第5章
CHAPTER 5


第三代移动通信系统(3G)








5.1第三代移动通信系统标准介绍
5.1.13G的历史及特征
1. 3G的发展历程

3G是第三代移动通信系统的简称，是早在1985年由国际电信联盟(ITU)率先提出并负责组织研究的、采用宽带码分多址数字技术的新一代通信系统，是现代移动通信技术和实践的总结和发展。3G在当年提出时被命名为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)，1996年更名为IMT2000，意指在2000年左右开始商用、工作在2000MHz频段上且数据传输速率达到2000Kb/s的国际移动通信系统。21世纪初，全球3G业务快速成长，网络覆盖率迅速提升； 
随后，
3G增强型技术成为主流应用技术，绝大部分网络已升级到增强型技术； 随着3G市场的成熟，全球3G用户数
也进入规模增长阶段。3G的发展经历了如下历程。

（1） 1991年，ITU正式成立TG8/1工作组，负责FPLMTS标准的制定。

（2） 1992年，世界无线电行政大会(WARC)在2000MHz频段上分配了230MHz频段给FPLMTS使用，这次会议成为3G标准制定进程中的重要里程碑。

（3） 1997年4月，ITU在全球范围内征集IMT2000无线传输方案。

（4） 1998年6月，ITU共收到10种地面无线传输方案。

（5） 1999年3月，完成IMT2000关键参数部分的标准化。

（6） 1999年11月，确定了IMT2000的无线传输技术规范，将无线接口的标准明确为5个标准，如表51所示。


表51IMT2000无线接口标准


CDMA技术
IMT2000 CDMA DS对应WCDMA
IMT2000 CDMA MC对应CDMA 2000
IMT2000 CDMA TDD对应TDSCDMA(UTRA TDD LCR)和UTRA TDD(HCR)

TDMA技术
IMT2000 TDMA SC对应北美UNC136
IMT2000 FDMA/TDMA对应欧洲EPDECT



（7） 2000年5月，完成IMT2000的全部网络规范，其中包括美国TIA提交的CDMA 2000、欧洲ETSI提交的WCDMA以及中国电信科学技术研究院(CATT)提交的TDSCDMA。

其中两种基于TDMA技术的标准分别适用于北美和个别欧洲地区，是区域性3G标准规范； 而基于CDMA技术的3种标准则成为3G主流标准，CDMA技术也被公认为3G的主流技术。

基于共同的利益目标，以欧洲的ETSI、日本的ARIB/TTC、美国的T1、韩国的TTA和中国的CWTS为核心发起成立了3GPP(1998年底成立，CWTS在1999年加入)，专门研究如何从第二代的GSM向IMT2000 CDMA DS和IMT2000 CDMA TDD演进； 以美国TIA、日本的ARIB/TTC、韩国的TTA和中国的CWTS为首成立的3GPP2(1999年1月成立，CWTS在1999年6月加入)，则专门研究如何从IS95 CDMA系统向IMT2000 MC演进。3GPP和3GPP2成立后，ITU主要负责标准的正式制定和发布方面的管理工作，而IMT2000的标准化研究工作则主要由3GPP和3GPP2承担。

3GPP主要制定基于GSM MAP核心网，以WCDMA、TDSCDMA为无线接口的标准，称为UTRA(通用陆地无线接入)，同时也在无线接口上定义与ANSI41核心网兼容的协议； 3GPP2主要制定基于ANSI41核心网，以CDMA 2000为无线接口的标准，同时也在无线接口定义与GSM MAP核心网兼容的协议。

2. 3G的特征

第三代移动通信系统中采用了RAKE接收、智能天线、高效信道编译码、多用户检测、功率控制和软件无线电等多项关键技术。总体来说，第三代移动通信系统具有如下特征。

（1） 全球化： 3G的目标是在全球采用统一标准、统一频段、统一大市场。IMT2000是一个全球性的系统，各个地区多种系统组成了一个IMT2000家族，各系统在设计上具有很好的通用性，与此同时，3G业务与固定网的业务也具有很好的兼容性； ITU划分了3G的公共频段，全球各地区和国家在实际运用时基本上能遵从ITU的规定； 全球3G运营商之间签署了广泛的协议，基本形成了大一统的市场。基于以上条件，3G用户能在全球实现无缝漫游。

（2） 多媒体化： 提供高质量的多媒体业务，如语音、可变速率数据、移动视频和高清晰图像等多种业务，实现多种信息一体化。

（3） 综合化： 多环境、灵活性，能把现存的无绳、蜂窝(宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝)、卫星移动等通信系统综合在统一的系统中(具有从小于50m的微微小区到大于500km的卫星小区)，与不同网络互通，提供无缝漫游和业务一致性； 网络终端具有多样性； 采用平滑过渡和渐进式演进方式，即能与第二代移动通信系统共存和互通，采用开放式结构，易于引入新技术； 3G的无线传输技术满足三种传输速率，即室外车载环境下为144Kb/s，室外步行环境下为384Kb/s，室内环境下为2Mb/s。

（4） 智能化： 主要表现在优化网络结构方面(引入智能网概念)和收发信机的软件无线电化。

（5） 个人化： 用户可用唯一个人电信号码(PTN)在任何终端上获取所需要的电信业务，这就超越了传统的终端移动性，但也需要足够的系统容量来支撑。

第三代移动通信系统除了具有上述基本特征之外，还具有高频谱效率、低成本、优质服务质量、高保密性及良好的安全性能、收费制度更合理等特点。

5.1.23G的主流标准及无线技术对比分析

3G的3大主流应用技术标准是WCDMA(宽带码分多址接入)、CDMA 2000(多载波码分多址接入)和TDSCDMA(时分同步码分多址接入)，在3大标准中，WCDMA和CDMA 2000采用FDD方式，需要成对的频率规划。WCDMA的扩频码速率为3.84Mc/s，载波带宽为5MHz，而CDMA 2000采用单载波时扩频码速率为1.2288Mc/s，载波带宽为1.25MHz； 另外，WCDMA的基站间同步是可选的，而CDMA 2000的基站间同步是必需的，因此需要全球定位系统(GPS)，以上两点是WCDMA和CDMA 2000最主要的区别。除此以外，在其他关键技术方面，例如，功率控制、软切换、扩频码以及所采用分集技术等都是基本相同的，只有很小的差别。

TDSCDMA的双工方式为TDD，不需要为其分配成对的频带。扩频码速率为1.28Mc/s，载波带宽为1.6MHz，其基站间必须同步。与其他两种标准相比，TDSCDMA采用了智能天线、联合检测、上行同步及动态信道分配、接力切换等技术，具有频谱使用灵活、频谱利用率高等特点，适合非对称数据业务。

3大主流标准的空中接口的具体参数对照如表52所示。


表52WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA空中接口参数对照


对 照 参 数WCDMACDMA 2000TDSCDMA

载波带宽成对频带，单向5MHz成对频带，单向

1.25MHz(CDMA 2000 1x)/3.75MHz(CDMA 2000 3x)上下行共享一个频带，共1.6MHz
多址方式DSCDMA(5MHz)DSCDMA(1.25MHz)

MCCDMA(3.75MHz)TDMA/DSCDMA(1.6MHz)

FDMA/TDMA/DSCDMA
(5MHz，3个载波)
双工模式FDD（频分双工）FDD（频分双工）TDD（时分双工）
码片速率(Mc/s)3.841.2288

3.68641.28
扩频码OVSFWalshOVSF
扩频因子4~5124~5121，2，4，8，16
无线帧长10ms20ms，5ms10ms(分为2个5ms的子帧)
时隙数15个时隙/帧—10个时隙

(其中7个为业务时隙)/子帧
信道编码卷积码，Turbo码卷积码，Turbo码卷积码，Turbo码
符号调制上行： BIT/SK

下行： QPSK上行： BIT/SK

下行： QPSK上/下行： QPSK，8PSK
功率控制开环、闭环(1500Hz)开环、闭环(800Hz)开环、闭环(200Hz)
接收机技术RAKERAKE联合检测，智能天线
同步要求基站同步或异步基站间GPS同步基站间同步

多用户同步


3种标准的无线接口技术在发展成熟度上各具优势，但总体来看，WCDMA网络被更多运营商所接受，在全球商用网络中占有的份额大，因为其无线网络性能更胜一筹。以下是它的几点优势。

（1） 使用的带宽和码片速率是最宽的，因而能提供更大的多路径分集、更高的中继增益和更小的信号开销，此外，更高的码片速率也改善了接收机解决多径效应的能力。

（2） 小区站点同步设计可选用异步基站，不需要采用GPS同步，基站开设可兼顾室内、室外的覆盖。

（3） 功率控制速率最快，可保证更好的信号质量，并支持更多的用户。

（4） 在公共信道开销方面，其下行链路导频结构基于专用和公共导频符号，所以导频信道只需占下行链路总传输功率的约10%； 而CDMA 2000由于基于公共持续导频序列，故要占20%左右。

5.1.33G频段的划分

ITU中协调全球无线电频段规划的部门是WARC(世界无线电行政大会)，在ITU改组后成为WRC(世界无线电通信大会)。WARC92为3G划分了230MHz的核心频段，如图51所示。其后，WRC后续的会议又为3G分配了新的频段，如WRC2000为3G划分1710~1885MHz和2500~2690MHz频段为主要的附加频段，同时决定3G可以使用现2G业务频段，而3G卫星业务可使用3G以下现存移动卫星业务(MSS)频段。



图51ITU的3G频段划分建议


各国的实际使用情况与ITU的3G频段规划有少许差别，在欧洲和大部分亚洲地区，IMT2000的2×60MHz频段分配给WCDMAFDD系统： 上行频段为1920~1980MHz，下行频段为2110~2170MHz。留给WCDMATDD的频段较为零散： 获得运营执照的TDD系统使用1900~1920MHz和2020~2025MHz共25MHz的频段； 剩下的一个单独的频段2110~2120MHz则用于不需要执照的TDD业务。北美的情况较为复杂，ITU建议的3G频段已经拍卖给2G系统的运营商，而且没有新的频段指定给3G系统。所以只能在2G的频段上使用部分频段来开展3G的业务。


我国的3G频段划分方案参照了ITU的建议，并和ITU基本保持了一致，如图52所示。具体方案如下： ①主要工作频段：  FDD模式的上行频段为1920~1980MHz，下行频段为2110~2170MHz，而TDD模式的频段为1880~1920MHz和2010~2025MHz； ②补充工作频段： FDD模式的上行频段为1755~1785MHz，下行频段为1850~1880MHz，而TDD模式的频段为2300~2400MHz； ③MSS频段： 地对空为1980~2010MHz，空对地为2170~2200MHz。这样我国TDD模式共获得了155MHz的频段，FDD也获得了180MHz的频段，体现了我国支持自主知识产权及FDD/TDD有机互补与健康合理发展这一基本特征。需要说明的是，在2007年11月ITU举行WRC07大会上，接受了我国提出的将2300~2400MHz频段作为全球统一频段的建议，这也就意味着为TDSCDMA的国际漫游提供了可能。



图52我国的3G频段划分方案


5.1.43G业务特点与分类

3G业务是指所有能够在3G网络上承载的各种移动业务，它包括点对点基本移动语音业务和各类移动增值业务，3G业务具有丰富的多媒体业务应用、高速率的数据承载、业务提供方式灵活和提供业务的QoS保证的特点。移动增值业务是移动运营商的主要利润增长点，也是发展3G业务的方向，3G运营商在保留和增强2G/2.5G移动增值业务的同时，大量开发并提供了新的3G移动增值业务，它们具备互联网化、媒体化和生活化的特点。3G移动增值业务中，成熟类的主要有短消息(SMS)、彩铃、WAP、IVR(互动式语音应答)等业务； 成长类的主要有移动即时通信、移动音乐、MMS(彩信)、移动邮件、移动电子商务、移动位置服务(LBS)、手机媒体、移动企业应用、手机游戏、无线上网卡业务跟踪等业务； 萌芽类主要有移动博客、手机电视、一键通(PTT)、移动数字家庭网络、移动搜索、移动VoIP等业务。

目前制定3G业务标准的标准化组织主要有3GPP、3GPP2、OMA(开放移动联盟)等，为了适应新的业务模式，这些标准化组织的工作都集中在标准化业务体系框架和业务能力上，而对业务本身并不做规范。其中，3GPP定义了框架业务能力特征(提供公共使用能力)和非框架业务能力特征(允许业务使用网络底层)两种业务能力特征； OMA定义了公共业务引擎和专业业务引擎等各种技术引擎，专业业务引擎负责提供基本的业务能力特征。

对3G进行科学的分类，对业务发展是十分必要的。由于3G业务的多样性、用户使用特征的差异以及运营商情况的不同，对3G业务的分类也可以从多角度进行。总体来说，可按以下角度划分3G业务。

（1） 从承载网络来分，3G业务可以分为电路域和分组域业务，其中电路域业务包括主语音、智能网业务、短信、彩铃、补充业务等； 分组域业务包括数据业务、数据卡上网和IMS业务等。

（2） 从业务特征上分，3G业务可以分为语音和非语音两大类，语音类包括基本语音和增强语音； 非语音业务包括数据业务、数据卡上网、智能网业务和补充业务等。

（3） 从服务质量（QoS）来分，3GPP提出了会话类、流媒体、交互类和后台类4种业务区分方式。会话类业务主要为语音通信和视频电话业务； 流媒体业务可分为长流媒体和短流媒体业务，也可分为群组流体与个人流媒体业务，还可分为广播式流媒体和交互式流媒体业务； 交互类业务包括基于定位的业务、网络游戏等； 后台类业务有Email、SMS、MMS和下载业务等。会话类和流媒体业务对时延敏感，但允许较高的误码率； 而交互类和后台类业务对时延要求低，但对误码率要求高。

（4） 从业务发展和继承方面考虑，3G业务可以分为2G/2.5G继承业务及3G特色业务。

（5） 基于3G用户需求，3G业务可分为通信类、消息类、交易类、娱乐类和移动互联网类。

3GPP从承载网络和QoS两方面对3G业务进行了分类，前面已进行了介绍。需要说明的是，3GPP定义了工具箱，如CAMEL、MExE和USAT等，运营商可利用这些工具箱或者外部解决方案来修改已有业务或者创建新业务。

随着移动业务的发展，3G业务发展将面临一个截然不同的外部环境，其业务价值链分工将更加细化。其中，SP(服务提供商)的作用是开发和提供应用服务，它的主要工作包括需求评估、应用设计、应用模拟、实施和发布等； 如果SP将应用设计的工作外包，则出现了另一个独立的价值链环节——AP(应用提供商)。CP(内容提供商)的作用是开发和提供内容，并将其提供给SP，其主要工作有制造内容、内容管理、内容发布和索引链接(门户)等。

5.2WCDMA系统
5.2.1概述
1. WCDMA的发展和现状

ETSI把3G技术统称为UMTS(通用移动通信系统)。1998年，日本和欧洲在宽带CDMA建议的关键参数上取得一致，使之正式成为UMTS体系中FDD频段的空中接口的入选方案，并由此通称为WCDMA，后来它成了ITU的IMT2000体系的3大主流标准之一。在欧洲，WCDMA也称为UMTS，或者叫UTRAFDD。

WCDMA是最早，也是最完善的3G通信体制。3大主流标准中，最早建成商用网络并开展3G业务的是WCDMA。现阶段，WCDMA是全球3G运营商在3大标准中选择最多的体制。

2. WCDMA的主要特点

概括起来，WCDMA系统具有以下特点。

（1） 信道复杂，可适应多种业务需求。WCDMA可通过公共信道/共享信道、接入信道和专用信道等不同类型的信道实现不同业务，适应不同时延和分布特点的要求，使资源的调配更加灵活。正是这种复杂的信道和灵活的资源调配方式，可使WCDMA能满足不同业务的QoS。

（2） 大容量和高业务速率。WCDMA系统的码片速率达3.84Mc/s，载波带宽为5MHz，相对于窄带CDMA系统，WCDMA系统的带宽能够支持更高的速率，同时带来了无线电传播的频率分集； 相对于速率大致相同的语音业务，具有更高的扩频增益，接收灵敏度更高。

（3） 功率控制完善。WCDMA采用开环和闭环两种功率控制方式，当链路没有建立时，开环功率控制用来调节接入信道的发送功率； 链路建立之后使用闭环功率控制。WCDMA的上、下行均采用快速功率控制，频率为1500Hz，在3类标准中是最快的，其快速功率控制速度比任何较明显的路径损耗的变化都要快，甚至比低速和中速移动的用户设备产生的瑞利衰落的速度还快，可以有效抵抗链路的功率不平衡现象和瑞利衰落，能够更好地控制系统内的干扰，提升网络覆盖、容量方面的性能。

（4） 支持基站异步操作。同步只是可选项，也就是说网络侧对同步没有要求，从而易于实现室内和密集小区的覆盖，但需要快速小区搜索技术。

（5） 切换机制健全，有更灵活的分层组网结构。WCDMA系统既支持软切换，又支持不同载频间的硬切换，也可以采用压缩模式实现不同系统之间的硬切换； 提供分层小区结构(HCS)组网，即分别选择宏小区、微小区、微微小区进行组网，以满足不同容量和覆盖需求。

（6） 优化的分组数据传输方式。支持帧间数据速率转换，允许不同QoS要求的业务复用，具有良好的资源调度机制。

（7） 上、下行链路均利用导频进行相干检测。和窄带CDMA系统相较，增加了反向导频辅助的相干检测，扩大了覆盖范围。

3. WCDMA系统的基本结构

WCDMA系统的基本结构如图53所示，以模块来划分，整个WCDMA系统可分成3个功能实体： 用户设备(UE)、无线接入网(RAN)和核心网(CN)。无线接入网也可以借用UMTS中地面RAN的概念，因此又可以简称为UTRAN(UMTS陆地无线接入网)。CN可以和PSTN、ISDN、其他运营商的PLMN和Internet等外部网络进行通信。WCDMA系统中，无线接入网和核心网可以分开发展。无线接入网采用整体推进，使用WCDMA无线接口技术； 而核心网可以从已有的GSM/GPRS核心网平台开始，以平滑演进的方式逐步过渡到全IP通信网络。



图53WCDMA系统的基本结构


WCDMA系统中的功能实体的具体组成和作用如下。

（1） UE包括移动设备(ME)和UMTS用户识别模块(USIM)两部分。ME是进行无线通信的设备； USIM相当于GSM终端中的SIM智能卡，用于记载用户标识，可执行鉴权算法，并保存鉴权、密钥及终端所需的一些预约信息。

