通过软件及物理层设计来实现,这样可使得正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交,相互间不产生干扰,克服异步CDMA多址技术由于每个终端发射的码道信号到达基站的时间不同,造成码道非正交所带来的干扰问题。 TD-SCDMA网络特点可归纳为:
(1)TDD方式便于提供非对称业务。工作在TDD模式下的TD-SCDMA系统在同一载波上交替进行上、下链路传输,这就使得系统可以根据不同的业务类型来灵活地调整链路的上、下行转换点,以适应传输对称业务和非对称业务的要求。同时TDD方式使得系统无需使用成对的频段。
(2)智能天线。该系统的上、下行信道使用同一载频,上、下行射频信道完全对称,从而有利于智能天线的使用。
(3)联合检测。TD-SCDMA系统采用的低码片速率有利用于各种联合检测算法的实现。 (4)同步CDMA。提高了TD-SCDMA系统的容量和频谱利用率,简化了电路,降低成本。 (5)软件无线电。在TD-SCDMA系统中,软件无线电可用来实现智能天线、同步检测、载波恢复和各种基带信号处理等功能。 1.2.1 第三代移动通信系统的主要目标
1、具有高层次的业务质量,其中包括:
(1)提高话音和数据质量,支持网络的无缝连接;
(2)较好地解决传输误码和系统时延问题,因为移动数据业务对误码率和传输时延提出了更高的要求;
(3)提高频谱利用率,从而增加系统容量,以满足话音及多种数据业务的要求。 2、提供多种新型业务,包括宽带数据和视频业务。
3、具有高度的系统灵活性。其灵活性表现在实现统一接口,以规范无线寻呼、陆地蜂窝、无绳电话、卫星移动通信等多种系统。该系统必须能与各种形式的广域网进行相互操作及网络集成。灵活性还包括多功能、多环境能力、多操作模式、多频段运行等,以实现全球无缝漫游。
4、具有良好的系统兼容性能,首先必须能够与GSM等第二代移动通信系统兼容。 1.2.2 第三代移动通信网络
第三代移动通信由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成。它们将形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络,满足城市和偏远地区各种用户密度及高速移动(对TDD方式为120km/h,FDD方式为500km/h)的需求,并支持话音、数据和多媒体等多种业务,最高速率可达2Mbit/s以上,基本满足个人通信的要求。
(1)核心网:它是移动网络的核心,在3G初期,将从GSM网络概念出发:在电路域(如
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电话等业务)仍然采用程控交换技术;对包交换数据,使用GPRS类似的方法,基于ATM的技术。2005年后,向全IP技术过渡。
(2)无线接入网:完成用户终端向核心网络进行无线接入的全部处理,是移动网络的最主要部分。
(3)用户终端:它不仅是2G的手持机,而更可能是功能完善的智能个人终端。 (4)连接各设备之间的接口:无线接入网到核心网之间的Iu接口、RNC之间的Iur接口、RNC与Node_B之间的Iub接口以及终端和无线接入网之间的Uu接口。 1.2.3 TD-SCDMA的主要优势
作为一种ITM-2000的无线传输技术,TD-SCDMA的核心是使用智能天线等新技术,尽可能地提高CDMA系统的频谱利用率,满足IMT-2000的要求。简单地说,TD-SCDMA就是一种基于智能天线的时分双工、同步CDMA系统。 1、时分双工方式及帧结构
TD-SCDMA采用了TDD双工方式,设计了1个多时隙的帧结构,它将3GPP标准中的1个10ms的无线帧分为2个子帧,每个子帧又设计了7个业务时隙,此外,还有上下行导引时隙(DwPTS和UpPTS)和作为收发间隔的保护时隙(G)。
将时隙设计得比较小,并使用子帧的目的是为了支持智能天线的应用;设计导引时隙是为了实现同步CDMA。在每个基本业务单元中,将业务数据安放在单元的两边;中间设计了中间码(Midamble),应用于同步及信道估计,为使用联合检测而准备的,并将缺少保护和纠错的物理层信令安放在中间码两旁。整个帧结构设计方法是我们所特有的,是为满足系统技术而设计的。
2、TDD与FDD双工方式相比有如下优点:
(1)只需要单一载波频率,频谱使用有较高的灵活性;
(2)上下行使用相同载波频率,可以通过对上行链路的估值获得上下行电波传播特性,便于使用诸如智能天线、预Rake接收等技术以提高系统性能; (3)便于支持上下行不对称业务; (4)产品简单,成本低。
