RAN-CN NNI 接口 接口 接口 接口 图5 第三代移动通信系统的构成 上图只表明了第三代移动通信系统的一般组成结构。事实上，考虑到IMT-2000空中无线接口标准允许使用不同的RTT技术，而且采用了“IMT-2000家族概念”来构建核心网络，所以，第三代移动通信系统的RAN和CN可以根据实际采用的技术而拥有不同的结构。比如，WCDMA作为RAN的RTT，核心网从GSM/MAP演进；或者cdma2000作为RAN的RTT，而相应的核心网从ANSI-41过渡。图6示出了不同的RAN和相关的CN之间的对应关系。IS-136 IS-95 CDMAGSMIS-41核心网GSM核心网UWC-136 cdma2000W-CDMA图6 CN和RAN之间的对应关系2.2.2 核心网络的功能按照ITU的观点，IMT-2000核心网家族成员应具备下述基本功能： 位置更新能力 支持多种工作模式的终端； 漫游能力 IMT-2000同技术间的漫游； 多运营者间的漫游； 全球无缝漫游； 切换能力 第二代系统与第三代系统间的切换； 接入网和核心网内的切换； 业务承载能力 高速移动环境为144kbit/s； 低速移动环境为384kbit/s； 室内移动环境为2Mbit/s； 多媒体和呼叫控制能力 支持基本状态呼叫模型； 呼叫/连接分离，呼叫/载体分离； 单终端的多呼叫业务； 业务可携带性 按用户注册要求提供服务； 通过终端修改业务要求； 终端能力 软件无线电、自适应或重新配置。2.3 IMT-2000的频谱分配1992年，世界无线电大会WRC-92 为第三代移动通信分配了使用频段，带宽共230MHz，如图2所示。185019001950200020502100215022002250ITUEuropeUSAMSSPCSADBBCDCEFAFEMSSReserveBroadcast auxiliary2165 MHz1990 MHz1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHzUMTSGSM 1800DECTMSS1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 2000MSSUMTSJapanMSSIMT 2000MSSIMT 2000PHS189198BC1AA2170 MHzIMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSCDMATDDWLLFDDWLL19802025MHzGSM1800CDMAFDDWLL196019201945Chinacellular(1)cellular(2)cellular(2)1805 MHz186518651870188518901895191019301945196519701975图1 第三代移动通信的频谱分配从上图可知，欧洲、中国和日本在分配给用于第三代移动通信的频谱中均保留有可以使用的频率资源，而美国已将第三代移动通信的低段部分频谱分配给国内PCS通信业务，所以美国特别强调3G的无线接口要后向兼容2G系统，以便共享频率资源。因此，美国对IMT-2000频谱的利用缺乏灵活性。三、 第二代向第三代移动通信系统演进3.1 演进途径第三代移动通信网络的建设是一个长期的过程。由于建设初期存在网络覆盖问题，并且同时大规模建设核心网和接入网需要很高的投入，因此，世界各国普遍采用了以第二代移动通信网络为基础发展第三代移动通信的演进策略，亦即尽量与2G系统兼容，实现2G到3G的平滑过渡，以解决3G建设初期的漫游问题和第三代网络建设的庞大投入问题。同时对于新的网络运营商会直接建设新的3G网络。由于目前存在两大主要制式GSM和IS-95 CDMA，因此从2G向3G的演进分为从GSM向3G的演进和从IS-95 CDMA向3G的演进，两种制式向3G的演进路径如图2：如图所示，GSM向3G演进一般需经过GPRS(2.5G)阶段，然后演进到WCDMA。