（2） UTRAN的主要作用是实现无线接入和无线资源管理。UTRAN的结构包含一个或几个无线网络子系统(RNS)，一个RNS由一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个节点B(Node B)组成，如图54所示。RNC在逻辑上对应于GSM网中BSC，它控制辖区内的无线资源，是与之相连的Node B的管理者，也是无线接入网提供给CN的所有业务的接入点； Node B在逻辑上对应于GSM网中的BTS，它主要完成Uu接口的物理层的功能(信道编码、交织、速率匹配和扩频等)，也完成部分无线资源控制(如功率控制)。



图54UTRAN的结构


（3） CN负责处理WCDMA系统内语音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。

CN从逻辑上分为电路交换(CS)域和分组交换(PS)域两部分，CS主要负责语音等业务的传输与交换，而PS主要负责非语音类数据业务的传输与交换。

无线接入网与UE的接口为Uu接口，与核心网的接口是Iu接口。用户设备内部，ME与USIM的接口为Cn接口； 而在无线子系统内部，Node B与RNC间的接口为Iub接口，RNC之间的接口为Iur接口。

UTRAN各个接口的协议结构是按照一个通用的协议模型来设计的，如图55所示，设计的原则是层间和平面间在逻辑上相互独立。



图55UTRAN接口通用协议结构


从水平层面来看，协议结构主要包括两层，即无线网络层和传输网络层。所有UTRAN的相关问题只与无线网络层有关，传输网络层只是UTRAN采用的标准化的传输技术，与UTRAN特定功能无关。

从垂直平面来看，协议结构包括控制面、用户面、传输网络控制面和传输网络用户面，其中，控制面包括无线网络层的应用协议以及用于传输应用协议消息的信令承载； 用户面包括数据流和用于传输数据流的数据承载； 传输网络控制面在控制面和用户面之间，只在传输网络层上，它不包括任何无线网络层的信息； 传输网络用户面提供用户面的数据承载和应用协议的数据承载。




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5.2.2WCDMA的空中接口

WCDMA的空中接口是Uu接口，它是系统最重要的开放接口，也是WCDMA技术的关键所在。Uu接口协议层分为物理层、数据链路层和网络层。空中接口使用无线传输技术将用户设备接入系统固定网络部分，用来建立、重新配置和释放无线承载业务。

WCDMA空中接口的整体逻辑协议结构如图56所示，它分为控制面和用户面，控制面由物理层、媒体接入控制(MAC)层、无线链路控制(RLC)层和无线资源控制(RRC)层等子层组成，在用户面的RLC子层之上有分组数据汇聚协议(PDCP)和广播/组播控制协议(BMC)。


1. 无线信道及功能

WCDMA空中接口上有物理信道、传输信道和逻辑信道3种信道。物理层通过传输信道向上层提供各种数据传输业务，而传输数据的类型与特征决定了传输信道的特征； MAC层通过逻辑信道向RLC层提供业务，逻辑信道的特征是由发送数据的类型来决定的。物理信道的属性由物理层来定义。3种信道之间的对应关系如图57所示。



图56WCDMA空中接口的整体逻辑协议结构




图57WCDMA空中接口信道的对应关系



1) 逻辑信道

信息可以开始于协议堆栈的高层，以逻辑信道的形式从RLC层传输到MAC层。MAC层在逻辑信道上提供数据传输业务，直接承载用户业务，逻辑信道类型集合根据MAC层提供的数据传输业务类型进行定义。根据承载的是控制面业务还是用户面业务，逻辑信道通常可以分成两类，控制信道和业务信道，控制信道用来传输控制面信息； 业务信道用来传输用户面信息。

控制信道包含下列信道。

（1） BCCH——广播控制信道(DL)，用于在下行链路上广播系统的控制信息。

（2） PCCH——寻呼控制信道(DL)，用于在下行链路上发送寻呼信息。

（3） CCCH——公共控制信道(DL&UL)，用于在网络和UE间发送控制信息(通常在UE没有与网络间建立RRC连接和重选后，UE要接入新小区时使用)。

（4） DCCH——专用控制信道(DL&UL)，用于传送专用控制信息的点对点的双向链路。

业务信道包含以下信道。

① DTCH——专用业务信道(DL&UL)，针对一个UE点对点地进行用户信息的传送。

② CTCH——公共业务信道(DL)，用于将特定的用户信息传送到全部或一组UE的点对多点单向信道。

2) 传输信道

传输信道根据传输的是针对一个用户的专用信息还是针对所有用户的公共信息而分为专用信道和公共信道两大类，它们之间的主要区别在于公共信道资源可由小区内的所有用户或一组用户共同分配使用，而专用信道资源仅仅是为单个用户预留的，并采用特定频率的特定编码加以识别。

专用信道只有一种，即DCH——专用传输信道(DL&UL)，支持可变速率和多种业务，传送高层的所有用户信息，包括数据、即时业务和控制信息。对应于物理层的DPDCH，它具有闭环功控、帧间快速速率改变、部分扇区发射和软切换等功能。

目前已定义的公共传输信道有6种，与2G不同的是，可以在公共信道和下行链路共享信道中传输分组数据； 同时，公共信道不支持软切换，但一部分公共信道可以支持快速功率控制(FPC)。公共信道有以下几种。

（1） BCH——广播信道(DL)，发送广播信息的控制信道。

（2） PCH——寻呼信道(DL)，发送寻呼信息的控制信道。

（3） FACH——前向接入信道(DL)，通过该下行控制信道，网络告知终端该选择哪个小区，并且可以用来传送少量的分组数据。

（4） DSCH——下行共享信道(DL)，用于传送用户的数据和控制信息，可由多个用户同时共享。

（5） RACH——随机接入信道(UL)，传送上行的控制信息，如建立RRC的请求等，也可以用来传送少量的分组数据信息。

（6） CPCH——公共分组信道，传送分组格式的用户数据，支持上行链路内环功控。

用于基本网络运营的公共传输信道有RACH、FACH和PCH，而DSCH和CPCH是可选的，使用情况由网络决定。

3) 物理信道

物理信道是各种信息在无线接口传输时的最终体现形式，是物理层的承载信道。每一种使用特定的载波频率、码(扩频码和扰码)以及载波相对相位(0或π/2，只用于上行链路)的信道都可以理解为一类特定的信道。物理信道包含以下信道： 

（1） DPCH——物理专用信道，对于下行链路又分为物理专用数据信道(DPDCH)和物理专用控制信道(DPCCH)，提供可变速率业务承载信道，是主要的数据承载信道。对上行链路，为避免业务数据静默时出现纯控制信息形成的低频脉冲干扰，DPDCH和DPCCH通过正交调制复用在一条信道； 对下行链路，由于业务数据本身就是多用户时分复用，所以不存在以上问题，控制信息和数据信息也以时分的方式共用一条信道。

（2） CPICH——公共导频信道(DL)，有主导频信道和辅助导频信道两种，用于区分扇区； 在使用DPCH时，如果CPICH不能提供信道参考，则需要使用第二导频信道(或是使用DPCCH中的导频位)以提供进一步的参考。

（3） CCPCH——公共控制信道(DL)，有主控制信道和辅助控制信道两种； 主控制信道与BCH对应，用于传送广播信息； 辅助控制信道承载FACH和PCH，完成接入控制(与PRACH一起)和寻呼。

（4） PDSCH——下行物理共享信道(DL)，与传输层的DSCH信道对应，主要传送非实时的突发业务，可以通过正交码由多个用户共享； 相对于DPCH，PDSCH没有软切换，所以对覆盖不太有利，但是可以解决码资源不足的问题。

（5） PICH——寻呼指示信道(DL)，与CCPCH中包含的PCH一起，进行寻呼的控制，告诉终端是否该解调CCPCH信道，以了解寻呼信息。

（6） AICH——分配指示信道(DL)，与上行链路的PRACH一起，完成终端的接入过程； 在Node B收到并正确解调出上行PRACH中发送的探针Preamble后，回应相关指示信息。

（7） SCH——同步信道(DL)，用于小区搜索过程同步，包括主同步信道、辅同步信道，分别用于小区同步和帧同步。

（8） PRACH——物理随机接入信道(UL)，对应于传输层的RACH，用于终端的接入。

（9） PCPCH——物理公共分组信道(UL)，与PDSCH类似，作为数据传送的补充。相对于DPCH，同样缺少软切换，但是接入时间短，而且可由多个用户共用，所以主要用于突发的数据，较长的数据仍由DPCH传送。

2. 物理层

物理层主要要完成以下功能： 在传输信道上进行前向纠错的编译码，对高层进行测量和指示，宏分集分解和合并，软切换，传输信道上纠错，传输信道复用和编码组合传输信道(CCTrCH)分离，速率匹配，将CCTrCH映射到物理信道上，频率和时间同步，闭环功率控制，物理信道的功率加权与组合，射频处理，波束赋形等。

1) 物理信道的帧结构

一般的物理信道包括3层结构： 超帧、帧和时隙。超帧长度为720ms，包括72个帧； 每帧长为10ms，对应的码片(chip)数为38400； 每帧由15个时隙组成，一个时隙的长度为2560chip。由于采用了正交可变扩频因子(OVSF)的扩频方式，每时隙中的传输位数取决于扩频因子的大小。

在每个无线链路(物理链接)的上行物理信道中，可能有0、1和若干上行DPDCH，只有一个上行DPCCH，DPDCH和DPCCH通过并行码分复用的方式进行传输，它们的帧结构如图58所示。上行DPDCH承载第二层或更高层生成的专用数据，可提供逐帧改变速率的变速率服务； 上行DPCCH传送的物理层控制信息包括导频位、发送功率控制(TPC)命令、反馈信息(FBI)、可选的传输格式组合指示(TFCI)等。图58中参数k决定了上行DPDCH中每时隙的位数，它对应于物理信道的扩频因子SF=256/2k。k=0，…，6，对应的扩频因子为256到4，对应的信道位速率为15~960Kb/s； 上行DPCCH的扩频因子固定为256，因此它每时隙传送10位的控制信息，其中的导频位决定使用的导频图案集，TFCI用于指示当前帧中DPDCH的消息格式，FBI用于支持UE与基站之间的反馈技术，TPC用于控制下行链路的发射功率。



图58上行专用物理信道的帧结构


图59给出了下行专用物理信道的帧结构，可以看出，下行专用数据和控制信息在一个时隙内是时间复用传输的，参数k确定一个时隙内DPCCH和DPDCH的总位数。同样地，扩频因子SF=512/2k，其范围由512到4。在一个时隙内，需要确定表明不同域内位数的参数Npilot、NTPC、NTFCI和Ndata。当在一个下行链路连接上传输的总的位速率超过一个下行物理信道最大位速率时，可采用多码传输，即一个或几个传输信道的信息经编码复接后，组成的CCTrCH可使用几个并行的扩频因子相同的下行DPCH进行传输。此时，为了降低干扰，物理层的控制信息仅放在第一个下行DPCH的DPCCH上，其他DPCH上不传输控制信息，即在DPCCH的传输时间不发送任何信息，也就是采用了不连续发射。多码传输也可用于采用不同码的不同传输信道上，在这种情况下，不同并行码可采用不同扩频因子，并且物理层控制信息在每一个信道上要独立传送。



图59下行专用物理信道的帧结构


其他物理信道在时间上也基本上采用了三层式结构，但其帧结构和专用物理信道的帧结构不同，具体情况请参阅其他图书。

2) 扩频、扰码与调制

WCDMA上行链路的扩频、扰码与调制的实施过程如图510所示，可以看出，上行DPDCH和DPCCH如前所述通过并行码分复用的方式进行传输。图中示意的是多数情况，一个连接配置一个DPDCH，在各种业务联合交织并共享相同的DPDCH中，也可能分配多个DPDCH。当使用多码传输时，几个(最多6个)并行的DPDCH用不同的信道编码来传送，而每个连接只有一个DPCCH。上行物理信道先经信道码Cd或Cc扩频，扩频后速率达到码片速率，再分别调制到两个正交支路I和Q上，实现双信道QPSK调制，中间还要经过复数扰码。



图510WCDMA上行链路的扩频、扰码与调制的实施过程


在以上扩频过程，信道码用的是OVSF码，它的作用是保证所有用户在不同物理信道之间的正交性。与CDMA 2000相同，OVSF码采用的是变长的Walsh码，它组成了树状结构的序列集合，如图511所示。可以验证，该树状结构中非衍生节点之间具有正交性。通常，处理高速数据业务，需要占用靠顶端的OVSF码，此时，引起该节点下端的OVSF码就不能再用，因此需要对码资源的分配和使用进行有效的管理。



图511OVSF码树状结构的序列集合


WCDMA中的扰码在下行中用于区分基站，而在上行中用于区分用户。上行链路的扰码可以选择长扰码和短扰码(应用多用户检测技术时采用短扰码)，长码选用Gold序列，短码选用复数四相序列S(2)。所有上行物理信道都采用同一复扰码序列进行扰码操作。上行长扰码(数量为224个)的实部和虚部所使用的基础序列C1和C2分别来自一个25阶的Gold序列，C1取Gold序列的前38400位(10ms，相当于一个无线帧)，C2由C1相移16777232码片后截取38400个码片得到。上行复数长扰码C扰码按如下方式来定义。

设z为25阶的二进制Gold序列，并令


Z(i)=+1，z(i)=0-1,z(i)=1i=0，1，…，225-2(51)


则有


C1(i)=Z(i)，i=0，1，…，225-2(52)
C2(i)=Z((i+16777232)mod(225-1))，i=0，1，…，225-2(53)
C扰码(i)=C1(i)(1+j(-1)iC2(2i/2))，i=0，1，…，225-2(54)


其中，表示向下取整。

上行短扰码与上行长扰码相似，也是复数序列，且是由3个实数序列模4相加得到，但是在实现细节上有所不同。短码长度为256个码片。

WCDMA下行链路的扩频、扰码与调制的实施过程如图512所示，扩频用的信道码同上行相同，为OVSF码。基本CPICH使用C256，0，PCCPCH使用C256，1，其余信道的扩频码由网络决定。扰码使用长扰码，它是由18阶的Gold码为基础形成的复数扰码序列，具体形成方式同上行长扰码的方式近似，但只选用了其中的8192个，分成512个集合，每个集合包括1个主扰码和15个辅扰码，每个小区对应512个扰码集中的一个，512个主扰码又分成64组，每组8个主扰码。对于同小区下行链路的不同信道，一般只使用一个扰码，即主扰码； 辅扰码只对采用了波束定向的专用信道使用。下行扰码长度为38400个码片。下行链路的调制方式采用的是常规的平衡QPSK调制。



图512WCDMA下行链路的扩频、扰码与调制的实施过程


3) 信道编码与复用

为实现一个连接上并行传送多业务，传输信道上的数据需要经过信道编码与复用处理才能映射到物理信道上。WCDMA的上下行链路的信道编码与复用过程分别如图513和图514所示。其基本的过程包括： 添加CRC校验比特、传输块（TrBk）级联和码组分段、信道编码、第一交织、无线帧分段、速率匹配、传输信道（TrCH）复接、物理信道分段、第二交织和物理信道映射等。在下行信道中还需插入不连续发送(DTX)比特。



图513WCDMA上行链路的信道编码与复用过程





图514WCDMA下行链路的信道编码与复用过程


物理层的信道编码包括检错编码、纠错编码、速率匹配和交织。CRC为24位、16位、12位、8位或0位。纠错编码可选的方案包括卷积编码(编码速率通常为1/2或1/3)、Turbo码(由于其译码的延时较长，通常用于高质量的高速率数据业务中)和不编码3种。速率匹配的目的是使复用传输信道的信息速率与上行或下行物理信道的几个有限的速率相匹配。速率匹配分为两类： 静态速率匹配和动态速率匹配。静态速率匹配在纠错编码后的码序列进行，可随时从一个连接中增加或去除一个传输信道业务； 动态速率匹配是按帧进行的，它采用非均匀重复方式完成，且仅用于上行。在下行，处理复用后总瞬时速率与信道速率不匹配的方法是采用DTX方式。交织采用内外两次交织的形式。


4) 物理层的主要相关进程

WCDMA的物理层包含了很多系统运作的关键进程，这些进程在3GPP的TS25.214物理层协议中都有所规范。下面介绍物理层的几个主要相关进程。

（1） 小区搜索与同步进程。WCDMA支持基站间的异步操作，其终端与小区的同步主要借助下行链路的主、辅同步信道完成(主、辅同步信道都不进行扰码，在每个时隙中，两信道并行发送)，同时获取目标小区的扰码信息，完成小区搜索。
小区搜索(即同步)进程分为3个步骤。

第一步是时隙同步。由于主同步信道所在小区采用的是同一个256位码，而且在各时隙中的同一个位置重复发射。终端在接收到后，采用相关滤波器去匹配主同步信道，再检测滤波器输出的峰值，就可以获得各时隙的边界，实现时隙同步。

第二步是帧同步和扰码组的识别。在得到时隙的边界后，通过对比的方法，终端进一步识别辅同步信道中256位码组成的15种不同形状(检测最大相关值)及其在同一帧中不同时隙的位置，就可以确定小区的扰码组。由于同一小区每一帧中15个时隙的辅同步的码序列顺序是不变的，所以确定码的形状后，同时也就了解到了时隙的顺序，实现了帧同步。

第三步是扰码识别。由于每个扰码组中有8个扰码，在实现帧同步后，终端经过对扰码组内可能的8个主扰码与PCPICH信道中实际采用的扰码逐个进行试探比较，可以找到匹配的主扰码。

（2） 功率控制进程。3GPP按信道的种类、实际的进程定义了非常复杂、详细的功率控制模式。功率控制的方式有开环功控、内环功控(在WCDMA中称为快速闭环功控)和外环功控(在WCDMA中称为慢速功控)。

开环功控只用于RACH或CPCH传输的初始化过程。开环功控的精度一般在±9dB之内，如在正常连接时使用开环功控会对链路质量带来影响，因此在正常连接模式下，WCDMA系统不采用快速功控。

内环功控通过快速调整发射功率使接收信号的SIR稳定在预设的目标值SIRtarget上。每时隙派发一个功控指令，指令速度为1500Hz，基本步长为1dB(可选用2dB)，对应的精度为±0.5dB。内环功控要考虑软切换状态和压缩模式两种特殊情况下的功率控制方法。

外环功控为内环功控提供达到某一质量要求所需的目标SIR值。对于不同的业务速率、终端移动速度和无线环境，达到某一个QoS对SIR的要求也不同，所以内环的SIRtarget需要根据业务速率和无线环境的变化在外环功控过程中来确定。外环功控速度为10~100Hz。

