WCDMA網(wǎng)絡下行鏈路改進的OVSF編碼分配算法.pdf

1、世界各地蜂窩網(wǎng)絡和移動電話的使用量正在快速增長。作為朝著第三代（3G）網(wǎng)絡演進的戰(zhàn)略組成部分，無線網(wǎng)絡運營商現(xiàn)在正把或已經(jīng)把W-CDMA/UMTS網(wǎng)絡投入商業(yè)服務中。手機用戶已經(jīng)習慣于依賴優(yōu)質(zhì)蜂窩服務，進行業(yè)務往來及保持聯(lián)系。美國最近增加的規(guī)定要求能夠?qū)崿F(xiàn)移機不改號，同時隨著世界各地無線服務供應商之間的競爭不斷加劇，用戶可以非常輕松地更換運營商。無線網(wǎng)絡運營商設計和維護蜂窩網(wǎng)絡、保證高服務質(zhì)量（QoS）至關(guān)重要。掉話、不可用和性能差會降

2、低收入和客戶滿意度，進而減少客戶數(shù)量。同時，無線網(wǎng)絡運營商正把重點放在提高效率和營業(yè)收入、同時降低運營費用上。 在20世紀80年代以前，移動無線通信行業(yè)局限于采用專用系統(tǒng)的軍隊服務、商用機構(gòu)和公共機構(gòu)，以及海上和航空通信。面向大眾推出的第一種產(chǎn)品是局限于一個基站范圍、只覆蓋很小區(qū)域的手提電話。自動切換等技術(shù)創(chuàng)新及硬件成本、規(guī)格和重量的降低，導致20世紀80年代出現(xiàn)了第一代（1G）移動通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)基于模擬蜂窩技術(shù)。主要包括兩

3、種系統(tǒng)：美國．AMPS（高級移動電話服務/系統(tǒng)）和北歐NMT系統(tǒng)（北歐移動電話）。盡管這些系統(tǒng)不能兼容，但這些模擬系統(tǒng)提供了重要的常用功能： 1．用來在基站和手機之間通信的蜂窩結(jié)構(gòu)。 2．在小區(qū)之間進行頻率復用。 3．在手機從一個小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個小區(qū)時，在小區(qū)之間進行切換。 4．全雙工通信。 5．在系統(tǒng)之間漫游。 6．用來建立呼叫的專用控制信道。 這些1G系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量還急待改進，

4、系統(tǒng)不兼容使得廠商之間幾乎不可能互相協(xié)作。 第二代系統(tǒng)在20世紀80年代開始出現(xiàn)。第一個數(shù)字蜂窩協(xié)議和系統(tǒng)是GSM（全球移動通信系統(tǒng)）。GSM非常迅速地普及，因為它采用統(tǒng)一的國際標準，改善了語音質(zhì)量，并能夠在世界范圍內(nèi)使用一個電話號碼和一部移動電話。由CCITT啟動、由ETSI推進的標準化工作，導致1991年出現(xiàn)GSM標準。GSM不斷發(fā)展，增加了更多的特性和功能。目前，世界上已有160多個國家使用GSM，用戶數(shù)量超過3．5億。據(jù)

5、估計，在2001年底，GSM占整個蜂窩市場的63％。GSM在空中接口標準中采用TDMA（時分多址）方式。歐洲的GSM系統(tǒng)在900和1800MHz頻段中工作，美國的GSM在800MHz（蜂窩）和1900MHz個人通信服務（PCS）頻段中工作。GSM還在RF空中接口上采用GMSK（高斯調(diào)制位移鍵控）調(diào)制方式。 在20世紀90年代早期，實現(xiàn)了與GSM類似的其它數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。目前仍在使用的TDMAIS-136（臨時標準-136）是199

