第7章 第三代移动通信系统及其增强技术 7.1 概述 7.2 WCDMA系统 7.3 CDMA 2000系统 7.4 TD-SCDMA系统 第7章 第三代移动通信系统及其增强技术 7.1 概述 7.2 WCDMA系统 7.3 CDMA 2000系统 7.4 TD-SCDMA系统 7.5 3G新成员——WiMAX 7.6 三大CDMA标准比较 7.7 3G的演进及4G（后3G）的研究
7.1 概 述 7.1.1 第三代移动通信的发展 人类对通信的最高理想是具有完全个人化的、满足全球连续覆盖的、能提供高质量的宽带综合业务的个人通信。个人通信应做到任何人（Whoever）在任何时候（Whenever）和任何地点（Wherever）都能和另一个人（Whomever）进行任何方式（Whatever）的通信。移动通信系统的产生促进了个人通信的发展，为个人通信打下了良好的基础。自20世纪80年代出现了第一代移动通信系统，即模拟移动通信系统以来，移动通信得到了极其迅速的发展。随着移动用户的增加和移动技术的发展，出现了第二代移动通信系统，并且在全球得到了迅速的应用。1990年欧洲ETSI制定了泛欧数字移动通信系统GSM技术规范；
3G 国家行为 第三代数字蜂窝移动通信系统 3G的主要特点： 支持移动多媒体业务 宽带CDMA技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA 从电路交换到分组交换 从媒体(media) 到 多媒体(Multi-media) 高保密性 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构 3G 主流技术： WCDMA cdma2000 TD-SCDMA 国家行为 3
第三代移动通信产业 形成第三代移动通信产业的主要障碍 知识产权： WCDMA和CDMA2000涉及200多公司的2000多项专利 TD-SCDMA的核心专利在大唐等少数公司手中，完全可能按ITU的原则，将专利提成控制在非常合理的范围内 微电子工业基础：注定我国搞ASIC不如软件无线电 国家和运营商的态度： 如果没有国家的支持，保证在现场试验成功的基础上大量使用TD-SCDMA，则根本不可能形成产业规模 希望研究，日本、韩国的移动通信产业是如何发展起来的？美国、欧洲的政府是如何对待第三代移动通信的？ 国家行为,以TD-SCDMA为契机，集中力量，使通信制造业获得翻身的机会
3G 2G 2G 最高限速 3G GSM：9.6K 384K~2.4M GPRS：56K 倍增的無線 傳輸速度 隨著內容越豐富，傳送的檔案越大，有大的頻寬才能促進內容的再升級與豐富性 5
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世界上许多学术机构和各种标准化组织对个人通信提出了许多不同的方案。第三代移动通信的实现将成为实现个人通信的一个重要的里程碑。如未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）——即国际电联（ITU）的2000年国际移动通信系统（IMT-2000）或欧洲的通用移动通信系统（UMTS），这些系统很大程度上是建立在第二代移动通信系统获得极大成功的基础上的。第三代移动通信系统的目的在于支持大量各种类型的业务，如从语音业务、8kb/s的低速率数据业务，到384kb/s以及2.048Mb/s的高速率数据业务，系统支持电路交换和分组交换，可工作在都市、乡村、丘陵和山区地形，微小区、微微小区以及室内等任何无线环境，可在任何地方、在任何时间向任何人提供个人通信业务。
国际电联以及各地区组织十分重视对第三代移动通信系统的研究和发展。IMT-2000第三代移动通信系统是国际电联在1985年提出的。IMT-2000系统的标准制定是由ITU-T和ITU-R负责的。ITU-T各相关分组主要制定IMT-2000系统的概念、业务框架、系统网络结构、信令和协议、安全管理等的标准，并提出和形成了相应的一系列建议和工作计划。ITU-R主要负责无线接口标准，并于1997年初发出通函，要求各国从1997年3月开始到1998年6月止，提交候选IMT-2000无线传输技术（RTT）。对候选技术的评估，从1997年10月开始到1998年9月结束。ITU在1993年3月前完成了IMT-2000无线传输技术关键参数的确定，并于1999年12月完成了IMT-2000的无线传输技术规范和各接口的规范。
在欧洲，基于GSM演进的第三代移动通信系统被称为UMTS（UniversalMobileTelecommunicationSystem）。ETSI对UMTS进行标准化的工作始于1990年。欧洲的UMTS由欧洲电信标准化协会（ETST）负责其标准化工作。经广泛、深入的研究后，ETSI在1998年1月巴黎会议上决定了UMTS的空中接口UTRA技术，即对频分双工FDD方式，采用宽带CDMA（WCDMA），以满足室外高速移动环境；对时分双工TDD方式，则采用TD-CDMA，以便兼容第二代系统，同时移动终端能兼容两种模式的操作。 需要指出的是，移动卫星通信技术是实现广域、国际、洲际间个人通信的重要手段。利用移动卫星通信的个人通信网，才能真正实现在世界上任何地方、任何时间、与任何人进行通信的个人通信目标。
移动通信网络结构 VLR MSC GMSC BSC BTS Abis BSS AUC HLR PSTN E D C H A
WCDMA 网络结构 Node B ME RNC MSC GMSC VLR Node B ME EIR HLR AuC GGSN UE RNS CN:Core Network cell Node B E IuCS ME RNC MSC cell E GMSC USIM SIM cell B PSTN VLR D F C Iur cell Node B ME EIR HLR AuC FDD Mode only cell Gs USIM SIM Gf Gc cell GGSN Gi Gr Iu接口是RNC和核心网之间的接口，分为Iu-CS(RNC和CS域的MSC相连的接口)，主要用于传输呼叫的控制信令和业务数据和CS移动性管理的信令；Iu-PS（RNC和PS域SGSN相连的接口），主要用于传输PS域的移动性管理的信令和PS域的业务控制信令和业务数据。 Iur则是RNC间的接口，主要用于RNC之间的通信，例如在越区切换中，如果在不同的RNC所属的NodeB之间切换，就有可能涉及RNC之间交换信令，这时信令就要经过Iur接口进行传输。 Iub则是NodeB和RNC之间的切换，主要把底层无限的信令协议层转换转换为有线的信令协议，向RNC传输。 cell Node B RNC SGSN ME Gn cell IuPS Gp USIM SIM cell Iub Iu Uu RNS
GSM GPRS UMTS 2G 与3G网络结构 PSTN PDN Other PLMN NodeB NodeB GMSC AUC GGSN Gi PDN H C Gc HLR GSM Other PLMN Gn D Gr Gp EIR VLR MSC E VLR MSC F Gf SGSN GPRS Gs Gb Iu-PS Iu-CS A Iu-CS Iu-PS BSS RNS RNS BSS BSC RNC RNC BSC Iur Abis Iub UMTS Iub Abis BTS BTS NodeB NodeB NodeB NodeB BTS BTS PLMN: Public land mobile network UMTS:Universal Mobile Telecommunication System
7.1.2 第三代移动通信的目标 IMT-2000移动通信系统的宗旨是建立全球的综合性个人通信网，包括寻呼系统、无绳电话、蜂窝系统和移动卫星通信系统等功能，提供全球范围内的个人通信。ITU对3G提出了以下几个方面的最低要求。 1）工作环境和业务速率 ·卫星移动环境速率至少9.6kb/s； ·高速移动（频分双工（FDD），500km/h，时分双工（TDD），120km/h）至少144kb/s； ·室内／外低速率移动（30km/h）至少384kb/s； ·室内固定／低速步行（3km/h）至少2Mb/s。
2）有较高的系统容量和高频谱利用率 采用新技术提高频谱效率，使系统得到更高的容量，采用灵活的频率和无线资源管理、系统配置和服务设施。 3）可支持的业务 ·高质量的语音，语音服务质量达到地面长途通信网服务质量的要求，数据业务的BER低于10-6； ·可支持分组和电路交换业务，分组交换是指面向连接的ATM业务，既有对称业务，又有不对称业务； ·能够支持和提供增值业务与智能网业务。 4）与2G兼容，实现平滑过渡
7.1.3 IMT-2000的频谱安排 IMT-2000原含义为International Mobile Telecommunications，工作于2000MHz频段，大约于2000年左右商用。1992年，在世界无线电大会上将2GHz频段上大约230MHz频段分配给当时的FPLMTS和卫星业务，其核心频段如图8-1所示，为1885~2025MHz和2110~2200MHz。其中，1980~2010MHz和2170~2200MHz仅供卫星使用。后来WARC′2000又为第三代增加了以下的额外频带，即806～960MHz、1710～1885MHz、2500～2690MHz三个新频段，各国可根据市场需求和本国情况具体选择，但需要进行统一协调。
图8-1 IMT-2000的频谱安排
7.1.4 第三代移动通信的标准 ITU最初在构思第三代移动通信系统时，曾经希望制定一套全球统一的移动通信网络体系结构。但是由于第三代移动通信标准化时，第二代移动通信的规模已经非常庞大，因此各国提出和推动3G标准的背景并不完全一样。日本在1997年前后因电子业萧条而想用3G标准做手机，打开市场，欧洲的GSM受CDMA的挑战，美国发展CDMA想推向全球，因此各国对3G标准的态度也不尽相同。
北美和欧洲第二代移动通信核心网络差别较大，难以用统一的方法兼容现有各种系统，ITU被迫提出了”IMT-2000核心网络家族”概念。这实际上意味着基于ANSI-41标准的北美移动通信网络和基于GSMMAP标准的欧洲移动通信网络将采用不同的方式演进到第三代移动通信系统。“IMT-2000核心网络家族”概念的引入给地区标准化组织以极大的灵活性，意味着只要在网络和业务能力上满足要求，都可以成为IMT-2000的“家族”成员。
1998年6月提交到ITU的第三代移动通信无线传输技术（RTT）共有10个提案。国际电联ITU-R／TG8-1组于1999年10月25日至11月5日在芬兰赫尔辛基会议上通过建议草案“IMT-2000无线接口规范”，共列有以下5项，包括3个CDMA技术和2个TDMA技术。
CDMA技术： （1）IMT-2000CDMADS对应WCDMA，简化为IMT-DS。 （2）IMT-2000CDMAMS对应CDMA2000，简化为IMT-MS。 （3）IMT-2000CDMATDD对应TD-SCDMA和UTRA-TDD，简化为IMT-TD。 TDMA技术： （1）IMT-2000TDMASC对应UWC-136，简化为IMT-SC。 （2）IMT-2000FDMA／TDMA对应DECT，简化为IMT-FT。
其中，IMT-DS是WCDMA技术与CDMA2000技术的直接扩频部分（DS）融合后的技术，仍称为WCDMA。IMT-MC即CDMA2000，在融合后只含多载波方式，即1x、3x、6x、9x等。 上述5种无线接口及其提案图对应关系如图8-2所示。图中，3GPP与3GPP2是一个跨国的标准化组织的第三代伙伴计划。3GPP是由欧洲ETSI，日本ARIB、TTC，韩国TTA及美国TI等组成的，它于1998年12月正式成立，其宗旨是制定以GSM网络为核心网，以UTRA（UniversalTerrestrialRadioAccess）为无线接口的标准。3GPP2是由美国ANSI（TIA），日本ARIB、TTC，韩国TTA等组成的，它于1999年1月正式成立，其宗旨是制定以北美ANSI／IS-41网络为核心网，以CDMA2000及UMC-136为无线接口的标准。
图8-2 5种无线接口及其提案图
图8-3 主要提案
8-1
7.2 WCDMA系统 7.2.1 WCDMA的基本特征 1.WCDMA概述 WCDMA的全称为宽带码分多址（WidebandCDMA），也称为直接扩频宽带码分多址（CDMADirectSpread）。WCDMA标准的最初提出者是欧洲电信标准组织（ETSI），后来与日本的W-CDMA技术融合，成为ITU制定的5种3G技术中的三大主流技术之一，该系统的核心网基于GSM-MAP，同时通过网络扩展方式提供基于ANSI-41核心网运行的能力。WCDMA的主要支持者是以GSM系统为主的欧美和日本厂商及公司，如爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电以及日本的NTT、富士通、夏普等。
WCDMA系统支持宽带业务，可有效支持电路交换业务（如PSTN、ISDN网）和分组交换业务（如IP网）。灵活的无线协议可在一个载波内支持同一用户的语音、数据和多媒体业务，通过透明或非透明传输块来支持实时和非实时业务。业务质量可通过延迟、误比特率和误帧率等参数进行调整。 WCDMA系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以轻松地平滑过渡。到2007年6月，GSM技术家族用户在世界移动通信方面的市场占有率已超过85％，因此WCDMA具有先天的市场优势。
WCDMA与CDMA2000这两类宽带CDMA技术都属于频分双工（FDD）制式，大多数关键技术非常接近，性能上也基本没有太大的差别。WCDMA继承了2G移动通信体制GSM标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展顺利。网络运营商可以通过在2G的GSM网络上引入GPRS网络设备和新业务，培育数据业务消费群体，逐步过渡到3G的WCDMA。
2．WCDMA系统的主要技术参数和特点 表7-11 WCDMA系统的主要技术参数（P342）
此外，WCDMA系统还具有如下特点： （1）基站同步方式：不同基站可选择同步和异步两种方式，异步方式可以不采用GPS精确定时，不受GPS的限制，组网方便、灵活。 （2）可变速率传输：可灵活地提供多种业务，并根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源，同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频因子（对于低速率的32kb/s、64kb/s、128kb/s的业务）和多码并行传送（对于高于128kb/s的业务）的方式来实现。 （3）核心网络：核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，保持与GSM/GPRS网络兼容。
（4）同步码捕获：由于基站可收发异步的PN码，即基站可跟踪对方发出的PN码，同时移动交换机也可用额外的PN码进行捕获与跟踪，因此，可以用此方法获得同步，来支持越区切换及宏分集，而在基站间无需同步。 （5）切换方式：支持软切换和更软切换，切换方式包括3种，即同频小区内扇区间的更软切换、同频小区间的软切换和不同载频间的硬切换。 （6）其他先进技术：WCDMA还采用了其他一些先进的技术，如自适应天线、多用户检测、分集接收（上行信道采用导频符号RAKE接收方式）和分层式小区结构来提高整个系统的性能。
3.UMTS无线接口的协议分层结构 UMTS无线接口的协议分层结构如图8-4所示。无线空中接口指用户设备（UE）和网络之间的Uu接口，它分为控制平面和用户平面。控制平面由物理层、媒体接入控制（MAC）层、无线链路控制（RLC）层和无线资源控制（RRC）等子层组成。在用户平面的RLC子层之上有分组数据汇聚协议（PDCP）和广播／组播控制（BMC）。
图8-4 无线接口的协议分层结构
RRC（无线资源控制）层位于无线接口的第三层，它主要处理UE和UTRAN的第三层控制平面之间的信令，包括处理连接管理功能、无线承载控制功能、RRC连接移动性管理和测量功能。媒体接入控制（MAC）层屏蔽了物理介质的特征，为高层提供了使用物理介质的手段。MAC层以逻辑信道的形式向高层提供信息传输服务，完成传输信息的有关变换，通过传输信道将信息发向物理层。 物理层通过信道化码（码道）、频率、正交调制的同相（I）和正交（Q）分支等基本的物理资源来实现不同的物理信道，并完成与上述传输信道的映射。
7.2.2 WCDMA系统的信道结构 WCDMA信道可以划分为物理信道、传输信道和逻辑信道。 物理信道是传输介质，是UE和NodeB之间的信道，提供了无线传输的平台，信息实际上是通过物理信道来传输的；逻辑信道则是按信道的功能来划分的；而传输信道是以数据通过空中接口的方式和特征来定义的，它描述逻辑信道是如何传送的。
当信息从逻辑信道中收集组织后发送给传输信道时，它处于预传输格式，在发射之前，传输信道要再经过组织传送（映射）到物理信道才可发射，每一个传输信道都有一个传输格式指示（TransportFormatIndicator，TFI），如果多个（2个及以上）传输信道的信息使用同一物理信道，则要用各传输信道的TFI组合成传输格式组合指示（TransportFormatCombinationIndicator，TFCI），TFCI包括业务复接方式、信道编码方式、传输时间间隔和在传输时间间隔内传输的比特数等多种参数。TFCI用来通知接收机当前帧的传输信道格式，接收机解调TFCI信息后可判断当前信道传输格式，正确解调接收信息。物理信道按上行和下行、公共和专用分类，WCDMA的物理信道共有16种类型，专用信道有2种，其余都是公共信道，下行信道有16种，上行信道有4种。
1.物理信道与帧结构 物理信道主要是以物理承载特性加以区分的。在WCDMA中，由于业务与控制类型都很复杂，因此物理信道也比较复杂。上行链路专用物理信道分两类，即专用物理数据信道（DPDCH）和专用物理控制信道（DPCCH）。DPDCH用于运送第二层和更高层的专用逻辑信道产生的专用数据；DPCCH用于运送第一层产生的控制信息。控制信息包括已知的导频位（用以支持相干检测时的信道估计）、传输功率控制（TPC）命令和可变长度传输帧格式指示（TFI）。 WCDMA中基本的物理资源是每个载波频率（频点）上的码字数，另外还包括无线帧结构、时隙结构和符号速率等。传输信道经过信道编码，并且与物理信道提供的数据速率相一致，这样传输信道和物理信道就可以对应起来。WCDMA的上／下行物理信道如图7-5所示。