（3） 下行链路发送分集进程。WCDMA在下行链路使用开环和闭环两种类型的发送分集方式来提高数据的传输性能，在使用闭环发送分集时，基站使用两根天线来发送用户数据，这两根天线的工作状态根据UE在上行DPCCH中反馈的FBI位来进行调整，闭环发送分集本身有两种工作模式： 在模式1中，根据来自UE的反馈命令控制天线的相位，使UE接收功率最大； 在模式2中，不仅要调整天线相位，还要调整天线幅度。闭环模式只在专用信道或伴随DSCH的专用信道中采用，而开环模式没有信道类型的限制。

（4） 切换控制进程。物理层中与切换有关的主要工作是： 依据切换的种类(软切换、制式内硬切换和制式间硬切换)，配合支持相应的测量，解决测量方法和提出测量报告。软切换时，可以在连接状态下，利用ME的多个RAKE接收机对同频的其他小区进行测量，但需要定时的支持； 同频的硬切换测量与软切换测量方法相同，不同频或不同系统的硬切换的测量一般需要压缩模式的支持，产生发送和接收的间断，在其时隙内完成对其他频率和制式的测量。

3. 数据链路层

WCDMA空中接口的数据链路层可分为若干子层，在控制面上，数据链路层包含MAC和RLC两个子层； 在用户面上，除了MAC和RLC之外，还存在两个与特定业务有关的协议，即PDCP和BMC。

1) MAC层

MAC层的逻辑结构如图515所示，它包括3个逻辑实体： MACb、MACc/sh和MACd，用于逻辑信道到传输信道的映射，其中，MACb负责广播信道的处理，MACc/sh负责公共信道和共享信道的处理，MACd负责在连接模式下处理分配给UE的专用信道。



图515MAC层的逻辑结构


MAC层的功能包括： ①逻辑信道和传输信道之间的映射； ②根据瞬时源速率为每个传输信道选择合适的传输格式(TF)； ③对一个UE的数据流，通过选择“高速率”和“低速率”传输格式实现优先级调度； ④在不同UE间进行优先调度； ⑤在上层的传输块和公共或者专用传输信道之间进行复用和解复用； ⑥进行业务流量监测，MAC层将对应于一条传输信道的数据量与RRC设置的门限相比较，如果数据量太高或太低，MAC层就发送一个关于业务量状态的测量报告给RRC层，RRC层使用这些报告来引发对无线承载和传输信道参数的重新分配； ⑦实现传输信道类型的转换，在来自RRC层的命令下，MAC层执行公共传输信道和专用传输信道之间的切换； ⑧实施加密，如果无线承载使用透明RLC模式，加密就在MAC层的子层(MACd实体)进行； ⑨在RACH发射时进行接入业务级别选择。

2) RLC层

RLC层的结构如图516所示，它共有3种RLC实体类型，即透明模式(Tr)、确认模式(AM)和非确认模式(UM)。RLC实体和它的服务接入点(SAP)相关联。需要说明的是，在透明模式和非确认模式下，RLC实体都被定义成单向的，而确认模式的实体是双向的。



图516RLC层的结构


（1） 透明模式。不给高层区域增加任何开销，高层数据可以不进行分段而以数据流的形式发送，而错误的协议数据单元(PDU)可能被丢弃或者作错误标记。

（2） 非确认模式。不使用重传协议，传送的数据没有保护，接收到的错误数据根据配置被丢弃或者作标记。它用于小区广播业务和VoIP(基于IP的语音通信)业务。

（3） 确认模式。使用自动重传请求(ARQ)方案纠错，RLC的质量及与其对应的延迟性能可由RRC控制。

RLC层的功能和链路连接质量有很大的关系，其功能包括： ①分段与重组，将不同长度的高层PDU进行分段与重组为较小的RLC负荷单元(PU)，一个RLC PDU承载一个PU，RLC PDU的大小是按照使用RLC实体的业务可能的最小位速率设置的； ②级联，若一个RLC SDU(RLC业务数据单元)的内容不能填满整数个RLC PU，下一个RLC SDU的第一段可以放在该RLC PU中与前一个RLC SDU的最后一段级联在一起； ③填充，当级联不适用并且剩余需要发送的数据不能填满一个给定大小的完整的RLC PDU时，数据域的剩余部分将用填充位填满； ④数据传输，RLC支持确认、非确认和透明模式数据传输，QoS设置控制用户数据的传输； ⑤错误检测，该功能在确认数据传输模式中通过自动重传请求提供纠错； ⑥高层PDU的接序发送，该功能保持高层PDU的顺序，该顺序是RLC使用确认数据传输业务递交的传输顺序； ⑦重复检测，检测收到RLC PDU备份，并保证合成的高层PDU只向上层发送一次； ⑧流量控制，允许RLC接收端控制对等RLC发送实体发送信息的速率； ⑨序列号检测，通过提供的一个检测恶化的RLC SDU的方法检查RLC PDU中序列号，恶化的RLC SDU将被丢弃，从而保证重组PDU的完整性； ⑩协议错误检测和恢复，在RLC协议操作中检测错误并进行恢复； 加密，在RLC层中确认和非确认模式下进行加密； 数据传输的暂停和恢复，在安全模式控制过程需要传输暂停，因此对等实体就总是使用相同的密钥，暂停和继续都是由RRC通过控制接口命令实现的。

3) PDCP层

PDCP层只存在于用户面，并且只处理PS域业务。为了在无线上传输IP分组业务并获得更好的频谱效率，PDCP包含了压缩方法。每个PDCP实体使用0、1或者多个报头压缩算法类型和可配置参数集合。算法类型和它们的参数在RRC无线承载建立和重新配置过程中被协商并且通过PDCP控制SAP指示给PDCP。PDCP负责PDU从一种网络协议到一种RLC实体间的映射，它支持透明模式和非透明模式(包括确认模式和非确认模式)的传输。在透明模式下，PDCP没有改变数据单元，意味着没有增加报头，也无压缩功能，此时PDCP的功能有： 用户数据的传输、PDCP缓冲区的重新分配和PDCP SDU的缓存； 在非透明模式下，则可能增加了报头并且执行了报头适配，此时PDCP的功能有： 报头适配、用户数据传输、PDCP缓冲区重新分配和PDCP SDU缓存、IP数据流的适配。

4) BMC层

BMC层也只存在于用户面，服务于无线接口上的广播/组播业务(产生于广播域上)。其功能有： ①储存小区广播消息； ②为小区广播业务(CBS)的业务监测和无线资源进行请求； ③BMC消息的调度； ④向UE（终端）发送BMC消息； ⑤向上层传送小区广播消息。

4. 网络层

RRC层协议是WCDMA无线接口中网络层协议的核心规范，其中包括UE和UTRAN（UMTS陆地无线接入网）之间传递的几乎所有的控制信令以及UE在各种状态下无线资源的使用情况、测量任务和执行的操作。

下层的一些测量报告可以为RRC分配无线资源提供参考，控制操作和测量报告将通过RRC与低层的接入点进行交互。RRC与低层的交互动作如图517所示。



图517RRC与低层的交互动作


RRC层向上层提供信令连接以支持与上层之间的信息交流，信令连接可在UE和核心网之间传输高层信息。对每个核心网域，最多只能同时存在一个信令连接； 对于一个UE，同时最多也只能存在一个RRC连接。

UE的两个基本的操作模式是空闲模式和连接模式。连接模式可以进一步分成不同的RRC业务状态： URAPCH状态、CELLDCH状态、CELLPCH状态和CELLFACH状态，这些状态定义了UE使用的物理信道的种类。UE可以在空闲模式和连接模式之间转移，也可以在连接模式的各个状态之间转移。

RRC层的结构如图518所示，它可以用以下4个功能实体来描述。



图518RRC层的结构


（1） 专用控制功能实体(DCFE)处理一个特定UE的所有功能和信令。

（2） 寻呼及通告功能实体(PNFE)处理空闲模式中的UE的寻呼。

（3） 广播控制功能实体(BCFE)处理系统信息广播功能。

（4） 路由功能实体(RFE)处理不同MM/CM实体(UE侧)或者不同的核心网域(UTRAN侧)的高层消息的路由选择。

RRC层的功能包括： ①广播对应非接入层和接入层的系统信息； ②寻呼； ③空闲模式下初始小区的选取和重选； ④RRC连接的建立、维护和释放； ⑤无线承载、传输信道和物理信道的控制； ⑥安全功能控制； ⑦信令完整性保护； ⑧UE测量报告和控制； ⑨RRC连接移动性管理； ⑩SRNC(服务RNC)重定位的支持； 对下行链路外环功控的支持； 对开环功控的支持； 小区广播业务相应的功能； UE定位相应的功能。

5.2.3WCDMA核心网的演进

3GPP已制定了R99、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13等多个核心网（CN）网络结构的版本，自R5进入了HSPA(高速分组接入)阶段，为WCDMA的提高版； R8对应LTE(长期演进计划)，为准4G版； R10对应LTEAdvanced(LTE演进版)，即4G版。

1. R99网络结构

R99(又称为R3)是WCDMA的第一个版本，因此它的网络设计考虑了2G、3G的兼容问题，支持GSM→GPRS/EDGE→WCDMA的平滑过渡，其网络结构如图519所示。



图519R99网络结构


总体来说，R99采用了基于GSM/GPRS的核心网络，无线接入则引入了新的WCDMA接入网(即UTRAN)。在无线接入部分，除了支持新引入的UTRAN的RNS之外，也支持GSM/GPRS的BSS(在图519中未画出)。

在R99的核心网络中，CS域和PS域是并列的，CS域的功能实体包括MSC、VLR、GMSC(移动交换中心网关)和IWF(互通功能)等； PS域特有的功能实体包括SGSN(GPRS服务支持节点)、GGSN(GPRS网关支持节点)、BG(边界网关)和CGF(收费网关功能)等； 而HLR、AUC、SCP(智能网业务控制点)和EIR等为CS域和PS域共用设备。R99的CS域是基于TDM技术的，并仍采用分级组网模式，通过GMSC和外部网络相连； PS域基于IP组网，通过GGSN接入外部分组网络。核心网与接入网之间的Iu接口采用ATM技术来传输，核心网可以和智能网相连，定义了CAMEL3(移动网络增强逻辑的客户化应用3)规范，以增强对智能业务的支持。

2. R4网络结构

继R99之后，3GPP又推出了R4，其PLMN基本网络结构如图520所示。在无线接入技术方面，R4只是提出一些改进，以增进系统性能，但把TDSCDMA技术列入了补充的无线接入标准。



图520R4的PLMN基本网络结构


在核心网方面，R4的PS域与R99相比变化不大，主要是增加了部分与QoS相关的协议标准。但R4的CS域变化比较大，主要是采用了承载与控制相分离的软交换思想，有利于运营商降低建网和运营的成本。在CS域的功能实体中，(G)MSC被两个独立的功能实体(G)MAC Server(MSC服务器)和MGW(媒体网关)替代，(G)MSC Server完成呼叫控制和移动管理功能，MGW提供承载信道； HLR也可以替换为HSS(归属用户服务器)；  SG(信令网关)是新增加的网络实体，用于完成基于IP的7号信令和基于TDM的7号信令之间的消息格式转换。R4的CS域中的网络实体间可以采用TDM/ATM/IP技术组网，这样，运营商有多种选择，如果采用IP组网，可以组建结构更为简化的信令网和平面化的承载网。

3. R5网络结构

R5版本的网络结构的目标是构造全IP移动网络，在研究过程中分化为R5、R6两个版本。R5主要定义了全IP网络的架构，R6的重点集中于业务增强以及与其他网络的互通方面。R5的具体网络结构如图521所示。



图521R5的具体网络结构


在无线接入网方面，R5提出了HSDPA技术(在5.2.5节详细介绍)，使下行传输速率可以达到8~10Mb/s，大大提高了空中接口的效率； 同时Iu、Iur和Iub接口增加了基于IP的可选传输方式，从而可使接入网实现IP组网。

在核心网方面，R5在R4的基础上增加了IMS(将在第8章详细介绍)，它是基于PS域之上的多媒体业务平台，用于提供各种实时的或非实时的多媒体业务。R5的早期仍保留CS域(语音由其实现)，并实现与IMS的互操作，以保护运营商在R99网络上的投资。到后期CS域和PS域将完全融合，所有业务由IP承载，全网从接入到交换实现全IP化。核心网中增加的网络实体除IMS中包括的呼叫会话控制功能(CSCF)、媒体网关控制功能(MGCF)、IP多媒体—媒体网关功能(IMMGW)、多媒体资源功能处理器(MRFP)、签约位置功能(SLF)和出口网关控制功能(BGCF)之外，还有漫游信令网关(RSGW)和传输信令网关(TSGW)。由于增加了IMS，所以R5的协议中增加了会话发起协议(SIP)。智能网部分通过引入IP技术实现端到端的全IP化CAMEL4。

4. R6以及R7网络结构

R5之后WCDMA的核心网主架构基本稳定，这样，在网络架构方面，R6与R5相比没有太大的变化，主要是增加了一些新的功能特性以及对现有功能特性增强。增加的功能有： ①MBMS功能； ②高速上行分组接入(HSUPA)标准的制定； ③网络共享，多个移动运营商有各自独立的核心网或业务网，但共享接入网； ④Push业务，网络主动向用户推送（Push）内容，根据网络和用户的能力推出多种实现方案。增强的功能有： ①IMS的完善，到达IMS的第二阶段； ②HSDPA的完善； ③RAN的增强； ④端到端QoS动态策略控制增强； ⑤安全、计费等其他功能增强。

R7版本主要继续R6未完成的标准和业务制定工作，如多天线技术，包括MIMO技术的实现。将考虑支持通过CS域承载IMS语音、通过PS/IMS域提供紧急服务、提供基于WLAN的IMS语音与GSM网络的CS域的互通、提供xDSL(数字用户线路)和有线调制器等固定接入方式，同时引入OFDM，完善HSDPA和HSUPA标准。

5.2.4WCDMA的移动性管理
1. 概述



WCDMA的移动性管理是从GSM/GPRS的移动性管理演进的，从而具有很多GSM基于电路交换的移动性管理特征。但WCDMA系统中存在大量分组业务，特别是WCDMA的后期版本中，采用了全IP架构，因此简单采用传统的HLR/VLR为主控制的移动性管理，显然不能满足要求，为此需要引入移动IP技术。

传统的移动性管理过程在链路层完成，而移动IP技术是基于网络层上的移动管理，因此，WCDMA系统的移动性管理可以分为基于链路层的移动性管理和基于网络层的移动性管理两个方面。其中基于链路层的移动性管理包括位置管理和会话管理两部分，基于网络层的移动性管理从作用范围来看可以分为宏移动性管理和微移动性管理。

2. 基于链路层的移动性管理

1) 位置管理

位置管理是移动性管理的关键。为了有效地进行移动性管理，WCDMA定义了一些区域。除了在GSM/GPRS中已定义的路由区域(RA)和位置区域(LA)外，WCDMA还定义了UTRAN登记区域(URA)和蜂窝区域。RA是核心网中PS域使用的概念，SGSN使用RA来寻呼UE； LA是核心网中CS域使用的概念； URA和蜂窝区域只在UTRAN中可见。区域之间的关系是严格分层的，LA属于一个3GMSC； RA属于一个3GSGSN； URA属于RNC。它们之间的关系如图522所示。



图522WCDMA中不同区域之间的关系


LA包含一个或多个小区。在CS域，当UE处于IDLE(空闲)状态时，通过MM(移动性管理)过程，网络侧可以知道UE所在的LA，LA主要用于3GMSC/VLR寻呼UE。RA包含一个或多个小区，一个RA总包含于一个LA之中，一个LA可以包含多个RA。在PS域，当UE处于IDLE状态时，通过MM过程，网络侧可以知道UE所在的RA。RA主要用于3GSGSN寻呼UE，当一个UE同时注册了PS和CS业务时，由于RA较小，在UE发起RA更新过程的同时可以顺带完成LA更新过程，也可以通过RA来为CS业务寻呼UE。

在UE和UTRAN之间只有一条RRC连接，统一分配用户面和控制面数据传输所需要的所有无线资源。无线资源的控制和管理完全由UTRAN实现，与核心网无关。在UTRAN中，RRC的状态和移动性管理的状态密切相关，RRC有两种状态： RRC连接状态和RRC空闲状态。RRC的状态决定了网络层识别UE的标识，处于RRC空闲状态时，通过和CN有关的身份(如IMSI)识别UE； 处于RRC连接状态时，通过在公共传输信道上分配给UE的无线网络临时标识号(RNTI)来识别UE； 当UE被分配了专用传输信道后，就使用由这些传输信道所提供的内部地址来识别UE。

处于RRC空闲状态时，UTRAN不为UE分配无线资源，UTRAN中没有关于UE的信息，两者之间无信令交互。此时，UTRAN不参与UE的定位，UE只能通过监听广播信道判断自己的位置，在位置更新时向核心网节点(MSC、SGSN和GGSN)发送位置更新消息。

处于RRC连接状态时，UTRAN为UE分配了无线资源，UTRAN中存储了关于UE的信息。UE和网络进行移动性管理消息的交互，核心网知道UE的位置(LA/RA级或小区级)。UTRAN至少知道UE位于哪一个URA(处于会话连接状态时知道UE所处的小区)，UTRAN为UE分配一个RNTI作为UE在传输信道上的标识。在RRC连接状态，UE的位置是由UTRAN确定的(UE可以辅助UTRAN)，UE无须监听广播信道。UTRAN通过RRC连接通知UE所处的位置，当发生RA或LA更新时，UTRAN将通过RRC连接通知UE向核心网发起RA或LA更新过程。在该状态下，URA的更新过程将提供移动性管理功能。

一般来说，一个RA由几个URA组成，但URA的具体大小可以由网络管理者定义，例如可以把URA定义得比较小，这样寻呼的范围可以比较小，但在一次会话连接结束后的较短时间内RRC连接就要被释放。也可以定义URA比较大，这样寻呼范围也比较大，但RRC连接可以在会话连接结束后保持较长的时间。

WCDMA核心网中每一个业务域(CS域和PS域)都有自己的MM状态，MM的状态主要有DETACHED(分离态)、IDLE(空闲态)和CONNECTED(连接态)。WCDMA的MM状态和GPRS是类似的，但具体定义有所不同。

（1） 处于CSDETACHED状态和PSDETACHED状态时，UE不发送任何位置更新消息，它的位置对于网络是不可知的。

（2） 处于CSIDLE状态和PSIDLE状态时，UE和网络之间没有数据传输，UE此时处于RRC空闲状态。UE通过监听广播信道判断自己的位置，跨越RA或LA时要向网络发送位置更新消息(CS域是LA更新消息，PS域是RA更新消息)，即使没有跨越RA或LA，也要定期发送位置更新消息使网络知道UE处于哪一个RA或LA。

（3） 处于CSCONNECTED状态时，UE和网络之间进行实时业务传输，在信令信道传送位置更新等移动性管理消息。此时网络精确知道UE处于哪一个小区，UE必然处于RRC连接状态。

