第三代移動通信系統的無線接入技術
2019-11-03 09:48:30
供稿：網友
第三代移動通信系統的無線接入技術（宋欣莉、孫獻璞、張艷玲）摘要從無線接入的概念及分類出發，引入并介紹第三代寬帶多媒體移動通信系統，最后講述我國提出的第三代無線接入標準TD－SCDMA。關鍵詞 第三代移動通信系統 無線接入系統 TD－SCDMA1無線接入的概念及分類1.1概念 無線接入技術（也稱空中接口）是無線通信的關鍵問題。它是指通過無線介質將用戶終端與網絡節點連接起來，以實現用戶與網絡間的信息傳遞。無線信道傳輸的信號應遵循一定的協議，這些協議即構成無線接入技術的主要內容。 在IMT－2000系統中，空中接口對應于OSI模型的低3層。其中，物理層（層一）包括與傳輸相關的功能，為高層信息傳輸提供基本無線信道。層二包括鏈路訪問控制（LAC）和媒體訪問控制（MAC）兩子層，對數據傳輸送行控制。網絡層（層三）對業務進行控制（包括呼叫控制、移動性管理、無線資源的管理等）。1.2分類 （1）按承載業務，無線接入可分為基于話音的無線接入和基于數據的無線接入兩類。前者目前大多仍采用電路交換方式，后者主要采用分組交換方式。 （2）按移動性要求，無線接入可分為MWA、NWA和FWA3類。 MWA用于支持較大速率范圍內的業務需求（如蜂窩移動通信系統）；NWA主要用于低移動性的室內環境（如無線 LAN）；FWA則提供固定的與有線系統相同的業務，主要為用戶提供高速數據業務。ITU－R對上述3種無線接人系統定義如下： FWA：主要用于終端用戶及連接終端用戶的網絡接入點是固定的。 MWA：對應于終端用戶是移動的。 NWA：指終端用戶的位置可以變化，但在使用時需保持靜止。2第三代移動通信系統無線接入技術概述2.1特征 第三代移動通信系統將在第二代系統的基礎上向寬帶、高效、多業務方向發展。第三代無線接入技術應具有如下特征：（1）靈活處理各種多媒體業務；（2）Internet接入；（3）高效利用頻譜及網絡資源；（4）更高的數據速率（144kb／s～2Mb／s）；（5）更高的話音質量及全球漫游。 由此可見，第三代移動通信系統將可使終端用戶在移動的環境下享受到話音、數據及各種多媒體業務，形成一個真正的移動多媒體系統。2.2標準 目前，關于第三代移動通信系統的無線接入技術已有較為統一的標準，包括1個TDMA標準和3個CDMA標準。 基于TDMA的EDGE標準是以第二代系統GSM和TDMA／136為基礎而提出的全球無線接入方案。它在當前TDMA系統的工作頻帶上，引入高效的調制技術及鏈路自適應技術，提供更高速率的服務，同時也有更高的頻譜效率。 CDMA仍是第三代無線接人技術的主流。3個 CDMA標準分別是 DS－CDMA、MC－CDMA及TDD－CDMA。 （1）DS－CDMA即WCDMA，基于ANSI－41核心網。它使用新的頻帶，FDD工作方式，碼片速率3.84Mc／s。WCDMA相對于第二代窄帶CDMA有更大的覆蓋范圍，采用自適應天線及多用戶檢測等新技術，并可支持頻率問切換。 （2）MC－CDMA即cdma2000，基于GSM核心網。cdma2000以IS－95為基礎，重疊覆蓋IS－95頻譜，FDD工作方式，碼片速率3.6864Mc／s。MC－CDMA的下行鏈路在幾路并行窄帶CDMA載波上傳輸數據，每一路CDMA載波都與IS-95的載波有相同特性。因此，相對于DS－CDMA來說，MC－CDMA具有良好的反向兼容性。