图7-5 WCDMA上/下行物理信道结构
上行物理信道可分为上行专用物理信道和上行公共物理信道。 1）上行专用物理信道 上行专用物理信道（DPCH）有两类，即上行专用物理数据信道（DPDCH）和上行专用物理控制信道（DPCCH）。 （1）专用物理数据信道（DPDCH）：用于为MAC层提供专用的数据传输信道。 WCDMA系统上行链路的专用物理信道的帧结构如图8-6所示。其中一个超帧含72帧，每帧长10ms，含有15个时隙，每个时隙含有2560个码元（chip），占用时间Tslot=0.667ms，相应于一个功率控制周期。在每个时隙里，DPDCH／DPCCH是并行传输的。而每个时隙中比特的个数与物理信道的扩散因子(SF)有关，即SF=256/2k，参数k决定了每DPDCH或DPCCH时隙的整个位数，它可以取256～4，对应的信道比特速率为15～960kb／s。256码元中含有导频、功率控制、反馈和传输格式组合指示。上行链路帧结构中不同区域的准确数值将随着不同的扩频因子和业务合成而发生变化。在每个无线链路中，可能有0、1或若干个上行DPDCH。
图8-6 上行链路专用物理信道的帧结构
（2）专用物理控制信道（DPCCH）：用于传输物理层产生的控制信息。 在WCDMA无线接口中，传输的数据速率、信道数、发送功率等参数都是可变的。为了使接收机能够正确解调，必须将这些参数通过DPCCH在物理层控制信息中通知接收机。物理层控制信息由为相干检测提供信道估计的导频比特、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）等组成。TFCI通知接收机在上行DPDCH的一个无线帧内同时传输的传输信道的瞬时传输格式组合参数（如扩频因子、选用的扩频码、DPDCH信道数等）。在每一个无线链路中，只有一个上行DPCCH。
DPCCH的帧结构如图8-6所示。上行DPCCH的扩频因子总是256，即上行DPCCH每时隙可传10bit的控制信息，导频字段长度Npilot可以是5～8bit，它决定使用的导频图案集，TFCI为传输格式指示，其域的长度NTFC1为0～2bit，用于指示当前帧中DPDCH信道的信息格式，包括业务复接方式、信道编码方式、传输时间间隔（TTI）、在指定传输时间间隔中传输的比特数、CRC图案、速率匹配系数等诸多参数。FBI比特（其域长度NFBI为0～2bit）用于支持移动台（UE）和基站之间的反馈技术，包括反馈式发射分集（FBD）和基站选择发送分集（SSDT）。TPC为功率控制命令（2bit），用于控制下行链路的发射功率。上行DPCCH中不同的比特组合确定了不同的时隙格式，实际使用中根据系统的配置由高层信令设定所用的时隙格式。这里的导频为确知的特殊图案，用于上行链路相干解调所需信道参数的估计。
2）上行公共物理信道 与上行传输信道相对应，上行公共物理信道也分为两类。用于承载随机接入信道（RACH）的物理信道称为物理随机接入信道（PRACH），用于承载公共分组（CPCH）的物理信道称为物理公共分组信道（PCPCH）。 （1）物理随机接入信道（PRACH）：用于移动台在发起呼叫等情况下发送接入请求信息。
PRACH的传输基于时隙ALOHA的随机多址协议，接入请求信息可在一帧中的任一个时隙开始传输。随机接入请求信息的发送格式如图8-7所示，它由一个或几个长度为4096chip的前导序列和10ms或20ms的消息部分组成。随机接入突发前导部分中，长为4096chip的序列由长度为16的扩频（特征）序列的256次重复组成，占两个物理时隙。随机接入消息部分的物理传输结构与上行专用物理信道的结构完全相同，但扩频比仅有256、128、64和32几种形式，占用15或30个时隙，每个时隙内可以传送10／20／40／80个比特。其控制部分的扩频比与专用信道的相同，但其导频比特仅有8bit一种形式，导频比特图案与专用信道中Npilot=8的情况完全相同。在10ms的消息格式中，随机接入消息中的TFCI的总比特数也为15×2=30bit。无线帧中TFCI的值对应于当前随机接入信道消息部分的传输格式。在使用20ms消息格式的情况下，TFCI在第二个无线帧重复。
图8-7 随机接入信道的发送格式 （a）PRACH的格式；（b）消息部分的格式
（2）物理公共分组信道（PCPCH）：是一条多用户接入信道，用于传送公共分组（CPCH）传输信道上的消息。 WCDMA有两种不同类型的分组数据传输方式，即短数据分组和长数据分组。对短的不常用的分组数据，WCDMA一般采用公共信道分组传输的方法，即把分组数据直接填充到随机接入串中发送。对常用的长分组数据则采用专用信道来传输。数据大的单个分组数据采用单个分组传输方案，此时，一旦传输完，将立即释放占有的专用信道。多分组传输方案中，在分组间将保持专用信道，以传输控制和同步信息。在WCDMA中，随机接入串帧长10ms，并且用固定功率发射。
在PCPCH信道上采用的多址接入协议基于带冲突检测的时隙载波侦听多址（CSMA/CD），用户可以将无线帧中的任何一个时隙作为开头开始传输，其传输结构如图8-8所示。PCPCH的格式与PRACH的类似，但增加了一个冲突检测前导码和一个可选的功率控制前导码，消息部分可能包括一个或多个10ms长的帧。与PRACH类似，消息有两个部分——高层用户数据部分和物理层控制信息部分。数据部分采用和DPDCH一样的扩频因子：4、8、16、32、64、128和256；控制部分的扩频因子为256。
图8-8 物理公共分组信道（PCPCH）上的传输结构
3）下行专用物理信道 下行专用物理信道（DPCH）有两类，即下行专用物理数据信道（DPDCH）和下行专用物理控制信道（DPCCH）。 WCDMA系统下行链路DPCH信道的帧结构如图8-9所示。对于下行链路，DPDCH和DPCCH在每个无线帧中是时分复用的，并且用QPSK调制发送。图8-9为DPDCH／DPCCH帧结构，同样一个超帧含72帧，每帧长度为10ms，一帧被划分为15个时隙，每个时隙含有2560个码元（chip），占用时间Tslot=0.667ms，相应于一个功率控制周期，其内容有两组数据，一组发送功率控制TPC命令，一组传输格式组合指示信息TFCI和一组导频。在每个时隙，DPDCH和DPCCH进行时分复用。在下行链路，专用物理信道每时隙按顺序发送导频符号、功率控制比特、传输格式（速率）指示和数据。一般而言，全方向导频信道像在窄瓣传输的专用物理信道一样，在整个无线信道上不衰减。
图8-9 下行链路专用物理信道的帧结构
下行信道也采用可变扩频因子的传输方式，每个下行DPCH时隙中可传输的总比特数由扩频因子SF=512/2k决定，扩频因子的范围由512到4。 在不同的下行时隙格式中，下行链路DPCH中Npilot的比特数为2～16，NTPC为2～8比特，NTFC1为0～8比特，Ndata1和Ndata2的确切比特数取决于传输速率和所用的时隙格式。下行链路使用哪种时隙格式是在连接建立的时候由高层设定的。 下行链路可采用多码并行传输。一个或几个传输信道的信息经编码复接后，组成的组合编码传输信道（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上，其他DPCH上不传输控制信息，就是在DPCCH的传输时间不发送任何信息，即采用不连续发射（DTX）。
4）下行公共物理信道 下行公共物理信道包括公共导频信道（CPICH）、基本公共控制物理信道（PCCPCH）、辅助公共控制物理信道（SCCPCH）、同步信道（SCH）、捕获指示信道（AICH）、寻呼指示信道（PICH）。 （1）公共导频信道（CPICH）：承载预定义的bit／symbol序列，30kb/s速率，SF=256，Tf=16ms，Tslot=2560chip，20bit=10symbol。分基本CPICH和辅助CPICH两类。
CPICH是固定速率（30kb／s，SF=256）的下行物理信道，携带预知的20bit（10个符号）导频序列（且没有任何物理控制信息）。每小区只有一个基本公共导频信道（PCPICH），使用该小区的基本扰码进行加扰。所有小区的PCPICH均使用同样的信道化码进行扩频。基本CPICH是SCH、PCCPCH、AICH、PICH等下行信道的相位参考，也是其他下行物理信道的缺省相位参考。 辅助公共导频信道（SCPICH）每小区可以没有，也可以有一个或数个，可以在整个小区或仅在小区的一部分发送，可由基本或辅助扰码加扰，可以使用SF=256的任一信道化码进行扩频。辅助CPICH可以作为SCCPCH和下行DPCH的参考。
（2）公共控制物理信道（CCPCH）：包括基本公共控制物理信道（PCCPCH）和二级公共控制物理信道（SCCPCH）两种信道。 PCCPCH和SCCPCH在下行链路物理信道中是固定数据率的。PCCPCH用于携带BCCH；SCCPCH用于携带FACH和PCH。CCPCH的帧结构不同于下行链路专用物理信道，它不需功率控制命令TPC或传输格式指示TFI，第一层的唯一控制信息是相干检测所需的导频位。在SCCPCH的情况下，FACH和PCH在超帧结构里是一帧一帧时分复用的，分别分配给FACH和PCH的帧集是由BCCH广播的。
CCPCH和下行链路专用物理信道的主要不同之处在于CCPCH不进行功率控制，并且具有恒定数据率（没有TPC命令、TFCI和导频比特），在每一时隙的前256个码片（即基本CCPCH）不发送期间，发送基本PSCH和SSCH。 PCCPCH和SCCPCH的主要区别在于：PCCPCH具有固定的事先定义的数据率（30kb/s），而SCCPCH具有恒定的数据率（但在不同的小区里数据率也不同，这是由FACH和PCH的容量决定的）；另外，在整个小区内，PCCPCH是连续发送的，而SCCPCH仅在得到数据时才发送或可能像专用物理信道一样进行窄瓣发送（仅对FACH帧有效）。SCCPCH的帧结构如图8-10所示。
图8-10 SCCPCH的帧结构
（3）同步信道（SCH）：同步信道（SCH）是用于小区搜索的下行链路信道。SCH信道由两个子信道组成，即基本SCH（PSCH）和二级SCH（SSCH）。 PSCH里包含一个长度为256码片的未调制正交Gold码，即基本（主）同步码，它在每一帧的每一时隙里被重复，在一个系统的每一个基站里主同步码是相同的。SSCH里包含一个长度为256码片的调制正交Gold码，即二级同步码，它在每一帧的每一时隙里被重复，并且相对于主同步码有一个固定的偏移；对于不同的基站能够有不同的二级同步码，这由一个基站下行链路的扰码Cscramb所属的码组来决定；二级同步码的调制序列的长度为16位，并且在每一帧内进行重复，被选择的调制图样具有好的自相关特性。
（4）捕获指示信道（AICH）：用于携带捕获指示（AI）的物理信道，它给出移动终端是否已得到一条PRACH的指示。AIi对应于PRACH或PCPCH上的特征码i。 (5)寻呼指示信道（PICH）：固定速率的物理信道（SF=256），用于携带寻呼指示（PI）。PICH总是与SCCPCH相关联。在每一个PICH帧中发送N个寻呼指示，N=18、36、72或144。如果在某一帧中寻呼指示置为“1”，则表示与该寻呼指示有关的移动台应读取SCCPCH的对应帧。
(6)物理下行共享信道（PDSCH）: DPCCH和DPDCH一起承载传输信道的专用信道（DCH）的内容。当专用信道处于高峰值传输速率时，网络将受到小区内的信道编码短缺的影响。解决办法是往小区里添加扰码，或用公共信道进行专用数据传输。一般不推荐添加扰码方式，因为它会破坏码的正交性。使用公共信道来进行专用数据的分组传输是扩大容量的更好的方式。PDSCH属下行共享信道，与上行PCPCH对应，PDSCH仅为数据载体，没有控制信息，每个PDSCH必须与DPCCH伴随来提供控制信息。PDSCH的数据传送速率在30～192bit/s范围内可变，可变扩频因子为4～256。
2.逻辑信道 图8-11 WCDMA系统的逻辑信道结构
逻辑信道分两大类，即控制信道（传输控制平面信息）和业务信道（传输用户平面信息）。 1）控制信道（CCH） 控制信道主要包括： （1）广播控制信道（BCCH），为下行链路信道； （2）寻呼控制信道（PCCH），为下行链路信道，当网络不知道UE所在小区或UE处于小区连接状态（UE睡眠模式）时使用该信道； （3）公共控制信道（CCCH），是在网络和UE之间发送控制信息的双向信道，通常是当UE没有RRC连接时使用该信道，或当小区重选后接入一个新的小区时使用；
（4）专用控制信道（DCCH），是在UE和网络之间发送专用控制信息的点对点双向信道，该信道通过RRC连接过程建立； （5）共享控制信道（SHCCH），是在网络和UE之间发送上行链路和下行链路共享信道控制信息的双向信道，该信道仅用于TDD； （6）ODMA（条件驱动多址接入）公共控制信道（OCCCH），是在UE之间发送控制信息的双向信道； （7）ODMA专用控制信道（ODCCH），是在UE之间发送专用控制信息的点到点双向信道，该信道由RRC连接过程建立。
2）业务信道（TCH） 业务信道包括： （1）专用业务信道（DTCH），是UE专用的传输用户信息的点到点双向信道； （2）ODMA专用业务信道（ODTCH），是UE专用的在UE之间传输用户信息的点到点双向信道； （3）公共业务信道（CTCH），是向全部或一组特定UE传输用户信息的点到点信道。
3）逻辑信道和物理信道之间的映射 通常逻辑信道所提供的功能需要映射到物理信道。映射关系取决于几个方面，如帧的设计、调制方式及码的设计。逻辑信道所提供的特有功能可能映射到几个物理信道，反之亦然。不同的物理信道用扩展来区分高层的数据，通过传输信道映射到物理层的物理信道上。WCDMA的逻辑信道到物理信道的映射关系如图8-12所示。
图8-12 逻辑信道到物理信道的映射关系
3.传输信道 高层的数据通过传输信道映射到物理层的物理信道上。物理层既要有能力支持传输宽带业务所使用的多种速率的传输信道，又要能把多种业务复用到同一个连接中。 传输信道分专用信道和公共信道，它是以其数据通过空中接口的方式和特征来定义的，这些信道又可以是上行或下行（可在全部小区或通过定向天线在小区部分区域发射）信道。WCDMA的传输信道结构如图8-13所示。
图8-13 WCDMA的传输信道结构
1）专用信道 专用信道在整个小区中上／下行传送，若采用波束成型天线，则可在部分小区中传送，具有快速速率变化（每10ms）、快速功控等。
2）公共信道 公共信道包含有： （1）广播信道（BCH）：供下行广播小区和系统详细信息，且传播给整个小区； （2）前向接入信道（FACH）：下行对整个小区传送，对波束成型天线小区仅在部分小区传送，且使用慢速的功控； （3）寻呼信道（PCH）：下行对整个小区传送； （4）随机接入信道（RACH）：上行对整个小区内接收，有碰撞危险，并有开环功控； （5）公共分组信道（CPCH）：上行是按竞争方式随机接入，用来传送突发分组业务，且与下行专用信道相关连（为CPCH提供功控）； （6）下行共享信道（DSCH）：下行为多个移动台共享，与一个或n个下行DCH相关，在全小区或部分小区传送。
3）逻辑信道与传输信道间的映射关系 图8-14 逻辑信道与传输信道间的映射关系
（1）BCCH连接到BCH及FACH； （2）PCCH连接到PCH； （3）CCCH连接到RACH和FACH； （4）SHCCH连接到RACH和USCH/FACH及DSCH； （5）DTCH连接到RACH和FACH，RACH和DSCH，DCH和DSCH，DCH，CPCH（仅适用于FDD）或USCH（仅适用于TDD）； （6）CTCH连接到FACH； （7）DCCH连接到RACH和FACH，RACH和DSCH，DCH和DSCH，DCH，CPCH（仅适用于FDD）或USCH（仅适用于TDD）。
4）传输信道到物理信道的映射关系 传输信道到物理信道的映射关系如图8-15所示。如图所示，DCH经编码和复用后，形成的数据流串行地映射（先入先映射）到专用物理信道；FACH和PCH的数据流经编码、交织后分别直接映射到基本和辅助CCPCH上；对RACH，编码和交织后的比特映射到PRACH的随机接入突发的消息部分。
图8-15 传输信道到物理信道的映射关系
7.2.3 WCDMA的信道编码和业务复用 1.上行链路的编码过程 在相应的每个传输时间间隔（TTI），数据以传输块的形式到达CRC单元（循环冗余校验）。这里的TTI允许的取值间隔是10ms、20ms、40ms、80ms，对每个传输块需要进行的基带处理步骤具体如下： （1）为每个传输块加入CRC校验码，其CRC比特数可为24，16，12，8或0，具体选多少由上层根据传输信道承载业务的特性决定。
（2）传输块的级联与编码块的分段。给每一个传输块加上CRC比特数后，把一个传输时间间隔内的传输块串行级联，当级联后的比特序列长度Xi大于最大编码块长度z时，就需要进行码块分割，分割后的码块具有相同的大小，码块长度记为Ci。若Xi不是Ci的整数倍，须在原数据流前加0补足。采用卷积编码时，标准规定的最大编码块的长度为z=504bit。采用Turbo编码时，z=5114bit。 (3)信道编码。WCDMA系统中使用两种信道编码类型，即使用Viterbi译码算法的卷积编码和Turbo编码，不同类型的传输信道使用不同的编码方案，如表8-3所示。
表7-3 WCDMA信道编码方案
Turbo译码算法的特点是利用两个子译码器之间信息的往复迭代递归调用，来加强后验概率对数似然比，提高判决可靠性，Turbo码由此得名，这种算法也称为MAP算法。Turbo编译码器是一种流水线结构，它的特点是两个递归系统码卷积码子编码器的输出由于交织器的存在而不具有相关性，从而可以互相利用对方提供的先验信息（extrinsicinformation），通过反复迭代而取得优越的译码性能。它每次先要输入一个数据块，然后逐位译出数据。 Turbo编译码器有并行和串行两种形式，通常讨论的是并行级联Turbo编译码器（PCCC）。
并行级联的Turbo码（PCCC）由两个或更多的递归系统码卷积码编码器（RSC）并行组成，在两个RSC之间加入交织器。图8-16是一个PCCC编码器，对于1bit信息，PCCC编码器的输出由信息比特和两个校验比特组成，这样编码器的编码速率是1/3。再经过打孔、复接可以得到其他的编码速率。
图8-16 PCCC编码器
串行级联编码器（SCCC）由内外两个RSC子编码器组成，两个RSC子编码器之间存在一个交织器。内编码器的输出经过打孔、复接，得到最终的编码数据流（打孔也可以在交织器之前完成）。图8-17是一般SCCC编码器的结构。
图8-17 串行级联编码器（SCCC）结构
