WCDMA無線接入網(wǎng)原理與實(shí)踐

前言

　　在1987年GSM系統(tǒng)定義的時(shí)候，并沒有預(yù)見到移動(dòng)通信在全球會(huì)有這么龐大和持續(xù)的市場(chǎng)需求，因此，其后續(xù)演進(jìn)存在很大的局限性。GPRS和EDGE都是繼續(xù)在GSM基本的框架上進(jìn)行業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)和拓展?！　〉牵蛐詫?duì)移動(dòng)通信的需求呈現(xiàn)爆發(fā)的增長，以國內(nèi)為例，2000～2009年，國內(nèi)GSM手機(jī)用戶從4000萬持續(xù)穩(wěn)定地增長到6.5億。手機(jī)日益成為普通大眾都擁有的通信工具和上網(wǎng)設(shè)備。因此，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）從概念雛形階段就廣泛受到行業(yè)和社會(huì)的關(guān)注，而3G標(biāo)準(zhǔn)頒布10多年來，不可避免地歷經(jīng)很多挫折和轉(zhuǎn)機(jī)。但這也促使了3G技術(shù)更加成熟，3G的演進(jìn)更加穩(wěn)健?！　?009年年初，中國移動(dòng)、中國電信和中國聯(lián)通得到政府頒發(fā)的3G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營牌照，這啟動(dòng)了3G的實(shí)質(zhì)性商用化進(jìn)程。3G終于開始逐步進(jìn)入我們?nèi)粘５纳??！　∵@一切離不開所有長期從事移動(dòng)通信從業(yè)人員的辛勤努力，包括曾經(jīng)參與3GPP活動(dòng)中的公司和專家們、半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)公司的工程技術(shù)人員、電信設(shè)備的制造工程師和運(yùn)營商的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。感謝他們堅(jiān)持不懈的努力，使3G標(biāo)準(zhǔn)歷經(jīng)長期的發(fā)展逐漸成熟起來，可以進(jìn)入大眾的生活，推動(dòng)信息化社會(huì)的發(fā)展?！　?G的規(guī)范在設(shè)計(jì)之初就把靈活性放在了非常重要的地位，盡量定義開放的架構(gòu)，以滿足未來的要求。靈活性的代價(jià)是復(fù)雜，因?yàn)橥ㄐ诺谋举|(zhì)是互聯(lián)互通。3G規(guī)范對(duì)復(fù)雜的對(duì)接也進(jìn)行了定義。WCDMA規(guī)范非常的繁雜，內(nèi)在的關(guān)系千絲萬縷?！　≡谌珪校髡咧攸c(diǎn)依據(jù)3個(gè)不同層次的概念進(jìn)行介紹，這3個(gè)不同層次的概念是：　　（1）無線傳輸?shù)囊?；　　?）蜂窩網(wǎng)絡(luò)的要求；　?。?）終端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。　　從知識(shí)體系上而言，任何一種無線通信系統(tǒng)都是為了提供相應(yīng)的服務(wù)，因此從上述3個(gè)層次的角度來看待這些原理、設(shè)計(jì)和應(yīng)用問題，容易獲得清晰的認(rèn)識(shí)，也容易把它們應(yīng)用到工作中?！　CDMA作為3G技術(shù)的重要組成，是全球應(yīng)用范圍最廣泛的3G規(guī)范，截至2008年年底，在全球已經(jīng)有200多個(gè)WCDMA網(wǎng)絡(luò)投入了商用，累計(jì)全球WCDMA／HSPA的用戶已經(jīng)達(dá)到1.58億?！　∷^WCDMA無線傳輸?shù)囊笫侵?，在WCDMA無線傳輸中，遵循的基本原則是擴(kuò)頻、解擴(kuò)、信道的處理，還有信息的剝離技術(shù)，另外還包括分集方式等。在無線傳輸中WCDMA引入了QOS的機(jī)理，因?yàn)镼oS可以節(jié)省無線資源，但是QOS也帶來復(fù)雜度的提高?！　?duì)于無線傳輸唯一要滿足的是同步之后的信噪比要求，而這些內(nèi)容也貫穿在全書中。　　所謂蜂窩網(wǎng)的要求是指，蜂窩網(wǎng)強(qiáng)調(diào)移動(dòng)性，還有移動(dòng)性的管理，這涉及切換，而在切換之后，存在的是大量的測(cè)量和功率控制，功率控制的目的根本上不僅僅是為了滿足無線傳輸?shù)囊螅菫榱藵M足“遠(yuǎn)近效應(yīng)”的消除，WCDMA網(wǎng)絡(luò)還要求對(duì)接入的管理。