IS-95 CDMA向3G的演进先发展到cdma2000-1x(单载波，速率最高为384Kb/s)，下一步是从cdma2000-1X演进到增强型cdma2000-1XEV还是到cdma2000-3X(多载波)现在还不明确。 目前国内的2G网络以GSM为主，这就决定我国的第三代核心网络必须由GSM网络演进而来。因此采用GPRS技术构成的核心网络将是主要的过渡方式。所以，国内GSM向第三代演进的步骤应该是：（1）研究从GSM到第三代的演进过渡方案，大力发展GPRS网络。（2）通过升级GSM/GPRS网络节点MSC/GSN的功能，使之提供Iu接口并增加WCDMA图2 2G向3G演进路径系统协议处理能力，在保证与原有GSM/GPRS兼容的条件下，实现UTRAN接入。 向3G的演进主要是核心网的演进，在Release 99版本中，采用话音电路业务和数据业务分离的核心网结构，主要是考虑到与现有系统兼容和解决IP技术对实时业务支持不足的问题。在以后的R4、R5版本中，3G核心网结构将采用全IP的核心网络结构。与固定网中PSTN正在同IP骨干网结合的趋势相一致，移动网也将逐步与IP网络融合，用IP将作为用户语音、数据以及信令的统一载体。3.2 GPRS 是开启3G大门的重要步骤 GPRS是从GSM移动通信网络到3G系统平滑过渡的很重要一个步骤。GPRS有如下优点：l 经济有效的分组数据传输技术；l 支持移动上网浏览的功能；l 实现按比特收取用户通信费用；l 对GSM网络的改动较少，充分保护投资；l 可满足初期大部分用户对3G业务的需求；l 很快为运营商带来效益，提高竞争能力。 总之，GPRS作为2.5G的产品，可以迅速进入移动通信市场，能够有效地保护电信运营商的投资，满足用户对第三代业务不断增长的需求。为了充分保护运营商在GSM/GPRS网络上的投资，从GSM向3G系统的演进可分成以下两个阶段：1） UMTS孤岛位于GSM/GPRS的网络中；UMTS的接入网UTRAN通过网络互通单元IWU接入2G的核心网络；2） 引入3G（UMTS）核心网络；第二、三两代核心网络混合组网，核心网之间通过IWF功能实现业务互通；就具体的演进实现过程而言，在第一阶段中，可以通过扩充GSM MSC的容量和升级GPRS GSN（SGSN和GGSN）的功能，并利用相应的IWU标准化接口，达到分别支持UTRAN语音业务的承载和分组数据业务的接入，为移动用户提供基本的3G业务服务。第一阶段的目标主要是满足中心城市对第三代移动通信的需求，而漫游问题仍靠GSM网络的覆盖来解决。 随着3G用户的不断发展扩大，GSM核心网将无法继续对日益增长的3G业务提供支持，因此便进入演进的第二阶段。在第二阶段中，新增的UMTS核心网CN（UMSC）叠加在GSM核心网上，它可充分利用已有的HLR/AUC等网络设施，并沿用移动信令网。这样不仅能保护GSM GPRS方面的投资，又能逐步构建可提供丰富3G业务的UMTS第三代移动通信网络。此外，在演进过程中，叠加UMTS的过渡方式还达到了优化网络资源配置、简化网络结构和便于操作维护的目的，充分体现出对GSM GPRS网络基础设施使用的继承性。图3 GSM/GPRS向WCDMA演进四、 WCDMA的关键技术4.1 RAKE接收RAKE接收就是完成多径分离合并功能。若不处于更软切换状态，RAKE将搜索本扇区两个天线上的多径信号，并利用DPCCH导频信息估计该径的信道特性，最后将各个多径信号相干合并，若处于更软切换则将相邻两个扇区的4个天线的多径信号进行相干合并。与IS-95 A的不同之处为，W-CDMA具有高3倍的多径分辨能力，另外在W-CDMA系统中，可以利用用户发射的导频信息，在反向链路进行相干合并，对于W-CDMA理论分析显示，若在反向链路采用8个径的RAKE接收，75%以上的信号能量将被利用。RAKE接收对于多址干扰的抑制能力取决于不同用户特征码之间的互相关性。4.2多用户检测RAKE接收将来自其它用户的干扰当作白噪声看待。多用户检测考虑到其它用户的信息如用户之间的相关特性是已知的，充分利用CDMA用户特征码的内在结构信息改善接收系统的性能。比较典型的多用户检测算法有线性解相关算法和干扰抵消算法，线性解相关算法通过估计用户之间的相关矩阵同时检测多个用户的信息，干扰抵消算法则先将干扰信号扣除掉，然后再进行信号检测。