6、4年在美國推出的。運營商可以簡便地從AMPS轉(zhuǎn)向TDMAIS-136，網(wǎng)絡容量可以提高三倍。PDC（個人數(shù)字蜂窩）是日本單獨開發(fā)的一種TDMA變通方案。碼分多址（CDMA）是一種采用擴頻通信原理的蜂窩技術(shù)。它通過數(shù)字編碼系統(tǒng)，而不是TDMA提供系統(tǒng)接入能力。移動網(wǎng)絡使用的最初CDMA標準是1993年完成的，稱為臨時標準95A（IS-95A）。CDMAIS-95系統(tǒng)也稱為cdmaOne，其容量是1GAMPS的10倍，支持最多22條語音信道

7、和最高14．4kbps的數(shù)據(jù)速率，分布在1．25MHz頻段中。在CDMA中，所有用戶都同時共享相同的RF帶寬，彼此之間僅通過擴展代碼進行區(qū)分。 為滿足對互聯(lián)網(wǎng)應用迅速增長的需求，人們發(fā)現(xiàn)，電路交換基礎結(jié)構(gòu)必需演進到分組交換結(jié)構(gòu)。于是通用無線分組服務（GPRS）于1997年首次發(fā)布，為GSM網(wǎng)絡中的分組交換技術(shù)奠定了堅實的基礎。GPRS為移動用戶提供了更高的數(shù)據(jù)速率。它在GSM現(xiàn)有的電路交換網(wǎng)絡頂部安裝一個分組交換網(wǎng)絡，而沒有改動

8、無線接口。通過動態(tài)分配多條信道，可以為用戶提供更高的數(shù)據(jù)速率。GPRS是增強GSM核心網(wǎng)絡、以面向UMTS（通用移動通信服務）作好準備所采取的第一步措施。GPRS還引入了重要的QoS功能。 為協(xié)調(diào)全球演進到3G移動通信網(wǎng)絡的進程，ITU（國際電信聯(lián)盟）在1999年評估和接受了17種不同的建議書，作為IMT-2000（國際移動通信標準2000）標準。最重要的IMT-2000建議書是UMTS（通用移動通信系統(tǒng)）、cdma2000（作

9、為IS-95的后續(xù)標準）和EDGE。TS-CDMA（時間同步CDMA）是中國提出的一種3G規(guī)范。ITU把3G網(wǎng)絡定義為比2G系統(tǒng)改善了系統(tǒng)容量和頻譜效率的網(wǎng)絡。3G網(wǎng)絡支持數(shù)據(jù)服務，在移動通信（移動）環(huán)境中的傳輸速率超過144kbps，在固定（室內(nèi)）環(huán)境中傳輸速率超過2Mbps。EDGE。EDGE（全球演進增強數(shù)據(jù)速率）于1999年實現(xiàn)標準化，增強了無線接口，它采用8-PSK（相位位移鍵控）調(diào)制技術(shù)（GPRS采用GMSK/高斯最小位移鍵

10、控技術(shù)）。EDGE采用鏈路質(zhì)量控制程序，用來根據(jù)無線鏈路質(zhì)量選擇最優(yōu)的信道編碼方案，以提供最大的數(shù)據(jù)速率。在實踐中，EDGE與GPRS一起部署，也稱為EGPRS（增強通用無線分組服務）。CDMA2000。edma2000規(guī)范和結(jié)構(gòu)包括多種實現(xiàn)方案，運營商可以根據(jù)競爭問題、現(xiàn)有的基礎設施、成本和其它變量，選擇最好的傳輸戰(zhàn)略。CDMA2000分三個階段推出。第一個階段是CDMA20001XRTT（無線傳輸技術(shù)，1乘以當前北美CDMA碼片速率