內(nèi)容概要

　　本書在介紹WCDMA系統(tǒng)的物理層和無線接入網(wǎng)協(xié)議的基礎(chǔ)上，對(duì)WCDMA無線接入網(wǎng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的描述。本書不僅包含理論分析，還側(cè)重產(chǎn)品設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用問題?！　”緯窃诮Y(jié)合作者多年的技術(shù)研究，相關(guān)設(shè)備的研發(fā)、實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，參照最新的3G規(guī)范和國外相關(guān)技術(shù)資料、圖書編撰而成，具有較高的工程實(shí)踐指導(dǎo)意義?！　”緯闹饕x者對(duì)象為：相關(guān)的電信運(yùn)營商，設(shè)備制造商，以及電信研究院的研究人員和相關(guān)專業(yè)的研究生。

書籍目錄

第1章　WCDMA概述　  1.1　第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化　　  1.1.1　標(biāo)準(zhǔn)的制訂　　　1.1.2　GPP規(guī)范各版本的細(xì)節(jié)　　　1.1.3　版本的技術(shù)演進(jìn)　　1.2　WCDMA無線接入系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)　　　1.2.1　CDMA的擴(kuò)頻和解擴(kuò)　　　1.2.2　無線傳輸和接收的機(jī)理　　　1.2.3　無線接入網(wǎng)的要求　　1.3　WCDMA系統(tǒng)的主要參數(shù)　　　1.3.1　WCDMA系統(tǒng)空中接口的主要參數(shù)　　　1.3.2　WCDMA與其他數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的比較　　　1.3.3　WCDMA系統(tǒng)物理層的基本特點(diǎn)　　1.4　WCDMA系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)　　1.5　本書的結(jié)構(gòu)　第2章　RAN的系統(tǒng)協(xié)議　　2.1　WCDMA RAN的結(jié)構(gòu)　　　2.1.1　UTRAN結(jié)構(gòu)　　　2.1.2　無線網(wǎng)絡(luò)控制器　　　2.1.3　Node B(基站)　　2.2　無線接口協(xié)議結(jié)構(gòu)　　2.3　MAC層協(xié)議　　　2.3.1　MAC層功能　　　2.3.2　邏輯信道　　　2.3.3　邏輯信道和傳輸信道間的映射　　2.4　廣播/多播控制協(xié)議　　2.5　MBMS協(xié)議　　2.6　RRC層協(xié)議　　　2.6.1　RRC層邏輯結(jié)構(gòu)　　　2.6.2　RRC業(yè)務(wù)狀態(tài)　　　2.6.3　RRC功能和信令過程　　2.7　物理層的協(xié)議映射　　　2.7.1　介紹　　　2.7.2　物理層與上層的信息交互方式　　2.8　WCDMA的測(cè)量模型　　2.9　本章總結(jié)　第3章　WCDMA物理層概述　　3.1　總述　　3.2　WCDMA物理層的基本元素　　　3.2.1　物理信道和傳輸信道　　　3.2.2　傳輸信道映射到物理信道　　3.3　接入網(wǎng)信道概要　　　3.3.1　上行物理信道　　　3.3.2　上行傳輸信道　　　3.3.3　下行物理信道　　　3.3.4　下行傳輸信道　　　3.3.5　信令信道　　3.4　無線接入系統(tǒng)控制進(jìn)程　　　3.4.1　快速閉環(huán)功率控制　　　3.4.2　開環(huán)功率控制　　　3.4.3　尋呼進(jìn)程　　　3.4.4　RACH接入進(jìn)程　　　