多用户检测可以提高系统的容量，克服远近效应的影响。但关于多用户检测需要考虑：（1） 多用户检测算法运算复杂，实现比较困难；（2） 多用户检测仅可用于改善上行链路的性能，只适合在基站使用；（3） 多用户检测无法克服小区外干扰；（4） 适用于W-CDMA的多用户检测算法较少。今后多用户检测努力的方向是降低复杂度和针对W-CDMA系统进行设计。4.3 智能天线 智能天线是传统多天线（包括发射、接收分集天线）概念的推广。在传统多天线系统中强调的是多个天线信号较低的互相关特性和合并算法，为了实现多个天线信号（多个Copy信号）的低相关，已经普遍采用了空间分集的概念，而极化分集的概念在最近几年则逐渐受到了重视，今后将会逐渐被利用。多径合并算法目前则普遍采用了选择合并、最大比值合并等技术，而目前基于CIR的合并技术正受到重视，例如在GSM 中已经采用IRC(Interference Rejection Combiner)技术。 与传统的多天线系统明显不同，智能天线强调多个接收单元（阵元）之间的相位相干性，只有这样才能充分利用用户信号与多址干扰(MAI)信号的差异，在W-CDMA系统中就是不仅要利用信号与干扰之间的互相关性小甚至正交的特点，还要充分利用电磁信号在入射角度、阵响应矢量、以及极化方面的差异，以达到在背景噪声（包括多址干扰和机器热噪声两方面）中提取、还原信号的目的。智能天线的主要任务是实现空间滤波，定向接收和发射信号。从目前商用化的情况看，智能天线可分为两类即外挂式和内嵌式。前者如Metawave的方法，后者如Arraycomm的方法，在开发全新的W-CDMA基础设施时，需要采用内嵌式的方法，以便充分利用智能天线带来的全部优越性，包括： l 增大通信距离，提供更大范围的覆盖，可以实现特殊需求的覆盖；l 增加系统通信容量；l 与其它技术结合，提供无线电定位，提供新的电信业务；l 改善通信质量，降低误码率。4.4 无线资源管理技术4.4.1 切换 蜂窝结构的移动通信系统中，当移动台从一个区域移动到另一个区域时，为保持移动用电话不中断通信需要进行的无线资源再分配称为切换。根据切换方式不同，可以分为硬切换和软切换两种情况。硬切换指在载波频率不同的基站覆盖小区之间信道的切换，切换过程中，移动用户仅与新旧基站其中一个连通，从一个基站切换到另一个基站过程中，通信链路有短暂的中断时间。软切换则在载波频率相同的基站覆盖小区之间的信道切换。切换过程中，移动用户可能同时与两个基站进行通信，从一个基站到另一个基站的切换过程中，没有通信中断的现象。 切换还可以分为小区间切换和小区内不同扇区之间的切换两大类，不同扇区之间的切换称为更软切换，由于比较简单不进行详细分析。在W-CDMA系统中主要有三类小区间切换即：（1）W-CDMA系统内部同频切换（2）W-CDMA系统内部频率间切换（3）GSM/GPRS和W-CDMA系统之间的切换4.4.2 接入控制和拥塞控制 接入控制通常发生在如下三种情况：（1） 用户发起第一次呼叫；（2） 正在通信的用户期望加入某一小区；（3） 用户期望增加一个业务承载。接入控制是为了保证系统处于安全状态而决定是否分配无线资源、分配多少无线资源的过程。拥塞控制是为了保证系统处于安全状态而对已经建立通信的业务进行控制，如改变业务的数据传输速率。接入控制和拥塞控制都需要对当前无线资源利用情况做出评估，IS-95 A承载的业务以话音为主，上行链路的无线资源利用情况主要用基站接收总干扰来表示，下行链路则用基站总的发射功率来表示，而对于W-CDMA，由于传输多媒体业务如果用IS-95 A的方式，就无法确定每个用户的资源占用情况，也就无法进行拥塞控制，因此对每个用户无线资源占用情况进行评估就非常重要。4.5 功率控制技术W-CDMA功率控制分上行链路功率控制和下行链路功率控制两种。下行链路功率控制目的是节约基站的功率资源，而上行链路功率控制目的是克服远近效应，上行链路功率控制算法最具代表性。功率控制由内环功率控制和外环功率控制组成。