Turbo码性能的两大特点：一是随着迭代次数的增加，误码率迅速减小，同时误码率下降的速度变缓，10次迭代后基本上不再有明显下降；二是随着信噪比的增加，误码率逐渐减小，当信噪比增加到一定程度时，误码率下降变缓。 Turbo码的缺点主要有：计算量大，译码算法相对复杂；由交织和级联译码使其具有较大的译码时延，这使它在某些对时延要求较高的通信系统中的应用受到限制；存在误码率下降到一定程度再下降就很慢的问题。另外，理论分析困难，至今尚未有对Turbo编译码器的误码率完整的理论分析，一般是通过仿真模拟其性能。
（4）无线帧均衡。为了方便数据映射到物理信道时进行分帧，系统根据计算出的需要分割成的无线帧的数目，对上行链路传输信道编码后的数据进行长度的均匀化，这就是无线帧的均衡。 （5）速率匹配。指在传输信道上的数据比特被打孔（puncturing）或重复（repeating），以便使信道映射时达到传输格式所要求的比特速率。进行速率匹配要确定相应的参数，如所需的扩频因子（SF）、物理信道（PhCFI）数目，还要确定匹配模型和算法等。
（6）插入非连续传输（发送）DTX的指示比特。 DTX指示信息比特并不在空中传输，它们仅仅向发射机指示应该在哪些比特位关闭传输，用来填充帧。上行链路不需要DTX是因为上行链路的速率匹配算法比较灵活，只要上行的专用物理数据信道（UL-DPDCH）需要发送信息，它就一定会把这一帧填满；而在下行链路成帧过程中，速率匹配不是在无线帧分段之后，而是在信道编码之后针对一个无线帧的信息比特进行的。分别在复合传输信道（CCTrCH）成型之前和之后增加了一次DTX指示信息的插入机会，第一次是针对固定位置（fixedposition）的，第二次是针对可变位置（flexibleposition）的。
（7）交织。交织是为了抵抗无线信道的噪声及衰落的影响而采用的时间分集技术。在编码过程中采用交织算法是为了对信息流进行纠错控制。交织技术可以分散随机错误和突发错误的影响，降低了对码组设计的要求。在WCDMA系统中采用了二次交织。第一次交织为帧间交织，即完成帧之间的位置的变换。比特逐行填满矩阵，进行列变换，再逐列输出。第二次交织完成帧内交织（块交织），它完成一个帧内部的数据比特位置的变换操作，分三步进行：第一步，比特逐行输入矩阵，未满的部分要填充（0，1）；第二步，进行列间交换；第三步，按列输出，同时输出开始时的填充比特。
编码组合传输信道是介于传输信道和物理信道之间的一个信道形式,处于对传输信道的编码、复用过程之后，物理信道的映射之前。它包含一个或多个传输信道的数据，根据系统要求映射到同一个用户的一个或几个物理信道中去。根据承载的传输信道类型的不同，编码组合传输信道可分为专用型和公用型两种。一般的，专用传输信道和公用传输信道不能复用到同一个CCTrCH；相应地，一个CCTrCH可以映射到一个或多个物理信道，这些物理信道必须有同样的扩频因子。 当需要多个物理信道时，把CCTrCH上的数据平均分成若干个物理信道进行传输。
2.业务复用 WCDMA系统传输的业务数据经过高层的封装，以传输信道数据的形式进入物理信道。承载着通信业务的多个传输信道进入同一个复合传输信道（CCTrCH），再映射到物理信道。WCDMA系统的业务复用过程是为并行业务分配无线资源，保证其业务质量，并将传输格式通知接收机的过程。具体到物理层，就是把承载了用户信息的传输信道与其控制信息进行组合，再映射到物理信道，进行发送的过程。有关传输格式的参数，这里就不具体介绍了。
7.2.4 WCDMA的扩展和调制技术 1.上行信道的扩频和调制 上行专用物理信道和上行公共物理信道的扩频和调制分别如图8-18和8-19所示。CDMA的扩频过程与调制过程是紧密关联的。WCDMA采用不同的长码进行扩频，前向链路专用物理信道（DPCH）的扩频调制采用的是对称QPSK调制，同相（I）和正交（Q）数据用相同的信道标识码（ChannelizationCode）和扰码（ScrambingCode）来扩频。同一小区的不同物理信道用不同的信道标识码来区分。
图8-18 上行DPDCH/DPCCH的扩频与调制
图8-19 PRACH消息部分的扩频和调制
在上行DPDCH／DPCCH的扩频与调制中，1个DPCCH和最多6个并行的DPDCH可以同时发送。所有的物理信道数据先被信道码cd,n或cc扩频，再被乘以相同的增益β（βd代表业务信道增益，βc代表控制信道增益），合并后分别调制到两个正交支路I和Q上，最后还要经过复数扰码。PRACH消息部分的扩频和调制与上行DPDCH／DPCCH的扩频和调制相似。上述扩展过程中，信道码cd（cd,n）或cc扩频用的是正交可变扩展因子（OVSF）码，它的作用是保证所有用户不同物理信道之间的正交性。有关OVSF码的描述请参看7.3.4节；扰码的产生这里不再赘述。
2.下行信道的扩频和调制 除了SCH外，所有下行物理信道的扩频和调制过程如图8-20所示。数字调制方式是QPSK。每一组两个比特经过串／并变换之后分别映射到I支路和Q支路。I支路和Q支路随后用相同的信道码扩频至码片速率（实数扩频），然后再用复数的扰码Sdl,n对其进行扰码。不同的物理信道使用不同的信道码，而同一个小区的物理信道则使用相同的扰码。 SCH和其他下行物理信道的时分多路复用如图8-21所示。基本SCH和辅助SCH是码分多路的，并且在每个时隙的第1个256码片中同时传输。SCH的传输功率可以通过增益因子GP和GS来分别加以调节，与PCCPCH的传输功率是不相关的。
图8-20 下行物理信道的扩频和调制
图8-21 SCH和下行物理信道的时分多路复用
7.2.5 WCDMA的网络结构 UMTS是IMT-2000家族的一员，由核心网（CN）、UMTS陆地无线接入网（UTRAN）和用户装置（UE）组成，其中UTRAN和UE采用WCDMA无线接入技术。UMTS的无线接入网和核心网的功能尽量分离，无线资源管理集中在无线接入网完成，而与业务和应用有关的功能在核心网执行。无线接入网是连接移动用户和核心网的桥梁和纽带。 UMTS的核心网基于GSM-MAP，通过网络扩容方式提供基于ANSI-41的核心网上运行的能力。WCDMA系统支持宽带业务，可有效支持电路交换业务（如PSTN、ISDN）和分组交换业务（如IP网）。灵活的无线协议可在一个载波内对同一用户同时支持语音、数据和多媒体业务，通过透明和非透明传输块来支持实时、非实时业务。
图8-22 WCDMA网络结构
（1）用户设备（UserEquipment，UE），它一般是一个多媒体的用户终端，含多媒体手机与多媒体车载台。它对应于第二代移动通信中的移动台。 （2）无线接入网（UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，UTRAN），它包含一个或几个无线网络子系统RNS，而一个RNS则是由一个无线网络控制器RNC和一个或几个节点B（NodeB）组成的，它与第二代移动通信系统对应关系是：NodeB对应于BTS，RNC对应于BSC，RNS对应于BSS。 （3）移动核心网（CoreNetwork，CN），包括电路交换CS、分组交换PS和广播BS3个主要部分。
在UMTS系统中，CN与UTRAN的接口为Iu接口，UTRAN与UE的接口为Uu接口。 UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的无线网络子系统（RNS），一个RNS包括一个无线网络控制器（RNC）、一个或多个节点B。节点B通过Iub接口连接到RNC，它支持FDD模式、TDD模式或双模。Iur接口是RNC与RNC之间的接口，主要用于切换。 3GPP制定了多个CN网络结构的版本：R99、R4、R5、R6等。在R99中，CN的CS域与GSM的相同，PS域采用GPRS的网络结构。在R4和R5中，CN的CS域采用了基于IP的网络结构，原来的（G）MSC被（G）MSC服务器（Server）和电路交换媒体网关（CS-MGW）代替。（G）MSC服务器（Server）用于处理信令，电路交换媒体网关（CS-MGW）用于处理用户数据。
WCDMA系统与网络是分阶段实现的，目前是按R99（Release99）标准来部署的。R99网络结构的设计中充分考虑了2G/3G系统的兼容，以支持GSM/GPRS/3G的平滑过渡。R99标准基于ATM，核心网CN包括并列的PS域和CS域两部分。CS域的功能实体包括MSC、VLR、GMSC等；PS域特有的功能实体包括SGSN和GGSN，为用户提供分组数据业务；HLR、AUC、EIR为CS域和PS域共用设备，在无线接入网中可支持GSM的BSS以及UTRAN的RNS。图中的所有功能实体都可作为独立的物理设备。
UTRAN接口通用协议模型如图8-23所示，此结构依据层间和平面间相互独立的原则建立。模型中的协议结构包括无线网络层、传输网络层和物理层，所有UTRAN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，物理层可用E1，T1、STM-1等数十种标准接口。
图8-23 UTRAN接口通用协议模型
UTRAN接口的控制平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。在Iu接口的无线网络层是无线接入网应用协议，负责CN和RNS之间的信令交互；在Iur接口的无线网络层是无线网络子系统应用协议，负责两个RNS之间的信令交互；在Iub接口的无线网络层是节点B协议，负责RNS内部的RNC与节点B之间的信令交互。 传输网络层3个接口统一应用ATM传输技术，3GPP还建议采用SCCP、MTP以及IP等技术。 用户平面包括数据流和用于传输数据流的数据承载，数据流是各个接口规定的帧协议。
7.2.6 WCDMA接入控制的基本通信流程 1.PRACH随机接入流程 PRACH装载随机接入信息的具体过程如下： （1）UE在PCCPCH解码BCH信息，寻找扰码和可用的RACH接入时隙。每两个无线帧20ms有15个接入时隙，间隔为5120chip。 （2）UE选择使用一个RACH时隙。 （3）UE根据接收的下行功率电平设置初始功率电平，向网络发送前导信息。 前导由一系列签名组成，每个PCCPCH前导包含4096chip，代表长为16chip签名的256次重复，共有16个可选择的签名。
（4）UE对捕获指示信道（AICH）解码，检查网络是否通知了收到发送的前导信息。如果没有，UE则用更高的比特传输功率再发送一次。 （5）当AICH显示网络已通知收到前导信息时，UE在PRACH发送RACH消息，RACH消息长度是1个或者2个WCDMA帧，需要10ms或20ms的时间。RACH消息部分每时隙包括数据和控制部分，并行传输。数据部分的扩频因子值为256、128、64和32，对应数据速率为10bit/s、20bit/s、40bit/s和80bit/s。控制信息部分每时隙包括8个已知导频符号和2bit的TFCI，扩频因子值为256。
如果在上行方向需要传输分组数据，但RACH分组交换的容量不够，UE就启用公共分组信道（CPCH），使用对应的上行公共分组物理信道（PCPCH）。PCPCH的接入时隙与RACH相同，接入过程和PRACH类似。PCPCH的帧结构为几个4096chip的接入前导、1个4096chip的冲突检测前导、1个8时隙的CPCH功率控制前导和1个可变长度的消息。 AICH属于下行公共指示信道，不承载传输信道，由基站物理层直接控制。AICH给UE提供上行接入信息已被系统获知的捕获指示，AICH无线帧长20ms，15个接入时隙，每接入时隙由4096chip的捕获指示和1024chip的空闲部分组成，扩频因子为256。
2.小区搜索基本流程 使用同步信道进行小区搜索的基本流程分为以下几个步骤：时隙同步、帧同步和主扰码组鉴别、扰码组鉴别，如图8-24所示。 2.小区搜索基本流程 使用同步信道进行小区搜索的基本流程分为以下几个步骤：时隙同步、帧同步和主扰码组鉴别、扰码组鉴别，如图8-24所示。
图8-24 小区搜索的基本流程
主同步信道（PSCH）是下行公共物理信道，没有数据，只在每个时隙发送一次同样的主同步码。主同步码只有一个，且在网络的每一小区都使用同一个主同步码，UE也有同样的码组，主同步码具有良好的非周期自相关特性，便于UE捕获。当UE接入网络系统，首先搜索PSCH，与信号最强的基站取得联系，解调PSCH时，UE检测到信号峰值位置对应于时隙的边界，于是获得了系统的时隙同步基准。
基于获得的系统的时隙同步基准，UE利用SSCH识别该小区的帧头以及主扰码组所属的码组。辅同步信道（SSCH）是下行公共物理信道，没有数据，只在每时隙传送一个特定的辅同步码字，每帧15个时隙传送特定的15个辅同步码字组合代表一个辅同步码组，共64个辅同步码组，与下行的64个辅扰码组一一对应。因为辅同步码以帧为周期，所以可实现帧同步。UE需要检查所有的15个时隙来搜索SSCH码字的最大峰值，检测到SSCH同步码字后，就得到了帧同步定时信息。 基于获得的帧同步定时信息，通过计算接收信号和所有可能的辅扰码组的互相关性，可以识别主扰码组所属的码组是64组中的第几组。
小区的主扰码组所属的码组确定后，需进一步确定小区身份，由于帧的起始位置已定，因而仅需要对某个位置进行检测即可，UE利用主扰码组的8个主扰码字分别与在主公共导频信道（PCPICH）检测到的主扰码进行相关性计算，确定主扰码字后，得到该小区的下行扰码组，从而确定了小区身份，于是主公共控制物理信道（PCCPCH）就可以被检测出，从而获得超帧同步，系统以及该小区的特定广播信息可以被读出来，完成小区搜索过程。
为了获得最优的系统性能，当基站设定网络参数时，需要考虑到同步方案的实现。初始的小区搜索进程没有改进的空间，但是切换进程的目标小区搜索过程可以进行优化。此时，UE已经具备目标小区的扰码组序号，如果网络频率规划将邻集列表中的所有小区的扰码组分配为与当前小区不同的扰码组，UE只需要确认第二步的检测结果，就可以通过SSCH码字与主扰码序列组的对应关系，跳过第三步直接找到目标小区，而不需要比较不同的主扰码序列。进一步提高小区搜索性能的方法还包括提供小区之间相对定时的信息，相对定时信息越准确，测试SSCH码字同步的时隙位置越少，正确检测的概率就越大。
3.UE注册与位置更新的基本流程 UE接入进程即随机接入进程主要包括随机接入信道（PRACH）进程和分组接入信道（CPCH）进程。 PRACH接入进程相对比较简单，CPCH接入进程经历了多次修改后，仍没有归入R99必须支持的功能。UE注册/位置更新的基本流程如图8-25所示。
图8-25 UE注册/位置更新的基本流程
UE注册/位置更新的主要步骤如下。 （1）UE配置参数。在PRACH接入进程开始前，首先UE上层（RRC）向物理层配置参数，主要有捕获指示信道传输定时（0或1）、每个接入业务级别（AccessServiceClass，ASC）可用签名序列组和随机接入信道（RACH）子信道组、功率调整步长、前导最大重传数、初始前导功率、结尾传输前导和随机接入信息控制部分的功率差Pp-m等。 （2）选择空闲前导时隙和签名序列。UE的ASC得到可用子信道组，求解空闲接入时隙序号，从中随机选取某个接入时隙。若此时没有空闲的时隙，则在ASC的有效RACH子信道集内随机等概地选择一个接入时隙，从给定的ASC的空闲签名序列中随机等概地选择一个签名序列。
（3）设置前导参数并发出接入请求前导。前导重传计数器设置为PreambleRetransMax，前导功率指令设置为Preamble-Initial-Power，该指令将前导传输功率设置为：若前导功率指令参数超过最大允许值，则前导传输功率为最大允许功率；若前导功率指令参数低于最小值，则前导传输功率设置为等于或大于指令的前导功率，且等于或小于要求的最小功率值。UE通过PRACH发出接入请求前导。 （4）UE收到AICH传来的NodeB收到接入请求前导的接收应答。
（5）根据AICH的传输定时参数，在最后一个传输前导结束3～4个接入时隙后传输随机接入消息，包括控制和数据部分。随机接入消息的控制部分的传输功率必须比相邻前导的功率高Pp-m（dB）。随机接入消息的数据部分的传输功率按上行链路RACH功率控制设置。 （6）系统通过辅助公共控制物理信道（SCCPCH）为UE分配双向的专用物理数据和控制信道。至此，UE注册/位置更新完成。 （7）UE通过分配的双向专用数据和控制物理信道（DPDCH和DPCCH）接收语音、数据和控制信息。
4.UE主叫和被叫的基本流程 UE处于空闲状态时，在承载寻呼信息的SCCPCH和PICH信道上监听系统信息或寻呼信息。PICH给UE提供寻呼指示（PagingIndicator，PI），通知UE到SCCPCH上接收寻呼信息。UE在包含寻呼指示符的PICH帧内检测到寻呼信息，PICH帧的寻呼指示符集表示PICH帧结束τPICH码片后，SCCPCH帧的PCH信道数据为对应该寻呼指示的UE寻呼消息。 UE在网络注册后，被分配到一个寻呼组，如果上层配置了该寻呼组的寻呼信息（有该寻呼组内UE的来电或短信息等），则对应的PI周期出现在PICH上。
UE在检测到属于自己的PI后，接收SCCPCH下一帧的PCH信息，判断寻呼信息是否属于该UE。如果UE位于小区的边界，PI的接收不十分可靠，UE就连续接收PCH信息。 PI出现的频率越低，UE从睡眠模式被激活的频率也就越低，相应的UE电池持续的时间也就越长，其代价是延长了响应来电的时间。 UE主、被叫的基本流程分别如图8-26、图8-27所示。
图8-26 UE主叫的基本流程
图8-27 UE被叫的基本流程
7.2.7 从2G网络向WCDMA网络的平滑过渡方案 总体上来说，由2G向3G演进的步骤分为两步：第一步为过渡性方案；第二步实现IP核心网。 1.R99标准的WCDMA过渡性方案 3GPPR99标准的WCDMA过渡性方案如图8-28所示。它基本上是在二代的GSM与二代半的GPRS的网络平台基础上过渡和升级产生的。与2GGSMPHASE2+及GPRS标准相比，3G的R99过渡方案主要有以下几方面的特点：
（1）无线接口。 2G和2.5G的GSM和GSM／GPRS采用的是时分多址TDMA方式，而3G的WCDMA则采用码分多址CDMA方式。可见，在空中接口的主要多址接入方式上是完全不同的，是完全不兼容的。 3G在2.5G的GPRS基础上，分别支持电路交换CS和分组交换PS两类业务。3G的传送数据能力有很大的增强，即从原来2G最低的9.6kb/s提高至3G最高达2Mb/s。 在3G中，实现了包含图像业务在内的多媒体业务传送。然而在2G中，只能传送语音与低速的电路交换数据业务，2.5G虽然有所改善，但改善很有限。
图8-28 3GPP标准中WCDMA过渡方案R99