MCCDMA的上行鏈路采用與DS－CDMA相似的模式，但使用較低的碼片速率，以便與下行鏈路的碼片速率匹配。 （3）TDD－CDMA包括 UTRA TDD及TDSCDMA，可同時工作于GSM與 ANSI－41核心網，采用TDD雙工方式，碼片速率3.84Mc／s。與前幾種方案不同的是，TDD系統可工作于非對稱頻譜。另外，由于上下行鏈路不是按頻率不同劃分，而是按時域進行分離，因此基站間的同步十分重要。TDD－CDMA兼有TDMA與CDMA的特征，它將時間分割成互不重疊的時隙，每個時隙中包含若干個CDMA碼信道，時隙根據業務需求靈活分配，具有提供不對稱業務的能力。3中國的第三代無線接入標準TD-SCDMA TD－SCDMA是我國提出的一種先進的無線接入技術，能夠滿足第三代移動通信系統的要求，可在室內、室內／外環境下進行話音。傳真及各種數據業務。在該系統中，多用戶終端的上行CD－MA信號到達基站處的同步是通過軟件及物理層的設計來實現的。這樣，就保證了各用戶擴頻碼的正交性，免除了同道干擾問題。各基站根據核心網處的高穩定性時鐘來保持彼此間同步，從而保證了基站正確的收發時序。基站間同步可避免臨近小區的干擾，這對以TDD方式工作的系統十分重要。 每個射頻信道包括7個時隙，每個時隙有16個CDMA碼信道，這些時隙和碼信道通過DS－CDMA技術共享同一射頻信道（帶寬1.6M）。 基站處的智能天城子系統由一組天線及相連的收發信機和先進的數字信號處理算法構成。它能產生多個波束，每個波束指向一個用戶終端，以便跟蹤終端用戶，獲得其位置信息。在接收時，這種通過空間選擇性接收的特點，極大地增加接收靈敏度，減少同道干擾，提高系統容量。另外，它還可以綜合各多徑分量，抵抗多徑衰落。在發射時，空間選擇性發射可減少對其它同道用戶終端的干擾，增加系統容量和減少輸出功率。TDD雙工方式的采納，不僅使智能天線更易實現，而且還減少了射頻電路的復雜性。 在越區切換中， TD－SCDMA系統采用稱作接力切換的新型切換技術。接力切換是指基站控制器（BSC）實時地獲得移動終端的位置信息，并告知移動終端周圍同頻基站信息，移動終端同時與兩個基站建立聯系，切換由BSC判定發起，使移動終端由一個小區切換至另一個小區。 軟件無線電是TD－SCDMA系統采用的又一新技術。它利用數字信號處理軟件來實現硬件功能，寬帶A／D／A變換器的位置盡可能靠近天線，盡可能用軟件來定義無線電功能。采用軟件無線電的優點有：（1）良好的靈活性及可編程性，（2）可以代替昂貴的硬件電路來實現復雜的功能，（3）對環境的適應性好，不會老化。對TD-SCDMA系統來說，軟件無線電可用來實現智能天線。同步檢測和載波恢復等功能。 TD-SCDMA與現有系統的兼容性也是一個需要考慮的問題。由于TD－SCDMA系統的工作頻段在2GHz左右，而我國目前900MHz的GSM仍占較大市場，為了實現兩網間漫游，需要一種雙頻／雙模終端。由于這兩種系統在頻帶、無線接入技術方面差異較大，這種終端需要有兩個射頻模塊。基于軟件無線電技術，該終端在基帶電路部分可采用同一硬件電路，不同的軟件用來區分不同的模式。 總之， TD－SCDMA系統從設計一個全新系統的角度出發，引入了許多新技術，其中包括同步CDMA。智能天線和軟件無線電等。TD－SCDMA系統可反向兼容GSM和IS-95系統，能使我國現有的第二代系統平滑地過渡至第三代系統。摘自《電信快報》