内环功率控制又包括开环和闭环功率控制，UE根据下行链路路径损耗和用户业务要求确定初始发射功率这就是开环功率控制，闭环功率控制就是基站根据当前接收信号质量（测定SIR）与期望接收信号质量(目标SIR)比较结果控制UE发射功率，给出功率控制命令TPC的过程。闭环功率控制算法为:若测定SIR目标SIR，则TPC=-1，即降低移动台发射功率；若测定SIR目标SIR，则TPC=1，即增加移动台发射功率。W-CDMA闭环功率控制频率为1500Hz，反向功率控制动态范围是80dB。外环功率控制是基于信息质量（如误帧率）调整目标SIR，以使业务质量达到要求，由于不同业务具有不同的QoS，因此也就有不同的目标SIR。五、 我司3G 产品研发状况及WCDMA产品介绍5.1 WCDMA产品研发现状中兴通讯早在1998年，在开发现有的GSM和IS-95 CDMA第二代移动通信产品的同时，就开始涉足第三代移动通信技术的跟踪和研究。中兴通讯是中国无线通信标准化组织CWTS成员，并积极参与ITU和3GPP组织的3G标准的制定工作。1999年11月，中兴通讯加入中国第三代移动通信知识产权联盟，成为联盟理事会理事，同年12月，中兴通讯“第三代移动通信系统研发项目”被国家经贸委批准为“1999年国家重点技术创新项目”。中兴通讯积极参加由科技部和信息产业部牵头组织的国家重大项目“中国第三代移动通信研究开发”（C3G）。1999年7月，中兴通讯牵头承担国家“中国第三代移动通信C3G计划”3G项目WCDMA研究课题，进行大规模的系统设计和开发工作，成为参与国家“中国第三代移动通信C3G”高科技发展计划的中国通信企业之一。2000年6月，科技部、信息产业部、国家计委联合在北京举行了“中国第三代移动通信系统研发成果验收演示会”，参与国家中国第三代移动通信C3G 3G研发项目的多家单位参加了各自承担的3G项目的研发成果的阶段性验收工作。中兴通讯作为现场唯一打通WCDMA电话的厂家，受到国家部委领导的高度评价，特别对中兴通讯在专利申请和拥有自主知识产权所取得成绩给予特别肯定。中兴通讯在承担中国第三代移动通信C3G课题的同时，全面研究包括Node B、RNC和CN在内的整个3G WCDMA系统。中兴通讯计划在2001年完成满足商用需求的WCDMA 系统 V1.0版，实现3G的基本功能、验证大量相关关键技术、积累宽带无线接入系统的设计经验、总结并制定3G系统的测试规范，2002年完成满足商用需求的WCDMA系统V2.0版，进一步完善产品的性能。5.2 WCDMA产品系列中兴通讯WCDMA产品系列包括核心网CN、无线接入系统(无线网络控制器RNC，无线基站Node B)、终端UE及网络规划软件PlanMaster for WCDMA。中兴通讯第三代移动通信系统，可为用户提供全面服务与合作，包括2G、2.5G到3G的完整解决方案、多样化的3G系统和终端产品的选择、帮助网络运营商进行3G网络规划和优化、合作完成3G业务实现和生成，与客户一起完成3G市场启动和准备工作，逐步培育3G市场。 第三代无线接入网的结构与功能1无线接入网的一般结构 第三代移动通信系统的无线接入网由连接到核心网（CN）的多个无线网络子系统（RNS）组成，而每个RNS又包括一个无线网络控制器（RNC）和若干无线收发基站。图1表明了无线接入网的的逻辑结构。无线网络子系统RNS1 1 (.RNS)核心网（CN）无线网络控制器（RNC）无线网络控制器（RNC）NodeB（BTS）NodeB（BTS）NodeB（BTS）NodeB（BTS）Iu接口Iu接口Iur接口Iub无线网络子系统RNS 2 (.RNS)无线接入网 (.RAN) RNSIubIubIub图1 无线接入网的的逻辑结构在上图中，无线接入网（RAN）的每个RNS都通过Iu接口与核心网互连，RNS之间则通过Iur接口互连，而RNC与NodeB之间的接口是Iub。RNS负责给它所管理的小区分配资源，并且为每一个接入RAN的移动用户提供服务；当需要时（比如RNS间的小区切换等），多个RNS也可以一起服务于接入RAN的同一移动用户（UE）。RNC的主要作用之一是进行切换判决，并向UE发送控制信号。