（2）语音业务。由于引入了自适应多速率语音编码AMR，从而进一步提高了语音质量和系统的容量。 （3）数据业务。特别是分组数据业务，使移动因特网的实现有了实质性的进展。从分组传递、信息安全到协议和网络平台的改善，做了一系列较全面的改进。 （4）无线接入网系统。在3G中基于2G原有的结构与接口，引入了基于ATM的Iu、Iub和Iur接口。对应于2.5G的GSM／GPRS网络中的A接口和Gb接口，引入了分别针对电路交换CS的IuCS、针对分组交换的IuPS和针对广播域的IuBS。对应于2G的GSM中不开放的Abis接口，将它改变成开放型的Iub接口，以便于不同厂家产品间的连接。为了便于3G中软切换的实现，在不同的RNC之间增设了Iur接口。
（5）核心网系统。将核心网粗分为两个域，即电路交换CS和分组交换PS两个部分。电路交换CS域供电路交换型业务，主要是语音业务及部分电路交换型数据业务用，并负责电路交换业务的呼叫、控制和移动管理；分组交换PS域供分组交换型业务，主要是分组数据业务及IP电话等分组交换型数据业务用，即分组数据业务的接入、控制和移动性管理；核心网还可以与广播性业务集中起来统一控制与管理。 3G的R99是从2.5GGSM／GPRS升级的，两者的基本结构与实体相同。正如图8-28所示，两者间的主要差异仅在于功能上的加强与软件版本的升级，比如，在CS域，R99增加了定位技术、号码可携带及一些智能型业务等。在PS域，也对一些具体接口协议、工作流程和业务能力做了部分改动与加强。图中为了区别2.5G与3G，R99中各主要功能块后面都附加了一个“E”，以表示它是原2.5GGSM／GPRS各相应功能块的改进型。
2.3GPP的全IP核心网络 3GPP提出的全IP网络参数模型如图8-29所示。
图8-29 3GPP全IP网络模型
所谓全IP化，是指结构（含网络和终端）IP化、协议IP化到业务IP化的全过程。全IP化应首先从核心网IP化开始，即一个IP核心网应能提供基于IP的各种媒体业务（含多媒体业务在内）；多种媒体（含语音、数据、图像等）流和多媒体流均应在统一的IP核心网上传送和交换；IP作为承载和传输技术，应从核心网开始逐步延伸至无线接入网、无线接口直至移动终端；全IP核心网结构是基于分层结构，而且控制域和传输域相互独立。 基本的全IP网络模型分为4层：应用和服务层，包含应用如电子信件、日历和浏览；服务控制层，维持用户的资料、位置信息、账单和个人设置；安全和移动管理层，在网络控制层中实现；连接层，主要处理信令和业务的传输。
全IP可以有不同形式的实现方案，目前主要有两种方法，两者的主要区别在于移动性管理。一种是基于2 全IP可以有不同形式的实现方案，目前主要有两种方法，两者的主要区别在于移动性管理。一种是基于2.5G的GSM／GPRS的移动性管理方法，具有向下即对2.5G的兼容性；另一种是基于IETF的移动IPv6的方案。然而移动IP技术就目前而论，仅能初步解决用户漫游问题，尚不能解决移动用户最核心的快速无缝切换的技术难题。 将来的方案很可能是上述两种方案互补结合的综合体。发展和实现全IP网络的主要因素是成本和灵活性。成本包含网络部署、维持运营及将来的升级等；而灵活性则应该体现在网络实现可以通过一些独立的模块，并在网络边缘引入智能和自动配置来实现，即通过一个IP开放式网络平台可以灵活地增加各种服务、支持不同的协议和网络子系统，将应用与下层网络相分离，服务的增加可独立于无线接入网。
全IP网络要包含以下几个主要部分。 （1）无线网络，主要有移动用户有关设备、无线链路和无线接入网，包括支持3G的UTRAN和支持GPRS改进型的EDGE及HIPERLAN2的GERAN。 （2）GPRS网络的GSN功能同安装在R99分组交换网中一样，为移动终端提供移动管理功能和PDP内容激活业务。而HLR的功能由HSS（归属用户服务器）来实现，用来保存用户特征数据。 （3）呼叫控制，它由呼叫状态控制功能（CSCF）、媒体网关控制功能（MGCF）、漫游信令（R-SGW）、媒体网关（MGW）、传输信令网关（T-SGW）和媒体资源功能（MRF）实现。
（4）连接其他网络的网关，与外部网络的互连是通过GGSN、MGCF、MGW、R-SGW和T-SGW等部分来实现的。其中，与传统移动网的信令接口通过R-SGW、CSCF、MGCF、TSGW和HSS实现，承载接口通过MGW实现，与固定核心网的电路交换信令接口通过CSCF、MGCF、T-SGW实现。 （5）业务结构，与应用和业务的接口由HSS、SGSN和CSCF来实现，与非标准业务接口则通过应用业务层实现。
7.3 CDMA 2000系统 7.3.1 CDMAOne与CDMA2000 1.CDMAOne标准系列简介 美国Qualcomm公司于1990年提出了基于直扩码分的数字蜂窝通信系统，1993年正式成为北美数字蜂窝通信标准。IS-95是第一个码分多址CDMA的空中接口标准。IS-95空中接口主要参数见表7-4。
表7-4 IS-95空中接口主要参数
CDMAOne是以IS-95标准为核心的系列标准总称，它包含IS-95，IS-95A，TSB74，STD-008，IS-95B等。IS-95是CDMAOne系列标准中最先发布的标准，而IS-95A则是第一个商用化的标准，它是IS-95的改进版本。
2.CDMA2000标准系列简介 CDMA2000是美国为了将CDMAOne系列进一步升级至第三代移动通信而制定的标准。CDMA2000系列标准主要包含CDMA20001x、CDMA20001x-EV（Evolution）和CDMA20003x等系列。其中，1x和3x分别代表其载波1倍于IS-95A（即与IS-95A相同）和3倍于IS-95A（即采用3载波方式）。 CDMA2000-1x原意是指CDMA2000的第一阶段(速率高于IS-95，低于2Mb/s)，可支持308kb/s的数据传输、网络部分引入分组交换以及移动IP业务。
有人称CDMA2000-3x为CDMA2000第二阶段，实际上并不准确。它与CDMA2000-1x的主要区别是前向CDMA信道采用3载波方式，而CDMA2000-1x用单载波方式。因此它的优势在于能提供更高的速率数据，但占用频谱资源也较宽，在较长时间内运营商未必会考虑CDMA2000-3x，而会考虑CDMA2000-1xEV。 CDMA2000-1xEV是在CDMA2000-1x的基础上进一步提高速率的增强体制，采用高速率数据(HDR)技术，能在1.25MHz（同CDMA2000-1x带宽）内提供2Mb/s以上的数据业务，是CDMA2000-1x的边缘技术。3GPP已开始制定CDMA2000-1xEV的技术标准，其中用高通公司技术的称为HDR，用摩托罗拉和诺基亚公司联合开发技术的称为1xTREME，中国的LAS-CDMA也属此列。
CDMA2000在探索新技术方面是较活跃的，为进一步加强CDMA2000-1x的竞争力，3GPP2从2000年开始在CDMA2000-1x的基础上制定1xEV的标准。目前1xEV分为以下两个阶段。 第一阶段：1xEV-DO（DataOnly），采用与语音分离的信道传输数据，高通公司提出的HDR（HighDataRate）技术已成为该阶段的技术标准，支持平均速率为650kb/s、峰值速率为2.4Mb/s的高速数据业务。
第二阶段：1xEV-DV（DataandVoice），数据信道与语音信道合一。与GSM不同，由GSM演进的GPRS为第二代半产品，CDMA并无第二代半产品。IS-95为第二代，IS-2000(包括CDMA2000-1x、CDMA2000-3x、CDMA2000-1xEV等)均属第三代产品。当然，各系列产品之间的业务性能、功能还是有明显的差别的。 CDMA20003x占有3个载波，每个载波上都采用1.2288Mc/s的直接（DS）扩频，故属于多载波（MC）方式，其码片速率为3×1.2288Mc/s=3.6864Mc/s。目前这一方案基本上被搁置，也没有制造商问津，因为它实际上已被性能更优越的CDMA20001xEV所代替。表8-5给出了CDMA20001x和CDMA20003x的一些主要物理参数，把它们列在一起以便比较，实际上它们主要的空口接口参数是完全一样的。
表8-5 CDMA2000主要物理参数
图8-30 CDMA网络系统演进过程示意图
3.CDMA2000的技术特点 与CDMAOne相比，CDMA2000有下列技术特点。 （1）多种信道带宽，前向链路上支持多载波（MC）和直扩（DS）两种方式；反向链路仅支持直扩方式。当采用多载波方式时，能支持多种射频带宽，即射频带宽可为N×1.25MHz，其中N=1、3、5、9或12，目前技术仅支持前两种，即1.25MHz（CDMA20001x）和3.75MHz（CDMA20003x）。 （2）与现存的TIA/EIA-95B系统具有无缝的互操作性和切换能力，可实现CDMAOne向CDMA2000系统平滑过渡演进。
（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。 （6）具有先进的多媒体服务质量（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）采用了一系列新技术，在提高系统性能和容量上有明显的优势，在相同条件下，对普通语音业务而言，CDMA2000系统容量大致为IS-95系统的两倍。
·采用Turbo编码； ·前向发射分集； ·前向和反向空中接口的快速功率控制； ·前向和反向同时采用导频辅助的相干解调； ·前向信道中采用公共连续导频方式进行相干检测； ·采用辅助导频来支持波束形成应用和增加容量。
（9）为支持MAC对物理层进行了以下优化： ·采用了专用控制信道； ·设计了两类码复用业务信道，基本信道用于传送语音、信令和低速数据，是一个可变速率信道，补充信道用于传送高速率数据，在分组数据传送上应用了ALOHA技术，改善传输性能； ·为支持快速分组数据业务的接入控制采用了增强的寻呼和接入信道； ·灵活帧长，可变帧长的分组数据控制信道操作（5ms和20ms）。
（10）采用短PN码，通过不同的相位偏置区分不同的小区，采用Walsh码区分不同信道，采用长PN码区分不同用户。 （11）支持软切换和更软切换。 （12）可选择较长的交织器。 （13）可支持多种空中接口信令的灵活的信令结构。
7.3.2 CDMA2000的物理信道结构 为了满足3G系统业务的需求，并实现从现有2G系统的CDMA技术平滑演进到3G，CDMA2000相对于2G系统的CDMAOne标准提出了更多的物理信道，对于它们的应用可以非常灵活，但增加了复杂度。 扩频速率（SpreadingRate，SR）指的是前向或反向CDMA信道上的PN码片速率。CDMA2000有两种SR。 一种为SR1（通常记做1x）。SR1的前向和反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为1.2288Mc／s的直接序列（DS）扩频。
另一种为SR3（通常记做3x）。SR3的前向CDMA信道有3个载波，每个载波上都采用1 另一种为SR3（通常记做3x）。SR3的前向CDMA信道有3个载波，每个载波上都采用1.2288Mc／s的DS扩频，总称多载波（MC）方式；SR3的反向CDMA信道在单载波上采用码片速率为3.6864Mc/s的DS扩频。 无线配置（RadioConfiguration，RC）指一系列前向或反向业务信道的工作模式，每种RC支持一套数据速率，其差别在于物理信道的各种参数，包括差错控制编码、调制特性和扩频速率等。CDMAOne的前向、反向业务信道只能支持RC1和RC2，分别对应数据速率9600bit/s和14400bit/s。CDMA2000的前向业务信道支持速率集RC1~RC9，在Release C标准中增加了速率集RC10；反向业务信道支持速率集RC1~RC6，在ReleaseC标准中增加了速率集RC7。
表8-6 CDMA2000系统业务信道的RC特性
1.CDMA2000的前向链路物理信道 CDMA2000系统前向链路所包括的物理信道如图8-31所示。CDMA2000lx EV-DV新增的前向物理信道在图中未画出。
图8-31 CDMA2000系统的前向物理信道
这些信道由适当的Walsh函数或准正交函数（QuasiOrthogonalFunction，QOF）进行扩频。前向链路有9种RC配置，其中Walsh函数用于RC1或RC2；Walsh函数或QOF用于RC3～RC9。CDMA2000采用了变长的Walsh码，对于SR1，最长可为128；对于SR3，最长可为256。 1）前向导频信道 前向导频信道包括前向导频信道（ForwardPilotChannel，F-PICH）、前向发送分集导频信道（ForwardTransmitDiversityPilotChannel，F-TDPICH）、前向专用辅助导频信道（ForwardDelicatedAuxiliaryPilotChannel，F-APICH）和前向辅助发送分集导频信道（ForwardAuxiliaryTransmitDiversityPilotChannel，F-ATDPICH）。它们都是未经调制的扩频信号，导频信道的所有比特为0，不需要编码和交织，只需要正交扩频和QPSK调制。BS发射它们的目的是使在其覆盖范围内的MS能够获得基准频率和相位定时信息，以帮助MS对BS所发的信号进行相干解调。
前向导频信道（F-PICH）不含有任何用户信息，传输全零码，载频上的每个小区或扇区配置一个，固定用Walsh码W046作为信道化码并且扩频，然后属于同一小区的其他前向信道使用同一相位偏置的PN短码进行扰码，而在不同相邻小区的F-PICH中加上了不同偏置的PN短码进行扰码（同一小区/扇区的不同载频的导频短码的相位相同），这样移动台开机初始化时搜索、测量一定范围内不同基站的F-PICH，然后锁定最强的导频信号，并利用此偏置的PN短码序列将对应基站的其他前向信道解扩频。在接入系统后，移动台利用导频信号来比较不同基站之间的信号强度，从而确定何时进行切换。由于F-PICH的功能特点，需要在基站的整个覆盖范围内有效，通常其占用的功率较大。
前向发送分集导频信道（F-TDPICH）用于起分集作用的前向信道上，提供相应的相位定时信息。 前向专用辅助导频信道（F-APICH）支持前向链路上应用智能天线的情况，智能天线技术实际上就是缩小天线波束的主瓣，并使主瓣对准用户的方向，这样可以提高有用信号的增益，同时减小从其他方向来的噪声和干扰。在形成某个方向的波束时，针对该波束增加了前向专用辅助导频信道（F-APICH）。若该波束上还使用了发送分集技术，则还应增加前向辅助发送分集导频信道（F-ATDPICH）。F-ATDPICH用于使用智能天线同时支持波束发送分集的情况。
2）前向同步信道（F-SYNC） 前向同步信道（ForwardSynchronizationChannel，F-SYNC）是经过编码、符号重复、交织、扩频和QPSK调制的信号。MS通过对它的解调可以获得PN长码状态、系统定时信息和其他一些基本的系统配置参数，包括：BS当前使用的协议版本号；BS所支持的最小协议版本号；网络和系统标识；频率配置；系统是否支持SR1或SR3，如果支持SR1或SR3，所对应的发送开销（Overhead）信息的信道配置情况等。
F-SYNC的数据速率为1200bit/s，固定用Walsh码W3264作为信道化码且扩频。F-SYNC携带了系统的一些定时信息，这些信息定期快速更新。通常它与F-PICH一样，每个载频上的每一小区/扇区配置一个。在F-PICH为MS提供载波相位以及PN短码相位信息后，F-SYNC进一步为移动台提供当前系统时间、长码发生器状态、短码偏置值、前向寻呼信道数据速率等信息。
在基站覆盖的范围内，各移动台可以利用F-SYNC上的信息进行同步捕获。在基站覆盖区内，开机状态的MS利用它来获得初始的时间同步。由于F-SYNCH上使用的短码偏置与同一小区F-PICH上使用的相同，一旦MS通过捕获F-PICH获得同步，F-SYNC也就同步上了，这时就能够对F-SYNC进行解调。F-SYNCH除了有同步时间的功能之外，还提供系统长码发生器同步、寻呼信道速率指示等，为MS进一步解调前向寻呼信道做好了准备，因为前向寻呼信道是用PN长码扰码的，并且其速率可能配置为9600bit/s或4800bit/s，如果MS不知道相应的长码信息和速率，就无法正确接收前向寻呼信道（F-PCH）。
3）前向寻呼信道（F-PCH） 前向寻呼信道（ForwardPagingChannel，F-PCH）是经过编码、符号重复（仅在数据速率为4800bit/s时需要）、交织、扰码、扩频和QPSK调制的信号，但送到复扩频Q支路的信号为全0。 F-PCH的主要功能是向覆盖区内的MS广播系统参数消息、接入参数消息、邻区列表消息、CDMA信道列表消息等系统配置参数消息，这些属于公共开销信息，MS可以根据这些消息发起接入、扫描相邻基站、进行切换等等。当业务信道尚未建立时，MS还可以通过F-PCH收到时隙寻呼消息、标准的指令消息、信道分配消息、数据子帧消息、鉴权查询消息、共享安全数据更新消息、特性通知消息等针对特定MS的专用消息。
每个载波上的小区/扇区最多可配置7个F-PCH，F-PCH的传输速率配置为9600bit/s或4800bit/s两种，在系统规划时，经过在数据速率和覆盖范围之间寻求折中后确定，F-PCH固定用Walsh码W164～W764作为信道化码并且扩频，与前向同步信道（F-SYNCH）不同的是，它使用PN长码作为扰码。 在CDMA2000中，F-PCH是和IS-95兼容的信道，它的功能被F-BCCH、F-QPCH和F-CCCH取代并得到增强。通常F-BCCH发送公共系统开销消息，而F-QPCH和F-CCCH联合起来发送针对MS的专用消息，提高了寻呼的成功率，降低了MS的功耗。
4）前向广播控制信道（F-BCCH） 前向广播控制信道（ForwardBroadcastControlChannel，F-BCCH）是经过编码、符号重复、交织、扰码、扩频和QPSK调制的信号。F-BCCH是BS用来发送系统开销信息和进行短消息广播的信道。
5）前向快速寻呼信道（F-QPCH） 前向快速寻呼信道（ForwardQuickPagingChannel，F-QPCH）是没有编码，经过符号重复、开关键控（OnOffKeying，OOK）、扩频和QPSK调制的信号。BS用它来通知在覆盖范围内的、工作于时隙模式且处于空闲状态的MS，是否应该在下一个F-CCCH或F-PCH的时隙（每时隙80ms）上接收F-CCCH或F-PCH的信息，F-QPCH与F-CCCH和F-PCH的时隙一一对应，但比它们提前100ms。使用F-QPCH的目的，最主要的是使MS不必长时间地监听F-PCH，从而达到延长MS待机时间的目的。对SR1，最多可以有3个F-QPCH。