11、1，228，800個碼片/秒），把代碼數(shù)量從64個（早期的IS-95速率）提高到128個。第二階段包括CDMA2001XEV-DV（1x演進到數(shù)據(jù)語音）和1XEV-DO（1x演進到數(shù)據(jù)優(yōu)化），進一步提高了數(shù)據(jù)速率。 W-CDMA（寬帶碼分多址）定義了UMTS網(wǎng)絡的空中接口接入。GSM和GPRS采用時分多址和頻分多址技術(shù)，與此不同，W-CDMA允許所有用戶同時傳輸信息，共享相同的RF載波。此外，與CDMAIS-95系統(tǒng)（1．25M

12、Hz）相比，W-CDMA采用更寬的帶寬（5MHz）。另外，W-CDMA基站不要求寬系統(tǒng)時間同步，它們也不依賴GPS（全球定位系統(tǒng)）信號。W-CDMA定義了兩種模式：FDD（頻分雙工）模式，對上行和下行鏈路采用不同的頻率；TDD（時分雙工），上行和下行承載在一個頻率上的交替脈沖中。目前正在部署FDD，通常稱為W-CDMA。為進行討論，W-CDMA和UMTS可以互換使用。W-CDMA有時稱為IMT-2000FDD。在接入技術(shù)上，W-CDMA

13、也稱為UTRA（UMTS陸上無線接入）。UMTS規(guī)范把手機或移動設備稱為UE（用戶設備），W-CDMA基站稱為NodeB。NodeB和基站可以互換使用。在第三代合作項目（3GPP）的監(jiān)督下，業(yè)內(nèi)一直在協(xié)同制訂早期W-CDMA規(guī)范及進行現(xiàn)場試驗，如日本的ARIB（無線行業(yè)和商業(yè)協(xié)會）和歐洲的通用移動電話系統(tǒng)（UMTS）。3GPP由來自世界各地的全球標準機構(gòu)組成。 在老式模擬FDMA系統(tǒng)，一條頻率信道用于用戶發(fā)送信息（對AMPS是3

14、0kHz的帶寬），另一條信道用于通話期間接收信息。這些發(fā)送信道和接收信道會一直忙，直到通話結(jié)束。在高峰期間，許多用戶不能接入系統(tǒng)，這會導致網(wǎng)絡運營商收入損失，同時提高了用戶的不滿意度。TDMA系統(tǒng)通過進一步把一定的帶寬劃分到多個時隙中，改善了這種容量問題。例如，在NADC（北美數(shù)字蜂窩）系統(tǒng)中，30kHz頻率帶寬可以劃分到三個時隙中，用戶可以分配某個時隙。通過這種方式，多個用戶可以同時使用相同的雙工對。 CDMA和W-CDMA系

15、統(tǒng)比FDMA或TDMA系統(tǒng)使用寬得多的帶寬。這一帶寬被劃分成多個代碼和特殊的數(shù)據(jù)流分配給特定的用戶，而不是根據(jù)頻率或時間劃分用戶。所有用戶同時發(fā)送信號，多個用戶共享相同的頻率載波。每個移動用戶由專用代碼和頻率進行唯一標識。頻率復用。傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)（FDMA或TDMA）采用頻率重用方法，其中僅在某個碼型內(nèi)部復制頻率。這降低了使用相同信道的兩個相鄰小區(qū)基站之間發(fā)生干擾的可能。CDMA和W-CDMA采用的方法有一個很大的差別，即每個基站都使用相

16、同的頻率。在CDMA中，前向鏈路不是通過頻率區(qū)分，而是通過偽噪聲（PN）偏置區(qū)分。在W-CDMA中，前向鏈路通過擾碼區(qū)分。W-CDMA信號擴展和關(guān)聯(lián)。與TDMA信號不同的是，W-CDMA信號對每條RF信道使用所有可用的帶寬。代碼信道區(qū)分通過對各條信道以數(shù)字方式編碼完成，而不是采用頻率區(qū)分。特定用戶的接收機會查找為其分配的唯一代碼，而其余各信道與噪聲特性無區(qū)別。每條信道通過載頻和代碼進行唯一標識。 W-CDMA規(guī)范支持3．84MH