3.4.5　CPCH接入進(jìn)程　　　3.4.6　UE的小區(qū)搜索進(jìn)程　　　3.4.7　切換測(cè)量進(jìn)程　　　3.4.8　壓縮模式　　　3.4.9　其他測(cè)量　　3.5　WCDMA發(fā)射分集技術(shù)　　　3.5.1　閉環(huán)發(fā)射分集　　　3.5.2　開環(huán)切換分集——STTD　　　3.5.3　時(shí)間交換發(fā)射分集(TSTD)　　　3.5.4　站址選擇發(fā)射分集(SSDT)　　3.6　手機(jī)無線接入能力　　　3.6.1　協(xié)議規(guī)定的手機(jī)無線接入能力的基本參數(shù)　　　3.6.2　TTI周期的最大數(shù)據(jù)速率　　　3.6.3　ms的無線幀內(nèi)可收發(fā)的比特最大數(shù)目　　　3.6.4　手機(jī)的其他無線接入能力級(jí)　　3.7　本章總結(jié)　第4章　物理層信道　　4.1　上行物理信道　　　4.1.1　專用上行物理信道　　　4.1.2　公共上行物理信道　　4.2　下行物理信道　　　4.2.1　專用下行物理信道　　　4.2.2　公共下行物理信道　　4.3　物理信道時(shí)序要求　　　4.3.1　時(shí)序的基準(zhǔn)　　　4.3.2　尋呼模式下的時(shí)序　　　4.3.3　RACH接入進(jìn)程時(shí)的時(shí)序　　　4.3.4　CPCH接入時(shí)的時(shí)序　　　4.3.5　DPCH/PDSCH時(shí)序　　　4.3.6　DCH連接模式下的時(shí)序　　4.4　本章總結(jié)　第5章　信道的編碼與復(fù)用　　5.1　總述　　5.2　數(shù)據(jù)信息的編碼與復(fù)用　　　5.2.1　傳輸信道的性質(zhì)　　　5.2.2　上行鏈路的編碼復(fù)用鏈　　　5.2.3　下行鏈路的編碼復(fù)用鏈　　　5.2.4　TrCH到CCTrCH映射的約束　　5.3　TF的物理層映射和檢測(cè)　　　5.3.1　TFCI的編碼和映射　　　5.3.2　根據(jù)TFCI的傳輸格式檢測(cè)　　5.4　本章總結(jié)　第6章　WCDMA的擴(kuò)頻與調(diào)制　　6.1　上行鏈路的擴(kuò)頻和擾碼　　　6.1.1　概述　　　6.1.2　擴(kuò)頻(無線幀信號(hào)的信道化過程)　　　6.1.3　OVSF序列和擾碼序列的產(chǎn)生和使用　　　6.1.4　調(diào)制　　6.2　下行鏈路的擴(kuò)頻和擾碼序列　　　6.2.1　擴(kuò)頻　　　6.2.2　擴(kuò)頻序列和擾碼序列的產(chǎn)生和使用　　　6.2.3　調(diào)制　　6.3　本章總結(jié)　第7章　終端和網(wǎng)絡(luò)的物理層進(jìn)程　　7.1　同步進(jìn)程　　　7.1.1　小區(qū)搜索　　　7.1.2　DCH狀態(tài)的信道同步　　7.2　功率控制　　　7.2.1　上行鏈路功率控制　　　7.2.2　下行鏈路功率控制　　7.3　隨機(jī)接入進(jìn)程　　　7.3.1　PRACH接入進(jìn)程　　　7.3.2　CPCH接入進(jìn)程　　7.4　閉環(huán)發(fā)射分集模式　　　7.4.1　求解FBI反饋信息　　　7.4.2　閉環(huán)模式1　　　7.4.3　閉環(huán)模式2　　7.5　物理層對(duì)定位需求的支持　　　7.5.1　IPDL的參數(shù)　　　7.5.2　空閑期位置的計(jì)算　　　7.5.3　UE物理層的設(shè)計(jì)考慮　　7.6　本章總結(jié)　第8章　終端的射頻前端設(shè)計(jì)　第9章　WCDMA終端的數(shù)字基帶設(shè)計(jì)　第10章　系統(tǒng)測(cè)試　第11章　HSPA技術(shù)　附錄A　物理層測(cè)量　附錄B　AMR語音編解碼的處理　附錄C　速率匹配操作詳細(xì)介紹　附錄D　壓縮模式　附錄E　本書中的英文縮寫及簡(jiǎn)要解釋　參考文獻(xiàn)　