为了支持系统的宏分集，RNC还应该具备合并/分路的功能。此外，每个无线收发控制器最好也有合并/分路的能力，以支持小区内的收发分集。 在实际的第三代系统中，无线网络子系统RNS就是基站系统（BSS），基站控制器由RNC 代替， Node B可被认为是基站无线收发子系统（BTS）。因此，基站分成Node B和RNC两部分。BTS主要完成与无线传输相关的功能，如射频藕合、滤波、变频、放大、增益控制，以及调制/解调、扩频/解扩、信道编码/解码和信道复用/去复用等。RNC则完成与无线传输无关的功能，包括呼叫处理、资源分配、代码转换和路由选择等。图2示出了基站系统的基本构成框图。接口部分无线网络控制器（RNC）接口部分Iu接口射频前端收发信机控制器Node B1射频前端收发信机Node B n控制器图2 基站系统的基本构成框图2. BTS子系统基站收发子系统BTS包括射频前端和收发信机，而射频前端又可分为发信前端和接收前端两部分。发信前端由发送天馈、双定向藕合器、带通滤波、线性功放和功率检测等单元组成。功率检测的功能是把检测出的功放及链路状态信息送给工作管理控制（OMC）单元，使OMC能够实时监控发信前端的工作。接收前端主要包括收信天线系统、测试藕合器、带通滤波器和低噪声放大器等部分。整个射频前端的组成如图3所示。去OMC发送天馈定向藕合带通滤波功率检测线性功放接收天馈测试藕合带通滤波LNA功放至发信机至收信机图3 射频前端的组成收发信机分为发信机、收信机和收发信频率合成器三大部分。发信机主要由中频上变频器、自动功率控制（APC）、射频上变频器和基带处理单元组成。来自基带处理单元的低中频已调信号，先经中频上变频、带通滤波、APC放大，再经射频上变频和射频滤波，然后被送往发信前端。自动功率控制功能是通过OMC对功率放大器的可变增益进行控制来实现的，它用来调整基站的覆盖范围。发信基带处理单元完成多个信道（同步、公共、专用）发送所需的处理功能，比如帧形成、卷积与交织、扩频编码、信道增益控制、前向开/闭环功控和正交调制等。图4表明了发信机的一般组成。基带处理中频混频带通滤波APC功放射频混频射频滤波去射频前端帧形成器卷积/交织增益控制扩频/编码前向功控正交调制来自OMC图4（a） 发信机的一般组成框图图4（b） 基带处理单元的组成框图收信机主要包括接收带通滤波器、射频下变频器、中频滤波器、自动增益控制（AGC）电路、中频下变频和收信基带处理部分。由接收前端送来的射频接收信号经过混频/滤波，变换成第一中频，然后进行AGC放大；AGC放大器的输入电压同时可作为接收信号的场强指示。AGC放大输出的幅度恒定的一中频信号经过中频混频，再变换为二中频信号，最后，送给基带接收单元去处理。基带接收处理单元的主要功能是搜索捕获、解调/解扩、多经分离、信道估计、RAKE接收，以及反向信道的TPC和TFI控制信息提取等。图5示出了收信机的组成框图。带通滤波下变频器中频滤波AGC功放中频变频基带单元图5（a） 收信机的一般组成框图匹配滤波器组RAKE合并信道估计捕获/搜索/跟踪PN码发生器 去交织/信道译码去信道 复用 TPC/TF提取TFI输出TPC前向功控去OMC图5（b） 收信机基带单元的组成框图频率合成器的任务是为收发信机的时间频率单元提供标准的时钟参考信号。它在CPU的控制下，通过控制接口设定RF和IF的频率合成环路的分频比，使射频VOC和中频VOC工作在预定的频率上。此外，由控制接口也可随时读出频率合成器的状态指示信息，并上报给OMC。 3. RNC子系统第三代移动通信系统的无线网络控制器（RNC）子系统位于无线接入网络的后端，负责管理和控制基站与核心网络之间的信息传递，其基本功能组成如图6所示。接口电路物理信道复分接逻辑信道复分接分组数据代码转换电路数据信令处理/管理控制交换与路由选择接口电路RNC工作管理控制器 （OMCR）MSC来自BTS图6 RNC基本功能组成示意图在上图中，RNC完成无线接口的第2层和高层功能，亦即L2层（链路层）和L3层（包括OSI第3层及其以上各层）的功能。RNC的 L2层又可分为链路接入控制子层LAC和介质访问控制子层MAC两部分。