（4） 处于PSCONNECTED状态时，UE和网络之间进行数据传输，或者数据传输的可能性很大，在信令信道传送位置更新等移动性管理消息，此时UE必然处于RRC连接状态。当进行数据传输时，网络精确知道UE处于哪一个小区，当没有进行数据传输但数据传输的可能性很大时，网络要知道UE所处的URA。

CS域和PS域的移动性管理可以分开进行，当同时使用CS域和PS域两种业务时，两个域的移动性管理可以同时进行。例如UE发送RA更新消息后，由于RA小于LA，不仅RA位置信息可以被更新，CS域的LA位置信息也可以被更新。在位置更新过程中，有下面几个重要的特征。

（1） 在MM过程中，都要以IMSI作为公共用户身份，所有对用户的安全验证都是基于IMSI的。

（2） 在RA更新过程中，UE将旧的参数向新的SGSN注册，新SGSN向旧的SGSN发送获取UE的MM和PDP(分组数据协议)信息的请求，旧的SGSN进行响应。UE、新SGSN和HLR之间进行安全保密验证，不符合的用户是不能接入网内的。

（3） 在RNC和RA更新过程中，有一整套的过程来保护PDU数据的完整性，并且可以保证在SGSN切换时不影响QoS，其中最为重要的是不影响Gn接口的GTP(GPRS隧道协议)。而且PS域和CS域可以通过Gs接口进行联合更新过程。

（4） 所有的移动性管理的信息只存在于WCDMA核心网内，PS域更新过程需要HLR、UE、RNC、SGSN和GGSN的参与。

（5） PS域内的基于链路层的移动性管理可以切换不同的UTRAN和SGSN，但是访问外部分组数据网的GGSN是不会改变的。在UE漫游时，这样的移动性并不是分组数据传输的最佳路径。

2) 会话管理

会话管理(SM)是移动性管理的重要组成部分，SM子层主要用于支持用户终端的PDP上下文操作，包括PDP上下文的激活、修改和去除激活。

PDP是外部分组数据网与WCDMA/GPRS接口所用的网络协议，PDP上下文是在UE和GGSN节点中存储的与SM有关的信息，该信息可分为两类。

（1） 预定信息，如IMSI、QoS层次(预定、请求、协商等)和无线优先权等。

（2） 位置信息，如NSAPI(网络业务接入点)、LLCSAPI(逻辑链路控制业务接入点)、GTP序号、当前GGSN地址、PDP地址和APN(接入点名)等参数。

这些信息主要是为分组数据在WCDMA/GPRS无线接入网和核心网中选择路由时提供路由信息，WCDMA的SM的功能和GPRS的SM功能基本相同，WCDMA分别在UE侧和网络侧定义了几类SM状态，如表53所示。


表53WCDMA定义的SM状态



UE侧SM状态网络侧SM状态

SM状态名说明SM状态名说明

PDPINACTIVE没有PDP上下文存在PDPINACTIVE没有PDP上下文存在
PDPACTIVEPENDINGUE正在请求激活PDP上下文PDPACTIVEPENDINGUE正在请求激活PDP上下文
PDPINACTIVEPENDINGUE正在请求去除激活PDP上下文PDPINACTIVEPENDINGUE正在请求去除激活PDP上下文
PDPACTIVE已经激活PDP上下文PDPACTIVE已经激活PDP上下文
PDPMODIFYPENDING网络正在请求修改PDP上下文


最常用的SM过程有PDP上下文激活过程、PDP上下文修改过程和PDP上下文去除激活过程。

当一个UE附着到PS业务时，可自愿建立PDP上下文。如果UE没有建立PDP上下文(SMInactive)，则没有无线接入载体来建立PS业务,只有其处于CSCONNECTED状态或者PSCONNECTED状态(即有一条PS信令连接存在)时才处于RRC连接状态，否则将处于RRC空闲状态。

当UE建立了至少一个PDP上下文(即处于SMInactive)时，UE可以处于PSCONNECTED状态或者PSIDLE状态。PDP上下文的状态不会因为RRC连接的释放而改变，除非RRC失败导致了实时业务的QoS要求不能满足而致使上下文被修改。

3. 基于网络层的移动性管理

由上面的基于链路层的移动性管理可以看出，所有的基于网络层的业务都不会因为UE的移动而使通信中断或者质量下降。但是，基于链路层的移动性管理有时候并不是一个最好的方法。移动IP是从网络层开始解决移动性问题，而屏蔽了底层的具体承载技术。可以说，引入移动IP技术弥补了链路层移动管理的缺陷，比如，链路层移动管理不能解决IP地址的移动性问题，这一点对于IP网络的数据通信非常重要，而移动IP中的移动IPv4可使移动终端在不同数据网络中使用相同的IP地址，并提供PUSH业务，移动IPv6技术在这方面能力更强。

从作用范围来看，基于网络层的移动性管理可分为宏移动性管理和微移动性管理。宏移动性管理主要处理大范围的移动性，如不同网络之间的漫游，当用户从一个网络漫游至另一个网络时，仍然可以不间断通信； 微移动性管理主要处理小范围内的移动性，如同一个网络内部的移动。为提高有效性，需要综合采用宏移动性管理和微移动性管理。目前已提出的微移动性协议可分为两大类： 一类是基于路由的方案，如朗讯公司提出的HAWAII协议和哥伦比亚大学提出的蜂窝IP(Cellular IP)协议等； 另一类是基于隧道的方案，如移动区域注册(MIPRR)。在基于路由的方案中，所有的移动代理组成一个严格的树状结构，去往任何一个移动节点的数据包都由移动代理根据其对应于该移动节点的路由表来发送。基于隧道的方案则通过多级的移动代理使用所记录的转交地址来将数据包封装，通过隧道沿移动代理逐级往下传送到目标移动节点。

5.2.5HSPA技术
1. 概述

HSPA是高速下行分组接入(HSDPA)和高速上行分组接入(HSUPA)两种技术的统称，HSPA是为了支持更高速率的数据业务、更低的时延、更高的吞吐量和频谱利用率、对高数据速率业务的更好覆盖而提出的。在3GPP中，HSPA作为WCDMA的增强型无线技术推出，其中，HSDPA在R5中进行标准化，可以在一个小区中支持14.4Mb/s的峰值数据速率； HSUPA在R6中进行标准化，可以在一个小区中支持5.76Mb/s的峰值数据速率。HSDPA和HSUPA的性能在3GPP的后续版本中继续完善和演化，其增强型技术称为HSPA+。

实现HSPA功能主要是对基站修改比较大，对RNC主要是修改算法协议软件，硬件影响很小。如果在原有设备中考虑了HSPA功能升级要求，一般来讲实现HSPA功能不需要硬件升级，只要软件升级即可。要特别说明的一点是，HSPA技术不仅可用于WCDMA系统中，也可以用于TDSCDMA系统中。

2. HSPA新增物理信道

1) HSDPA新增物理信道

HSDPA在物理层引入了3种新的物理信道，即HSPDSCH、HSSCCH和HSDPCCH。在用户数据传输方面引入了高速下行链路共享物理信道(HSPDSCH)，在伴随的信令消息方面引入了高速共享控制信道(HSSCCH)和高速专用物理控制信道(HSDPCCH)。 HSSCCH信道用于下行链路，负责传输HSDSCH信道解码所必需的控制信息； HSDPCCH信道用于上行链路，负责传输必要的控制信息。HSDPA新增物理信道的相关信息如表54所示。


表54HSDPA新增物理信道的相关信息


缩写名称方向调制方式功能

HSPDSCH高速下行链路共享物理信道下行QPSK、16QAM承载下行链路数据
HSSCCH高速共享控制信道上行QPSK为HSDPSCH控制信息： 正确解码所需信息、调制方式和HARQ进程等
HSDPCCH高速专用物理控制信道上行BIT/SK承载上行链路物理层的反馈信息： HARQ反馈信息、CQI


2) HSUPA新增物理信道

在上行信道方面，HSUPA增加了增强专用物理数据信道(EDPCCH)和增强专用物理控制信道(EDPDCH)，EDPDCH用于承载用户上行数据，EDPCCH承载伴随信令，包括ETFCI、重传序列号(RSN)和满意位信息。在下行信道方面，HSUPA增加了绝对授权信道(EAGCH)、相对授权信道(ERGCH)、HARQ确认指示信道(EHICH)。EAGCH为公共信道，用来传送用户终端最大可用传输速率的数据； ERGCH为专用信道，用来传送递增或递减的调度指令，最快可按2ms TTI(传输时间间隔)调整用户终端的上行传输速率； EHICH为专用信道，承载标识用户接收进程是否正确的ACK/NACK信息。HSUPA新增物理信道的相关信息如表55所示。


表55HSUPA新增物理信道的相关信息


缩写名称方向调制方式功能

EDPDCH增强专用物理数据信道上行BIT/SK承载用户上行链路数据
EDPCCH增强专用物理控制信道上行BIT/SK为EDPDCH承载控制信息，包括ETFCI
EAGCH绝对授权信道下行QPSK为上行EDCH调度提供绝对授权
ERGCH相对授权信道下行QPSK为上行EDCH调度提供相对授权
EHICHHARQ确认指示信道下行QPSK承载HARQ反馈信息



3. HSPA关键技术

1) 混合自动重传请求(HARQ)

HARQ是ARQ和前向纠错编码(FEC)的综合利用，HSDPA和HSUPA在物理层都采用了这一技术，都支持两种合并方式——Chase合并(CC)和增量冗余技术(IR)。CC方式重发的数据包与原数据包完全相同，接收端把每个包中的对应位一一相加，再送入译码器。而IR技术每次重发的数据包里包含更多纠错码的编码方式，因而含有更多的冗余信息量，可以适应信道条件恶劣的情况。

不同于R99的数据包重传，HSDPA和HSUPA的数据包重传避开了Iub接口，大大减少了重传时延。HSDPA和HSUPA唯一的差别为HSDPA采用了异步的HARQ，而HSUPA采用了同步的HARQ。

2) 基于Node B的快速调度

与R99不同，HSDPA和HSUPA的分组调度都是直接由Node B控制，而不是由RNC控制。在HSDPA中，调度主要由Node B中的新增实体MAChs来完成，负责为多个用户分配HSDSCH资源(包括时隙和码字)，以达到最大化利用系统资源的目的。在HSUPA中，调度主要由Node B中新增的MACe功能实体完成，负责为各个EDCH用户分配所需要的尽可能多的发射功率，同时避免过多的UE接入，尽可能地抑制上行干扰。在HSUPA中，服务小区将对调度起主要作用。

3) 自适应编码调制(AMC)

HSDPA引入了比WCDMA的QPSK更高阶的16QAM调制方式以提高下行数据速率，HSDPA采用AMC作为基本的链路自适应技术对调制编码方式进行选择。

在调制方式上，HSUPA的R6中没有引入新的调制方案，而是使用与WCDMA上行同样的双BIT/SK调制(HPSK扩展)。同时，为了简化HSUPA终端复杂的硬件结构和处理机制，EHICH的功能虽然与HSDPA的HSDPCCH类似，即提供HARQ反馈信息ACK/NACK，但是EHICH的承载信息中不包含CQI(信道质量指示)信息，因此HSUPA不支持自适应编码调制AMC。

4) 2ms TTI短帧传输

R99中DCH的传输时间间隔(TTI)为10ms、20ms、40ms、80ms。HSDPA使用2ms TTI，可以大大减小HARQ进程的往返时间，提高快速调度响应能力。HSUPA同时采用10ms TTI和2ms TTI。保留10ms TTI，一方面是考虑标准实现后向兼容，另一方面是因为基于2ms TTI的短帧传输不适合工作于小区的边缘； 而2ms的TTI为可选，可以大大减小传输时延，获得更高的系统吞吐量。

5.3CDMA 2000系统
5.3.1概述
1. CDMA 2000的演进路径


CDMA 2000是在CDMA One(包括IS95A和IS95B)基础上发展起来的3G技术，它是由美国TIA等标准化组织向ITU提交并被ITU接纳的3G标准之一，它实现平滑演进，其系列标准由3GPP2制定。与CDMA One相比，CDMA 2000增加了分组域网元，引入了分组数据业务； 在空中接口上进行了重大改进，并获得了更大的容量、更高的速率和质量。

CDMA 2000的具体演进路径如图523所示。CDMA 2000 1x以后的是3G标准，而CDMA 2000 1x在习惯上被看作2.5G(因为这一点，所以将它放在第4章介绍)，当然3GPP2并未明确这一说法。CDMA 2000 1x之后有两条演进路径，其中之一是发展到CDMA 2000 3x，它在前向链路上可选多载波(3个CDMA载频捆绑，每载波扩频码片速率为1.2288Mc/s)或直扩(1个载波，扩频码片速率为3.6864Mc/s)，反向链路采用直扩(3.6864Mc/s码片速率)。这种标准由于技术复杂，通常系统成本较高。另一条演进路径就是CDMA 2000 1xEV(在CDMA 2000 1x基础上的增强)，它又分为CDMA 2000 1xEVDO和CDMA 2000 1xEVDV，DO的含意是指仅支持数据增强，而DV的含意是指数据信道和语音信道合一，都得到增强，该方案得到了多数厂商和运营商的支持。



图523CDMA 2000的具体演进路径


3GPP2为CDMA 2000制定了0、A、B、C、D、E、F共7个版本(Release)，但CDMA 2000的Release通常仅仅指无线接口和A接口，核心网是独立的。CDMA 2000 1xEV的不同版本的业务性能如图524所示。需要说明的是，EVDO的Rel.B版本通过捆绑几个Rel.A载波以实现多载波，如果是捆绑3个载波，峰值速率下行达到9.3Mb/s，上行5.4Mb/s； 最多可捆绑15个载波，此时峰值速度下行达到73.5Mb/s，上行27Mb/s。




仅用于分
组数据业务，
全IP架构
CDMA 2000 1xEVDO

Rel.0Rel.A

前向峰值速率为2.4Mb/s，反向峰值速率为153.6Kb/s，增强时支持QoS、多播、均衡、接收分集前向峰值速率为3.1Mb/s； 

反向峰值速率为1.8Mb/s




同时支持
语音及数据
CDMA 2000 1xCDMA 2000 1xEVDV

Rel.0Rel.ARel.BRel.CRel.D

前向峰值速率为153.6Kb/s，分组业务与语音前向峰值速率为307.2Kb/s，分组业务与语音前向峰值速率为3.1Mb/s； 

反向峰值速率为451Kb/s前向峰值速率为3.1Mb/s； 
反向峰值速率为1.8Mb/s


图524CDMA 2000 1xEV的不同版本的业务性能


CDMA 2000演进的主要特点是： ①模块化划分，各个模块按照自己的技术发展道路向前演进，尽可能减小对其他模块的影响，这和WCDMA强调系统整体推进不一样(虽然无线接入网和核心网也可以分别整体推进)，而且这种模块化的演进方式不仅使得CDMA 2000系统的升级具有平滑性，也使得CDMA 2000网络更具灵活性； ②CDMA 2000系统经常利用现有的成熟技术，降低了标准的编写复杂度，加快了标准的制定进程。CDMA系统自身独特的演进方式，使得系统具有完备的前后兼容性，升级成本低，风险小，技术复杂度低。

2. CDMA 2000的主要特点

与CDMA One相比，CDMA 2000具有以下主要特点。

（1） 多种信道带宽，高扩频增益，前向链路上支持多载波和直扩两种方式，反向链路仅支持直扩方式； 也支持可变扩频因子，扩频长度为4~512，扩频码长度较大时，可获得高扩频增益。

（2） 前后向兼容，可实现平滑过渡。

（3） 核心网协议可使用IS41、GSMMAP以及IP骨干网标准。

（4） 宽松的性能范围，从语音到低速数据，到高速的分组和电路数据业务。

（5） 提供多种复合的业务，包括只传送语音，同时传送语音和数据，只传送数据和定位业务等。

（6） 具有先进的多媒体QoS控制能力，支持多路语音、高速分组数据同时传送。

（7） 在同步方式上，沿用IS95 CDMA方式，采用GPS使基站间严格同步，以取得较高的组网与频谱利用效率，有效地使用无线资源。

（8） 由于采用新技术，在提高系统性能和容量上有明显的优势。



图525简化的CDMA 2000系统结构

3. CDMA 2000的系统结构

简化的CDMA 2000系统结构如图525所示。它主要包括无线部分、核心网和外部网络，其中核心网包括核心网电路域、核心网分组域、智能网、MC、定位模块和WAP等几部分。CDMA 2000的无线部分、MC、定位模块、核心网电路域、智能网以及WAP的基本要求和CDMA One一样，只是技术更先进一些，并且任何模块只要技术发展了，都可以独立更新。核心网分组域是新增的，包括PCF、PDSN、AAA、HA和FA等功能实体。其中PCF负责与BSC配合，完成与分组数据有关的无线信道控制功能，虽然它的物理实体通常和BSC在一起，但属于核心网分组域； PDSN负责管理用户通信状态，转发数据； AAA负责管理用户，包括权限、开通的业务等； 当使用移动IP协议时，分组域还应在简单IP基础上增加HA，HA负责将分组数据通过隧道技术送给移动用户，并实现PDSN之间的宏移动性管理，同时，PDSN还应增加外地代理(FA)功能，负责提供隧道出口，并将数据解封装后发往移动台。

A接口是基站子系统与核心网之间的接口，由于核心网增加了分组域，因此CDMA 2000的A接口进行了分化，部分网络参考模型如图526所示。CDMA 2000的A接口包括4个组成部分： A1/A2/A5、A3/A7、A8/A9和A10/A11。各子接口的主要功能如表56所示。



图526CDMA 2000的A接口部分网络参考模型




表56CDMA 2000的A接口各子接口的主要功能


接口接口的主要功能

A1用于传输MSC和BSC之间的信令消息，使用SS7中消息传递部分(MTP)和信令连接控制部分(SCCP)来承载
A2传输采用64KPCM电路的语音部分
A3传输BSC和SDU之间的用户话务(语音与数据)和信令，A3接口包括独立的信令和话务子信道
A5传输IWF和SDU(交换数据单元)之间的全双工数据流
A7传输BSC之间的信令，支持BSC之间的软切换
A8传输BS和PCF之间的用户业务
A9传输BS和PCF之间的信令业务
A10传输PDSN和PCF之间的用户业务
A11传输PDSN和PCF之间的信令业务



