TD-SCDMA－第三代移动通信系统标准李世鹤主编2002 年12 月

### TD-SCDMA—第三代移动通信系统标准 #### 第一章 概述 ##### 1.1 移动通信发展简述 移动通信技术自诞生以来经历了快速发展，从第一代移动通信系统（1G）主要提供语音服务，到第二代移动通信系统（2G）增加了数据服务的能力，再到第三代移动通信系统（3G），实现了更高的数据传输速率，为用户提供多媒体服务成为可能。 ##### 1.2 第三代移动通信标准的发展 3G技术的出现标志着移动通信进入了全新的发展阶段。国际电信联盟（ITU）定义了IMT-2000标准，作为全球统一的3G标准框架，旨在提供全球范围内的无缝漫游能力以及高质量的多媒体服务。在此背景下，出现了多种3G技术标准的竞争和发展，包括WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA等。 **1.2.3 三大主流标准的技术比较** - **WCDMA**：由欧洲主导，采用宽带码分多址（WCDMA）技术，支持高达2Mbps的数据传输速率。 - **cdma2000**：由北美主导，基于窄带码分多址（cdma2000）技术，数据传输速率最高可达3.1Mbps。 - **TD-SCDMA**：由中国主导，采用了时分同步码分多址（TD-SCDMA）技术，能够提供2Mbps的数据传输速率，并具有更高的频谱效率和更好的服务质量（QoS）。 ##### 1.3 TD-SCDMA 标准的形成 TD-SCDMA是中国提出并主导的3G技术标准，旨在利用时分双工（TDD）技术提供更高效的频谱利用率和更好的服务质量。该标准结合了中国的技术优势和市场需求，通过国际电信联盟的认可，成为了全球三大3G标准之一。 ##### 1.4 本书预览 本书全面介绍了TD-SCDMA技术的各个方面，包括其网络结构、物理层设计、无线接口协议、无线资源管理等内容，旨在为读者提供一个全面深入理解TD-SCDMA技术的平台。 #### 第二章 第三代移动通信的网络结构 ##### 2.1 IMT-2000 的目标和要求 IMT-2000是国际电信联盟提出的3G标准框架，旨在定义一系列技术和性能指标，确保3G网络在全球范围内的一致性和互操作性。其目标是实现全球范围内的无缝漫游和服务质量保障。 ##### 2.2 UMTS 的物理结构模型 UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）是基于IMT-2000框架下的一个3G标准，主要由用户设备域、基本结构域和域间通信三个部分组成。其中用户设备域负责终端设备与网络之间的交互；基本结构域涵盖了网络的核心部分；域间通信则涉及到不同网络之间的连接。 ##### 2.3 IMT—2000的功能结构模型 IMT—2000系统结构模型包括无线资源（RRC）平面和通信控制（CC）平面两个方面。无线资源平面负责管理和控制无线资源，而通信控制平面则涉及呼叫建立、维护和释放等功能。 ##### 2.4 TD-SCDMA 网络结构 TD-SCDMA网络结构包括了用户设备（UE）、无线接入网络（UTRAN）和核心网络（CN）三个主要组成部分。UTRAN进一步分为无线网络子系统（RNS）和无线网络控制器（RNC），通过不同的接口与其他网络组件进行交互。 #### 第三章 接入网的基本结构 ##### 3.1 UTRAN 结构及其接口的通用协议模型 UTRAN是TD-SCDMA网络中的无线接入网络部分，其结构模型包括了一系列的接口和协议，用于实现终端设备与网络之间的高效通信。这些接口包括Iu、Iub和Iur等，分别连接不同的网络实体。 ##### 3.4 Iu 接口 Iu接口是连接UTRAN与核心网络的关键接口，根据承载业务的不同又分为Iu-CS、Iu-PS等多个子接口。这些接口通过不同的协议来支持语音、数据等不同类型的业务。 #### 第四章 TD-SCDMA 物理层 ##### 4.1 概述 物理层是TD-SCDMA系统中最底层的部分，负责处理信号的发送和接收，包括物理信道的设计、调制解调、功率控制等一系列关键技术。 **4.2 物理信道及传输信道到物理信道的映射** - **传输信道**：用于承载不同类型的信息，如控制信息、用户数据等。 - **物理信道**：传输信道经过编码、调制等处理后映射到具体的物理信道上，包括控制信道、业务信道等。 - **TD-SCDMA 系统的帧结构**：定义了时间和频率上的组织形式，用于区分不同的用户和业务。 - **TD-SCDMA 系统的突发（burst）结构**：定义了信号在特定时间内的传输格式。 - **训练序列（midamble码）**：用于接收端估计信道特性，提高信号解调的准确性。 - **物理信道训练序列的分配**：根据物理信道的特点分配相应的训练序列。 - **物理信道的信标特性**：用于小区搜索和同步过程中。 **4.3 信道编码和复用** - **信道编码**：为了提高传输的可靠性和抗干扰能力，采用了卷积编码、Turbo编码等多种编码方式。 - **复用**：将多个传输信道的数据复用到一个物理信道上，提高了频谱的利用率。 **4.4 扩频与调制** - **扩频码**：用于区分不同的用户或信道，提高系统的容量。 - **扰码**：用于区分不同的小区，防止相邻小区间的干扰。 - **数据调制**：采用QPSK、16QAM等调制方式提高数据传输速率。 - **扩频调制方法**：将数据与扩频码相乘后再进行调制，提高抗干扰能力。 **4.5 物理层过程** - **功率控制**：动态调整发射功率，保证信号质量的同时降低干扰。 - **上行同步**：终端设备与基站之间的时间同步过程。 - **下行发射分集**：通过多天线发送同一信号，提高接收端的信号质量。 - **小区搜索**：终端设备进入新的小区时，通过搜索同步码等完成小区识别的过程。 - **随机接入过程**：终端设备与网络建立连接的第一步，用于请求接入许可。 **4.6 物理层测量** - **小区选择/重选测量**：终端设备在选择或重选小区时进行的测量，以确保最佳的服务质量。 - **切换准备测量**：在网络进行切换之前，终端设备对目标小区的信号质量进行评估。 - **DCA 测量**：动态信道分配过程中所需的测量，用于优化资源分配。 - **时间提前的测量**：终端设备为了实现上行同步而进行的时间提前量测量。 #### 第五章 无线接口协议 ##### 5.1 概述 无线接口协议是TD-SCDMA系统中用于规定终端设备与网络之间交互规则的协议层，主要包括物理层、媒体接入控制层（MAC）、无线链路控制层（RLC）等。 **5.3 MAC 媒体接入控制协议** - **MAC 层介绍**：负责控制终端设备如何访问无线信道。 - **信道结构及映射**：定义了各种物理信道的映射关系。 - **MAC 层功能描述**：包括资源分配、优先级管理等功能。 - **MAC 层数据流操作**：数据在MAC层的处理流程。 **5.4 RLC 无线链路控制协议** - **RLC 层结构及业务**：提供数据传输的确认机制，确保数据的可靠传输。 - **RLC 功能描述**：包括数据分段、重组等功能。 - **RLC AM 操作过程**：自动重复请求（ARQ）机制的具体实现。 **5.5 PDCP 分组数据汇聚协议** - **PDCP 结构**：用于对高层数据包进行压缩和加密。 - **PDCP 功能**：包括头压缩、加密等功能。 **5.6 BMC 广播/多播控制协议** - **BMC 概述及结构**：用于广播或多播消息的传输。 - **BMC 功能**：包括消息的封装、发送等功能。 **5.7 RRC 无线资源控制协议** - **概述**：负责控制无线资源的分配和管理。 - **RRC 结构与功能**：包括连接建立、配置、释放等功能。 - **RRC 状态**：终端设备与网络之间的不同状态。 - **RRC 过程**：如切换过程等。 **5.8 接入网安全** - **系统安全结构**：包括加密、认证等安全措施。 - **接入网安全实现**：具体的安全机制实现。 以上章节详细介绍了TD-SCDMA技术的基础知识和技术细节，为读者深入了解TD-SCDMA提供了坚实的基础。