6）前向公共功率控制信道（F-CPCCH） 前向公共功率控制信道（ForwardCommonPowerControlChannel，F-CPCCH）是经过编码、符号重复、扩频和Q.PSK调制的信号，F-CPCCH不经过交织编码。F-CPCCH的目的是对多个反向公共控制信道（ReverseCommonControlChannel，R-CCCH）和反向增强接入信道（Reverse-EnhancedAccessChannel，R-EACH）进行功率控制，实现MS接入时对其接入功率进行闭环控制。BS可以支持一个或多个F-CPCCH，每个F-CPCCH又分为多个功率控制子信道，每个子信道一个比特，相互间采用时分复用，每个功率控制子信道控制一个R-CCCH或R-EACH。
公共功率控制子信道用于控制R-CCCH还是R-EACH取决于工作模式。当工作在功率受控接入模式（PowerControlledAccessMode）时，MS利用指定的F-CPCCH上的子信道控制R-EACH的发射功率。当工作在预留接入模式（ReservationAccessMode）或指定接入模式（DesignatedAccessMode）时，MS利用指定的F-CPCCH上的子信道控制RCCCH的发射功率。
7）前向公共分配信道（F-CACH） 前向公共分配信道（ForwardCommonAssignmentChannel，F-CACH）是经过编码、交织、数据扰码、扩频和QPSK调制的信号。F-CACH专门用于在接入过程向MS发送反向信道分配的快速响应信息，提供对反向链路上随机接入分组传输的支持。F-CACH在预留接入模式中控制R-CCCH和相关的F-CPCCH子信道，并在功率受控接入模式下提供快速的确认，此外还有拥塞控制的功能。BS也可以不用F-CACH，而是选择F-BCCH来通知MS。
8）前向公共控制信道（F-CCCH） 前向公共控制信道（ForwardCommonControlChannel，F-CCCH）是经过编码、交织、扰码、扩频和QPSK调制的信号。BS用它来给空闲状态的特定MS发送专用消息，如寻呼消息等。F-CCCH具有可变的发送速率9600bit/s、19200bit/s或38400bit/s；帧长为20ms、10ms或5ms。尽管F-CCCH的数据速率能以帧为单位改变，但发送给MS的给定帧的数据速率对于MS来说是已知的。
9）前向专用控制信道（F-DCCH） 前向专用控制信道（ForwardDedicatedControlChannel，F-DCCH）是经过编码、交织、数据扰码、扩频和QPSK调制的信号。在通话和数据业务过程中，BS用F-DCCH来向特定的MS传送用户和信令信息。对于给定的BS，F-DCCH所用的I、O路导频PN序列和前向导频信道（F-PICH）的导频PN序列偏置相同。 每个前向链路业务信道最多可以包括1个F-DCCH。在数据速率选定的情况下，BS必须能够在F-DCCH上以固定的速率发送。F-DCCH的帧长为5ms或20ms。F-DCCH必须支持非连续的发送方式，断续的基本单位为帧。在F-DCCH上，允许附带一个前向功率控制子信道。
10）前向基本信道（F-FCH） 前向基本信道（F-FCH）是经过编码、符号重复、交织、数据扰码、扩频和调制的信号。在RC1中经过编码调制后的调制符号速率是固定的19.2ks/s，在RC3～RC4业务中，经过编码调制后的调制符号速率为19.2～614.4ks/s，基带数据扰码生成方式复杂一些；RC1的数字调制方式采用BPSK，仅用1支路，而RC3～RC4采用QPSK。F-FCH用来在通话和数据业务过程中向特定的MS传送用户信息和信令信息。每个前向链路业务信道最多可以包括1个F-FCH。F-FCH可以支持多种可变速率，工作于RC1或RC2时，它分别等价于IS-95A或IS-95B的业务信道。F-FCH在RC1和RC2时的帧长为20ms；在RC3～RC9时的帧长为5ms或20ms。对于一个特定的RC，F-FCH的数据速率和帧长可以以帧为单位进行选择，但调制符号的速率保持不变。对于RC3～RC9的F-FCH，BS可以在一个20ms帧内暂停发送最多3个5ms的帧。数据速率越低，相应的调制符号能量越低，这和已有的CDMAOne系统相同。在F-FCH上，允许附带一个前向功率控制子信道。
11）前向补充信道（F-SCH） 前向补充信道（ForwardSupplementalChannel，F-SCH）是经过编码、符号重复、交织、数据扰码、扩频和QPSK调制的信号，其结构和F-FCH在RC3～RC4下的结构相同，不同点在成帧的参数上。F-SCH用来在通话和数据业务过程中向特定的MS传送用户信息。F-SCH只适用于RC3～RC9。每个前向业务信道可以包括最多2个F-SCH。F-SCH可以支持多种速率，当它工作在某一允许的RC下，并且分配了RC速率集中对应的单一的数据速率时，它固定在这个速率上工作；而如果分配了多个数据速率，则F-SCH能够以可变速率发送。F-SCH的帧长为20ms、40ms或80ms。BS可以支持F-SCH帧的非连续发送。速率的分配是通过专门的补充信道请求消息等来完成的。
12）前向补充编码信道（F-SCCH） 前向补充编码信道（ForwardSupplementalCodeChannel，F-SCCH）是IS-95B系统增加的信道，国际上很少使用IS-95B系统，国内没有使用IS-95B系统。F-SCCH用来在通话和数据业务过程中向特定的MS传送用户信息，其实质是将前向基本信道（F-FCH）捆绑使用，以获得更高的数据速率。F-SCCH只适用于RC1和RC2。每个前向链路业务信道可以包括7个F-SCCH。F-SCCH在RC1和RC2时的帧长为20ms。在RC1下，F-SCCH的数据速率为9600bit/s；在RC2下，其数据速率为14400bit/s。
13）CDMA20001xEV-DV新增的前向物理信道 为了进一步提高CDMA20001x的能力，使其在单个1 13）CDMA20001xEV-DV新增的前向物理信道 为了进一步提高CDMA20001x的能力，使其在单个1.25MHz带宽上提供更高的数据速率，在3GPP2ReleaseC和ReleaseD规范中，在保持后向兼容的前提下，CDMA20001xEV-DV系统新增加了一些可以和传统语音业务并存于同一载波的新的业务信道配置和工作模式。ReleaseC通过使用前向分组数据信道（F-PDCH），使前向链路的峰值传输数据速率达到近3.1Mb/s；ReleaseD通过使用反向分组数据信道（ReversePacketDataChannel，R-PDCH），使反向链路的峰值传输数据速率超过1.8Mb/s，F/R-PDCH比前述的F/R-SCH的理论性能更好。ReleaseC和ReleaseD的信道中，除了高速的分组数据信道F/R.PDCH外，还增加了一些用来支持这两个高速信道工作的控制信道。
在前向链路上有前向分组数据控制信道（ForwardPacketDataControlChannel，F-PDCCH）和前向指示控制信道（ForwardIndicatorControlChannel，F-ICCH）及前向确认信道（ForwardAcknowledgementChannel，F-ACKCH）；在反向链路上有反向分组数据控制信道（R-PDCCH）、反向请求信道（ReverseRequestChannel，R-REQCH）、反向确认信道（ReverseAcknowledgementChannel，R-ACKCH）、反向信道质量指示信道（ReverseChannelQualityIndicatorChannel，R-CQICH）和反向辅助导频信道（ReverseSupplementalPilotChannel，R-SPICH）。
2.CDMA2000的反向链路物理信道 CDMA2000系统反向链路所包括的物理信道如图7-32所示。CDMA20001xEV-DV新增的反向物理信道在图中未画出。
图7-32 CDMA2000系统的反向链路物理信道
对于反向链路的RC而言，MS必须支持在RC1、RC3或RC5中的操作，这三种RC是最基本的RC；MS还可以支持在RC2、RC4或RC6中的操作。支持RC2的MS必须支持RC1；支持RC4的MS必须支持RC3；支持RC6的MS必须支持RC5。MS不能在反向链路业务信道上使用RC1或RC2的同时使用RC3或RC4。
1）反向导频信道（R-PICH） 反向导频信道（Reverse-PilotChannel，R-PICH）是未经过编码调制的扩频信号。R-PICH帮助BS检测MS的发射，取得相位定时参考，进行相干解调，同时R-PICH还承载用来对前向信道进行快速功率控制的指令。这是CDMA2000系统的一大特点，IS-95CDMA系统是不具备这一特点的。 R-PICH与F-PICH的作用类似，不同之处在于F-PICH可以单独发射，而R-PICH一般伴随其他反向信道的传输发射，这些反向信道是R-EACH、R-CCCH及在RC3和RC4工作下的R-FCH、R-SCH、R-DCCH。
当使用R-EACH、R-CCCH或RC3～RC6的反向链路业务信道时，应该发送R-PICH。当发送R-EACH前导（Preamble）、R-CCCH前导或反向链路业务信道前导时，也应该发送R-PICH。 当MS的反向链路业务信道工作在RC3～RC6时，它应在R-PICH中插入一个反向功率控制子信道。MS用该功率控制子信道支持对前向链路业务信道的开环和闭环功率控制。 R-PICH以1.25ms的功率控制组进行划分，一个功率控制组内的所有PN码片都以相同的功率发射。反向功率控制子信道又将20ms内的16个功率控制组划分后组合成两个子信道，分别称为主功率控制子信道和辅助功率控制子信道，前者对应F-FCH或F-DCCH，后者对应F-SCH。
2）反向接入信道（R-ACH） 反向接入信道（Reverse-AccessChannel，R-ACH）属于CDMA2000后向兼容IS-95的信道，是经过编码（14.4ks/s）、符号重复（28.8ks/s）、交织（28.8ks/s）、64阶Walsh码正交调制（307.2kc/s）、PN长码扩频和加扰（4倍扩频1.2288Mc/s）及OQPSK数字调制的信号。它用来发起同BS的通信或响应寻呼信道消息。MS使用R-ACH发送非业务信息，R-ACH传送的信息主要包括：①登记信息：MS通知BS它所处的位置、转台以及其他登记所需的参数；②始呼信息：允许MS发起呼叫（发送拨号数字）；③寻呼响应信息：对寻呼发出响应；④鉴权查询响应信息：用于验证MS的合法身份。R-ACH的输入信息速率为4.8kb/s。R-ACH采用随机接入协议，每个接入探查包括接入前导和后面的接入信道数据帧。反向CDMA接入信道最多可包含32个R-ACH，编号为0～31。对于前向CDMA信道中的每个F-PCH，在相应的反向CDMA信道上至少有1个R-ACH，每个R-ACH与单一的F-PCH相关联。R-ACH的前导是由96个0组成的帧。
3）反向增强接入信道（R-EACH） 反向增强接入信道（R-EACH）是为了克服IS-95的R-ACH速率低、接入时延大和传输质量有限而引入的。它是经过编码、符号重复、交织、Wlalsh码正交调制、PN长码扩频和加扰及数字调制的信号。它用于MS发起同BS的通信或响应专门发给MS的消息。它和R-ACH的区别在于其码率是1/4，而R-ACH是1/3，而且R-EACH和R-PICH并发传送，纠错能力更强；R-ACH是响应F-PCH的，而R-EACH是响应F-CCCH的。与一个F-CCCH对应，最多可以有32个R-EACH，编号为0～31；与R-ACH不同的是，R-EACH采用了随机接入协议。R-EACH可用于基本接入模式、功率受控模式（IS-2000ReleaseC中已去掉该模式）和预留接入模式这三种接入模式中。第一种模式单独工作在R-EACH上，适合传送数据量较小的接入，后两种模式可以工作在同一个R-EACH上，预留接入模式适合传送数据量较大的接入又没有必要为此建立专门信道的情况。与R-EACH相关联的R-PICH不包含反向功率控制子信道。对于在功率受控模式或预留接入模式工作的每个R-EACH，有1个F-CACH与之关联。
4）反向公共控制信道（R-CCCH） 反向公共控制信道（R-CCCH）是经过编码、符号重复、交织、扩频和调制的信号。它用于在没有使用反向业务信道时向BS发送用户和信令信息，它的重要特点是发射功率受BS的F-CPCCH控制，并且本身还可以工作在软切换模式，因此可以支持较高的速率，对系统资源利用充分。但是R-CCCH的建立需要R-EACH和F-CACH的配合，过程较为复杂。R-CCCH可用于预留接入模式和指定接入模式这两种接入模式中。与R-CCCH相关联的R-PICH不包含反向功率控制子信道。对于所支持的各F-CCCH，反向CDMA信道最多可包含32个R-CCCH，编号为0～31。对于所支持的各F-CACH，反向CDMA信道最多可包含32个R-CCCH，编号为0～31。对应于前向CDMA信道中的每个F-CCCH，在相应的反向CDMA信道上至少有1个R-CCCH。每个R-CCCH与单一的F-CCCH相关联。
5）反向专用控制信道（R-DCCH） 反向专用控制信道（ReverseDedicatedControlChannel，R-DCCH）是经过编码、符号重复、交织、扩频和调制的信号。它的功能和F-DCCH类似，用于在通话中向BS发送低速小量数据或相关控制信息。反向业务信道中最多可包括1个R-DCCH。R-DCCH的帧长为5ms或20ms。R-DCCH可以动态分配，非连续发送，断续的基本单位是帧，比较适合于突发方式数据，不支持语音业务。
6）反向基本信道（R-FCH） 反向基本信道（ReverseFundamentalChannel，R-FCH）是经过编码、符号重复、交织、扩频和调制的信号。CDMA1x的R-FCH兼容CDMAOne中的R-FCH，对应的是RC1和RC2。新增的RC3和RC4与RC1和RC2不同，不再采用64阶正交调制，而是对每个MS的不同反向信道用不同的Walsh码区分。R-FCH的RC3和RC4编码部分可采用1/4的卷积码，纠错能力更强，利用PN长码扩频和加扰，采用混合移相键控（HPSK）调制。RC1和RC2的R-FCH的非全速率是采用非连续方式发送的，因为它们没有R-PICH。RC3和RC4的非全速率是连续发送的，而不是非连续的，但降低了功率，保证每信号比特能量基本不变，因为BS对反向的闭环功率控制必须要求有相对稳定的参考。R-FCH的功能是向BS发送用户的语音和数据及信令信息。反向业务信道中最多可包括1个R-FCH。RC1和RC2的R-FCH为后向兼容方式，其帧长为20ms；RC3~RC6的R-FCH帧长为5ms或20ms。某一RC下的R-FCH的数据速率和帧长应该以帧为基本单位进行选取，同时保持调制符号速率不变。
7）反向补充信道（R-SCH） 反向补充信道（ReverseSupplementalChannel，R-SCH）和F-SCH类似，是为高速率数据业务增加的信道，其结构和R-FCH类似。它是分组业务信道，用于向BS发送数据速率高于19.2kb/s的用户数据业务，它只适用于RC3～RC6。反向业务信道中最多可包括2个R-SCH。R-SCH可以支持多种速率，当它工作在某一允许的RC下，并且分配了单一的数据速率时，它固定在这个速率上工作；而如果分配了多个数据速率，R-SCH则能够以可变速率发送。R-SCH必须支持20ms的帧长，也可以支持40ms或80ms的帧长。
8）反向补充码分信道（R-SCCH） 反向补充码分信道（ReverseSupplementalCodeChannel，R-SCCH）属于CDMA2000后向兼容IS-95而保留的信道，只适用于RC1和RC2。它用于在通话中向BS发送用户信息，反向业务信道中最多可包括7个R-SCCH，虽然它们和相应RC下的R-FCH的调制结构是相同的，但它们的长码掩码及载波相位相互之间略有差异。R-SCCH在RC1和RC2时的帧长为20ms。在RC1下，R-SCCH的数据速率为9.6kb/s；在RC2下，其数据速率为14.4kb/s。R-SCCH的前导是在其自身上发送的全速率全零帧（无帧质量指示）。当允许在R-SCCH上不连续发送时，在恢复已中断的发送时，需要发送R-SCCH前导。
9）CDMA20001xEV-DV新增的反向物理信道 下面简单介绍在CDMA2000的ReleaseC和ReleaseD规范中，对应CDMA20001xEV-DV系统新增的反向物理信道。 （1）反向分组数据信道（R-PDCH）。反向分组数据信道（R-PDCH）是在ReleaseD中增加的，它属于反向业务信道的RC7，最高数据速率可达1.8Mb/s。它是经过1/5Turbo编码、交织、Walsh码处理、扩频和加扰及数字调制的信号。R-PDCH可以根据信道状况采取快速的自适应调制，选择BPSK、OPSK和最高达8PSK的不同调制方式。同时，也采用了类似F-PDCH的物理层HARQ技术，帧长最短为10ms，可以更灵活地适应信道的变化，大大提高了传输效率。
（2）反向分组数据控制信道（R-PDCCH）。反向分组数据控制信道（R-PDCCH）是在ReleaseD中增加的，它配合R-PDCH工作，在R-PDCH传输数据时，在R-PDCCH上传输R-PDCH的数据格式、速率等有关控制信息，类似于F-PDCCH与F-PDCH的关系。 （3）反向请求信道（R-REQCH）。反向请求信道（R-REQCH）是在ReleaseD中增加的，它主要也是配合R-PDCH工作，MS通过R-REQCH向BS报告与R-PDCH调度有关的自身的状态信息，包括MS的缓存器存储的数据量、各个缓存器对应的业务指示、功率余量，以便基站进行调度或速率控制，从而实现反向链路灵活的速率控制或调度。
（4）反向确认信道（R-ACKCH）。反向确认信道（R-ACKCH）是在ReleaseC中增加的，它用来对MS接收到的F-PDCH数据分组进行快速的确认，以实现F-PDCH高效的HARQ操作，类似于F-ACKCH对R-PDCH的作用。 （5）反向信道质量指示信道（R-CQICH）。反向信道质量指示信道（R-CQICH）是在ReleaseC中增加的，它用来向BS报告MS测量到的前向导频信号质量，为BS快速执行F-PDCH的链路自适应功能和系统资源分配调度提供依据。R-CQICH最快每秒向BS报告800次信道质量信息。