4. IP技术在CDMA 2000系统中的应用

CDMA 2000提供了简单IP和移动IP两种分组服务接入方式。 

1) 简单IP(SIP)方式

类似于传统的拨号接入，PDSN为移动台动态分配一个IP地址，该IP地址一直保持到该移动台移出该PDSN的服务范围，或者移动台终止简单IP的分组接入。当移动台跨PDSN间切换时，一般通信发生中断，该移动台的所有通信需重新建立，重新建立通信后通常IP地址也会发生变更，但若网络提供PDSN间的快速切换功能(通过PDSN间的可选PP接口来实现)，则其IP地址也可保持不变。由于用户每次连接的IP地址不能确保固定，所以SIP只能提供用户主动发起的业务，而不能提供网络侧发起的业务。SIP可支持IPv4和IPv6。移动台在其归属地和访问地都可以采用SIP接入方式。 

2) 移动IP(MIP)方式

移动台使用的IP地址是其归属网络分配的，不管移动台漫游到哪里，它的归属IP地址均保持不变，这样移动台就可以用一个相对固定的IP地址和其他节点进行通信了。简单地说，移动IP提供了一种特殊的IP路由机制，使得移动台可以以一个永久的IP地址连接到任何链路上。移动IP的实现，主要通过三个步骤来完成： 代理搜索、注册、数据包的选路。代理搜索过程如下： 移动代理(含HA和FA)通过代理广播消息向用户广播它们的存在，当移动节点(MN)收到广播后就能确定它目前是处于本地网还是在外地网。注册过程如下： 当MN确定其处于本地网时，若还没有注册，则MN应首先到HA进行注册，然后再进行正常通信； 当MN确定目前位置已移至外地网时，它就在本地网中获得一个转交地址，MM再用外地转交地址向HA注册。数据包的选择路径（选路）过程如下： 当MN处于本地网时，数据包的选路和固定节点的选路原理相同； 当MN处于外地网时，起动MIP机制进行选路，数据的上行是先由MN发给PDSN/FA，PDSN再将数据包直接路由转发到目标设备，而在下行方向上，凡传送给MN的数据包首先要被HA截获，然后再通过专用隧道(这个专用隧道可优化)送至MN的转交地址并达到隧道的终点。

3) 简单IP和移动IP的差异

SIP与MIP的区别首先体现在对移动用户的移动性支持上。在CDMA 2000网络中，分组数据用户的移动性体现为三个层次： 蜂窝移动性、PCF到PDSN的移动性、IP级的移动性。由于SIP模式中移动用户的IP地址由PDSN分配，所以SIP模式只支持二级移动性，而不能对IP级移动性提供支持，相对应的是MIP能支持三级移动性。其他差异还体现在移动终端的支持性、配置方式、专网接入方式等方面。




微课视频19


5.3.2CDMA 2000 1xEVDO系统
1. 概述



CDMA 2000 1xEVDO技术起源于美国Qualcomm公司提出的高速率数据(HDR)技术。1997年8月，Qualcomm公司向CDMA发展组织(CDG)提出了HDR的概念，在随后的几年中，该技术逐渐成熟。2000年10月，CDMA 2000 1xEVDO的标准在3GPP2中获得通过，后来，3GPP2又将其定名为高速分组数据(HDPR)。

CDMA 2000 1xEVDO实际上是CDMA 2000 1x和HDR技术的结合，它的实现思路是： 利用分组数据业务和语音业务对资源的需求不同这一特点，将数据业务和语音业务相分离，在独立于CDMA 2000 1x语音业务的载波上提供分组数据业务。具体的方法是： 在一个或几个载波上用HDR技术传输高速分组数据业务，即在CDMA的基础上引入了TDMA技术的一些特点，“时分”使得“速率控制”容易实现，从而大幅度提高了数据业务的性能； 在另外的一个或几个载波上用CDMA 2000 1x技术传输语音业务。

CDMA 2000 1xEVDO现有Rel.0和Rel.A两个版本，可以在1.25MHz带宽内提供高达2.4Mb/s(Rel.0)和3.1Mb/s(Rel.A)的前向峰值速率，频谱利用率非常高。现阶段，CDMA 2000 1xEVDO已在全球得到了大规模的商用。

2. CDMA 2000 1xEVDO的技术特点

与CDMA 2000 1x相比，CDMA 2000 1xEVDO具有峰值速率高、平均吞吐量大和频谱利用率高的优势。为达到这些要求，CDMA 2000 1xEVDO在技术实现上出现了许多变化，其具体的技术特点如下。

（1） 前向链路时分复用，反向链路码分复用。CDMA 20001xEVDO充分利用了数据通信业务的不对称性(下行流量大于上行)和数据业务对实时性要求不高的特征，前向链路设计为时分复用CDMA信道。也就是说，在CDMA 2000 1xEVDO中，一个时刻只有一个用户在接受服务，不同用户在不同的时刻接受服务，这样，当用户没有数据传输的时候，就不必给用户分配信道。但是，原来的CDMA技术仍然保留在CDMA 2000 1xEVDO的调制解调和扩频方式中，这样就保留了原来CDMA技术抗多径干扰的特性。另外，不管是传输控制信息还是传输业务信息，CDMA 2000 lx EVDO的前向链路载波总是以全功率发射。它的前向链路功率示意图如图527所示。



图527IS95 CDMA、CDMA 2000 1x和CDMA 2000 1xEVDO前向链路功率示意图




图528无线环境变化时的功率
控制与速率控制过程


（2） 动态速率控制。在前向链路上，发射功率保持不变，即不再采用功率控制，转而采用速率控制。这是因为在某一时隙，只有一个用户将得到前向载波的全部功率，不必考虑其他用户受到干扰而采取功率控制； 此外，用户在不同的无线环境下，其得到的数据服务速率不同。CDMA 2000 1xEVDO采用了动态速率控制，根据用户的不同环境，快速调整数据发送速率(最小调度单位为1.667ms)，保证用户尽可能快速地接收信息。图528给出了无线环境变化时功率控制和速率控制的过程，可以从中看出功率控制和速率控制处理方法的差异。

在反向链路上，CDMA 2000 1xEVDO的Rel.0采用功率控制； 而Rel.A则采用快速动态功率控制，此外，移动台根据基站返回的反向链路负荷情况指示采用随机化算法来调节移动终端的数据发送速率，这种速率控制可对反向链路的负荷进行调节，它和前向链路的速率控制还是有差别的。

（3） 自适应调制编码。系统能够根据信道的变化情况快速调整编码调制方案(Turbo编码率可选2/3、1/3和1/5，调制可选QPSK、8PSK和16QAM)来获得任何时刻所可能达到的最大传输速率，从而能够充分利用空中链路资源，满足用户需求。

（4） 前向虚拟软切换。在软切换状态，移动台同时与两个或两个以上的基站联系，所以软切换需要占用多个基站的资源。而在CDMA 2000 1xEVDO的前向链路中，由于具有速率高、功率大和实时数据业务等特点，如果采用类似语音的软切换将会极大地浪费资源，所以在前向链路的业务信道上采用了虚拟软切换，它是快速小区交换技术，即选择信号质量最好的基站，信息通过这个质量最好的基站发送给移动台，由于只需要一个基站，从而降低了对系统资源的需求。

在前向链路的控制信道以及反向链路上，系统仍旧采用软切换技术，以保证较好的通信质量。

（5） 灵活的调度算法。在基站中，由一种调度算法来决定下一个时隙分配给具体哪一个用户使用。由于每个时隙中只有一个用户在接受服务，显然，为了提高系统的性能，系统应当优先向无线环境比较好的用户提供服务，利用这种多用户分集增益使扇区吞吐量最大化。但是，无线环境较差的用户可能长时间得不到服务，因此，在保证系统综合性能最大的同时，通过调度，也使所有用户都能获得适当的服务。

（6） 支持广播和组播业务。为了充分利用带宽，使得类似于电视节目的广播服务能够更有效地在移动通信网络中传输，CDMA 2000 1xEVDO引入了广播和组播业务(BCMCS)技术。BCMCS可以使组播IP流在空中只传输一份复本，多个用户接收，从而大大节省空中链路带宽，有效地提高服务质量和整体吞吐量，同时也能将费用降低到用户可以接受的水平。

（7） 核心网基于无线IP。CDMA 2000 1xEVDO的核心网是基于无线IP的网络结构，采用IP协议实现从互联网或其他IP网络到移动终端的数据传输，支持和CDMA 2000 1x之间的切换。

3. CDMA 2000 1xEVDO的网络结构

CDMA 20001xEVDO的网络参考模型如图529所示。其中引入了AT(接入终端)、AN(接入网络)和AN AAA三个网络元素。AT相当于传统的移动台，用户可以将计算机与AT相连(AT相当于Modem)或直接使用支持分组数据业务的AT接入分组数据网； AN相当于传统的基站，它一方面通过空中接口连接AT，另一方面通过A接口与分组数据网络相连； AN AAA作为网络侧的一个鉴权机构，它主要用于对终端的认证，其功能类似于核心网电路域中的HLR，在通过升级建成的网络中，它可以省略，其功能由核心网分组域的AAA来完成。其他网元和CDMA 2000 1x系统中相应网元相同。



图529CDMA 2000 1xEVDO的网络参考模型


网络模型中，A接口新增了两个子接口： A12接口和A13接口。A12接口是AN与AN AAA之间的接口，用于传递鉴权信息； A13接口是两个AN之间的接口，用于支持AN之间的切换。

4. CDMA 2000 1xEVDO的物理信道

系统的空中接口定义了7层协议，在每一层协议中又定义了若干协议子层。这7层协议由上到下包括应用层、流层、会话层、连接层、安全层、媒体接入控制层和物理层，需要说明的是，这7层只是OSI协议模型中的物理层和数据链路层的扩展。

在物理层中定义了前向/反向链路的信道（前向/反向物理信道），以及这些信道的结构、编码、调制、功率输出特性和频率等。 

1) 前向物理信道

CDMA 2000 1xEVDO的Rel.A规定的前向物理信道分类如图530所示。



图530CDMA 2000 1xEVDO前向物理信道分类


各个前向物理信道的主要功能如下：

（1） 导频信道，主要用于系统捕获及信道质量测量。

（2） 媒体接入控制(MAC)信道，其中，反向激活(RA)信道用于指示终端是否增加或降低传输速率； 反向功率控制(RPC)信道则负责对反向链路进行功率控制，调整终端的功率； 数据速率控制锁定(DRCLock)信道主要用于接入网向终端声明是否收到数据速率控制信息。为了支持反向HARQ功能，相应的前向链路新增了自动重传请求(ARQ)信道，对接收到的反向数据包进行确认。

（3） 控制信道，主要负责向终端发送一些控制消息，诸如终端控制区(TCA)消息和扇区参数消息，其功能类似于CDMA 2000 1x中的寻呼信道。

（4） 前向业务信道，主要负责向终端发送业务数据，会话建立后的参数配置消息也在前向业务信道发送，它进一步可划分为前缀部分和数据部分。

2) 反向物理信道

CDMA 2000 1xEVDO的Rel.A规定的反向物理信道包括反向业务信道和接入信道两大类，如图531所示。



图531CDMA 2000 1xEVDO反向物理信道分类


各反向物理信道功能描述如下。

（1） 反向业务信道中，导频信道用于接入网对终端的捕获； 包校验正确指示(ACK)信道用于向接入网发出响应，表明终端已经正确收到了接入网所发送的数据； 媒体接入控制信道中的反向速率指示(RRI)信道用于通知接入网目前终端数据信道的传输速率，反向速率指示信道与导频信道以时分方式进行复用； 前向数据速率控制(DRC)信道根据对各扇区的导频信道测量的结果，选定导频信号最强扇区并与之通信，同时要求该扇区按终端规定好的速率进行传输，从而实现对前向链路的速率控制； 为减小干扰，前向数据速率控制信道信号在发送时可以采用门控与非门控两种方式传输； 数据源控制信道主要是提高切换功率，减少业务中断，具体过程是——终端提前一定时间将自己需要切换的目标小区信息通过数据源控制信道提前通知基站，基站收到消息后做切换准备； 辅助导频信道主要是为了辅助基站对高速数据进行解调，提高反向吞吐量。

（2） 接入信道，用于AT向AN发起呼叫或响应AN发出的指令信息，接入信道中的导频信道作为前缀(用于提供反向相干解调)，后面紧跟接入的数据包(即数据信道)。

5.3.3CDMA 2000 1xEVDV系统
1. CDMA 2000 1xEVDV标准的产生

在CDMA 2000 1xEVDO系统中，语音和数据业务使用不同的载波，并使用了一系列新技术。这种方案的优点是控制资源简单、语音业务和数据业务互不影响、数据业务还达到了很高的传输率； 但与此同时，也带来了该方案固有的缺点，即语音业务和数据业务中任何一方有空闲资源时，并不能用来支持对方，这样整个系统资源利用率低； 另外，CDMA 2000 1x和CDMA 2000 1xEVDO双模手机在切换时，前向链路语音和数据切换方式不一样，管理难度大大增加。

针对以上情况，3GPP2提出了新的系统方案，即将语音和高速分组数据业务合并到一个载波上传输，这就是CDMA 2000 1xEVDV。其目标是系统能够在同载波上传输实时性业务和非实时性业务以及这两种业务的混合业务。

3GPP2分别在2002年和2004年发布了Rel.C和Rel.D版本两套标准，对应于CDMA 2000 1xEVDV发展的两个阶段。Rel.C主要是在前向链路进行了加强，使前向峰值数据速率达到了3.1Mb/s； 而Rel.D主要是在反向链路进行加强，使反向峰值数据速率也达到了1.8Mb/s。不过这两个版本在语音容量上并无显著提高(语音容量的提高成为后续版本Rel.E的目标之一)。

2. CDMA 2000 1xEVDV的Rel.C技术特点

Rel.C标准具有更高的前向容量、后向兼容CDMA 2000 1x、可支持多种业务组合以及更有效支持数据业务的特性。其具体的技术特点如下。

（1） 新增物理信道。为了在和语音业务相同的载波上支持高速分组数据业务，Rel.C标准在维持CDMA 2000 1x原有物理信道的基础上新增了4种物理信道。

在前向信道中，增加了前向分组数据信道(FPDCH)和前向分组数据控制信道(FPDCCH)，FPDCH用于传送高速分组数据，在同一个扇区的不同用户之间，FPDCH以时分的方式快速复用； 此外，同一时刻FPDCH信道允许不同用户码分复用，也就是TDM/CDM方式，但同一时刻PDCH码分复用的用户数量不能太多，否则将大大增加TDM/CDM的信令开销，同时增加终端的复杂性和处理负担，Rel.C中允许PDCH同一时刻最多两个用户码分复用。FPDCCH用于传输用户的FPDCH控制信息。

为了配合前向链路的增强，Rel.C的反向信道新增了反向确认信道(RACKCH)和信道质量指示信道(RCQICH)，ACK信道用于支持前向HARQ，对接收到的前向子分组进行确认，CQICH用于向基站反馈前向信道质量，通过Walsh Cover指示目标基站，基站基于这个信息确定下一个发送子分组的调制和编码方式。

（2） 分组数据控制保持模式。Rel.C在分组数据激活和休眠模式的基础上增加了控制保持模式，控制保持模式介于激活模式和休眠模式之间，当处于控制保持模式时，移动台不解调FPDCH但解调FPDCCH，对反向导频进行1/2或者1/4门控，信道质量指示(CQI)报告进行1/2或1/4门控，或不报告CQI，这样，在不进入休眠的时间内节约了移动台的耗电量。

（3） 功率控制与速率控制相结合。在前向链路上采用功率控制和速率控制相结合的控制方案，首先通过快速功率分配，以800Hz的频率估计语音等用户需要的功率，并把剩余功率分配给使用FPDCH的分组数据用户，并根据分配给数据用户的功率，进行速率控制。这样就充分利用了语音激活、功率控制以及低话务量时间段基站所富余出来的系统资源，从而提高了整个系统的资源利用率。图532展示了CDMA 2000 1xEVDV的功率控制与速率控制相结合的控制过程，具体步骤是图中的（1）→（2）、（2′）→（3）、（3′）→（4）→（5）、（5′）→（6）。



图532CDMA 2000 1xEVDV的控制过程


（4） 快速呼叫建立。快速呼叫建立主要针对分组数据的呼叫建立过程进行了增强，减小呼叫建立的时延，也可以用于其他业务的呼叫建立，便于对呼叫建立时间有特殊要求业务的开展，如PTT。Rel.C对呼叫建立过程的增强主要体现在以下几个方面，即信道分配时指示已保存业务配置，可以重新存储某个业务配置，短重连接消息。

除以上技术外，Rel.C还通过自适应调制和编码、前向HARQ进行前向链路增强。另外，由于在FPDCH信道上要传输高速数据，所以在该信道采用小区交换技术，其他信道继续采用软切换。

3. CDMA 2000 1xEVDV的Rel.D技术特点

Rel.D的反向链路得到增强以后具有如下特性： ①完全保留了CDMA 2000 1x信道的信令结构； ②控制方式灵活； ③反向调度和速率控制的速度加快； ④物理层分组帧长固定为10ms，10种固定分组大小； ⑤采用同步4信道HARQ技术，提高链路效率； ⑥采用自适应调制和编码技术； ⑦移动台可以基于QoS要求在时延和吞吐量之间选择； ⑧QoS改善，不同业务区分接入优先级，基于Buffer(缓存)和功率申请资源。

Rel.D的具体技术特点如下。

（1） 新增物理信道。Rel.D在反向物理信道中新增加了RC7和相应的4个反向物理信道，分别为反向辅助导频信道(RSPICH)、反向请求信道(RREQCH)、反向分组数据信道(RPDCH)和反向分组数据控制信道(RPDCCH)。为了支持反向链路的增强，并进一步提高系统容量，Rel.D在前向物理信道中新增了RC7和相应的3个前向物理信道，分别为前向许可信道(FGCH)、前向确认信道(FACKCH)和前向指示信道(FICCH)。

（2） 快速呼叫建立。在Rel.C的基础上，Rel.D通过直接信道分配、减小时隙周期索引(SCI)、业务信道初始化增强和跟踪区域报告等技术，进一步增强了快速呼叫建立。

（3） 新的移动台设备标识(MEID)。目前移动台都是以其硬件决定的32位电子序列号(ESN)来唯一标识移动台的，随着移动通信用户数的不断增加，32位的ESN的资源日益紧张。为解决ESN资源不足的瓶颈问题，3GPP2组织开始研究一种ESN的替代方案，来扩展移动台可用的标识资源，并决定将这种ESN替代方案正式写入CDMA 2000 1xEVDV的Rel.D版本中，形成新的MEID。