章節(jié)摘錄

　　在核心網(wǎng)方面，R99充分考慮到了向下兼容GPRS，其電路域與GSM完全兼容，分組域仍采用了基于服務(wù)GPRS支撐節(jié)點(diǎn)（Serving GPRS Support Node，SGSN）和網(wǎng)關(guān)GPRS支撐節(jié)點(diǎn)（Gateway GPRS Support Node，GGSN）的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但相對(duì)于GPRS，增加了服務(wù)等級(jí)的概念，提高了分組域的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證能力?！　南到y(tǒng)角度來看，R99仍然采用分組域和電路域分別承載與處理的方式，分別接入公共交換電話網(wǎng)（Public Switched Telephone Network，PSTN）和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。R99是最早成熟的版本，適用于早期部署UMTS網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商，同時(shí)也適用于擁有GSM／GPRS既有網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商。R99優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)成熟穩(wěn)定、風(fēng)險(xiǎn)小，多廠商環(huán)境基本形成；可充分利用部分現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源。　　但也正因?yàn)榭紤]了向下兼容，R99也存在一定的缺陷。首先，R99核心網(wǎng)發(fā)展滯后于接入網(wǎng)，接入網(wǎng)已分組化的AAL2語音仍需經(jīng)過編解碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為64kbit／s電話語音，影響了話音質(zhì)量，核心網(wǎng)的傳輸資源利用率較低。其次，核心網(wǎng)仍采用過時(shí)的時(shí)分復(fù)用（TDM）技術(shù)，雖然技術(shù)成熟，互通性好，價(jià)格合理，但技術(shù)過時(shí)，廠家后續(xù)開發(fā)力度不夠，新業(yè)務(wù)跟進(jìn)不足。另外，分組域和電路域雙網(wǎng)并行，不僅造成了重復(fù)投資，而且增加了網(wǎng)管的復(fù)雜度，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用較高，演進(jìn)線路不清晰。最后，R99的網(wǎng)絡(luò)智能仍然基于節(jié)點(diǎn)，全網(wǎng)新業(yè)務(wù)部署仍需逐點(diǎn)升級(jí)，既耗時(shí)，成本又高?！　∫虼?，3GPP R99核心網(wǎng)只是為2G向3G過渡而引入的解決方案?！　?.Release4版本（R4）　　Release 4中，CWTS提交的TD-SCDMA技術(shù)被3GPP所接受。該版本在核心網(wǎng)電路域中實(shí)現(xiàn)了軟交換的概念，即傳統(tǒng)MSC分離為媒體網(wǎng)關(guān)和MSC服務(wù)器兩部分。除此之外，Release 4與Release-99的區(qū)別不大。　　3GPP R4版本功能于2001年3月確定。3GPP R4與3GPP R99版本相比，在RAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面無明顯變化，重要的改變是在核心網(wǎng)方面，主要是3GPP R4版本在電路域完全體現(xiàn)了下一代網(wǎng)絡(luò)（Next Generation Network，NGN）的體系構(gòu)架思想，引入軟交換的概念，實(shí)現(xiàn)了控制和承載分開。在R4網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)的電路交換域被分為兩層，它們是控制層和連接層?？刂茖迂?fù)責(zé)控制呼叫的建立、進(jìn)程的管理和計(jì)費(fèi)等相關(guān)功能。由于分層結(jié)構(gòu)的引入，可以采用新的承載技術(shù)（如ATM和IP）來傳輸電路域的語音和信令。由于分組交換域的傳輸建立在A1M或IP網(wǎng)絡(luò)上，因而運(yùn)營商可以用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來傳輸所有業(yè)務(wù)。

編輯推薦

　　RAN的系統(tǒng)協(xié)議　　WCDMA的編碼復(fù)用處理　　WCDMA的擴(kuò)頻與調(diào)制　　RAN的物理層進(jìn)程　　WCDMA終端的射頻前端設(shè)計(jì)　　WCDMA終端的數(shù)字基帶設(shè)計(jì)　　WCDMA系統(tǒng)測(cè)試　　HSPA技術(shù)

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