LAC子层通过无线接口在对等的高层L3之间提供数据传输，并支持不同的可靠性传输能力，以满足高层实体对各种业务应用的需要。为此，它采用一些不同的协议使每个高层实体的QoS要求与MAC子层的特性相匹配。在需要有更高QoS的情况下，LAC子层可利用ARQ差错控制协议来提高端到端数据传输的可靠性。总之，LAC子层的任务是把L3层的业务功能映射到MAC子层的逻辑信道上。MAC子层提供管理物理层信道资源的控制功能，并同时协调不同LAC业务实体对这些资源的使用需求，以解决LAC业务实体之间的信道争用问题。此外，MAC子层还负责处理LAC业务实体提出的QoS等级请求，比如，在竞争的LAC业务实体之间确定优先服务级别或信道动态分配等。L3层包括分组数据控制、电路数据控制、呼叫处理与连接控制、移动管理和无线资源控制等功能。路由选择控制可实现各种业务的数据流在A接口和A-bis接口的各个时隙上不受限制地传送；代码转换则完成语音编码和PCM编码之间的转换功能。RNC是第三代移动通信系统基站的重要子系统，因此，需要研究无线信令与有线信令的转换、RNC内部或RNC之间的软切换处理、电路和分组业务的接续、无线资源管理、RNC及BTS的操作维护等关键技术，以实现无线信令接口要求L2和L3层应具备的功能。考虑到RNC属于无线接入网（RAN）中与无线传输技术（RTT）无关的通用部分，所以，它的某些模块可采用软件无线电技术来进行设计，这样就能保证对第三代移动通信系统“家族成员”的最大兼容性，使不同的无线接入技术均可成为RTT的多种工作模式之一，极大地增强了第三代移动通信系统应用的灵活性。4. 无线接入网的基本功能41 与系统接入控制相关的功能这一功能即是系统信息的广播功能，它给处于空闲状态的移动用户提供接入小区和建立连接所需要的信息；给处于通信状态的移动用户提供越区切换或分组路由所需要的信息。这些信息主要包括：接入权限信息使用的频带；小区内传输信道的配置和PCH、FACH及RACH信道的结构等；网络和小区的特定标识（如同步码，下行扰码等）；用于移动台位置登记的指示；处于空闲状态的移动台选择小区和重选小区的标准；移动台的发送功率控制信息；移动台的接入和管理控制信息。上述系统信息的广播功能与无线信道的传输及结构密切相关，因此，对它们的控制和同步应由无线接入网完成，而与核心网无关。42 无线信道加密的功能这项功能纯粹是一种为防止未授权的第三方偷听信息而采取的发送数据保护算法。信道加密的基础依赖于通信双方使用的密钥；密钥能够根据信令或与双方会晤有关的信息推算得出。信道解密完全是信道加密的逆运算功能，它可以从已加密的信息中恢复出原始的信息。因为加密和解密具有成对出现的特点，所以这一功能在移动台和接入网中必须同时配置。43 与切换相关的功能（1） 无线信道环境的测试信道环境测试主要完成对当前和周围小区内的无线信道测试，其目的是利用所获得的测量值来估计无线信道的传输质量，为切换判决提供依据。无线信道的环境测试包括以下一些内容： 从当前和周围小区收到信号的强度； 对当前和周围小区误码率的估计值； 无线传输环境的估计（如高速、低速或卫星等工作环境）； 有效传输范围的测量（通过定时信息）； 多谱勒频移的测量； 收到干扰电平的测量。RAN和UE均需具有无线信道环境测试的功能。（2） 信道切换的判别信道切换判别功能由信道测量实体来汇集对信道质量的估计以及对整个业务呼叫质量进行评估这两部分组成。通过把业务呼叫质量与设定的门限值及周围小区的呼叫质量估计同时予以比较，基站可决定是否启动切换控制功能。同理，采用同样的方法，移动台也可以启动信道的切换控制功能。需要指出的是，这项功能除了用于判别移动台的切换外，还可用于评估小区间业务量的负载分布情况，并作出有利于平衡各小区业务量的信道切换与分配决定。（3） 宏分集的控制在切换判别期间，这项功能将控制通过多条路径（可能属于不同的小区）且来自同一移动台的信息流接收或发向同一移动台的信息流传送。此外，它也控制上下行分集链路的信息流合并与分发。宏分集的控制功能还应与信道编码控制功能相互配合，以减少合并不同信息流时的误比特率。宏分集的执行过程位于分集链路的两端