移动台可以使用32位的ESN或者56位的MEID的两者之一(不能同时)。ESN和MEID是用来唯一标识一个移动台的(相当于移动台的硬件号码)，若移动台的版本号(MOB_P_REVP)小于7，将使用ESN，否则使用MEID。为了后向兼容，若移动台支持MEID，则根据MEID推导出32位的伪ESN，再使用伪ESN来替换ESN。32位伪ESN的高8位设置为0X80，低24位为MEID经过SHA1算法后取其24位。MEID与伪ESN的映射是固定的，不同的MEID会映射出同一个伪ESN，ESN不是唯一的。因而在Rel.D中支持PLCM(公共长码掩码)32，避免由于ESN的冲撞导致的串音现象。

从以上所述的CDMA 2000 1x EVDV两个版本的特点也可以看出，Rel.D版本更便于多样化业务的开发，在上、下行对称业务(如Email、可视电话等业务)的支持方面有更多的优势，与Rel.C相比，具有更强的竞争力，但Rel.D的技术更复杂，实现难度更大。

5.3.4CDMA 2000核心网的演进
1. CDMA 2000核心网的演进路线


3G系统的核心网有一个共同的演进方向： 最终到达基于IMS的ALL IP(全IP)架构。具体对于CDMA 2000系统来说，在无线侧不断演进的同时，核心网也经历了一个逐渐演进的过程，即从非开放内部接口，到半开放的ATM接口，最终到完全开放的IP接口，也就是CDMA 2000 ALL IP网络。CDMA 2000网络侧演进将是逐步的和后向兼容的。

3GPP2发布了一个演进标准S.R0038，制定了CDMA 2000核心网从现有网络向ALL IP的演进路线，如图533所示。ALL IP网络的演进分为4个阶段（Phase），其中，Phase 2对应于LMSD(传统移动终端域)阶段，可细分为Step 1、Step 2、……、Step n； Phase 3对应MMD(多媒体域)阶段，又可细分为Step 1、Step 2、……、Step n。



图533CDMA 2000核心网演进路线


在CDMA 2000核心网的演进路线中，Phase 0是演进的起点； Phase 1是演进过程中的增强型网络，分组网络能力扩大，信令用IP进行传输； Phase 2是向ALL IP网络演进的第一步，引入了软交换的思想，信令和承载开始独立演变并采用IP进行传输，核心网和接入网也开始分离，这个阶段引入了LMSD（移动软交换系统），在IP核心网中支持传统的终端以及IMS中的一些实体，空中接口仍采用CDMA 2000系列标准； Phase 3是ALL IP网络的最终目标，空中接口将IP化，LMSD域将逐渐消失，最终由IMS完全取代，3GPP2称此阶段为MMD（移动多媒体系统）。

网络演进到MMD之后，核心网提供对各种接入技术的支持，3G业务统一基于一个ALL IP架构上来实现，业务的实现形式也变得更加容易和丰富。可以说Phase 3为网络融合提供了很好的契机，分别基于3GPP2和3GPP标准的移动网络可以实现融合，而且移动网络也可以实现与固定网络的融合。

2. Phase 0

Phase 0是CDMA 2000核心网演进的起点，是基于电路交换的传统网络，Phase 0中网络各部分具有如下特征。

（1） 核心网电路域基于IS41D协议。

（2） 核心网分组域PS的结构由P.R0001定义，引入了PCF和PDSN，使用简单IP和移动IP作为分组数据业务的接入方式，并使用RADIUS(远程认证拨号用户服务)服务器或AAA提供鉴权和计费。

（3） A接口由IOS4.0来定义。其中，A3、A7、A8、A9、A10和A11已经实现了信令链路与数据承载分开。

3. Phase 1

与Phase 0相比，Phase 1的主要发展包括支持分组数据话路的切换，支持语音与分组数据的并发等； 其网络结构没有太多的变化，主要是业务功能有所增强。可以说Phase 0和Phase 1还都属于网络演进过程中的传统域阶段。Phase 1中网络各部分具有如下特征： 

（1） 核心网中电路域在IS41D的基础上增加了IS880协议，以支持与分组数据相关的功能，如切换、用户属性信息、分组数据业务选项等。

（2） 无线接入网中A接口采用IOS4.1协议，但无线接入网的网络结构与Phase 0相比没有什么变化。

4. Phase 2

Phase 2是向ALLIP网络发展的第一步，这一阶段也称为LMSD阶段。LMSD在基于IP协议的核心网中提供对传统终端(IS95A、IS95B和IS2000等)的兼容功能，支持传统IS41D网络中的业务和功能，并且对用户是透明的，新的业务和功能由IP核心网提供给使用新终端的用户。LMSD阶段整体网络架构仍然是传统意义上的集中控制架构，为典型的主从模式协议。LMSD阶段是向IMS阶段过渡的一个阶梯，IMS阶段更多地体现了客户-服务器理念，终端和网关具备更多的主动性和智能性。可以说，LMSD阶段既兼顾了运营商原来的投资利益，同时也可以保证向ALL IP网络顺利迈进，为二者之间找到了一个平衡点。LMSD分n个步骤来演进，目前3GPP2已经明确了的是Step 1和Step 2。

1) LMSD Step 1

LMSD Step 1的网络结构与Phase 0和Phase 1的网络结构相比，主要的变化是将MSC分成了MSCe(移动交换中心仿真)、MGW(媒体网关)与MRFP(多媒体资源功能处理器)，实现电路域中传统交换机中的信令与承载分离。MSCe、HLRe(HLR仿真)和SCPe(SCP仿真)等支持传统电路域的实体构成了支持传统域的系统(LMSDS)，负责信令的处理。新增的MGW和MRFP负责与承载相关的媒体处理。增加新的实体之后，相应地在新实体之间定义了新的接口，即MRFP与LMSDS之间的xx接口、两个MGW之间的yy接口、两个LMSDS之间的zz接口以及MGW与LMSDS之间的39接口。图534是LMSD Step 1的网络结构。



图534LMSD Step 1的网络结构



从图534可以看出来，LMSD Step 1的核心网主要设备与2G相比发生了如下变化。

（1） Phase 0、Phase 1的MSC、HLR、SCP不见了，取而代之的是承载和控制分离的两块： 一块是控制相关的部分合在一起，成为LMSDS，包括MSCe、HLRe、SCPe； 另一块是承载相关的部分，包括MGW和MRFP。

（2） 增加了一些新的接口。其中13接口、14接口、27接口和34接口继续采用Phase 0、Phase 1阶段已有的接口规范，而39接口、xx、yy以及zz接口则是全新的接口，制定了新的接口规范。

2) LMSD Step 2

LMSD Step 2的网络结构如图535所示。



图535LMSD Step 2的网络结构


从图535中可以看出，LMSD Step 2阶段只是增加了PS域的一些网元； 但在CS域中并没有新增网元，只是功能上有所扩展。

（1） 支持3GPP2参考点48(CDMA 2000接入网和LMSD MSCe之间的信令)，即A1p接口。

（2） 支持3GPP2参考点27(CDMA 2000接入网和MGW之间的承载业务)，即A2p接口。

（3） 支持TrFO(无码转换器操作)/RTO(极少码转换器操作)。

为了保护运营商的投资，保证网络平滑演进，在LMSD阶段，2G的BSS通过A1接口和A2接口接入3G核心网中，A1和A2接口均基于TDM传输技术，3G基站系统通过A1p接口和A2p接口接入3G核心网系统中，A1p和A2p接口均基于IP传输技术。当2G基站系统接入核心网时，具体实现方案可以采用MGW内置信令网关功能，A1接口的BSAP信令在MGW和MSCe之间通过IP承载传输。

3) LMSD Step n

LMSD Step n是向MMD域演进的最后一步，引入了与MMD域相同的网络实体和架构，同时支持传统的移动台。这一阶段的网络全网支持基于IP的传输方式，并采用更高传输效率的TrFO/RTO等功能。该阶段的网络结构比较复杂，其网络实体可以分成业务相关的实体(OSA应用服务器、SIP应用服务器等)、IMS相关的实体(如CSCF、MRFC、MRFP、MGW和PDF等)、核心网PS域(如AGW、FA等)、核心网CS域(LMSDS)和RAN(如BTS、BSC/PCF等)。LMSD Step n的核心网络支持基于IP传输的信令和载体接口。网络支持传统的IS41D网络的业务以及语音和其他数据业务之间的交互(如语音优先、呼叫等待等)，该阶段下的网络支持与传统的IS41D网络之间的漫游和切换等操作。LMSD Step n的核心网具有如下主要特征。

（1） 信令和承载分离。

（2） 信令和承载将基于IP传输。

（3） 支持开放的业务架构，提供新的基于IP的业务。

LMSD Step n网络结构如图536所示。



图536LMSD Step n的网络结构


5. Phase 3

Phase 3（阶段3）又称为多媒体域阶段，即MMD阶段，包含两个子系统，即分组数据子系统(PDS)和IMS。PDS为IMS提供可靠的IP承载通道； IMS为CDMA 2000网络提供丰富多彩的移动多媒体相关业务。在Phase 3，已经彻底抛弃了LMSDS。其网络结构如图537所示。Phase 3的网络是向ALLIP网络演进路线的终点，该阶段以实现基于IP的空中接口为标志，而最终达到全网实现基于IP传输。Phase 3的发展也可以分成几个步骤，其网络结构与LMSD Step n的网络基本相同，只是没有LMSDS部分。



图537MMD的网络结构


（1） 核心网。Phase 3的网络将支持3GPP2的MMD/IMS规范系列——X.P0013，并支持基于IP的多媒体业务。对于传统移动台的支持，Phase 3的网络可以通过Phase 2的LMSDS(或更早阶段的网络)实现。

（2） 无线接入网。在Phase 3中，用于支持LMSD的接入网将支持基于IP传输的信令链路和媒体流，用于支持IMS的接入网在业务和QoS方面将具有更强的功能。

（3） 空中接口。Phase 3中的空中接口，只支持基于IP传输的信令和承载。

5.4TDSCDMA系统
5.4.1概述
1. TDSCDMA的发展与现状


TDSCDMA的含意是时分同步码分多址接入，是ITU发布的3G标准之一，它也是第一个由中国提出、拥有自主知识产权、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。自TDSCDMA成为3G正式标准十几年来，中国的通信研究机构、标准化组织、生产商与运营商在政府的大力支持下对TDSCDMA的技术研究、标准制定、产品开发和商用推动进行了不懈的努力，也取得了丰硕的成果。2000年在人民大会堂宣布成立了“TDSCDMA技术论坛”(2009年更名为“TD技术论坛”)组织，其国内外成员众多，该组织在开展国际技术合作与交流方面作出了突出贡献； 2002年同样是在人民大会堂宣布成立了“TDSCDMA产业联盟”，最初的成员是8家，2008年7月随着中国移动等10家通信产业关键企业的加入，组织发展迅速，现有上百家企业成员，覆盖了TDSCDMA产业链从系统、芯片、终端到测试仪表的各个环节，该组织在TDSCDMA的研发与产业化进程中发挥了组织协调作用。

由于TDSCDMA的成熟度较其他两个3G标准要差，因此其产业化进程相对缓慢。TDSCDMA采用TDD模式，具有频谱效率高的独特优势。与此同时，它采用了大量的新技术，在技术与性能上与WCDMA和CDMA 2000相比并未显示出明显的劣势，再加上中国政府的全力支持和中国巨大的市场需求，TDSCDMA已在3G市场上占有一席之地。TDSCDMA网络在全球范围内得到了部署，截至2014年，中国移动的TDSCDMA用户数已突破2亿，正全面使用TDSCDMA增强型技术。

2. TDSCDMA的主要特点

TDSCDMA综合了TDD和CDMA的技术优势，具有灵活的空中接口，采用了智能天线等诸多先进技术，因而在系统容量、频谱利用率和抗干扰能力等方面具有很强的优势。TDSCDMA的主要特点表现在如下几方面。

（1） 采用TDD模式并拥有TDD模式系统的优点。TDSCDMA系统采用TDD工作模式，其上下行共享一个频带，仅需要1.6MHz的最小带宽，若系统带宽为5MHz，则支持3个载波，就可以在一个地区组成蜂窝网运营，频谱使用非常灵活，频谱利用率也很高； 由于TDD系统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； TDSCDMA由于其特有的帧结构和TDD工作模式，可以根据业务的不同而任意调整上下行时隙转换点，适用于不对称的上下行数据传输速率，尤其适合IP分组型数据业务。这里需要说明的是，TDD也有其固有的缺点，由于采用不连续发送和接收，因而在对抗多径衰落和多普勒频移方面不如FDD。但在TDSCDMA系统中，由于采用智能天线技术加上联合检测技术克服了TDD模式的缺点，在小区覆盖方面和WCDMA相当，支持的移动速度也达到250km/h。

（2） 上行同步。在CDMA移动通信系统中，下行链路的主径都是同步的。同步CDMA指上行同步，要求来自不同用户终端的上行信号(每帧)能同步到达基站，上行链路各个用户发出的信号在基站解调器处完全同步。在TDSCDMA系统中，上行同步是基于帧结构来实现的，并使用一套开环和闭环控制的技术来保持。同步CDMA可以使正交扩频码的各个码道在解扩时是完全正交的，相互间不会产生多址干扰，克服了异步CDMA多址技术由于每个移动台发射的不同码道的信号到达基站的时间的不同而造成的码信道非正交所带来的干扰问题，提高了TDSCDMA系统的容量和频谱利用率，还可以简化硬件电路，降低成本。

（3） 接力切换。GSM等传统移动通信系统在用户终端切换中都采用硬切换，对数据传输是不利的。IS95 CDMA系统采用了软切换，是一个大的进步。但采用软切换要付出占用更多网络资源及无线信道作为代价，特别当所有无线信道资源都可以作为业务使用时，使用软切换的代价就太高了。

接力切换的概念是充分利用TDD模式的特点，即不连续接收和发射。另外。由于在TDD系统中，上下行链路的电波传播特性相同，可以通过开环控制实现同步。这样，当终端在切换前，首先和目标基站实现同步，并获得开环测量的功率和同步所需要的参数。切换时，原基站和目标基站同时和此终端通信(通断几乎同时)，在不产生任何中断情况下就实现了切换。这样，接力切换具有软切换的主要优点，但又克服了软切换的缺点； 而且接力切换可以在工作载波频率不同的基站间进行，比软切换的适用范围更广了。

（4） 动态信道分配(DCA)。TDD系统中的动态信道分配是一项重要技术，它不是将无线资源固定分配给小区，而是根据需要进行集中分配使用。TDSCDMA系统中的动态信道分配技术分为慢速DCA和快速DCA两种。慢速DCA根据小区内业务的不对称性的变化，动态地划分上下行时隙，使上下行时隙的传输能力和上下行业务负载的比例关系相匹配，以获得最佳的频谱效率； 快速DCA为申请接入的用户分配满足要求的无线信道资源，并根据系统状态对已分配的资源进行调整。另外，在TDSCDMA系统中，将DCA和智能天线波束赋形结合进行考虑，部分引入空分多址(SDMA)概念，将使DCA的手段大大增强，这对相邻小区使用不同上下行比例业务有非常明显的效果。

（5） 使用新技术提高系统性能。TDSCDMA系统使用了智能天线技术、联合检测技术、空时编码技术和软件无线电技术等许多移动通信中先进的技术来提高系统性能，这既是为了维持系统的先进性，也是为了克服系统固有缺点必须采取的措施(比如载波码片速率不高，高速率业务时扩频增益小，抗干扰能力下降； 再比如TDD模式抗多径衰落能力差等)。这些新技术在其他两个3G系统中是可选技术，而在TDSCDMA系统中是写进标准中的必选技术。

3. TDSCDMA的系统结构

TDSCDMA系统作为ITU第三代移动通信标准之一，其网络结构遵循ITU统一要求，通过3GPP组织内融合后，TDSCDMA与WCDMA的网络结构基本相同(请参阅5.2节)，相应接口定义也基本一致，但接口的部分功能和信令有一些差异，特别是空中接口的物理层，两个标准各有自身的特色。

3GPP移动通信网按照其功能划分由四部分，即用户识别模块域、移动设备域、无线接入网域和核心网域组成，如图538所示。这种采用模块化结构的网络设计是IMT2000的一大特点，它不仅允许符合IMT2000家族概念的网络设备接入系统，而且可以方便地通过一组标准化接口将各种不同的现有网络与IMT2000的组件连在一起，因此，这也为网络运营商指出了一条向IMT2000演化的途径。



图5383GPP的网络结构与功能域


4. TDSCDMA的演进路线

因为技术和市场的不确定因素，TDSCDMA的标准制定与其他两种3G标准相比，思路不够明确，方案不够完善，但基本方向还是确定的。

3GPP在制定R4版本时将TDSCDMA列入为它的可选无线接入标准，从此TDSCDMA和WCDMA演进就基本处于同步状态。与WCDMA一样，TDSCDMA在R5版本中推出了HSDPA技术。采用HSDPA后，TDSCDMA增加了1种传输信道、3种物理信道，还增加了16QAM调制技术。采用HSDPA技术可以让TDSCDMA系统下行链路的数据传输速率有很大的提高，单载波支持数据传输速率达到2.8Mb/s。WCDMA在R6版本中完成了HSUPA标准的制定并引入了MBMS，TDSCDMA在这方面的技术研究较晚，一直到2007年9月才在R7中完成TDSCDMA的HSUPA和MBMS的标准制定； 同样地，WCDMA已在R7中基本完成HSPA+(HSPA增强技术，HSPA是HSDPA和HSUPA的合称)标准的制定，TDSCDMA在R8中才完成这一标准的制定工作。TDSCDMA最后将进入TDSCDMA LTE(TDSCDMA长期演进阶段)。




微课视频20


5.4.2TDSCDMA的空中接口
1. TDSCDMA空中接口的结构


TDSCDMA系统的空中接口，即UE和UTRAN之间的Uu接口，主要由物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层组成，如图539所示。



图539TDSCDMA系统的空中接口结构


L2又由MAC子层、RLC子层、PDCP子层和BMC子层组成； 而L3由RRC子层、MM子层和CM子层组成。总体来说，TDSCDMA的空中接口各子层功能与协议和WCDMA的空中接口是基本相同的，区别就在物理层上。

2. 信道对应关系

在TDSCDMA系统中，定义了逻辑信道、传输信道和物理信道。具体的信道类型和WCDMA基本相同，逻辑信道增加了共享控制信道(SHCCH)； 物理信道增加了下行导频信道(DwPCH)、上行导频信道(UpPCH)和快速物理接入信道(FPACH)； 传输信道没有WCDMA特有的公共分组信道(CPCH)，但增加了TDSCDMA特有的上行共享信道(USCH)。逻辑信道和传输信道的对应关系和WCDMA基本相同，而TDSCDMA传输信道和物理信道的映射关系如表57所示。