（6）反向辅助导频信道（R-SPICH）。反向辅助导频信道（R-SPICH）是在ReleaseD中增加的，它用来配合R-PDCH进行快速速率控制，并保证功率控制环路稳定。有了R-SPICH后，便于使反向导频完成不同的功能。稳定的反向功率控制环路要求BS接收到的反向导频信号功率稳定，并可以快速捕获，而快速的速率控制要求MS可以快速地根据反向数据速率高低相应地调整反向导频信号功率的高低，以保证相干解调的性能稳定，这两个有些矛盾的要求如果分别通过R-PICH和R-SPICH来满足，则可以获得更好的反向链路传输性能。
7.3.3 CDMA2000的扩频调制与发射分集 1.扩频调制 1）CDMA2000的前向链路扩频调制方式 在CDMA2000系统中，前向链路采用公共导频信道，BS覆盖的所有用户都依靠该信道来获得前向信道的定时和提取相干载波进行相干解调。还可以通过对导频信号的测量和与相邻BS的信号强度的比较来确定是否进行越区切换。 CDMA2000系统前向链路采用QPSK复扩频调制方式。导频信道或用户信道的数据都将进行复扩频和射频调制。导频和用户信道扩频调制示意图见图8-33。
图8-33 导频和用户信道扩频调制示意图 （a）导频信道框图；（b）用户信道框图
2）CDMA2000的反向链路扩频调制方式 CDMA2000系统的反向链路中，MS的成本、待机时长、通话时长等重要指标都与调制特性有关，由于增加了反向导频信道、反向补充信道等不同类型的信道，对MS的调制特性提出了更高的要求。CDMA2000反向链路中采用了混合移相键控（HPSK）的调制方式，有效地降低了调制信号的峰值平均功率比（PAPR）值，减小了连续两码片过零率，即减小了调制信号发生180°相位跳变的概率，降低了调制信号的波动程度，降低了MS对功率放大器的要求。
在CDMA2000系统的反向链路中，扩频调制后的I、Q支路的信号都要送到基带低通滤波器滤波，再进行射频调制，然后进行合路发送。研究表明，当码片过零且调相信号相位发生180°跳变时，会引起信号包络产生峰值，所以要想办法减少码片过零的次数，以减少出现峰值的概率。研究还表明，把I、Q支路连续相同的信号（0°相移）送到低通滤波器，会输出较大的峰值，所以要想法改变0°相移的状况，以降低调制信号的峰值平均功率比。
图8-34 CDMA2000系统反向链路HPSK调制原理图
2.发射分集 为了提高系统容量，CDMA2000允许采用多种分集发送方式，包括多载波发射分集（MultiCarderTransmissionDiversity，MCTD）、正交发射分集（OrthogonalTransmissionDiversity，OTD）和空时扩展分集（SpaceTimeSpreading，STS）三种。对于SR1，前向信道支持正交发射分集模式和空时扩展模式。对于SR3，基站还可以通过在不同的天线上发送不同的载波来实现分集。
1）正交发射分集（OTD） 图8-35 正交发射分集（OTD）的结构
OTD是一种开环分集方式，设计在前向信道中使用。图8-35中，W1和W2为两个正交的Walsh码。经过编码、交织后的数据符号通过数据分离后，按照奇偶顺序分离为两路，经过映射，0映射为1，1映射为-1后，一路经++重复，另一路经+-重复，之后两路数据乘上不同的Walsh码（W1和W2），再由PN码序列进行复扩频（复扩频的概念将在后面叙述），然后分别用不同的天线发送出去。这种发送方式与普通方式基本上是相同的，只是码重复不同。码重复的过程可以看做是两路数据分别经过了一个构造高一阶Walsh码的过程，这种重复方式保证了两路Walsh扩展的正交性。采用OTD的发送分集方式，其中一个天线采用公共导频，另一个天线应用发送分集导频，并且两个天线的间距一般要大于10个波长的距离，以保证空间的不相关性。
2）空时扩展（STS）发射分集 空时扩展（STS）是一种开环分集方式，在前向信道中使用。STS发射分集的结构如图8-36所示。
图8-36 STS发射分集的结构
STS的工作原理是数据先分为两路，经处理后再重新交叉构成新的两路数据，两路发送数据量相同，互补调制，去不同天线。STS利用了多个发射天线，对同一原始数据进行处理，并通过同一原始数据的多路并行发射来实现高速率。每一路数据都包括了原始数据的变形，各路之间的数据形式不同，但信息速率为原始信息速率的一半。STS发送分集方式在MS接收端的解扩基于Walsh码的积分，STS码的构造和解码比较简单，而且当一根天线失效时仍能工作。与OTD发送分集方式相比，由于STS扩频比的加倍，每个符号的能量在总能量不变的条件下与普通的模式是相同的，而且每个符号经历的独立衰落信道数目比OTD方式多一倍，因此STS分集的性能要高于OTD方式。
7.3.4 CDMA2000系统的网络结构 CDMA2000的网络结构如图8-37所示。其中，PDE为定位实体，MPC为移动定位中心，SCP为业务控制节点，SSP为业务交换节点，AAA为认证、授权和计费，HA为本地代理，FA为外地代理，PCF为分组控制功能，IWF为互通功能。由图可见，CDMA2000网络包含以下几个部分。
图8-37 CDMA的网络结构
（1）无线接入网部分。无线接入网部分主要包括基站发送、接收系统BTS，基站控制器BSC和分组控制功能PCF。PCF主要负责与分组数据业务有关的无线资源的控制，是CDMA20001x为分组数据业务而新增加的部分，它可视为分组域的一个组成部分。 （2）无线核心网部分。它包含核心网的电路域，其主要组成有移动交换中心MSC、访问位置寄存器VLR、归属位置寄存器HLR及鉴权中心AC，还包括核心网的分组域，其主要组成有分组数据服务节点PDSN、外地代理FA、认证／授权／计算单元AAA服务器和本地归属代理HA。
（3）智能网部分。其主要组成包括MSC／SSP业务交换节点、IP、业务控制节点SCP等。 （4）无线应用协议。它主要包含互通功能IWF及WAP网关等。 （5）短消息MC和定位功能部分。 （6）本地核心网。它包含电路域的PSTN／ISDN网和分组域的IP网。
7.3.5 CDMA20001x物理层信道接续流程 1.CDMA20001x系统语音，低速数据业务的空中信道接续流程 CDMA20001x系统语音/低速数据业务的空中信道（物理信道）接续流程与CDMAOne系统语音/低速数据业务的空中信道接续流程基本相同。这里所说的低速数据速率是指基本信道（FCH）所能承载的最大速率，对于CDMA20001x系统是19.2kb/s，如图8-38所示。
图8-38 CDMA20001x系统语音/低速数据业务的空中信道接续流程
2.CDMA20001x系统高速数据业务的空中信道接续流程 当接入的MS支持CDMA20001x，并且希望得到的服务是高速数据业务时，空中物理信道接续流程如图8-39所示。
图8-39 CDMA20001x系统高速数据业务的空中信道接续流程
7. 4 TD-SCDMA系统 7. 4. 1 TD-SCDMA移动通信网络系统的特点 1 7.4 TD-SCDMA系统 7.4.1 TD-SCDMA移动通信网络系统的特点 1.TD-SCDMA技术概述 3G的数据传输业务包括对称的电路交换业务、非对称的分组交换业务和数据速率高达2Mb/s的因特网业务。
对称语音业务和非对称因特网业务具有最高优先级。基于频分双工（FDD）的3G提案（如WCDMA和CDMA2000）是在成对载波频带上的对称传输的模式，它们能使对称的语音和多媒体业务很好地被优化。但是，对于非对称业务，由于一个链路方向的传输速率低于另一个链路方向的传输速率，总的频谱利用率将大大降低。Internet和移动业务日益融合发展的趋势需要新的传输模式来适应。由中国信息产业部电信科学研究院（ChinaAcademyofTelecommunicationsTechnology,CATT）和以大唐移动通信设备有限公司首席科学家李世鹤为首的团队具体制定的时分同步码分多址TD-SCDMA（TimeDivisionSynchronousCDMA）标准适应了3G的这一要求。
2001年3月16日TD-SCDMA被3GPP列为3G采用的五种技术中的三大主流技术之一，它与UMTS和IMT-2000的建议完全融合，其标准包含在3GPP的R4中。归属在该标准中的还有UTRA-TDD，但UTRA-TDD的技术研究已处于停顿状态，只有TD-SCDMA成功地走向商用，成为TDD方式的唯一代表，肩负着TDD方式技术继续发展的国际重任。UTRATDD与TD-SCDMA的主要参数见表8-7。
表8-7 两类TDD-CDMA的主要参数
2.TD-SCDMA使用的关键技术 TD-SCDMA率先采用的许多先进和特色技术，包括TDD的非对称业务技术、智能天线技术、多用户联合检测技术、动态信道分配技术、上行同步技术、软件无线电技术、接力切换技术、高速分组数据传输技术、低码片速率接入技术等关键技术，都符合移动通信未来的发展方向。 1）智能天线技术 首先，TD-SCDMA是TDD/CDMA，其上/下行的互易性使智能天线能产生最大的载干比（C/I）增益。例如，采用智能天线（8元阵列）后，其天线方向性增益约为8dB，相当于载干比提高8dB，等效于小区内干扰降低了8dB。由于CDMA为干扰受限系统，因此干扰的降低就等效于容量的增加。另外，智能天线在扩大覆盖范围具有优势，特别是对人口稀疏地区。
2）多用户联合检测技术 CDMA系统（包括TDD/CDMA）由于采用正交码性能不理想，使得它通过时变信道以后会产生两种主要干扰，即同一用户数据的符号间干扰ISI和不同用户数据之间的多址干扰MAI。在TD-SCDMA中，影响信号的这两类干扰有3种相关性，即不同用户码间的相关性、不同用户符号间的相关性及同一用户符号间的相关性。克服这两类干扰的主要手段是采用联合检测技术。联合检测技术属于多用户检测理论，本书将在第9章中介绍。
3）低码片速率接入技术 TD-SCDMA的多址接入方式为直扩码分多址DS-CDMA，扩频后的带宽为1 3）低码片速率接入技术 TD-SCDMA的多址接入方式为直扩码分多址DS-CDMA，扩频后的带宽为1.6MHz，因此被称为低码片速率（LCR），其双工方式采用TDD方式。在TD-SCDMA低码片速率接入方式中，除了直扩码分多址方式以外，还包括了时分多址方式的部分，它可看成TDMA/CDMA相结合的产物，而且还可以进一步做FDMA划分。正是由于这一特点，它比同样采用TDD方式的UTRATDD占用带宽窄，而且效率更高。
4）软件无线电技术 比其他3G系统更多、更早地使用软件无线电技术，为今后发展建立无缝连接网络，解决多频、多模式和多业务的终端和基站问题打下了良好的基础。 5）接力切换 采用接力切换，降低了掉话率，提高了切换的效率。
3.TD-SCDMA和WCDMA、CDMA2000相比的优势 TD-SCDMA和WCDMA、CDMA2000相比，具有以下几方面的优势： （1）方便地支持非对称业务和语音+数据的混合业务。 （2）较好的网络兼容性和灵活的组网方式，支持2G向3G的演进和平滑过渡。 （3）频谱利用率高，规划灵活性强。支持单载波和多载波方式。 （4）系统性能稳定。系统收发信使用同一频段，上下行链路的无线环境一致性好，适合使用智能天线技术；CDMA和TDMA结合的多址方式有利于使用联合检测技术。这些技术都能减少干扰，提高系统的稳定性。
（5）系统设备成本低。由于TD-SCDMA上行和下行链路使用同一载波，因此有利于使用智能天线等新技术，降低系统设备成本。 （6）低的建设、运营和维护成本。 WCDMA在大规模覆盖、远距离通信和移动性上占有优势，TD-SCDMA在用户密集度大、移动性不强和用户非对称业务需求大的地区占有优势。在技术上，TD-SCDMA和WCDMA可以实现优势互补，同样，在产业上，WCDMA和TD-SCDMA也可以实现国际和民族工业的优势互补。
7.4.2 TD-SCDMA物理层的主要技术 1.TD-SCDMA的使用频段 根据我国对无线频谱的规划，TD-SCDMA可使用频段为： ·1900～1920MHz，上/下行共用；2010～2025MHz，上/下行共用。 ·1850～1910MHz，上/下行共用；1930～1990MHz，上/下行共用。 ·1910～1930MHz，上/下行共用。 ·1880～1900MHz，上/下行共用；2300～2400MHz，上/下行共用。
2.TD-SCDMA的帧结构 TD-SCDMA的物理信道采用4层帧结构：系统帧、无线帧、无线子帧和时隙。时隙用于在时域上区分不同用户信号，具有TDMA的特性，其结构图如图8-40所示。由图可知，一个系统帧长为720ms，由72个无线TDMA帧组成，每个无线TDMA帧又可分为两个5ms的无线子帧，它们的结构完全相同。 每个无线子帧长5ms，又可分为7个常规时隙(675μs×7)和下行导频时隙DwPTS（75μs）、主保护时隙Gp（75μs）及上行导频时隙UPPTS（125μs）3个特殊时隙。
在TD-SCDMA系统中，每个5ms的无线FDMA子帧又可分为上/下行对称分配与上/下行不对称分配两类，这两类中的7个常规时隙的0时隙用于下行小区广播，其余6个时隙在对称型中上/下比例为3∶3，在不对称型中上/下比例为2∶4，上/下行转换时通过转换点实现，控制转换点还可以灵活分配上/下行时隙的个数，以适应不同业务的需求。
图8-40中，每个子帧长度为5ms，由7个常规时隙和3个特殊时隙组成，3个特殊时隙分别是下行导频时隙（DwPTS）、上行导频时隙（UpPTS）和主保护时隙（Gp）。在7个常规时隙中，TS0总是分配给下行链路，而TS1总是分配给上行链路。上行时隙和下行时隙之间用转换点来分开，每个5ms的子帧有两个转换点，其中有一个是灵活转换点。通过灵活地配置上行和下行时隙的个数，使TD-SCDMA可以适用于上下行对称业务或非对称业务模式。TD-SCDMA系统通过调整子帧结构灵活转换点的位置来提供对称业务或非对称的业务。
图8-40 TD-SCDMA帧结构
TD-SCDMA的帧结构很有特色，它与UTRA-TDD相比存在着较大的不同。 （1）TD-SCDMA划分出2个5ms的子帧，可以支持空中接口快速功率控制和智能天线的波束赋形的需要，而UTRA-TDD没有划分子帧。 （2）UTRA-TDD的无线帧周期也是10ms，分为15个时隙，被分配用来做上行或下行的数据传输，一帧的不同时隙间可以有多个上下行转换点。在TD-SCDMA中，DwPTS、Gp和UpPTS这3个特殊时隙总是处于时隙TS0和TS1之间，不管时隙的非对称性如何，每一子帧中只能有2个转换点。相比之下，TD-SCDMA对质量和干扰的平衡比UTRA-TDD做得更好。事实上，由于传播时延的影响，上行和下行之间的切换可能会带来干扰，这种干扰会影响小区的覆盖半径。有了DwPTS-Gp-UpPTS的结构，上行和下行时隙间有了适当的间隔，很大程度上避免了DwPTS和UpPTS之间的干扰，小区覆盖半径也能够相应地增加。
每个子帧中的3个特殊时隙简述如下。 1）下行导频时隙（DwPTS） 下行导频时隙用于下行链路同步和初始小区搜索。DwPTS由长为64chip的下行同步码（SynchronousDownLink，SYNC-DL）和长为32chip的保护间隔（Gp）组成，其时隙结构如图8-40所示。SYNC-DL是一组PN码，用于区分不同的相邻小区，系统中定义了32个码组，每组对应一个SYNC-DL序列，SYNC-DL的PN码集在蜂窝网络中可以复用。DwPTS的发射必须要满足覆盖整个区域的要求，因此不采用智能天线赋形。TD-SCDMA系统中使用独立的DwPTS的原因是解决在蜂窝和移动环境下TDD系统的小区搜索问题。当邻近小区使用相同的载波频率时，用户终端在一个小区交汇区域移动状态开机的条件下，该系统的DwPTS设计能保证用户终端在很短的时间（约3s）内完成小区搜索并完成初始接入，计算机仿真结果明确地证明了此功能。将DwPTS放在单独的时隙，除了便于下行同步的迅速获取外，还可以减小对其他下行信号的干扰。
2）上行导频时隙（UpPTS） 上行导频时隙主要用于随机接入过程中UE与NodeB的初始同步。当UE处于空中登记和随机接入状态时，将首先发射UpPTS，当得到网络的应答后，才发送随机接入信道（RACH）。UpPTS由长为128chip的上行同步码（SynchronousUplink，SYNC-UL）和32chip的保护间隔（Gp）组成。SYNC-UL是一组PN码，用于在接入过程中区分不同的UE。 TD-SCDMA系统中使用独立的UpPTS的原因是：用户终端在随机接入时，并未达到上行同步，发射功率是用开环控制的，如果此接入信号和正在工作的码道混在一起，势必给工作中的码道带来较大的干扰，NodeB也较难识别此接入请求，而独立的UpPTS可以避免干扰，较好地解决随机接入过程中的同步和识别问题。
3）保护间隔（Gp） 保护间隔（Gp）是在NodeB侧，由发射向接收转换的保护间隔。Gp时长75μs（96chip），可用于确保小区覆盖半径为11.25km。同时，较大的保护间隔可以防止UpPTS和DwPTS信号相互干扰，还可以允许UE在发出上行同步信号时进行一些时间提前。 由于TD-SCDMlA技术有上行同步的要求，因此NodeB侧信号的接收与发射必须同步（注意：是同步不是同时），所以UE的发射必须提前实施。如果UE接收到的下行信号有t时间的延迟，那么它发射的上行信号就要提前t时间，UE的接收与发射就有2t的延迟。
当2t小于等于保护间隔（Gp）的时间75μs时，DwPTS与UpPTS之间不会产生干扰，也就是说，UE和NodeB之间单方向传输允许的延迟时间不能超过传输96/2码片的时间t，t=（Gp的时长）/2=75/2=37.5μs。计算出允许的延迟t的值后，如果仅从无线子帧结构来分析，可以计算出TD-SCDMA小区无干扰的覆盖的最大半径。电波在空间传播的速度为3×108m/s，因此有： TD-SCDMA小区无干扰覆盖最大半径=电波传播速度×允许的延迟（t） =3×108×37.5×10-6×10-3 =11.25km
从理论上说，TD-SCDMA的小区覆盖半径还可以进一步扩大，如果通过动态信道分配（DCA）来锁住第一个上行时隙TS1，即相当于Gp增加了864chip的时间长度，所以系统能够接受的2t延迟值达到传输96+864=960chip所需的时间，即75+675=750μs，这样小区覆盖半径可以达到112.5km，当然，这已超过微波地面视线传播的常规距离，所以对天线架建的高度有相当高且特殊的要求。 从TD-SCDMA的帧结构设计上来说，大的覆盖能力意味着在应用上有更广泛的地区适应性，将给运营商在全面覆盖的建网初期和在区域宽广而用户稀疏的地区带来便利和经济利益；同时也说明了TD-SCDMA理论覆盖能力完全满足3G移动通信网络的部署要求，这是TD-SCDMA系统独立组网的有利条件之一。
3.突发脉冲类型 TD-SCDMA不仅具体帧结构与WCDMATDD不同，其在时隙（TS）里的脉冲结构（BurstStructure）也与WCDMATDD有所区别。TD-SCDMA的脉冲结构如图8-41所示，WCDMATDD的脉冲结构如图8-42和图8-43所示。