但是,TDD采用不连续接收和发射,在对抗多径衰落及多普勒频移等方面不如FDD。20世纪80年代以来,均认为TDD方式主要使用于微小区,难以支持较大的小区范围和较高的移动速度。在TD-SCDMA系统中,采用智能天线技术加上联合检测技术克服了TDD方式的缺点,在小区覆盖方面和WCDMA相当,支持的移动速度也达到250km/h,完全满足单独组网的要求。
3、TD-SCDMA技术的高性能主要表现在:
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(1)频谱灵活性和支持蜂窝网的能力 1 TDSCDMA仅需要1.6 MHZ的最小带宽。若带宽为5 MHz则支持3个载波,在一个地区 可组 成蜂窝网,支持移动业务,并可通过自动信道分配(DCA)技术提供不对称数据业务。这 些都 是UTRA TDD所不能提供的。 (2)高频谱利用率 TD-SCDMA为对称话音业务和不对称数据业务提供的频谱利用率比UTRA TDD高一倍。 换言 之,在使用相同频带宽度时,TD-SCDMA可支持多一倍的用户。
(3)多种使用环境 1 TD-SCDMA系统是按照ITU要求的三种环境设计的,而 UTRA TDD则不支持移动环境 。
(4)设备成本 在无线基站方面,TD-SCDMA的设备成本至少比UTRA TDD低 30%。
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二、TD-SCDMA无线接入网络结构和接口
2.1 TD-SCDMA无线接入网结构
无线接入网包括一系列物理实体来管理接入网资源,无UE提供接入核心网的机制。
UMTS的无线接入网(UTRAN)由无线网络系统(RNS)组成,这些RNS通过Iu接口和核心网连接。一个RNS包括一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个Node B。UTRAN的结构如图2-1所示。Node B支持FDD、TDD模式或者双模式,通过Iub接口和RNC连接。RNC负责UE的切换控制,提供支持不同Node B间宏分集的组合/分裂等功能。RNS之间的RNC通过Iur接口相连。Iur接口可以通过RNC之间的物理连接直接相连,也可以通过任何合适的传输网络相连。
图2.1UTRAN结构示意
1、SRNC和DRNC的关系
图 2.2 SRNC和DRNC
(1)RNS:Radio Network Subsystem,一个RNC和其管辖下的所有NodeB的总称; (2) SRNC:Serving RNC,服务RNC。同CN相连的RNS叫SRNS,即服务RNS。这个RNS中的RNC就叫做SRNC;SRNC负责启动/终止用户数据的传送、控制和核心网的Iu连接以及通过无线接口协议和UE进行信令交互。SRNC执行基本的无线资源管理操作,比
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如将RAB参数转化成Uu接口的信道参数、切换判决和外环功控等。
(3)DRNC:Drift RNC,漂移RNC;是指从SRNC以外的其他RNC,控制UE使用的小区资源,可以进行宏分集合并、分裂。和SRNC不同的是,DRNC不对用户平面的数据进行数据链路层的处理,而在Iub和Iur接口间进行透明的数据传输。
(4)CRNC:Control RNC,控制RNC。SRNC和DRNC都是该UE的CRNC。 2、UTRAN通用协议模型
用户面
控制面应用协议数据流无线网络层传输网络用户面传输网络层传输网络控制面ALCAP传输网络用户面信令承载信令承载数据承载物理层 图 0-UTRAN通用协议模型
可以从图上看到,UTRAN层次从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层;从垂直方向上则包括四个平面:控制平面、用户平面、传输网络层控制平面、传输网络层用户平面。
(1)控制平面:包含应用层协议,如:RANAP、RASAP、NBAP和传输层应用协议的信令承载。
(2)用户平面:包括数据流和相应的承载,每个数据流的特征都由一个和多个接口的帧协议来描述。
(3)传输网络层控制平面:为传输层内的所有控制信令服务,不包含任何无线网络层信息。它包括为用户平面建立传输承载(数据承载)的ALCAP协议, 以及ALCAP需要的信令承载。
(4)传输网络层用户平面:用户平面的数据承载和控制平面的信令承载都属于传输网络层的用户平面。
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