表57TDSCDMA传输信道和物理信道的映射关系


传 输 信 道物 理 信 道

专用信道(DCH)专用物理信道(DPCH)
广播信道(BCH)主公共控制物理信道(PCCPCH)

寻呼信道(PCH)
主公共控制物理信道(PCCPCH)
辅助公共控制物理信道(SCCPCH)

前向接入信道(FACH)
主公共控制物理信道(PCCPCH)
辅助公共控制物理信道(SCCPCH)

随机接入信道(RACH)物理随机接入信道(PRACH)
上行共享信道(USCH)物理上行共享信道(PUSCH)

下行共享信道(DSCH)
物理下行共享信道(PDSCH)
下行导频信道(DwPCH)
上行导频信道(UpPCH)
寻呼指示信道(PICH)
快速物理接入信道(FPACH)

高速下行共享信道(HSDSCH)
高速物理下行共享信道(HSPDSCH)
HSDSCCH共享控制信道
HSDSTCH共享信息信道



3. 物理信道及其帧结构

TDSCDMA系统中，物理信道是由频率、时隙、信道码、训练序列位移和无线帧分配等诸多参数来共同定义的。其扩频带宽为1.6MHz，码片速率为1.28Mb/s； 信道码采用OVSF码，扩频因子取值范围为1~16，不算太大，这是由于系统TDSCDMA采用了联合检测技术，而联合检测算法的复杂度随扩频信道数的2次方以上的速度增加，为使联合检测算法的复杂度适中，扩频因子取值不宜过高； 物理信道在时间上采用系统帧(超帧)、无线帧、子帧和时隙/码字这样一个特殊的4层式的结构。一个系统帧号由72个无线帧组成，时长为720ms； 一个无线帧由2个5ms的子帧组成，时长为10ms； 每个子帧又是由3个特殊时隙(下行导频时隙DwPTS、上行导频时隙UpPTS和保护间隔GP)和7个675μs的常规时隙(TS0~TS6)组成，时长为5ms。其物理信道帧结构如图540所示。虽然和WCDMA一样采用了10ms的无线帧，但无线帧又划分为2个完全相同的子帧，其目的是支持智能天线的使用。



图540TDSCDMA的物理信道帧结构



每个子帧中，UpPTS和DwPTS是为上下行导频和同步而设计的，主保护时隙GP为发射和接收转换提供保护间隔，防止上下行信号相互之间的干扰。在7个常规时隙中，TS0总是分给下行，而TS1总是分给上行。上行时隙和下行时隙之间由转换点分开，一个子帧有两个转换点(DL到UL和UL到DL)。通过灵活配置上下行时隙的个数，可使TDSCDMA系统适用于上下行对称和非对称业务模式。其子帧结构如图541所示，分别给出了上下行时隙对称和不对称分配的示例。



图541TDSCDMA的子帧结构


4. 特殊时隙结构

DwPTS由Node B以最大功率在全方向或在某一扇区上发射，该时隙通常由长为64chip的下行同步序列(SYNCDL)和长为32chip的保护间隔(GP)组成，其时隙结构如图542(a)所示。图中SYNCDL是一组PN码，用于区分相邻小区。系统中定义了32个码组，每组对应一个SYNCDL序列，SYNCDL PN码集在蜂窝网络中可以复用。将DwPTS放在单独的时隙，便于下行同步的迅速获取，同时也可以减小对其他下行信号的干扰。



图542DwPTS和UpPTS的时隙结构


UpPTS时隙通常由长为128chip的上行同步序列(SYNCUL)和长为32chip的保护间隔组成，其时隙结构如图542(b)所示。图中SYNCUL是一组PN码，用于在接入过程中区分不同的UE。当UE处于空中登记和随机接入状态时，它将首先发射UpPTS，当得到网络的应答后，发射RACH。

5. 突发结构

通常，将时分系统中的一个基本业务单元，即一个常规时隙称为一个突发,TDSCDMA系统的突发结构如图543所示，将两个长为352chip的数据符号安放在突发的两边； 中间设计了长为144chip的中间码(训练序列)，应用于同步及信道估计，是为使用联合检测而准备的。中间码设计时已达到要求的码片速率，不需要进行扩频和加扰； 数据符号数和扩频因子有关。



图543TDSCDMA系统的突发结构




TDSCDMA系统的突发结构传送的物理层控制信令包括传输格式合成指示(TFCI)、发射功率控制(TPC)和同步偏移(SS)。物理层控制信令在相应物理信道的数据部分发送，即物理层控制信令和数据比特具有相同的扩频操作。由于物理层信令缺少保护和纠错，因此将其放在靠近中间码两端的数据部分。物理层控制信令的结构如图544所示，图中的SS和TPC部分可以不发送。



图544物理层控制信令的结构


对于每个用户，TFCI信息将在每10ms无线帧里发送一次。编码后的TFCI符号分为4部分，在子帧内和数据块内都是均匀分布的。TFCI的发送是由高层信令配置的。

对于每个用户，TPC信息在每5ms子帧里发送一次，这使得TDSCDMA系统可以进行快速功率控制。

对于每个用户，SS信息在每5ms子帧里发送一次。SS用于命令终端每M帧进行一次时序调整，调整步长为(k/8)Tc。其中，Tc为码片周期，M值和k值由网络设置，并在小区中进行广播。上行突发中没有SS信息，但是SS位置予以保留，以备将来使用。

6. 扩频与调制

TDSCDMA系统的数据调制通常采用QPSK，在提供2Mb/s业务时采用了8PSK调制方式，为支持HSDPA下行可以用16QAM。扩频后的码片速率为1.28Mc/s，扩频因子的范围是1~16，调制符号的速率为80.0ks/s~1.28Ms/s。由于扩频采用OVSF码，再加上采用了上行同步技术，码的正交性较好，从而使信道间干扰较小。码片经扩频与调制以后，需经脉冲成形滤波器RC0(t)成形，并且在发送方和接收方都要使用，该滤波器采用的是平方根升余弦滤波器，其冲激响应为


RC0(t)=sinπtTc(1-a)+4atTccosπtTc(1+a)πtTc1-4atTc2(55)


式中，滚降系数a=0.22，码片周期Tc=0.78125μs。

7. 链路功率控制

TDSCDMA系统中采用的功率控制方案是上行采用开环+闭环功率控制，下行采用闭环功率控制，其功率控制参数如表58所示。


表58TDSCDMA的功率控制参数


参数上行下行

功率控制速度可变

闭环： 0~200次/s

开环： 延时200~3575μs可变

闭环： 0~200次/s
步长1dB、2dB、3dB(闭环)1dB、2dB、3dB(闭环)


与WCDMA、CDMA 2000相比，其功率控制速度有所降低，这是因为TDSCDMA系统采用了智能天线技术和上行CDMA同步技术后同信道干扰降低，对功率控制的要求有所降低，所以其功率控制速度不需要太高。




微课视频21


5.4.3TDSCDMA的关键技术

TDSCDMA系统中的关键技术在5.4.1节做了一般性介绍，这一节主要介绍其不同于其他系统的关键技术。

1. 智能天线技术

1) TDSCDMA系统采用智能天线技术的必要性

智能天线技术是目前TDSCDMA标准的必选技术，也是其具有优势的核心技术之一。TDSCDMA系统很多物理层方面的设计(如帧结构)就是依赖智能天线实现的，如果不采用智能天线，整个TDSCDMA系统标准必须重新设计。由于采用了智能天线技术，TDSCDMA系统可将频分复用、时分复用、码分复用和空分复用交叠应用。TDSCDMA系统中6大关键技术(智能天线技术、联合检测技术、动态信道分配技术、接力切换技术、功率控制技术和上行同步技术)中，其他5项技术都要与智能天线技术联合应用才能发挥出最大效果。

2) 智能天线技术原理

智能天线技术的基本原理是： 天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，在接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制； 在发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。智能天线可利用用户空间位置的不同来区分不同用户，完成空分复用。

根据采用的天线方向图形状，可以将智能天线分为两类： 自适应智能天线和多波束智能天线。多波束智能天线的方向图形状不变，利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的。当用户在小区中移动时，它通过测向确定用户信号的到达方向，然后根据信号的到达方向选取合适的阵元加权，将方向图的主瓣指向用户方向，从而提高用户的信噪比。这类智能天线简单、稳定且响应速度快，但智能性不够，因此只作接收天线用。

自适应智能天线是智能天线的主要类型，其方向图没有固定的形状，随着信号及干扰而变化，可实现最佳接收与发送。图545给出了自适应智能天线基本原理图，自适应智能天线系统包括天线阵列、模/数转换和波束形成网络3部分。图中介绍的是智能天线接收时的结构，当用它进行发射时，结构稍有变化，加权器和加权网络置于天线之前，也没有相加合并器。天线阵列一般采用4~16天线阵元结构，阵元间距为半个波长。天线阵元分布方式有直线形、圆形和平面形。波束形成网络主要是由数字信号处理器依据一定的算法，即准则(主要有最小均方误差准则、最大信噪比准则和最小方差准则)给出最佳加权系数w1，w2，…，wn，从而形成符合要求的最佳波束。



图545自适应智能天线的原理图


在实际应用中，环境是不断变化的，要求实时地更新权矢量，因此需要利用自适应算法来递归地获得实时的权矢量，而自适应算法不仅决定了算法的收敛速度，而且决定了算法硬件实现的复杂度，由此可见，选择合适的自适应算法对智能天线系统来说是很重要的。自适应算法分为非盲算法、盲算法和半盲算法。非盲算法是指需要借助参考信号(导频序列或导频信道)的算法，此时接收端知道发送的是什么，按一定准则确定或逐渐调整权值，使智能天线输出与已知输入最大相关。非盲算法主要有最小均方误差算法(LMS)和递归最小二乘算法(RLS)等。盲算法是无须发射端传送已知的导频信号，一般利用调制信号本身固有的、与具体承载的信息无关的一些特征，如恒模、子空间、有限符号集和循环平稳等，并调整权值，使输出满足这种特性，常见的是基于梯度的使用不同约束量的算法。非盲算法相对盲算法而言，通常误差较小，收敛速度也较快，但常常浪费一定的系统资源。将二者结合产生的半盲算法，先用非盲算法确定初始权值，再用盲算法进行跟踪和调整，常常达到更好的效果。

3) 智能天线技术在TDSCDMA系统中的应用

TDSCDMA系统由于采用TDD模式，上下行频率一致，可直接测量上行信号强度并对下行信号的传播进行估计，不需要采用反馈闭环方案测量下行传播特性； 另外，TDSCDMA系统采用了短帧结构，且子帧中安排了训练序列用于智能天线。所有这些特性都有利于TDSCDMA应用智能天线技术。



图5468天线单元组成的圆阵和
线阵示意图

在现有TDSCDMA商用系统基站采用的智能天线中，天线阵列一般采用如图546(a)所示的8个天线单元组成的圆阵(用于全向赋形)或如图546(b)所示的8个天线单元组成的线阵(用于定向赋形)，各阵元间距为λ/2。其处理过程如图547所示。从上行链路来看，天线阵RF前端接收到在第一个时隙来自各个终端的上行信号，这个组合信号被放大、滤波、下变频、A/D转换后，数字合路器完成上行同步、解扩等处理，然后提取每个用户的空间参数，并进行上行波束成型(空间滤波)。下行链路大致是上行链路的逆过程，下行波束成型用上行链路提取的空间参数，并在第2个时隙将要发送的信号进行波束成形。



图547TDSCDMA系统基站采用的智能天线的处理过程




图548TDSCDMA智能天线
小区可完成的覆盖


采用了智能天线的小区可完成如图548所示的覆盖，智能天线的主要作用有： ①提高基站接收机的灵敏度； ②提高基站发射机的等效发射功率； ③降低系统的干扰，增加了CDMA系统的容量； ④改进小区的覆盖，并提高了频谱利用率； ⑤降低无线基站的成本； ⑥实现移动台定位。


智能天线的引入可以极大地提升TDSCDMA系统的性能，但对系统其他技术的控制算法和控制过程也带来了影响。在DCA进行信道分配时，要尽量把相同方向上的用户分散到不同时隙中，使得在同一个时隙内的用户分布在不同的方向上，这样可以充分发挥智能天线的空分功效，使多址干扰降至最小。但要达到这一目的，需要增加DCA对用户空间信息的获取和处理能力。引入智能天线后，系统分组调度算法发生改变，新的调度方式主要将包括时分与空分结合方式、码分与空分结合方式、时分码分空分三者相结合的混合方式。智能天线对功率控制的影响表现在： ①功率控制流程发生变化； ②功率控制精度可降低； ③功率控制的平衡点方程变得复杂。智能天线为切换提供一些有用的位置参考信息，可以提高系统资源利用率、缩短切换时间、降低掉话率、减少信令交互、提高切换成功率，另外，还可以采用接力切换技术。当然，智能天线也增加了切换的复杂性，如在物理信道分配的过程中，当发生冲突需要进行信道调整和切换时，由于判决维数增加，使用的切换算法要比只有一种资源的情况下复杂，用户的切换管理也要复杂得多。

2. 软件无线电技术

软件无线电技术是在通用芯片上用软件实现专用芯片的功能。其优势有： ①可克服微电子技术的不足，通过软件方式，灵活完成硬件/专用ASIC的功能，在同一硬件平台上利用软件处理基带信号，通过加载不同的软件，可实现不同的业务性能； ②系统增加功能通过软件升级来实现，具有良好的灵活性及可编程性，对环境的适应性好，不会老化； ③可代替昂贵的硬件电路，实现复杂的功能，减少用户设备费用支出。

由于TDSCDMA系统的TDD模式和低码片速率的特点，使得数字信号处理量大大降低，适合采用软件无线电技术。正是因为软件无线电的优势，使得TDSCDMA系统在发展相对WCDMA和CDMA2000滞后的情况下，采用软件无线电技术，成功完成了试验样机和初步商用产品的开发，给TDSCDMA系统的发展赢得了时间和空间。

3. 联合检测技术

根据对多址干扰(MAI)处理方法的不同，多用户检测(MUD)技术可以分为干扰抵消(IC)和联合检测(JD)两种。JD的性能优于IC，但JD的算法复杂度高于IC，因此在TDSCDMA中，基站采用JD技术，终端采用IC技术。联合检测技术的思想是充分利用MAI，将所有的用户信号都分离开来，联合检测算法使用的前提是能得到所有用户的扩谱码和冲击响应，因此在TDSCDMA系统中的帧结构中设置了用来进行信道估计的训练序列(Midamble)，根据接收到的训练序列部分信号和已知的训练序列就可以估算出信道冲击响应，而扩谱码也是确知的，从而达到估计用户原始信号的目的。

在TDSCDMA系统中，通常将联合检测技术与智能天线技术结合使用，以便发挥两者的优势，弥补各自的不足。图549是两者结合的流程示意图，这样能在上行获得分集接收的好处，下行实现波束成型。



图549TDSCDMA联合检测技术与智能天线技术结合的流程示意图


4. 接力切换技术

接力切换技术是TDSCDMA移动通信系统的核心技术之一，其设计思想是利用智能天线和上行同步等技术，在对UE的距离和方位进行定位的基础上，根据UE方位和距离信息作为辅助信息来判断目前UE是否移动到了可进行切换的相邻基站的临近区域。

1) 接力切换技术的特点

接力切换技术是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换技术，与软切换相比，两者都有较高的切换成功率、较低的掉话率以及较小的上行干扰等优点，它们的不同之处在于接力切换并不需要同时有多个基站为一个移动台提供服务，因而克服了软切换需要占用的信道资源较多，信令复杂导致系统负荷加重，以及增加下行链路干扰等缺点； 与硬切换相比，两者都具有较高的资源利用率，较为简单的算法以及系统相对较轻的信令负荷等优点，不同之处在于接力切换断开原基站和与目标基站建立通信链路几乎是同时进行的，因而克服了传统硬切换掉话率较高，切换成功率较低的缺点。接力切换的突出优点是切换高成功率和信道高利用率。接力切换可以在不同扇区的主频点间进行，也可以在不同扇区的主频点与辅频点、辅频点之间进行，有效地支持了多频点组网。

2) 接力切换算法

TDSCDMA系统中接力切换算法由切换判决准则、切换执行准则组成。

常用的具有滞后余量和限定门限的相对信号强度切换判决准则为仅允许移动台在新小区的导频信号强度比原小区导频信号强度强到一定程度(即大于滞后余量RSCP_DL_COMP)并且保持一定时间的情况下才进行越区切换，公式表示如下


PCCPCH_RSCPneighbour-PCCPCH_RSCPserving＞RSCP_DL_COMP(56)


这样可以防止由于信号波动引起的在两个小区之间的来回切换(乒乓效应)。同时仅允许移动台在当前小区的信号低于规定门限RSCP_DL_DROP(简称DROP)，并且新小区的信号强度高于当前小区给定的滞后余量时，才进行切换。

接力切换的判决相对于软切换来说要求比较严格，基于TDSCDMA系统的特点，进行接力切换的UE上下行链路在与目标基站建立通信的时候是分别断开与原基站的连接，因此在满足正常通信质量的情况下，要尽可能地降低系统的切换率，表现在原服务小区(简称原小区)的RSCP_DL_DROP门限在保证一定的掉话率的同时尽可能地接近小区边缘的平均信号强度，而目标服务小区(简称目标小区)的RSCP_DL_ADD门限不能设置过高从而引起候选小区数量下降而导致掉话率过高，当然此门限亦不能过低从而失去设置此门限参数的意义。

当系统判决进行切换后，系统可以执行多种切换方式，如执行小区内切换、小区间切换、频率内切换、频率间切换、系统内切换、系统间切换等。因为不同的切换方式有不同的切换性能和复杂性，如切换率、切换成功率、切换延时和网络负荷等，一般按照小区内、小区间、RNC内、RNC间、系统内、系统间的顺序安排切换优先级，可以减少接口间的信令交互，减轻RNC的处理负担并加快切换的执行过程。在执行上述切换类型时，一般是频内切换的优先级高于频间切换的优先级。

3) 接力切换过程

接力切换分为4个过程，即测量过程、预同步过程、判决过程和执行过程，切换过程见图550。



图550接力切换过程


在UE和基站通信过程中，UE需要对本小区基站和相邻小区基站的导频信号强度进行测量。UE的测量是由RNC指定的，可以是周期性进行，也可以由事件触发进行。

接力切换的预同步过程属于开环预同步，在UE对本小区基站和相邻小区基站的导频信号强度进行测量的同时记录来自各邻近小区基站的信号与来自本小区基站信号的时延差，预先取得与目标小区的同步参数，并通过开环方式保持与目标小区的同步。