图8-41 TD-SCDMA的脉冲结构
图8-42 WCDMATDD的脉冲结构类型1
图8-43 WCDMATDD的脉冲结构类型2
从图8-41中可以看出，TD-SCDMA只有一种脉冲类型，包括数据信息块1、数据信息块2、SS（SynchronizationShift）符号、TPC（TransmitPowerControl）符号、TFCI（TransportFomatCombinationIndicator）符号、训练序列（midamble）和保护周期（Gp）。而WCDMATDD有两种脉冲类型，其差别在于训练序列的长度不同和数据块的长度不同，从而适应不同的业务环境和需求。WCDMATDD脉冲类型1由于训练序列较长，因而可靠性较高，但传送的数据符号较少，主要用于上行；而WCDMATDD脉冲类型2由于训练序列较短，从而可靠性较低，但传送的数据符号较多，主要用于下行。
训练序列是用来区分相同小区、相同时隙内的不同用户的。在同一小区的同一时隙内用户具有相同的基本midamble码序列，不同用户的midamble序列只是基本训练序列的时间移位。 在TD-SCDMA和WCDMATDD中的TFCI和TPC在原理上与FDD基本相同，TFCI用于指示传输的格式，TPC用于功率控制。而SS是TD-SCDMA系统中所特有的，用于实现上行同步，该控制信号每子帧（5ms）发射一次。
对于TD-SCDMA，由于其帧结构为波束赋形的应用而优化，在每一子帧里都有专门用于上行同步和小区搜索的UpPTS和DwPTS。如图8-44所示，DwPTS包括32chip的Gp和64chip的SYNC，其中SYNC是一个正交码组序列，共有32种，分配给不同的小区，用于小区搜索。 UpPTS包括128chip的SYNC1和32chip的Gp，如图8-45所示，其中SYNC1是一个正交码组序列，共有256种，按一定算法随机分配给不同的用户，用于发送物理信道的同步信息。
图8-44 DwPTS结构
图8-45 UpPTS结构
4.TD-SCDMA物理信道 TD-SCDMA系统的物理信道分为专用物理信道和公共物理信道。 1）专用物理信道（DPCH） 专用传输信道（DCH）映射到专用物理信道（DedicatedPhysicalChannel，DPCH）。专用物理信道（DPCH）采用前面介绍的突发结构，支持上行和下行数据传输，通常下行采用智能天线赋形。对物理信道数据部分的扩频包括两步操作，第一步是用信道化码扩频，第二步是加扰处理，即将扰码加到已被扩频的信号上。
下行专用物理信道采用的扩频因子SF=16，多个并行的专用物理信道可用于支持更高的数据速率，这些并行的物理信道可以采用不同的信道化码同时发射，称为多码传输。对于多码传输，UE在每个时隙最多可以同时使用两个物理信道（信道化码），这两个物理信道采用不同的信道化码发射。下行专用物理信道也可以采用SF=1的单码道传输。
2）公共物理信道（CPCH） （1）主公共控制物理信道（P-CCPCH）。广播信道（BCH）映射到主公共控制物理信道（P-CCPCH）。在TD-SCDMA系统中，P-CCPCH的位置固定在无线子帧的TS0下行时隙。P-CCPCH采用固定的扩频因子SF=16。P-CCPCH向整个覆盖区广播，不需要进行天线赋形。在一个时隙的突发结构中，P-CCPCH不支持TFCI，中间码支持空码传输分集（SCTD），两个训练码分别给两个天线使用。
（2）辅助公共控制物理信道（S-CCPCH）。寻呼信道（PCH）和前向接入信道（FACH）可以映射到一个或多个辅助公共控制物理信道（S-CCPCH），这种方法可使PCH和FACH的数量满足不同的需要。在TS0中，S-CCPCH可以与P-CCPCH进行时间复用，也可以将它分配到其他任何一个下行时隙上。S-CCPCH所使用的码和时隙在小区中广播。S-CCPCH采用固定的扩频因子SF=16，S-CCPCH支持TFCI，在一个小区内可以使用一对以上的S-CCPCH。
（3）物理随机接入信道（PRACH）。随机接入传输信道（RACIH）映射到一个或多个上行的物理随机接入信道（PRACH），这种情况下，可以根据运营者的需要灵活确定RACH的容量。 上行PRACH的扩频因子SF=4、8或16，其配置（使用的时隙和码道）通过BCH在小区中广播。
（4）快速物理接入信道（FPACH）。快速物理接入信道（FastPhysicalAccessChannel，FPACH）是TD-SCDMA系统所独有的，它作为NodeB对UE发出的UpPTS信号的应答，用于支持建立上行同步。FPACH上的内容包括定时调整、功率调整等，是一个单突发信息。FPACH使用扩频因子SF=16，其配置（使用的时隙和码道）通过小区系统信息广播。FPACH突发携带的信息为32bit。FPACH没有对应的传输信道。 （5）物理上行共享信道（PUSCH）。上行共享传输信道（USCH）映射到物理上行共享信道（PUSCH）。PUSCH支持传送TFCI信息。UE使用PUSCH进行发送是由高层信令选择的。
（6）物理下行共享信道（PDSCH）。下行共享传输信道（DSCH）映射到物理下行共享信道（PDSCH），PDSCH支持传送rFCI信息。有三种通知方法可以用来告诉用户在DSCH上有需要解码的数据： ·使用相关信道或PDSCH上的TFCI信息； ·使用DSCH上的用户特有的中间码，它可从该小区所用的中间码集中导出来； ·使用高层信令。
（7）寻呼指示信道（PICH）。寻呼指示信道（PICH）没有对应的传输信道，PICH用来承载寻呼指示信息的下行物理信道。它的扩频因子SF=16，PICH的配置在小区系统信息中广播。 （8）下行导频时隙（信道）（DwPTS）。 （9）上行导频时隙（信道）（UpPTS）。
5.TD-SCDMA传输信道到物理信道的映射 传输信道的格式不能在实际的物理信道中传输，物理信道装载传输信道的内容和信息，并将其转换成适合信道传输的形式。TD-SCDMA的传输信道到物理信道的映射关系见表8-8。每个物理信道都有其独特的时隙结构。
表8-8 TD-SCDMA的传输信道到物理信道的映射关系
图8-46 TD-SCDMA系统的QPSK数据扩频调制
1）QPSK数据调制 先是对经过信道编码和交织的用户数据进行QPSK数据调制，产生I、Q两路正交的信号，此时的用户数据已经由比特映射为调制后的QPSK符号。注意，为了分析方便，这里所谓的QPSK数据调制，是用数学描述来说明真正QPSK扩频调制中用正交载波对I、Q支路射频调制的移相作用，QPSK数据调制就是将一个连续输入的数据比特映射到一个复数符号，这实际上是描述了连续输入的2个数据比特的4种组合和经过QPSK调制后的相位对应关系，如表8-9所示。
表8-9 QPSK数据调制输入比特和复数符号的映射关系
2）OVSF码扩频 扩频位于调制之后，在脉冲成型之前，采用OVSF码作为信道化码来进行扩频，该操作将每一个数据符号扩成一串码片，也即扩展了信号带宽。每数据符号对应的码片个数称为扩频因子（SF），SF的范围为1～16，OVSF码的最大特点是能保持不同扩频因子用户间的完全正交性；信道化码用来区分同一时隙的不同用户的不同信道。 3）加扰 扩频后采用周期为16的二进制扰码进行加扰操作，加扰的目的是区分不同的小区，共有128个扰码可以使用，分为32个码组，每个码组内的4个扰码可供一个小区循环使用。
4）成帧和加入中间码 在使加扰后的数据流形成无线子帧的成帧操作中，需要插入中间码，中间码用于进行信道估计、测量，如上行同步的保持以及功率测量等。中间码在设计时已经达到要求的码片速率，所以中间码是不经过扩频和加扰的。在同一小区内，同一时隙内的不同用户所采用的中间码是由一个基本的中间码经循环移位后而产生的，有128个中间码，分成32组，每组4个。 TD-SCDMA系统对12.2kb/s、64kb/s、144kb/s、384kb/s的上行和下行业务均采用QPSK调制方式；对2Mb/s采用8PSK调制方式；对高速下行数据分组接入（HSDPA）业务采用16QAM调制方式。
7.功率控制 WCDMATDD具有以下特点： ·主要完成室内覆盖，所以其手机发射功率小； ·上下行同频，所以其上下行传播环境相似； ·使用联合检测，所以其对移动台的功率相对大小不很敏感。
由于WCDMATDD具有以上特点，因此对于上行的PRACH（物理接入信道）和DPCH（专用物理信道），开环功控基本可满足要求，而在WCDMAFDD中这些信道都必须使用闭环功率控制。TDD其他信道采用的功率控制方式与FDD方式基本类似。 在TD-SCDMA中，因为其应用环境包括对室外的覆盖，所以上行信道也需要闭环功率控制，其他信道的功率控制方式与FDD基本类似，但由于TD-SCDMA采用了“波束赋形”技术，因此其对功率控制的速率要求可以降低。
7.无线帧的不连续发射（DTX） 不连续发射（DTX）是指在没有数据时发射机停止发射。对TDD和TD-SCDMA来说，当传输信道复用后总的比特速率和已分配的专用物理信道的总比特速率不同时，上下行链路就要通过不连续发射使之与专用物理信道的比特率匹配。
7.4.3 TD-SCDMA网络层的主要技术 1.接力切换 接力切换是TD-SCDMA中一项重要的网络层核心技术，主要解决小区间切换，其原理是利用动态用户的位置信息作为辅助信息来决定用户是否需要进行切换与向何处切换，其过程类似于田径比赛中的接力，故形象地称为“接力切换”。
1）实现接力切换的必要技术条件 TD-SCDMA系统网络如何能获得动态用户的准确位置信息是实现接力切换的关键。动态用户的准确位置信息包含用户信号的到达方向DOA和它与基站间的距离两个主要信息。 TD-SCDMA中的智能天线及其基带数字信号处理技术，使其能较精确地计算用户的DOA，从而获得动态用户的方向信息。 TD-SCDMA中的精确上行同步技术，使系统可以获得动态用户信号传输的时间偏移，进而可计算出动态用户与基站之间的距离。
2）接力切换的主要过程 接力切换的主要过程可分为3步：测量、判决与执行。切换的基础是对用户当前服务小区和其周围可能被切换的目标小区位置及相应QoS性能的及时监测与评估，并将其结果及时报告所属无线网络控制器RNC。 RNC根据由动态用户或NodeB传送来的监测报告，进行分析、处理与评估，并决定动态用户是否要进行切换，若动态用户在当前的服务小区的信号服务质量低于业务需求门限，则立即选择RNC中一个信号最强的小区作为切换的目标小区。
确定目标小区后，则RNC立即执行切换控制算法，判断目标小区基站是否可以接受该切换申请。如果允许接入，则RNC通知目标小区对动态用户实时检测以确定信号最强方向，做好建立新信道的准备，并反馈给RNC，再通过原基站通知动态用户转入新信道，拆除原信道，最后与目标小区建立正常通信。
3）接力切换的主要特色 接力切换是介于软切换与硬切换之间的一类新切换技术。与软切换相比，两者均具有较高的切换成功率、较低的掉话率及较小的上行干扰，而不同之处在于接力切换并不需要多个基站为一个移动台用户提供服务，因而提高了对资源的利用率，改善了软切换信令复杂、下行干扰大的缺点。与硬切换比较，两者均具有较高的资源利用率、较简单的算法和较轻的信令负荷，不同之处在于硬切换是先断后切，而接力切换则是断开与切换几乎同时进行，从而降低了切换掉话率，提高了切换成功率。 综上所述，接力切换吸收了软/硬切换的主要优点，因此是一种性能良好的切换技术。
2.动态信道分配（DCA）技术 动态信道分配（DCA）是TD-SCDMA系统中的另一项网络层核心技术。通过DCA，能够灵活地分配时隙资源，动态地调整上/下行时隙分配，从而灵活地支持对称和非对称型业务的需求。DCA的主要目标是优化系统资源，在保证QoS的前提下提高信道利用率。 DCA具有频带利用率高，无需信道预规划，并可自动适应网络负载和干扰变化的优点。其缺点是DCA算法相对于固定信道分配要复杂，相应的系统开销也要大得多。这里仅简介DCA原理、慢速DCA和快速DCA。
DCA技术的基本原理：信道不是按传统方式固定地分配给某个小区，而是被集中在一起按一定规则和方式进行分配。只要能提供满足一定质量要求的、足够多的链路，任何小区都可以将空闲信道分配给呼叫用户。在实际运行中，无线网络控制器RNC集中管理一些小区的可用资源，根据各小区的网络性能参数、系统负荷和业务的QoS参数，动态地将信道分配给用户。动态信道分配DCA一般又可以分为两大类型：一类是将资源分配到小区，称为慢速DCA；另一类是将资源分配给承载业务，称为快速DCA。下面分别做一简介。
慢速DCA包含对各小区进行资源分配及小区内上/下行之间的资源分配。它遵循下列原则： ·在频域内，可进行频率再用，可以采用大于1的频率复用系数； ·在TDD帧结构中，上/下行时隙可适应不同类型的不对称业务； ·对不同小区、不同业务，小区的时隙分配可由干扰情况来决定； ·可利用发/收数据的不连续空隙进行干扰测量，为DCA提供客观依据。
慢速DCA可以看做TD-SCDMA系统宏观范围的资源动态分配。 综上所述，相对于慢速的宏观范围资源动态分配，快速DCA则是在小区范围内对可承载业务的资源动态分配，一般包含信道分配和信道调整两部分。快速DCA遵循下列原则： ·在TD-SCDMA中，信道分配的基本资源单元RU是一个物理层中码字/时隙/载频/波束的组合。 ·多速率业务通过对RU的集中分配获得，可以在码域/时域/空域中实现。 ·上/下行时隙中最大可用码字的数目依赖于信道特性、环境、智能天线等。
·对于实时与非实时业务信道分配有所不同，实时业务可根据可变速率业务占用相应的信道资源，而非实时业务信道分配遵循最有效策略。 ·对于小区内切换的信道重新分配可以由下列3个主要原因引起：时变信道的干扰变化；网络为接纳实时高速业务而进行的资源整合，以避免此类业务的码字被分散至过多的时隙中；采用智能天线时，DCA可保证同一时隙的不同用户在空间上实现隔离。 快速DCA算法大致可以分成3类：随机分配、排序分配与重用最佳分配。
3.TD-SCDMA的组网 TD-SCDMA作为3G三大制式之一，具有较灵活的组网方式，不仅能够用于建设大区制的宏蜂窝网络系统，而且特别适合于高密度业务区组建微蜂窝和微微蜂窝网络，另外还可以与其他移动蜂窝网络实现网络资源共享。 TD-SCDMA系统支持对称和不对称业务，包括语音、数据、各类IP业务、移动因特网业务、多媒体业务等。它具有系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强、设备成本低等优点。TD-SCDMA组网的基本结构与配置如图8-47所示。
图8-47 支持CS和PS业务的PLMN的基本配置
TD-SCDMA组网是按照3GPPR4版本，即R4网络支持的电路交换（CS）和分组交换（PS）的共用陆地移动网PLMN的基本配置来实现的，它不包含IP、多媒体核心网子系统IMS域的功能实体。 由图8-47可见，2G的BSS与3G的RNS地位相同，核心网为了兼容2G，BSS在SGSN上的Gb接口和BSS相连，增加核心网-媒体网关CS-MGW，使得CS域的业务数据流和信令流分离，在功能上使得整个核心网中CS域的功能单元分类更为清晰。其中，RNS部分通过Iu接口与核心网相连。RNS包括无线网络控制器RNC和一个或多个NodeB。而NodeB可处理一个或多个小区，并通过Iub接口与RNC相连，RNC之间则通过Iur接口相连，它可以是直接的物理连接，也可以通过合适的传输网连接。
将来TD-SCDMA可以和CDMA2000共享核心网，即实现3GPP与3GPP2核心网融合。随着IP业务在电信网中地位的日益提高，移动核心网也将向全IP方向演进。全IP核心网能够提供统一平台，从而节约投资。另外，全IP核心网能实现信令与承载分离，其接口定义更加明确，实体功能也能够独立，其中的呼叫控制协议均采用IETF的多媒体体系结构的会话初始化协议SIP。
7.5 3G新成员——WiMAX 7.5.1 WiMAX的概念及特点 WiMAX作为一种面向“最后一公里”接入的标准，大体可以分为两种：一种是IEEE802.16d标准，支持固定宽带无线接入系统空中接口；另外一种就是目前正在制定的IEEE802.16e，支持固定和移动性的宽带无线接入系统空中接口标准。
WiMAX是一项新兴的功能强大的无线接入技术，它具有如下特点： （1）传输距离远：无线信号传输距离最远可达50km，是3G基站的10倍。 （2）传输速率高：可实现高达74.81Mb/s的传输速度。 （3）容量高：WiMAX的一个基站可以同时接入数百个远端用户站。 （4）灵活的信道宽度：WiMAX能在信道宽度和连接用户数量之间取得平衡，其信道宽度由1.5MHz到20MHz不等。
（5）QoS性能：可向用户提供具有QoS性能的数据、视频、语音业务。 （6）丰富的多媒体通信服务：能够实现电信级的多媒体通信服务。 （7）保密性：支持安全传输，并提供鉴权与数字加密等功能。
7.5.2 WiMAX网络体系结构及网络接口 1.网络体系结构 WiMAX网络体系结构如图8-48所示，包括核心网、用户基站（SS）、基站（BS）、接力站（RS）、用户终端设备（TE）和网管。
图8-48 WiMAX网络体系结构
（1）核心网络：WiMAX连接的核心网络通常为传统交换网或因特网。WiMAX提供核心网络与基站间的连接接口，但WiMAX系统并不包括核心网络。 （2）基站：基站提供用户基站与核心网络间的连接，通常采用扇形/定向天线或全向天线，可提供灵活的子信道部署与配置功能，并根据用户群体状况不断升级扩展网络。 （3）用户基站：属于基站的一种，提供基站与用户终端设备间的中继连接，通常采用固定天线，并被安装在屋顶上。基站与用户基站间采用动态适应性信号调制模式。
（4）接力站：在点到多点体系结构中，接力站通常用于提高基站的覆盖能力，也就是说充当一个基站和若干个用户基站（或用户终端设备）间信息的中继站。接力站面向用户侧的下行频率可以与其面向基站的上行频率相同，当然也可以采用不同的频率。 （5）用户终端设备：WiMAX系统定义用户终端设备与用户基站间的连接接口，提供用户终端设备的接入。但用户终端设备本身并不属于WiMAX系统。 （6）网管系统：用于监视和控制网内所有的基站和用户基站，提供查询、状态监控、软件下载、系统参数配置等功能。
2.端到端的参考模型 WiMAX网络的参考模型分为非漫游模式和漫游模式，分别如图8-49和图8-50所示。其功能逻辑组包括移动用户台（MSS）、接入网络（ASN）、连接服务网络（CSN）和应用服务提供商（ASP）网络。与图8-49相比，图8-50主要增加了CSN之间的R5参考点。
图8-49 非漫游模式端到端参考模型
图8-50 漫游模式端到端参考模型
3.网络实体 1）接入网络 接入网络（ASN）由BS和接入网关（ASNGW）组成（如图8-51所示），可以连接到多个CSN，为不同NSP的CSN提供无线接入服务。其中，BS用于处理IEEE802.16 空中接口，包括BS和SS两种；ASNGW主要处理到CSN的接口功能和ASN的管理。ASN管理IEEE802.16空中接口，为WiMAX用户提供无线接入，主要功能有：发现网络；在BS和MSS之间建立两层连接，协助高层与MSS建立三层连接；ASN内寻呼和移动性管理；ASN和CSN之间隧道建立和管理；无线资源管理；存储临时用户信息列表。
图8-51 ASN参考模型
2）连接服务网络 连接服务器网络（CSN）可以由路由器、AAA代理或服务器、用户数据库、因特网网关设备等组成，CSN可作为全新的WiMAX系统的一个新建网络实体，也可利用部分现有的网络设备实现CSN功能。CSN为WiMAX用户提供IP连接，主要功能有：因特网接入，为用户会话连接，给终端分配IP地址；AAA代理或者服务器，用户计费以及结算；基于用户系统参数的QoS及许可控制；ASN之间的移动性管理，ASN和CSN之间的隧道建立和管理；WiMAX服务，如基于位置的服务、组播服务等。
4.网络接口 WiMAX网络开放接口如图8-52所示。接口R1至R5为网络工作组确定了在Release1规范中定义的开放接口，接口R6至R8为后续版本中考虑开放的接口。各个接口的定义和功能如图8-53所示。
图8-52 WiMAX网络开放接口
图8-53 IEEE802.16空中接口协议栈模型
（1）R1：MSS与ASN之间的接口，可能包含管理平面的功能。 （2）R2：MSS与CSN之间的逻辑接口，提供鉴权、业务授权和IP主机配置等服务。此外，可能还包含管理和承载平面的移动性管理。 （3）R3：ASN和CSN之间互操作的接口，包括一系列控制和承载平面的协议。 （4）R4：用于处理ASNGW间移动性相关的一系列控制和承载平面协议。 （5）R5：拜访CSN与归属CSN之间互操作的一系列控制和承载平面协议。 （6）R6：BS和ASNGW间的互操作接口，属于ASN内的接口，由一系列控制和承载平面协议构成。 （7）R7：该接口属于ASNGW内部接口，图8-52中没有标注，具体定义还在讨论之中。 （8）R8：BS间的接口，用于快速无缝切换，由一系列控制和承载平面协议组成。
5.协议栈参考模型 IEEE802.16标准描述了一个点到多点的固定宽带无线接入系统的空中接口。空中接口由物理层和MAC层组成，如图8-53所示。IEEE802.16MAC层能支持多种物理层规范，以适合各种应用环境。 物理层由传输汇聚子层（TCL）和物理媒质依赖子层（PMD）组成，通常说的物理层主要是指PMD。物理层定义了两种双工方式，即时分双工（TDD）和频分双工（FDD），这两种方式都使用突发数据传输格式，这种传输机制支持自适应的突发业务数据，传输参数（调制方式、编码方式、发射功率等）可以动态调整，但是需要MAC层协助完成。
MAC层分成三个子层：特定服务汇聚子层（ServiceSpecificConvergenceSublayer，CS）、公共部分子层（CommonPartSublayer，CPS）、安全子层（PrivacySublayer，PS）。 （1）CS子层的主要功能是负责将其业务接入点（SAP）收到的外部网络数据转换和映射到MAC业务数据单元（SDU），并传递到MAC层的SAP。协议提供多个CS规范作为与外部各种协议的接口。 （2）CPS是MAC的核心部分，主要功能包括系统接入、带宽分配、连接建立和连接维护等。它通过MACSAP接收来自各种CS层的数据并分类到特定的MAC连接，同时对物理层上传输和调度的数据实施QoS控制。 （3）安全子层的主要功能是提供认证、密钥交换和加解密处理。
7. 5. 3 WiMAX的应用模式 1. 固网宽带业务的接入 WiMAX固定应用模式采用符合IEEE802 7.5.3 WiMAX的应用模式 1. 固网宽带业务的接入 WiMAX固定应用模式采用符合IEEE802.16d标准的设备，工作频段根据标准规定和国家的频率划分可以为3.5GHz频段，载波带宽为3.5MHz。由于技术的限制，网络不支持小区间的用户数据的切换。终端设备的形式为固定安装在室内的或可携带的调制解调器。在WiMAX固定应用模式中，WiMAX网络主要作为IP/E1的承载。在光纤或其他有线资源到位后，网络设备可以移到其他地方布网。 WiMAX的固定应用模式主要包括两个方面，如图8-54所示。
图8-54 WiMAX作为固网宽带业务的接入
1）家庭宽带接入市场 作为xDSL方式的互补。由于WiMAX设备成本呈现逐渐下降的趋势，且用户峰值接入速率较高，安装方便，同时具有一定的便携能力，因此运营商可利用WiMAX技术，在客户端采用室内型用户终端设备（CustomerPremiseEquipment，CPE），快速进入个人宽带接入市场，提供宽带数据业务。
2）商企等大客户接入市场 大客户接入主要实现基于IP和电路业务的综合接入。运营商可利用WiMAX作为数字分组网（DDN）、帧中继（FR）网络等有线接入平台的补充，在客户端采用室内型或室外型CPE。而新兴运营商或移动运营商可利用宽带无线设备迅速开展业务，抓住重要客户，弥补其固网资源的不足。
2. NGN网络的接入 WiMAX可用做NGN网络的接入，如图8-55所示。利用IP语音业务可实时进行带宽分配、占用空中无线资源少的特点进行语音业务的接入。
图8-55 WiMAX作为NGN网络的接入
3. 数据业务的接入补充 目前，移动宽带数据业务主要指移动增值数据业务，包括移动互联网、消息类、游戏、企业应用、视频等多种业务。随着短信和移动游戏类业务的增长，用户对移动宽带数据业务提出了更高的数据传输带宽需求。WiMAX可以作为数据接入业务的一个有力的补充手段。
4. 移动网络基站传输 WiMAX移动应用模式如图8-56所示，其采用符合IEEE802 4. 移动网络基站传输 WiMAX移动应用模式如图8-56所示，其采用符合IEEE802.16e标准的设备，根据标准规定，其工作频段应在6GHz以下。WiMAX移动应用模式是面向个人用户的，提供支持切换和QoS机制的无线数据接入业务。其网络架构同WLAN、3G无线接入网络相似，可以通过蜂窝组网方式覆盖较大的区域。在这种应用模式下，可以将WiMAX看做一种无线城域网、多点基站互联和回运的支持手段；同时，由于WiMAX的非视距特性，能够在城市中提供很好的应用，配合运营商实现快速建网的目的。
图8-56 WiMAX作为移动网络基站传输
5.WiMAX与3G融合组网方案 图8-57 WiMAX与3G融合组网
依据与移动蜂窝系统结合的紧密程度，移动蜂窝网络和WiMAX网络组网方案可以分成松耦合和紧耦合两大类。根据耦合程度从浅到深，移动蜂窝网络和WiMAX网络可以有6种工作模式： （1）统一计费和用户管理模式。 （2）给予蜂窝移动网络的WiMAX网络认证和计费模式。 （3）WiMAX网络接入移动蜂窝网络的标准分组域业务模式。 （4）业务一致性和连续性的模式。 （5）无缝的分组域业务切换模式。 （6）WiMAX接入到移动蜂窝标准电路域模式。
前两种模式属于松耦合，后四种模式属于紧耦合。在模式（1）中，在两个系统间外挂一个附加的网络，AAA在附加网络中实现，完成鉴权和计费功能；在模式（2）中，WiMAX作为移动蜂窝网络互补网络，其认证和计费需要用移动蜂窝网络的归属位置寄存器（HLR）和AAA等，WiMAX流量出口直接连接到城域网；在模式（3）中，WiMAX认证和计费方式与模式类似，其业务流量出口将由移动蜂窝网络的分组域网关负责；在模式（4）中，WiMAX网络可以直接访问移动蜂窝网络所有业务；在模式（5）中，WiMAX网络切换要受蜂窝移动网络的控制，其VoIP语音业务可以切换到移动蜂窝网络中；在模式（6）中，WiMAX网络无线资源和移动蜂窝网络中无线资源将被统一调度。
WiMAX组网可以先考虑采用模式（1），再通过移动蜂窝网络升级，逐步演进到模式（4）和（5），模式（6）是终极发展目标。WiMAX终端认证计费功能都在移动蜂窝系统中相应的设备中实现。在松耦合场景下，WiMAX移动性管理由WiMAX专有设备实现，而在紧耦合场景下，移动蜂窝中的设备也要参与WiMAX终端的移动性管理。
7.6 三大CDMA标准比较 表8-10给出了3G的三大标准WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA系统的参数比较。 WCDMA和CDMA2000的主要不同点在于码片速率、下行链路结构和网络的同步。前者的下行链路采用直接序列扩频，码片速率为3.84Mc/s；后者的下行链路既可采用直接序列扩频，也可采用多载波CDMA方式。WCDMA系统采用不同的长码进行扩频，而CDMA2000则采用同一长码的不同相位偏移来进行扩频，这主要因为CDMA2000是同步网络。
表8-10 WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA无线传输主要技术特性
7.7 3G的演进及4G（后3G）的研究 目前，随着全球移动通信产业的继续飞速发展和移动宽带产业链的日益成熟，世界各国在推动3G商用化的同时，已将研究重点转入4G(Beyond3G，下称B3G)移动通信的研究。ITU将4G（B3G）命名为IMT-Advanced。国际组织、电信运营商、设备供应商以及终端厂商正在共同致力于向下一代移动通信技术演进的探讨和研究。
3G的演进路径主要有3条： （1）WCDMA和TD-SCDMA，均从HSDPA演进至HSUPA，进而到LTE（分为FDD和TDD两种方式）； （2）CDMA2000沿着1xEV-DORelease0、1xEV-DOReleaseA、1xEV-DOReleaseB，最终到UMB（UltraMobileBroadband,超移动宽带，是AIE的第二阶段标准）； （3）WiMAX从802.16e演进为802.16m的路线。
7. 7. 1 WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000的演进发展 1 7.7.1 WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000的演进发展 1.WCDMA/TD-SCDMA无线接口的演进 图8-58是WCDMA和TD-SCDMA增强和演进路线示意图。演进路线为从R4的无线接口技术演进到高速下行分组接入HSDPA（HighSpeedDownlinkPacketAccess），发展到高速上行分组HSUPA（HighSpeedUplinkPacketAccess），再到3GPP于2005年启动的项目LTE（LongTermEvolution，3G长期演进），进而演进到IMT-Advanced。
图8-58 WCDMA和TD-SCDMA增强和演进路线示意图
3GPP提出HSDPA的目的是为了增强下行分组业务的吞吐量，主要是针对非实时的分组业务，但也可以潜在地用于流媒体业务，是对R99无线接口的一个补充，与R99的信道在同一个载波上，只是为HSDPA增加了专门的信道。HSDPA在空中接口上采用了自适应的编码调制技术、混合自动重传请求以及快速的数据调度技术。从理论上讲，在R5标准中，HSDPA峰值数据速率可达到14.4Mb/s；在R6标准中，可达到30Mb/s；HSUPA峰值数据速率可达到5.76Mb/s。 3GPP长期演进（LTE）是3GPP启动的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术是3G发展的高级阶段，可以被看做“准4G”技术。高吞吐量、低时延和低成本是未来4G网络发展的三个基本要求。
3GPPLTE项目的主要性能目标包括：采用OFDMA、SCOFDMA、MIMO等一系列最先进的技术，来实现高数据吞吐量，在20MHz频谱带宽下提供下行100Mb/s、上行50Mb/s的峰值速率；扁平化网络架构，很好地解决了时延问题（业务层时延小于5ms，控制层小于100ms）；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；支持100km半径的小区覆盖；能够为350km/h高速移动用户提供大于100kb/s的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz的多种带宽。
2.CDMA2000无线接口的演进 图8-59是CDMA2000增强和演进路线的示意图。CDMA2000无线接口在标准演进路线上存在两条演进路线，即CDMA20001xEV-DO和CDMA20001xEV-DV，然后都归入3GPP2于2005年启动的项目AIE（AirInterfaceEvolution，空中接口演进），进而演进到IMT-Advanced。
图8-59 CDMA2000增强和演进路线示意图
CDMA20001xEV-DO技术在Release0版本中上下行链路不对称，前项数据速率高达2 CDMA20001xEV-DO技术在Release0版本中上下行链路不对称，前项数据速率高达2.4Mb/s，反向数据速率和CDMA20001x基本相当，为153.6kb/s。针对前反向业务能力不平衡，对QoS的支持不能满足业务多样性的要求等一系列问题，在ReleaseA版本中，大幅度提高了反向数据速率，并且在物理层、MAC层以及更高层都进行了改进，可更好地支持QoS。为解决语音和数据业务并发的问题，对ReleaseA版本系统的网络侧进行了改动，增加了新的接口。CDMA20001xEV-DORelease0在国际上已经大规模商用。
CDMA20001xEV-DV标准包含两个版本：ReleaseC版本和ReleaseD版本。ReleaseC版本主要是增强了前向数据速率，最高为3Mb/s，对CDMA20001x反向速率没有改进；ReleaseD版本在ReleaseC版本的基础上，大大提高了反向数据速率，最高为1.8Mb/s，并进一步提高了前向数据速率。两个版本对语音容量都没有大的提高。 两种发展趋势相比较，目前形势更有利于CDMA20001xEV-DOReleaseA的发展。由于CDMA20001xEV-DV标准体系完成得比较晚，多数CDMA2000运营商已经部署并开通了CDMA20001xEV-DORelease0网络，在下一步演进中，更有可能采用CDMA20001xEV-DOReleaseA技术。另外，1xEV-DOReleaseA的芯片开发进度更为明朗。
CDMA发展组织(CDG)和3GPP2于2007年9月发布了超移动宽带(UMB)空中接口规范。UMB是全球首个基于IP的移动宽带标准，是CDMA2000系列标准的演进升级版本，也是3GPP2进行的AIE第二阶段的工作。为兼容CDMA20001x和1xEV-DO系统，UMB支持与现有CDMA20001x和1xEV-DO系统进行跨系统的无缝切换。UMB系统以OFDMA为多址接入技术，能够使纯IP以及各类可变包长的数据传输速度达到比目前商用系统更高的数量级，从根本上提高用户体验和增强运营商的盈利能力。它在数据传输速率、延迟性、覆盖度、移动能力等方面都更具优势。但是目前仍然没有运营商宣布采用UMB，事实上它已经退出4G标准的竞争。CDMA运营商纷纷投向了LTE和移动WiMAX。
3. WiMAX的演进 在WiMAX系列标准之中，802. 16d和802 3.WiMAX的演进 在WiMAX系列标准之中，802.16d和802.16e是核心标准，但随着技术的演进和标准的不断完善，这两大标准已经成为不兼容的两种技术。802.16e采用了很多先进技术来获得高数据速率，包括OFDMA、先进编码技术CTC、自适应编码和调制AMC、混合自动重传请求HARQ、自适应波束成型、时空码STC以及MIMO（多输入多输出）等技术。IEEE802.16e是802.16/802.16a的增补方案，它在2～6GHz的特许频段内支持低速的移动终端，填补了高速率的无线局域网和高移动性的蜂窝通信系统之间的空白，为企业和用户提供了对固定和移动业务的双重支持。工作频段为2～6GHz的特许频段；信道间隔为1.25MHz的整数倍，最高为10MHz；上行用户速率可达32kb/s～1.5Mb/s，下行用户速率为512kb/s～6Mb/s；支持FDD/TDD双工模式。
随着802. 16d和802. 16e技术逐渐走向商用，IEEE802. 16工作组开始研究WiMAX下一步的演进路线，为此成立了802 随着802.16d和802.16e技术逐渐走向商用，IEEE802.16工作组开始研究WiMAX下一步的演进路线，为此成立了802.16m工作组，并于2006年底获得IEEE的正式批准。根据英特尔的公开资料，802.16m目前提出的要求范例如下：支持在时速350千米以上的移动物体上使用，要求下行最大数据传输速度为350Mb/s以上，上行则不小于200Mb/s。其他方面有：带宽为5、10、20、40MHz，计划可利用最大4×4的MIMO。在使用20MHz带宽的同时，利用TDD进行通信时，分区数据传输速度要求下行速度40Mb/s，上行12Mb/s以上。此外还要求链路层的访问时间及切换延迟分别为10ms以上、20ms以下。另外，802.16m还要与现行的802.16e兼容。
7.7.2 4G(B3G)的研究 ITU认为，4G（B3G）是基于IP协议的高速蜂窝移动网，从现有3G演进而来。4G网络的传输速度将大幅提升，而发射功率却变得更小。 4G（B3G）最低要求：ITU要求4G的峰值速率在低速移动、热点覆盖场景下要达到1Gb/s以上；在高速移动、广域覆盖场景下要达到100Mb/s以上。
另外，ITU还对4G在小区频谱有效性、小区边缘用户吞吐量和时延等方面也提出了最低要求。ITU还制定了IMT-Advanced无线接口标准发展的时间表，具体如下： 2008年3月，发出通函开发候选技术； 2009年2月～10月，接收提交的候选技术； 2009年2月～2010年10月，评估候选技术； 2011年2月，形成无线接口技术规范建议。 4G（B3G）包括宽带固定无线接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。4G（后3G）集成了多功能的宽带移动通信系统和宽带接入IP系统，其目的在于提高蜂窝电话和其他移动设备访问IP网的速率。
4G（后3G）通信系统应包括以下几点： （1）统一的无线接入，全球无缝覆盖，全球漫游； （2）更高速率的数据接入； （3）高速的空中接口和高效的接入网结构； （4）动态支持各种传输类型、终端类型、无线环境、QoS类型和移动模式； （5）基于路由的全IP网络，更多的多媒体应用业务； （6）极大的系统容量，更高的频谱利用率。
表8-11 B3G可能采用的关键技术