接力切换的判决过程是根据各种测量信息并综合系统信息，依据一定的准则和算法判断UE是否应当切换和如何进行切换。

RNC在收到UE的测量报告后，首先对PCCPCH_RSCP最大的候选目标小区进行判断，如果大于设定的门限值RSCP_DL_ADD(简称ADD)，则在此小区中进行接纳判决，反之进入下一个候选目标小区，直至最后一个候选目标小区。如果所有目标小区都不满足，则UE停留在原小区。目标小区确定后，RNC根据目标小区与原小区的关系判决是硬切换(归属不同的RNC)还是接力切换(归属同一个RNC)。在接纳判决成功后，RNC通知目标小区为UE分配无线资源并且将相关信息通知UE。

RNC的切换判决完成后，将执行接力切换。首先对目标小区发送无线链路建立请求。当RNC收到目标小区的无线链路建立完成之后，将向原小区和目标小区同时发送业务数据承载(此时目标小区并不向UE发送下行数据)，同时RNC向UE发送物理信道重配置消息命令。

终端应根据是否携带FPACH信息来判断是否为接力切换，即接到切换命令后，首先判断切换类型，如果携带FPACH信息，则判断为硬切换，重新在目标小区做接入； 如果没有携带FPACH信息，则判断为接力切换。

然后，UE由原小区接收下行承载业务及信令而由目标小区发射上行的承载业务和信令。此分别收发的过程持续非常短的一段时间后，将接收来自目标小区的智能天线下行波束赋形数据，实现闭环功率和同步控制，中断和原基站的通信，完成切换过程。

5.5第三代移动通信系统安全机制
5.5.13G面临的安全威胁和攻击方法

3G是一个在全球范围内覆盖与使用的网络系统，信息的传输既经过全开放的无线链路亦经过开放的全球有线网络。3G提供的业务包括语音、多媒体、数据、电子商务、电子贸易、互联网服务等多种信息，它为用户提供开放式应用程序接口以满足用户的个性化需求。网络的开放性以及无线传输的特性，使3G面临多种安全威胁，概括起来有如下几点。

（1） 非法获取敏感数据来攻击系统的保密信息。

（2） 非法操作敏感数据来攻击完整信息。

（3） 非法访问服务。

（4） 滥用、干扰3G服务降低系统服务质量或拒绝服务。

（5） 网络或用户否认曾经发生的动作。

针对3G系统的攻击方法主要有针对系统核心网的攻击、针对系统无线接口的攻击和针对终端的攻击3种方式。

针对系统核心网的攻击手段包括以下几种。

（1） 入侵者进入网内窃听用户、信令以及控制数据，非法访问系统网络单元数据，甚至进行主动或被动流量分析。

（2） 入侵者篡改用户信令、业务数据等，或以非法身份修改通信数据或网络单元内存储的数据。

（3） 通过对在物理上或协议上的控制数据、信令数据或用户数据在网络中的传输进行异常干扰，实现网络中的拒绝服务攻击，或通过假冒某一网络单元来阻止合法用户的各种数据，干扰合法用户正常的网络服务请求。

（4） 用户否认业务费用、数据来源或接收到的其他用户的数据，网络单元否认发出信令或控制数据，否认收到其他网络单元发出的信令或控制数据。

（5） 入侵者模仿合法用户使用网络服务，或假冒服务网以利用合法用户的接入尝试获得网络服务，抑或假冒归属网以获取使他能够假冒某一方用户所需的信息。

针对3G系统无线接口的主要攻击方法如下。

（1） 入侵者窃听无线链路上的用户、信令和控制数据，进行流量分析； 篡改无线链路上合法用户的数据和信令数据。

（2） 通过在物理上或协议上干扰用户数据、信令数据或控制数据在无线链路上的正确传输，来实现无线链路上的拒绝服务攻击。

（3） 攻击者伪装其他合法用户身份，非法访问网络，或切入用户与网络之间，进行中间攻击。

（4） 攻击者伪装成服务网络，对目标用户发身份请求，从而捕获用户明文形式的永久身份信息； 压制目标用户与攻击者之间的加密流程，使之失效。

针对终端的攻击主要是攻击USIM和终端，主要是使用非法USIM或终端； 非法获取其间存储的数据； 篡改其中数据或窃听其间通信； 以非法身份获取其间的交互信息等。

5.5.23G系统的安全架构

为应对以上阐述的安全威胁和攻击，3G系统所采用的安全架构如图551所示。它以2G安全系统为基础，保留了2G中被证明是必要和有效的安全功能，同时考虑了与2G的兼容，也增加了新的安全功能。它从3个层面，定义了5个安全特征组，每一类安全特征组针对一定的安全威胁进行设计，实现相应的安全防护。5个安全特征组基本情况如下。



图5513G系统所采用的安全架构


1. 网络接入域安全

网络接入域安全提供如下4个方面的安全特性。

（1） 用户标识的保密性： 包括用户标识的保密、用户位置的保密以及用户的不可追踪性； 

（2） 实体认证： 包括用户认证和网络认证； 

（3） 加密： 包括加密算法协商、加密密钥协商、用户数据的加密和信令数据的加密； 

（4） 数据完整性： 包括完整性算法协商、完整性密钥协商、数据完整性和数据源认证。

2. 网络域安全

网络域安全分为以下3个层次。

（1） 第1层(密钥建立)： 密钥管理中心产生并存储非对称密钥对，保存其他网络的公开密钥，产生、存储并分配用于加密信息的对称会话密钥，接收并分配来自其他网络的用于加密信息的对称会话密钥。

（2） 第2层(密钥分配)： 为网络中的节点分配会话密钥。

（3） 第3层(安全通信)： 使用对称密钥实现数据加密、数据源认证和数据完整性保护。

3. 用户域安全

用户域安全提供以下2个方面的安全特性。

（1） 用户到用户服务身份模块(USIM)的认证。用户接入USIM之前必须经过USIM的认证，确保接入USIM的用户为已授权用户。

（2） USIM到终端的连接。确保只有授权的USIM才能接入终端或其他用户环境。

4. 应用域安全

应用域安全是指USIM应用程序为操作员或第三方运营商提供了创建驻留应用程序的功能，这就需要确保通过网络向USIM应用程序传输信息的安全性，其安全级别可由网络操作员或应用程序提供商根据需要选择。

5. 安全可见度与安全可配置性

安全可见度是指通常情况下，安全特性对用户是透明的。第三代移动通信系统中，对一些特定事件或按照用户需求提供了更大的安全特性操作可见度。

（1） 接入网络加密提示，通知用户是否保护传输的数据，特别在用户建立非加密的呼叫连接时进行提示。

（2） 安全级别提示，通知用户被访问网络是什么样的安全级别，特别是当用户被递交或漫游到低安全级别的网络(如3G到2G)时进行提示。

安全可配置性是指用户可对安全特性进行配置。这些安全特性包括允许或不允许用户到USIM的认证，接收或不接收未加密的呼叫，建立或不建立非加密的呼叫，接收或拒绝使用某种加密算法。

5.5.33G网络接入安全机制

3GPP网络接入安全机制有3种： ①根据临时身份(TMSI)识别； ②使用永久身份(IMSI)识别； ③认证和密钥协商(AKA)机制。

AKA机制完成移动设备(ME)和网络的相互认证，并建立新的加密密钥和完整性密钥，3GPP网络AKA运行过程如图552所示。AKA机制的执行分为2个阶段： 第1阶段是认证向量(AV)从归属环境(HE)到服务网络(SN)的传送； 第2阶段是SGSN/VLR和移动台执行询问应答程序取得相互认证。归属环境包括HLR和鉴权中心(AUC)。认证向量含有与认证和密钥分配有关的敏感信息，在网络域的传送使用基于7号信令的MAPsec协议，该协议提供了数据来源认证、数据完整性、抗重放和机密性保护等功能。



图5523GPP网络AKA运行过程


3GPP为3G系统定义了12种安全算法： f0、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f1*、f5*，应用于不同的安全服务。身份认证与密钥分配方案中移动用户登记和认证参数的调用过程与GSM网络基本相同，不同之处在于3GPP认证向量是5元组，包括随机数(RAND)、期望响应(XRES)、加密密钥(CK)、完整性密钥(IK)和认证令牌(AUTN)，并实现了用户对网络的认证。AKA利用f0~f5*算法，安全服务内容如表59所示，这些算法仅在鉴权中心和用户的USIM中执行。AKA由SGSN/VLR发起，在鉴权中心中产生认证向量AV=(RAND,XRES,CK,IK,AUTN)和认证令牌AUTN=SQN［AAK］||AMF||MACA，其中AMF为认证密钥管理范围。VLR发送RAND和AUTN至用户身份识别模块。用户身份识别模块计算XMACA=f1K (SQN||RAND||AMF)，若等于AUTN中的MACA，并且SQN在有效范围内，则认为对网络鉴权成功，计算RES、CK、IK，发送RES至VLR。VLR验证RES，若与XRES相符，则认为对移动台鉴权成功； 否则，拒绝移动台接入。当SQN不在有效范围内时，用户身份识别模块和鉴权中心利用f1*算法进入重新同步程序，SGSN/VLR向HLR/AUC请求新的认证向量。


表59AKA运行过程中所用安全算法的安全服务内容


序号算法安全服务内容序号算法安全服务内容



1f0仅在鉴权中心执行，用于产生随机数RAND

2
f1算法用于产生消息认证码(鉴权中心中为MACA，用户身份识别模块中为XMACA)
f1*重同步消息认证算法，用于产生MACS

3f2用于产生期望的认证应答(鉴权中心中为XRES，用户身份识别模块中为RES)


4f3用于产生加密密钥（CK）
5f4用于产生消息完整性密钥（IK）

6
f5用于产生匿名密钥（AK）和对序列号(SQN)加解密，以防止被位置跟踪
f5*重同步时的匿名密钥生成算法



3GPP的数据加密机制将加密保护延长至RNC。数据加密使用f8算法，生成密钥流块KEYSTREAM。对于移动台和网络间发送的控制信令信息，使用算法f9来验证信令消息的完整性； 对于用户数据和语音不给予完整性保护。移动台和网络相互认证成功后，用户身份识别模块和VLR分别将CK和IK传给移动设备和RNC，在移动设备和RNC之间建立起保密链路。f8和f9算法都是以分组密码算法KASUMI构造的，KASUMI算法的输入和输出都是64位； 密钥是128位； KASUMI算法在设计上具有对抗差分和线性密码分析的可证明的安全性。

与3GPP网络类似，CDMA 2000系统也采用了双向认证技术与AKA协议作为接入安全结构的基础，这样一方面可以克服IS95 CDMA系统的安全漏洞，又有利于3GPP和3GPP2两种体制之间的漫游。机密性算法由CMEA增强为ECMEA； 所有密钥长度均采用128位。和WCDMA相比，由于两个系统的技术参数、系统架构与实现细节的差异，导致两者的安全技术略有不同。 

本章小结

3G是第三代移动通信系统的简称，3G具有全球化、多媒体化、综合化、智能化和个人化的特征，3G采用了RAKE接收、智能天线、高效信道编译码、多用户检测、功率控制和软件无线电等多项关键技术。ITU制定的3大主流3G标准是WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA。

3大标准中，WCDMA和CDMA 2000采用FDD方式，需要成对的频率规划。WCDMA的扩频码速率为3.84Mc/s，载波带宽为5MHz，而CDMA 2000采用单载波时扩频码速率为1.2288Mc/s，载波带宽为1.25MHz； 另外，WCDMA的基站间同步是可选的，而CDMA 2000的基站间同步是必需的，因此需要全球定位系统(GPS)，以上两点是WCDMA和CDMA 2000最主要的区别。除此以外，在其他关键技术方面，例如功率控制、软切换、扩频码以及所采用分集技术等都是基本相同的，只有很小的差别。

TDSCDMA的双工方式为TDD，不需要为其分配成对的频带。扩频码速率为1.28Mc/s，载波带宽为1.6MHz，其基站间必须同步。与其他两种标准相比，TDSCDMA采用了智能天线、联合检测、上行同步及动态信道分配、接力切换等技术，具有频谱使用灵活、频谱利用率高等特点，适合非对称数据业务。

WCDMA标准由3GPP组织制定，已有R99、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13等多个核心网网络结构的版本，自R5进入了HSPA(高速分组接入)阶段，为WCDMA的提高版； R8对应LTE(长期演进计划)，为准4G版； R10对应LTEAdvanced(LTE演进版)，即4G版。其中R99版本的主要特点是无线接入网采用WCDMA技术，核心网分为电路域和分组域，分别支持语音业务和数据业务。R4版本是向全分组化演进的过渡版本，与R99相比其主要的变化是在电路域中引入了软交换的概念，将控制与承载分离，语音通过分组域传递。另外R4提出了信令的分组化方案，包括基于ATM和IP的两种可选方式。R5和R6是全分组化的网络，在R5中提出了高速下行分组接入(HSDPA)方案，可以使最高下行速率达到10Mb/s，在核心网上增加了IP多媒体子系统(IMS)； R6增加了MBMS(多媒体广播组播业务)功能。R7引入了OFDM、MIMO(多入多出)技术。

CDMA 2000标准由3GPP2组织制定，目前已制定了0、A、B、C、D、E和F共7个支持CDMA 2000 1x及其增强型技术的版本(CDMA 2000 1x EVDO和CDMA 2000 1x EVDV)。

3GPP在制定R4版本时将TDSCDMA列入它的可选无线接入标准，从此TDSCDMA和WCDMA的发展就基本处于同步状态。与WCDMA一样，TDSCDMA在R5版本中推出了HSDPA技术。采用HSDPA后，TDSCDMA增加了1种传输信道、3种物理信道，还增加了16QAM调制技术。采用HSDPA技术可以让TDSCDMA系统下行链路的数据传输速率有很大的提高，单载波支持数据传输速率达到2.8Mb/s。WCDMA在R6版本中完成了HSUPA标准的制定并引入了MBMS，TDSCDMA在这方面的技术研究较晚，一直到2007年9月才在R7中完成TDSCDMA的HSUPA和MBMS的标准制定； 同样地，WCDMA已在R7中基本完成HSPA+(HSPA增强技术，HSPA是HSDPA和HSUPA的合称)标准的制定，TDSCDMA在R8中才完成这一标准的制定工作。

第三代移动通信系统的3大标准都采用了平滑演进的方式，在无线网络中逐步采用增强型技术，从核心网络逐步过渡到全IP网络，最终进入的长期演进阶段目标(3GPP制定的是LTE，3GPP2制定的是AIE)是一致的，能最终融合到B3G/4G系统，进入下一代网络。 

3G业务是指所有能够在3G网络上承载的各种移动业务，它包括点对点基本移动语音业务和各类移动增值业务。3G业务网络由传统的多业务分离的垂直的结构，发展成为分层的业务和控制分离的网络，形成了统一的业务平台，便于3G业务的生成和管理。

从服务质量（QoS）来分，3GPP提出了会话类、流媒体、交互类和背景类4种业务。

由于网络的开放性以及无线传输的特性，使3G面临多种安全威胁，主要包括非法获取敏感数据来攻击系统的保密信息，非法操作敏感数据来攻击完整信息，非法访问服务，滥用干扰3G服务降低系统服务质量或拒绝服务，网络或用户否认曾经发生的动作。3GPP网络接入安全机制有3种： ①根据临时身份(TMSI)识别； ②使用永久身份( IMSI)识别； ③认证和密钥协商(AKA)机制。

习题

51为什么要在2G/2.5G的基础上发展3G技术？3G在2G/2.5G的基础上有了哪些进步？在满足用户需求方面，3G系统还存在哪些不足？以所掌握的知识讲述3G系统应从哪些方面来提高。

52简述3G的发展历程。

53第三代移动通信系统具有哪些特征？其关键技术是什么？

54对WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA这3种3G系统的空中接口技术、标准的稳定性、系统性能、设备成熟度、漫游能力、业务提供能力以及所涉知识产权进行简要分析与比较。针对这3种系统的特点，我国在部署这些系统时应采用什么样的策略？

553GPP和3GPP2分别是什么组织？我国基于什么原因要分别加入这两个组织？我国可以在这两个组织中发挥什么样的作用？又可以得到什么样的好处？

56ITU和我国分别如何来划分3G的频段？为什么说我国3G频段的划分体现了对TDSCDMA的支持？从ITU对3G频段的划分角度看，TDSCDMA能否实现全球漫游？

573G的主流多址技术为什么是CDMA而不是TDMA？但在TDSCDMA中又引入了时分技术，又是基于什么考虑？

583G系统采用了什么语音编码技术？3G系统又采用了什么信道编码技术？

59在3G网络中，实施承载与控制分离的结构有什么好处？

510试述WCDMA系统的特点及网络结构组成。

5113GPP R5版本为什么要引入IMS域？

512为什么CDMA系统需要进行网络同步？WCDMA终端是如何实现与系统同步的？其同步方式和CDMA 2000的同步方式有什么差异？

513WCDMA承载分组数据的传输信道有哪些？WCDMA系统中物理信道的功率分配方式是什么？

5142G中的SIM卡和3G中的USIM长是什么关系？试对两者的功能进行比较。

515WCDMA如何处理基站侧信号？信号交织、复用后，同原信号相比有什么区别？I、Q信号是如何产生的？I、Q信号复用的作用又是什么？

516画出4~16阶变长正交Walsh码(即OVSF码)的码树，说明在取码过程中的原则。

517什么是高速分组下行技术(HSDPA)？

518CDMA 2000系统是如何进行演进的？其演进方式和WCDMA系统有什么差异？为什么一般不将CDMA 2000 1x系统归于3G？

519CDMA 2000 1xEVDO和CDMA 2000 1xEVDV各有什么特点？它们分别采用了哪些关键技术？

520试述CDMA 2000核心网的演进。3GPP2为其制定的Release标准关注的是什么？如何判断是否是核心网？

521什么是SIP和MIP？比较这两种IP技术。

522什么是速率控制？速率控制和功率控制相比，各自有什么优缺点？阐述速率控制在CDMA 2000中的使用情况。

523TDSCDMA系统的特点是什么？其演进路线如何展开？

524TDSCDMA帧结构如何设置？为什么要采用这种结构？其突发结构如下图所示，试述这样安排是基于什么考虑？如果要传输物理层控制信令，应放置在突发结构的什么位置？说出理由。






525从概念、技术方案、特点和使用范围等几方面全面比较硬切换、软切换、更软切换、虚拟软切换(快速小区交换)和接力切换的不同。

526智能天线可分为哪几类？有什么作用？阐述智能天线在TDSCDMA中的使用情况。

5273G业务可依据哪些准则进行分类？试述3GPP的3G业务分类方法。

5283G网络可能遭受的安全威胁和攻击手段有哪些？

529画图说明3G系统的安全架构，其采用的接入安全机制有哪几种？

530HSPA系统新增了哪些物理信道？它采用的增强型技术有哪些？